制熱功能的相互轉(zhuǎn)換，除了冷熱面交換，還可以根據(jù)需求實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制(精度0.01度)?？梢?，采用半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)作為本發(fā)明的熱交換裝置，可以方便有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)第二材料容器42的加熱或制冷，以滿足各種生物打印材料的不同溫度需求。
[0057]在該實(shí)施例中，容器溫控系統(tǒng)I中可以設(shè)置容器溫度檢測(cè)控制裝置，并通過該容器溫度檢測(cè)控制裝置控制半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)在加熱工作狀態(tài)和制冷工作狀態(tài)之間切換。如圖4所示，在該實(shí)施例中，容器溫度檢測(cè)控制裝置包括控制系統(tǒng)(圖中未示出)和設(shè)置在導(dǎo)熱套11上的第一溫度傳感器18，該第一溫度傳感器18用于檢測(cè)導(dǎo)熱套11的溫度并傳遞至控制系統(tǒng)，由于導(dǎo)熱套11的溫度與對(duì)應(yīng)的第二材料容器42的溫度一致，因此，第一溫度傳感器18能夠檢測(cè)第二材料容器42的溫度并傳遞至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則通過比較第二材料容器42的溫度與輔材所需要的溫度(通常預(yù)設(shè)在控制系統(tǒng)中)的差值控制半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第二材料容器42溫度的閉環(huán)控制，提高溫控精度。當(dāng)?shù)谝粶囟葌鞲衅?8檢測(cè)到第一材料容器41和第二材料容器42的溫度達(dá)到生物材料所需要的溫度后，可以控制分別向第一材料容器41和第二材料容器42內(nèi)加入相應(yīng)的材料。
[0058]設(shè)置在半導(dǎo)體制冷裝置12第一側(cè)的第一均熱板14，能夠通過其內(nèi)部的氣液兩相相互轉(zhuǎn)換的方式實(shí)現(xiàn)熱量的均勻傳遞，從而使得半導(dǎo)體制冷裝置12與第二材料容器42之間的熱傳遞更加均勻高效，進(jìn)而有效防止因半導(dǎo)體制冷裝置12無法全面覆蓋導(dǎo)熱套11所造成的傳熱不均的現(xiàn)象，并且由于無須將半導(dǎo)體制冷片覆蓋于整個(gè)導(dǎo)熱套11上，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和空間布局也更加簡(jiǎn)單緊湊;而設(shè)置在半導(dǎo)體制冷裝置12第二側(cè)的第二均熱板15則能夠使得半導(dǎo)體制冷裝置12與環(huán)境之間的熱傳遞更加均勻，縮小半導(dǎo)體制冷裝置12第一側(cè)和第二側(cè)的溫差，由于半導(dǎo)體制冷裝置的冷面和熱面之間存在逆向熱傳遞過程，且冷熱面的溫差越大，這種逆向熱傳遞作用越明顯，而一旦正向熱傳遞所傳遞的熱量與逆向熱傳遞所傳遞的熱量相等時(shí)，冷面和熱面的溫度就不再發(fā)生變化，影響半導(dǎo)體制冷裝置12的制冷或加熱作用，因此，通過設(shè)置第二均熱板15縮小半導(dǎo)體制冷裝置12第一側(cè)和第二側(cè)的溫差，能夠減弱逆向熱傳遞效應(yīng)，充分發(fā)揮半導(dǎo)體制冷裝置12的制冷或加熱作用。
[0059]現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷裝置12通常只包括一塊半導(dǎo)體制冷片，為了使半導(dǎo)體制冷裝置12具有更高的熱傳遞功率，本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷裝置12可以包括至少兩塊半導(dǎo)體制冷片。如圖4所示，在該實(shí)施例中，半導(dǎo)體制冷裝置12包括三塊半導(dǎo)體制冷片，這樣設(shè)置的好處在于，一方面由于增加了半導(dǎo)體制冷片的數(shù)量，能夠有效增大加熱或制冷的功率，改善熱傳遞效果；另一方面，三塊半導(dǎo)體制冷片之間可以并聯(lián)設(shè)置，這樣可以提高其工作可靠性，即使其中一塊半導(dǎo)體制冷片發(fā)生故障，剩余的半導(dǎo)體制冷片仍能夠正常工作，保證加熱或制冷過程的正常進(jìn)行。此外，由圖4可知，該實(shí)施例的三塊半導(dǎo)體制冷片之間均設(shè)有一定的間隙，這樣能夠便于線路的連接與安裝。
