蓄冷式半导体制冷冰箱的制作方法

本实用新型涉及一种制冷装置，尤其是一种采用半导体制冷片制冷，通过蓄冷结构进行蓄冷，并能够对半导体制冷片产生的热量进行回收发电的冰箱。

背景技术：

半导体制冷片作为一种新型的制冷结构，其主要是利用半导体材料的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，通过在其冷端表面的温度传导，就可以实现在一定空间的制冷。由于它不需要化学反应且无机械移动部分，因此具有节能环保、食品不串味、结构简单、无噪声、安全、启动快等众多优势。

在现有技术中，已公开有利用半导体制冷片进行制冷的装置，如冰箱等，在进行制冷的同时，将半导体制冷片热端产生的多余热量进行回收利用，实现节能减排的目的。但是，由于冰箱在使用过程中，经常需要进行开、关操作，容易导致冰箱内部温度不稳定，或者是放入较大物品进行冷藏或冰冻的过程中，半导体制冷片的制冷效率不能使物品较快达到适宜温度，或者是当出现短时间停电时，冰箱将失去制冷源，导致冰箱内部温度上升，冷藏保鲜功能下降，甚至在温度上升到一定程度时，在密封潮湿环境内，反而会加速食物的变质甚至腐败。

技术实现要素：

本实用新型针对上述不足，提供一种采用半导体制冷片制冷，通过蓄冷结构进行蓄冷，加速制冷并在半导体制冷片停止工作时，延长制冷效果，同时能够对制冷片产生热量进行回收发电的冰箱。

为了实现上述目的，本实用新型采用一种采用半导体制冷片制冷和蓄冷，能够加速制冷并在半导体制冷片停止工作时，延长制冷效果的冰箱，其技术方案如下：蓄冷式半导体制冷冰箱，包括有箱体、内胆、半导体制冷片和导冷条，所述半导体制冷片的冷端固定有导冷条，所述导冷条的表面固定有蓄冷结构，所述蓄冷结构安装在内胆的内部。

所述的蓄冷结构由外壳与蓄冷体组成，蓄冷体位于外壳内部，外壳与半导体制冷片的冷端固定。

所述的半导体制冷片的热端直接或间接的固定有温差发电芯片。

所述的半导体制冷片热端与温差发电芯片之间固定有均温板。

所述的温差发电片和均温板之间交错叠加固定。

所述的均温板为多片，从半导体制冷片开始到散热器，数量逐渐减少。

所述温差发电芯片和/或均温体上设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层。

所述线路层包括有可焊接部位和电气连接分布。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过在半导体制冷片的冷端固定蓄冷结构，能够加速制冷并在半导体制冷片停止工作时，延长制冷效果。如冰箱在进行频繁的开关操作时，蓄冷结构可以减少冰箱内部温度的波动；当放入较大物品进行冷藏或冷冻时，蓄冷结构与半导体制冷片同时作用，使物品较快达到适宜温度；当出现短时间停电时，蓄冷结构能够在一定时间内减缓冰箱内部的温度上升。

在半导体制冷片的热端固定温差发电芯片，从而实现热量的回收发电。通过温差发电片和/或均温板的多层叠加结构设置，对热量进行充分利用发电回收，从而进一步提高发电效率。

均温板的形状按照不同环境进行改变，例如长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等多种结构，尤其是最靠近半导体制冷片热端的均温板形状可以进行多样化设计，从而改变空间和位置分布，便于进行模块化设计，适用于大批量的工业化生产。

附图说明

图1为本实用新型的一优选实施例的正视示意图；

图2为本实用新型的一优选实施例的后视示意图；

图3为本实用新型的一优选实施例A-A方向的剖面示意图；

图4为本实用新型的一优选实施例B-B方向的剖面示意图；

图5为本实用新型的另一优选实施例A-A方向的剖面示意图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，为本实用新型一优选实施例的示意图。本实施例主要散热器1、第二温差发电芯片2、保温材料5、第三均温板6、第一温差发电芯片7、第二均温板8、第一均温板9、半导体制冷片10、导冷条11、内胆12、固定支架13、蓄冷结构14、箱体15、箱门16、接口17、驱动电源18、提手19、门拉手20、调制器21等组成，构成一完整的半导体制冷冰箱结构。在半导体制冷片10的冷端固定有导冷条11，导冷条11的表面固定有蓄冷结构14，蓄冷结构14安装在内胆12的内部。在本实施中，蓄冷结构14位于导冷条11与内胆 12之间，导冷条11一方面直接对内胆12内部的空间进行制冷，另一方面对蓄冷结构14进行制冷。

