專利名稱：半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其包括半導(dǎo)體制冷片，具有熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面；制冷端交換器，內(nèi)部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應(yīng)面設(shè)置；以及冷利用設(shè)備，通過冷媒循環(huán)管路與所述制冷端交換器連接。
(二)
背景技術(shù)：
目前在制冷領(lǐng)域中應(yīng)用比較廣，且效果比較好的制冷方式是利用制冷劑的低壓蒸發(fā)特性，潛熱大，穩(wěn)定性高，凝結(jié)性好，凝結(jié)壓力適宜的特點(diǎn)，結(jié)合壓縮式制冷機(jī)完成制冷，依靠壓縮機(jī)的作用提高制冷劑的壓力以實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)，按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式制冷機(jī)(以液壓蒸發(fā)制冷為基礎(chǔ)，制冷劑要發(fā)生周期性的氣-液相變)和氣體壓縮式制冷機(jī)(以高壓氣體膨脹制冷為基礎(chǔ)，制冷劑始終處于氣體狀態(tài))兩種。目前應(yīng)用在壓縮式制冷機(jī)上的制冷劑主要是氟利昂，最然幾經(jīng)改進(jìn)，但氟利昂含氟的屬性沒有變，各國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中都明確了在2010年前禁止利用氟利昂作制冷劑。雖然目前出現(xiàn)了不破壞臭氧層的氟利昂，比如R134a，但該物質(zhì)是溫室氣體，同樣不環(huán)保。
目前被逐步推廣的除了吸收式制冷機(jī)、蒸汽噴射式制冷機(jī)外，還包括更具市場前景的半導(dǎo)體制冷器，該制冷設(shè)備利用半導(dǎo)體塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)進(jìn)行制冷制熱。目前成型的半導(dǎo)體制冷器主要是包括了具有熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面的半導(dǎo)體制冷片，該制冷片在兩塊導(dǎo)電板之間設(shè)置半導(dǎo)體制冷元件集群，其中導(dǎo)電板外側(cè)是具有良好導(dǎo)熱性能的絕緣層，并在絕緣層的外面設(shè)置陶瓷散熱層。考慮到所述熱效應(yīng)面的散熱，現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片都是開放式結(jié)構(gòu)，即所說的制冷元件集群是暴露在空氣中的，由于熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面距離很近，雖然在制冷應(yīng)用中，冷效應(yīng)面要設(shè)置制冷循環(huán)裝置，但熱效應(yīng)面的散熱對周圍空氣的擾動會嚴(yán)重影響制冷效果。此外，暴露于空氣中的制冷元件冷效應(yīng)端可致空氣中的水蒸氣液化，不僅影響制冷效果，而且冷凝水易造成制冷元件的損壞或失效，無法長時間連續(xù)工作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)制冷效果低的缺陷，提供了一種使用壽命長，制冷效果好的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案該發(fā)明半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷片，具有熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面；
制冷端交換器，內(nèi)部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應(yīng)面設(shè)置；
冷利用設(shè)備，通過冷媒循環(huán)管路與所述制冷端交換器連接；
密封罩，用于所述半導(dǎo)體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離。根據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，對制冷系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，也就是半導(dǎo)體制冷片采用了隔離封裝，使制冷元件不再暴露于外界大氣中，也就不會產(chǎn)生水蒸氣在制冷元件制冷端的冷凝，保護(hù)了制冷元件，而大大延長了半導(dǎo)體制冷片的使用壽命。此外在所說的隔離空間內(nèi)可以進(jìn)一步的抽成真空或者填充隔熱材料，而使得熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面間擾動減少，提高制冷效果。
