專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天器推進(jìn)系統(tǒng)用的可調(diào)微流量氣體流量控制器，適用于氦、氙、氬、氮等空間推進(jìn)系統(tǒng)常用氣體的微流量控制，可用于電推進(jìn)、冷氣推進(jìn)等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星、深空探測(cè)器等航天器使用的電推進(jìn)、微推力冷氣推進(jìn)等微流量氣體推進(jìn)劑的領(lǐng)域，都需要通過(guò)推進(jìn)劑供應(yīng)裝置將氣瓶(或貯箱)中的壓力較高(如15MPa)的氣體變?yōu)橥屏ζ魉璧奈⒘髁繗怏w(如推力40mN、比沖1600s的霍爾推力器，陽(yáng)極推進(jìn)劑流量為
2.3mg/s,陰極推進(jìn)劑流量為0.25mg/s)。這種推進(jìn)劑供應(yīng)裝置一般由上游的壓力調(diào)節(jié)模塊和下游的流量調(diào)節(jié)模塊兩部分組成，壓力調(diào)節(jié)模塊上接氣瓶，流量調(diào)節(jié)模塊下連推力器。壓力調(diào)節(jié)模塊將氣瓶中的較高壓力變?yōu)檩^低、較穩(wěn)定的壓力(如0.2MPa)。流量調(diào)節(jié)模塊則將壓力調(diào)節(jié)模塊輸出的較穩(wěn)定壓力的推進(jìn)劑節(jié)流，調(diào)節(jié)為微流量的推進(jìn)劑，并通過(guò)某種方法在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)微流量大小，以適應(yīng)推力器的不同需求。流量調(diào)節(jié)模塊一般由控制推進(jìn)劑通斷的閥門(mén)(電磁閥、自鎖閥等)和流量控制器等組成。流量控制器是實(shí)現(xiàn)微流量氣體供應(yīng)和調(diào)節(jié)的關(guān)鍵組件，具有節(jié)流和一定的流量調(diào)節(jié)能力。目前國(guó)內(nèi)外常用的冷氣推進(jìn)、電推進(jìn)等空間推進(jìn)系統(tǒng)的微流量氣體流量控制器按節(jié)流方式可分為固定結(jié)構(gòu)節(jié)流和可變結(jié)構(gòu)節(jié)流。固定結(jié)構(gòu)節(jié)流是指用固定結(jié)構(gòu)形成固定結(jié)構(gòu)的流道，實(shí)現(xiàn)氣體節(jié)流，輸出微流量氣體，具體有:I)多孔材料，通過(guò)多孔材料形成的微小通道實(shí)現(xiàn)氣體節(jié)流；2)孔板，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的、有微米量級(jí)直徑小孔的孔板實(shí)現(xiàn)氣體節(jié)流；3)毛細(xì)管，利用毛細(xì)管的微小孔徑和較長(zhǎng)的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)氣體節(jié)流，通過(guò)控制毛細(xì)管的孔徑和長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)所需的氣體節(jié)流；4)刻蝕微流道，利用化學(xué)刻蝕等形成的微流道，實(shí)現(xiàn)氣體節(jié)流。可變結(jié)構(gòu)節(jié)流是指利用活動(dòng)部件,調(diào)節(jié)氣體流道的大小，從而實(shí)現(xiàn)氣體節(jié)流，輸出微流量氣體，具體有:I)比例流量電磁閥，通過(guò)電磁螺線管調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)微流量調(diào)節(jié)。2)利用磁致伸縮或壓電陶瓷等功能材料的閥，利用功能材料在磁場(chǎng)或電場(chǎng)的作用下，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度或形狀的微小變化實(shí)現(xiàn)閥芯的微小動(dòng)作，調(diào)節(jié)氣體流道大小實(shí)現(xiàn)節(jié)流。可變結(jié)構(gòu)節(jié)流方式利用流量或電推力器的電流等的反饋，控制閥芯的開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)微流量的調(diào)節(jié)。對(duì)于固定結(jié)構(gòu)節(jié)流方式，則一般采用熱閥原理來(lái)實(shí)現(xiàn)微流量調(diào)節(jié)。如歐洲AMPAC研制的氙流量控制器，由帶進(jìn)出口管嘴的節(jié)流器、包裹在節(jié)流器上的IOW螺旋加熱器和封裝加熱器及節(jié)流器、可作為機(jī)械固定接口用的陶瓷材料組成。調(diào)節(jié)加熱器電壓大小，加熱器功率可從(TlOW變化，典型流量調(diào)節(jié)范圍0.05 20mg/s。熱閥流量控制器的工作原理如下:
