半导体制冷换热器模块及制冷设备的制作方法

本实用新型涉及家用电器领域，具体地涉及一种半导体制冷换热器模块及制冷设备。

背景技术：

半导体制冷芯片是由半导体所组成的一种冷却装置，由许多n型半导体和p型半导体之颗粒互相排列而成，而n型半导体和p型半导体之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最后由两片绝缘且导热良好的陶瓷片像夹心饼干一样夹起来制作而成。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的珀耳帖(peltier)效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。

在现有的饮水机内，大都采用半导体制冷的方式提供冷水，冷端通过一个小的散热铝与水箱内的液体直接接触，使得液体温度逐渐降低。整个制冷系统，冷热端换热效率都很低，造成制冷效率低下。

技术实现要素：

本实用新型第一方面所要解决的技术问题是提供一种半导体制冷换热器模块，该半导体制冷换热器模块不仅能够有效提高制冷效率，制冷均匀；而且，体积小重量轻，便于节约安装空间，便于拆装，结构精巧。

本实用新型第二方面所要解决的技术问题是提供一种制冷设备，该制冷设备不仅有效提高制冷效率，提升制冷能力，而且，利于制冷设备小型化，便于安装和维护。

为了实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种半导体制冷换热器模块，包括适于连接半导体制冷芯片的换热片、具有进液管与出液管的壳体、泵送装置和前壳；所述换热片、壳体和泵送装置依次可拆卸地连接，所述前壳安装在所述壳体上，所述泵送装置安装在所述前壳与所述壳体围合成的封闭空间内，所述壳体内设有正对所述进液管的挡板。

优选地，所述换热片包括安装板、多个翅片和适于连接半导体制冷芯片的芯片接触区；各所述翅片安装在所述安装板的一侧面上，所述芯片接触区安装在所述安装板的另一侧面上，所述翅片包括长条形翅片、和/或圆柱形翅片、和/或方形翅片、和/或复合翅片结构，所述安装板沿其边缘设有多个第一安装孔。

优选地，所述换热片包括安装板、多个翅片和两个适于连接半导体制冷芯片的芯片接触区；各所述翅片安装在所述安装板的一侧面上，两个所述芯片接触区安装在所述安装板的另一侧面上，所述翅片包括长条形翅片、和/或圆柱形翅片、和/或方形翅片、和/或复合翅片结构，所述安装板沿其边缘设有多个第一安装孔。

优选地，所述壳体包括基板，所述基板的一侧面上设有泵送装置安装腔，所述基板的另一侧面上设有具有多个第二安装孔的换热片安装腔；所述基板上还设有具有多个第三安装孔的泵送装置安装座和泵送装置进液口，所述泵送装置安装座位于所述泵送装置安装腔内，所述泵送装置进液口位于所述泵送装置安装座内。

优选地，所述换热片安装腔与基板之间设有中部凹陷的台阶结构，所述台阶结构在远离所述进液管的一端延伸有所述挡板，所述挡板与所述凹陷限定出弧形凹槽。

优选地，所述泵送装置安装腔端部延伸出第一卡接部，所述前壳边缘延伸出第二卡接部，所述前壳通过所述第一卡接部和第二卡接部与所述壳体卡合连接。

优选地，所述基板上设有位于所述泵送装置安装座内部的挡液圈，所述泵送装置进液口位于所述挡液圈内。

优选地，所述出液管一端穿过所述泵送装置安装腔与所述挡液圈连接且形成泵送装置出液口，另一端为换热器出液口；所述进液管一端穿过所述换热片安装腔形成第一进液口，另一端为第二进液口。

优选地，所述换热片安装腔沿其内边缘凹陷出镶嵌槽，所述镶嵌槽内嵌有密封圈，所述换热片通过密封圈与所述壳体密封连接。

优选地，所述基板上设有位于泵送装置安装腔内的第四安装孔，所述前壳设有第六安装孔，所述前壳通过所述第四安装孔和第六安装孔与所述壳体螺钉连接。

优选地，所述泵送装置包括沿底板周向均布的多个延伸部，所述延伸部上设有第五安装孔，所述第五安装孔与所述泵送装置安装座上的第三安装孔对应，所述泵送装置通过所述第三安装孔与第五安装孔与所述泵送装置安装座连接。

