0°C—80°C左右的石蠟，優(yōu)選為70°C，主要是第二相變蓄熱裝置是用于加熱的，其最高加熱溫度為95°C，溫度要盡量高，同時其熱量是半導(dǎo)體制冷片制冷時產(chǎn)生的，其溫度不會太高，綜合實驗結(jié)果優(yōu)選70°C，第一相變蓄熱裝置采用的是凝固點為25°C — 35°C左右的石蠟，優(yōu)選為30°C，主要是第一相變蓄熱裝置是用于降溫的，溫度要盡量低，同時其熱量是半導(dǎo)體制冷片制熱時產(chǎn)生的，其溫度不會太低，同時還有保證室溫時必須為固態(tài)，綜合實驗結(jié)果優(yōu)選30。。，。
[0037]本發(fā)明進一步在金屬散熱片9與第一風(fēng)扇8相接觸的一面和金屬散熱板3與第二風(fēng)扇15相接觸的一面設(shè)計有翅片，增大散熱面積，加快散熱速度。
[0038]在控制器10通過控制步進電機7驅(qū)動絲杠6帶動第一相變蓄熱裝置4、第二半導(dǎo)體制冷片5、金屬散熱片9和第一風(fēng)扇8固定向左或向右移動時，為了保證移動方向不偏斜，設(shè)計了滑軌14，滑軌14穿過由第一相變蓄熱裝置4、第二半導(dǎo)體制冷片5、金屬散熱片9和第一風(fēng)扇8組成的整體結(jié)構(gòu)中，滑軌14兩端通過支腳固定在放置PCR儀器的臺面上，從而保證了在電機驅(qū)動絲杠運動時，第一相變蓄熱裝置4、第二半導(dǎo)體制冷片5、金屬散熱片9和第一風(fēng)扇8的運動方向不偏移。
[0039]在本發(fā)明中，盡量提高半導(dǎo)體制冷片的效率，當(dāng)使用一個端面加熱時，其另一個端面的溫度盡量高才能達到最高效率，當(dāng)使用一個端面制冷時，其另一個端面的溫度盡量低才能達到最高效率，本發(fā)明即按此思路進行設(shè)計，當(dāng)使用一個端面加熱時，讓另外一個面與高溫的相變裝置接觸，當(dāng)使用一個端面制冷時，讓另一個面與低溫的相變蓄熱裝置接觸，為了保持高溫相變蓄熱裝置和低溫相變蓄熱裝置的溫度，又另外使用了一塊第二半導(dǎo)體制冷片，其產(chǎn)生的熱量存入高溫相變裝置，低溫的冷量存入低溫相變裝置。
[0040]本發(fā)明PCR儀器的工作過程如下:
[0041]控制器10通過溫度傳感器采集試劑加熱臺I的溫度，當(dāng)需要對試劑加熱時，控制器10控制第一半導(dǎo)體制冷片2的電源正接，其上表面發(fā)熱下表面制冷，同時控制器10通過控制步進電機7驅(qū)動絲杠6帶動第一相變蓄熱裝置4、第二半導(dǎo)體制冷片5、金屬散熱片9和第一風(fēng)扇8固定向右移動，第二相變蓄熱裝置13與第二熱管12的左端銅板接觸，這時第二相變蓄熱裝置13蓄的熱通過第二熱管12、金屬散熱板3，到達第一半導(dǎo)體制冷片2的底部，第一半導(dǎo)體制冷片2的底部溫度越高，第一半導(dǎo)體制冷片2上部的發(fā)熱效率就越高。
[0042]控制器10通過溫度傳感器采集第二相變蓄熱裝置13的溫度，當(dāng)?shù)诙嘧冃顭嵫b置13的溫度降低的一定程度時，控制器10給第二半導(dǎo)體制冷片5反接加電，第二半導(dǎo)體制冷片5的左端將制冷，右端將制熱，左端產(chǎn)生的冷量存入第一相變蓄熱裝置4中，右端產(chǎn)生的熱量傳遞給金屬散熱片9，再通過第一熱管11傳導(dǎo)到第二相變蓄熱裝置13，以保持第二相變蓄熱裝置13溫度的穩(wěn)定。
[0043]當(dāng)需要對試劑降溫時，控制器10控制第一半導(dǎo)體制冷片2的電源反接，其上表面制冷下表面發(fā)熱，控制器10開啟第二風(fēng)扇15，為金屬散熱板3散熱，并通過溫度傳感器實時采集金屬散熱板3的溫度，同時控制器10通過控制步進電機7驅(qū)動絲杠6帶動第一相變蓄熱裝置4、第二半導(dǎo)體制冷片5、金屬散熱片9和第一風(fēng)扇8固定向左移動，第一相變蓄熱裝置4與第二熱管12的右端銅板接觸，這時第一相變蓄熱裝置4蓄的冷通過第二熱管12、金屬散熱板3，到達第一半導(dǎo)體制冷片2的底部，第一半導(dǎo)體制冷片2的底部溫度越低，第一半導(dǎo)體制冷片2上部的制冷效率就越高。
[0044]控制器10通過溫度傳感器采集第一相變蓄熱裝置4的溫度，當(dāng)?shù)谝幌嘧冃顭嵫b置4的溫度升高到一定程度，其內(nèi)部的相變蓄熱材料全部融化時，控制器10給第二半導(dǎo)體制冷片5反接加電，第二半導(dǎo)體制冷片5的左端將制冷，右端將制熱，左端產(chǎn)生的冷量存入第一相變蓄熱裝置4中，使第一相變蓄熱裝置4保持較低溫度。右端產(chǎn)生的熱量傳遞給金屬散熱片9，再通過第一熱管11傳導(dǎo)到第二相變蓄熱裝置13，使第二相變蓄熱裝置13蓄熱，保持第二相變蓄熱裝置13溫度在一個較高水平。
[0045]在上述升溫和降溫過程中，控制器10通過溫度傳感器采集金屬散熱片9的溫度，當(dāng)其溫度過高需要為金屬散熱片9散熱時，控制器10控制第一風(fēng)扇開啟，用于將金屬散熱片9的廢熱排散到空氣中。
