专利名称:小型半导体致冷高效冷热藏箱的制作方法
本实用新型发明涉及的是一种小型半导体致冷高效冷热藏箱。属于应用电或磁效应的冷冻机、装置或系统。
目前，利用半导体致冷元件生产的各种低温仪器、设备或冷热藏箱等大都是追求大的致冷量，以致产品耗电量大、效率低，同时其放热端均备有水泵、水管或电风扇等装置，使产品结构复杂、成本增加、可靠性降低，甚至工作起来有噪声等等缺点。如日本、香港以及广州生产的汽车用冷热藏箱都是按最大产冷量的要求设计的。不但散热端装有电风扇，而且为在环境温度变化时保持箱内恒温，产品内还装有控温装置。然而，即使如此，该产品也仅仅是做冷热藏箱使用。它具有上述的一系列缺点。
本实用新型发明的目的在于充分利用半导体致冷元件在低温差时具有高效率的这种特点、人体对温差敏感的这一特征和人们生活的实际需要〔如在炎热的夏季若有15℃～20℃的温降便对我们的生活具有很大实用价值〕。从利用半导体致冷元件最大致效率的要求出发，设计出一种使冷热藏箱内温度随外界环境温度变化的实用小型半导体致冷高效冷热藏箱。首先根据人们的需要，选择使冷热藏箱内温度比环境温度约低15℃～20℃，环境温度越高，冷热藏箱内温度与环境温度的温差愈大。达到最大恒温差时，产冷量等于漏冷量，所以在结构设计中要保证漏冷少、保温好。其次按半导体致冷元件最大效率公式选择工作电流，使其满足产冷量要求，而同时产热量为最少。计算公式为
I=S·a(Th-Tc)l·ρ(1+a22ρλ(Th-Tc)-1)]]>式中I 工作电流Th 半导体致冷元件热端温度Tc ″″″″″″″冷″″″ρ ″″″″″材料的电阻率α ″″″″″″″″平均温差电势λ ″″″″″″″″热导率l ″″″″″″″″高度S ″″″″″″″″横截面积计算出电流后，再根据电流和产冷量的计算公式计算出为满足补偿漏冷所需要的半导体致冷元件数，把半导体致冷元件组成数块小冷板，分散布置于冷热藏箱，使之散热、传冷条件良好。由于用的是最大效率设计，产热量小，所以可以做到自然散热，散热器的设计是使其最大温升不超过5℃，所以半导体致冷元件冷热端的温差最大时为20℃～25℃，这种温差对半导体致冷属低温差，可以做到高效率应用。〔如需做升温热藏使用时，其箱内温度比外界环境温度约高20℃～25℃。〕这样本实用新型就省去了电风扇、控温设备等一系列装置，但仍能满足冷藏保鲜、热藏保温的要求，而且结构简单、成本底、耗电小、效率高、可靠性好，工作起来没有噪声。
本实用新型发明是这样设计的，由内壳、外壳及其两壳中间的绝热保温材料制成的冷热藏箱箱体采用整体封闭上开口筒式保温结构，以提高冷藏或保温效果。外壳可用金属或塑料制造，内壳用导温性能不好的材料如塑料制造，整个箱体可做成圆柱形、方柱形等各种形体，箱盖是由金属或塑料制造的上盖钣和绝热保温材料制成的。在箱盖与箱体之间有一个密封圈。半导体致冷元件组成数块小冷板分散布置、穿过箱盖。其热端与在箱盖上方的金属散热器相固接，金属散热器可选用铝、铜、钢等型材制作，表面要进行黑化处理，以增加散热能力。其冷端通过热沉元件与导温筒相固接。热沉元件是为了拉开导温筒和热端的距离，以减少它们之间的热交换，材料可选用铜、铝等金属。导温筒相当于电冰箱中的冷藏室，制成侧开口，是用来直接传输热量的，使来自半导体致冷元件冷端的温度迅速传输到导温筒的各个部位。材料可选用钢、铝等金属制作，其形状要与箱体的内壳形状相匹配。导温筒与散热器分别用自攻螺钉拧在嵌于箱盖中的尼龙柱上，把导温筒、冷板、热沉元件、箱盖和金属散热器牢牢地固接在一起。在金属散热器与半导体致冷元件热端之间、半导体致冷元件冷端与热沉元件之间、热沉元件与导温筒之间的连接处均涂有导热性能良好的导热脂，以减少热阻。箱体外壳与箱盖的上盖板上有一对锁紧机构，可以采用搭扣式、凸轮式或卡环式等等，其材质可用金属或塑料。工作时锁紧机构锁紧，使箱盖紧紧盖在箱体上。本机是为家庭使用而设计的，为充分利用住房空间，其放置采用悬挂式。方法是用膨胀螺钉在墙壁上固定一个Γ字形金属支架，用螺栓将金属散热器固定在Γ字形金属支架的悬臂上。箱体外壳上有一个带滑槽的滑把，滑把带动箱体可沿Γ字形金属支架上的滑轨上下滑动。箱体滑到滑轨的最高位置，可使箱体与箱盖上的锁紧机构锁紧，滑到最低位置，可使导温筒全部露出来，而恰在此位置，滑轨下端有一个限位块，以防止箱体从滑轨上脱落。
本实用新型发明所用电源为直流，功率为12～20瓦，电压为6～12伏。如供电为220伏交流，则必须变压整流。当直流电按某一方向接入冷热藏箱，使箱内导温筒致冷时，则当电源反方向接入时，冷热藏箱内导温筒则致热。整个变压整流装置与转换开关可做成一个整体，置于一个小型塑料盒中，随需要放置方便处。
