CN201812855U - 热串联组合式半导体制冷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热串联组合式半导体制冷器，旨在提供一种低能耗、高效率的热串联组合式半导体制冷器。本实用新型包括至少两级半导体制冷模块，所述半导体制冷模块两两之间设置有控导块(3)，所述控导块(3)的一端与前一级半导体制冷模块的热端相连接，另一端与后一级半导体制冷模块的冷端相连接，所述控导块(3)的外围均匀设置有若干散热翅片(31)。本实用新型是一种值得推广的热串联组合式半导体制冷器，可广泛应用于制冷领域。

Description

热串联组合式半导体制冷器

技术领域

本实用新型涉及一种热串联组合式半导体制冷器。

背景技术

热串联组合半导体制冷器是20世纪60年代发明的一种电子技术产品，是根据半导体材料的帕尔贴效应制成的“电-温差”换能元件。目前市售的半导体制冷器是把一个N型和P型半导体的粒子用金属连接片焊接而成的电偶对。当直流电流从N极流向P极时，其中一端产生吸热现象即为冷端，而另一端产生放热现象即为热端，若电流方向相反，则冷热端相互转换。实际上，半导体制冷是上百对电偶对组成的热电堆。在制冷过程中，电子由负极出发，流向P极结点，再流向金属片，然后达到N极结点，再流向金属片，最后回到电源正极。其结构上的特点，使得它成为一种高能耗、低效率的制冷产品。由于半导体制冷器是以产生冷热端温差的方式来实现降温的，因此可达到的温差就成为它的制冷能力的一个重要指标。传统的半导体制冷器能达到的温差是很有限的，其需用温差约为20℃，即：当热端的温度控制在20℃时，冷端温度能达到0℃，但若热端温度只能控制在30℃时，冷端温度只能达到10℃。这就制约了以半导体制冷器作为制冷元件的制冷产品如冷藏箱、冷饮水机等在夏天时的冷端温度只能达到10℃～15℃，而不能更低。

另外，理论计算表明当温差大于20℃时，单级半导体制冷器的制冷量及制冷系数都急剧下降，而能耗则急剧增大，使它成为低效率、高能耗的制冷产品。这一缺点严重制约了其在民用产品领域的发展。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种低能耗、高效率的热串联组合式半导体制冷器。

本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括至少两级半导体制冷模块，所述半导体制冷模块两两之间设置有控导块，所述控导块的一端与前一级半导体制冷模块的热端相连接，另一端与后一级半导体制冷模块的冷端相连接。

所述控导块的外围均匀设置有若干散热翅片。

所述半导体制冷模块设置为二级，分别为Ⅰ级制冷模块、Ⅱ级制冷模块。

所述半导体制冷模块设置为三级，分别为Ⅰ级制冷模块、Ⅱ级制冷模块、Ⅲ级制冷模块。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型采用包括至少两级半导体制冷模块的多级制冷模块形式，在半导体制冷模块之间设置控导块，控导块将前一级半导体制冷模块热端产生的热量传导到后一级半导体制冷模块的冷端，使两级制冷模块之间处于热串联状态，而热串联组合式半导体制冷器的最终端温差是串联的各个单级温差之和，这样，就极大地扩大了温差的范围，使得热串联组合式半导体制冷器达到人们的使用要求；而且热串联组合式半导体制冷器在较大温差时仍然具有较高的制冷系数，这样，本实用新型在保留传统半导体制冷器的固有优点基础上成为在较大温差下也是低能耗的制冷产品。

此外，由于在所述控导块的外围均匀设置有由薄铝片或薄铜片制成的若干散热翅片，所述散热翅片的面积大小和数量根据计算确定，这样在控导块实现传热的过程中，所述散热翅片可散发部分传导热量，使得传导至后一级半导体制冷模块的热量能被该级半导体制冷模块完全吸收，而前一级半导体制冷模块的热端不会过热，保证了本实用新型处于正常的工作状态。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是所述控导块的结构示意图；

