专利名称：半导体冰箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种家用或类似家用通过消耗电能进行致冷的器具，尤其是采用半导体致冷器件作为核心冷源的并由此命名的半导体冰箱。
目前，公知的半导体冰箱一类为采用铁丝栅式蛇形热管散热器，其主要缺陷是不能满足半导体致冷器件工作实际所需的散热面积，导致致冷结果不能达到有实用价值的程度，其次要缺陷是未能成功地将致冷部分与绝热部分分为两个相互配合又相互独立的系统，因此不能标准化大规模生产，后来为标准化规模生产，强行拆成致冷部分与绝热部分，但不得不产生一个供热管工质蒸发、冷凝、回流循环用的工质盒，或不得不产生一个供热管交汇，工质吸收热量的吸热块，前者在不能满足半导体致冷器件工作实际所需的散热面积的局限下，工质盒温升高，工质产生的压力及其热变形，足以使相配合的半导体致冷器件的核心部位的工作面反复承受热应力与热变形，这便产生许多不良随机结果，主要是使不能承受不均匀形变的半导体致冷器件材料损伤而导致其温差迅速衰减，此外还存在不密封，绝热性差与装配工艺性差等缺陷，后者不能将吸热块与绝热箱体形成良性交接口，易形成冷桥并使半导体致冷器件受到来自散热器与吸热器两个方面的联接应力，并受到重力剪切，前后两者均造成批量生产的不可靠性，均不能保证产品的寿命，另一类为采用挤压成形翅片式散热器，其缺陷也是不能满足半导体致冷器件工作实际所需的的散热面积，因而只适于制造18升以下的汽车上使用的冷暖两用箱，一般仅作为保温，不是真正含义的半导体冰箱。
本实用新型的目的是提供一种针对半导体致冷器件工作时产生高热流密度大功率热量的特性，采用散热翅片、热管、母板相互焊接形成的金属一体化散热器，在首先具备充分满足半导体致冷器件工作实际所需的的散热面积，使半导体冰箱具备实用的冷藏冷冻温度及其致冷速度的前提下，除原始的装配应力外，其它热应力及其热变形以及散热器、联接骨架、半导体致冷器件、导热皿、吸热器这构成半导体致冷的五要素之间的联接应力不向其内延伸，即不向半导体致冷器件核心冷源内延伸，造成半导体致冷器件在联接骨架这局部范围内长久地处于在恒稳的力平衡中，完全避免了热应力与热变形及联接应力与重力剪切造成的半导体致冷器件材料损伤而导致的温差衰减，同时成功地将致冷部分与绝热部分分为两个相互配合又相互独立的系统，形成密封绝热，无冷桥，无漏热，在大幅度提高致冷效率的同时也保证了标准化大批量生产的可靠性与产品的寿命。
本实用新型的目的是这样实现的一种采用散热翅片、热管、母板相互焊接形成的金属一体化散热器，在具备充分满足半导体致冷器件工作实际所需的散热面积，使半导体冰箱具备实用的冷藏冷冻温度及其致冷速度的前提下，首先通过散热器上良导热塑性的母板与不良导热弹性的形似窗框状的联接骨架相互装配，即通过镶嵌在联接骨架上的镶嵌螺钉与母板上的装配孔进行紧固的过程中，在其内，良导热性的导热皿通过在其上的装配台阶与联接骨架的窗口镶嵌联接，半导体致冷器件的热面粘接或焊接在散热器母板的热传导面上，半导体致冷器件的冷面粘接在导热皿的冷传导面上，导热皿的吸热面从联接骨架的窗口凸出，由此通过散热器母板与联接骨架均匀地紧固到适宜的程度，将散热翅片、热管、母板相互焊接形成的金属一体化散热器、半导体致冷器件、导热皿、联接骨架四要素，内在形成良导热性与良热塑性的长久地处于恒稳的装配应力的结构中，不受因不同材料热膨胀率不同的影响，并在联接骨架窗框内所有的空间用绝热材料填充，形成对半导体致冷器件是密封绝热的致冷机芯，外在形成不良导热性与弹性的无冷桥的框架结构，把不同材料热膨胀率不同的影响施加在有承载能力的不良导热与弹性的联接骨架的窗框上，即热应力与热变形及联接应力施加在致冷机芯外在的弹性边缘中，将最后一要素吸热器在绝热箱体内仅与导热皿从联接骨架的窗口凸出的吸热面联接，构成五要素的致冷总成，即五要素的致冷总成的装配是由散热器母板与联接骨架完成的，完全排除了半导体致冷器件受到来自散热器与吸热器两个方面的联接应力，以联接骨架四侧面为安装的嵌入部位，在冰箱的绝热箱体的后侧板或其它侧板为机芯板，在机芯板上有与散热器母板镶嵌的下陷台阶，在下陷台阶上有与嵌入部位镶嵌的机芯框，作为在绝热箱体安装致冷机芯的接口，当致冷机芯装入绝热箱