CN216522477U - 基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱。它解决了现有技术中半导体电子冰箱使用效果不佳的问题。它包括冷暖箱体，冷暖箱体一侧通过箱体门板可开封闭，冷暖箱体一侧设有具有相变散热材料的半导体制冷机构，半导体制冷机构上设有制冷换热结构，冷暖箱体与箱体门板之间设有门板锁紧结构，冷暖箱体周向内壁设有保温组件，暖箱体上设有显示面板，显示面板通过无线网络或数据网络与移动端数据连接，显示面板上端设有开启按钮，开启按钮周向设有环形提醒灯组；冷暖箱体底部设有滑动定位机构，冷暖箱体内壁与箱体门板之间设有自吸合支撑装置。本实用新型的优点在于：提高了降温速率，使用效果好。

Description

基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱。

背景技术

半导体制冷冰箱，也称之为热电冰箱。其利用半导体制冷片通过高效环形双层热管散热及传导技术和自动变压变流控制技术实现制冷，无需制冷工质和机械运动部件，解决了介质污染和机械振动等传统机械制冷冰箱的应用问题。然而，半导体制冷片的冷端在制冷的同时，会在其热端产生大量的热量，为保证半导体制冷片可靠持续地进行工作，需要及时对热端进行散热，然而现有技术中针对半导体制冷片的热端散热一般使用散热片的方式与周边环境进行热交换，这种方式散热效率低，限制了半导体制冷冰箱的发展，而且散热翅片本省体积较大，造成冰箱占用空间大，裸露的散热翅片也影响了冰箱外观；除此之外，现有的半导体电子冰箱虽然具有温度响应速度快，尺寸小，重量轻，无污染等优点，然而制冷COP在0.5左右，效率低，且半导体制冷片在启动制冷模式工作之初，其启动电流大于热平衡稳定阶段电流，存在短时间内对散热端散热翅片进行瞬时热冲击的情况，此热冲击会造成散热翅片温度快速升高，制冷速率被拖慢等现象。现有的电子冰箱为了消除启动之初的热冲击，散热单元普遍存在过余量设计，导致散热单元体积偏大，重量大，造成成本、材料浪费。使用效果不佳。

为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种半导体制冷冰箱及其热端换热装置[CN201410124194.6]，它包括半热端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；多根散热管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且每根散热管路的形成为开口端的第一端连通至热端换热箱的内腔的上部，每根散热管路的从其第一端向上延伸，终结于其形成为封闭端的第二端；散热翅片，设置于多根散热管路上；和散热风机，通过紧固机构固定在散热翅片上，以对从多根散热管路传至散热翅片的热量进行强制对流散热。

上述方案在一定程度上解决了现有技术中半导体电子冰箱散热效率低且占用空间大的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如：现有的电子冰箱为了消除启动之初的热冲击，散热单元普遍存在过余量设计，导致散热单元体积偏大，重量大，造成成本、材料浪费，使用效果不佳。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、使用效果好的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱。

