[发明专利]一种采用半导体制冷器及相变材料的模具急冷急热装置

权利要求书

1.一种采用半导体制冷器及相变材料的模具急冷急热装置，用于对模具（10）进行急冷急热的温度调节作业，其特征在于：所述急冷急热装置包括控制模块、模具加热器、冷却液模具通道（9）、相变储冷器（1）、冷却液降温管（3）、半导体制冷器（6）；所述相变储冷器内贮有相变部件；所述冷却液模具通道设于模具（10）处；所述冷却液降温管设于相变储冷器处并经可控阀与冷却液模具通道相通；所述半导体制冷器的热端与模具相接，冷端与相变储冷器相接；当对模具进行急热作业时，半导体制冷器的热端加热模具而冷端对相变储冷器降温；当对模具进行急冷作业时，冷却液在冷却液降温管和冷却液模具通道中流动以快速对模具降温；

所述冷却液为水，所述冷却液降温管与辅助冷却水路相通；所述辅助冷却水路处设有驱动液体流动的供液泵；所述辅助冷却水路包括第一管、第二管；所述第一管连通冷却液降温管和冷却液模具通道；第二管与冷却液降温管相通且第二管处设有阀门；

所述冷却液模具通道的输出端处设有储水箱（13）用于暂存从冷却液模具通道输出的高温度冷却液，所述储水箱与第二管和冷却液模具通道相连；

所述模具内预置有电加热棒（12）作为辅助加热工具；

所述半导体制冷器的热端处设有用于感应所述下导热基板（8）中心温度的热端闭环控制电路，该热端闭环控制电路通过PID控制并根据所感应的温度来调节半导体制冷器（6）的工作电流，确保采用最合适的工作电流使模具成型面温度在预设的范围内调整，即通过所感应的下导热基板的温度自动调整半导体制冷器的制热/制冷效果来控制模具型腔工作面工作温度；

所述相变储冷器处设有散热风扇（2）；所述散热风扇连接所述用于感应所述上导热基板中心温度的冷端闭环控制电路，该冷端闭环控制电路通过温控开关控制，当感应到上导热基板（4）的中心温度超过设定值时，开启散热风扇，增加散热能力，使相变材料处的温度进一步降低，当上导热基板中心温度又降低到设定值以下时，关闭散热风扇；

所这急冷急热装置对模具的调温作业分为急速加热作业、快速冷却作业和相变材料恢复作业；

在急速加热作业中，所述可控阀关闭冷却液降温管与冷却液模具通道的连接；半导体制冷器以热端加热模具成型面使模具温度快速上升，以冷端对相变储冷器降温使相变部件的相变材料由液相凝固为固相，此时相变材料释放的相变潜热通过冷却液降温管、辅助冷却水路内流动的水散逸，热端闭环控制电路通过调节半导体制冷器的工作电流来确保对模具的加热满足要求；

在快速冷却作业中，所述半导体制冷器断电，所述可控阀导通冷却液降温管与冷却液模具通道的连接；所述供液泵驱动水在冷却液降温管和冷却液模具通道中流动以快速对模具降温；从冷却液模具通道输出的水在储水箱（13）内贮存并以储水箱内的大储量水快速降温；

在相变材料恢复作业中，可控阀关闭冷却液降温管与冷却液模具通道的连接，所述第二管、第三管与冷却液降温管连通，使储水箱内的热水快速进入冷却液降温管，并在冷却液降温管、辅助冷却水路内循环流动，加热相变材料使其相变为液相，同时使水路内的水温快速降低；此时如上导热基板的温度高于阈值，则冷端闭环控制电路启动散热风扇以强化散热。

2.根据权利要求1所述的一种采用半导体制冷器及相变材料的模具急冷急热装置，其特征在于：所述半导体制冷器的热端经下导热基板（8）与模具相接，冷端经上导热基板（4）与相变储冷器相接；上导热基板、下导热基板的上、下面处均涂有导热硅胶或石墨作为导热介质；所述上导热基板、下导热基板的材料包括铜或铝。

3.根据权利要求2所述的一种采用半导体制冷器及相变材料的模具急冷急热装置，其特征在于：所述半导体制冷器与上、下导热基板的连接方式包括螺钉夹紧固定、树脂胶黏或焊接；所述上、下导热基板与相变储冷器的连接方式包括螺钉夹紧固定、树脂胶黏或焊接。

4.根据权利要求1所述的一种采用半导体制冷器及相变材料的模具急冷急热装置，其特征在于：所述相变部件的材质为具有一个熔点的单一相变材料或具有多个熔点的多种相变材料混合体，相变材料熔点范围为5~15摄氏度，且相变材料的熔点与半导体制冷器冷端非工作状态下的温度相匹配；当相变部件的材质为多种相变材料混合体时，相变材料混合体内的不同熔点的多种相变材料可随半导体制冷器冷端温度降低依次放热相变；所述相变材料包括低熔点石蜡。