一种应用于密封腔体的加热与冷却装置

本发明涉及控温技术领域，尤其涉及一种应用于密封腔体的加热与冷却装置。

背景技术：

在一些特殊领域如航空航天领域、检测设备领域内，均能用到密封腔体，密封腔体在满足一定的密封性的要求的同时，还需要满足温度的均匀性的要求。目前，往往在密封腔体内安装一个用于发热的光源和两个风扇，其中一个风扇驱动密封腔体内的气体流经光源的表面进行散热，另外一个风扇将密封腔体内的气体进行搅拌保证密封腔体内的温度的均匀性。

但是，在密封腔体进行散热降温时，往往将密封腔体的壁面作为换热面，利用密封腔体外的空气和壁面的热交换进行换热，这种方式的换热效率低，且容易造成密封腔体内部温度不均匀，而且，当光源发热使温度较大时，更加难以保证密封腔体内部温度的均匀性，也不能及时对密封腔体内的气体进行降温。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种应用于密封腔体的加热与冷却装置。

本发明的一种应用于密封腔体的加热与冷却装置的技术方案如下：

包括均用于设置在密封腔体内的风机、冷却通道、第一风道、第二风道和用于加热的光源；

所述光源设置在所述风机下，所述第一风道和所述第二风道均设置在所述风机周边且所述第二风道位于第一风道的上方，所述冷却通道设置在所述第一风道和所述第二风道之间。

本发明的一种应用于密封腔体的加热与冷却装置的有益效果如下：

一方面，风机驱动密封腔体内的气体通过第一风道经冷却通道冷却后，经第二风道返回至密封腔体内，冷却后的气体在重力的作用下自然下沉，会在密封腔体内形成均匀的风场，使密封腔体的气体均获得冷却，保证密封腔体内的温度的均匀性，还能避免使用密闭腔体的壁面进行散热，能有效防止壁面散热温度不均匀导致的形变，另一方面，将风机、光源、第一风道、第二风道和冷却通道进行集成化，节约安装空间。

在上述方案的基础上，本发明的一种应用于密封腔体的加热与冷却装置还可以做如下改进。

进一步，还包括设有所述冷却通道的气液换热器，以及，用于设置在所述密封腔体外的冷源，所述冷源用于在所述气液换热器循环冷却介质，所述气液换热器设置在所述风机与第二风道之间。

采用上述进一步方案的有益效果是：冷源在气液换热器循环冷却介质，可以使密封腔体内降至更低的温度，冷却效果好。

进一步，所述冷源与所述气液换热器之间连接有管路，所述管路内设有冷却介质供液管，以及用于供电和通信的线缆。

进一步，所述气液换热器通过螺纹连接方式或焊接方式固定在所述风机与第二风道之间。

进一步，所述管路的材料为金属或橡胶。

进一步，所述风机为轴流风机或离心风机。

进一步，冷却介质为水和乙二醇。

附图说明

图1为本发明实施例的一种应用于密封腔体的加热与冷却装置的结构示意图；

图2为密封腔内集成部分的结构示意图；

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明实施例的一种应用于密封腔体1的加热与冷却装置，包括均用于设置在密封腔体1内的风机7、冷却通道、第一风道6、第二风道10和用于加热的光源5；

所述光源5设置在所述风机7下，所述第一风道6和所述第二风道10均设置在所述风机7周边且所述第二风道10位于第一风道6的上方，所述冷却通道设置在所述第一风道6和所述第二风道10之间。

其中，密封腔体1可理解为：将多个金属板或多个塑料板等进行合围，形成一个具有一定的密封性的腔体，冰箱和加热炉等也可认为是密封腔体1；

其中，可选用大功率的光源5，以便于进行加热，第一风道6和第二风道10均设有用于进出气体的格栅，其中，风机7为轴流风机7或离心风机7

一方面，风机7驱动密封腔体1内的气体通过第一风道6经冷却通道冷却后，经第二风道10返回至密封腔体1内，具体可理解为风机7驱动密封腔体1内的气体通过第一风道6的格栅进入冷却通道，进入冷却通道的气体经经冷却通道冷却后，通过第二风道10的格栅进入第二风道10，并通过第二风道10格栅返回至密封腔体1内；冷却后的气体在重力的作用下自然下沉，会在密封腔体1内形成均匀的风场，使密封腔体1的气体均获得冷却，保证密封腔体1内的温度的均匀性，还能避免使用密闭腔体的壁面进行散热，能有效防止壁面散热温度不均匀导致的形变，另一方面，将风机7、光源5、第一风道6、第二风道10和冷却通道进行集成化，节约安装空间。

其中，采用如下两种方式提供冷却通道，具体地：

1)还包括设有所述冷却通道的气液换热器8，以及，用于设置在所述密封腔体1外的冷源2，所述冷源2用于在所述气液换热器8循环冷却介质，所述气液换热器8设置在所述风机7与第二风道10之间，即通过气液换热器8提供冷却通道；

可以理解的是，冷源2往往设有控制冷却介质的流速以及检测冷却介质的温度的处理器，且在密封腔体1内安装用于采集温度的温度传感器时，该处理器能接收温度传感器所返回的信号，即实时获取密封腔体1内的气体的温度，然后控制冷却介质的流速等参数以控制密封腔体1内的气体的温度，冷源2可理解为制冷机，冷却介质为水或乙二醇，但不限于这两种；冷源2在气液换热器8循环冷却介质，可以使密封腔体1内降至更低的温度，冷却效果好。

2)通过半导体制冷片提供冷却通道，具体地：半导体制冷片通电后，半导体制冷片的一面制冷即提供冷却通道，另一面散热，在散热的一面设置一个塑料板合围的密闭腔体，在该密闭腔体上设置通风口，在密封腔体1外设置循环气泵如气体循环泵等，将密闭腔体内的热量随气体抽出，并向密闭腔体内补充常温的外界空气即可，也能实现冷却通道的冷却功能。

