一种基于芯片制冷的智能储冷控温方法及装置

技术领域

本发明涉及芯片控温技术领域，尤其涉及一种基于芯片制冷的智能储冷控温方法及装置。

背景技术

目前控温一般采用三种控温方式：空调，水冷和风冷。

当空调处于在运行状态的时候，它的工作回路可分为蒸发区和冷凝区两个部分。根据工作状态的不同，室内机和室外机分别属于低压区或者高压区。压缩机内部有驱动电机，空调制冷时，负责将制冷剂从低压的蒸发区抽取出来，制冷剂经压缩后是高温高压的气体，然后被送到室外机高压区散热，然后通过室外机的散热片将热量散发到室外空气中，成为常温高压的液体，所以室外机吹出来的是热风。液态的制冷剂再从冷凝区回到蒸发区，通过毛细管“或者节流阀喷射到蒸发器中，空间瞬间扩大压力瞬间降低，液态制冷剂又变为低温的气体，通过室内机的散热片大量吸入空气中所存在的热量，起到制冷的作用，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的是冷风。如此周而复始，循环不断的工作，达到降低室内温度的目的。通过空调控温，对于密闭环境整体冷却效果好，但是在户外条件下故障率高，维护人员专业性高，维护成本高。

水冷又称为液冷。散热时，在一个密闭的液体循环装置，通过液泵产生的动力，推动密闭系统中的液体循环，将热沉吸收的芯片产生的热量，通过液体的循环，带到面积更大的散热装置，进行散热。冷却后的液体在次回流到吸热设备，如此循环往复。通过水冷控温，虽然冷却效果优良，但是技术要求很高。

风冷是通过与风扇的导流作用令空气快速通过散热片表面，加快散热片与空气之间的热对流，即强制对流散热。通过风冷控温，虽然布置简单，但是在环境温度高的情况下，效果不佳。

以上的控温方式均存在机械传动结构（空调-压缩机，水冷-液泵，风冷-风扇），在长时间工作中容易出现磨损，增加设备的故障频率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于芯片制冷的智能储冷控温方法及装置，不仅具有更好的控温效果，而且能够除去传统控温方式中的机械传动结构，大幅度增加装置的使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于芯片制冷的智能储冷控温装置，包括

位于上部的散热组件，散热组件包括散热元件和芯片内片；

位于中部的储热组件，储热组件包括储能液；

位于下部的吸热组件，吸热组件包括芯片外片和吸热片；

芯片内片的上部与散热元件连接，芯片内片的下部为储能液，芯片外片的上部为储能液，芯片外片的上部与吸热片连接。

优选的，散热元件为外散热翅片，外散热翅片的下端与芯片内片的上部连接。

优选的，吸热片为固态铜吸热片。

优选的，吸热片设置有若干组。

优选的，芯片内片为TEC内片，芯片外片为TEC外片。

优选的，储能液的控温温度为-10°~-20°。

优选的，吸热片的控温温度为-10°~0°。

本发明还提供了一种基于芯片制冷的智能储冷控温方法，包括第一阶段和第二阶段两个阶段，第一阶段，通过控制系统设定目标温度，位于下部的吸热组件开始工作，将需要冷却的系统中的热量依次通过吸热片、芯片外片吸收到中部的储能液中；

第二阶段，当系统中温度达到目标温度时，下部的芯片外片停止工作，上部的芯片内片将储能液中的热量通过外散热翅片抽到外部环境中；当系统温度上升超过设定的目标温度时，下部的芯片外片再次开始工作进行吸热。

本发明具有以下有益效果：

本发明采用基于芯片制冷的智能储冷控温方法及装置，与传统的控温方式相比，传统的空调控温、水冷控温、风冷控温均存在机械传动结构，在长时间工作中容易出现磨损，增加设备的故障频率；本发明通过液池储热的方式除去了机械传动结构，在工作过程中没有机械运动，可以大幅增加设备的使用寿命。同时通过芯片内片、芯片外片控温，能够达到更好的控温效果。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明实施例的控温装置结构示意图；

图2为本发明实施例的液体抽热控温效果示意图。

图中：

1、外散热翅片；2、芯片内片；3、储能液；4、芯片外片；5、吸热片。

具体实施方式

为了使本发明实施例公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种基于芯片制冷的智能储冷控温装置，包括位于上部的散热组件、位于中部的储热组件以及位于下部的吸热组件，散热组件、储热组件、吸热组件从上到下依次排列。

散热组件包括散热元件和芯片内片2，散热元件为外散热翅片1，能够将热量快速散发到外界环境中。储热组件包括储能液3，储能液3储存在专用的容器中。储能液3的控温温度为-10°~-20°，没有机械传动结构，能够快速储热散热。吸热组件包括芯片外片4和吸热片5，吸热片5的控温温度为-10°~0°。吸热片5为固态铜吸热片5，吸热片5设置有多组，便于吸收热量进行传递。

芯片内片2的上部与外散热翅片1的下端连接，芯片内片2的下部与储能液3接触。芯片外片4的上部与储能液3接触，芯片外片4的上部与吸热片5的上端连接。芯片内片2为TEC内片，芯片外片4为TEC外片。

本发明所述的一种基于芯片制冷的智能储冷控温方法，包括第一阶段和第二阶段两个阶段。

第一阶段，通过控制系统设定目标温度（控制系统采用现有的结构并且能够对芯片内片2、芯片外片4进行控制）；位于下部的吸热组件开始工作，将需要冷却的系统中的热量依次通过吸热片5、芯片外片4吸收到中部的储能液3中。

第二阶段，当系统中温度达到目标温度时，下部的芯片外片4停止工作，上部的芯片内片2将储能液3中的热量通过外散热翅片1抽到外部环境中。当系统温度上升超过设定的目标温度时，下部的芯片外片4再次开始工作进行吸热。

如图2所示，测试了输入功率分别为10W、20W、30W时芯片对水（500ml）的抽热效果，通过实验数据计算得到芯片对水的抽热功率分别为12W、18W、21W，能效比分别为1.2、0.9、0.7，通过图2可知单个芯片（4mmx4mm）的制冷功率和能效比（20W）均有更好的测试结果。

因此，本发明采用上述一种基于芯片制冷的智能储冷控温方法及装置，除去了传统控温方式中的机械传动结构，大幅度增加了装置的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。