为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，包括冷暖箱体，冷暖箱体周向内侧形成储藏空腔，且冷暖箱体一侧通过箱体门板可开封闭，冷暖箱体远离箱体门板的一侧设有具有相变散热材料的半导体制冷机构，且半导体制冷机构上设有制冷换热结构，制冷换热结构与半导体制冷机构之间相互连通，冷暖箱体与箱体门板之间设有门板锁紧结构，且冷暖箱体周向内壁设有保温组件；冷暖箱体上设有显示面板，且显示面板通过无线网络或数据网络与移动端数据连接，显示面板上端设有用于开启门板锁紧结构从而使箱体门板一侧与冷暖箱体之间脱离的开启按钮，且开启按钮周向设有环形提醒灯组，开启按钮与显示面板电性连接；冷暖箱体底部设有滑动定位机构，冷暖箱体内壁远离门板锁紧结构的一侧与箱体门板之间设有自吸合支撑装置。通过在半导体制冷机构的中填充相变散热材料，利用相变散热材料吸收半导体制冷机构启动初期的大量瞬时热冲击，以延缓、降低半导体制的冷机构热面温度升高速率，进而保证温度快速下降、提高冰箱降温速率，其中，门板锁紧结构与保温组件的设置对储藏空腔形成保温和密封，避免降温时受到外界温度影响，使用效果好；显示面板和开启按钮的设置使冷暖箱体的控制更加便捷、智能，提高使用体验；滑动定位机构使冷暖箱体便于移动，自吸合支撑装置使冷暖箱体开启关闭更加方便。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，半导体制冷机构包括设置在冷暖箱体上的导流腔，导流腔内设有换热风机，且换热风机与制冷换热结构连接，制冷换热结构设置在冷暖箱体外壁并且周向设有防护外壳体，防护外壳体周向设有若干条形换热孔，且端部设有换气孔，导流腔周向内侧设有气流导向凸起部。换热风机将冷暖箱体内的热气通过导流腔转移至制冷换热结构，制冷换热结构吸收大量热量，降低热面升温速率，加快冷面降温速率。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，制冷换热结构包括设置在冷暖箱体外壁的散热型材，相变散热材料设置于散热型材内壁，且每个相变散热材料均连接有朝向散热型材内壁延伸设置的散热翅片，散热翅片呈波浪形设置且相邻的两个散热翅片之间设有散热间隙。相变散热材料利用其潜热吸收大量热量，同时，由风机提供的常温空气将散热翅片及相变散热材料中的热量带走，散向周围环境，提高制冷速率。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，散热型材远离设有相变散热材料的一端具有换热敞口，且换热敞口处设有半导体制冷片，半导体制冷片靠近换热敞口的一侧周向固定于散热型材上。半导体制冷片将储藏空腔内的空气和物品热量快速转移至制冷换热结构。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，滑动定位机构包括设置在冷暖箱体底部的电动滑轮，电动滑轮连接有位于冷暖箱体内壁的驱动电机，且冷暖箱体底部且位于电动滑轮周向内侧之间设有收纳滑槽，收纳滑槽内设有电动滑杆座，且电动滑杆座端部连接有能够沿电动滑杆座周向内侧轴向伸缩的支撑定位柱，支撑定位柱底部与电动滑轮底部保持齐平，且支撑定位柱底部设有防滑垫。滑动定位机构有利于冷暖箱体位置的移动以及定位。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，自吸合支撑装置包括倾斜设置在冷暖箱体与箱体门板内壁之间的电动定位杆，电动定位杆一端与箱体门板内壁连接，另一端与设置在冷暖箱体内腔中的电动气缸连接，冷暖箱体与箱体门板内壁之间还设有复位杆，且复位杆中部设有复位拉簧。自吸合支撑装置使箱体门板的开启和闭合更加省力。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，电动气缸及驱动电机分别与设置在显示面板内的控制模块连接。这样设置便于集中控制调节。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，门板锁紧结构包括设置在箱体门板一端的转动定位轴，转动定位轴上转动连接有锁紧连接把手，且锁紧连接把手远离转动定位轴的一端设有插接圆柱体，冷暖箱体上设有可供插接圆柱体卡入的锁紧槽，且冷暖箱体内壁设有用于对插接圆柱体进行定位的卡紧结构。门板锁紧结构能够保持箱体门板的密封状态。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，卡紧结构包括设置在冷暖箱体内壁且位于锁紧槽上下两侧的导向滑槽，导向滑槽内设有端部具有弧形卡接部的锁紧件，且锁紧件远离弧形卡接部的一端连接有能够驱动锁紧件沿导向滑槽轴向移动从而对插接圆柱体进行卡紧的电动卡紧气缸。

在上述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱中，保温组件包括保温结构层，保温结构层两侧设有防护层，且保温结构层周向内侧设有保温棉，保温棉之间具有保温空腔，且保温结构层周向设有包裹于防护层外壁的装配外层。保温组件的设置有效阻隔储藏空腔与外部环境，避免温度受到影响。

与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：设计合理、结构简单，通过保温组件和门板锁紧结构提高储藏空腔与外部环境的阻隔性能，维持储藏空腔的温度，而且半导体制冷机构中的半导体制冷片将热量从储藏空腔转移至制冷换热结构，此时制冷换热结构中的相变散热材料利用其潜热吸收大量热量，降低热面升温速率，加快冷面降温速率，同时，由换热风机提供的常温空气将散热翅片及相变散热材料中的热量带走，通过防护外壳体散向周围环境，从而达到快速降温的目的。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1中的局部结构详图；

