專利名稱：分散式散熱的野外儀器用恒溫箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種儀器恒溫箱裝置，特別涉及工作于野外環(huán)境的儀器恒溫箱裝置，用來實現(xiàn)對工作于露天環(huán)境下電子儀器的散熱，減少高溫引起的器件故障。
背景技術(shù)：
高溫環(huán)境對電子儀器的正常工作有很大影響，特別是安置于野外的電子儀器，在炎熱夏天日光下，加之儀器本身的發(fā)熱，會使工作環(huán)境達到相當(dāng)高的溫度，嚴重影響電子儀器的正常工作，導(dǎo)致電子儀器故障，在某些場合甚至?xí)a(chǎn)生一定的安全隱患。針對這種情況，人們采用儀器保溫箱，使安置在保溫箱中的電子儀器工作在一個 較合適的溫度環(huán)境下。但傳統(tǒng)的保溫箱存在一些不足之處就制冷方式而言，傳統(tǒng)保溫箱采用外掛式壓縮機空調(diào)制冷，壓縮機空調(diào)體積大，且不能放在保溫箱內(nèi)，沒有特殊的保護措施容易被盜，同時，空調(diào)的造價昂貴；在制冷散熱方法上，傳統(tǒng)保溫箱采用整體式制冷散熱，對整個箱體的所有空間統(tǒng)一制冷散熱，無針對性，散熱效率低，功耗大；在保溫箱的結(jié)構(gòu)方面，傳統(tǒng)保溫箱以內(nèi)部空間為整體式，沒有將空間模塊化，不能解決模塊化內(nèi)部熱平衡問題，能源浪費較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有野外現(xiàn)場的儀器保溫箱的不足，提出一種體積小、功耗小、制冷散熱效率高的分散式散熱的野外儀器用恒溫箱。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括箱體，箱體頂部外置有散熱通道，散熱通道中設(shè)有多個并排的散熱片，散熱通道的一端設(shè)有風(fēng)扇，箱體內(nèi)的頂部空間被分隔有多個子空間散熱箱，每個子空間散熱箱底部是共用的雙軌支架結(jié)構(gòu)，散熱片下部是嵌裝在箱體內(nèi)的頂壁上且位于子空間散熱箱中的半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片下部是導(dǎo)冷片，半導(dǎo)體制冷片的熱面和散熱片連接、冷面和導(dǎo)冷片連接，每個子空間散熱箱內(nèi)均有半導(dǎo)體制冷片和導(dǎo)冷片，且每個子空間散熱箱內(nèi)均有位于導(dǎo)冷片下方的溫度檢測及控制模塊和需散熱的電子儀器，溫度檢測及控制模塊通過電源驅(qū)動模塊連接半導(dǎo)體制冷片。本發(fā)明的有益效果如下
I、本發(fā)明針對野外現(xiàn)場的儀器設(shè)計，制冷散熱方式采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)對箱體制冷散熱，而非壓縮機空調(diào)制冷，安全性高，大大降低了功耗，安裝也方便。2、本發(fā)明針對半導(dǎo)體制冷片只能對小體積空間有制冷效果的特點，將體積較大的儀器箱根據(jù)需要分割出相應(yīng)數(shù)量的子空間散熱箱，對子空間散熱箱單獨制冷散熱，滿足了半導(dǎo)體制冷片的工作條件。3、本發(fā)明把對工作環(huán)境溫度有嚴格要求的電子器件放入子空間散熱箱中，如CPU等，其他對工作環(huán)境溫度沒有要求的電子器件則放在子空間散熱箱外部。這種通過子空間散熱箱將內(nèi)外環(huán)境隔絕并單獨制冷的方式，提高了制冷效率，節(jié)省了能源和調(diào)節(jié)時間。