專利名稱：半導體制冷系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種半導體制冷系統，其包括半導體制冷片，具有熱效應面和冷 效應面；制冷端交換器，內部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應面設置；以及冷利用設 備，通過冷媒循環管路與所述制冷端交換器連接。
(二)
背景技術：
目前在制冷領域中應用比較廣，且效果比較好的制冷方式是利用制冷劑的低壓蒸 發特性，潛熱大，穩定性高，凝結性好，凝結壓力適宜的特點，結合壓縮式制冷機完成制冷， 依靠壓縮機的作用提高制冷劑的壓力以實現制冷循環，按制冷劑種類又可分為蒸氣壓縮式 制冷機(以液壓蒸發制冷為基礎，制冷劑要發生周期性的氣-液相變)和氣體壓縮式制冷 機(以高壓氣體膨脹制冷為基礎，制冷劑始終處于氣體狀態)兩種。目前應用在壓縮式制 冷機上的制冷劑主要是氟利昂，最然幾經改進，但氟利昂含氟的屬性沒有變，各國行業標準 中都明確了在2010年前禁止利用氟利昂作制冷劑。雖然目前出現了不破壞臭氧層的氟利 昂，比如R134a，但該物質是溫室氣體，同樣不環保。 目前被逐步推廣的除了吸收式制冷機、蒸汽噴射式制冷機外，還包括更具市場前 景的半導體制冷器，該制冷設備利用半導體塞貝克效應(Seebeck effect)進行制冷制熱。 目前成型的半導體制冷器主要是包括了具有熱效應面和冷效應面的半導體制冷片，該制冷 片在兩塊導電板之間設置半導體制冷元件集群，其中導電板外側是具有良好導熱性能的絕 緣層，并在絕緣層的外面設置陶瓷散熱層。考慮到所述熱效應面的散熱，現在的半導體制冷 片都是開放式結構，即所說的制冷元件集群是暴露在空氣中的，由于熱效應面和冷效應面 距離很近，雖然在制冷應用中，冷效應面要設置制冷循環裝置，但熱效應面的散熱對周圍空 氣的擾動會嚴重影響制冷效果。此外，暴露于空氣中的制冷元件冷效應端可致空氣中的水 蒸氣液化，不僅影響制冷效果，而且冷凝水易造成制冷元件的損壞或失效，無法長時間連續 工作。

發明內容本實用新型為了克服半導體制冷系統制冷效果低的缺陷，提供了一種使用壽命 長，制冷效果好的半導體制冷系統。 本實用新型采用以下技術方案 該實用新型半導體制冷系統，包括 半導體制冷片，具有熱效應面和冷效應面； 制冷端交換器，內部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應面設置； 冷利用設備，通過冷媒循環管路與所述制冷端交換器連接； 密封罩，用于所述半導體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離。 根據本實用新型技術方案的半導體制冷系統，對制冷系統中的關鍵部件，也就是
半導體制冷片采用了隔離封裝，使制冷元件不再暴露于外界大氣中，也就不會產生水蒸氣在制冷元件制冷端的冷凝，保護了制冷元件，而大大延長了半導體制冷片的使用壽命。此外 在所說的隔離空間內可以進一步的抽成真空或者填充隔熱材料，而使得熱效應面和冷效應 面間擾動減少，提高制冷效果。 上述半導體制冷系統，還包括緊貼于所述熱效應面的內部流有熱媒的制熱端交換 器，該制熱端交換器通過熱媒循環系統接有散熱器和/或熱利用設備。 上述半導體制冷系統，在所述制熱端交換器接有散熱器和熱利用設備時，該系統 進一步包括 第一電磁閥，設于散熱器熱媒管路上； 第二電磁閥，設于每個熱利用設備的熱媒管路上； 第二溫度傳感器，用于實時檢測每個熱利用設備供熱對象的溫度； 控制器，根據獲取的溫度與預定溫度范圍上下臨界值比較，若低于下臨界值，則開
啟相應第二電磁閥，高于上臨界值，關閉相應電磁閥。 上述半導體制冷系統，所述制熱端交換器的入口還設有用于檢測該處溫度的第一 溫度傳感器，所述控制器根據該溫度傳感器獲取的溫度與預定的最高溫度比較，若高于最 高溫度，所述第一 電磁閥處于優先的開啟狀態。 上述半導體制冷系統，所述制冷端交換器內設置有盤形或柵形流道。 上述半導體制冷系統，所述柵形流道為依次連通的幾字形流道。 上述半導體制冷系統，在具有長方體結構的制冷端交換器內部空間內沿其前后或
者左右面板均勻設有隔板，該隔板與面板構成的依次連通的流道構成所述柵形流道，且每
