CN219318752U - 半导体变温模块及复叠式制冷设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种半导体变温模块及复叠式制冷设备，半导体变温模块包括内胆、导温层和半导体变温组件，所述内胆内部形成变温腔室；所述导温层环绕设置在所述内胆外侧，其中，所述导温层的导热系数大于所述内胆的导热系数；所述半导体变温组件包括半导体芯片，所述半导体芯片包括第一变温端和第二变温端，所述第一变温端与所述导温层背离所述内胆的一侧固定连接，所述第二变温端位于所述半导体芯片背离所述第一变温端的一侧。通过上述方案，提升了内胆内部腔室温度的均匀性。

Description

半导体变温模块及复叠式制冷设备

技术领域

本申请涉及制冷领域，特别是涉及一种半导体变温模块及复叠式制冷设备。

背景技术

制冷设备如冷柜、冰箱等，由于通常用于存放食物，其内胆需要直接与食物接触，为了保证食品安全，内胆材料通常使用含有的有害元素较低的食品级不锈钢。

现有的半导体制冷设备通常通过不锈钢内胆将半导体散冷模块传递冷量，因为不锈钢的导热系数较低，所以容易造成内胆温度一致性差的问题，即靠近散冷模块的温度低，远离散冷模块的温度高。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种半导体变温模块及复叠式制冷设备，提升内胆内部腔室温度的均匀性。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种半导体变温模块，包括内胆、导温层和半导体变温组件，所述内胆内部形成变温腔室；所述导温层环绕设置在所述内胆外侧，其中，所述导温层的导热系数大于所述内胆的导热系数；所述半导体变温组件包括半导体芯片，所述半导体芯片包括第一变温端和第二变温端，所述第一变温端与所述导温层背离所述内胆的一侧固定连接，所述第二变温端位于所述半导体芯片背离所述第一变温端的一侧。

优选地，所述半导体变温组件还包括第一热传导件和第二热传导件，所述第一热传导件贴合设置在所述第一变温端和所述导温层之间，所述第二热传导件贴合设置在所述第二变温端背离所述第一变温端的一侧。

优选地，所述半导体芯片在第一热传导件上的正投影位于所述第一热传导件内，所述半导体芯片在第二热传导件上的正投影位于所述第二热传导件内。

优选地，所述第一热传导件面向所述导温层的一侧设有凹槽，所述导温层嵌入设置在所述凹槽中。

优选地，所述导温层包括多个导温条，多个所述导温条沿平行于所述半导体芯片与所述第一热传导件的贴合面的方向间隔设置，所述导温条沿所述内胆周向环绕设置，所述凹槽设有多个，所述导温条一一嵌入在所述凹槽中。

优选地，相邻所述凹槽之间的所述第一热传导件与所述内胆外侧贴合。

优选地，还包括固定件，所述固定件沿垂直于所述半导体芯片与所述第一热传导件的贴合面的方向穿过所述第一热传导件并与所述第二热传导件固定连接。

优选地，所述固定件依次穿过内胆、导温层、第一热传导件并与所述第二热传导件固定连接。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种复叠式制冷设备，其包括箱体和任一实施例中的半导体变温模块和用于对所述箱体制冷的压缩机制冷系统，所述压缩机制冷系统包括设置在所述箱体上的蒸发器，所述半导体变温模块设置于所述箱体内，且所述蒸发器与所述第二变温端连接。

优选地，所述第二热传导件中设有散热孔，所述蒸发器包括冷媒管，所述冷媒管固定设置于所述散热孔内。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的半导体模块在内胆外侧环绕设置导温层，由于导温层的导热系数比内胆的导热系数更高，导温层能够将半导体芯片第一变温端的温度均匀且快速第传导至内胆外侧，从而提升内胆腔体中温度的均匀性。本申请的复叠式制冷设备将半导体芯片的第二变温端与压缩机制冷系统的蒸发器连接，第二变温端产生的热量能够传输给蒸发器内的制冷剂，散热效果好，半导体芯片的可靠性得到保证，第一变温端能够达到更低的制冷温度；同时由于半导体芯片的热量通过蒸发器进入压缩机制冷系统的循环系统，散发的热量不易进入半导体变温模块内，不易影响变温腔室内的温度以及制冷效率。

