滴水成冰演示儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種滴水成冰演示儀，它由開關(guān)電源、溫控開關(guān)、水冷頭、半導(dǎo)體制冷片模塊、溫控探頭、Led燈泡、儲(chǔ)水器、節(jié)流閥、水流調(diào)節(jié)器、進(jìn)水接口、水泵、出水接口、熱量交換器、散熱風(fēng)扇、冷卻水、冷水槽、保溫塑料泡沫、制冷室、鋁合金導(dǎo)冷箱和避光罩等構(gòu)成的滴水成冰演示儀體系。本實(shí)用新型不僅在操作上十分的簡(jiǎn)單，只需準(zhǔn)備好水，通電即可。散熱方面采用水泵實(shí)現(xiàn)冷卻水循環(huán)散熱，可以高效率穩(wěn)定的散熱，冷卻水循環(huán)使用可節(jié)約水資源。本演示儀結(jié)構(gòu)還十分簡(jiǎn)單緊湊，因而維修保養(yǎng)起來(lái)也十分方便。同時(shí)可以制造穩(wěn)定的零度以下低溫環(huán)境，便于進(jìn)行小的物理、化學(xué)、生物等低溫實(shí)驗(yàn)。
【專利說(shuō)明】滴水成冰演示儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制冷裝置，尤其涉及半導(dǎo)體快速制冷裝置，以及涉及低溫下液體快速冷卻試驗(yàn)。
【背景技術(shù)】
[0002]帕爾帖效應(yīng)是當(dāng)有電流通過(guò)不同的導(dǎo)體組成的回路時(shí)，除產(chǎn)生不可逆的焦耳熱夕卜，在不同導(dǎo)體的接頭處隨著電流方向的不同會(huì)分別出現(xiàn)吸熱、放熱現(xiàn)象。半導(dǎo)體比金屬更易產(chǎn)生熱電效應(yīng)。從冷空間吸收的熱量通過(guò)N-型和P-型半導(dǎo)體熱電偶元件傳遞到熱側(cè)熱源接受器，然后排放到周圍環(huán)境中。之前半導(dǎo)體制冷器的制冷效率一般很小，所以不宜大規(guī)模和大制冷量使用。
[0003]近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，半導(dǎo)體制冷器的制冷效率提高了很多，它作為一種綠色“冷源”在航天、工業(yè)等領(lǐng)域都得到了運(yùn)用。但卻因高效率的半導(dǎo)體制冷器造價(jià)高，使得半導(dǎo)體制冷未廣泛普及至民用領(lǐng)域。所以在日常生活學(xué)習(xí)中一般不會(huì)接觸到半導(dǎo)體制冷器，而是目前空調(diào)、冰箱等上使用的壓縮機(jī)制冷器。目前已有使用半導(dǎo)體的產(chǎn)品，如部分的高端飲水機(jī)上已經(jīng)采用了半導(dǎo)體制冷。本實(shí)用新型是為了對(duì)半導(dǎo)體制冷原理有更直觀更深刻了解，目前有類似的中國(guó)專利“半導(dǎo)體制冷演示儀”(申請(qǐng)?zhí)?200710194268.3)，該裝置采用普通半導(dǎo)體制冷片，無(wú)散熱裝置，結(jié)構(gòu)太過(guò)于簡(jiǎn)單，制冷效果不是很明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供了一種滴水成冰演示儀，它具有可快速降溫，只有水流的微小震動(dòng)，壽命長(zhǎng)，安裝容易，不需要任何制冷劑，可靠穩(wěn)定和控制使用方便的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括開關(guān)電源、溫控開關(guān)、水冷頭、半導(dǎo)體制冷片模塊、溫控探頭、Led燈泡、滴水裝置、進(jìn)水接口、水栗、出水接口、熱量交換器、散熱風(fēng)扇、冷卻水、冷水槽、保溫塑料泡沫、制冷室、鋁合金導(dǎo)冷箱、循環(huán)水管和避光罩，其結(jié)構(gòu)在于制冷室的內(nèi)壁為鋁合金導(dǎo)冷箱、制冷室的外壁為保溫塑料泡沫，保溫塑料泡沫的外周為避光罩；制冷室側(cè)壁和底部均設(shè)有半導(dǎo)體制冷片模塊，半導(dǎo)體制冷片模塊的制冷面緊貼鋁合金導(dǎo)冷箱，制熱面緊貼水冷頭，制冷室上部側(cè)壁設(shè)有溫度探頭，制冷室頂部?jī)?nèi)壁設(shè)有若干個(gè)Led燈泡；滴水裝置連接在制冷室的頂部；循環(huán)水管的進(jìn)水接口連接在水冷頭的一個(gè)接口上，循環(huán)水管的出水接口連接在同一水冷頭的另一個(gè)接口上，緊靠進(jìn)水接口的循環(huán)水管上連有水栗，緊靠出水接口的循環(huán)水管上連有熱量交換器，熱量交換器內(nèi)設(shè)有散熱風(fēng)扇，循環(huán)水管位于冷水槽內(nèi)冷卻水液面以下的部分?jǐn)嚅_；溫控開關(guān)一端連接制冷室內(nèi)的溫控探頭，另一端通過(guò)繼電器控制開關(guān)電源與半導(dǎo)體制冷片模塊的通斷電；所述的滴水裝置包括儲(chǔ)水器、節(jié)流閥和水流調(diào)節(jié)器，其中儲(chǔ)水器的下端位于制冷室內(nèi)，制冷室和儲(chǔ)水器之間從上向下依次連接有節(jié)流閥和水流調(diào)節(jié)器；所述的開關(guān)電源為溫控開關(guān)、半導(dǎo)體制冷片模塊、Led燈泡、水栗和散熱風(fēng)扇供電；所述的水冷頭內(nèi)設(shè)有若干個(gè)上下交錯(cuò)排布的隔水板。