個流道的進液口和出液口分居于該流道兩端。 上述半導體制冷系統，所述密封罩內為真空狀態、充填有干燥氣體或固體隔熱墊 絕緣材料。 上述半導體制冷系統，所述制冷端交換器與所述冷效應面間為螺栓連接，兩者間 涂有導熱硅脂。 所述制冷交換器與所述冷效應面之間的連接還可以采用焊接或粘結，兩配合面的 平面度不大于O. lmm。

下面結合說明書附圖對本實用新型的技術方案作更具體的描述，其中 圖1為本實用新型實施例中半導體制冷裝置的結構示意圖。
圖2為本實用新型實施例中半導體制冷系統的結構示意圖。 圖3為制冷端交換器的內部結構示意圖。 圖中1、管接口，2、散熱片，3、制冷端交換器，4、半導體制冷片，5、密封罩，6、制熱 端交換器，7、冷利用設備，8、半導體制冷裝置，9、循環泵，10、散熱器和/或熱利用設備，11、 出液口， 12、流道，13、面板，14、隔板，15、進液口 。
具體實施方式
說明書附圖1和2示出了一種半導體制冷系統，其包括 半導體制冷片4，具有熱效應面和冷效應面；[0032] 制冷端交換器3，內部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應面設置； 冷利用設備7，通過冷媒循環管路與所述制冷端交換器連接； 密封罩5，用于所述半導體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離。 密封罩與半導體制冷片的連接因內部填充物的不同而要求有不同的密封級別，如
果內部充填的是干燥空氣或其它氣體，其密封可以使常規的焊接、粘結就可以達到所需要
的密封級別，即便是有漏氣，所進入的少量氣體所攜帶的水蒸氣也很少，不足以影響制冷元
件的使用壽命。而如果是真空，則需要比較高的密封條件，對于這一類的密封可以采用釬焊
工藝，當然，此條件需要密封罩和半導體制冷片相應部位為金屬質地，先將大部分密封罩焊
住，留出抽氣口 ，抽完真空后再對抽氣口予以密封。 為了進一步的提高制冷效果，該制冷系統還包括緊貼于所述熱效應面的內部流有 熱媒的制熱端交換器6，該制熱端交換器通過熱媒循環系統接有散熱器和/或熱利用設備 10。由于現在的半導體制冷片都是采用風扇的強制風冷，效率低，且容易造成半導體制冷片 周圍環境溫度過高而影響制冷效果。采用液冷效率遠高于風冷，且隨著所述熱媒循環系統 對熱量的輸送把熱量送走，降低了冷效應面和熱效應面間的熱階而提高制冷效率。另外，熱 媒系統可以進一步的連接熱利用設備，比如對熱水器的水箱進行加熱，可以在水箱內設置 一換熱盤管，該盤管接入所述熱媒循環系統即可完成熱量的利用，熱利用設備的存在可以 減少熱量的無謂損耗，以達到節能減排的目的。 這里需要明確一個問題，即半導體制冷片可以通過改變主利用設備，本實施例中 對應的是制冷，那么現實的，還可以以制熱為主要利用，那么相應的，本領域的技術人員可 以據此進行設置，兩者方式并沒有本質的區別。 一個實施例，所說的熱利用設備可以為空調 的制熱狀態，那么冬天，此功能為該制冷系統的主要功能，那么所說的制冷端交換器即為輔 助利用了 。此外，半導體制冷片還可以通過改變極性進行熱效應面和冷效應面的轉換，據以 提供多種用途。 進一步地，在所述制熱端交換器同時接有散熱器和熱利用設備時，該系統進一步 包括 第一電磁閥，設于散熱器熱媒管路上； 第二電磁閥，設于每個熱利用設備的熱媒管路上； 第二溫度傳感器，用于實時檢測每個熱利用設備供熱對象的溫度； 控制器，根據獲取的溫度與預定溫度范圍上下臨界值比較，若低于下臨界值，則開
啟相應第二電磁閥，高于上臨界值，關閉相應電磁閥。 通過統調控制合理的使用系統產生的熱量，使用原則是在滿足熱效應面散熱條件 的情況下，所述第一電磁閥關閉，以充分的利用所說的熱量；另一方面，為了系統的安全運 行，需要保證熱效應面的充分散熱，因此，更進一步地所述制熱端交換器的入口還設有用于 檢測該處溫度的第一溫度傳感器，所述控制器根據該溫度傳感器獲取的溫度與預定的最高 溫度比較，若高于最高溫度，所述第一電磁閥處于優先的開啟狀態。 據此，本領域的技術人員可以定義各第二次閥的優先級，以優先使用的原則控制 各熱利用設備的使用。 為了提高熱交換的效率，所述制冷端交換器內設置有盤形或柵形流道。當然，盤形 流道比較簡單，但換熱效果相對較差，在這里優選使用柵性的流道。這里本領域的技術人員還可以劣化的采用簡單的不設有流道的具有長方體空間的冷媒通道，這種使用應當也落入 本實用新型的保護范圍之內。 此外，本例主要以制冷端交換器的結構予以闡述，顯然的一點是，制熱端交換器也 可以采用同樣的結構。 為了提高熱交換的效率，所述柵形流道為依次連通的幾字形流道。 在具有長方體結構的制冷端交換器內部空間內沿其前后或者左右面板均勻設有 隔板14，該隔板與面板構成的依次連通的流道12構成所述柵形流道，且每個流道的進液口 和出液口分居于該流道兩端。 所述密封罩內為真空狀態或充填有干燥氣體，當然，也可以填充隔熱的電絕緣材