体的机芯板上时，联接骨架的嵌入部位镶嵌在机芯框的接口内，散热器母板镶嵌在机芯板的下陷台阶内，即母板与机芯板、联接骨架与机芯框的装配形成两两镶嵌配合的结构，使整个致冷机芯的重量通过下陷台阶镶嵌承载散热器母板的结构方式解决，半导体致冷器件完全不受重力剪切，再联接致冷的电控器，将半导体冰箱合理地形成致冷总成与绝热箱体两个相互配合又相互独立的系统，在嵌入部位与接口之间存在合理的装配间隙，在装配间隙内由具有缓冲作用的粘接剂填充，嵌入部位、接口、粘接剂均为不良导体，不产生漏热，由此形成两系统的良性交接口，在机芯板周围的绝热箱体上有与外界相通的通风孔，这样的结构使装配应力及其年温差造成的持久缓慢变化的应力以及半导体致冷器件工作温差造成的急剧变化的应力能即时地向外分散到有广大面积的母板上以及有较大空间的联接骨架的外在边缘中，相对在的半导体致冷器件仅有较小的结合面积及其内在空间内，除原始的装配应力外，其它热应力与热变形及联接应力与重力不向其内延伸，造成在半导体致冷器件这局部范围内长久处于在恒稳的力平衡中。
由于采用上述方案，半导体冰箱具备实用的致冷性能，完全避免了热应力与热变形及联接应力与重力剪切造成的半导体致冷器件材料损伤而导致的温差衰减，合理地形成致冷与绝热两个相互配合与独立的系统，无冷桥，无漏热，从而保证了标准化大批量生产的可靠性与产品的性能与寿命。
以下结合附图与实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型致冷总成五要素爆炸图。
图2为本实用新型致冷总成五要素装配图。
图3为本实用新型实施例分解图。
图4为本实用新型实施例装配图。
图中1、散热翅片 2、热管 3、母板 4、散热器 5、热传导面6、半导体致冷器件 7、热面 8、冷面 9、导热皿 10、冷传导面 11、吸热面 12、装配台阶 13、联接骨架 14、窗口 15、镶嵌螺钉 16、装配孔17、吸热器 18、绝热材料 19、嵌入部位 20、绝热箱体 21、机芯板 22、下陷台阶 23、机芯框 24、接口 25、粘接剂 26、通风孔如
图1所示本实用新型致冷总成五要素的结构关系由散热翅片(1)、热管(2)、母板(3)相互焊接形成的金属一体化散热器(4)为第一要素，半导体致冷器件(6)为第二要素，其热面(7)粘接或焊接在散热器母板的热传导面(5)上，导热皿(9)为第三要素，其冷传导面(10)粘接在半导体致冷器件的冷面(8)上，在导热皿的冷传导面相对的一面为吸热面(11)，在吸热面的周围为装配台阶(12)，与作为第四要素的联接骨架(13)的窗口(14)相配合并由窗口凸出，联接骨架上的镶嵌螺钉(15)与散热器母板上的装配孔(16)相配合连结并将以上四要素相紧固，最后将第五要素即吸热器(17)装配在导热皿的吸热面上，由此构成致冷总成五要素的结构关系。
如图2所示本实用新型致冷总成五要素装配通过镶嵌在联接骨架上的镶嵌螺钉(15)与母板上的装配孔(16)进行紧固，在联接骨架(13)的扣合下，将散热翅片(1)、热管(2)、母板(3)相互焊接形成的金属一体化散热器(4)与半导体致冷器件(6)、导热皿(9)四要素形成致冷机芯，在联接骨架内的所有空间由绝热材料(18)填充，对半导体致冷器件形成密封绝热的整体，最后将吸热器(17)装配在导热皿凸出联接骨架窗口的吸热面上，由此形成致冷总成五要素的装配结构，即五要素的致冷总成的装配是由散热器母板与联接骨架完成的。
如图3所示本实用新型实施例致冷总成与绝热箱体的分解由散热翅片(1)、热管(2)、母板(3)相互焊接形成的金属一体化散热器(4)、半导体致冷器件、导热皿、联接骨架(13)四要素形成的致冷机芯，以联接骨架四侧面为安装的嵌入部位(19)，在冰箱的绝热箱体(20)的后侧板为机芯板(21)，在机芯板上有与散热器母板镶嵌的下陷台阶(22)，在下陷台阶上有与嵌入部位镶嵌的机芯框(23)，作为在绝热箱体安装机芯的接口(24)，当致冷机芯装入绝热箱体的机芯板上时，联接骨架的嵌入部位镶嵌在机芯框的接口内，散热器母板镶嵌在机芯板的下陷台阶内，即母板与机芯板、联接骨架与机芯框的装配形成两两镶嵌配合的结构，使整个致冷机芯的重量通过下陷台阶镶嵌承载散热器母板的结构方式解决，半导体致冷器件完全不受重力剪切，再连接吸热器与致冷的电控器，将半导体冰箱合理地形成致冷总成与绝热箱体两个相互配合又相互独立的系统，在嵌入部位与接口之间存在合理的装配间隙，在装配间隙内由具有缓冲作用的粘接剂填充，嵌入部位、接口、粘接剂均为不良导体，不产生漏热，由此形成两系统的良性交接口，在绝热箱体机芯板的周围有通风孔(26)。
