專利名稱：一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷 卻水循環(huán)裝置。(二)
背景技術(shù)：
水資源問題是21世紀(jì)我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展最突出的問題之一， 也是世界范圍內(nèi)廣泛關(guān)注的重大問題，面臨著越來越嚴(yán)峻的形勢。如何從 長期困擾我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水資源匾乏的狀況中找出一條合理、可行又 可產(chǎn)生積極效果的解決水資源問題的出路，己是當(dāng)前魚待研究解決的重要 課題。因其水資源的有限，故必須科學(xué)合理地用水，各行各業(yè)都在探索各 種節(jié)水措施。在工業(yè)生產(chǎn)中，己推廣蒸汽冷凝回用、間接冷卻水循環(huán)利用、 污水處理回用等節(jié)水技術(shù)；在公共建筑中，大力推廣節(jié)水型衛(wèi)生潔具和中 水回用技術(shù)，提高用水重復(fù)利用率。但在目前，在許多學(xué)校化學(xué)實驗室中 實驗項目冷卻水的使用會排走許多潔凈水，這也應(yīng)當(dāng)是一個非常值得關(guān)注 的節(jié)水問題。到目前為止，冷卻水使用的方式是將來自自來水的冷卻水通過膠皮 管通入實驗用玻璃冷凝器，冷卻水出冷凝器后就直接排入下水道，在這當(dāng) 中，水除了和反應(yīng)體系有熱的交換以外，不會帶入任何其他的物質(zhì)，所以 排入下水道的水實際是很潔凈的水，只是溫度稍比自來水入口出高而己。 而實驗過程中水的用量卻很可觀。以有機(jī)化學(xué)學(xué)生實驗為例， 一個實驗時 間平均為6 —8小時，在實驗過程中需要對沸騰的有機(jī)揮發(fā)成份進(jìn)行冷凝 處理，需要冷凝水，初步估算一下，以一組實驗為例，需冷卻用水每分鐘 約l升水，實驗按6小時算，這樣整個實驗用冷卻水約為3600升既3. 6 立方米，而全班共有30組要同時開出，可見整個實驗完成需要水量約98 立方米的潔凈的自來水，而這只是一個實驗室中一個實驗項目的用量，由 這樣的實驗，可見其消耗水量的可觀。另外，還有很多物理實驗儀器在工 作中也需要冷卻水，如真空鍍膜和激光發(fā)生器也需要冷卻水，而目前也 只能使用自來水作為冷卻用水，也有著相當(dāng)?shù)挠盟?，可見小小的冷卻用 水積少成多，找出一種切實可行的節(jié)約上述用水的辦法，是十分必要的， 尤其在新的實驗室建設(shè)中也應(yīng)當(dāng)對此提起高度重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置， 它使上述實驗室冷卻水的使用會排走許多潔凈水的問題得以解決，是一種 切實可行的實驗室節(jié)水裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案 一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置，其 特征在于它是由半導(dǎo)體制冷組件、循環(huán)水系統(tǒng)及水溫檢測智能控制儀表及 半導(dǎo)體用直流電源所構(gòu)成，所說的溫度檢測智能控制儀表的輸出端連接半 導(dǎo)體用直流電源及電磁閥驅(qū)動電路控制端，循環(huán)水系統(tǒng)由保溫水箱、循環(huán) 泵、緩沖罐、液位指示、進(jìn)水與出水閥門、補水電磁闊、排水電磁閥及相 關(guān)管路所構(gòu)成，所說的循環(huán)水系統(tǒng)的入水口由普通水閥門與由水溫檢測智 能儀表控制的補水電磁閥并聯(lián)構(gòu)成，入水口的輸入端連接保溫水箱，保溫 水箱的輸出端連通于半導(dǎo)體制冷組件，半導(dǎo)體制冷組件的輸出端連接緩沖 罐入口，緩沖罐出口連接循環(huán)泵的入口，循環(huán)泵的出口連接并聯(lián)的由普通 水閥門與由水溫檢測智能儀表控制的排水電磁閥。上述所說的冷卻水循環(huán)裝置中的水溫檢測智能控制儀表可以依485連接線連接計算機(jī)檢測控制系統(tǒng)。上述所說的冷卻水循環(huán)裝置的底部可以安裝方便移動的萬向輪。 