图3是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1、图2所示，在本实施例中，本实用新型包括两级半导体制冷模块，分别为Ⅰ级制冷模块1、Ⅱ级制冷模块2，在所述Ⅰ级制冷模块1与Ⅱ级制冷模块2之间设置有控导块3，所述控导块3采用铝或铜等良好导热材料制成，所述控导块3的一端与所述Ⅰ级制冷模块1的热端相接触，另一端与所述Ⅱ级制冷模块2的冷端相接触，这样就使得所述Ⅰ级制冷模块1与所述Ⅱ级制冷模块2处于热串联状态。所述控导块3的外围设置有若干散热翅片31，所述散热翅片31采用与所述控导块3相同的材料制成，所述散热翅片31可散发部分传导热量，使得传导到所述Ⅱ级制冷模块2的热量能被所述Ⅱ级制冷模块2完全吸收，而所述Ⅰ级制冷模块1的制热端不会过热，保证了整个热串联组合式半导体制冷器处于正常的工作状态。

本实用新型克服了普通的单级半导体制冷模块在温差大于17℃～19℃的条件下高能耗、低制冷效率的状态，在温差达到30℃的条件下，仍然能保持大于1的制冷系数，从而极大地提高了半导体制冷器的能效比。由于热串联组合式半导体制冷器的最终端温差为串联的各单级温差之和，将两级半导体制冷模块串联在一起，即可使得温差范围达到单级半导体制冷模块的两倍，如单级半导体制冷模块的许用温差为17℃，则两级热串联组合式制冷器的最终温差可达34℃。这就使得热串联组合式半导体制冷器在保留了传统半导体制冷器零污染排放、全固体小型化、使用寿命长等固有优点的基础上，成为在较大温差下也是低能耗的制冷产品。

实施例2：

如图2、图3所示，在本实施例中，本实用新型设置有三级半导体制冷模块，分别为Ⅰ级制冷模块1、Ⅱ级制冷模块2、Ⅲ级制冷模块4。所述Ⅰ级制冷模块1与所述Ⅱ级制冷模块2之间、所述Ⅱ级制冷模块2与所述Ⅲ级制冷模块4之间均设置有控导块3。所述控导块3的设置与实施例1中的相同，均是采用铝或铜等良好导热材料制成，在外围设置有均匀分布的散热翅片31。处于所述Ⅰ级制冷模块1与所述Ⅱ级制冷模块2之间的控导块3的一端与所述Ⅰ级制冷模块1的热端相接触，另一端与所述Ⅱ级制冷模块2的冷端相接触；处于所述Ⅱ级制冷模块2与所述Ⅲ级制冷模块4之间的控导块3的一端与所述Ⅱ级制冷模块2的热端相接触，另一端与所述Ⅲ级制冷模块4的冷端相接触。采用三级半导体制冷模块的形式，可以保证在较大制冷系数和较低的能耗的情况下，同时使得本实用新型获得更大的温差。

当然，在本实用新型中，所述半导体制冷模块还可以设置为四级或更多级，然后在两两制冷模块之间设置控导块。所以对于本实用新型，所述半导体制冷模块无论是设置为二级、三级或者更多级，或者以同类型的方式设置，均落入本实用新型的保护范围之内。

综上所述，本实用新型是一种值得推广的热串联组合式半导体制冷器，可广泛应用于制冷领域。

Claims (4)

1.一种热串联组合式半导体制冷器，包括至少两级半导体制冷模块，其特征在于：所述半导体制冷模块两两之间设置有控导块(3)，所述控导块(3)的一端与前一级半导体制冷模块的热端相连接，另一端与后一级半导体制冷模块的冷端相连接。

2.根据权利要求1所述的热串联组合式半导体制冷器，其特征在于：所述控导块(3)的外围均匀设置有若干散热翅片(31)。

3.根据权利要求1或2所述的热串联组合式半导体制冷器，其特征在于：所述半导体制冷模块设置为二级，分别为Ⅰ级制冷模块(1)、Ⅱ级制冷模块(2)。

4.根据权利要求1或所述的热串联组合式半导体制冷器，其特征在于：所述半导体制冷模块设置为三级，分别为Ⅰ级制冷模块(1)、Ⅱ级制冷模块(2)、Ⅲ级制冷模块(4)。

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