如图4所示本实用新型实施例总装配由散热翅片(1)、热管(2)、母板(3)相互焊接形成的金属一体化散热器(4)，连同半导体致冷器件(6)、导热皿(9)、联接骨架(13)四要素形成的致冷机芯，由联接骨架的嵌入部位镶嵌在机芯框(23)的接口内，散热器母板镶嵌在机芯板(21)的下陷台阶(22)内，在嵌入部位与接口之间存在合理的装配间隙并由具有缓冲作用的粘接剂(25)填充，在绝热箱体(20)内，将吸热器(17)装配在导热皿凸出联接骨架窗口的吸热面上，构成五要素的致冷总成，再联接致冷的电控器，由此完成致冷总成与绝热箱体两系统的总装配。
当通电工作时，绝热箱体内的热量由吸热器吸收，热量由导热皿的吸热面集中并通过导热皿传递到冷传导面，在导热皿冷传导面与半导体致冷器件的冷面进行热交换并由半导体致冷器件将热量能动地传递到其热面，在半导体致冷器件的热面与散热器母板的热传导面进行热交换并将热量通过母板、热管迅速地传至众多的散热翅片中并通过通风孔散发到外界环境中，如此进行电子热泵式的致冷过程，通过消耗电能达到具有实用价值的致冷温差与产冷量的目的。
权利要求1.一种家用或类似家用采用半导体致冷器件作为核心冷源的半导体冰箱，其特征是采用散热翅片(1)、热管(2)、母板(3)相互焊接形成的金属一体化散热器(4)，首先通过散热器上良导热塑性的母板与不良导热弹性的形似窗框状的联接骨架(13)相互装配，即通过镶嵌在联接骨架上的镶嵌螺钉(15)与母板上的装配孔(16)进行紧固的过程中，在其内，良导热性的导热皿(9)通过在其上的装配台阶(12)与联接骨架的窗口(14)镶嵌联接，半导体致冷器件(6)的热面(7)粘接或焊接在散热器母板的热传导面(5)上，半导体致冷器件的冷面(8)粘接在导热皿的冷传导面(10)上，导热皿的吸热面(11)从联接骨架的窗口凸出，如此通过散热器母板与联接骨架均匀地紧固到适宜的程度，将散热翅片、热管、母板相互焊接形成的金属一体化散热器、半导体致冷器件、导热皿、联接骨架四要素，内在形成良导热性与良热塑性的长久地处于恒稳的装配应力的结构中，并在联接骨架窗框内的所有空间用绝热材料(18)填充，形成对半导体致冷器件是密封绝热的致冷机芯，外在形成不良导热性与弹性的无冷桥的框架结构，将最后一要素吸热器(17)在绝热箱体(20)内仅与导热皿从联接骨架的窗口凸出的吸热面联接，构成五要素的致冷总成，即五要素的致冷总成的装配是由散热器母板与联接骨架完成的，以联接骨架四侧面为安装的嵌入部位(19)，在冰箱的绝热箱体的后侧板或其它侧板为机芯板(21)，在机芯板上有与散热器母板镶嵌的下陷台阶(22)，在下陷台阶上有与嵌入部位镶嵌的机芯框(23)，作为在绝热箱体安装致冷机芯的接口(24)，当致冷机芯装入绝热箱体的机芯板上时，联接骨架的嵌入部位镶嵌在机芯框的接口内，散热器母板镶嵌在机芯板的下陷台阶内，母板与机芯板、联接骨架与机芯框的装配形成两两镶嵌配合的结构，即形成整个致冷机芯的重量通过下陷台阶镶嵌承载散热器母板的结构，再联接致冷的电控器，将半导体冰箱合理地形成致冷总成与绝热箱体两个相互配合又相互独立的系统，在嵌入部位与接口之间存在合理的装配间隙，在装配间隙内由具有缓冲作用的粘接剂(25)填充，嵌入部位、接口、粘接剂均为不良导体，不产生漏热，由此形成两系统的良性交接口，在机芯板周围的绝热箱体上有与外界相通的通风孔(26)。
2.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是采用散热翅片(1)、热管(2)、母板(3)相互焊接形成的金属一体化散热器(4)。
3.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是通过散热器上良导热塑性的母板与不良导热弹性的形似窗框状的联接骨架(13)相互装配，即通过镶嵌在联接骨架上的嵌接螺钉(15)与母板上的装配孔(16)进行紧固。