4、本發(fā)明中的半導(dǎo)體制冷片的散熱片并列排放，全部在恒溫箱外部的散熱通道內(nèi)，且散熱片肋片方向按散熱通道軸向安置，散熱通道中只需一個風(fēng)扇就可形成空氣環(huán)流，實現(xiàn)對所有散熱片的散熱，而不需要每個散熱片都加散熱風(fēng)扇。散熱通道的存在，既保證了空氣的環(huán)流，又起到了對散熱片的保護，避免了散熱片裸露在外的損壞。5、本發(fā)明在子空間散熱箱內(nèi)壁加一層保溫隔熱層，該保溫隔熱層材料采用壓縮海綿。能有效隔離冷熱傳遞，使子空間散熱箱內(nèi)制冷效果更加良好。6、本發(fā)明中的子空間散熱箱頂部和背側(cè)面都與箱體相連，節(jié)省了材料。正側(cè)面的右側(cè)邊由鉸鏈和右側(cè)面連接，正側(cè)面為可開合門結(jié)構(gòu)，方便電子儀器的拿放，不需拆裝。底部有雙軌支架支撐子空間散熱箱，加固了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。7、本發(fā)明中的半導(dǎo)體制冷片制冷系統(tǒng)的導(dǎo)冷片在子空間散熱箱的頂部，導(dǎo)冷片周邊的冷空氣下降，熱空氣上升，這就自動形成了空氣對流，而不需要再添加風(fēng)扇帶動氣流。



圖I是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)剖面 圖2是圖I中子空間散熱箱6內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其關(guān)聯(lián)部件的立體結(jié)構(gòu)放大 圖3是本發(fā)明散熱片3、半導(dǎo)體制冷片4、導(dǎo)冷片5和隔熱墊16、電線17的安裝結(jié)構(gòu)放大 圖4是圖I中散熱通道2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)放大 圖中1.箱體；2.散熱通道；3.散熱片；4.半導(dǎo)體制冷片；5.導(dǎo)冷片；6.子空間散熱箱；7.風(fēng)扇；8.斷路器；9.雙軌支架結(jié)構(gòu)；11.溫度檢測及控制模塊；12.電子器件；13.鉸鏈；14.海綿；15.把手；16.隔熱墊；17.電線。
具體實施例方式本發(fā)明的分散式散熱的野外儀器用恒溫箱是針對野外現(xiàn)場儀器裝置設(shè)計的恒溫箱，恒溫箱是在原有儀器箱的基礎(chǔ)上進行改善，改為半導(dǎo)體制冷片制冷、分區(qū)間獨立散熱，取代傳統(tǒng)壓縮機空調(diào)散熱。參見圖1-4，本發(fā)明包括箱體I和外置在箱體I頂部的散熱通道2，在散熱通道2中有多個散熱片3并排安置，在散熱通道2—端安裝風(fēng)扇7，帶動氣流散熱。箱體I內(nèi)的頂部空間被分隔有多個子空間散熱箱6，每個子空間散熱箱6底部是共用的雙軌支架結(jié)構(gòu)9。散熱片3下面為半導(dǎo)體制冷片4，半導(dǎo)體制冷片4嵌裝在箱體I內(nèi)的頂層的箱壁上并位于子空間散熱箱6內(nèi)，半導(dǎo)體制冷片4外圍有隔熱墊16保護，防止半導(dǎo)體制冷片4被壓縮。導(dǎo)冷片5在半導(dǎo)體制冷片4下面，導(dǎo)冷片5周邊是子空間散熱箱6的箱體空間。每個子空間散熱箱6獨立開辟，它們相臨之間公用一面箱體，并且子空間散熱箱6寬和高相等，長度根據(jù)內(nèi)部電子器件12體積而設(shè)定。子空間散熱箱6頂部和背面都與箱體I相連，底部由雙軌支架結(jié)構(gòu)9支撐。