CN209101637U - 一种串级半导体制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串级半导体制冷装置，包括制冷箱体、位于制冷箱体内部的制冷循环箱体，位于制冷箱体上方的箱盖、设于制冷箱体一侧的外接箱体，制冷循环箱体设于制冷箱体的内壁上，包括U型循环腔体、位于U型循环腔体两端的出气口散热风扇和进气口散热风扇等，该种串级半导体制冷装置内部设有制冷循环腔体，使产生的冷气形成良性循环不会结霜，外接箱体的加入使得散热器，制冷器、控制器大部分都集成在外接箱体中，从而使制冷箱体能有更大的空间放置物品，体积小和重量轻、散热效率高，具有很好的等温性，热平衡后，其蒸发段和冷却段的温度梯度相当小，可近似认为是0；运行安全可靠，不污染环境。

Description

一种串级半导体制冷装置

技术领域

本实用新型涉及多级热电制冷技术领域，具体为一种串级半导体制冷装置。

背景技术

半导体制冷器作为一种新型的制冷结构，其主要是利用半导体材料的帕尔贴效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，通过在其冷端表面的温度传导，就可以实现在一定空间的制冷。由于它不需要化学反应且无机械移动部分，因此具有节能环保、食品不串味、结构简单、无噪声、安全、等众多优势。

在现有技术中，已公开有利用半导体制冷片进行制冷的装置，如车载冰箱等，但是，由于冰箱在使用过程中，经常需要进行开、关操作，容易导致冰箱内部温度不稳定，或者是放入较大物品进行冷藏或冰冻的过程中，半导体制冷片的制冷效率不能使物品较快达到适宜温度，效率远远没有达到人们的要求，越来越不能满足人们日益提升的生活品质需求。

因此，我们急需设计一种串级半导体制冷装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种串级半导体制冷装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本发明公开了一种串级半导体制冷装置，包括制冷箱体、位于制冷箱体内部的制冷循环箱体，位于制冷箱体上方的箱盖、设于制冷箱体一侧的外接箱体，制冷循环箱体设于制冷箱体的内壁上，包括U型循环腔体、位于U型循环腔体两端的出气口散热风扇和进气口散热风扇，制冷箱体与制冷循环箱体之间通过出气口散热风扇和进气口散热风扇连通，在制冷循环箱体与外接箱体的连接壁上，与出气口散热风扇相对于的位置，开设有连通孔，连通孔将制冷箱体、制冷循环箱体与外接箱体连通，且形成连通通道，连通通道上设置有散热器和三级制冷器，散热器的一面与出气口散热风扇相连，另一个面与三级制冷器的冷端面相连，散热器与出气口散热风扇位于U型循环腔体内。

作为进一步地改进，本发明所述的外接箱体内还包括连接三级制冷器热端面的均温板A、与均温板A另一端面相连的二级制冷器，与二级制冷器热端面相连的均温板B，与均温板B另一端面相连的一级制冷器，与一级制冷器热端面相连的水冷板，与水冷板连接的热管。

作为进一步地改进，本发明所述均温板为铜基板或铝基板，箱盖与制冷箱体通过翻转轴连接件连接。

作为进一步地改进，本发明所述的外接箱体上设有温度传感器、控制按钮、电源线插口、风道，所述的外接箱体内设有控制器，所述的温度传感器的感应端为制冷箱体内。

作为进一步地改进，本发明所述的控制器分别与一级制冷器、二级制冷器、三级制冷器、控制按钮、温度传感器、电源相连。

作为进一步地改进，本发明所述的水冷板、热管和风道组成了一级制冷器的热端散热系统。

作为进一步地改进，本发明所述的三级制冷器、二级制冷器和一级制冷器是多级半导体制冷器。

本发明的有益效果如下：

该种串级半导体制冷装置内部设有制冷循环腔体，使产生的冷气形成良性循环不会结霜，且制冷器为三级制冷即一级制冷片的冷端给二级制冷片的热端制冷，二级制冷片的冷端给三级制冷片的热端制冷，三级制冷片的冷端产生的冷量送入箱体内部进行循环给箱内所放的物品进行制冷，这样使得三级制冷片冷端所能达到的温度更低，使箱体内的温度更低，外接箱体的加入使得散热器，制冷器、控制器大部分都集成在外接箱体中，从而使制冷箱体能有更大的空间放置物品，热管响应速度快，它转移热量的能力比相同尺寸和重量的铜管要大1000多倍；体积小和重量轻、散热效率高，可简化电子设备的散热设计，如变风冷为自冷；不需外加电源，工作时不需专门维护；具有很好的等温性，热平衡后，其蒸发段和冷却段的温度梯度相当小，可近似认为是0；运行安全可靠，不污染环境。综合上述在该制冷装置运行一段时间后制冷箱体内的温度可达到零下30摄氏度，最低可达-40℃。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图1；