料，其目的主要是提高制冷效果，目前這類材料多是有機類固體顆粒，成本也比較低。另外
一點，干燥氣體會產生熱對流，因此，相對而言，填充固體隔熱電絕緣材料更合適。 所述制冷端交換器與所述冷效應面連接的一個結構為螺栓連接結構，這屬于一種
可拆連接，便于檢修，同時為了提高制冷效率，兩者間涂有導熱硅脂。 所述制冷交換器與所述冷效應面之間的連接的另一個實施例是為焊接或粘結的 不可拆連接結構，這種結構易于保證貼合面的配合精度，因此，需要兩配合面的平面度不大 于0. lmm。 當然，所說的半導體制冷片可以設置多片，其基本的應用仍然是對其熱效應面和 冷效應面的應用，在此情況下，易于想到多片半導體制冷片并行設置或者疊加設置，對于后 者，最優的方案應當是相鄰半導體制冷片相同效應面相對設置，在相對的這兩個效應面之 間設置相應的交換器即可。
權利要求一種半導體制冷系統，包括半導體制冷片(4)，具有熱效應面和冷效應面；制冷端交換器(3)，內部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應面設置；冷利用設備(7)，通過冷媒循環管路與所述制冷端交換器連接；其特征在于其還包括密封罩(5)，用于所述半導體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離。
2. 根據權利要求1所述的半導體制冷系統，其特征在于還包括緊貼于所述熱效應面 的內部流有熱媒的制熱端交換器(6)，該制熱端交換器通過熱媒循環系統接有散熱器和/ 或熱利用設備(10)。
3. 根據權利要求2所述的半導體制冷系統，其特征在于在所述制熱端交換器接有散 熱器和熱利用設備時，該系統進一步包括第一電磁閥，設于散熱器熱媒管路上； 第二電磁閥，設于每個熱利用設備的熱媒管路上； 第二溫度傳感器，用于實時檢測每個熱利用設備供熱對象的溫度；控制器，根據獲取的溫度與預定溫度范圍上下臨界值比較，若低于下臨界值，則開啟相 應第二電磁閥，高于上臨界值，關閉相應電磁閥。
4. 根據權利要求3所述的半導體制冷系統，其特征在于所述制熱端交換器的入口還 設有用于檢測該處溫度的第一溫度傳感器，所述控制器根據該溫度傳感器獲取的溫度與預 定的最高溫度比較，若高于最高溫度，所述第一電磁閥處于優先的開啟狀態。
5. 根據權利要求1至4之一所述的半導體制冷系統，其特征在于所述制冷端交換器 內有盤形或柵形流道。
6. 根據權利要求5所述的半導體制冷系統，其特征在于所述柵形流道為依次連通的 幾字形流道。
7. 根據權利要求6所述的半導體制冷系統，其特征在于在具有長方體結構的制冷端 交換器內部空間內沿其前后或者左右面板均勻設有隔板(14)，該隔板與面板構成的依次連通的流道(12)構成所述柵形流道，且每個流道的進液口和出液口分居于該流道兩端。
8. 根據權利要求7所述的半導體制冷系統，其特征在于所述密封罩內為真空狀態、充填有干燥氣體或固體隔熱電絕緣材料。
9. 根據權利要求8所述的半導體制冷系統，其特征在于所述制冷端交換器與所述冷效應面間為螺栓連接，兩者間涂有導熱硅脂。
10. 根據權利要求8所述的半導體制冷系統，其特征在于所述制冷交換器與所述冷效應面間為焊接或粘結，兩配合面的平面度不大于O. lmm。
專利摘要本實用新型公開了一種半導體制冷系統，其包括半導體制冷片，具有熱效應面和冷效應面；制冷端交換器，內部流通有冷媒，且一面緊貼于所述冷效應面設置；冷利用設備，通過冷媒循環管路與所述制冷端交換器連接；密封罩，用于所述半導體制冷片的制冷元件組與外部的氣密封隔離，給予本方案的半導體制冷系統使用壽命長，使用效果好。
文檔編號F25B21/02GK201532052SQ20092026774
公開日2010年7月21日 申請日期2009年10月12日 優先權日2009年10月12日
發明者劉世棟, 張文波, 楊思祖, 神濤, 聶生海 申請人:張文波;楊思祖