上述所說的半導(dǎo)體制冷組件是由銅制冷卻水套、尼龍螺栓、風(fēng)冷散熱片、半導(dǎo)體制冷片、風(fēng)扇、銅制冷卻水套入水口及銅制冷卻水套出入水口構(gòu)成，所說的半導(dǎo)體制冷片冷面與銅制冷卻水套相貼，中間涂有導(dǎo)熱硅脂 涂層，半導(dǎo)體制冷片熱面與風(fēng)冷散熱片相貼，中間涂有導(dǎo)熱硅脂涂層，銅 制冷卻水套與風(fēng)冷散熱片通過尼龍螺栓相連接，風(fēng)冷散熱片與風(fēng)扇相連接， 銅制冷卻水套上有銅制冷卻水套入水口及銅制冷卻水套出入水口 。本發(fā)明的使用方法由以下步驟所構(gòu)成(1 )當(dāng)水從初始溫度到設(shè)定溫度這一范圍內(nèi)，利用循環(huán)裝置循環(huán)使 用冷卻水；(2 )當(dāng)循環(huán)冷卻水的溫度高于設(shè)定溫度以后，則啟動人工制冷方式; (3 )人工制冷后使水溫回到設(shè)定溫度時，繼續(xù)利用循環(huán)裝置循環(huán)使 用冷卻水。上述所說的循環(huán)冷卻水的溫度高于設(shè)定溫度后啟動的人工制冷方式可 以是利用半導(dǎo)體制冷組件冷卻循環(huán)水的方式或排放掉循環(huán)裝置內(nèi)高于設(shè)定溫度的循環(huán)水再補充外源自來水的方式。上述所說的利用半導(dǎo)體制冷組件冷卻循環(huán)水的方式為首先通過智能
控制儀表或計算機(jī)通過智能儀表設(shè)定出水口冷卻水溫度，關(guān)閉補、排水電 磁閥，開啟循環(huán)泵，被冷卻的循環(huán)水經(jīng)出水口閥門流出，當(dāng)智能儀表測量 冷卻水溫指示等于或高于設(shè)定溫度時，智能儀表發(fā)出指令，大功率直流電 源工作，給半導(dǎo)體制冷組件供電制冷，當(dāng)控制儀表指示溫度低于設(shè)定溫度， 直流電源停止對半導(dǎo)體制冷組件供電，半導(dǎo)體制冷組件停止制冷工作，冷 卻水經(jīng)過利用后，通過冷卻水循環(huán)裝置入水口將水排入保溫水箱。上述所 說的排放掉循環(huán)裝置內(nèi)高于設(shè)定溫度的循環(huán)水再補充外源自來水的方式 為充分利用水從初始溫度到設(shè)定目標(biāo)溫度的溫度差所產(chǎn)生的熱容，首先 連接補水口電磁閥端口至自來水管，關(guān)閉排水電磁閥，開啟補水口電磁閥， 將來自自來水的冷卻水排入冷卻保溫水箱，通過液位指示觀察水位，當(dāng)達(dá) 到要求水位時，關(guān)閉補電磁閥，通過智能控制儀表設(shè)定冷卻水排出最高溫 度，開啟冷卻水循環(huán)泵，保溫水箱內(nèi)冷卻水將在循環(huán)泵的作用下，對實驗 設(shè)備進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻水溫度低于設(shè)定溫度時，繼續(xù)對實驗設(shè)備供水，當(dāng) 冷卻水溫度等于或高于設(shè)定溫度時，開啟排水電磁閥，此時，被加熱的冷 卻水被排出，當(dāng)達(dá)到水位下限時，關(guān)閉排水電磁閥，重復(fù)上述開啟進(jìn)水口 電磁閥以后的執(zhí)行動作。本發(fā)明的工作原理為該基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置具有 兩種工作方式，第一種工作方式為利用循環(huán)水裝置可以節(jié)約大量的自來 水，其中，半導(dǎo)體制冷技術(shù)可以達(dá)到對冷卻水系統(tǒng)降溫，同時由于沒有機(jī) 械機(jī)構(gòu)的運轉(zhuǎn)，冷卻系統(tǒng)的可靠性得到了提高，但由于半導(dǎo)體制冷是一種 溫差制冷，其熱面的溫度直接影響到制冷的效率，所以環(huán)境溫度對其工作 效率有著很密切的關(guān)系，被制冷的體系溫度接近室溫的時候，半導(dǎo)體制冷 的效率很高，非常適合冷卻實驗室用冷卻水。在化學(xué)實驗冷卻用水的使用 過程中，可以根據(jù)實驗的要求，設(shè)定實驗用冷卻用水的溫度，在循環(huán)冷卻 的過程中，當(dāng)檢測到冷卻水的出口溫度低于設(shè)定溫度時，半導(dǎo)體制冷組件 不工作，這時，只是單純的循環(huán)冷卻過程，當(dāng)檢測到冷卻水出口溫度高于 設(shè)定溫度時，只能儀表發(fā)出指令，大功率低壓直流電源對半導(dǎo)體制冷組件 供電，使其工作，達(dá)到降低循環(huán)水的目的，節(jié)約了水資源。但達(dá)到這樣的 一種運行效果是要通過消耗電能資源得到的。這樣的工作方式是通過消耗 電能來達(dá)到冷卻水的目的的，但冷卻水卻可以無限制的循環(huán)利用，起到完 全節(jié)水的目的。第二種工作方式為 一般來自自來水的冷卻用水的初始溫 度平均在巧'C左右，通常的做法是通過冷卻器就直接排放掉了，而這時排 出的冷卻水只比入口高出0 . 5 °C左右，而很多實驗所需冷卻水的溫度