图2是本实用新型的整体结构示意图2；

图3是本实用新型的整体结构横向剖视示意图；

图4是本实用新型的整体工作流程图；

图中：1-制冷箱体；2-箱盖；3-翻转轴连接件；4-制冷循环腔体；5-进气口散热风扇；6-外接箱体；7-温度传感器；8-控制按钮；9-电源线插口；10-风道；11-出气口散热风扇；12-散热器；13-三级制冷器；14-均温板；15-二级制冷器；16-均温板；17-一级制冷器；18-水冷板；19-热管；20-保温材料；21-控制器；22-电源；23-U型循环腔体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。图1是本实用新型的整体结构示意图1；图2是本实用新型的整体结构示意图2；图3是本实用新型的整体结构横向剖视示意图；本实用新型公开了一种串级半导体制冷装置，包括制冷箱体1、位于制冷箱体1内部的制冷循环箱体4，位于制冷箱体1上方的箱盖2、设于制冷箱体1一侧的外接箱体6，制冷循环箱体4设于制冷箱体1的内壁上，包括U型循环腔体23、位于U型循环腔体两端的出气口散热风扇11和进气口散热风扇5，制冷循环腔体4内部U型循环腔体23为连通状态，出气口散热风扇11制冷箱体1与制冷循环箱体4之间通过出气口散热风扇11和进气口散热风扇5连通，在制冷循环箱体4与外接箱体6的连接壁上，与出气口散热风扇11相对于的位置，开设有连通孔，连通孔将制冷箱体1、制冷循环箱体4与外接箱体6连通，且形成连通通道，连通通道上设置有散热器12和三级制冷器13，散热器12的一面与出气口散热风扇11相连，另一个面与三级制冷器13的冷端面相连，散热器12与出气口散热风扇11位于U型循环腔体23内，外接箱体6内还包括连接三级制冷器热端面的均温板A14、与均温板A14另一端面相连的二级制冷器15，与二级制冷器15热端面相连的均温板B16，与均温板B16另一端面相连的一级制冷器17，与一级制冷器17热端面相连的水冷板18，与水冷板18连接的热管19，均温板为铜基板或铝基板，箱盖2与所述制冷箱体1通过翻转轴连接件3连接，外接箱体6上设有温度传感器7、控制按钮8、电源线插口9、风道10，所述的外接箱体6内设有控制器21，温度传感器7的感应端为制冷箱体1内；水冷板18、热管19和风道10组成了所述一级制冷器17的热端散热系统，三级制冷器13、二级制冷器15和一级制冷器17是多级半导体制冷器。

通过出气口散热风扇11所传递出的冷量在进气口散热风扇5的作用下循环流动，温度传感器7和控制按钮8与外接箱体6内所设有的控制器21电性连接，外接箱体6外表面设有电源线插口9和风道10，外接箱体6与制冷箱体1连通处设有三级制冷器13，三级制冷器13的冷端面涂有导热硅脂并与散热器12相连接，且散热器12的另一端面与出气口散热风扇11相连接并由塑料螺钉紧固，三级制冷器13的热端面涂有导热硅脂并设有均温板14均温板可为铜基板、铝基板等材料，均温板14的另一端面涂有导热硅脂并设有二级制冷器15，二级制冷器15的冷端面与均温板14相连接，其热端面涂有导热硅脂并设有均温板16，均温板16的另一端面涂有导热硅脂并设有一级制冷器17，一级制冷器17的冷端面与均温板16相连接，其热端涂有导热硅脂并设有水冷板18，水冷板18外部接口处设有热管19。

进一步的，制冷箱体1的外侧设有外接箱体6，能够把控制系统、制冷系统、散热系统集中起来不仅使制冷箱体1内部空间更大可放入更多物品而且保证了热端热量不会传入制冷箱体1内。

进一步的，制冷箱体1的内壁处设有制冷循环腔体4，制冷循环腔体4保证了产生的冷气在制冷箱体1内做良性循环，不仅加快了制冷效率而且还不会结霜。

进一步的，三级制冷器13、二级制冷器15和一级制冷器17是多级半导体制冷器，且是三级制冷可以在温差一定时使三级制冷器13冷端的温度更低，使制冷箱体1内循环的冷气温度更低，可以冷冻箱体内存放的物品，且半导体制冷器绿色、环保、体积小技能制冷也能制热。

进一步的，控制器21通过电性连接有电源22，且电源22通过电源线与电源线插孔9相连接，能够为控制器21和一、二、三级制冷器提供电压。

进一步的，一级制冷器17的散热系统是水冷板18、热管19散热，热管响应速度快，它转移热量的能力比相同尺寸和重量的铜管要大1000多倍；体积小和重量轻、散热效率高，可简化电子设备的散热设计，如变风冷为自冷；不需外加电源，工作时不需专门维护；具有很好的等温性，热平衡后，其蒸发段和冷却段的温度梯度相当小，可近似认为是0；运行安全可靠，不污染环境。