优选地，所述泵送装置包括设置在所述底板上的环形卡槽、位于所述环形卡槽内侧的环形板和位于所述环形卡槽与环形板之间的限位筋，所述环形卡槽与所述泵送装置安装座的支撑板卡接，所述环形板与限位筋共同用于限制所述泵送装置在所述泵送装置安装座上的安装位置。

本实用新型第二方面提供一种制冷设备，其中，该制冷设备包括本实用新型第一方面技术方案任一项所述的半导体制冷换热器模块。

通过上述技术方案，本实用新型采用泵送装置使液体循环流动，加快了不同温度的液体的对流过程，减少制冷时间，提高制冷效率；进液管处设置挡板，有利于使液体分散流动，进而与换热片接触更充分，提高液体与换热片的热量交换效率，进一步提高制冷效果，换热片、壳体、泵送装置和前壳相互连接，实现集成化、模块化，体积小重量轻，适于狭小的安装空间，便于拆装，整体结构精巧。

此外，将本实用新型的半导体制冷换热器模块应用到制冷设备中，该半导体制冷换热器模块能够与制冷设备的存储容器相连形成闭环的循环液路，所述循环液路能够在液体流经翅片时形成局部紊流，强化液体的对流运动，有助于提高制冷效率，而且，挡板能够辅助形成局部紊流，还增加了液体与换热片的接触时间，提高制冷能力；半导体制冷换热器模块的集成化和模块化也促进了制冷设备的集成化和模块化，利于制冷设备小型化，而且便于拆卸安装和维护。

有关本实用新型的其他优点以及优选实施方式的技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的爆炸图；

图2是本实用新型一个实施例中换热片的结构示意图；

图3是图2中换热片的俯视图；

图4是本实用新型一个实施例中翅片的结构示意图；

图5是本实用新型另一个实施例中翅片的结构示意图；

图6是本实用新型另一个实施例中翅片的结构示意图；

图7是本实用新型另一个实施例中翅片的结构示意图；

图8是本实用新型一个实施例中壳体的结构示意图；

图9是图8中壳体的仰视图；

图10是图8中壳体的俯视图；

图11是本实用新型一个实施例中泵送装置的结构示意图；

图12是本实用新型一个实施例中前壳的结构示意图；

图13是图12中前壳的俯视图；

图14是本实用新型另一个实施例中换热片的结构示意图；

图15是图14中换热片的俯视图；

图16是本实用新型另一个实施例中壳体的结构示意图；

图17是图16中壳体的左视图；

图18是图16中壳体的右视图；

图19是本实用新型另一个实施例中前壳的结构示意图。

附图标记说明

1换热片

11安装板12长条形翅片

13芯片接触区14第一安装孔

2壳体

21基板

211泵送装置进液口212挡液圈

213台阶结构2131挡板

214第四安装孔

22泵送装置安装腔221第一卡接部

23换热片安装腔231第二安装孔

24进液管241第二进液口

25出液管

251泵送装置出液口252换热器出液口

26泵送装置安装座

261第三安装孔262支撑板

3泵送装置

31延伸部32第五安装孔

33环形卡槽34环形板

35限位筋36底板

4前壳

41第二卡接部42第六安装孔

5密封圈

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。其中，基于附图所示方位中，以壳体2为例，“内”指的是朝向支撑板262中心的方向，本实用新型的描述中涉及的其它结构的方位都与壳体2的方位一致。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图3、图8至图19，本实用新型的一个实施例的半导体制冷换热器模块，包括换热片1、具有进液管24与出液管25的壳体2、泵送装置3和前壳4，所述换热片1适于连接半导体制冷芯片；其中，泵送装置3可以采用离心泵、往复泵和混流泵等水泵；所述换热片1、壳体2和泵送装置3能够依次可拆卸地连接在一起，所述前壳4安装在所述壳体2上，两者形成封闭空间，泵送装置3安装在所述封闭空间内；所述壳体2内还设有挡板2131，挡板2131对准且靠近进液管24的入口设置，用于遮挡从进液管24流入的液体，使通过进液管24流入壳体2内的液体充分与换热片1接触。