只要不高于30 °C就完全可以滿足冷卻用水的要求，可見正確合理的方式 使用冷卻水，也是節(jié)約水資源的有效辦法。根據(jù)上述情況，可以采用在在 對實驗過程中的循環(huán)冷卻水首先設(shè)定最高使用溫度充分利用水從巧'C到設(shè)定溫度之間的熱容，當(dāng)實際測量冷卻水的溫度低于設(shè)定溫度時，系統(tǒng)將 繼續(xù)維持冷卻水的循環(huán)，對實驗裝置提供冷卻用水，隨著實驗裝置中的熱 能被冷卻水帶走，冷卻用循環(huán)水的溫度不斷提高，當(dāng)測量循環(huán)水的溫度高 與最高設(shè)定溫度時，系統(tǒng)發(fā)出指令打開出水口電磁閥，高于設(shè)定溫度的冷 卻水被排放掉，當(dāng)保溫水箱水位低于最低水位時，關(guān)閉出水口電磁閥，同 時打開進(jìn)水口電磁閥，來自自來水新的冷的水源不斷補充，當(dāng)保溫水箱水 位達(dá)到要求水位時，進(jìn)水口電磁閥關(guān)閉，重復(fù)執(zhí)行上述過程。若冷卻水為 10升，溫度從巧度上升到35度，冷卻水裝置所吸收的熱量為(4 . 2x103 [焦/克.°C *1 0000 * 20」840千焦的能量，若采用自來水即用即出 的方法，進(jìn)出口溫差為O . 5度，節(jié)水效果為40倍。對于更換冷卻水的 方式，則可以充分利用水從進(jìn)水溫度到設(shè)定溫度的這部分熱容，排放己經(jīng) 升溫的冷卻水，雖然會損失部分水資源，但比起常規(guī)的冷卻方法則能節(jié)水 20 —50倍的冷卻水，可見這樣的方法雖然會排放掉部分冷卻水，但節(jié)約 了用于制冷的電能，還是起到了很明顯的效果的，故該冷卻水的方法是可 行的。
本發(fā)明的優(yōu)越性在于1 、制冷效率高，可以迅速降低循環(huán)冷卻水的 溫度來滿足實驗的需要；2 、節(jié)水效果顯著，能節(jié)約20- 50倍的冷卻水； 3 、半導(dǎo)體制冷是一項綠色制冷技術(shù)，避免了由于常規(guī)制冷劑的泄露對大 氣臭氧層的破壞，同時由于循環(huán)冷卻水的使用，在更換冷卻水的時候，可 以充分利用水從進(jìn)水溫度設(shè)定溫度的部分熱容而不啟動半導(dǎo)體制冷，因而 既節(jié)水又節(jié)電；4 、具有廣闊的推廣前景。


附圖1為本發(fā)明所涉一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置的整 體結(jié)構(gòu)示意圖。
其中l(wèi)為智能儀表2為直流電源3為功能開關(guān)4為制冷功率調(diào) 節(jié)旋鈕5為補水電磁閥6為排水電磁閥7為液位指示8為進(jìn)水截門 9為出水截門IO為電加熱管ll為緩沖罐12為循環(huán)泵13為萬向輪 14為半導(dǎo)體制冷組件15為保溫水箱16為485連接線17為計算機(jī) 檢測控制系統(tǒng)
附圖2為本發(fā)明所涉一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置的工
作流程圖。附圖3為本發(fā)明所涉一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置中的 半導(dǎo)體制冷組件結(jié)構(gòu)示意圖。其中14-1為銅制冷卻水套14-2尼龍螺栓14-3風(fēng)冷散熱片 14-4半導(dǎo)體制冷片14-5風(fēng)扇 14-6銅制冷卻水套入水口 14-7銅制 冷卻水套出入水口附圖4為本發(fā)明所涉一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置中的軟件控制界面圖。 