假設(shè)氣源溫度為環(huán)境溫度，對(duì)于某種工作介質(zhì)氣體，入口壓力一定時(shí)，這種熱閥流量控制器的氣體流量與節(jié)流器的溫度有關(guān)，加熱器不工作時(shí)，當(dāng)節(jié)流器溫度等于環(huán)境溫度時(shí)，其流量就是在該環(huán)境溫度下的最大流量。有如下三種工作狀態(tài):I)主動(dòng)調(diào)小流量:流量減小時(shí)，通過(guò)螺旋加熱器加熱，節(jié)流器溫度上升，氣體溫度升高導(dǎo)致粘度變大，有的節(jié)流器(如多孔材料節(jié)流器)流阻還明顯變大，氣體流量變小，這屬于主動(dòng)調(diào)小流量，響應(yīng)時(shí)間約數(shù)秒或數(shù)十秒；2)被動(dòng)調(diào)大流量:當(dāng)流量需要從小變大時(shí)，加熱器停止工作，熱量耗散，節(jié)流器溫度下降，氣體粘度變小，有的節(jié)流器(如多孔材料節(jié)流器)流阻還明顯變小，氣體流量變大，這屬于被動(dòng)調(diào)大流量，響應(yīng)時(shí)間約幾十秒，此時(shí)流量控制器的最大流量就是節(jié)流器溫度恢復(fù)到環(huán)境溫度時(shí)，在相應(yīng)環(huán)境溫度下的最大流量；3)維持某一流量:當(dāng)從某一狀態(tài)調(diào)節(jié)到其它流量時(shí)，當(dāng)通過(guò)主動(dòng)調(diào)小流量或被動(dòng)調(diào)大流量，使流量控制器流量到達(dá)目標(biāo)流量時(shí)，調(diào)節(jié)加熱器電壓(如采用持續(xù)供電控制時(shí)，電壓可變，實(shí)現(xiàn)(T最大功率的變化)或占空比(如采用脈沖電流控制時(shí)，電壓不變，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比實(shí)現(xiàn)平均功率的變化)或兩種方法同時(shí)應(yīng)用，使節(jié)流器溫度始終維持到該流量對(duì)應(yīng)的溫度，使流量保持恒定?？梢?jiàn)，現(xiàn)有通過(guò)加熱器加熱主動(dòng)調(diào)節(jié)流量的流量控制器沒(méi)有主動(dòng)調(diào)大流量的功能，因?yàn)榧訜崞髦荒茉诃h(huán)境溫度下將節(jié)流器的溫度加熱，當(dāng)加熱器不工作時(shí)，節(jié)流器溫度最多只能下降到環(huán)境溫度，而不能低于環(huán)境溫度，限制了流量控制器的性能。帕爾貼半導(dǎo)體器件是利用帕爾貼效應(yīng)(Peltier effect)進(jìn)行制冷和制熱的半導(dǎo)體器件，可根據(jù)需要，做成方形、圓形、圓環(huán)形等形狀，圖1為方形和圓環(huán)形兩種帕爾貼半導(dǎo)體器件外形。帕爾貼效應(yīng)是指電流通過(guò)熱電偶時(shí)，一個(gè)結(jié)點(diǎn)散發(fā)熱量，使該結(jié)點(diǎn)溫度降低，另一個(gè)結(jié)點(diǎn)吸收熱量，使該結(jié)點(diǎn)溫度升高的現(xiàn)象。帕爾貼半導(dǎo)體器件由兩層導(dǎo)熱基板以及內(nèi)部的多對(duì)熱電偶、導(dǎo)線等構(gòu)成。這些熱電偶在電路上串聯(lián)，在熱傳導(dǎo)上并聯(lián)，從而在通電時(shí)，熱電偶連接一個(gè)基板的端部溫度變化一致，實(shí)現(xiàn)該基板的降溫或升溫。熱電偶一般采用摻入微量元素的P型和N型半導(dǎo)體串聯(lián)而成。為了延長(zhǎng)帕爾貼半導(dǎo)體器件的壽命，可對(duì)器件兩層導(dǎo)熱基板之間進(jìn)行周向密封處理，密封材料可用硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂等。為了提高制冷量或制熱量，可采用多級(jí)串聯(lián)的形式組成多級(jí)帕爾貼半導(dǎo)體器件。帕爾貼半導(dǎo)體器件通電后，一個(gè)表面制冷，一個(gè)表面制熱，只要改變電流方向，既可實(shí)現(xiàn)制冷、制熱面的轉(zhuǎn)變，且制熱效率大于1，改變電流大小，即可調(diào)節(jié)制冷和制熱功率。帕爾貼半導(dǎo)體器件體積小、重量輕、無(wú)機(jī)械活動(dòng)部件、無(wú)噪音，使用方便，一個(gè)器件即可取代分離的加熱和熱冷系統(tǒng)，冷端和熱端的溫差范圍可達(dá)8(T20(TC。