将该半导体制冷换热器模块安装在饮水机等制冷设备上时，液体能够从进液管24流入壳体2中，然后从出液管25流出壳体2；其中，当液体从进液管24流入壳体2内时，首先与换热片1接触进行能量交换，换热片1上安装半导体制冷芯片，半导体制冷芯片在接通直流电时，在电偶的两端可分别吸收热量和放出热量，即形成冷端和热端，将冷端通过一薄层导热硅脂安装在换热片1上且能够接触良好，半导体制冷芯片从换热片1吸走热量，换热片1从接触的液流中吸走热量，液体在泵送装置3作用下不断循环流动，而且，不同温度的液流在相遇时能够发生对流；由于泵送装置3使液流循环流动，加速了制冷过程，减少制冷时间，提高了制冷效率。

参照图2至图7，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一个实施例中，所述换热片1包括安装板11、多个翅片12和芯片接触区13，芯片接触区13用来连接半导体制冷芯片；翅片12和芯片接触区13分别安装在所述安装板11的两侧面，进一步地，翅片12和芯片接触区13对称设置，参照图4-图7，所述翅片12可以采用长条形翅片、圆柱形翅片和方形翅片中的单独一种或几种的组合，或者，采用复合翅片结构，其中，复合翅片结构可以由至少两种形状的翅片组合在一起，例如，长条形翅片和圆柱形翅片、长条形翅片和方形翅片、圆柱形翅片和方形翅片，也可以长条形翅片、圆柱形翅片和方形翅片，也可以对长条形翅片进行一定变形，例如，长条形翅片变形为波浪形翅片，所述安装板11沿其边缘设有多个第一安装孔14，通过第一安装孔14能够将换热片1与壳体2螺钉连接；芯片接触区13的表面用于连接半导体制冷芯片，在安装半导体制冷芯片时，芯片接触区13表面平面度不大于0.03mm，要除去毛刺、污物，涂敷一薄层导热硅脂，再安装半导体制冷芯片，使半导体制冷芯片与芯片接触区13表面接触良好；翅片12直接与液体接触，液体从相邻的翅片12之间的间隙穿过，实现翅片12与液体进行能量交换，且液体在流经翅片12时能够形成局部紊流，强化液体的对流运动，有助于提高制冷效率。

参照图14至图15，在本实用新型半导体制冷换热器模块的另一个优选实施例中，所述换热片1包括安装板11、多个翅片12和两个适于连接半导体制冷芯片的芯片接触区13；所述安装板11的两侧面分别与多个所述翅片12和两个所述芯片接触区13连接，进一步优选地，各个翅片12被分成两个区域设置，这两个区域的翅片12分别与两个所述芯片接触区13对应设置，所述翅片12包括但不限于长条形翅片、圆柱形翅片、方形翅片和复合翅片结构，所述安装板11沿其边缘设有多个第一安装孔14；相对只设置单个芯片接触区13的换热片1而言，设置两个芯片接触区13的换热片1通过增加芯片接触区13的数量的方式，相应地增加了所连接的半导体制冷芯片的数量，使制冷效率得到提高，可以理解的是，芯片接触区13的数量不限于两个以下，也可以根据制冷的需要，增加更多的芯片接触区13的数量，进而，增加所连接的半导体制冷芯片的数量，使制冷效率得到提高。

参照图8、图9和图10，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一些实施例中，所述壳体2包括基板21、泵送装置安装腔22和换热片安装腔23，换热片安装腔23和泵送装置安装腔22分别设置在基板21的上下表面上，换热片安装腔23上开有多个第二安装孔231；基板21的下表面还安装有泵送装置安装座26和开有泵送装置进液口211，泵送装置安装座26位于泵送装置安装腔22的内部，泵送装置进液口211位于泵送装置安装座26内部，泵送装置进液口211连通泵送装置安装腔22和换热片安装腔23。参照图16-图19，与图14-图15所示的换热片1相对应，壳体2可以进行一定结构变形，泵送装置安装腔22和换热片安装腔23还是设置在基板21两侧面上，为了适应图14-图15所示的换热片1，增大换热片安装腔23内的空间，使换热片安装腔23能够容纳图14-图15所示的换热片1的翅片12，泵送装置安装腔22可以基本保持不变，能够容纳安装泵送装置即可。结合图2-图7、图10、图15和图17，换热片1安装在壳体2一侧，翅片12伸入换热片安装腔23内，各第一安装孔14与对应的第二安装孔231对准，换热片1上的安装板11与换热片安装腔23外边缘延伸出的凸起嵌合，通过各第一安装孔14与对应的第二安装孔231将换热片1与壳体2以螺钉连接。

