專利名稱：半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體熱平衡裝置，具體涉及一種可用于各種溫度調(diào)節(jié)設(shè)備的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置。
目前，半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置主要應(yīng)用于各種制冷/熱電子器具，如電子冷暖飲水機(jī)、車用冷藏箱等，主要有重量輕、無(wú)噪音、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但由于半導(dǎo)體機(jī)芯的冷熱端溫差大、能效比低，因此存在著制冷量小，效率低的缺點(diǎn)?，F(xiàn)有的解決方案主要有兩種，一種是利用水循環(huán)平衡半導(dǎo)體機(jī)芯的冷熱端溫差，簡(jiǎn)便易行，利于維護(hù)，但由于目前水循環(huán)部件的水路結(jié)構(gòu)單一，散熱效率低，使大功率的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置停留在實(shí)驗(yàn)階段。另一種是使用熱管法的平衡半導(dǎo)體機(jī)芯能量，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但工藝極為復(fù)雜，目前還沒(méi)有應(yīng)用產(chǎn)品。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，可以克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的制冷量小，效率低等缺點(diǎn)，改善制冷效率，同時(shí)可降低制造成本，使其應(yīng)用范圍更加廣泛，滿足市場(chǎng)要求。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，包括半導(dǎo)體制冷/熱器件組成的制冷芯片組、換能水盒以及將所述制冷芯片組與所述換能水盒表面密合連接的連接裝置，所述換能水盒包括內(nèi)部加工有水道的鋁型材、安裝在鋁型材端面的端板，以及設(shè)在所述端板上分別與水道口相通的進(jìn)水嘴和出水嘴。
其中，所述組成水盒水道的型材為用鋁壓注而成，其截面形狀是復(fù)合多邊形，使得既加工方便，又保證有較大的接觸面積和一定的強(qiáng)度，所述換能水盒型材端面上有螺孔用于通過(guò)螺栓將所述端板固定到所述型材的端面上。
在按照本實(shí)用新型提供的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置中，還包括散熱器，所述散熱器與半導(dǎo)體制冷芯片組一起通過(guò)連接裝置固定到所述換能水盒上，所述散熱器是散熱鋁板。
在按照本實(shí)用新型提供的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置中，換能水盒包括上換能水盒和下?lián)Q能水盒，所述上換能水盒與制冷芯片組及下?lián)Q能水盒通過(guò)連接裝置固接成一個(gè)整體。
在按照本實(shí)用新型提供的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置中，所述連接裝置可以是螺栓-螺母或粘合結(jié)構(gòu)。
實(shí)施本實(shí)用新型提供的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，由于其采用換能水盒作為水循環(huán)部件，其中通過(guò)配置不同內(nèi)截面的鋁型材及端板可以形成串聯(lián)或并聯(lián)或串并混合的循環(huán)水路，從而擴(kuò)大了換能水盒的散熱面積，加快了熱量的循環(huán)速度，與現(xiàn)有的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1)可更有效地降低冷熱兩端的溫差，大幅度提高能效比；2)其散熱效果可滿足多片芯片同時(shí)工作的要求，因此可以用于制造大功率半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，例如電子窗式空調(diào)器、水床冷暖機(jī)以及汽車?yán)渑瘔|等，擴(kuò)大了溫度調(diào)節(jié)裝置的應(yīng)用領(lǐng)域；3)制冷制熱端可以轉(zhuǎn)換，克服了在熱管技術(shù)應(yīng)用中，冷熱端不能轉(zhuǎn)換的缺點(diǎn)，同時(shí)不會(huì)使能效比降低。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的特點(diǎn)，附圖中


圖1是本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置的換能水盒中形成水道的鋁型材的橫截面形狀示意圖；圖2是本實(shí)用新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置采用上、下兩個(gè)換能水盒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置采用一個(gè)換能水盒及散熱鋁板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置采用一個(gè)換能水盒及鋁散熱器的結(jié)構(gòu)示意圖圖5是采用本實(shí)用新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置制成的電子窗式空調(diào)器的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5所示電子窗式空調(diào)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是采用本實(shí)用新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置制成的水床冷暖機(jī)的外部結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7所示水床冷暖機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖7所示水床冷暖機(jī)的使用情況示意圖；