导冷条11作为冷传导结构，作用是将半导体制冷片10冷端的冷传导到蓄冷结构14和内胆12空间中，其形状一般为平面的板状结构，其结构类似于均温板，内部设置有众多的热管。但是考虑到内胆12的大小和形状，也可以采用管状、平板状或是管状与平板结合的方式贴合固定在内胆12的表面。导冷条11的形状可以进行弯曲或扭转，从而实现导冷条11与半导体制冷片10、蓄冷结构14之间的位置空间分布转换。在本实施例中，导冷条11通过三次弯曲，实现了从垂直分布到横向分布的位置转换，分别固定于半导体制冷片10和蓄冷结构14的表面。

蓄冷结构14由外壳与蓄冷体组成，蓄冷体位于外壳内部，并密封，外壳与半导体制冷片的冷端固定。其中，蓄冷体也叫储冷剂或冷冻液，是一种高分子聚合物，可以长时间稳定在零下15-18度的低温范围。

通过蓄冷结构14的设置，能够加速制冷并在半导体制冷片10停止工作时，延长制冷效果。如冰箱在进行频繁的开关操作时，蓄冷结构14可以保持冰箱内部温度的波动减少；当放入较大物品进行冷藏或冰冻时，蓄冷结构14与半导体制冷片10同时作用，可以使物品较快达到适宜温度；当出现短时间停电时，蓄冷结构继续在一定时间内进行制冷，减缓冰箱内部的温度上升。

半导体制冷片10的热端直接或间接的固定有温差发电芯片，优选的固定方式为：先在半导体制冷片10的热端固定有第一均温板9，再在第一均温板9的另一端固定有第二均温板8、在第二均温板8的另一端固定第一温差发电芯片7，第一温差发电芯片7的另一端固定有第三均温板6，第三均温板6的另一端固定有第二温差发电芯片2，第二温差发电芯片2的另一端(冷端)固定于散热器1 的底部表面，通过散热器1裸露于箱体15表面的散热片进行冷热交换。

半导体制冷片10的热端与第一温差发电芯片7、第二温差发电芯片2之间分别固定有第一均温板9、第二均温板8和第三均温板6，通过温差发电片和均温板之间交错叠加固定，一方面可以均匀扩大半导体制冷片10热端产生的热量分布面积，从而提高温差发电芯片在均温板上的分布，另一方面均温板可以改变热量的传递方向，引申出更多不同方向和面积的安装面，从而改变安装在其表面的温差发电芯片的空间和位置分布。

例如，均温板形状可以为长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等，可以改变90度方向的空间空间分布，从而实现温差发电芯片、均温板等不同的空间和位置分布。

均温板从半导体制冷片开始到散热器，数量逐渐减少。在本实施例中，第一均温板9和第二均温板8的两片叠加，减少到第三均温板6的一片，第一均温板 9和第二均温板8的叠加是由于半导体制冷片10热端的热量集中，为了能够更好的扩大热容，提高热传导效率，从而采用二片叠加方式，随着热量传递过程中的减少，应此均温板的数量也随之减少。

在实际的应用过程中，根据半导体制冷片10产生热量的大小，选择多片的均温板进行叠加，或是取消均温板，直接采用温差发电芯片进行叠加或多层叠加。

均温板，是指导热系数高、热阻小，受热后能够快速将热量传导和均匀分布的物体或装置，常用为包括有铜、热管、铝合金、相变材料、碳纤维、石墨烯等中的一种金属、非金属或装置。在本实施例中，以第三均温板6为例，均温板内部设置有众多的热管，热管内壁设置有凹凸面或是填充有网状织物，热管内部填充有相变材料，通过相变材料气液态的改变，实现热量的快速传导。