4.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是良导热性的导热皿(9)通过在其上的装配台阶(12)与联接骨架的窗口(14)镶嵌联接。
5.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是半导体致冷器件(6)的热面(7)粘接或焊接在散热器母板的热传导面(5)上，半导体致冷器件的冷面(8)粘接在导热皿的冷传导面(10)上，导热皿的吸热面(11)从联接骨架的窗口凸出。
6.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是联接骨架窗框内的所有空间用绝热材料(18)填充。
7.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是散热翅片、热管、母板相互焊接形成的金属一体化散热器(4)、半导体致冷器件(6)、导热皿(9)、联接骨架(13)四要素形成对半导体致冷器件是密封绝热的致冷机芯。
8.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是将散热翅片、热管、母板相互焊接形成的金属一体化散热器、半导体致冷器件、导热皿、联接骨架四要素，内在形成良导热性与良热塑性的长久地处于恒稳的装配应力的结构，外在形成不良导热性与弹性的无冷桥的框架结构。
9.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是吸热器(17)在绝热箱体(20)内仅与导热皿从联接骨架的窗口凸出的吸热面(11)联接，构成五要素的致冷总成。
10.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是五要素的致冷总成的装配是由散热器母板与联接骨架完成的。
11.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是联接骨架四侧面为安装的嵌入部位(19)。
12.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是冰箱的绝热箱体的后侧板或其它侧板为机芯板(21)，在机芯板上有与散热器母板镶嵌的下陷台阶(22)，在下陷台阶上有与嵌入部位镶嵌的机芯框(23)，作为在绝热箱体安装致冷机芯的接口(24)。
13.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是联接骨架的嵌入部位(19)镶嵌在机芯框的接口(24)内，散热器母板(3)镶嵌在机芯板(21)的下陷台阶内(22)，母板与机芯板、联接骨架与机芯框的装配形成两两镶嵌配合的结构，即形成整个致冷机芯的重量通过下陷台阶镶嵌承载散热器母板的结构。
14.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是在嵌入部位(19)与接口(24)之间存在合理的装配间隙，在装配间隙内由具有缓冲作用的粘接剂(25)填充，嵌入部位、接口、粘接剂均为不良导体，不产生漏热，由此形成两系统的良性交接口。
15.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征是在机芯板周围的绝热箱体上有与外界相通的通风孔(26)。
专利摘要一种家用以半导体致冷器件为核心冷源的半导体冰箱，采用散热翅片、热管、母板金属一体化散热器，连同半导体致冷器件、导热皿、联接骨架四要素内在形成良导热塑性密封绝热的致冷机芯，外在形成不良导热弹性的框架结构，合理地形成致冷与绝热两个系统，加之吸热板或器构成五要素致冷总成，避免了热应力及热变形造成的半导体致冷器件材料损伤而导致的温差衰减，无冷桥，无漏热，保证了产品的高性能与标准化大批量生产的可靠性。
文档编号F25D11/02GK2606871SQ0324307
公开日2004年3月17日 申请日期2003年4月3日 优先权日2003年4月3日
发明者吴鸿平, 夏陵豫, 冯一枫, 张立邦, 李少军 申请人:辽宁国能集团(控股)股份有限公司, 吴鸿平