帕爾貼半導(dǎo)體器件已廣泛應(yīng)用于便攜式冰箱的制冷、半導(dǎo)體芯片等的降溫和飲水機(jī)、柱溫箱等的制冷制熱等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述固定結(jié)構(gòu)節(jié)流方式的流量控制器的流量調(diào)節(jié)方法，提供一種基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，通過(guò)對(duì)帕爾貼半導(dǎo)體器件通電并進(jìn)行控制，可對(duì)節(jié)流器進(jìn)行主動(dòng)加熱、主動(dòng)冷卻和保溫操作，使節(jié)流器在大范圍內(nèi)快速調(diào)節(jié)和穩(wěn)定氣體流量。相對(duì)于常見(jiàn)的加熱絲主動(dòng)加熱、斷電被動(dòng)冷卻的微流量控制器，本發(fā)明的微流量控制器可以對(duì)節(jié)流器進(jìn)行主動(dòng)加熱和主動(dòng)冷卻，擴(kuò)展節(jié)流器調(diào)節(jié)范圍，提高節(jié)流器調(diào)節(jié)速度，且帕爾貼半導(dǎo)體器件在加熱時(shí)效率高于加熱絲。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下:一種基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，包括一個(gè)節(jié)流器、一個(gè)氣體進(jìn)口、一個(gè)氣體出口、至少一個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件和至少一個(gè)熱沉；氣體從氣體進(jìn)口進(jìn)入節(jié)流器，經(jīng)過(guò)節(jié)流器的節(jié)流作用后，從氣體出口流出微流量的推進(jìn)劑；帕爾貼半導(dǎo)體器件的兩面分別安裝節(jié)流器和熱沉，所述控制器根據(jù)反饋信號(hào)控制帕爾貼半導(dǎo)體器件所需功率和電流方向，對(duì)節(jié)流器進(jìn)行主動(dòng)加熱、主動(dòng)冷卻和保溫操作，使節(jié)流器能在大范圍內(nèi)快速調(diào)節(jié)并穩(wěn)定氣體流量。相對(duì)于采用加熱絲主動(dòng)加熱、被動(dòng)冷卻的微流量氣體流量控制器，本發(fā)明的基于帕爾貼效應(yīng)的微流量氣體流量控制器具有如下優(yōu)點(diǎn):I)采用一個(gè)器件實(shí)現(xiàn)主動(dòng)加熱和主動(dòng)冷卻，氣體流量調(diào)節(jié)范圍更寬；2)可實(shí)現(xiàn)快速增大流量，利用帕爾貼半導(dǎo)體器件的制冷功能，進(jìn)行節(jié)流器件的快速制冷，實(shí)現(xiàn)流量增大功能。3)帕爾貼半導(dǎo)體器件在加熱節(jié)流器件時(shí)，加熱效率大于1，在同等電功率下，加熱速度超過(guò)加熱絲，流量下降速度更快；而同等流量下降速度下，即同等加熱速度下，電功率小于加熱絲。


圖1為帕爾貼半導(dǎo)體器件外形，其中圖(a)為方形帕爾貼半導(dǎo)體器件外形，圖(b)為圓環(huán)形帕爾貼半導(dǎo)體器件外形；圖2為基于帕爾貼效應(yīng)的微流量氣體流量控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為基于帕爾貼效應(yīng)的微流量氣體流量控制器控制原理示意圖；圖4為采用一個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的橫裝帕爾貼微流量控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為采用兩個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的橫裝帕爾貼微流量控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為采用三個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的橫裝帕爾貼微流量控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為采用一個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的豎裝帕爾貼微流量控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為采用兩個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的豎裝帕爾貼微流量控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1所示，為方形(如圖a所示)和圓環(huán)形(如圖b所示)兩種帕爾貼半導(dǎo)體器件外形，帕爾貼半導(dǎo)體器件由兩層導(dǎo)熱基板A、B以及內(nèi)部的多對(duì)熱電偶、導(dǎo)線C構(gòu)成。為了延長(zhǎng)帕爾貼半導(dǎo)體器件的壽命，可對(duì)器件兩層導(dǎo)熱基板之間進(jìn)行周向密封處理，密封材料D可用硅膠或環(huán)氧樹(shù)脂等。