[0060]散熱裝置13可以采用水冷散熱裝置，也可以采用風(fēng)冷散熱裝置。如圖2-4所示，在該實(shí)施例中，散熱裝置13采用風(fēng)冷散熱裝置，其包括散熱片組131和散熱風(fēng)扇132，其中，散熱片組131通過第一支架16連接于安裝板6上，且其通過第二均熱板15與半導(dǎo)體制冷裝置12的第二側(cè)連接，散熱風(fēng)扇132則通過第二支架17設(shè)置在散熱片組131的下部，這樣散熱片組131與半導(dǎo)體制冷裝置12的第二側(cè)之間可以通過第二均熱板15進(jìn)行均勻地?zé)醾鬟f，而散熱風(fēng)扇132可以實(shí)現(xiàn)散熱片組131與環(huán)境之間的熱傳遞，進(jìn)而使得散熱裝置13能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體制冷裝置與環(huán)境之間的熱傳遞。此外，可以在散熱片組131的散熱片上設(shè)置橫向貫穿散熱片的開孔(圖中未示出)，以增大散熱面積，提升散熱效率。
[0061 ]在該實(shí)施例中，散熱風(fēng)扇132的出風(fēng)口背離生物打印機(jī)的打印平臺(tái)，在圖1-4中即散熱風(fēng)扇132的出風(fēng)口朝向上方，這樣能夠避免散熱風(fēng)扇132將散熱片組131的熱量引導(dǎo)向打印平臺(tái)，從而可以防止對(duì)打印平臺(tái)上面的生物材料的特性產(chǎn)生影響。
[0062]進(jìn)一步地，為了節(jié)約能源以及實(shí)現(xiàn)精確溫控，本發(fā)明的散熱風(fēng)扇132可以采用調(diào)速風(fēng)扇，依據(jù)散熱片組131的溫度與環(huán)境溫度的差值來控制散熱風(fēng)扇132是否開啟以及調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇132的轉(zhuǎn)速，即可使散熱風(fēng)扇132的工作狀態(tài)與實(shí)際需要相符合，避免能量的浪費(fèi)。為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明的容器溫控系統(tǒng)I還可以包括散熱溫度檢測(cè)控制裝置，該散熱溫度檢測(cè)控制裝置用于檢測(cè)散熱片組131的溫度并依據(jù)散熱片組131的溫度與環(huán)境溫度的差值來控制散熱風(fēng)扇132是否開啟以及調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇132的轉(zhuǎn)速。在如圖4所示的實(shí)施例中，散熱溫度檢測(cè)控制裝置包括設(shè)置于散熱片組131上的第二溫度傳感器19及控制系統(tǒng)，該第二溫度傳感器19可以檢測(cè)散熱片組131的溫度并反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)則將散熱片組131的溫度與環(huán)境溫度進(jìn)行比較，依據(jù)二者的差值來控制散熱風(fēng)扇132是否工作以及工作時(shí)的轉(zhuǎn)速，例如，可以在容器溫控系統(tǒng)I工作，且散熱片組131的溫度與環(huán)境溫度的溫差A(yù)T大于設(shè)定值TO時(shí)，啟動(dòng)散熱風(fēng)扇132，并使其以R= (ΔΤ/30) XRO的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，其中RO為風(fēng)扇額定轉(zhuǎn)速；而在容器溫控系統(tǒng)I不工作或在散熱片組131的溫度與環(huán)境溫度的溫差Δ T小于設(shè)定值TO時(shí)，則可以控制散熱風(fēng)扇132不啟動(dòng)。此處的控制系統(tǒng)可以與容器溫度檢測(cè)控制裝置的控制系統(tǒng)為同一控制系統(tǒng)，例如可以利用生物打印機(jī)已有的控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。
