一種微型半導體製冷裝置箱體結構的製作方法

2023-06-03 10:43:21 1

一種微型半導體製冷裝置箱體結構的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種微型半導體製冷裝置箱體結構，其包括殼體，在殼體內中部由內膽圍成製冷腔，在殼體的頂部加工有取放窗口，取放窗口上設置有延伸至製冷腔的密封螺栓，在內膽的左側與右側對稱設置有製冷裝置，內膽的頂部、底部、前側以及後側與殼體之間設置有保溫層；本實用新型結構簡單、體積小、成本低、散熱效果好，拓展了微型製冷裝置的應用範圍，擴大其應用領域。
【專利說明】一種微型半導體製冷裝置箱體結構【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種微型製冷裝置，特別涉及一種微型半導體製冷裝置箱體結構。
【背景技術】
[0002]現有的半導體製冷裝置，一般外形尺寸和製冷空間均較大，耗電量高，製冷效率較差，結構設計不夠合理，鮮有專門應用於實驗室儀器設備開發的半導體製冷裝置。
[0003]隨著微機電技術的發展，各種設備的小型化與微型化已是一個必然的發展趨勢，也是當前科學儀器設備的一個發展方向。小型化與微型化不僅減小了設備的體積，而且也降低的設備的功耗與成本，同時還增強了儀器的功能。製冷設備的小型化尤為迫切，在醫藥、生物製品的方面，半導體製冷裝置為保存生物活性提供了良好的解決途徑。在材料製備方面，冷凍技術作為納米粉體材料的製備方法得到了廣泛的發展，廣泛應用於新材料領域用來製備超微單相粉體或簡單摻雜複合粉體，還被應用於一些特殊結構材料的製備。另外，在食品加工、農產品保存以及其他特殊應用的前期研究方面，也需要使用微型真空冷凍乾燥技術，以加快開發進度、節省成本。由此可見，實驗用微型半導體製冷裝置的用途非常廣泛，具有迫切的市場需求。
[0004]因此有必要設計一種實驗用體積小、成本低、性能高、低功耗、結構合理緊湊，且對製冷溫度、加熱溫度以及製冷與加熱的速率等各種參數能夠實時、準確控制，可以做到溫度的精細控制的多級微型半導體製冷裝置，為高性能生物製劑、功能材料等的實驗室製備方法以及性能研究提供有力支撐。

【發明內容】

[0005]本實用新型的目的在於提供一種體積小、成本低、性能高、低功耗，製冷效果好的實驗用微型半導體製冷裝置箱體結構。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是:其包括殼體，在殼體內中部由內膽圍成製冷腔，在殼體的頂部加工有取放窗口，取放窗口上設置有延伸至製冷腔的密封螺栓，在內膽的左側與右側對稱設置有製冷裝置，內膽的頂部、底部、前側以及後側與殼體之間設置有保溫層；
[0007]上述製冷裝置是在半導體製冷片的冷效應面與內膽之間填充有隔熱墊、熱效應面設置有散熱器，半導體製冷片與隔熱墊之間通過延伸至內膽的導冷柱連接，散熱器的散熱端兩側設置有送風風扇和抽風風扇；在半導體製冷片的外表面均塗覆有導熱矽脂層。
[0008]上述殼體上與送風風扇、抽風風扇對應的位置加工有百葉式出風窗口
[0009]上述散熱器的端部嵌入殼體內，與箱體連接為一體結構。
[0010]上述散熱器為銅製翅片散熱器，在每個翅片上加工有凹槽，翅片厚度為0.5mm, 一個翅片與相鄰一個翅片之間的距離為2.0mm。
[0011 ] 上述半導體製冷片是三級半導體製冷片。[0012]上述密封螺栓是空心螺栓，在空心螺栓上設置有上數顯探針式溫度計和下數顯探針式溫度計，上數顯探針式溫度計延伸至製冷腔的頂部，下數顯探針式溫度計延伸至製冷腔的底部。