图3是本实用新型中的冷暖箱体详图；

图4是图3中A处结构放大图；

图5是本实用新型的正视图；

图6是本实用新型中的保温组件剖视图；

图7是本实用新型中的防护外壳体结构示意图；

图8是本实用新型中的导流腔结构示意图。

图中，冷暖箱体1、储藏空腔11、箱体门板12、显示面板13、开启按钮14、环形提醒灯组15、半导体制冷机构2、相变散热材料21、导流腔22、气流导向凸起部221、换热风机23、防护外壳体24、条形换热孔241、换气孔242、制冷换热结构3、散热型材31、散热翅片32、散热间隙33、换热敞口34、半导体制冷片35、门板锁紧结构4、转动定位轴41、锁紧连接把手42、插接圆柱体43、锁紧槽44、保温组件5、保温结构层51、防护层52、保温棉53、保温空腔54、装配外层55、滑动定位机构6、电动滑轮61、驱动电机62、收纳滑槽63、电动滑杆座64、支撑定位柱65、防滑垫66、自吸合支撑装置7、电动定位杆71、电动气缸72、复位杆73、复位拉簧74、卡紧结构8、导向滑槽81、锁紧件82、弧形卡接部83、电动卡紧气缸84。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1-8所示，本基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，包括冷暖箱体1，冷暖箱体1周向内侧形成储藏空腔11，且冷暖箱体1一侧通过箱体门板12可开封闭，冷暖箱体1远离箱体门板12的一侧设有具有相变散热材料21的半导体制冷机构2，且半导体制冷机构2上设有制冷换热结构3，制冷换热结构3与半导体制冷机构2之间相互连通，冷暖箱体1与箱体门板12之间设有门板锁紧结构4，且冷暖箱体1周向内壁设有保温组件5。冷暖箱体1上设有显示面板13，且显示面板13通过无线网络或数据网络与移动端数据连接，显示面板13上端设有用于开启门板锁紧结构4从而使箱体门板12一侧与冷暖箱体1之间脱离的开启按钮14，且开启按钮14周向设有环形提醒灯组15，开启按钮14与显示面板13电性连接；冷暖箱体1底部设有滑动定位机构6，冷暖箱体1内壁远离门板锁紧结构4的一侧与箱体门板12之间设有自吸合支撑装置7。通过在半导体制冷机构2内设置相变散热材料21，利用制冷换热结构3的冷热面温差将储藏空腔11的空气及物品热量转移至相变散热材料21，并通过常温空气以强制对流的换热方式将热量散至周围环境，利用相变散热材料21的潜热吸收制冷换热结构3启动初期的大量瞬时热冲击，以延缓、降低半导体制冷机构2热面温度升高速率，进而保证冷面温度快速下降、提高冰箱降温速率；通过移动端能够远程了解冷暖箱体1的使用状态，且环形提醒灯组15显示绿灯表示锁紧，显示红灯表示开启或未锁紧；

显然地，半导体制冷机构2包括设置在冷暖箱体1上的导流腔22，导流腔22内设有换热风机23，且换热风机23与制冷换热结构3连接，制冷换热结构3设置在冷暖箱体1外壁并且周向设有防护外壳体24，防护外壳体24周向设有若干条形换热孔241，且端部设有换气孔242，导流腔22周向内侧设有气流导向凸起部221。气流导向凸起部221可以使储藏空腔11的空气呈螺旋状进入制冷换热结构3，加快换热速度。

进一步地，制冷换热结构3包括设置在冷暖箱体1外壁的散热型材31，相变散热材料21设置于散热型材31内壁，且每个相变散热材料21均连接有朝向散热型材31内壁延伸设置的散热翅片32，散热翅片32呈波浪形设置且相邻的两个散热翅片32之间设有散热间隙33；这里的散热翅片32主体材质为导热系数高的铝、铜等金属材质，且相变散热材料21可为任意满足需求的相变材料，可优选石蜡类相变材料。

其中，散热型材31远离设有相变散热材料21的一端具有换热敞口34，且换热敞口34处设有半导体制冷片35，半导体制冷片35靠近换热敞口34的一侧周向固定于散热型材31上。通过半导体制冷片35的冷热面温差将储藏空腔11内空气及物品热量转移至相变散热材料21及散热翅片32，并通过换热风机23提供的常温空气以强制对流的换热方式将热量散至环境中。

具体地，滑动定位机构6包括设置在冷暖箱体1底部的电动滑轮61，电动滑轮61连接有位于冷暖箱体1内壁的驱动电机62，且冷暖箱体1底部且位于电动滑轮61周向内侧之间设有收纳滑槽63，收纳滑槽63内设有电动滑杆座64，且电动滑杆座64端部连接有能够沿电动滑杆座64周向内侧轴向伸缩的支撑定位柱65，支撑定位柱65底部与电动滑轮61底部保持齐平，且支撑定位柱65底部设有防滑垫66。移动时，使支撑定位柱65收缩，电动滑轮61与地面接触，定位时，使支撑定位柱65伸出与地面接触，并通过防滑垫66形成防滑效果。