圖10是采用本實(shí)用新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置制成的汽車?yán)渑瘔|的結(jié)構(gòu)示意圖。
如
圖1所示，組成本實(shí)用新型的換能水盒的水道型材5用鋁型材壓注而成，其中部有一條或多條并聯(lián)的中空水道51，水道的截面是規(guī)則的復(fù)合多邊形或其它形狀要能滿足加工容易、有強(qiáng)度及盡可能大的接觸面積的要求，以在同樣水量經(jīng)過(guò)時(shí)有較好的熱交換效果。通過(guò)泵使水在并聯(lián)或串聯(lián)或混聯(lián)的水道中往復(fù)循環(huán)，從而平衡緊密接觸的半導(dǎo)體制冷芯片組冷熱兩端的溫差。用于安裝固定端板螺栓的螺孔52可以加工在水道51的邊沿。
如圖2所示，本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置的一個(gè)實(shí)施例，由上換能水盒1、下?lián)Q能水盒12、由10片127系列半導(dǎo)體制冷/熱芯片組成的制冷芯片組3(體積約為100×310×38mm)和作為連接裝置的固定螺栓4等組成，在水道型材端面上設(shè)有多個(gè)用于與其嚙合的羅孔52(
圖1)，所述10片127系列半導(dǎo)體器件組成的芯片組3置于上換能水盒11和下?lián)Q能水盒12之間，然后用固定螺栓4夾緊緊固。換能水盒11(及12)的端面設(shè)有端板6，端板6上有出水嘴2和進(jìn)水嘴7，其內(nèi)端連接型材5水道出口和進(jìn)口，其外端分別連接水泵的進(jìn)水口和出水口。由于該實(shí)施例采用了上下兩個(gè)換能水盒作為水循環(huán)部件，可以滿足大功率半導(dǎo)體芯片組的散熱要求，可能是目前制冷制熱量最大的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，例如基于這種結(jié)構(gòu)，使用多臺(tái)或兩層10片127半導(dǎo)體芯片組就可組裝窗式空調(diào)機(jī)、通訊車用空調(diào)機(jī)、坦克車用空調(diào)機(jī)，最大制冷量達(dá)1300w以上，最大制熱量達(dá)1600w以上。
如圖3所示，這種采用鋁板作為散熱裝置的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其體積約為210×160×28mm，由散熱鋁板8、換能水盒1、由2至4片半導(dǎo)體制冷/熱器件組成的制冷芯片組3和螺栓4組成，所述2至4片半導(dǎo)體器件組成制冷芯片組3置于鋁板8和換能水盒1之間，然后用固定螺栓4夾緊。盡可能將散熱鋁板8密合于制冷芯片組3，同時(shí)盡可將制冷芯片組3密合于換能水盒1，以改善熱交換效果。在這種結(jié)構(gòu)中，換能水盒1端面有端板6，端板6上有進(jìn)水嘴7和出水嘴2。
在圖4所示的實(shí)施例中，與圖3結(jié)構(gòu)不同的是，用鋁散熱器9代替了圖3中的散熱鋁板8。
在圖5和圖6示出的電子窗式空調(diào)機(jī)中，包括以下部件1)協(xié)調(diào)電子窗式空調(diào)機(jī)中各部件統(tǒng)一工作的電控電路(未示出)；2)采用上下兩個(gè)換能水盒夾緊半導(dǎo)體器件組成的本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置601，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2；3)與本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置601的進(jìn)出水嘴相連接，驅(qū)動(dòng)換能水盒11和12(圖2)中的水流動(dòng)的水泵602；4)提供徑向風(fēng)，提高車用散熱器604的散熱效果的離心風(fēng)扇603；5)裝在風(fēng)機(jī)軸609上，用于提供軸向風(fēng)，提高車用散熱器612散熱效果的軸流風(fēng)扇611；6)用以提高電子空調(diào)機(jī)與外界的散熱效率的車用散熱器604和612。圖中，610是前面板，608是空調(diào)器出風(fēng)口，607是擋風(fēng)板，606是水管。
在圖7-圖9示出的水床冷暖機(jī)中，采用鋁板和水循環(huán)部件夾緊半導(dǎo)體芯片結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)器714；附在半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)器714上下兩面的床板713(可以用兩塊木板或硬質(zhì)泡沫板制成，參考尺寸1.5m×0.95m×0.04m)；連接半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)器714設(shè)有出風(fēng)口702、進(jìn)風(fēng)口703、進(jìn)水嘴704和出水嘴705，外殼上還有掛環(huán)701，其內(nèi)部還包括電源706，水泵707，包圍著散熱水箱及水箱上散熱器710的進(jìn)風(fēng)口和風(fēng)道709，圖中，711是風(fēng)的隔斷，712是風(fēng)扇。