[0013]上述殼體的左、右側壁為銅質板，頂部、底部以及前、後側壁為聚氯乙烯塑料板。
[0014]本實用新型的微型半導體製冷裝置箱體結構，通過在殼體的左側與右側對稱設置由半導體製冷片、散熱器、隔熱墊、導熱矽脂層、導冷柱以及送風風扇與抽風風扇等構成的製冷散熱機構，而且散熱器的端部嵌入殼體內，與殼體成為一體化設計，散熱器的翅片之間間距縮小，外形優化，大大提高了殼體的散熱性能，保證製冷效果好，降低了製冷功耗，大大提高凍乾產品的質量，本實用新型穩定工作後耗電功率約在70W左右，用萬用表測試電流為2.40A，約IOmin之後，箱內溫度即可達到-50°C並且運行穩定，其結構簡單、體積小、成本低、散熱效果好，拓展了微型製冷裝置的應用範圍，擴大其應用領域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。
[0016]圖2為圖1中的密封螺栓12的結構示意圖。
[0017]圖3為圖1中I的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0018]現結合附圖與實施例對本實用新型的技術方案進行進一步說明，但是本實用新型不僅限於下述的實施情形。
[0019]由圖1可知，本實施例的微型半導體製冷裝置箱體結構是由殼體1、保溫層2、內膽
3、半導體製冷片4、隔熱墊5、散熱器6、抽風風扇7、送風風扇8、螺栓9、導冷柱10、導熱娃脂層11、密封螺栓12、上數顯探針式溫度計13以及下數顯探針式溫度計14連接構成。
[0020]本實施例的殼體I大小為120mm(長)X 120mm(寬)X 162mm(高),殼體I的頂部、底部以及前、後側壁均採用厚度為5mm的PVC聚氯乙烯塑料板製成，左側壁與右側壁採用銅板製成，左、右側壁的兩端分別向前、後側壁延伸，並將延伸出的端部加工成凸塊結構，前、後側壁上相應位置加工為凹槽結構，用凸塊與凹槽的嵌入式連接方式使左、右側壁分別與前、後側壁連接為一體結構，連接處再用螺栓緊固。在殼體I上自帶控制晶片、溫控裝置、顯示器以及電源連接器等，屬於現有技術中普通的製冷裝置箱體，本實施例在殼體I的頂部加工有一個圓形的取放窗口，便於存取冷凍物，在取放窗口上安裝一個密封螺栓12，保證箱體的密封性。本實施例的密封螺栓12採用圓柱形的空心尼龍螺栓結構，參見圖2，空心螺栓的直徑為20_，頂部設置有圓弧形把手，便於存取冷凍物時的擰合，在空心螺栓上設置有上數顯探針式溫度計13和下數顯探針式溫度計14，用於檢測製冷溫度，上數顯探針式溫度計13和下數顯探針式溫度計14分別嵌入空心螺栓上由空心螺栓的頂端貫通至空心螺栓底端。在殼體I內腔中部是由銅質內膽3圍成的製冷腔，製冷腔空間大小為40mm (長)X 40mm (寬)X 30mm (高),上數顯探針式溫度計13的下端延伸至製冷腔的頂部，下數顯探針式溫度計14的下端延伸至製冷腔的底部，在內膽3的前側、後側以及頂部、底部與殼體I側壁之間是保溫層2，保溫層2採用絕熱良好、重量輕、粘接性強、不吸水的33mm的固態聚氨酯泡沫塑料，以便獲得良好的保溫性能。