冷冻型多级半导体制冷冰箱制造技术

本发明专利技术涉及一种可以实现冷冻的多级半导体制冷冰箱。采用双级半导体制冷片进行制冷，内部利用风冷的方式将冷面散热器的冷量传到冰箱内部空气。双级半导体制冷片通过冷面散热器、热面铜基板或水冷板、O型密封圈进行防水密封。本半导体制冷冰箱可作为冷冻箱使用，解决了现在半导体冰箱只能作为冷藏箱使用的难题，通过先进的散热技术，及时散出来双级半导体制冷片热面产生的热量，为制取所需的冷冻温度提供了保障；制冷模块采用了O型圈密封的技术方案，有效的解决了半导体制冷片在制取低温度时，极易发生的进水失效的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冰箱领域。更具体的涉及到了使用双级半导体制冷片替代传统压缩机，利用热电效应，形成可实现冷冻效果的大温差，使冰箱内部达到冷冻的功能，同时针对半导体制冷片在制取低温时易发生的进水失效的问题，使用先进的密封方式，提高了系统的可靠性。
技术介绍
随着科技的发展，冰箱也在不断创新，半导体制冷作为一个新的制冷方案，逐渐应用在小型的冰箱中，目前应用在冰箱的半导体制冷技术存在一个很大的缺陷，即半导体体冰箱只能实现冷藏的功能，并不能达到人们生活中对冷冻的要求。单级的半导体制冷片在热面温度是50℃的情况下，形成的最大温差为78度左右，在有热负荷的情况下，温差会降低，所达到的最终效果是只能使冰箱内部达到5-18℃。半导体制冷片制取低温时，尤其是实现冷冻时，低温会使空气中的水凝结造成半导体制冷片进水失效，大大的增加了冰箱制冷失效的风险。普通的发泡或者封胶的密封方式不足以长时间的保证密封的可靠性。半导体制冷片热面温度直接会影响冷面所能达到的制冷深度，仅靠自然散热难道散出半导体制冷器热面所散出的热量。
技术实现思路
为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：冷冻型多级半导体制冷冰箱，由热端翅片(1)，热端风扇(2)，冷端散热器(3)，O型密封圈(4)，双级半导体制冷片(5)，铜基板或水冷板(6)等装置组成。冰箱开始工作时，通过热电效应，热电材料两端分别开始吸收热量与释放热量。双级的半导体比单级的能形成更大的温差，热端通过铜基板或水冷板(6)、热管或水泵将热量传导给翅片，通过热端风扇(2)将热量导出冰箱，内部通过风扇吹风，以风冷的的方式使冰箱内部温度分布更加均匀，冷端散热器(3)、铜基板(6)使用螺钉紧固的方式固定，冷面散热器(3)或铜基板或水冷板(6)上通过机械加工在O型圈(4)的铣出固定槽，同时在铜基板或水冷板(6)开孔，用于后期产品密封可靠性测试。对于上述问题，本专利技术的目的主要是实现半导体冰箱的冷冻效果，双级的半导体制冷片在小型冰箱中，可实现大温差的冷冻效果。在封装好的制冷TE模块中，双级热电制冷器在压力条件下具有很高的机械强度，但是其剪切强度相对来说比较低，模块通过铣槽的方式固定双级半导体制冷片。使用定制的轮廓为方形、线截面为圆的密封圈，通过螺钉紧固是方式将冷面散热器(3)、密封圈(4)、双级半导体制冷片(5)、铜基板或水冷板(6)封装成制冷TE模块，优良的密封措施减小了半导体制冷片低温工作时，使温度降到露点温度以下，凝结空气中的水分，造成制冷片进水失效，保证了冰箱的可靠性。轮廓为方形线截面为圆的密封圈。O型密封圈的形状为可定制，使用轮廓为方形线截面为圆的密封圈时，方形密封圈的的倒角处使用预设大小的倒角方式处理；紧固螺钉要与密封圈保留一定的间距；放置密封圈所铣槽的深度以及宽度按照密封圈的直径、双级半导体的高度、固定双级半导体制冷片所铣槽的深度共同决定。铜基板预留的检漏孔，开孔直径根据TE模块的尺寸确定，可为4-10毫米不等，TE制冷模块封装时使用带O型圈密封的航空接头进行密封。通过两种形式将热面的热量散出，第一种，如图1，双级半导体制冷片热面直接贴附在水冷板(6)，通过水泵(14)，将热量传递到翅片，热端翅片(1)与热端风扇(2)将制冷系统工作时产生的大量的热导出；第二种：如图2，双级半导体制冷片热面直接贴附在铜基板(6)，通过热管(7)那个热量导入到热端翅片(1)，再由热端风扇(2)将制冷系统工作时产生的大量的热导出，风扇加强了热端翅片与外界空气的换热量，增加了制冷效果。冷端散热器通过内部风扇，风冷的方式制冷。本专利技术的有益效果：能能实现小型半导体冰箱的冷冻效果，O型圈密封的方式可防治双级半导体制冷片进水失效，提高制冷系统的可靠性。附图说明图1是冷冻型多级半导体制冷冰箱(热端水冷)的右视图；图2是冷冻型多级半导体制冷冰箱(热端风冷)的右视图；图3是冷冻型多级半导体制冷冰箱铜基板密封槽图；图4是冷冻型多级半导体制冷冰箱的双级半导体的原理图；图5是冷冻型多级半导体制冷冰箱的密封原理图；图6是冷冻型多级半导体制冷冰箱的制冷模块(热端水冷)原理图；图7是冷冻型双级半导体制冷冰箱的制冷模块(热端风冷)原理图；具体实施方式本双级半导体制冷冰箱，由保温壳体(8)，再加上一套双级半导体的制冷TE模块，当使用者需要冷冻功能时，通过对冰箱控制板的操作，控制制冷的温度，通过风源口(9)出风。