一种适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，包括换热器、多个制冷单元，还包括包覆在被制冷光电器件上的两个相对扣合的适配器，适配器的材料为高热导率材料；两个相对扣合的适配器内表面与被制冷光电器件的曲面外形相适配，其四个外侧面为矩形表面；制冷单元为单级半导体制冷器或多级半导体制冷器串联而成；换热器冷端包括四个散热板；四个散热板固连成框形且位于两个相对扣合的适配器外侧。本实用新型专利技术在换热器与被制冷光电器件之间添加一对适配器，只要适配器的内表面与曲面外形光电器件外侧面相匹配，就能够满足不同曲面外形光电器件在各种使用场合的制冷需求，制冷效率高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种半导体热电制冷系统，尤其涉及一种适用于曲面外形光电器件的半导体热电制冷系统。
技术介绍
由于半导体制冷器件具备无振动、体积小、质量轻、无运动部件、可靠性高、可实现闭环温度精密控制的功能，可广泛适用于航空航天、武器装备、精密仪器、医疗器械等军用和民用领域、地面和航空航天领域中，尤其适用于实现光电器件如(XD、大功率激光器、发光二极管、像增强器等的制冷需求。由于生产工艺的限制，半导体制冷器冷端和热端均为平面，适合于对制冷面为平面的器件进行制冷。而随着光电器件技术的发展，出现了许多非平面或者不规则表面的光电器件，如微光像增强器、激光二级管等，这些器件同样需要制冷以满足任务使用需求，同时还要适应任务总体对重量、功耗、振动等需求。因此，有必要研发一种针对曲面封装外形光电器件的制冷装置。
技术实现思路
为解决目前制冷面为非平面或者不规则表面的光电器件缺乏相应制冷装置的技术问题，本技术提供一种适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置。本技术的技术解决方案如下:一种适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，包括换热器、多个制冷单元，其特殊之处在于:还包括包覆在被制冷光电器件上的两个相对扣合的适配器2 ;所述适配器的材料为高热导率材料；所述两个相对扣合的适配器内表面与被制冷光电器件的曲面外形相适配，其四个外侧面为矩形表面；所述制冷单元为单级半导体制冷器或多级半导体制冷器串联而成；所述换热器冷端包括四个散热板；所述四个散热板固连成框形且位于两个相对扣合的适配器外侧；所述制冷单元的数量至少为四个，所述四个散热板将多个半导体制冷单元的冷端压紧在两个相对扣合的适配器的四个外侧面，且半导体制冷单元的热端与散热板贴合。上述四个散热板两两相对设置且采用紧固装置锁紧。还包括设置在适配器与被制冷光电器件之间的导热填料或导热胶垫或导热金属箔。还包括设置在半导体制冷器热端与散热板之间的导热填料或导热胶垫或导热金属箔。还包括设置在适配器与半导体制冷器冷端之间的导热硅橡胶。上述换热器热端为平板式、肋片式或中心过孔通液式结构。上述两个适配器之间通过紧固装置与被制冷光电器件紧固。上述适配器的材料可选用紫铜或铝合金或镁铝合金或石墨复合材料。本技术的有益效果:1、本技术在换热器与被制冷光电器件之间添加一对适配器，只要适配器的内表面与曲面外形光电器件外侧面相匹配，就能够满足不同曲面外形光电器件在各种使用场合的制冷需求，制冷效率高、可实现精密制冷、可适用于空间、地面、不同季节等多种使用场合，安装、拆卸、维护方便、可替换性、可维修性、兼容性好。2、本技术采用热电制冷方式，避免了常规机械制冷方式带来的振动和噪音问题，以及体积和重量庞大的问题。3、本技术采用适配器与适配器夹紧固定、散热板与散热板夹紧固定的方式，既保证了固定夹紧的有效性和充分性，也避免了以往将制冷器冷热端直接固连所带来的漏热增加的问题，有 效提闻了制冷效率。4、本技术换热器包括四块散热板，散热板紧贴半导体制冷器的热端设置，散热板两两垂直从四面加紧半导体制冷器，相互平行的两块散热板用紧固件锁紧。散热板在散热的同时对制冷器具有固定加紧作用，有利于实现半导体制冷器、适配器、换热器组件的装配、拆卸和更换，操作便捷、维护方便。5、本技术除冷端适配器外，半导体制冷器和换热器均可以根据制冷对象和制冷温度、制冷量以及使用环境的不同，进行适应性的更改。如在航天应用环境下，换热器散热端可以与热管、辐射制冷器配合，将热端热量排散至宇宙空间。在地面试验室或者室外试验场合，热端换热器可以制作成肋片式、中心过孔通液式等等，通过风冷或者液冷方式将热端热量排散至低温环境。附图说明图1为本技术与外表面为圆柱面的被制冷光电器件的组装图；其中:1_被制冷光电器件、2-适配器、3-制冷单元、4-紧固件、5-换热器。具体实施方式如图1所示，被制冷光电器件I为圆柱形，其端面为透光面不能添加制冷器，只能将制冷器固定在圆柱面上进行制冷。