双功能半导体致冷箱的制作方法

专利名称：双功能半导体致冷箱的制作方法
技术领域：
本实用新型是利用半导体致冷原理研制的一种双功能半导体致冷箱。
与本实用新型有关的背景材料一、专利公告的现有技术(一)、名称“一种半导体冷热杯”，公告号GG85202561。
(二)、名称“汽车微型冰箱”，公告号GG85205411。
(三)、名称“半导体热管电冷箱”，公告号GG85103275。
二、现有资料《日用电器》广州科学出版社出版1983年3期，1986年1－－5期。
以上现有技术提出的半导体致冷装置的致冷原理，是基于珀尔帖效应实现的。构成这些致冷装置的核心组件－－半导体致冷堆均采用整体型散热和吸热方式。其主要缺点有(一)、工艺实现性差(结构复杂、加工量大，加工难度高、受力情况差等)。
(二)、可靠性不高。
(三)、维修不便。
因而，阻碍了半导体致冷技术进入工业生产和实用商品阶段。
本新型目的在于对现有半导体致冷堆结构进行了彻底地改进，采用分布型散热和吸热的新结构。其目的是(一)、将长期处于实验室阶段的半导体致冷技术推进到了工业生产和实用商品阶段。
(二)、本结构既节省大量有色金属，又减少组装工作量，简化加工工序。因而，提高了生产效率，同时，提高了产品可靠性，维修方便。
(三)、利用本结构，研制出两种风冷式半导体致冷箱－－普通型和深冷型。它们都充分体现了本结构的各项优点结构简单、牢固、抗震耐用、可靠性高、易于维修、省电、适合组织批量生产等。
本实用新型具有以下结构特点在一块环氧树酯板(4)上，钻所需的孔，将已制备好的致冷器件，按P－－N顺序安入孔内；再用环氧树酯灌封。待凝固后，在P－－N器件端面，分别焊上散热片和吸热片。此结构的优点是(一)、避免在组装致冷堆时，对相应各个面的反复铣削和磨削工序。改善了工艺可实现性，提高了生产效率三至四倍。同时，因本结构的散热片和吸热片均用0.75～1mm的紫铜板冲制而成，较之整体散热和吸热结构，要节约有色金属四分之三。
(二)、本结构改善了致冷堆的受力情况，免除了因受力不良而产生的脱落(脱焊)；同时免除了局部机械性接触不良，导致焊点烧熔而脱焊。因此，本结构提高了产品的可靠性和实用性。
本实用新型有如下附图


图1、一组电偶对示意图。
图2、多组电偶对串联图。
图3、半导体致冷堆整体散热和吸热的结构示意图。(已有技术)图4、半导体致冷堆分布型散热和吸热的新结构示意图。
图5、普通型半导体致冷箱结构示意图。
图6、深冷型半导体致冷箱结构示意图。
以下结合附图对本实用新型作进一步叙述。
如
图1所示，电偶对由致冷器件(2)、吸热片(1)和散热片(3)组成。致冷器件(2)由碲、铋、锑、硒、碘等元素配制而成P型(载流子为空穴)和N型(载流子为电子)器件。当电偶对通以直流电，载流子就进行能量转移和传递，故一端致冷，另一端产热。一组电偶对产生的冷是有限的，为达到所需足够致冷量，可将多组电偶对串联，如图2所示。
现行结构的半导体致冷堆如图3所示。其致冷器件(2)，是由连接片(16)连接成电偶对，绝缘层(15)作绝缘之用。散热器(3)和吸热器(1)均用整块铝或铜在铣床上铣削或铸造而成。显然，各个相应的接触面必须反复铣削和磨削，才能得到应有要求，其次散热器和吸热器由于工艺的限制，不可能制作得太薄，因此，浪费大量的有色金属。
本发明将图3所示现行结构，改为如图4所示的分布散热和吸热的致冷堆新结构，它避免了图3所示的缺点。图4则在图2的基础上，加上环氧树酯板(4)而成的，同时，吸热片、散热片(1)(3)分别按电偶对数目制成U形片状，并且串联焊于电偶对上以起到分布型吸热散热效果，且便于维修。