进一步的，制冷箱体1内的温度在制冷装置运行一段时间后可达到零下20摄氏度，多级半导体制冷器串联起来可使得最后一级制冷器冷端的温度更低，在温差一定时第一级制冷器热端用水冷板18、热管19进行散热效果更好，热端温度的降低在温差一定时最终冷端的温度会更低。

图4是本实用新型的整体工作流程图，控制器21分别与一级制冷器17、二级制冷器15、三级制冷器13、控制按钮8、温度传感器7、电源22相连。

工作原理：首先，在使用串级半导体制冷装置前，将所需要放入的物品放入制冷箱体1内，并且用电源线将电源22与电源线插口9连接起来给所有用电设备供电，然后通过控制按钮8来设置所需要的温度，设置完毕后通过控制器启动串级半导体制冷装置，当制冷装置在工作时，第一级制器17冷端产生的冷量经由均温板16给第二级制冷器15的热端进行换热，第二级制冷器15冷端所产生的冷量给经由均温板14给第三级制冷器13的热端进行换热，最终第三级制冷器13产生的冷量在散热器12、出气口散热风扇11的作用下送入制冷箱体1并在进气口散热风扇5的作用下在制冷箱体1内循环流动，各级制冷器热端所产生的热量经由均温板14、均温板16、水冷板18、热管19和风道8组成的散热系统散掉，温度传感器7对制冷箱体1内的温度进行实时监控，当温度达到控制按钮8所设置的温度时控制器21接到反馈将控制各级制冷器停止工作，控制器21内部的电源开关断开各串级制冷器电压的供给从而使各串级制冷器停止工作，当温度高于设定温度时，控制器21又控制各级制冷器开始工作，控制器21内部的电源开关开启各串级制冷器电压的供给从而使各串级制冷器开始工作，使箱体1内的温度始终处在人们的设定中。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种串级半导体制冷装置，其特征在于，包括制冷箱体(1)、位于制冷箱体(1)内部的制冷循环箱体(4)，位于制冷箱体(1)上方的箱盖(2)、设于制冷箱体(1)一侧的外接箱体(6)，所述的制冷循环箱体(4)设于制冷箱体(1)的内壁上，包括U型循环腔体(23)、位于U型循环腔体两端的出气口散热风扇(11)和进气口散热风扇(5)，所述的制冷箱体(1)与制冷循环箱体(4)之间通过出气口散热风扇(11)和进气口散热风扇(5)连通，在所述的制冷循环箱体(4)与外接箱体(6)的连接壁上，与出气口散热风扇(11)相对于的位置，开设有连通孔，所述的连通孔将制冷箱体(1)、制冷循环箱体(4)与外接箱体(6)连通，且形成连通通道，所述的连通通道上设置有散热器(12)和三级制冷器(13)，所述的散热器(12)的一面与出气口散热风扇(11)相连，另一个面与三级制冷器(13)的冷端面相连，所述的散热器(12)与出气口散热风扇(11)位于U型循环腔体(23)内。

2.根据权利要求1所述的串级半导体制冷装置，其特征在于，所述的外接箱体(6)内还包括连接三级制冷器热端面的均温板A(14)、与均温板A(14)另一端面相连的二级制冷器(15)，与二级制冷器(15)热端面相连的均温板B(16)，与均温板B(16)另一端面相连的一级制冷器(17)，与一级制冷器(17)热端面相连的水冷板(18)，与水冷板(18)连接的热管(19)。

3.根据权利要求2所述的串级半导体制冷装置，其特征在于，所述均温板为铜基板或铝基板，所述箱盖(2)与所述制冷箱体(1)通过翻转轴连接件(3)连接。

4.根据权利要求2所述的串级半导体制冷装置，其特征在于，所述的外接箱体(6)上设有温度传感器(7)、控制按钮(8)、电源线插口(9)、风道(10)，所述的外接箱体(6)内设有控制器(21)，所述的温度传感器(7)的感应端为制冷箱体(1)内。

5.根据权利要求4所述的串级半导体制冷装置，其特征在于，所述的控制器(21)分别与一级制冷器(17)、二级制冷器(15)、三级制冷器(13)、控制按钮(8)、温度传感器(7)、电源(22)相连。

6.根据权利要求4所述的串级半导体制冷装置，其特征在于，所述的水冷板(18)、热管(19)和风道(10)组成了所述一级制冷器(17)的热端散热系统。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的串级半导体制冷装置，其特征在于，所述的三级制冷器(13)、二级制冷器(15)和一级制冷器(17)是多级半导体制冷器。