冷冻型半导体冰箱，由热端翅片(1)，热端风扇(2)，冷端散热器(3)，O型密封圈(4)，双级半导体制冷片(5)，铜基板或水冷板(6)，热管(7)等装置组成，其中冷端散热器(3)、铜基板或水冷板(6)使用螺钉紧固的方式固定，中间放置O型圈密封。当双级半导体制冷冰箱连通电源，打开开关开始运行后，双级半导体制冷片(5)通过热电效应，一端形成冷端，吸收热量，另外一端形成热端，释放热量。两级的半导体制冷片能形成足够大的温差，其中双级半导体制冷片(5)通过O型圈密封的方式与外界是空气隔离，附图4所示位半导体制冷片的密封方案，附图4的密封方案可以放置半导体制冷片在制取低温时的结露进水失效问题，使冰箱的可靠性大大提高。冷冻型半导体冰运行过程中产生的热量，由热管、翅片、风扇、水冷板、水泵或者热管、翅片、风扇组成的散热系统导出，控制了热面的温度，使制冷效果更加明显。图2为铜基板或水冷板上铣槽的示意图，O型圈定制成外形为方型，四角均用倒角处理，凹槽的底部与顶部的棱角均用倒角处理。双级半导体制冷片通过螺钉紧固的方式封装成一个制冷TE模块，螺钉呈中心对称布置，固定方式可通过在散热器侧打通孔紧固到铜基板，螺钉采用不锈钢材质，底部垫有(10)绝热垫片，使用扭矩螺钉刀紧固制冷TE模块，使之在合理的压缩范围内冷面散热器、双级半导体制冷片、铜基板紧密贴合。铜基板或水冷板预留的气密性检测的孔，大小可在合理范围内确定，装配完后的制冷TE模块可用快速接头加气密性检测装置检测，无泄漏则使用定制的带O型密封圈的航空接头密封，内部将双级半导体制冷片的导线与航空接头的针尖进行焊接，选用针脚为中空的航空接头，接头与铜基板或水冷板建中使用硅胶的O型密封圈密封，航空接头与铜基板或水冷板使用对称布置的螺钉紧固。热端散热采用两种方式，第一种，如图1，双级半导体制冷片热面直接贴附在水冷板(6)，水冷板的流道自行设计，设计时需预留封装制冷TE模块的螺钉位置、气密性检测口的位置、航空接头与水冷板的紧固螺钉的位置，通过水泵(14)，将热量传递到翅片，翅片串接在水冷的水冷管道上，翅片外围罩有安装风扇的外壳，热端翅片(1)与热端风扇(2)将制冷系统工作时产生的大量的热导出；第二种：如图2，双级半导体制冷片热面直接贴附在铜基板(6)，通过热管(7)那个热量导入到热端翅片(1)，热管的根数还有尺寸通过传导的最大热功率计算得到，再由固定在冷冻冰箱外壳上的热端风扇(2)将制冷系统工作时产生的大量的热导出，风扇加强了热端翅片与外界空气的换热量，增加了制冷效果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷冻型多级半导体制冷冰箱，包括：热端翅片(1)，热端风扇(2)，冷端散热器(3)，O型密封圈(4)，双级半导体制冷片(5)，铜基板或水冷板(6)，隔热箱体(8)等装置。其中冷端散热器(3)、铜基板或水冷板(6)、O型密封圈(4)将双级半导体与外部环境隔开，达到防水密封的效果。

【技术特征摘要】
1.一种冷冻型多级半导体制冷冰箱，包括：热端翅片(1)，热端风扇(2)，冷端散热器(3)，O型密封圈(4)，双级半导体制冷片(5)，铜基板或水冷板(6)，隔热箱体(8)等装置。其中冷端散热器(3)、铜基板或水冷板(6)、O型密封圈(4)将双级半导体与外部环境隔开，达到防水密封的效果。2.根据权利要求1所述的冷冻型多级半导体制冷冰箱，其特征在于，所述使用双级半导体制冷片(5)接通直流电，在冷热面形成足以达到冷冻效果的大温差，冷端通过风冷的方式与冰箱内部换热，使内部的空气温度达到零度以下，实现冷冻的效果。3.根据权利要求1所述的冷冻型多级半导体制冷冰箱，双级半导体制冷片通过螺钉紧固的方式封装成一个制冷TE模块，螺钉呈中心对称布置，固定方式可通过在散热器侧打通孔紧固到铜基板(6)或者从铜基板(6)侧打热沉孔的方式紧固到冷端散热器(3)，冷端散热器(3)与铜基板(6)之间贴附隔热材料，在冰箱的隔热材料开孔将冷端散热器嵌入箱体内部。4.根据权利要求1所述的冷冻型多级半导体制冷冰箱，在封装好的制冷TE模块中，双级热电制冷器在压力条件下具有很高的机械强度，但是其剪切强度相对来说比较低，模块通过铣槽的方式固定双级半导体制冷片。5.根据权利要求1所述的冷冻型多级半导体制冷冰箱，其特征在于，工作状态下的双级半导体制冷片冷面温度低于空气露点温度，会凝结空气中的水分，所述O型密封圈(4)将双级半导体制冷片(5)与外界...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鹏，徐淑鹏，智佳，
申请(专利权)人：卡孚特能源技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44