利用本结构研制成的两种类型的半导体致冷箱是一、普通型半导体致冷箱，如图5所示。外壳(5)、内胆(8)、门盖(6)、后盖板(12)及有关构件均采用塑料注塑而成。泡沫绝热层(7)采用A、B两种聚氨酯硬质发泡塑料发泡而成。磁性封条(13)铁片(17)以保证良好密封性。不锈钢网罩(9)以防止存取食物时与吸热片相碰。由风机(11)作强迫风冷。减震垫(10)作减震之用。当环境温度为25℃至32℃时，冷室(14)内温度可达3℃至8℃。
半导体致冷箱与现行压缩式制冷比较，有如下优点无泄漏，无污染；无机械传动、无磨损、无噪音；致冷和加热两用，只要将电源极性互相转换即可；抗震耐用，可靠性高；省电、易于维修。尤其适用于以直流供电的交通工具(如汽车、飞机、火车……等)上，制作冷饮和保存食物，如将电源反接，其冷室可转变成对食物加温和保温的热室。
二、深冷型半导体致冷箱，如图6所示，其结构除与普通型半导体致冷箱相似外，其半导体致冷堆「(1)、(2)、(3)、(4)」采用两级致冷工作方式。当环境温度为25℃至32℃时，冷室(14)内可达零下－12℃至－5℃。它除具有普通型半导体致冷箱的优点和用途外，还有特殊用途野外抢救伤残人员时，冷藏人体局部器官；长途运送血清、血浆、疫苗、菌种和药品及动物的精子、卵子、样品等。
实现本实用新型的方法本实用新型的实现包括两方面制作工艺(一)、半导体致冷器件及致冷堆的制作。
本新型提供工艺资料，按下述工艺流程方可实现。
(二)、半导体致冷箱的制作本实用新型提供图纸和工艺文件，将已备构件按图纸进行组装即可。
权利要求1.一种双功能半导体致冷箱，其特征是核心部件-一致冷堆是采用分布型散热和吸热的结构，由环氧树酯板(4)、致冷器件(2)、散热片(3)和吸热片(1)组成，以环氧树酯板为依托，用环氧树酯将致冷器件与环氧树酯板灌封粘接为一体，并将散热片和吸热片直接焊于致冷器件的两端面。
2.按权利要求1所述的半导体致冷箱，其特征是外壳(5)和内胆(8)之间充以A、B两组聚氨酯硬质发泡塑料发泡而成绝热层(7)；外壳(5)、内胆(8)、门盖(6)、后盖板(12)等均采用ABS工程塑料注塑而成。
3.按权利要求1所述的半导体致冷箱，其特征是致冷堆「(1)、(2)、(3)、(4)」由两组一级致冷堆重叠起来，使一组致冷堆的散热片(3)和另一组致冷堆的吸热片(1)用既能电绝缘又能热传导的粘接剂粘接起来，制成两级致冷结构的深冷型半导体致冷箱。
4.按权利要求1所述的半导体致冷箱，其特征是将电源极性反接，其冷室(14)可转变成对食物加热和保温的热室。
专利摘要本实用新型提供两种用分布型散热和吸热的致冷堆组装成的半导体致冷箱。结构简单、牢固、抗震、可靠、省电、寿命长、易维修。当环境温度为25℃至32℃时，普通型致冷箱温度可达3℃至8℃；深冷型致冷箱温度可达-12℃至-5℃。可用于汽车、火车、飞机、轮船等交通工具上，制作冷饮及冷藏食物。也可对食物加热保温。深冷型致冷箱还可野外运送保存人体器官，长途运送血清、血浆、疫苗、药物等。
文档编号F25D9/00GK2031501SQ8821285
公开日1989年1月25日 申请日期1988年4月11日 优先权日1988年4月11日
发明者蒋炳全, 淡树函, 张贵国, 王兴乐, 杨家康, 唐华仲, 宋东升 申请人:蒋炳全, 淡树函, 张贵国, 王兴乐, 杨家康, 唐华仲, 宋东升