上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，還包括緊貼于所述熱效應(yīng)面的內(nèi)部流有熱媒的制熱端交換器，該制熱端交換器通過熱媒循環(huán)系統(tǒng)接有散熱器和/或熱利用設(shè)備。
上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，在所述制熱端交換器接有散熱器和熱利用設(shè)備
時，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括
第一電磁閥，設(shè)于散熱器熱媒管路上；第二電磁閥，設(shè)于每個熱利用設(shè)備的熱媒管路上；第二溫度傳感器，用于實(shí)時檢測每個熱利用設(shè)備供熱對象的溫度；控制器，根據(jù)獲取的溫度與預(yù)定溫度范圍上下臨界值比較，若低于下
臨界值，則開啟相應(yīng)第二電磁閥，高于上臨界值，關(guān)閉相應(yīng)電磁閥。
上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，所述制熱端交換器的入口還設(shè)有用于檢測該處
溫度的第一溫度傳感器，所述控制器根據(jù)該溫度傳感器獲取的溫度與預(yù)定
的最高溫度比較，若高于最高溫度，所述第一電磁閥處于優(yōu)先的開啟狀態(tài)。上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，所述制冷端交換器內(nèi)設(shè)置有盤形或柵形流道。上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，所述柵形流道為依次連通的幾字形流道。上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，在具有長方體結(jié)構(gòu)的制冷端交換器內(nèi)部空間內(nèi)
沿其前后或者左右面板均勻設(shè)有隔板，該隔板與面板構(gòu)成的依次連通的流道構(gòu)成所述柵形流道，且每個流道的進(jìn)液口和出液口分居于該流道兩端。上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，所述密封罩內(nèi)為真空狀態(tài)、充填有干燥氣體或
固體隔熱墊絕緣材料。
上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，所述制冷端交換器與所述冷效應(yīng)面間為螺栓連
接，兩者間涂有導(dǎo)熱硅脂。
所述制冷交換器與所述冷效應(yīng)面之間的連接還可以采用焊接或粘結(jié)，
兩配合面的平面度不大于0. lmra。
(四)


下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作更具體的描述，其中
圖1為本發(fā)明實(shí)施例中半導(dǎo)體制冷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例中半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為制冷端交換器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、管接口， 2、散熱片，3、制冷端交換器，4、半導(dǎo)體制冷片，5、密封罩，6、制熱端交換器，7、冷利用設(shè)備，8、半導(dǎo)體制冷裝置，9、循環(huán)泵，10、散熱器和/或熱利用設(shè)備，11、出液口， 12、流道，13、面板，14、隔板，15、進(jìn)液口。
(五)
具體實(shí)施例方式
說明書附圖1和2示出了一種半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其包括半導(dǎo)體制冷片4，具有熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面；
制冷端交換器3，內(nèi)部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應(yīng)面設(shè)置；冷利用設(shè)備7，通過冷媒循環(huán)管路與所述制冷端交換器連接；密封罩5，用于所述半導(dǎo)體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離。密封罩與半導(dǎo)體制冷片的連接因內(nèi)部填充物的不同而要求有不同的
密封級別，如果內(nèi)部充填的是干燥空氣或其它氣體，其密封可以使常規(guī)的悍接、粘結(jié)就可以達(dá)到所需要的密封級別，即便是有漏氣，所進(jìn)入的少量氣體所攜帶的水蒸氣也很少，不足以影響制冷元件的使用壽命。而如果是真空，則需要比較高的密封條件，對于這一類的密封可以采用釬焊工藝，當(dāng)然，此條件需要密封罩和半導(dǎo)體制冷片相應(yīng)部位為金屬質(zhì)地，先將大部分密封罩焊住，留出抽氣口，抽完真空后再對抽氣口予以密封。