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:采用半導(dǎo)體制冷，無(wú)需壓縮裝置，不需要任何制冷劑，無(wú)有害物質(zhì)散播到空氣和制冷品中，可快速降溫，工作時(shí)只有水流的微小震動(dòng)，壽命長(zhǎng)，安裝容易。在操作上十分的簡(jiǎn)單，只需準(zhǔn)備好水，通電即可。散熱方面采用水栗實(shí)現(xiàn)冷卻水循環(huán)散熱，可以高效率穩(wěn)定的散熱，冷卻水循環(huán)使用可節(jié)約水資源。本演示儀結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，因而維修保養(yǎng)起來(lái)也十分方便。同時(shí)可以制造穩(wěn)定的零度以下低溫環(huán)境，便于進(jìn)行小的物理、化學(xué)、生物等低溫實(shí)驗(yàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為水冷頭的結(jié)構(gòu)剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]在圖中，1、開關(guān)電源 2、溫控開關(guān) 3、水冷頭 4、半導(dǎo)體制冷片模塊 5、溫控探頭 6、Led燈泡 7、儲(chǔ)水器 8、節(jié)流閥9、水流調(diào)節(jié)器 10、進(jìn)水接口 11、水泵 12、出水接口 13、熱量交換器 14、散熱風(fēng)扇 15、冷卻水16、冷水槽 17、保溫塑料泡沫 18、制冷室 19、金屬導(dǎo)冷箱 20、避光罩21、循環(huán)水管22、隔水板。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它包括開關(guān)電源1、溫控開關(guān)2、水冷頭3、半導(dǎo)體制冷片模塊4、溫控探頭5、Led燈泡6、儲(chǔ)水器7、節(jié)流閥8、水流調(diào)節(jié)器9、進(jìn)水接口 10、水栗11、出水接口 12、熱量交換器13、散熱風(fēng)扇14、冷卻水15、冷水槽16、保溫塑料泡沫17、制冷室18、鋁合金導(dǎo)冷箱19、避光罩20和循環(huán)水管21，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是制冷室18的內(nèi)壁為鋁合金導(dǎo)冷箱19、外壁為保溫塑料泡沫17，半導(dǎo)體制冷片模塊4制冷面緊貼鋁合金導(dǎo)冷箱19、制熱面緊貼水冷頭3，制冷室上部設(shè)有溫度探頭5、Led燈泡6、滴水裝置包括儲(chǔ)水器7、節(jié)流閥8、水流調(diào)節(jié)器9 ;右側(cè)冷卻水的循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水15從冷水槽16經(jīng)水栗11流入制冷室18的進(jìn)水接口 10，在制冷室18內(nèi)部冷卻水15從水冷頭3的一個(gè)接口流入再?gòu)牧硗庖粋€(gè)接口流出，冷卻水經(jīng)出水接口 12通過(guò)循環(huán)水管21流出制冷室，再流入到熱量交換器13，經(jīng)散熱風(fēng)扇14冷卻后流入到冷水槽16完成冷卻水15的循環(huán)；左側(cè)為供電及溫控裝置，開關(guān)電源I為溫控開關(guān)2、半導(dǎo)體制冷片模塊4、Led燈泡6、水栗11和散熱風(fēng)扇14供電，溫控開關(guān)2 —段連接制冷室18內(nèi)的溫控探頭5 —段通過(guò)繼電器控制開關(guān)電源I與半導(dǎo)體制冷片模塊4的通斷電；避光罩20避免強(qiáng)光直射造成制冷室18的溫度升高。
