CN2225644Y - 高效电子制冷器 - Google Patents

Abstract

一种高效电子制冷器，其在A、B两组半导体致冷元件间设有导热器，导热器设于导热器盒内，盒内壁设有隔热保温内衬，A、B两组半导体致冷元件分别设于导热器盒内两侧壁的孔内，导热器盒两侧分别设有导热块，导热块通过其上的凸起小端与致冷元件紧贴固定，两致冷元件分别接温控电路。本实用新型体积小，成本低，使用寿命长，效率高，噪音低，可用于制冷，亦可用于制热。

Description

高效电子制冷器

本实用新型涉及一种通过半导体致冷元件制冷的电子制冷器。

目前，制冷技术主要是采用机械压缩式制冷，即通过压缩机使工作介质氟里昂或其代用品在制冷系统的一端汽化吸热，在另一端液化放热，达到制冷的目的。但氟里昂是一种严重破坏生态环境的有害物质，它能破坏地球臭氧层而成威胁人类生存，1987年7月，有55个国家参加的国际蒙特利尔环保会议作出决定：从1998年开始，全球禁止使用包括氟里昂在内的氯氟化碳产品。1989年3月有118个国家参加的“保护臭氧层伦敦会议”又重申了上述决议，所以，制冷器的更新换代已成必然。而且，机械压缩机式制冷需要压缩机驱动工作介质，机械系统能量损耗大，效率低，压缩机及制冷系统制造工艺复杂，成本高，压缩机工作时振动大，噪音高，整机体积大，运输、安装、使用均不便，且易发生故障或损坏。现有的一种较先进的制冷技术是利用“珀尔帖效应”来进行制冷，其实现方法是在两种不同导体或半导体的回路中通入电流，则一端会吸热制冷，另一端会放热制热，是吸热端还是放热端，取决于电流的方向。半导体温差电致冷元件就是利用这种原理制冷的，当直流电通过该元件回路时，元件的一面开始放热升温，另一面则开始吸热降温，但半导体温差电致冷元件的制冷效率与元件冷热两端的温差成反比，即元件冷端与热端温差小时，元件制冷效率高，随着冷端与热端温差的增加，元件的制冷效率愈来愈低，而元件冷热两端的最大温差是60℃，实际应用中最大温差也只有50℃，虽然可以在热端以风冷、水冷来降温，温，但热端的最低温度受临界温度限制，如：夏季室外温度为35℃时，无论用风冷还是水冷，热端温度都只能是35℃，而且在实际应用中庞大的水冷系统也使半导体制冷技术的推广应用大大受限。

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种结构简单、体积小、成本低、使用寿命长，效率高，噪音低的高效电子制冷器。

本实用新型的目的可通过以下措施来达到：

一种高效电子制冷器，包括半导体致冷元件，其特殊之处在于，所述半导体致冷元件由A、B两组半导体致冷元件(2)和(15)构成，在两者间设有与之紧密固定的导热器(8)，导热器(8)设于导热器盒(19)内，导热器盒(19)内侧设置有保温隔热内衬(21)，在导热器盒(19)两侧壁上分别开有半导体致冷元件设置孔(22)和(18)，其内分别设有A组半导体致冷元件(2)和B组半导体致冷元件(15)，在导热器盒(19)两侧分别设有导热块(7)和(16)，导热块(7)中部的凸起小端(6)与A组半导体致冷元件(2)的制冷面(3)紧密固定，导热块(16)中部的凸起小端(14)与B组半导体致冷元件(15)的制热面(11)紧密固定，所述导热块(7)、(16)与导热器盒(19)间的缝隙内填充密封有保温隔热材料(23)，所述A、B两组半导体致冷元件(2)和(15)分别与温控电路相接。

本实用新型的导热器(8)可为固体导热器，其由导热芯片(10)构成。

本实用新型的导热器(8)亦可为循环导热器，其包括导热芯片(10)、散热管(9)和设置于散热管(9)闭合回路中的微型水泵(20)，散热管(9)内装有循环液。

本实用新型的散热管(9)的一蛇形热交换管段可设于导热芯片(10)与A组半导体致冷元件固定结合的一侧内，散热管(9)的另一蛇形热交换管段可设于导热芯片(10)与B组半导体致冷元件(15)固定结合的一侧内。

本实用新型的导热芯片(10)可由分别设置于A组半导体致冷元件(2)一侧和B组半导体致冷元件(15)一侧的两部分导热芯片构成，两导热芯片间设有支撑柱(25)，散热管(9)缠绕于支撑柱(25)上。

附图图面说明如下：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2～3为本实用新型导热块的结构示意图。