為了進(jìn)一步的提高制冷效果，該制冷系統(tǒng)還包括緊貼于所述熱效應(yīng)面的內(nèi)部流有熱媒的制熱端交換器6，該制熱端交換器通過熱媒循環(huán)系統(tǒng)接有散熱器和/或熱利用設(shè)備10。由于現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片都是采用風(fēng)扇的強(qiáng)制風(fēng)冷，效率低，且容易造成半導(dǎo)體制冷片周圍環(huán)境溫度過高而影響制冷效果。采用液冷效率遠(yuǎn)高于風(fēng)冷，且隨著所述熱媒循環(huán)系統(tǒng)對熱量的輸送把熱量送走，降低了冷效應(yīng)面和熱效應(yīng)面間的熱階而提高制冷效率。另外，熱媒系統(tǒng)可以進(jìn)一步的連接熱利用設(shè)備，比如對熱水器的水箱進(jìn)行加熱，可以在水箱內(nèi)設(shè)置一換熱盤管，該盤管接入所述熱媒循環(huán)系統(tǒng)即可完成熱量的利用，熱利用設(shè)備的存在可以減少熱量的無謂損耗，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。
這里需要明確一個問題，即半導(dǎo)體制冷片可以通過改變主利用設(shè)備，本實(shí)施例中對應(yīng)的是制冷，那么現(xiàn)實(shí)的，還可以以制熱為主要利用，那么相應(yīng)的，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以據(jù)此進(jìn)行設(shè)置，兩者方式并沒有本質(zhì)的區(qū)別。 一個實(shí)施例，所說的熱利用設(shè)備可以為空調(diào)的制熱狀態(tài)，那么冬天，此功能為該制冷系統(tǒng)的主要功能，那么所說的制冷端交換器即為輔助利用了。此外，半導(dǎo)體制冷片還可以通過改變極性進(jìn)行熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面的轉(zhuǎn)換，據(jù)以提供多種用途。
進(jìn)一步地，在所述制熱端交換器同時接有散熱器和熱利用設(shè)備時，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括
第一電磁閥，設(shè)于散熱器熱媒管路上；
第二電磁閥，設(shè)于每個熱利用設(shè)備的熱媒管路上；
第二溫度傳感器，用于實(shí)時檢測每個熱利用設(shè)備供熱對象的溫度；
控制器，根據(jù)獲取的溫度與預(yù)定溫度范圍上下臨界值比較，若低于下臨界值，則開啟相應(yīng)第二電磁閥，高于上臨界值，關(guān)閉相應(yīng)電磁閥。
通過統(tǒng)調(diào)控制合理的使用系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量，使用原則是在滿足熱效應(yīng)面散熱條件的情況下，所述第一電磁閥關(guān)閉，以充分的利用所說的熱量；另一方面，為了系統(tǒng)的安全運(yùn)行，需要保證熱效應(yīng)面的充分散熱，因此，更進(jìn)一步地所述制熱端交換器的入口還設(shè)有用于檢測該處溫度的第一溫度傳感器，所述控制器根據(jù)該溫度傳感器獲取的溫度與預(yù)定的最高溫度比較，若高于最高溫度，所述第一電磁閥處于優(yōu)先的開啟狀態(tài)。
據(jù)此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以定義各第二次閥的優(yōu)先級，以優(yōu)先使用的原則控制各熱利用設(shè)備的使用。
為了提高熱交換的效率，所述制冷端交換器內(nèi)設(shè)置有盤形或柵形流道。當(dāng)然，盤形流道比較簡單，但換熱效果相對較差，在這里優(yōu)選使用柵性的流道。這里本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以劣化的采用簡單的不設(shè)有流道的
7具有長方體空間的冷媒通道，這種使用應(yīng)當(dāng)也落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本例主要以制冷端交換器的結(jié)構(gòu)予以闡述，顯然的一點(diǎn)是，制
熱端交換器也可以采用同樣的結(jié)構(gòu)。
為了提高熱交換的效率，所述柵形流道為依次連通的幾字形流道。在具有長方體結(jié)構(gòu)的制冷端交換器內(nèi)部空間內(nèi)沿其前后或者左右面
板均勻設(shè)有隔板14，該隔板與面板構(gòu)成的依次連通的流道12構(gòu)成所述柵
形流道，且每個流道的進(jìn)液口和出液口分居于該流道兩端。
所述密封罩內(nèi)為真空狀態(tài)或充填有干燥氣體，當(dāng)然，也可以填充隔熱
的電絕緣材料，其目的主要是提高制冷效果，目前這類材料多是有機(jī)類固
體顆粒，成本也比較低。另外一點(diǎn)，干燥氣體會產(chǎn)生熱對流，因此，相對
而言，填充固體隔熱電絕緣材料更合適。
所述制冷端交換器與所述冷效應(yīng)面連接的一個結(jié)構(gòu)為螺栓連接結(jié)構(gòu)，這屬于一種可拆連接，便于檢修，同時為了提高制冷效率，兩者間涂有導(dǎo)熱硅脂。
所述制冷交換器與所述冷效應(yīng)面之間的連接的另一個實(shí)施例是為焊接或粘結(jié)的不可拆連接結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)易于保證貼合面的配合精度，因此，