在本实施中，温差发电芯片和/或均温板的表面设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层的表面分别设置有绝缘层，采用搪瓷或阳极氧化方式制作。绝缘层上设置有线路层，采用印刷、电镀、复合或喷涂方式制作。线路层至少包括有可焊接部位和电气连接分布，温差发电芯片分别固定在可焊接部位，各个温差发电芯片之间的电气连接为串联和/或并联，使每个均温温差发电层的温差发电芯片形成电气连接为整体，根据需要，每个均温温差发电芯片层上作为单位再进行彼此的电气连接，统一输出电压和电流。

在线路层上除至少包括有可焊接部位和电气连接分布外，还可以设置有静电保护电路，整流、限压、电流控制等电路中的一种或多种，以满足不同的功能需要。

在本实施例中，所述的固定方式为焊接或固化粘结，固化粘结如使用高导热水泥进行粘结。根据需要会优先考虑进行焊接，如表面由于材料难以焊接，可以在表面通过电镀、复合、喷涂等方式涂覆一金属层后再进行焊接。通过焊接的方式，其接触热阻可以大幅度的减少，有助于提高热传导效率，另一面该生产制作工艺简单，适合于批量化的大规模生产，有助于提高生产效率，减少生产成本。

箱体15的前面固定有箱门16，在箱门16的上端设置有门拉手20，门拉手 20为下凹形的结构，以便于箱门的开关，优选在箱门上端设置两个门拉手20，是箱门开关更加的方便。箱门16上还设置有调制器21，调制器21作为冰箱制冷功率、温度等参数控制器，以及冰箱技术参数信息的显示器，一般采用液晶面板制作，通过按钮或触控进行操作。

在箱体15的背面内部安装有驱动电源18，设置有接口17，接口17主要用于与其他冰箱的电气连接，同时作为冰箱的电源输入口，与驱动电源18相连，驱动电源18驱动半导体制冷片10工作进行制冷，第一温差发电芯片7和第二温差发电芯片2连接驱动电源18，温差发电后的电量输入到驱动电源18中，实现能量反馈。

在箱体15的上侧外围设置有定位凹点，下侧外围设置有定位凸点，定位凹点和定位凸点的位置相互对应，以便于在多个冰箱组装是能够更好的确定位置，同时能够较好防止冰箱水平位置的偏移。

在箱体15的侧面对称设置有提手19，提手19形状为类似内凹的方形、半圆形、四分之一圆形等结构，方便在冰箱搬运过程中的着力。

在内胆12和箱体15之间，以及散热器1内部的空余间隙中填充有保温材料 5，保温材料5主要是起到温度隔离作用，防止箱体15内外的温度交换，一般优选采用保温的发泡材料制作。在本实施例中，为更好标注保温材料15周围的部件，因此将图3中的保温材料5剖面线予以省略，并不是表示该处没有保温材料 5.

箱体15一般采用金属材料制作，如常用的铝合金材质，由于铝合金材质较轻，高导热系数较高，在230W/mK左右，而且金属稳定性较好，成本较低，通过铝挤压等工艺便于成型，表面可以进行氧化、电镀、喷漆等工艺进行外观处理。

如图5所示，为本实用新型的另一优选实施例A-A方面的剖面示意图。本实施例与上述实施例的主要区别在于半导体制冷片10的冷端固定有导冷条11，导冷条11的表面固定有蓄冷结构14，导冷条11位于蓄冷结构14与内胆12之间，导冷条11对蓄冷结构14进行制冷后，由蓄冷结构14对内胆12内部的空间进行制冷。

另外，本实施例中没有采用温差发电回收的结构，而是直接在半导体制冷片 10的热端固定散热器1，正对着散热器1的正面上方固定有风扇22，在风扇22 的对面箱体15上设置有进风口23，在风扇22所在内腔的上下面箱体分别设置有出风24。风扇22在工作时，外部空气从进风口23吸入并吹到散热器1的散热片表面，通过空气对流的方式，将热量通过出风口24送出到箱体15外，完成一次热量对流的交换。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在技术方案范围内进行的通常变化和替换都应该包括在本实用新型的保护范围内。