附图说明

图1是本申请的半导体变温模块一实施方式的结构示意图；

图2是本申请的半导体变温模块另一实施方式的结构示意图；

图3是本申请的半导体变温模块另一实施方式的结构示意图；

图4是本申请的半导体变温组件一实施方式的结构示意图；

图5是本申请的复叠式制冷设备一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

参阅图1，图1是本申请的半导体变温模块一实施方式的结构示意图。半导体变温模块2包括内胆21、导温层22和半导体变温组件4，内胆21内部形成变温腔室2a，具体地，内胆21可以由304钢等食品级不锈钢制成，其具有较少的有害物质，安全性较高，变温腔室2a可以用于存放食品等。

导温层22环绕设置在内胆21外侧，其中，导温层22的导热系数大于内胆21的导热系数。具体地，导温层22可以用铜制成，铜相比于不锈钢具有更高的导热系数。当然在其他实施例中，导温层22也可以用其他更高导热系数的材料制成，例如可以在内胆21外层覆盖导热硅胶等。

半导体变温组件4包括半导体芯片41，半导体芯片41包括第一变温端41a和第二变温端41b，第一变温端41a与导温层22背离内胆21的一侧固定连接，第二变温端41b位于半导体芯片41背离第一变温端41a的一侧。当半导体芯片41通电后，第一变温端41a和第二变温端41b分别为冷端和热端，第一变温端41a通过导温层22向内胆21传导冷量，第二变温端41b用于发热。当然在其他实施例中，改变半导体芯片41的通电方向，可以将第一变温端41a变为热端用于制热，第二变温端41b则变为冷端。半导体变温组件4所占空间小，且避免了制冷剂污染。

可选地，继续参阅图1，导温层22外设置有外壳24，导温层22和外壳24之间填充有保温层23，用于保持变温腔室2a内的温度。

本申请由于导温层22与内胆21贴合，且导温层22的导热系数高于内胆21的导热系数，因此导温层22能够将半导体芯片41第一变温端41a的温度充分导入内胆21中。且由于导温层22围绕内胆21设置，将半导体芯片41的温度从各方向导入内胆21中，进一步提升了变温腔室2a内温度的均匀性。

可选地，半导体变温组件4还包括第一热传导件42和第二热传导件43，第一热传导件42贴合设置在第一变温端41a和导温层22之间，第二热传导件43贴合设置在第二变温端41b背离第一变温端41a的一侧。具体地，第一热传导件42以及第二热传导件43可以均为铝砖，铝砖热传导能力较强，第一变温端41a的冷量通过第一热传导件42快速扩散传递至变温腔室2a内；而第二热传导件43将第二变温端41b的热量快速扩散传递至半导体芯片41之外，避免半导体芯片41内部过热，确保了半导体芯片41的可靠性。在其他实施例中，第一变温端41a也可以直接与导温层22贴合，第一变温端41a的冷量能够通过导温层22直接传递至内胆21内的变温腔室2a中。

可选地，继续参阅图1，半导体芯片41在第一热传导件42上的正投影位于第一热传导件42内，半导体芯片41在第二热传导件43上的正投影位于第二热传导件43内。如图1所示，在平行于半导体芯片41与第一热传导件42的贴合面的方向上，半导体芯片41的面积小于第一热传导件42，半导体芯片41的面积小于第二热传导件43。第一热传导件42扩大了半导体芯片41的导热面积，增大了半导体变温组件4与导温层22的接触面积有利于将温度扩散至导温层22中，提升热传导效率；第二热传导件43则扩大了散热面积，进一步提升散热效率。