在殼體I內內膽3的左側與右側對稱設置有製冷裝置，該製冷裝置由半導體製冷片4、隔熱墊5、散熱器6、導冷柱10、送風風扇8、抽風風扇7以及導熱娃脂層11連接構成，本實施例的半導體製冷片4分別安裝在內膽3的左壁和右壁外側，該半導體製冷片4是三級半導體製冷片4TEC3-23003，規格為20mmX30mmX40mm,厚度為10.8mm,自下而上分為相互連接的第一級製冷片、第二級製冷片和第三級製冷片，其中第一級製冷片與第二級製冷片、第二級製冷片與第三級製冷片厚度差均為3.4mm,最大電壓12V，最大電流3A，冷、熱效應面最大溫差為102°C，三級半導體製冷片4的冷效應面正對銅內膽3，在第一級製冷片與銅內膽3之間的空間填充有隔熱墊5，用於減少第一級製冷片和第二級製冷片的熱量傳遞，在隔熱墊5的四個角上安裝有空心的導冷柱10，導冷柱10的一端延伸至銅內膽3，另一端延伸至第一級製冷片的表面上，通過導冷柱10進行製冷導冷，參見圖3，為了進一步加強導熱效果，在三級半導體製冷片4的外表面上均塗覆有導熱矽脂層11，在三級半導體製冷片4的熱效應面一側安裝有銅製翅片散熱器
6,為了提高散熱效果，在散熱器6的每個翅片上都加工有凹槽,每個翅片的厚度為0.5mm,一個翅片與相鄰一個翅片之間的間距為2.0mm,散熱器6的端部嵌入殼體I內，與殼體I連接為一體，有利於散熱，同時還用尼龍螺栓9將隔熱墊5固定在散熱器上。在散熱器6的散熱端兩側分別安裝送風風扇8和抽風風扇7，送風風扇8和抽風風扇7的風向一致，送風風扇8向散熱器6送風,抽風風扇7對散熱器6抽風,達到散熱器6快速散熱的效果。為了加強散熱，在殼體I上正對送風風扇8和抽風風扇7的位置加工有百葉式出風窗口。
【權利要求】
1.一種微型半導體製冷裝置箱體結構，包括殼體(1)，在殼體(I)內中部由內膽(3)圍成製冷腔，其特徵在於:在殼體(I)的頂部加工有取放窗口，取放窗口上設置有延伸至製冷腔的密封螺栓(12)，在內膽(3)的左側與右側對稱設置有製冷裝置，內膽(3)的頂部、底部、前側以及後側與殼體(I)之間設置有保溫層(2)； 上述製冷裝置是在半導體製冷片(4)的冷效應面與內膽(3)之間填充有隔熱墊(5)、熱效應面設置有散熱器(6)，半導體製冷片(4)與隔熱墊(5)之間通過延伸至內膽(3)的導冷柱(10)連接,散熱器(6)的散熱端兩側設置有送風風扇(8)和抽風風扇(7);在半導體製冷片(4)的外表面均塗覆有導熱矽脂層(11)。
2.根據權利要求1所述的微型半導體製冷裝置箱體結構，其特徵在於:所述殼體(I)上與送風風扇(8)、抽風風扇(7)對應的位置加工有百葉式出風窗口。
3.根據權利要求1所述的微型半導體製冷裝置箱體結構，其特徵在於:所述散熱器(6)的端部嵌入殼體(I)內，與箱體連接為一體結構。
4.根據權利要求1或3所述的微型半導體製冷裝置箱體結構，其特徵在於:所述散熱器(6)為銅製翅片散熱器,在每個翅片上加工有凹槽，翅片厚度為0.5mm, 一個翅片與相鄰一個翅片之間的距離為2.0mm。
5.根據權利要求1所述的微型半導體製冷裝置箱體結構，其特徵在於:所述半導體製冷片(4)是三級半導體製冷片。
6.根據權利要求1所述的微型半導體製冷裝置箱體結構，其特徵在於:所述密封螺栓(12)是空心螺栓，在空心螺栓上設置有上數顯探針式溫度計(13)和下數顯探針式溫度計(14)，上數顯探針式溫度計(13)延伸至製冷腔的頂部，下數顯探針式溫度計(14)延伸至製冷腔的底部。
7.根據權利要求1或2或3或6所述的微型半導體製冷裝置箱體結構，其特徵在於:所述殼體(I)的左、右側壁為銅質板，頂部、底部以及前、後側壁為聚氯乙烯塑料板。
【文檔編號】F25B21/02GK203464534SQ201320523292
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年8月26日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】辛雲宏, 王超 申請人:陝西師範大學