[0011]本實(shí)用新型的工作原理是這樣的，打開電源開關(guān)電源I開始供電，溫控開關(guān)2、Led燈泡6、水栗11和散熱風(fēng)扇14開始工作，冷卻水15從冷水槽16經(jīng)水栗11流入制冷室18再經(jīng)熱量交換器13從新流入冷水槽16開始循環(huán)流動(dòng)；通電后溫控開關(guān)2開始通過(guò)溫控探頭5測(cè)量制冷室18內(nèi)的溫度，當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí)溫控開關(guān)2控制繼電器接通半導(dǎo)體制冷片模塊4，半導(dǎo)體制冷片模塊4開始工作后制冷室18溫度開始降低，溫控開關(guān)2實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)制冷室18的溫度，當(dāng)制冷室溫度低于設(shè)定值時(shí)，溫控開關(guān)2控制繼電器斷開半導(dǎo)體制冷片模塊4并停止制冷，溫度升高后半導(dǎo)體制冷片模塊4又開始工作，如此循環(huán)保證制冷室18的維持在設(shè)定的低溫；當(dāng)制冷室18的溫度恒定后打開節(jié)流閥8，通過(guò)水流調(diào)節(jié)器9調(diào)節(jié)水滴的速度，將儲(chǔ)水器7中的水緩慢恒定的滴入到制冷室中，保持每個(gè)水滴滴下后均可以冷卻結(jié)冰，這樣就會(huì)在滴水裝置下方形成一個(gè)向上生長(zhǎng)的冰柱；Led燈泡6通過(guò)開關(guān)可以為制冷室18提供照明，方便觀察制冷室18內(nèi)部情況；制冷過(guò)程中蓋上避光罩20，觀察時(shí)再打開。自此演示儀完成滴水成冰的演示。
[0012]半導(dǎo)體制冷片模塊4由多組半導(dǎo)體制冷片組成，在半導(dǎo)體制冷片模塊的制冷面和制熱面均使用導(dǎo)熱硅膠使其與鋁合金導(dǎo)冷箱19和水冷頭3緊密接觸，有利于制冷面的導(dǎo)冷和制熱面的散熱，水冷頭3內(nèi)設(shè)有若干個(gè)上下交錯(cuò)排布的隔水板22 ;使得水冷頭3內(nèi)部的水流采用M形的流動(dòng)也是為了更有利于散熱，制冷室18外部包裹保溫塑料泡沫17既達(dá)到保溫效果又具有保護(hù)作用。冷卻水15初始溫度盡可能的要低必要時(shí)在冷水槽16中加入適量冰塊，冷水槽16的體積盡量大一點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)在陰涼處進(jìn)演示，而且要避免強(qiáng)光直射，從而達(dá)到更好的演示效果。
【權(quán)利要求】
1.一種滴水成冰演示儀，它包括開關(guān)電源、溫控開關(guān)、水冷頭、半導(dǎo)體制冷片模塊、溫控探頭、Led燈泡、滴水裝置、進(jìn)水接口、水栗、出水接口、熱量交換器、散熱風(fēng)扇、冷卻水、冷水槽、保溫塑料泡沫、制冷室、鋁合金導(dǎo)冷箱、循環(huán)水管和避光罩，其結(jié)構(gòu)在于制冷室的內(nèi)壁為鋁合金導(dǎo)冷箱、制冷室的外壁為保溫塑料泡沫，保溫塑料泡沫的外周為避光罩；制冷室側(cè)壁和底部均設(shè)有半導(dǎo)體制冷片模塊，半導(dǎo)體制冷片模塊的制冷面緊貼鋁合金導(dǎo)冷箱，制熱面緊貼水冷頭，制冷室上部側(cè)壁設(shè)有溫度探頭，制冷室頂部?jī)?nèi)壁設(shè)有若干個(gè)Led燈泡；滴水裝置連接在制冷室的頂部；循環(huán)水管的進(jìn)水接口連接在水冷頭的一個(gè)接口上，循環(huán)水管的出水接口連接在同一水冷頭的另一個(gè)接口上，緊靠進(jìn)水接口的循環(huán)水管上連有水栗，緊靠出水接口的循環(huán)水管上連有熱量交換器，熱量交換器內(nèi)設(shè)有散熱風(fēng)扇，循環(huán)水管位于冷水槽內(nèi)冷卻水液面以下的部分?jǐn)嚅_；溫控開關(guān)一端連接制冷室內(nèi)的溫控探頭，另一端通過(guò)繼電器控制開關(guān)電源與半導(dǎo)體制冷片模塊的通斷電。
2.如權(quán)利要求1所述的一種滴水成冰演示儀，其特征在于，所述的滴水裝置包括儲(chǔ)水器、節(jié)流閥和水流調(diào)節(jié)器，其中儲(chǔ)水器的下端位于制冷室內(nèi)，制冷室和儲(chǔ)水器之間從上向下依次連接有節(jié)流閥和水流調(diào)節(jié)器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種滴水成冰演示儀，其特征在于，所述的開關(guān)電源為溫控開關(guān)、半導(dǎo)體制冷片模塊、Led燈泡、水栗和散熱風(fēng)扇供電。
4.如權(quán)利要求1所述的一種滴水成冰演示儀，其特征在于，所述的水冷頭內(nèi)設(shè)有若干個(gè)上下交錯(cuò)排布的隔水板。
【文檔編號(hào)】F25B21/02GK203606992SQ201320743309
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月23日
【發(fā)明者】樊浩, 黃彥, 黃道煒, 李德風(fēng) 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)