CN2791559Y - 一种半导体制冷装置的固定安装结构及其构件 - Google Patents
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Abstract
一种半导体制冷装置的固定安装结构及其构件，它通过在螺钉或螺栓的中间，增加一个塑料过渡构件的结构，避免了有较大温差的金属件的直接导热，解决了螺钉、螺栓存在热短路的情况，避免了热短路造成的漏热损失；同时通过采用预发泡的结构，利用隔热性能好的发泡料来填充半导体制冷芯片与散热器、蒸发器(或渡冷块)之间及与保温的箱体上预留安装孔之间存在间隙，从而解决了半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，导致热量传递，影响制冷效果的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体制冷领域，具体是一种半导体制冷装置的固定安装结构及其构件。
背景技术
通常，半导体制冷装置由半导体制冷芯片、散热器、蒸发器、渡冷块(必要时)组成。半导体制冷装置的固定安装方法可分为粘结法、机械固定法、焊接固定法。其中最常用的是机械固定法，即通过螺钉、螺栓将散热器、半导体制冷芯片、蒸发器、渡冷块(必要时)连接在一起加以固定。这种连接固定方式存在二个方面的不足，一是螺钉，螺栓存在热短路的情况，虽然通过增加塑料套可减缓，但始终存在。二是半导体制冷芯片存在空气的自然对流，会导致热量传递，影响制冷效果。
发明内容
为了克服半导体制冷装置的固定安装方法方面存在的不足，本实用新型提供一种半导体制冷装置的固定安装结构及其构件。它通过在螺钉或螺栓的中间，增加一个塑料过渡构件的结构，可以有效解决螺钉、螺栓存在热短路的情况。同时通过半导体制冷装置预发泡的结构，来解决半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，会导致热量传递，影响制冷效果的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：通过在螺钉或螺栓的中间，增加一个塑料过渡构件的结构，来解决螺钉、螺栓存在热短路的情况。由于螺钉或螺栓连接的是散热器和蒸发器或渡冷块，二者之间存在比较大的温差，虽然螺钉或螺栓的截面积不大，但热短路造成的漏热还是不容忽视。由于塑料的导热系数比金属的导热系数小约100倍，故采用塑料过渡构件，避免了有较大温差的金属件的直接导热，能切断热短路。塑料过渡构件可以是一个高强度的塑料螺母，也可以是两头镶嵌金属螺母的塑料件，或者是一个L型的塑料件、用螺钉或螺栓分别与散热器和渡冷块连接。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案的另一个要点是：采用半导体制冷装置预发泡的结构，来解决半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，导致热量传递，影响制冷效果的问题。目前半导体制冷装置的比较常用的固定安装方法是在保温的箱体上预留安装孔，将半导体制冷芯片、散热器、渡冷块预先装配在一起，然后将预先装配好的组件穿过保温的箱体上预留安装孔与蒸发器连接再一起。由于半导体制冷芯片、散热器、渡冷块预先装配在一起的组件与保温的箱体上预留安装孔之间存在间隙，散热器和蒸发器或过渡块之问存在比较大的温差。空气间隙的存在，会产生自然对流，导致热量传递，影响制冷的效果。本实用新型所采用的技术方案是：将半导体制冷芯片、散热器、渡冷块预先装配在一起的组件进行预发泡，彻底去处空气间隙。然后将预发泡好的组件装入保温箱体，与蒸发器连接在一起。对于不采用渡冷块的情况，是将半导体制冷芯片、散热器、蒸发器预先装配在一起的组件进行预发泡，彻底去处空气间隙。然后将预发泡好的组件装入保温箱体。预发泡好的组件的外型可以是梯形，也可以是台阶形、密封槽形，但必须与保温箱体上预留的安装孔在外型和尺寸上一致，以保证安装后的密封。组件的固定一端靠与蒸发器的螺钉固定，另一端通过散热器与保温箱体外壳的螺钉连接加以固定。对于不采用渡冷块的情况，本实用新型所采用的技术方案是：将半导体制冷芯片、散热器、蒸发器预先装配在一起的组件进行预发泡，彻底去除空气间隙。然后将预发泡好的组件装入保温箱体，组件的固定一端靠预发泡好的组件的外泡沫层与保温箱体上预留的安装孔通过预紧力固定，另一端通过散热器与保温箱体外壳的螺钉连接加以固定。
本实用新型的有益效果是，有效解决目前半导体制冷装置安装过程中存在的螺钉、螺栓存在热短路的情况以及半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，会导致热量传递，影响制冷效果的问题。从而能减少漏热产生的损失，提高半导体制冷效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是采用金属内胆蒸发器，翅片式冷凝器的半导体冰箱示意图。
图2是采用翅片式蒸发器，翅片式冷凝器的半导体冰箱示意图。
图3是采用金属内胆蒸发器，热管式冷凝器的半导体冰箱示意图。
图4是采用翅片式蒸发器，热管式冷凝器的半导体冰箱示意图。