可选地，参阅图2，图2是本申请的半导体变温模块另一实施方式的结构示意图。在本实施例中，第一热传导件42面向导温层22的一侧设有凹槽421，导温层22嵌入设置在凹槽421中。由于导温层22嵌入在第一热传导件42中，导温层22的端面以及部分侧面均与凹槽421内壁贴合，从而增加了导温层22与第一热传导件42的接触面积，从而提升导温效果；另一方面使得半导体变温模块2的结构更加紧凑，减少其所占空间。具体地，在本实施例中，导温层22为环绕在内胆21外侧的一个环形片状结构。需要说明的是，由于半导体变温模块2通常需要设置一个开合门用于拿取或存放食品等物，为了避免导温层22的设置影响开合门的启闭，当导温层22为铜板等刚体，导温层22应仅沿一个方向环绕设置，即内胆21设有开合门的一侧外不设置导温层22。

可选地，参阅图3，图3是本申请的半导体变温模块另一实施方式的结构示意图。导温层22包括多个导温条221，多个导温条221沿平行于半导体芯片41与第一热传导件42的贴合面的方向(图中X方向)间隔设置，导温条221沿内胆21周向环绕设置。可选地，多个导温条221均匀间隔。如图4所示，图4是本申请的半导体变温组件一实施方式的结构示意图，凹槽421设有多个。如图3所示，导温条221一一嵌入在凹槽421中，在保证导温条221与第一热传导件42接触面积的同时，减少了导温层22所用材料，降低成本。

可选地，继续参阅图3，相邻凹槽421之间的第一热传导件42与内胆21外侧贴合。导温条221、内胆21均能够与第一热传导件42贴合，从而能够将半导体变温组件4的温度通过导温条221和内胆21均匀传导至变温腔室2a内。

可选地，参阅图1和图2，半导体变温模块2还包括固定件44，固定件44沿垂直于半导体芯片41与第一热传导件42的贴合面的方向(图中X方向)穿过第一热传导件42并与第二热传导件43固定连接。具体地，固定件44可以位于半导体芯片41外围，避免损伤半导体芯片41，固定件44可以为螺栓或铆钉等，固定件44结构简单，装配方便，能够将半导体变温组件4固定为一个整体，并将半导体芯片41两侧分别与第一热传导件42和第二热传导件43紧密贴合，提升热传导效率。

进一步地，如图1和图2所示，固定件44可以依次穿过内胆21、导温层22、第一热传导件42以及第二热传导件43，能够同时将内胆21、导温层22和半导体变温组件4固定在一起，并将导温条221压紧在内胆21和第一热传导件42之间，进一步提升热传导效率。

另一可选地，如图3所示，固定件44设置在相邻两个导温条221之间，避免破坏导温条221的同时，也能够同时将内胆21、导温条221和半导体变温组件4固定在一起，并将导温条221压紧在内胆21和第一热传导件42之间，提升热传导效率。

参阅图5，图5是本申请的复叠式制冷设备一实施方式的结构示意图。该复叠式制冷设备可以为冷柜或冰箱，复叠式制冷设备包括箱体1和任一实施例中的半导体变温模块和用于对箱体制冷的压缩机制冷系统3，具体地，箱体1包括第一腔室1a。第一腔室1a可以为冷柜或冰箱的主制冷腔体。压缩机制冷系统3包括设置在箱体1上的蒸发器33，具体地，压缩机制冷系统3用于对第一腔室1a制冷，压缩机制冷系统3还包括压缩机31和冷凝器32，压缩机31、冷凝器32和蒸发器33依次连接，压缩机31将气态的制冷剂从蒸发器33中抽出，并将其压入冷凝器32。高压气态制冷剂经冷凝器32时液化而释放热量，热量可以通过风扇排出制冷设备，高压液态制冷剂降压后，低压液态制冷剂在蒸发器33中气化而吸收热量，蒸发器33附近被冷却的空气进入第一腔室1a实现制冷，气态制冷剂又被压缩机31抽走，泵入冷凝器32，如此使制冷剂进行封闭的循环流动，不断将制冷设备内的热量排出，使制冷设备内的温度降至所需温度。蒸发器33可以设置在箱体1的侧壁上，用于吸收第一腔室1a内的热量实现制冷。半导体变温模块2设置于箱体1的第一腔室1a内，且蒸发器33与第二变温端41b连接，变温腔室2a通过半导体变温组件4与蒸发器33进行热量传递。