每個子空間散熱箱6內(nèi)均安裝一個半導(dǎo)體制冷片4和一個半導(dǎo)冷片5，每個子空間散熱箱6內(nèi)部還裝有位于導(dǎo)冷片5下方的溫度檢測及控制模塊11以及需要散熱的電子儀器12。子空間散熱箱6以外的部分為非制冷散熱空間，非制冷散熱空間體積大，用來安置斷路器8等不需低溫工作環(huán)境的電子器件。與傳統(tǒng)空調(diào)制冷的儀器恒溫箱不同，本發(fā)明恒溫箱采用半導(dǎo)體制冷片4對恒溫箱的箱體I內(nèi)部制冷散熱。半導(dǎo)體制冷片4體積小、無機械運動部件、安裝十分方便。半導(dǎo)體制冷片4上電后，半導(dǎo)體制冷片4熱面會放出熱量，而冷面則吸收熱量，利用冷面可達到制冷散熱的效果。但半導(dǎo)體制冷片4只能對體積較小的空間制冷散熱，體積過大制冷效果很不明顯。而現(xiàn)場儀器箱的箱體I的體積很大(一般為400-600L)，用半導(dǎo)體制冷片4效果甚微，如果用多個半導(dǎo)體制冷片則成本會相應(yīng)上升。為了解決上述問題，本發(fā)明將體積大的箱體I內(nèi)部進行分塊，根據(jù)需要將箱體I內(nèi)部分割出相應(yīng)數(shù)量的子空間散熱箱6，每個子空間散熱箱體6中安裝半導(dǎo)體制冷片4。通過子空間散熱箱6隔離內(nèi)外環(huán)境，由半導(dǎo)體制冷片4給子空間散熱箱6單獨制冷散熱。半導(dǎo)體制冷片4的型號選擇，是根據(jù)能否滿足溫差要求的產(chǎn)冷總功率來決定的，它必須保證在工作溫度時產(chǎn)冷量的總和大于子空間散熱箱內(nèi)工作對象熱負載的總功率，否則無法達到要求。即半導(dǎo)體制冷片4的最大產(chǎn)冷量為
β cmax，子空間散熱箱6各個電子儀器12的熱功率^ pi，只有滿足條件GWk 2 f Gii
時，才能滿足制冷要求，達到模塊化內(nèi)部熱平衡。子空間散熱箱6體積根據(jù)放入其中的電子器件12大小而設(shè)定。半導(dǎo)體制冷片4型號的選擇，是根據(jù)能否滿足溫差要求的產(chǎn)冷總功率 來決定的，它必須保證在工作溫度時產(chǎn)冷量的總和大于子空間散熱箱6內(nèi)工作對象電子器件12熱負載的總功率。需散熱部件電子器件12體積較小的部分,安置在體積小的子空間散熱箱6中，半導(dǎo)體制冷片4選用型號TEC1-12708。而需散熱部件12體積較大的部分，對應(yīng)的子空間散熱箱6體積大，半導(dǎo)體制冷片4選用產(chǎn)冷功率較大型號TES1-12712。半導(dǎo)體制冷片4安置在箱體I的頂部箱壁中，外圍有隔熱墊16固定和保護，防止半導(dǎo)體制冷片4被擠壓。無需散熱部件如斷路器8及電路電線這些不需低溫工作環(huán)境的器件則放在子空間散熱箱6之外。這種局部制冷散熱的格局，既滿足了半導(dǎo)體制冷片4的制冷條件，又減少了制冷散熱空間，只對需要制冷的空間制冷散熱，大大提高了制冷效率。參見圖2，子空間散熱箱6的頂部和背面都與箱體I相連，節(jié)省了頂部和背面材料。正面的右側(cè)邊通過鉸鏈13和右側(cè)面連接，正面上設(shè)有把手15，正面相當(dāng)于子空間散熱箱6的門結(jié)構(gòu)，通過把手15控制正面開合，門結(jié)構(gòu)方便了電子儀器12的拿放。子空間散熱箱6底部通過雙軌支架結(jié)構(gòu)9支撐。在子空間散熱箱6的內(nèi)壁有一層壓縮海綿14，它是保溫隔熱層，能有效隔離子空間散熱箱6內(nèi)部和外部的冷熱傳遞。在子空間散熱箱6的頂部是導(dǎo)冷片5,由導(dǎo)冷片5對子空間散熱箱6內(nèi)部導(dǎo)冷散熱,需要工作在低溫環(huán)境下的電子儀器12放在子空間散熱箱6中。