具體實施例方式實施例 一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置，其特征在于它 是由半導(dǎo)體制冷組件14 、循環(huán)水系統(tǒng)及水溫檢測智能控制儀表1及半導(dǎo) 體用直流電源2所構(gòu)成，所說的溫檢測智能控制儀表1的輸出端連接半導(dǎo) 體用直流電源2及電磁閥驅(qū)動電路控制端，循環(huán)水系統(tǒng)由保溫水箱15 、 循環(huán)泵12 、緩沖罐IO 、液位指示7 、進(jìn)水與出水閥門8 、 9 、補水電 磁閥5 、排水電磁閥6及相關(guān)管路所構(gòu)成，所說的循環(huán)水系統(tǒng)的入水口由 普通水閥門8與由水溫檢測智能儀表控制1的補水電磁閥5并聯(lián)構(gòu)成， 入水口的輸入端連接保溫水箱15 ，保溫水箱巧的輸出端連通于半導(dǎo)體制 冷組件14 ，半導(dǎo)體制冷組件14的輸出端連接緩沖罐ll入口，緩沖罐n出 口連接循環(huán)泵12的入口，循環(huán)泵12的出口連接并聯(lián)的由普通水閥門9與 由水溫檢測智能儀表l控制的排水電磁閥6。上述所說的冷卻水循環(huán)裝置中的水溫檢測智能控制儀表1可以依485 連接線16連接計算機(jī)檢測控制系統(tǒng)17。上述所說的冷卻水循環(huán)裝置的底部可以安裝方便移動的萬向輪13 。上述所說的半導(dǎo)體制冷組件是由銅制冷卻水套14-1 、尼龍螺栓14-2、 風(fēng)冷散熱片14-3、半導(dǎo)體制冷片14-4 、風(fēng)扇14-5 、銅制冷卻水套入水 口 14-6及銅制冷卻水套出入水口 14-7構(gòu)成，所說的半導(dǎo)體制冷片14-4 冷面與銅制冷卻水套14-1相貼，中間涂有導(dǎo)熱硅脂涂層，半導(dǎo)體制冷片 14-4熱面與風(fēng)冷散熱片14-3相貼，中間涂有導(dǎo)熱硅脂涂層，銅制冷卻水 套14-1與風(fēng)冷散熱片14-3通過尼龍螺栓14-2相連接，風(fēng)冷散熱片14-3 與風(fēng)扇14-5相連接，銅制冷卻水套14-1上有銅制冷卻水套入水口 14-6 及銅制冷卻水套出入水口 14-7。上述基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置的使用方法(見圖卜3)，
以下步驟所構(gòu)成(1 )當(dāng)水從初始溫度到設(shè)定溫度這一范圍內(nèi)，利用循環(huán)裝置循環(huán)使用冷卻水；(2 )當(dāng)循環(huán)冷卻水的溫度高于設(shè)定溫度以后，則啟動人工制冷方式； (3 )人工制冷后使水溫回到設(shè)定溫度時，繼續(xù)利用循環(huán)裝置循環(huán)使 用冷卻水。上述所說的循環(huán)冷卻水的溫度高于設(shè)定溫度后啟動的人工制冷方式可 以是利用半導(dǎo)體制冷組件冷卻循環(huán)水的方式或排放掉循環(huán)裝置內(nèi)高于設(shè)定 溫度的循環(huán)水再補充外源自來水的方式。上述所說的利用半導(dǎo)體制冷組件14冷卻循環(huán)水的方式為首先通過智能控制儀表1或計算機(jī)17通過智能儀表設(shè)定出水口冷卻水溫度，關(guān)閉 補、排水電磁闊5 、 6 ，開啟循環(huán)泵12 ，被冷卻的循環(huán)水經(jīng)出水口閥門 9流出，當(dāng)智能儀表l測量冷卻水溫指示等于或高于設(shè)定溫度時，智能儀 表1發(fā)出指令，大功率直流電源2工作，給半導(dǎo)體制冷組件14供電制冷， 當(dāng)控制儀表l指示溫度低于設(shè)定溫度，直流電源2停止對半導(dǎo)體制冷組件 14供電，半導(dǎo)體制冷組件14停止制冷工作，冷卻水經(jīng)過利用后，通過冷 卻水循環(huán)裝置入水口 8將水排入保溫水箱150上述所說的排放掉循環(huán)裝置內(nèi)高于設(shè)定溫度的循環(huán)水再補充外源自來 水的方式為充分利用水從初始溫度到設(shè)定目標(biāo)溫度的溫度差所產(chǎn)生的熱 容，首先連接補水白電磁閥5端口至自來水管，關(guān)閉排水電磁閥6 ，開啟 補水口電磁閥5 ，將來自自來水的冷卻水排入冷卻保溫水箱15 ，通過液 位指示7觀察水位，當(dāng)達(dá)到要求水位時，關(guān)閉補電磁閥5 ，通過智能控制 儀表1設(shè)定冷卻水排出最高溫度，開啟冷卻水循環(huán)泵12 ，保溫水箱15內(nèi) 冷卻水將在循環(huán)泵的作用下，對實驗設(shè)備進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻水溫度低于設(shè) 定溫度時，繼續(xù)對實驗設(shè)備供水，當(dāng)冷卻水溫度等于或高于設(shè)定溫度時， 開啟排水電磁閥6 ，此時，被加熱的冷卻水被排出，當(dāng)達(dá)到水位下限時， 關(guān)閉排水電磁閥6 ，重復(fù)上述開啟進(jìn)水口電磁閥5以后的執(zhí)行動作。