参照图8、图10和图17，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一个实施例中，所述换热片安装腔23与基板21之间还设有台阶结构213，台阶结构213的中部凹陷，台阶结构213在远离所述进液管24一端延伸有挡板2131，所述挡板2131与所述凹陷限定出弧形凹槽。挡板2131能够使从进液管24流入壳体2内的液体分散流动，进而与翅片12接触更充分，提高液体与换热片1的热量交换效率，提高制冷效果。

参照图8、图9、图12和图13，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一个实施例中，泵送装置安装腔22沿外边缘延伸出第一卡接部221；前壳4包括第二卡接部41和第六安装孔42，第二卡接部41由前壳4的外边缘凹陷形成；第一卡接部221和第二卡接部41能够卡合在一起，使所述前壳4与所述壳体2连接；进一步地，参照图18和图19，可以将第一卡接部221省略，前壳4边缘延伸出第二卡接部41，使第二卡接部41能够与泵送装置安装腔22的内边缘卡合，可以理解的是，也可以将第二卡接部41省略，泵送装置安装腔22沿外边缘延伸出第一卡接部221，使第一卡接部221与前壳4的内边缘卡合，使泵送装置安装腔22与前壳4初步形成一个封闭空间，该封闭空间可以用来安装泵送装置3。

参照图9和图18，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一个实施例中，所述基板21上还设有位于所述泵送装置安装座26内部的挡液圈212，所述泵送装置进液口211位于所述挡液圈212内，挡液圈212能够限制泵送装置安装座26内的液体的流动。

参照图9和图18，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一个实施例中，所述出液管25一端穿过所述泵送装置安装腔22与所述挡液圈212连接且形成泵送装置出液口251，另一端为换热器出液口252，挡液圈212能够限制泵送装置安装座26内的液体沿出液管25流出壳体2；进液管24从具有台阶结构213的换热片安装腔23一端穿过形成第一进液口，另一端为位于壳体2外部的第二进液口241，外部的液体能够依次经历所述第二进液口241和第一进液口流入所述换热片安装腔23内，其中，当液体从第一进液口流出后，会被挡板2131阻挡，改变液体流动方向，使液体分散，辅助形成局部紊流，再与换热片1接触进行热量交换。

参照图10和图17，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一些实施例中，所述换热片安装腔23沿其内边缘凹陷出镶嵌槽，所述镶嵌槽内嵌有密封圈5，密封圈5能够使换热片1与壳体2密封连接。

参照图9、图12、图13、图18和图19，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一些实施例中，所述基板21上还设有位于泵送装置安装腔22内的第四安装孔214，第四安装孔214设置在泵送装置安装座26的两侧，所述前壳4设有第六安装孔42，所述前壳4通过所述第四安装孔214与第六安装孔42与所述壳体2螺钉连接。

参照图9、图11和图18，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一个实施例中，泵送装置安装座26包括支撑板262和第三安装孔261，所述泵送装置3包括沿底板36周向均布的多个延伸部31，所述延伸部31上设有第五安装孔32，所述第五安装孔32与所述泵送装置安装座26上的第三安装孔261对应，所述泵送装置3通过所述第三安装孔261与第五安装孔32与所述泵送装置安装座26连接。其中，支撑板262是一个闭合的圆环形的板，第三安装孔261紧靠支撑板262外侧设置，第三安装孔261在图中所示的数量为4个，也可以采用2个、3个甚至更多，能够实现将泵送装置3牢固连接在泵送装置安装座26即可；基板21上安装有泵送装置安装座26、挡液圈212和泵送装置进液口211，泵送装置进液口211位于挡液圈212内部，挡液圈212位于泵送装置安装座26内部，挡液圈212用于改变液体的流动方向，挡液圈212与穿过支撑板262的出液管25相连接且形成泵送装置出液口251，出液管25的另一端换热器出液口252位于壳体2的外部。图9和图11的实施例中进液管24与出液管25平行设置，也可以如图18的实施例所示的改变进液管24或出液管25的安装方向，使进液管24与出液管25不平行。

参照图9、图11和图18，在本实用新型半导体制冷换热器模块的一个实施例中，泵送装置3的底板36上分别设有环形卡槽33、环形板34和限位筋35，环形板34位于所述环形卡槽33内侧，限位筋35设置在底板36上，且位于环形卡槽33与环形板34之间，环形卡槽33与泵送装置安装座26的支撑板262卡接，环形板34与限位筋35共同用于限制泵送装置3安装在泵送装置安装座26上的位置，底板36延伸出的延伸部31上设有第五安装孔32。