较优地，在上述技术方案中，所述冷源2与所述气液换热器8之间连接有管路3，所述管路3内设有冷却介质供液管，以及用于供电和通信的线缆，具体地：

在气液换热器8上设置接口9，该接口9包括用于连接冷却介质供液管的管口，还包括用于连接供电和通信的线缆的电源接口和线缆接口，此时，冷源2的处理器通过线缆可接收气液换热器8返回的数据，并能向气液换热器8发送指令；

可以理解的是，在气液换热器8上可分别设置连接冷却介质供液管的管口、用于供电的电源接口和用于通信的线缆接口，其中，管路3的材料为金属或橡胶。

较优地，在上述技术方案中，所述气液换热器8通过螺纹连接方式或焊接方式固定在所述风机7与第二风道10之间，也可通过粘接方式将气液换热器8固定在所述风机7与第二风道10之间。

通过下面一个实施例，对本申请的一种应用于密封腔体1的加热与冷却装置进行更详细地阐述，具体地：

如图1所示，包括风机7、第一风道6、第二风道10、用于加热的光源5、设有冷却通道的气液换热器8、冷源2、管路3，其中，所述光源5设置在所述风机7下，所述第一风道6和所述第二风道10均设置在所述风机7周边，气液换热器8设置在所述风机7与第二风道10之间，且第二风道10位于所述第一风道6的上方，冷源2设置在密封腔体1外，具体可设置在密封腔体1的外壁面上，管路3连接在冷源2与所述气液换热器8之间，管路3内设有冷却介质供液管，以及用于供电和通信的线缆，可以理解的是，在第二风道10开设与管路3适配的通道，以保证管路3与接口9之间的连接。

那么：

1)风机7驱动密封腔体1内的气体通过第一风道6经气液换热器8提供的冷却通道冷却后，经第二风道10返回至密封腔体1内，具体可理解为风机7驱动密封腔体1内的气体通过第一风道6的格栅进入气液换热器8提供的冷却通道，通过气液换热器8提供的冷却通道的气体经经冷却通道冷却后，通过第二风道10的格栅进入第二风道10，并通过第二风道10格栅返回至密封腔体1内；冷却后的气体在重力的作用下自然下沉，会在密封腔体1内形成均匀的风场，使密封腔体1的气体均获得冷却，保证密封腔体1内的温度的均匀性，还能避免使用密闭腔体的壁面进行散热，能有效防止壁面散热温度不均匀导致的形变；

2)冷源2在气液换热器8循环冷却介质，可以使密封腔体1内降至更低的温度，冷却效果好。

3)将风机7、光源5、第一风道6、第二风道10和冷却通道进行集成化，节约安装空间。

其中，还包括安装固定装置4，安装固定装置4用于实现第二风道10与密封腔体1的壁面之间的固定连接，进而将本申请的一种应用于密封腔体1的加热与冷却装置固定连接在密封腔体1内，安装固定装置4具体可为如下形式：

1)安装固定装置4为螺栓、螺纹，在第二风道10的上表面开设螺纹孔，在密封腔体1的壁面的对应位置开设适配开口，然后通过适配螺栓实现第二风道10与密封腔体1的壁面之间的固定连接，即通过螺纹固定方式实现第二风道10与密封腔体1的壁面之间的固定连接；

2)安装固定装置4为磁铁，通过磁铁之间的吸力实现第二风道10与密封腔体1的壁面之间的固定连接；

3)通过目前市面上现有的一些连接件实现第二风道10与密封腔体1的壁面之间的固定连接。

本发明的一种应用于密封腔体1的加热与冷却装置，可理解为一种应用于密封腔体1的集成式光源5及环境冷却设备，具体涉及航空航天、压力容器、环境控制、制冷设备等技术领域；

本发明的一种应用于密封腔体1的加热与冷却装置，包括：冷源2、管路3、安装固定装置4、大功率光源即用于加热的光源5、进风道即第一风道6、风机7、气液换热器8、接口9、出风道即第二风道10等。

如图2所示，将光源5、第一风道6、风机7、气液换热器8、接口9、第二风道10进行集成，得到密封腔内集成部分，更便于安装；

制冷结构包括：安装在密封腔体1外部的可提供冷却介质的冷源2，可驱动冷却介质通过管路3供往密封腔体1内部的气液换热器8，并且保证冷却介质的温度低于所需的制冷温度；

本发明的一种应用于密封腔体1的加热与冷却装置的有益效果是，通过集成化设计的密封腔内集成部分可以节约安装空间。通过冷却介质的冷却，可以提供更加低温的空气，用来冷却密封腔体1的环境的温度以及光源5的温度，防止光源5过热损坏，还可以将控制密封腔体1内的温度降至更低；

且由于风机7安装在光源5较近的位置，入风口即第一风道6的风量较大，可为光源5以及为密封腔体1提供更好的冷却效果。且本本申请不使用密闭腔体的壁面进行散热，可以有效防止因壁面散热温度不均匀所导致的形变。本发明中，进风口即第一风道6位于下方，出风口即第二风道10位于上方，出风方向平行于密封腔体1的上表面，在重力的作用下冷却的气体自然下沉会在密封腔体1内形成均匀的风场，使得密封腔体1的环境气体均获得冷却，保证温度均匀性。本发明将光源5和环境冷却装置集成在一起，减少了安装接口，可以节省一定的体积，为密封腔体1预留出更多的区域进行相应的测试试验等工作，可以理解的是，密封腔体1内的气体可为空气或氮气等，根据测试试验的不同，充入不同类型的气体。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。