[0063]該實(shí)施例的容器溫控系統(tǒng)I的工作過程如下:
[0064](I)當(dāng)?shù)诙牧先萜?2的溫度低于輔材所需要的溫度時(shí)，半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)，靠近第二材料容器42的半導(dǎo)體制冷裝置12的第一側(cè)為熱面，而靠近散熱片組131的半導(dǎo)體制冷裝置12的第二側(cè)為冷面。此時(shí)，半導(dǎo)體制冷裝置12的第一側(cè)通過第一均熱板14和導(dǎo)熱套11將熱量傳遞給第二材料容器42，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二材料容器42加熱的目的，將第二材料容器42的溫度升高至輔材所需要的溫度;同時(shí)，環(huán)境中的熱量能夠通過散熱片組131及第二均熱板15傳遞給半導(dǎo)體制冷裝置12的第二側(cè)，升高半導(dǎo)體制冷裝置12第二側(cè)的溫度，從而能夠縮小半導(dǎo)體制冷裝置12的第一側(cè)與第二側(cè)之間的溫差，也即能夠縮小半導(dǎo)體制冷裝置12冷熱面之間的溫差，增大半導(dǎo)體制冷裝置12的加熱上限。
[0065](2)反之，當(dāng)?shù)诙牧先萜?2的溫度高于輔材所需要的溫度時(shí)，半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)處于制冷狀態(tài)，靠近第二材料容器42的半導(dǎo)體制冷裝置12的第一側(cè)變?yōu)槔涿妫拷嵫b置13的半導(dǎo)體制冷裝置12的第二側(cè)則變?yōu)闊崦?。此時(shí)，第二材料容器42的熱量通過第一導(dǎo)熱套11和第一均熱板14傳遞給半導(dǎo)體制冷裝置12的第一側(cè)，也即半導(dǎo)體制冷裝置12的第一側(cè)從第二材料容器42吸收熱量，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二材料容器42降溫的目的，使第二材料容器42的溫度降低至輔材所需要的溫度；同時(shí)，半導(dǎo)體制冷裝置12的第二側(cè)將熱量通過第二均熱板15傳遞給散熱片組131，并在散熱風(fēng)扇132的作用下最終將熱量釋放至環(huán)境中，縮小半導(dǎo)體制冷裝置12冷熱面的溫差，改善半導(dǎo)體制冷裝置12的制冷效果。
[0066]該實(shí)施例的容器溫控系統(tǒng)I具有體積小、響應(yīng)快、控制特性好等特點(diǎn)。由于在第一材料容器41和第二材料容器42處分別設(shè)有一套容器溫控系統(tǒng)I，該實(shí)施例的生物打印機(jī)溫控系統(tǒng)能夠分別控制主材和輔材的溫度，滿足主材和輔材不同的溫度需求，使主材和輔材能夠保持更加優(yōu)良的生物性能，此外，由于采用半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)和均熱板的組合結(jié)構(gòu)，傳熱效率較高，傳熱過程較均勻，控制精度較高，可以達(dá)到0.01度，并且加熱和制冷可雙向選擇，能夠適應(yīng)多種生物材料以及不同工作環(huán)境的需求，使得同一生物打印機(jī)具有更寬的打印材料的選擇范圍。
[0067]如圖1-4所示，在該實(shí)施例中，噴嘴溫控系統(tǒng)2包括噴嘴導(dǎo)熱塊21，流道溫控系統(tǒng)3包括流道導(dǎo)熱塊31，其中，噴嘴導(dǎo)熱塊21設(shè)置在第一材料容器41下方，并位于噴嘴5的外周，流道導(dǎo)熱塊31設(shè)置在第二材料容器42下方，并位于輔材流道421的外周，噴嘴導(dǎo)熱塊21的第一側(cè)與位于第一材料容器41處的容器溫控系統(tǒng)I的第一均熱板14連接，噴嘴導(dǎo)熱塊21的第二側(cè)與流道導(dǎo)熱塊31的第一側(cè)連接，而