圖2所示，為基于帕爾貼效應(yīng)的微流量氣體流量控制器基本結(jié)構(gòu)示意圖。微流量控制器由節(jié)流器1、氣體進(jìn)口 2、氣體出口 3、帕爾貼半導(dǎo)體器件4和熱沉5組成，在節(jié)流器I上通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定有溫度傳感器6。帕爾貼半導(dǎo)體器件4 一面貼緊節(jié)流器1，另一面安裝散熱、集熱用的熱沉5。為提高傳熱效果，帕爾貼半導(dǎo)體器件兩面都附上導(dǎo)熱硅脂等易于導(dǎo)熱的介質(zhì)。熱沉有利于減小帕爾貼半導(dǎo)體器件兩面的溫差，延長(zhǎng)該器件的壽命，并提高節(jié)流器的溫度調(diào)節(jié)范圍。圖3所示，為基于帕爾貼效應(yīng)的微流量氣體流量控制器控制原理示意圖。安裝在節(jié)流器上的溫度傳感器用以監(jiān)測(cè)節(jié)流器件的溫度。該微流量控制器工作時(shí)，控制裝置9根據(jù)指令使微流量控制器輸出所需流量。電源7為帕爾貼半導(dǎo)體器件4提供所需功率?？刂蒲b置9根據(jù)反饋信號(hào)8，控制帕爾貼半導(dǎo)體器件4所需功率和電流方向，使節(jié)流器I達(dá)到一定溫度，輸出所需流量的推進(jìn)劑。反饋信號(hào)可以是溫度傳感器輸出信號(hào)，也可以是流量控制器下游的流量計(jì)測(cè)量的流量信號(hào)或電推力器的電流信號(hào)。圖4為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
一該實(shí)施方式的微流量控制器的帕爾貼半導(dǎo)體器件的導(dǎo)熱基板沿著氣體流動(dòng)方向安裝在節(jié)流器件上(這里稱(chēng)這種微流量控制器為“橫裝帕爾貼微流量控制器”)，并采用一個(gè)方形帕爾貼半導(dǎo)體器件，圖4為其結(jié)構(gòu)示意圖。微流量控制器由節(jié)流器1、氣體進(jìn)口 2、氣體出口 3、帕爾貼半導(dǎo)體器件4、熱沉5、溫度傳感器6組成，帕爾貼半導(dǎo)體器件的兩面分別為節(jié)流器和熱沉。熱沉可為圓形或方形，與帕爾貼半導(dǎo)體器件貼合的面的尺寸要能覆蓋帕爾貼半導(dǎo)體導(dǎo)熱基板。帕爾貼半導(dǎo)體器件、溫度傳感器可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到節(jié)流器上，熱沉可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到帕爾貼半導(dǎo)體器件上，也可通過(guò)螺釘連接等方式直接固定到節(jié)流器上。圖5為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
二該實(shí)施方式為橫裝帕爾貼微流量控制器，并采用兩個(gè)方形帕爾貼半導(dǎo)體器件，圖5為其結(jié)構(gòu)示意圖。微流量控制器由節(jié)流器1、氣體進(jìn)口 2、氣體出口 3、帕爾貼半導(dǎo)體器件
4、熱沉5、溫度傳感器6組成，帕爾貼半導(dǎo)體器件的兩面分別為節(jié)流器和熱沉。熱沉可為圓形或方形，中心處具有圓形中心孔，與帕爾貼半導(dǎo)體器件貼合的面的尺寸要能覆蓋帕爾貼半導(dǎo)體導(dǎo)熱基板。帕爾貼半導(dǎo)體器件、溫度傳感器可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到節(jié)流器上，熱沉可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到帕爾貼半導(dǎo)體器件上，也可通過(guò)螺釘連接等方式直接固定到節(jié)流器上。兩個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件在電氣上可并聯(lián)或串聯(lián)連接，且朝向節(jié)流器的導(dǎo)熱基板溫度變化情況一致。相對(duì)于采用一個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的橫裝帕爾貼微流量控制器，采用兩個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的橫裝帕爾貼微流量控制器可使節(jié)流器受熱更加均勻，提高流量控制精度，并在每個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件電功率相同的條件下，增大制冷制熱能力，提高節(jié)流器溫度變化范圍和變化速度，從而提高微流量控制的精度和速度。圖6為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