更进一步地，自吸合支撑装置7包括倾斜设置在冷暖箱体1与箱体门板12内壁之间的电动定位杆71，电动定位杆71一端与箱体门板12内壁连接，另一端与设置在冷暖箱体1内腔中的电动气缸72连接，冷暖箱体1与箱体门板12内壁之间还设有复位杆73，且复位杆73中部设有复位拉簧74。开启时，对箱体门板12施加向上的力，箱体门板12自动弹起维持设定的角度，关闭时，对箱体门板12施加向下的力，箱体门板12自动关闭。

显然地，电动气缸72及驱动电机62分别与设置在显示面板13内的控制模块连接。

更具体地，门板锁紧结构4包括设置在箱体门板12一端的转动定位轴41，转动定位轴41上转动连接有锁紧连接把手42，且锁紧连接把手42远离转动定位轴41的一端设有插接圆柱体43，冷暖箱体1上设有可供插接圆柱体43卡入的锁紧槽44，且冷暖箱体1内壁设有用于对插接圆柱体43进行定位的卡紧结构8。插接圆柱体43卡入锁紧槽44内，卡紧结构8自动卡紧，按下开启按钮14时，卡紧结构8自动释放。

优选地，卡紧结构8包括设置在冷暖箱体1内壁且位于锁紧槽44上下两侧的导向滑槽81，导向滑槽81内设有端部具有弧形卡接部83的锁紧件82，且锁紧件82远离弧形卡接部83的一端连接有能够驱动锁紧件82沿导向滑槽81轴向移动从而对插接圆柱体43进行卡紧的电动卡紧气缸84。这里的电动卡紧气缸84与控制模块电性连接。

详细地，保温组件5包括保温结构层51，保温结构层51两侧设有防护层52，且保温结构层51周向内侧设有保温棉53，保温棉53之间具有保温空腔54，且保温结构层51周向设有包裹于防护层52外壁的装配外层55。

综上所述，本实施例的原理在于：以制冷模式通电工作后，制冷换热结构3中的半导体制冷片35将储藏空腔11内空气及物品热量转移至相变散热材料21及散热翅片32，此时，相变散热材料21利用其潜热吸收大量热量，降低热面升温速率，加快冷面降温速率，同时，换热风机23提供的常温空气以强制对流的换热方式将相变散热材料21及散热翅片32的热量散发至周围环境中；利用相变散热材料21的潜热吸收半导体制冷片35启动初期的大量瞬时热冲击，以延缓、降低热面温度升高速率，进而保证冷面温度快速下降、有效提高降温速率。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了冷暖箱体1、储藏空腔11、箱体门板12、显示面板13、开启按钮14、环形提醒灯组15、半导体制冷机构2、相变散热材料21、导流腔22、气流导向凸起部221、换热风机23、防护外壳体24、条形换热孔241、换气孔242、制冷换热结构3、散热型材31、散热翅片32、散热间隙33、换热敞口34、半导体制冷片35、门板锁紧结构4、转动定位轴41、锁紧连接把手42、插接圆柱体43、锁紧槽44、保温组件5、保温结构层51、防护层52、保温棉53、保温空腔54、装配外层55、滑动定位机构6、电动滑轮61、驱动电机62、收纳滑槽63、电动滑杆座64、支撑定位柱65、防滑垫66、自吸合支撑装置7、电动定位杆71、电动气缸72、复位杆73、复位拉簧74、卡紧结构8、导向滑槽81、锁紧件82、弧形卡接部83、电动卡紧气缸84等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (10)

1.一种基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，包括冷暖箱体(1)，所述的冷暖箱体(1)周向内侧形成储藏空腔(11)，且冷暖箱体(1)一侧通过箱体门板(12)可开封闭，其特征在于，所述的冷暖箱体(1)远离箱体门板(12)的一侧设有具有相变散热材料(21)的半导体制冷机构(2)，且半导体制冷机构(2)上设有制冷换热结构(3)，所述的制冷换热结构(3)与半导体制冷机构(2)之间相互连通，所述的冷暖箱体(1)与箱体门板(12)之间设有门板锁紧结构(4)，且冷暖箱体(1)周向内壁设有保温组件(5)，所述的冷暖箱体(1)上设有显示面板(13)，且显示面板(13)通过无线网络或数据网络与移动端数据连接，所述的显示面板(13)上端设有用于开启门板锁紧结构(4)从而使箱体门板(12)一侧与冷暖箱体(1)之间脱离的开启按钮(14)，且开启按钮(14)周向设有环形提醒灯组(15)，所述的开启按钮(14)与显示面板(13)电性连接，所述的冷暖箱体(1)底部设有滑动定位机构(6)，所述的冷暖箱体(1)内壁远离门板锁紧结构(4)的一侧与箱体门板(12)之间设有自吸合支撑装置(7)。