參見圖3、4，半導(dǎo)體制冷片4連接電線17，半導(dǎo)體制冷片4的熱面和散熱片3連接，冷面和導(dǎo)冷片5連接，中間通過導(dǎo)熱硅脂粘貼，散熱片3和導(dǎo)冷片5之間通過螺絲固定在一起。通過電線17給半導(dǎo)體制冷片4供電后，半導(dǎo)體制冷片4的熱面會發(fā)熱，而冷面會吸熱。半導(dǎo)體制冷片4嵌在恒溫箱的箱體I的頂層箱壁中，外圍由隔熱墊16固定和保護，防止半導(dǎo)體制冷片4的擠壓造成損壞，且隔熱墊16能有效隔離冷熱傳遞，使制冷效果更加良好。半導(dǎo)體制冷片4工作時必須給熱面良好散熱，半導(dǎo)體制冷片4在無散熱條件下工作很容易損壞，散熱片3與半導(dǎo)體制冷片4的熱面相連，散熱片3并排安裝在恒溫箱I頂部外面的散熱通道2中，散熱片3的肋片按通道軸向方向排列，保證氣流導(dǎo)通。在散熱通道2的頭部裝有散熱風(fēng)扇7，由風(fēng)扇7帶動散熱通道內(nèi)2的散熱氣流，對散熱片3散熱。導(dǎo)冷片5與半導(dǎo)體制冷片4的冷面相連，安裝在子空間散熱箱6內(nèi)的頂部。由于密度原因，導(dǎo)冷片5周邊的冷空氣下沉，子空間散熱箱6內(nèi)的底部熱空氣上升，自動形成了空氣對流，無需加風(fēng)扇7帶動空氣流動。這種結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了外部集中散熱，內(nèi)部分別制冷的高效率儀用恒溫箱。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對溫度的控制，是由溫度檢測及控制模塊11實現(xiàn)的。在每個子空間散熱箱6中都安裝了溫度檢測及控制模塊11，溫度檢測及控制模塊11通過電源驅(qū)動模塊連接半導(dǎo)體制冷片4，實時監(jiān)測對應(yīng)子空間散熱箱6的箱內(nèi)溫度，當(dāng)檢測到子空間散熱箱6的溫度高于設(shè)定的溫度，例如25度時，溫度檢測及控制模塊11控制對應(yīng)的電源驅(qū)動模塊給半導(dǎo)體制冷片4工作，對子空間散熱箱6制冷散熱；當(dāng)溫度檢測及控制模塊11監(jiān)測到空間溫度低于設(shè)定的溫度時，例如25度時，溫度檢測及控制模塊11控制對應(yīng)半導(dǎo)體制冷片4停止工作。如此，使子空間散熱箱6內(nèi)一直保持一個穩(wěn)定的空間溫度。通過對子空間散熱箱6分別溫度檢測，分別制冷散熱達到熱平衡，這種方法高效、節(jié)能。綜上，本發(fā)明可以以不背離本發(fā)明基本特征的不同形式實施，本實施例結(jié)合了半導(dǎo)體制冷技術(shù)、自動檢測及控制技術(shù)，為野外環(huán)保系統(tǒng)現(xiàn)場裝置提供恒溫保護，而且具有節(jié)能、安全、環(huán)保的特點。改善了恒溫箱的制冷散熱方式，具有很大的應(yīng)用前景。本發(fā)明不僅 局限于用于野外環(huán)境的恒溫箱，可根據(jù)需要應(yīng)用于多種環(huán)境下儀器恒溫箱。
權(quán)利要求