需要兩配合面的平面度不大于0. lram。
當(dāng)然，所說的半導(dǎo)體制冷片可以設(shè)置多片，其基本的應(yīng)用仍然是對其熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面的應(yīng)用，在此情況下，易于想到多片半導(dǎo)體制冷片并行設(shè)置或者疊加設(shè)置，對于后者，最優(yōu)的方案應(yīng)當(dāng)是相鄰半導(dǎo)體制冷片相同效應(yīng)面相對設(shè)置，在相對的這兩個效應(yīng)面之間設(shè)置相應(yīng)的交換器即可。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷片(4)，具有熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面；制冷端交換器(3)，內(nèi)部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應(yīng)面設(shè)置；冷利用設(shè)備(7)，通過冷媒循環(huán)管路與所述制冷端交換器連接；其特征在于其還包括密封罩(5)，用于所述半導(dǎo)體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于還包括 緊貼于所述熱效應(yīng)面的內(nèi)部流有熱媒的制熱端交換器(6)，該制熱端 交換器通過熱媒循環(huán)系統(tǒng)接有散熱器和/或熱利用設(shè)備(io)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于在所述 制熱端交換器接有散熱器和熱利用設(shè)備時，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一電磁閥，設(shè)于散熱器熱媒管路上； 第二電磁閥，設(shè)于每個熱利用設(shè)備的熱媒管路上； 第二溫度傳感器，用于實(shí)時檢測每個熱利用設(shè)備供熱對象的溫度；控制器，根據(jù)獲取的溫度與預(yù)定溫度范圍上下臨界值比較，若低 于下臨界值，則開啟相應(yīng)第二電磁閥，高于上臨界值，關(guān)閉相應(yīng)電磁 閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于所述制 熱端交換器的入口還設(shè)有用于檢測該處溫度的第一溫度傳感器，所述 控制器根據(jù)該溫度傳感器獲取的溫度與預(yù)定的最高溫度比較，若高于 最高溫度，所述第一電磁閥處于優(yōu)先的開啟狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于 所述制冷端交換器內(nèi)有盤形或柵形流道。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于所述柵形流道為依次連通的幾字形流道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于在具有 長方體結(jié)構(gòu)的制冷端交換器內(nèi)部空間內(nèi)沿其前后或者左右面板均勻 設(shè)有隔板(14)，該隔板與面板構(gòu)成的依次連通的流道(12)構(gòu)成所 述柵形流道，且每個流道的進(jìn)液口和出液口分居于該流道兩端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于所述密封罩內(nèi)為真空狀態(tài)、充填有干燥氣體或固體隔熱電絕緣材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于所述制冷端交換器與所述冷效應(yīng)面間為螺栓連接，兩者間涂有導(dǎo)熱硅脂。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其特征在于所 述制冷交換器與所述冷效應(yīng)面間為焊接或粘結(jié)，兩配合面的平面度不大于0. l腿。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，其包括半導(dǎo)體制冷片，具有熱效應(yīng)面和冷效應(yīng)面；制冷端交換器，內(nèi)部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應(yīng)面設(shè)置；冷利用設(shè)備，通過冷媒循環(huán)管路與所述制冷端交換器連接；密封罩，用于所述半導(dǎo)體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離，給予本方案的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)使用壽命長，使用效果好。
文檔編號F25B21/02GK101672550SQ20091020523
公開日2010年3月17日 申請日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者劉世棟, 張文波, 楊思祖, 濤 神, 聶生海 申請人:張文波;楊思祖