图5是翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片通过螺钉连接的示意图。
图6是翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片、翅片式蒸发器通过螺钉连接的示意图。
图7是翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片、金属内胆蒸发器通过螺钉连接的示意图。
图8是本实用新型的采用塑料过渡构件的翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片连接示意图。
图9是本实用新型的采用塑料过渡构件(L型)的翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片连接示意图。
图10是本实用新型的采用塑料过渡构件的翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片、翅片式蒸发器连接示意图。
图11是本实用新型的采用塑料过渡构件的翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片、金属内胆蒸发器连接示意图。
图12是本实用新型的采用塑料过渡构件的热管式冷凝器与半导体制冷芯片、翅片式蒸发器连接示意图。
图13是本实用新型的采用预发泡的翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片、金属内胆蒸发器结构组件示意图。(a)为梯形，(b)为台阶型。
图14是本实用新型的采用预发泡的翅片式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片、翅片式蒸发器结构组件示意图。(a)为梯形，(b)为台阶型。
图15是本实用新型的采用预发泡的热管式冷凝器与渡冷块、半导体制冷芯片、金属内胆蒸发器结构组件示意图。(a)为梯形，(b)为台阶型。
图16是本实用新型的采用预发泡的热管式冷凝器与半导体制冷芯片、翅片式蒸发器结构组件示意图。(a)为梯形，(b)为台阶型。
图中1.金属内胆蒸发器，2.渡冷块，3.半导体制冷芯片，4.冷凝风扇，5.翅片式冷凝器，6.箱体外壳，7.箱体，8.冰箱门，9.翅片式蒸发器，10.柜内风扇，11.热管式冷凝器，12.冷凝端紧固螺钉，13.蒸发端紧固螺钉(翅片式蒸发器)，14.蒸发端紧固螺钉(金属内胆蒸发器)，15.塑料过渡构件(塑料螺母)，16.塑料过渡构件(L型的塑料件)，17.塑料过渡构件(高强度的塑料螺母或两头镶嵌金属螺母的塑料件)，18.热管冷凝器的基板，19.热管冷凝器的蒸发金属管，20.热管冷凝器的冷凝管路，21.梯形预发泡组件，22.台阶型预发泡组件，23.组件与箱体外壳连接螺钉，24.热管式冷凝器与箱体外壳的连接构件。
具体实施方式
在图8中，翅片式冷凝器(5)通过冷凝端紧固螺钉(12)与渡冷块(2)和半导体制冷芯片(3)连接在一起构成组件。由于翅片式冷凝器(5)与渡冷块(2)二者之间存在比较大的温差，虽然螺钉的截面积不大，但热短路造成的漏热还是不容忽视。由于塑料的导热系数比金属的导热系数小约100倍，故采用塑料过渡构件(15)，避免了有较大温差的金属件的直接导热，切断热短路。塑料过渡构件(15)是一个高强度的塑料螺母。
在图9中，采用塑料过渡构件(16)是L型的塑料件，其一端通过螺钉与渡冷块(2)连接，另一端通过冷凝端紧固螺钉(12)与翅片式冷凝器(5)连接。这种连接方法同样可以避免了有较大温差的金属件的直接导热，切断热短路，从而减小冷量损失，提高制冷效果。
在图10中，翅片式冷凝器(5)通过冷凝端紧固螺钉(12)蒸发端紧固螺钉(13)与渡冷块(2)和半导体制冷芯片(3)、翅片式蒸发器(9)连接在一起构成组件。由于翅片式冷凝器(5)与翅片式蒸发器(9)二者之间存在比较大的温差，虽然螺钉的截面积不大，但热短路造成的漏热还是不容忽视。为解决这个问题，在冷凝端紧固螺钉(12)和蒸发端紧固螺钉(13)之间增加了一个塑料过渡构件(17)。塑料过渡构件(17)可以是一个高强度的塑料螺母，也可以是两头镶嵌金属螺母的塑料件。
在图11中，通过L型的塑料过渡构件(16)，将渡冷块(2)、半导体制冷芯片(3)及翅片式冷凝器(5)连接在一起。这种连接方法可以避免了有较大温差的金属件的直接导热，切断热短路，从而减小冷量损失，提高制冷效果。渡冷块(2)通过蒸发端紧固螺钉(14)与金属内胆蒸发器(1)连接在一起，将冷量从渡冷块(2)传递到金属内胆蒸发器(1)。
在图12中，热管式冷凝器的基板(18)通过冷凝端紧固螺钉(12)蒸发端紧固螺钉(13)与半导体制冷芯片(3)、翅片式蒸发器(9)连接在一起构成组件。由于热管式冷凝器的基板(18)与翅片式蒸发器(9)二者之间存在比较大的温差，使得冷凝端紧固螺钉(12)与蒸发端紧固螺钉(13)之间也存在比较大的温差。而通过塑料过渡构件(17)可以避免其之间的直接导热，切断热短路，从而减小冷量损失，提高制冷效果。塑料过渡构件(17)可以是一个高强度的塑料螺母，也可以是两头镶嵌金属螺母的塑料件。