结合图9、图11图13、图18和图19，先将泵送装置3与壳体2上的泵送装置安装座26连接，环形板34与限位筋35共同作用使环形板34准确与挡液圈212对接，同时支撑板262伸入环形卡槽33内，各第五安装孔32与对应的第三安装孔261对准，通过各第五安装孔32与对应的第三安装孔261将泵送装置3与泵送装置安装座26螺钉连接，再将前壳4安装在壳体2上，通过第一卡接部221与第二卡接部41卡合，将前壳4连接在壳体2上，使泵送装置3处于封闭空间。

上述各第一安装孔14与对应的第二安装孔231、各第五安装孔32与对应的第三安装孔261、各第四安装孔214与对应的第六安装孔42除了螺钉连接方式，也可以通过简单变形实现螺杆或螺柱连接，例如在安装孔内设置螺母的方式。

本实用新型制冷设备的实施例可以具有上述任一实施例所述的半导体制冷换热器模块；即采用了上述所有半导体制冷换热器模块实施例的全部技术方案，因此至少具有上述半导体制冷换热器模块实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再赘述。

本实用新型一些实施例中的半导体制冷换热器模块可以应用到各种需将液体降温的电器或设备中，例如饮水机，也可以是果汁机或饮料机等。

下面，参照图1至图19，描述本实用新型半导体制冷换热器模块一些实施例的装配过程。

步骤1，将换热片1装配在壳体2上，具体地，使翅片12伸入换热片安装腔23内，各第一安装孔14与对应的第二安装孔231对准，利用螺栓或螺钉将换热片1装配在壳体2上。

步骤2，将泵送装置3装配在壳体2的泵送装置安装座26上，具体地，将环形板34与挡液圈212对接，支撑板262伸入环形卡槽33内，各第五安装孔32与对应的第三安装孔261对准，利用螺栓或螺钉将泵送装置3装配在泵送装置安装座26上。

步骤3，将前壳4装配在壳体2上，具体地，第一卡接部221与第二卡接部41卡合，各第四安装孔214与对应的第六安装孔42对准，利用螺栓或螺钉将前壳4装配在壳体2上；使泵送装置3处在由前壳4与壳体2形成的封闭空间内。

当然，上述步骤不是严格的装配顺序，也可以按照步骤2、步骤3和步骤1顺序依次进行，或者，按照步骤2、步骤1和步骤3顺序依次进行。

下面，参照图1至图19，描述本实用新型半导体制冷换热器模块一些实施例的工作过程。

将本实用新型半导体制冷换热器模块与制冷设备连接，具体地，在换热片1的芯片接触区13上安装半导体制冷芯片，使半导体制冷芯片的制冷端与芯片接触区13接触良好，制冷设备中的液体从进液管24流入壳体2的换热片安装腔23内，液流被挡板2131阻挡，不能沿原方向直线流动，改为从台阶结构213的弧形凹槽中均匀流出，并与换热片1的翅片12接触进行热量交换，液体在流经翅片12时形成局部紊流，强化液体的对流运动，有助于提高制冷效率，而且，挡板2131能够辅助形成局部紊流，液体的热量不断被换热片1带走，换热片1将热量不断传输给半导体制冷芯片；壳体2内的液体成为低温冷却液体，低温冷却液体从泵送装置进液口211流入壳体2的泵送装置安装腔22内，在泵送装置3的作用下，不断从出液管25流出进入制冷设备，与制冷设备中相对较高温度的液体对流，降低制冷设备中液体整体的温度；其中，泵送装置3使液体在本实用新型半导体制冷换热器模块与制冷设备之间进行不断循环交换对流，形成闭环的循环液路，所述循环液路形成的液体运动轨迹能够引导液体的热对流运动，且能够在液体运动轨迹的局部位置形成局部紊流，达到制冷的目的，提高制冷效率；泵送装置3对液体的循环作用缩短制冷时间，也提高了制冷效率，本半导体制冷换热器模块整体结构简单规整，实现模块化，便于拆卸安装。另外，可以在本实用新型半导体制冷换热器模块外表裹敷泡沫塑料保温，减少与外界的热量交换，进一步提高制冷效果。

在本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“一个优选实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。