2.根据权利要求1所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的半导体制冷机构(2)包括设置在冷暖箱体(1)上的导流腔(22)，所述的导流腔(22)内设有换热风机(23)，且换热风机(23)与制冷换热结构(3)连接，所述的制冷换热结构(3)设置在冷暖箱体(1)外壁并且周向设有防护外壳体(24)，所述的防护外壳体(24)周向设有若干条形换热孔(241)，且端部设有换气孔(242)，所述的导流腔(22)周向内侧设有气流导向凸起部(221)。

3.根据权利要求2所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的制冷换热结构(3)包括设置在冷暖箱体(1)外壁的散热型材(31)，所述的相变散热材料(21)设置于散热型材(31)内壁，且每个相变散热材料(21)均连接有朝向散热型材(31)内壁延伸设置的散热翅片(32)，所述的散热翅片(32)呈波浪形设置且相邻的两个散热翅片(32)之间设有散热间隙(33)。

4.根据权利要求3所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的散热型材(31)远离设有相变散热材料(21)的一端具有换热敞口(34)，且换热敞口(34)处设有半导体制冷片(35)，所述的半导体制冷片(35)靠近换热敞口(34)的一侧周向固定于散热型材(31)上。

5.根据权利要求1所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的滑动定位机构(6)包括设置在冷暖箱体(1)底部的电动滑轮(61)，所述的电动滑轮(61)连接有位于冷暖箱体(1)内壁的驱动电机(62)，且冷暖箱体(1)底部且位于电动滑轮(61)周向内侧之间设有收纳滑槽(63)，所述的收纳滑槽(63)内设有电动滑杆座(64)，且电动滑杆座(64)端部连接有能够沿电动滑杆座(64)周向内侧轴向伸缩的支撑定位柱(65)，所述的支撑定位柱(65)底部与电动滑轮(61)底部保持齐平，且支撑定位柱(65)底部设有防滑垫(66)。

6.根据权利要求5所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的自吸合支撑装置(7)包括倾斜设置在冷暖箱体(1)与箱体门板(12)内壁之间的电动定位杆(71)，所述的电动定位杆(71)一端与箱体门板(12)内壁连接，另一端与设置在冷暖箱体(1)内腔中的电动气缸(72)连接，所述的冷暖箱体(1)与箱体门板(12)内壁之间还设有复位杆(73)，且复位杆(73)中部设有复位拉簧(74)。

7.根据权利要求6所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的电动气缸(72)及驱动电机(62)分别与设置在显示面板(13)内的控制模块连接。

8.根据权利要求1所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的门板锁紧结构(4)包括设置在箱体门板(12)一端的转动定位轴(41)，所述的转动定位轴(41)上转动连接有锁紧连接把手(42)，且锁紧连接把手(42)远离转动定位轴(41)的一端设有插接圆柱体(43)，所述的冷暖箱体(1)上设有可供插接圆柱体(43)卡入的锁紧槽(44)，且冷暖箱体(1)内壁设有用于对插接圆柱体(43)进行定位的卡紧结构(8)。

9.根据权利要求8所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的卡紧结构(8)包括设置在冷暖箱体(1)内壁且位于锁紧槽(44)上下两侧的导向滑槽(81)，所述的导向滑槽(81)内设有端部具有弧形卡接部(83)的锁紧件(82)，且锁紧件(82)远离弧形卡接部(83)的一端连接有能够驱动锁紧件(82)沿导向滑槽(81)轴向移动从而对插接圆柱体(43)进行卡紧的电动卡紧气缸(84)。

10.根据权利要求9所述的基于相变散热的可快速降温的半导体电子冷暖箱，其特征在于，所述的保温组件(5)包括保温结构层(51)，所述的保温结构层(51)两侧设有防护层(52)，且保温结构层(51)周向内侧设有保温棉(53)，所述的保温棉(53)之间具有保温空腔(54)，且所述的保温结构层(51)周向设有包裹于防护层(52)外壁的装配外层(55)。

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