在图13中，如图9中所示的由L型塑料过渡构件(16)连接的翅片式冷凝器(5)、半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)组成的构件，通过预发泡的方法，彻底去处翅片式冷凝器(5)、半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)之间的空气间隙，从而解决半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，导致热量传递，影响制冷效果的问题。然后将预发泡好的组件装入保温箱体，与内胆蒸发器(1)连接在一起。预发泡好的组件的外型可以是梯形(如图a所示)，也可以是台阶形(如图b所示)，密封槽形，但必须与保温箱体上预留的安装孔在外型和尺寸上一致，以保证安装后的密封。组件的固定一端靠与内胆蒸发器(1)的螺钉(14)固定，另一端通过散热器与保温箱体外壳的螺钉(23)连接加以固定。
在图14中，如图10中所示的由翅片式冷凝器(5)、半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)，翅片式蒸发器(9)组成的构件，通过预发泡的方法，彻底去处翅片式冷凝器(5)、半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)，翅片式蒸发器(9)之间的空气间隙，从而解决半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，导致热量传递，影响制冷效果的问题。然后将预发泡好的组件装入保温箱体。预发泡好的组件的外型可以是梯形(如图a所示)，也可以是台阶形(如图b所示)、密封槽形，但必须与保温箱体上预留的安装孔在外型和尺寸上一致，以保证安装后的密封。组件的固定一端靠预发泡好的组件的外泡沫层与保温箱体上预留的安装孔通过预紧力固定，另一端通过散热器与保温箱体外壳的螺钉(23)连接加以固定。
在图15中，由热管式冷凝器(11)，半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)组成的构件，通过预发泡的方法，彻底去处热管式冷凝器(11)、半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)之间的空气间隙，从而解决半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，导致热量传递，影响制冷效果的问题。然后将预发泡好的组件装入保温箱体，与内胆蒸发器(1)连接在一起。预发泡好的组件的外型可以是梯形(如图a所示)，也可以是台阶形(如图b所示)，密封槽形，但必须与保温箱体上预留的安装孔在外型和尺寸上一致，以保证安装后的密封。组件的固定一端靠与内胆蒸发器(1)的螺钉(14)固定，另一端通过散热器与保温箱体外壳的螺钉(24)连接加以固定。
在图16中，如图12中所示的由热管式冷凝器(11)、半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)，翅片式蒸发器(9)组成的构件，通过预发泡的方法，彻底去处热管式冷凝器(5)、半导体制冷芯片(3)和渡冷块(2)、翅片式蒸发器(9)之间的空气间隙，从而解决半导体制冷芯片周围存在空气的自然对流，导致热量传递，影响制冷效果的问题。然后将预发泡好的组件装入保温箱体。预发泡好的组件的外型可以是梯形(如图a所示)，也可以是台阶形(如图b所示)，密封槽形，但必须与保温箱体上预留的安装孔在外型和尺寸上一致，以保证安装后的密封。组件的固定一端靠预发泡好的组件的外泡沫层与保温箱体上预留的安装孔通过预紧力固定，另一端通过散热器与保温箱体外壳的螺钉(24)连接加以固定。
Claims (4)
1.一种半导体制冷装置的固定安装结构及其构件，其特征在于：
(1).对于半导体制冷装置的机械固定结构，即通过螺钉、螺栓将散热器、半导体制冷芯片、蒸发器、渡冷块连接在一起加以固定的结构，在螺钉或螺栓的中间，有一个塑料过渡构件；
(2).对于固定在一起的半导体制冷装置，采用预发泡的结构，在半导体制冷芯片和散热器，蒸发器周围充满了发泡保温材料。
2.如权利1所述的半导体制冷装置的固定安装构造及其构件，其特征在于：塑料过渡构件可以是一个高强度的塑料螺母，也可以是两头镶嵌金属螺母的塑料件，或者是一个L型的塑料件，用螺钉或螺栓分别与散热器和渡冷块连接。
3.如权利1所述的半导体制冷装置的固定安装结构及其构件，其特征在于：预发好泡半导体制冷装置组件的外型可以是梯形，也可以是台阶形或密封槽形，但必须与保温箱体上预留的安装孔在外型和尺寸上一致。
4.如权利1所述的半导体制冷装置的固定安装构造及其构件，其特征在于：预发好泡半导体制冷装置组件，其固定结构为：一端靠与蒸发器的螺钉固定或靠预发泡好的组件的外泡沫层与保温箱体上预留的安装孔通过预紧力固定，另一端通过散热器与保温箱体外壳的螺钉连接加以固定。
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