1.一種分散式散熱的野外儀器用恒溫箱，包括箱體(I)，其特征是箱體(I)頂部外置有散熱通道(2 )，散熱通道(2 )中設(shè)有多個并排的散熱片(3 )，散熱通道(2 )的一端設(shè)有風(fēng)扇(7)，箱體(I)內(nèi)的頂部空間被分隔有多個子空間散熱箱(6)，每個子空間散熱箱(6)底部是共用的雙軌支架結(jié)構(gòu)(9)，散熱片(3)下部是嵌裝在箱體(I)內(nèi)的頂壁上且位于子空間散熱箱(6)中的半導(dǎo)體制冷片(4)，半導(dǎo)體制冷片(4)下部是導(dǎo)冷片(5)，半導(dǎo)體制冷片(4)的熱面和散熱片(3)連接、冷面和導(dǎo)冷片(5)連接，每個子空間散熱箱(6)內(nèi)均有半導(dǎo)體制冷片(4)和導(dǎo)冷片(5)，且每個子空間散熱箱(6)內(nèi)均有位于導(dǎo)冷片(5)下方的溫度檢測及控制模塊(11)和需散熱的電子儀器(12 )，溫度檢測及控制模塊(11)通過電源驅(qū)動模塊連接半導(dǎo)體制冷片(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分散式散熱的野外儀器用恒溫箱，其特征是子空間散熱箱(6)的頂部和背面均與箱體(I)相連、正面的右側(cè)邊通過鉸鏈(13)和右側(cè)面連接，正面上設(shè)有把手(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分散式散熱的野外儀器用恒溫箱，其特征是子空間散熱箱 (6)的內(nèi)壁上設(shè)有一層壓縮海綿(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分散式散熱的野外儀器用恒溫箱，其特征是半導(dǎo)體制冷片(4)外圍設(shè)有隔熱墊(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分散式散熱的野外儀器用恒溫箱，其特征是子空間散熱箱(6)以外的箱體(I)內(nèi)安置不需低溫工作環(huán)境的電子器件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分散式散熱的野外儀器用恒溫箱，其特征是當(dāng)溫度檢測及控制模塊(11)檢測到子空間散熱箱(6)內(nèi)的溫度高于設(shè)定溫度時，溫度檢測及控制模塊(11)控制對應(yīng)的半導(dǎo)體制冷片(4)工作，對子空間散熱箱(6)制冷散熱；當(dāng)溫度檢測及控制模塊(11)檢測到子空間散熱箱(6)內(nèi)的溫度低于設(shè)定溫度時，溫度檢測及控制模塊(11)控制對應(yīng)的半導(dǎo)體制冷片(4)停止工作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種分散式散熱的野外儀器用恒溫箱，箱體頂部外置有散熱通道，散熱通道中設(shè)有多個并排的散熱片，散熱通道的一端設(shè)有風(fēng)扇，箱體內(nèi)的頂部空間被分隔有多個子空間散熱箱，每個子空間散熱箱底部是共用的雙軌支架結(jié)構(gòu)，散熱片下部是嵌裝在箱體內(nèi)的頂壁上且位于子空間散熱箱中的半導(dǎo)體制冷片，半導(dǎo)體制冷片下部是導(dǎo)冷片，半導(dǎo)體制冷片的熱面和散熱片連接、冷面和導(dǎo)冷片連接，每個子空間散熱箱內(nèi)均有半導(dǎo)體制冷片和導(dǎo)冷片，且每個子空間散熱箱內(nèi)均有位于導(dǎo)冷片下方的溫度檢測及控制模塊和需散熱的電子儀器，溫度檢測及控制模塊通過電源驅(qū)動模塊連接半導(dǎo)體制冷片；能有效隔離冷熱傳遞，實現(xiàn)對工作于露天環(huán)境下電子儀器的散熱。
文檔編號H05K7/20GK102858141SQ201210335800
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者張榮標(biāo), 楚孔旭, 王東宏, 陳克元 申請人:江蘇大學(xué)