三該實(shí)施方式為橫裝帕爾貼微流量控制器，并采用三個(gè)方形帕爾貼半導(dǎo)體器件，圖6為其結(jié)構(gòu)示意圖。微流量控制器由節(jié)流器1、氣體進(jìn)口 2、氣體出口 3、帕爾貼半導(dǎo)體器件4、熱沉5、溫度傳感器6組成，帕爾貼半導(dǎo)體器件的兩面分別為節(jié)流器和熱沉。帕爾貼半導(dǎo)體器件、溫度傳感器可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到節(jié)流器上，熱沉可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到帕爾貼半導(dǎo)體器件上，也可通過(guò)螺釘連接等方式直接固定到節(jié)流器上。三個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件在電氣上可并聯(lián)或串聯(lián)連接，且朝向節(jié)流器的導(dǎo)熱基板溫度變化情況—致。相對(duì)于采用一個(gè)和兩個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的橫裝帕爾貼微流量控制器，采用三個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的橫裝帕爾貼微流量控制器，在每個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件電功率相同的條件下，增大制冷制熱能力，提高節(jié)流器溫度變化范圍和變化速度，從而提高微流量控制的精度和速度。圖7為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
四該實(shí)施方式的微流量控制器，其帕爾貼半導(dǎo)體器件安裝面垂直于氣體流動(dòng)方向安裝在節(jié)流器上(這里稱(chēng)這種微流量控制器為“豎裝帕爾貼微流量控制器”)，并采用一個(gè)圓環(huán)形帕爾貼半導(dǎo)體器件，圖7為其結(jié)構(gòu)示意圖。微流量控制器由節(jié)流器1、氣體進(jìn)口 2、氣體出口 3、帕爾貼半導(dǎo)體器件4、熱沉5、溫度傳感器6組成，熱沉、帕爾貼半導(dǎo)體器件、節(jié)流器沿著氣體流量方向串聯(lián)安裝。熱沉可為圓形或方形，中心處具有圓形中心孔，與帕爾貼半導(dǎo)體器件貼合的面的尺寸要能覆蓋帕爾貼半導(dǎo)體導(dǎo)熱基板。帕爾貼半導(dǎo)體器件的中心孔穿過(guò)氣體入口或氣體出口安裝，使其導(dǎo)熱基板與節(jié)流器貼合安裝。熱沉的中心孔穿過(guò)氣體入口或氣體出口，與帕爾貼半導(dǎo)體器件貼合安裝。帕爾貼半導(dǎo)體器件、溫度傳感器可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到節(jié)流器上，熱沉可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到帕爾貼半導(dǎo)體器件上，也可通過(guò)螺釘連接等方式直接固定到節(jié)流器上。圓環(huán)形帕爾貼半導(dǎo)體器件和熱沉的中心孔內(nèi)壁面要具體氣體導(dǎo)管壁面一定距離，以免熱量過(guò)多地傳遞到導(dǎo)管上，影響制熱制冷的效率。相對(duì)于橫裝帕爾貼微流量控制器，豎裝微流量控制器有利于降低組件高度。圖8為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
五該實(shí)施方式的豎裝微流量控制器采用兩個(gè)圓環(huán)形帕爾貼半導(dǎo)體器件，圖8為其結(jié)構(gòu)示意圖。微流量控制器由節(jié)流器1、氣體進(jìn)口 2、氣體出口 3、2個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件4、2個(gè)熱沉5、溫度傳感器6組成，熱沉5、帕爾貼半導(dǎo)體器件4、節(jié)流器I與另一帕爾貼半導(dǎo)體器件4、另一熱沉5沿著氣體流量方向串聯(lián)安裝。熱沉可為圓形或方形，中心處具有圓形中心孔，與帕爾貼半導(dǎo)體器件貼合的面的尺寸要能覆蓋帕爾貼半導(dǎo)體導(dǎo)熱基板。帕爾貼半導(dǎo)體器件的中心孔穿過(guò)氣體入口或氣體出口安裝，使其導(dǎo)熱基板與節(jié)流器貼合安裝。熱沉的中心孔穿過(guò)氣體入口或氣體出口，與帕爾貼半導(dǎo)體器件貼合安裝。帕爾貼半導(dǎo)體器件、溫度傳感器可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到節(jié)流器上，熱沉可通過(guò)膠粘、螺釘連接等方式固定到帕爾貼半導(dǎo)體器件上，也可通過(guò)螺釘連接等方式直接固定到節(jié)流器上。相對(duì)于采用一個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的豎裝帕爾貼微流量控制器，采用兩個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件的豎裝帕爾貼微流量控制器可使節(jié)流器受熱更加均勻，提高流量控制精度，并在每個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件電功率相同的條件下，增大制冷制熱能力，提高節(jié)流器溫度變化范圍和變化速度，從而提高微流量控制的精度和速度。