为适应野外操作人员的需要，可按上述的本发明思想改变冷热藏箱的结构布局，如可把半导体致冷元件配置在箱体。导温筒、冷板，热沉元件、箱体和金属散热器固定在一起。导温筒改成上开口筒式结构，箱盖上有一个把手，这样就改成便携式小型半导体致冷高效冷热藏箱了。
实施例1本实施例借助于图1、图2、图3，详述如下图1小型半导体致冷高效冷热藏箱外形图。
图2小型半导体致冷高效冷热藏箱结构图。
图3小型半导体致冷高效冷热藏箱电路图。
用ABS塑料制造的内壳1、外壳2及其两壳中间的聚胺酯发泡塑料3制成的冷热藏箱箱体4采用整体封闭上开口筒式保温结构。内壳呈方柱形体，外壳也是方柱形体，但其上有一个带滑槽的滑把5，与外壳一起整体注塑出来。箱盖6由ABS塑料制造的上盖板7和聚胺酯发泡塑料3构成的。在箱盖与箱体之间有一个无毒橡胶制造的密封圈8，半导体致冷元件组成的三块小冷板9分散布置，穿过箱盖。其热端9a与在箱盖上方的散热器10相固接。散热器是用多齿铝合金型材制造的，其表面进行阳极化处理后呈黑色；其冷端9b与用铝合金制造的热沉元件11相固接，热沉元件与导温筒12相固接，导温筒为侧开口，方柱形体，用薄钢板制造，与箱体内壳相匹配，彼此之间留有2毫米左右的间隙。导温筒与散热器分别用自攻螺钉13拧在嵌于箱盖中的尼龙柱14上，这样导温筒、冷板、热沉元件、箱盖和散热器牢牢地固接为一个整体。在散热器与半导体致冷元件热端之间、半导体致冷元件与热沉元件之间、热沉元件与导温筒之间的连接处都涂有导热性能良好的导热脂15〔牌号KDZ－2〕。在箱体外壳和箱盖的上盖板上有一对凸轮直扣式锁紧机构16，它是用ABS塑料制造的。Γ字形钢支架17用膨胀螺栓18固定在墙壁19上，用螺栓20将散热器固定在Γ字形钢支架的悬臂端，滑把5带动箱体可沿Γ字形钢支架上的滑轨21上下滑动。箱体在滑到滑轨的最高位置，可使箱盖与箱体上的锁紧机构锁紧；滑动到最低位置，可使导温筒全部露出来，而恰在此位置，滑轨下端的限位块22与箱体接触，以防止箱体从滑轨脱落。
本例所用电源为直流，电压6伏，功率12瓦，转向开关22A向接通，导温筒致冷；B向接通，导温筒致热。如供电为220伏交流，则必须经变压、整流装置23后再经转向开关接入冷热藏箱。变压、整流装置与转向开关做成一体，置于塑料盒中，装在Γ字形钢支架的悬臂上。
本实例制成的样机降温时，在室温为30℃，散热器平均温升为5℃，即半导体致冷元件热端温度达35℃，实测冷热藏箱导温筒的数据如下
本机升温时，在室温为15℃，散热器的温度为10℃，实测冷热藏箱导温筒的数据如下
实施例2本例为便携式小型半导体致冷高效冷热藏箱。借图4说明如下此类型冷热藏箱仍按实施例1的基本原则、结构设计，只是把散热器10、半导体致冷元件组成的三块小冷板9、热沉元件11配置在箱体4上，箱体内壳1用薄钢板制造，其本身又做导温筒用。箱体外壳2上没有滑把，箱盖6上带有把手。锁紧机构16为搭扣式。
电源为直流，功率20瓦、电压12伏。箱体带有电源插座。
实施例3本型冷热藏箱仍按实施1的基本原则、结构设计，只是把实施例1中的箱体用有 的广口暖瓶代替，即瓶胆相当于例1中的内壳，并起保温作用。导温筒设计成园柱形，以与瓶胆相匹配。
权利要求
1.一种用做冷藏保鲜或热藏保温的半导体致冷冷热藏箱，它是由半导体致冷元件、散热器、导温筒、箱体、箱盖、热沉元件和锁紧机构等制成的，其特征在于由内壳、外壳及其两壳中间的绝热保温材料制成的冷热藏箱箱体采用整体封闭上开口筒式保温结构，把半导体致冷元件组成数块小冷板，分散布置于冷热藏箱，且穿过由上盖板和绝热保温材料制成的箱盖，其热端与在箱盖上方的金属散热器相固接，其冷端在上盖板的下面通过热沉元件与导温筒相固接，箱盖与箱体通过它们中间的密封圈密封，通过外壳与上盖板上的锁紧机构锁紧。
2.按照权利要求
1所述的冷热藏箱，其特征在于导温筒与散热器分别用自攻螺钉拧在嵌于箱盖中的尼龙柱上。
3.按照权利要求
1所述的冷热藏箱，其特征在于把金属散热器固定在Γ字形金属支架的悬臂上，箱体可沿Γ字形金属支架上的滑轨上下滑动。
专利摘要
本实用新型涉及的是一种小型半导体致冷高效冷热藏箱。摒弃了现有冷热藏箱常用的追求大的致冷量的设计思想和方法，而从利用半导体致冷元件最大效率的要求出发，设计出一种使冷热藏箱内温度随外界环境温度变化的实用小型半导体致冷高效冷热藏箱。从而使产品结构简单、成本低、耗电小、效率高、工作可靠、没有噪声。适于家庭或野外工作人员如司机使用。
文档编号F25B29/00GK87208268SQ87208268
公开日1988年2月17日 申请日期1987年5月23日
发明者钱襄, 柏胤淑, 朱红 申请人:钱襄, 柏胤淑, 朱红导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan