一种用于半导体制冷的可动导热机构

1.本实用新型涉及半导体制冷技术，尤其涉及一种用于半导体制冷的可动导热机构。


背景技术：

2.在1834年，法国科学家珀尔贴发现了温差电效应。两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两个接头之间将产生温差。
3.上世纪50、60年代，热电技术的研究突飞猛进。经过不断的实验，研究人员发现碲化铋是一种性能优异的热电材料，因此成为了制作半导体制冷片的主要原料。
4.上世纪60、70年代，我国的科学家和工程师们为将热电技术应用于航天领域，也进行了很多的实验和研究，取得了很多的成果，并且实现了半导体制冷片的量产。
5.半导体制冷片通电后，由于帕尔贴效应，一部分热量会随着电子的移动而流动，从而在热电材料两端产生温差。当这部分热流与由两端温差产生的热流相互抵消时，半导体制冷片两端的温差趋于恒定。
6.但是，当半导体制冷片两端的温差越来越大时，由于材料两端的温差产生的热传递消耗的能量也会越来越多。当半导体制冷片两端的温差趋近于最大值时，半导体制冷片的电效率也会降到最低。
7.目前通过半导体制冷片装置的制冷均是采用一直通电的方法来防止回温，导致半导体制冷片使用寿命短，同时也提高了耗电量。


技术实现要素：

8.根据上述提出的技术问题，为了提高半导体制冷设备的能效，延长续航时间，本实用新型在制冷空间达到或接近设计温度时，切断半导体制冷片的电源。而为了防止由于半导体制冷片的回温使制冷空间的温度回升，需要一个可动的结构，当半导体制冷片断电时，与下方的制冷结构分离，尽量隔绝热量的传递。本实用新型提供的结构就是为了解决半导体制冷设备的待机能耗问题。为此，而提供一种可以降低半导体制冷设备功耗的可动导热结构。
9.本实用新型采用的技术手段如下：
10.一种用于半导体制冷的可动导热结构，包括设备外壳和设置于其中的半导体制冷片、可动导热结构、驱动装置和换热结构，所述换热结构与装置负载相连，所述可动导热结构连接在换热结构上，所述可动导热结构与驱动装置相连，通过驱动装置使可动导热结构与半导体制冷片贴紧或分离；
11.所述驱动装置包括气缸、活塞杆、气缸盖，所述活塞杆的底端能够在所述气缸内运动，所述可动导热结构通过紧固螺钉与活塞杆顶端相连，当可动导热结构与半导体帕尔贴接触时，驱动装置提供一个合适的驱动力，使可动导热结构与半导体帕尔贴贴紧。
12.进一步地，所述可动导热结构可沿着半导体制冷片制冷平面的垂直方向上移动。
13.进一步地，所述换热结构的预设位置覆盖有保温材料。
14.进一步地，所述可动导热结构上贴有导热硅胶贴。
15.进一步地，所述外壳、换热结构上安装有导向结构，所述可动导热结构沿导向结构移动。
16.进一步地，所述驱动装置还可为液压驱动装置或电磁铁的任一种。
17.本实用新型具有以下优点：
18.1、本实用新型通过一个可动的导热机构，将半导体制冷片的热平衡工作模式替换为了断电待机的工作模式，有效地降低了半导体制冷设备的平均功耗，提高制冷设备的能效，并且延长半导体制冷设备的待机时间，这对便携式设备来说是十分重要的。
19.2、本实用新型通过一个可动的导热机构，在半导体制冷片断电待机的状态下，散热器不需要一直工作，从而降低了半导体制冷设备的噪声，同时也延长了散热风扇、半导体制冷片等零件的使用时长，增加了设备的使用寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型可动导热机构示意图。
22.图2为本实用新型实施例1中的气压驱动可动导热机构a-a截面的剖面图
23.图3为本实用新型实施例1中的气压驱动可动导热机构的俯视图(a)和等轴视图(b)。
24.图中：1、设备外壳；2、半导体制冷片；3、可动导热结构；4、换热结构；5、保温层；6、散热器；7、侧导杆；8、紧固螺钉；9、气缸盖；10、活塞杆；11、密封圈。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图1～3所示，本实用新型实施例公开了一种用于半导体制冷的可动导热结构，该装置能够降低设备的平均功耗，包括设备外壳1和设置于其中的半导体制冷片2、可动导热结构3、驱动装置和换热结构4，所述换热结构与装置负载相连，所述可动导热结构连接在换热结构上，所述可动导热结构与驱动装置相连，通过驱动装置使可动导热结构与半导体制冷片贴紧或分离。
27.作为优选的实施方式，如图2所示，所述可动导热结构可沿着半导体制冷片制冷平面的垂直方向上移动，换热结构包括换热金属板和连接在换热金属板上方的固定结构，所述可动导热结构与半导体制冷片贴紧的同时，所述可动导热结构的上表面能够与固定结构
的下表面贴紧。
28.所述外壳、换热结构上安装有导向结构，所述可动导热结构沿导向结构移动。具体地，所述驱动装置和所述固定结构上设有若干穿过二者的导杆7，所述可动导热结构可沿着导杆7进行位移。
29.作为可选的实施方式，所述驱动装置包括气动驱动装置、液压驱动装置或电磁铁的任一种。
30.本实施例中，所述驱动装置包括气缸、活塞杆10、气缸盖9，所述活塞杆的底端能够在所述气缸内运动，所述可动导热结构通过紧固螺钉8与活塞杆顶端相连。当可动导热结构与半导体帕尔贴接触时，驱动装置提供一个合适的驱动力，使可动导热结构与半导体帕尔贴贴紧，但不会损坏半导体帕尔贴的陶瓷板。
31.本实施例中，固定结构可为框架式结构，作为可选的实施方式，如图3所示，所述可动导热结构具体可为按钮式，所述按钮式包括平面部和连接在平面部上的凸起部，所述平面部上开设供导杆穿过的孔，所述平面部设置所述固定结构顶板的下方，所述凸起部的高度小于活塞杆的行程，当活塞推动至最高点时，固定结构将所述平面部限定在其最高点，此时，可动导热结构贴附在半导体制冷片上，当活塞向下推动式，可动导热结构脱离半导体制冷片，所述平面部的底端逐渐接近汽缸盖。
32.作为可选的实施方式，活塞与气缸之间以及活塞杆与活塞盖之间，所述活塞盖和活塞之间均设有密封圈11。
33.作为优选的实施方式，所述换热结构和固定结构的预设位置覆盖有保温材料，作为保温层5，具体地，对固定部分上的不影响机构运动的位置增加保温层。
34.作为优选的实施方式，所述可动导热结构的上表面贴有导热硅胶贴，通过驱动装置使可动导热结构与半导体帕尔贴贴紧时，导热硅胶贴发生弹性形变，起到缓冲和减少表面热阻的作用。
35.所述半导体制冷片2连接有用于为其散热的散热器6。
36.本实施例中所提到的散热器、半导体制冷片等结构均采用现有技术的成品件。
37.图1示出的是制冷机构，在换热结构的输出端侧为制冷设备的内部空间，与空气空间内的空气进行换热。当半导体制冷片通电制冷时，通过一个气动装置将可动导热结构向上推动，直至与半导体制冷片贴紧，再通过固定结构给换热金属板进行制冷。当换热结构的温度低于一定温度时，断开半导体制冷片的电源，同时控制气动装置将可动导热结构向下拉与半导体制冷片分离，通过换热金属板继续给目标空间制冷。从而实现了半导体制冷片的断电待机工作模式，降低了制冷设备的平均功耗。当换热组件温度回升到一定温度后，再次启动半导体帕尔，通过驱动装置使半导体帕尔与可动导热结构贴紧进行制冷。如此往复运行，使设备空间内的温度保持在目标工作温度。
38.作为可选的实施方式，可以通过设置温度传感器和控制电路的方式，实现可动导热结构的自动化控制，本实施例中所采用的温度传感器和控制电路均采用现有技术的成品件，同时，基于温度传感器采集的数据，控制电路对驱动机构进行驱动的功能也是现有技术的常规用法，如公开号为cn104589479a公开的技术。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当
理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。