图4为本实用新型导热器实施例二的结构示意图。

下面将结合附图对本实用新型作进一步详述：

参见图1，A、B两组半导体致冷元件2和15之间设有导热器8，导热器8可根据半导体制冷元件的功率大小和工作条件，采用循环导热器或固体导热器。循环导热器由导热芯片10、散热管9和微型水泵20组成，导热芯片10可采用铜、铝、铁等金属材料制成，散热管9可采用铜、铝、铁等金属管，微型水泵20可根据半导体制冷元件功率的大小进行选择，散热管9的蛇形热交换管段埋嵌于导热芯片10与A组半导体致冷元件2结合的一侧内，构成导热器8的A面5；散热管9的另一蛇形热交换管段埋嵌于导热芯片10与B组半导体致冷元件15结合的一侧内，构成导热器8的B面13。水泵20设于散热管9的回路中。散热管9内的循环液可以是水或氯化钾、氯化钠溶液等。固体导热器仅由导热芯片10组成。A组半导体致冷元件2的制热面4与导热器8的A面5面通过导热硅脂紧贴固定，B组半导体致冷元件15的制冷面12与导热器8的B面13通过导热硅脂紧贴固定。导热器8设于导热器盒19内，导热器盒19可用工业塑料板或其它隔热性好、强度高的板材制作，导热器盒19内设置有保温隔热材料内衬21，在导热器盒19的两侧壁中部，分别开有可设置A、B两组半导体致冷元件2和15的孔22和18，该两侧壁的厚度与半导体致冷元件的厚度相同或相近为最佳，导热器盒19设置制冷元件的两侧壁外部分设有导热块7和16，该导热块的结构见图2～3，在导热块的中部设有不小于半导体致冷元件表面尺寸，通过导热硅脂可与半导体致冷元件紧贴固定的凸起小端24，导热块7的小端6与A组半导体致冷元件2的制冷面3紧贴固定，导热块16的小端14与B组半导体致冷元件15的制热面11紧贴固定，在导热块7和16与导热盒19外壁的缝隙内填充密封有保温隔热材料23。当A、B两组半导体致冷元件2和15接通电源有额定电流通过后，B组半导体致冷元件15的制热面11升温，制冷面12降低温，制热面11的升温是通过导热块16的散热面17向外散发热量，散热可采用风冷式散热，设其温度为25℃～40℃，按B组半导体致冷元件15高效工作温差在15°～25°之间，则B组半导体致冷元件15制冷面12的温度为0℃～25℃，经导热器8内冷却液循环导热，迅速将A组半导体致冷元件2制热面4产生的热量传递到B组半导体致冷元件15的制冷面12，A组半导体致冷元件2的制热面4的工作温度为0℃～25℃，在A组半导体致冷元件2通电后，温差在15°～25°之间，也同样使其保持在高效工作状态，则制冷面3的温度为-25℃～10℃，其通过导热块7的制冷面1对外制冷。A、B两组半导体致冷元件2和15的最佳温差可通过温控电路控制实现，由此可使本实用新型实现快速制冷。本实用新型的导热器8还可采用图4所示的结构，即导热芯片10由分别设置于A组半导体致冷元件一侧和B组半导体致冷元件一侧的两部分芯片构成，两部分芯片之间设有金属支撑柱25，散热管9缠绕于支撑柱25上，固定块26用于将散热管9可靠固定于支撑柱25上，水泵20仍设于散热管9的回路中。本实用新型的各组半导体致冷元件可由一片半导体致冷元件构成，也可由二片或多片组合构成。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

结构简单，体积小，成本低；制造工艺简单，可据不同需要灵活组合；能量损耗小，效率高，噪音低，不易发生故障，使用寿命长；可据需要组装成冰箱、空调器等，空调器用于制冷、制热均可。

Claims (5)

1、一种高效电子制冷器，包括半导体致冷元件，其特征在于：所述半导体致冷元件由A、B两组半导体致冷元件(2)和(15)构成，在两者间设有与之紧密固定的导热器(8)，导热器(8)设于导热器盒(19)内，导热器盒(19)内侧设置有保温隔热内衬(21)，在导热器盒(19)两侧壁上分别开有半导体致冷元件设置孔(22)和(18)，其内分别设有A组半导体致冷元件(2)和B组半导体致冷元件(15)，在导热器盒(19)两侧分别设有导热块(7)和(16)，导热块(7)中部的凸起小端(6)与A组半导体致冷元件(2)的制冷面(3)紧密固定，导热块(16)中部的凸起小端(14)与B组半导体致冷元件(15)的制热面(11)紧密固定，所述导热块(7)、(16)与导热器盒(19)间的缝隙内填充密封有保温隔热材料(23)，所述A、B两组半导体致冷元件(2)和(15)分别与温控电路相接。

2、如权利要求1所述的高效电子制冷器，其特征在于：所述导热器(8)为固体导热器，其由导热芯片(10)构成。

3、如权利要求1所述的高效电子制冷器，其特征在于：所述导热器(8)为循环导热器，其包括导热芯片(10)、散热管(9)和设置于散热管(9)闭合回路中的微型水泵(20)，散热管(9)内装有循环液。

4、如权利要求1或3所述的高效电子制冷器，其特征在于：散热管(9)的一蛇形热交换管段设于导热芯片(10)与A组半导体致冷元件固定结合的一侧内，散热管(9)的另一蛇形热交换管段设于导热芯片(10)与B组半导体致冷元件(15)固定结合的一侧内。

5、如权利要求1或3所述的高效电子制冷器，其特征在于：所述导热芯片(10)由分别设置于A组半导体致冷元件(2)一侧和B组半导体致冷元件(15)一侧的两部分导热芯片构成，两导热芯片间设有支撑柱(25)，散热管(9)缠绕于支撑柱(25)上。

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