如圖4所示的采用散熱器的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，體積約為210×105×40mm，由鋁散熱器、半導(dǎo)體芯片組、換能水盒和固定螺栓組成，所述半導(dǎo)體芯片組置于鋁散熱器和換能水盒之間，然后用固定螺栓夾緊。
這種半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置主要應(yīng)用在汽車水墊、熱帶魚(yú)養(yǎng)殖等產(chǎn)品上，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、抗振興能好、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
將水盒與一潛水泵或一外循環(huán)水泵相連，就可對(duì)養(yǎng)魚(yú)缸制冷或加熱，使水溫穩(wěn)定。裝配風(fēng)扇、電控、水泵、出水噴頭、外殼等，即可成為同時(shí)完成魚(yú)缸的恒溫和加氧要求的產(chǎn)品。
如
圖10所示的汽車?yán)渑畨|，由以下部件組成1)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，采用圖4所示帶鋁散熱器的結(jié)構(gòu)形式；2)水泵，用于通過(guò)水管分別與半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置換能水盒1的進(jìn)水嘴、水墊801相連接，形成水在換能水盒中循環(huán)流動(dòng)；3)風(fēng)扇807，用于提高半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置的散熱效果；4)與本實(shí)用新型半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)器裝置的相連接的冷暖水墊801；5)供電電池810及充電器808，用于給水泵和半導(dǎo)體器件供電及電池充電。圖中，802是水管，803是水嘴，804是水泵，809是導(dǎo)線。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置包括換能水盒1、制冷芯片組3以及鋁散熱器9組成。
權(quán)利要求1.一種半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，包括半導(dǎo)體制冷器件組成的制冷芯片(3)，其特征在于，還包括換能水盒(1)以及將所述制冷芯片(3)與所述換能水盒(1)表面密合連接的連接裝置(4)，所述換能水盒(1)包括內(nèi)部加工有水道的鋁型材(5)、安裝在鋁型材(5)端面的端板(6)，以及設(shè)在所述端板(6)上分別與水道口相通的進(jìn)水嘴(7)和出水嘴(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述組成水盒(1)的鋁型材內(nèi)水道的截面形狀是復(fù)合多邊形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述換能水盒(1)、鋁型材(5)端面上設(shè)有螺孔用于通過(guò)螺栓將所述端板(6)固定到所述鋁型材(5)的端面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述水道型材(5)壓注而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于還包括散熱器，所述散熱器與半導(dǎo)體制冷芯片組(3)一起通過(guò)連接裝置固定到所述換能水盒上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述換能水盒(1)包括上換能水盒(1)和下?lián)Q能水盒(12)，所述上換能水盒(1)與制冷芯片組(3)及下?lián)Q能水盒(12)通過(guò)連接裝置(4)穩(wěn)固接成一個(gè)整體。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述散熱器是散熱鋁板(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述散熱器是鋁散熱器(9)。
專利摘要一種半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置,包括半導(dǎo)體芯片、水循環(huán)部件和固定連接件,水循環(huán)部件的中空水路呈串聯(lián)或并聯(lián)回路。由于這種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置散熱效率高,因此應(yīng)用范圍更廣,特別是可以用于制造大功率的半導(dǎo)體溫度調(diào)節(jié)裝置。
文檔編號(hào)F24F5/00GK2457492SQ00228950
公開(kāi)日2001年10月31日 申請(qǐng)日期2000年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月25日
發(fā)明者楊樹(shù), 蔣文先 申請(qǐng)人:楊樹(shù), 蔣文先