本申请的复叠式制冷设备将半导体芯片41的第二变温端41b与压缩机制冷系统3的蒸发器33连接，第二变温端41b产生的热量能够传输给蒸发器33内的制冷剂，散热效果好，半导体芯片41的可靠性得到保证，第一变温端41a能够达到更低的制冷温度；同时由于半导体芯片41的热量通过蒸发器33进入压缩机制冷系统3的循环系统，散发的热量不易进入半导体变温模块2内，不易影响变温腔室2a内的温度以及制冷效率。

可选地，参阅图1，第二热传导件43中设有散热孔433，蒸发器33包括冷媒管，冷媒管固定设置于散热孔433内。冷媒管可以为D形管，D形管内通入制冷剂。散热孔433内壁与蒸发器33的冷媒管外壁贴合以确保第二热传导件43与蒸发器33的接触面积，从而提升热传导效率。可选地，部分第二热传导件43延伸至外壳24外，散热孔433位于外壳24外的部分第二热传导件43中。将热端和冷端通过保温层23隔离，保证第二热传导件43将热量准确传导至蒸发器33内的制冷剂中。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种半导体变温模块，其特征在于，包括：

内胆，其内部形成变温腔室；

导温层，环绕设置在所述内胆外侧，其中，所述导温层的导热系数大于所述内胆的导热系数；

半导体变温组件，包括半导体芯片，所述半导体芯片包括第一变温端和第二变温端，所述第一变温端与所述导温层背离所述内胆的一侧固定连接，所述第二变温端位于所述半导体芯片背离所述第一变温端的一侧。

2.根据权利要求1所述的半导体变温模块，其特征在于，

所述半导体变温组件还包括第一热传导件和第二热传导件，所述第一热传导件贴合设置在所述第一变温端和所述导温层之间，所述第二热传导件贴合设置在所述第二变温端背离所述第一变温端的一侧。

3.根据权利要求2所述的半导体变温模块，其特征在于，

所述半导体芯片在第一热传导件上的正投影位于所述第一热传导件内，所述半导体芯片在第二热传导件上的正投影位于所述第二热传导件内。

4.根据权利要求2所述的半导体变温模块，其特征在于，

所述第一热传导件面向所述导温层的一侧设有凹槽，所述导温层嵌入设置在所述凹槽中。

5.根据权利要求4所述的半导体变温模块，其特征在于，

所述导温层包括多个导温条，多个所述导温条沿平行于所述半导体芯片与所述第一热传导件的贴合面的方向间隔设置，所述导温条沿所述内胆周向环绕设置，所述凹槽设有多个，所述导温条一一嵌入在所述凹槽中。

6.根据权利要求5所述的半导体变温模块，其特征在于，

相邻所述凹槽之间的所述第一热传导件与所述内胆外侧贴合。

7.根据权利要求2所述的半导体变温模块，其特征在于，

还包括固定件，所述固定件沿垂直于所述半导体芯片与所述第一热传导件的贴合面的方向穿过所述第一热传导件并与所述第二热传导件固定连接。

8.根据权利要求7所述的半导体变温模块，其特征在于，

所述固定件依次穿过内胆、导温层、第一热传导件并与所述第二热传导件固定连接。

9.一种复叠式制冷设备，其特征在于，其包括：

箱体；

如权利要求1-8中任意一项所述的半导体变温模块和用于对所述箱体制冷的压缩机制冷系统，所述压缩机制冷系统包括设置在所述箱体上的蒸发器，所述半导体变温模块设置于所述箱体内，且所述蒸发器与所述第二变温端连接。

10.根据权利要求9所述的复叠式制冷设备，其特征在于，

第二热传导件中设有散热孔，所述蒸发器包括冷媒管，所述冷媒管固定设置于所述散热孔内。

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