權(quán)利要求
1、一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置，其特征在于它是由半導(dǎo)體制冷組件、循環(huán)水系統(tǒng)及水溫檢測智能控制儀表及半導(dǎo)體用直流電源所構(gòu)成，所說的溫度檢測智能控制儀表的輸出端連接半導(dǎo)體用直流電源及電磁閥驅(qū)動電路控制端，循環(huán)水系統(tǒng)由保溫水箱、循環(huán)泵、緩沖罐、液位指示、進(jìn)水與出水閥門、補水電磁閥、排水電磁閥及相關(guān)管路所構(gòu)成，所說的循環(huán)水系統(tǒng)的入水口由普通水閥門與由水溫檢測智能儀表控制的補水電磁閥并聯(lián)構(gòu)成，入水口的輸入端連接保溫水箱，保溫水箱的輸出端連通于半導(dǎo)體制冷組件，半導(dǎo)體制冷組件的輸出端連接緩沖罐入口，緩沖罐出口連接循環(huán)泵的入口，循環(huán)泵的出口連接并聯(lián)的由普通水閥門與由水溫檢測智能儀表控制的排水電磁閥。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝 置，其特征在于所說的冷卻水循環(huán)裝置中的水溫檢測智能控制儀表可以依 485連接線連接計算機(jī)檢測控制系統(tǒng)。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝 置，其特征在于所說的冷卻水循環(huán)裝置的底部可以安裝方便移動的萬向輪。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所說的一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝 置，其特征在于所說的半導(dǎo)體制冷組件是由銅制冷卻水套、尼龍螺栓、風(fēng) 冷散熱片、半導(dǎo)體制冷片、風(fēng)扇、銅制冷卻水套入水口及銅制冷卻水套出 入水口構(gòu)成，所說的半導(dǎo)體制冷片冷面與銅制冷卻水套相貼，中間涂有導(dǎo) 熱硅脂涂層，半導(dǎo)體制冷片熱面與風(fēng)冷散熱片相貼，中間涂有導(dǎo)熱硅脂涂 層，銅制冷卻水套與風(fēng)冷散熱片通過尼龍螺栓相連接，風(fēng)冷散熱片與風(fēng)扇 相連接，銅制冷卻水套上有銅制冷卻水套入水口及銅制冷卻水套出入水口 。
全文摘要
一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的冷卻水循環(huán)裝置，是由半導(dǎo)體制冷組件、循環(huán)水系統(tǒng)及水溫檢測智能控制儀表及半導(dǎo)體用直流電源所構(gòu)成，循環(huán)水系統(tǒng)由保溫水箱、循環(huán)泵、緩沖罐、液位指示、進(jìn)水與出水閥門、補水電磁閥、排水電磁閥及相關(guān)管路所構(gòu)成，所說的循環(huán)水系統(tǒng)的入水口由普通水閥門與由水溫檢測智能儀表控制的補水電磁閥并聯(lián)構(gòu)成。本發(fā)明的優(yōu)越性1.制冷效率高，可以迅速降低循環(huán)冷卻水的溫度來滿足實驗的需要；2.節(jié)水效果顯著；3.是一項綠色制冷技術(shù)，避免了由于常規(guī)制冷劑的泄露對大氣臭氧層的破壞，同時既節(jié)水又節(jié)電；4.具有廣闊的推廣前景。
文檔編號B01L7/00GK101116834SQ20071010808
公開日2008年2月6日 申請日期2005年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月25日
發(fā)明者安午偉, 張嘉琪, 張燕來, 祥 李, 梁博文, 王培璋, 迎 董, 謝秀榮, 黃積濤 申請人:天津理工大學(xué)