權(quán)利要求
1.一種基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，其特征在于，包括一個(gè)節(jié)流器、一個(gè)氣體進(jìn)口、一個(gè)氣體出口、至少一個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件和至少一個(gè)熱沉；氣體從氣體進(jìn)口進(jìn)入節(jié)流器，經(jīng)過(guò)節(jié)流器的節(jié)流作用后，從氣體出口流出微流量的推進(jìn)劑；帕爾貼半導(dǎo)體器件的兩面分別安裝節(jié)流器和熱沉，所述控制器根據(jù)反饋信號(hào)控制帕爾貼半導(dǎo)體器件所需功率和電流方向，對(duì)節(jié)流器進(jìn)行主動(dòng)加熱、主動(dòng)冷卻和保溫操作，使節(jié)流器能在大范圍內(nèi)快速調(diào)節(jié)并穩(wěn)定氣體流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，其特征在于，所述節(jié)流器上安裝溫度傳感器以檢測(cè)節(jié)流器溫度，所述反饋信號(hào)是所述溫度傳感器輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，其特征在于，所述反饋信號(hào)是流量控制器下游的流量計(jì)測(cè)量的流量信號(hào)或電推力器的電流信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，其特征在于，所述帕爾貼半導(dǎo)體器件的導(dǎo)熱基板沿著氣體流動(dòng)方向安裝在節(jié)流器件上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，其特征在于，所述帕爾貼半導(dǎo)體器件的導(dǎo)熱基板垂直于氣體流動(dòng)方向安裝在節(jié)流器上，所述帕爾貼半導(dǎo)體器件采用圓環(huán)形，帕爾貼半導(dǎo)體器件的中心孔穿過(guò)氣體入口或氣體出口安裝，使帕爾貼半導(dǎo)體器件的導(dǎo)熱基板與節(jié)流器貼合安裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，其特征在于，所述帕爾貼半導(dǎo)體器件數(shù)量可為I個(gè)，也可為2個(gè)或多個(gè)，相應(yīng)的，所述熱沉可以是I個(gè)，2個(gè)或多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，其特征在于，所述兩個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件在電氣上并聯(lián)或串聯(lián)連接，且朝向節(jié)流器的導(dǎo)熱基板溫度變化情況一致。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種基于帕爾貼效應(yīng)的氣體微流量控制器，包括一個(gè)節(jié)流器、一個(gè)氣體進(jìn)口、一個(gè)氣體出口、至少一個(gè)帕爾貼半導(dǎo)體器件和至少一個(gè)熱沉，氣體從氣體進(jìn)口進(jìn)入節(jié)流器，經(jīng)過(guò)節(jié)流器的節(jié)流作用后，從氣體出口流出微流量的推進(jìn)劑，帕爾貼半導(dǎo)體器件的兩面分別安裝節(jié)流器和熱沉，通過(guò)對(duì)帕爾貼半導(dǎo)體器件通電并進(jìn)行控制，可對(duì)節(jié)流器進(jìn)行主動(dòng)加熱、主動(dòng)冷卻和保溫操作，使節(jié)流器在大范圍內(nèi)快速調(diào)節(jié)和穩(wěn)定氣體流量。相對(duì)于常見(jiàn)的加熱絲主動(dòng)加熱、斷電被動(dòng)冷卻的微流量控制器，本發(fā)明的微流量控制器可以對(duì)節(jié)流器進(jìn)行主動(dòng)加熱和主動(dòng)冷卻，擴(kuò)展節(jié)流器調(diào)節(jié)范圍，提高節(jié)流器調(diào)節(jié)速度，且帕爾貼半導(dǎo)體器件在加熱時(shí)效率高于加熱絲。
文檔編號(hào)G05D7/06GK103149949SQ20131000831
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者杭觀榮, 余水淋, 康小錄 申請(qǐng)人:上海空間推進(jìn)研究所