但现有的制冷器只能对制冷面为平面的器件进行制冷。为此，本技术在制冷器与被制冷光电器件之间添加了一对适配器2，适配器从两侧包裹在被制冷光电器件I上，其内表面与被制冷光电器件的制冷面相适配，其外表面为平面与制冷器冷端表面相适配。适配器之间通过紧固装置与被制冷光电器件紧固。为避免常规机械制冷方式带来的振动和噪音问题，以及体积和重量庞大的问题，本技术选用的制冷器为半导体制冷器。图中共有30个制冷单元3，每个制冷单元由两级半导体制冷器串联构成。在制冷单元外侧设置换热器5，换热器包括四块散热板，散热板紧贴外侧半导体制冷器的热端设置，散热板两两垂直从四面夹紧半导体制冷器，相平行的两块散热板用紧固件4锁紧。半导体制冷器和换热器5均可以根据制冷对象和制冷温度、制冷量以及使用环境的不同，进行适应性的更改。半导体制冷器可采用单级、二级或者多级串联或者并联，其表面可采用AL203\ALN\Pe0\等多种陶瓷表面或者金属表面如Cu\Al等表面的半导体制冷器件。在航天应用环境下，换热器散热端可以与热管、辐射制冷器配合，将热端热量排散至宇宙空间。在地面试验室或者室外试验场合，热端换热器可以制作成肋片式、中心过孔通液式等等，通过风冷或者液冷方式将热端热量排散至低温环境。在适配器2与被制冷光电器件I之间可设置导热填料或导热胶垫或导热金属箔。在适配器2与半导体制冷器冷端之间可设置导热硅橡胶。在半导体制冷器热端与换热器之间可设置导热填料或导热胶垫或导热金属箔。适配器的材料可选用紫铜、铝合金、石墨复合材料等等。散热板的材料在满足结构强度和刚度较高的同时，其对热导率的要求也较高，一方面能对相互平行的半导体制冷`器进行固定夹紧，同时也满足散热的需求。权利要求1.一种适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，包括换热器、多个制冷单元，其特征在于: 还包括包覆在被制冷光电器件上的两个相对扣合的适配器；所述适配器的材料为高热导率材料； 所述两个相对扣合的适配器内表面与被制冷光电器件的曲面外形相适配，其四个外侧面为矩形表面； 所述制冷单元为单级半导体制冷器或多级半导体制冷器串联而成； 所述换热器冷端包括四个散热板；所述四个散热板固连成框形且位于两个相对扣合的适配器外侧； 所述制冷单元的数量至少为四个，所述四个散热板将多个半导体制冷单元的冷端压紧在两个相对扣合的适配器的四个外侧面，且半导体制冷单元的热端与散热板贴合。2.根据权利要求1所述的适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，其特征在于:所述四个散热板两两相对设置且采用紧固装置锁紧。3.根据权利要求1或2所述的适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，其特征在于:还包括设置在适配器与被制冷光电器件之间的导热填料或导热胶垫或导热金属箔。4.根据权利要求3所述的适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，其特征在于:还包括设置在半导体制冷器热端与散热板之间的导热填料或导热胶垫或导热金属箔。5.根据权利要求4所述的适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，其特征在于:还包括设置在适配器与半导体制冷器冷端之间的导热硅橡胶。6.根据权利要求5所述的适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，其特征在于:所述换热器热端为平板式、肋片式或中心过孔通液式结构。7.根据权利要求6所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于曲面外形光电器件的热电制冷装置，包括换热器、多个制冷单元，其特征在于：还包括包覆在被制冷光电器件上的两个相对扣合的适配器；所述适配器的材料为高热导率材料；所述两个相对扣合的适配器内表面与被制冷光电器件的曲面外形相适配，其四个外侧面为矩形表面；所述制冷单元为单级半导体制冷器或多级半导体制冷器串联而成；所述换热器冷端包括四个散热板；所述四个散热板固连成框形且位于两个相对扣合的适配器外侧；所述制冷单元的数量至少为四个，所述四个散热板将多个半导体制冷单元的冷端压紧在两个相对扣合的适配器的四个外侧面，且半导体制冷单元的热端与散热板贴合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文刚，王晨洁，王英豪，李燕，张健，樊学武，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：实用新型
国别省市：