[0046]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種基于相變蓄熱材料和熱管的PCR儀器，其特征在于:包括試劑加熱臺(I)、第一半導(dǎo)體制冷片(2)、金屬散熱板(3)、第一相變蓄熱裝置(4)、第二半導(dǎo)體制冷片(5)、絲杠(6)、步進電機(7)、第一風(fēng)扇(8)、金屬散熱片(9)、控制器(10)、第一熱管(11)、第二熱管(12)、第二相變蓄熱裝置(13)、第二風(fēng)扇(15)及溫度傳感器； 試劑加熱臺(I)、第一半導(dǎo)體制冷片(2)和金屬散熱板(3)通過導(dǎo)熱硅脂依次粘接，試劑加熱臺(I)上面加工有用于安裝試管的試劑腔，第二風(fēng)扇(15)通過螺釘固定在金屬散熱板⑶下方； 第一相變蓄熱裝置(4)、第二半導(dǎo)體制冷片(5)、金屬散熱片(9)和第一風(fēng)扇(8)依次緊固連接，且第一相變蓄熱裝置(4)、第二半導(dǎo)體制冷片(5)和金屬散熱片(9)之間通過導(dǎo)熱硅脂粘接；絲杠￠)的一端與步進電機(7)連接，另一端與由第一相變蓄熱裝置(4)、第二半導(dǎo)體制冷片(5)、金屬散熱片(9)和第一風(fēng)扇(8)組成的整體結(jié)構(gòu)螺紋副配合連接；金屬散熱片(9)通過第一熱管(11)與第二相變蓄熱裝置(13)連接；第二熱管(12)穿過金屬散熱板(3)，其兩端分別與第一相變蓄熱裝置(4)和第二相變蓄熱裝置(13)相對，所述第二熱管(12)的兩端均焊接有銅板；溫度傳感器嵌在試劑加熱臺(I)、第一相變蓄熱裝置(4)、金屬散熱板(3)、金屬散熱片(9)和第二相變蓄熱裝置(13)中，用于采集試劑加熱臺(I)、第一相變蓄熱裝置(4)、金屬散熱片(9)和第二相變蓄熱裝置(13)的溫度，并輸出給控制器(10);控制器(10)用于控制第一半導(dǎo)體制冷片(2)和第二半導(dǎo)體制冷片(5)的加電極性和加電功率，以及步進電機(7)、第一風(fēng)扇(8)和第二風(fēng)扇(15)的工作。 所述第一相變蓄熱裝置(4)采用凝固點為25°C—35°C的石蠟制成；第二相變蓄熱裝置(13)采用凝固點為60°C— 80°C的石蠟制成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相變蓄熱材料和熱管的PCR儀器，其特征在于:所述金屬散熱片(9)與第一風(fēng)扇(8)相接觸的一面設(shè)計有翅片，金屬散熱板(3)與第二風(fēng)扇(15)相接觸的一面設(shè)計有翅片。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于相變蓄熱材料和熱管的PCR儀器，其特征在于:還包括滑軌(14)，所述滑軌(14)穿過由第一相變蓄熱裝置(4)、第二半導(dǎo)體制冷片(5)、金屬散熱片(9)和第一風(fēng)扇(8)組成的整體結(jié)構(gòu)，并固定在放置PCR儀器的臺面上，用于控制第一相變蓄熱裝置(4)、第二半導(dǎo)體制冷片(5)、金屬散熱片(9)和第一風(fēng)扇(8)的運動方向。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相變蓄熱材料和熱管的PCR儀器，其特征在于:所述第一相變蓄熱裝置(4)采用凝固點為30°C的石蠟制成，第二相變蓄熱裝置(13)采用凝固點為.70 °C的石蠟制成。
【專利摘要】一種基于相變蓄熱材料和熱管的PCR儀器，包括試劑加熱臺、第一半導(dǎo)體制冷片、金屬散熱板、第一相變蓄熱裝置、第二風(fēng)扇、第二半導(dǎo)體制冷片、絲杠、步進電機、第一風(fēng)扇、金屬散熱片、控制器、第一熱管、第二熱管、第二相變蓄熱裝置、滑軌及溫度傳感器。本發(fā)明第二相變蓄熱裝置與第二熱管的一端、第一相變蓄熱裝置與第二熱管的另一端形成兩個熱開關(guān)，通過熱開關(guān)的設(shè)計實現(xiàn)了對熱量傳遞方向的控制，通過熱管的使用有效提高了熱導(dǎo)率，通過相變材料的使用實現(xiàn)了廢熱的二次利用，通過以上的發(fā)明可以實現(xiàn)比當(dāng)前的設(shè)計方案的升溫速率提升一倍以上，降溫速率提高兩倍以上，同時設(shè)備的總功耗減低一半，對PCR儀的升降換代具有重要意義。
【IPC分類】C12M1/38
【公開號】CN105219638
【申請?zhí)枴緾N201510633193
【發(fā)明人】王思峰, 呂建偉, 王海英, 鞏萌萌, 賁勛, 張曉嶼, 余群, 王領(lǐng)華, 張少華, 王國慶, 劉欣, 楊勇
【申請人】中國運載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月29日