[发明专利]一种半导体制冷的吸附式装置

说明书

技术领域

本发明属于半导体制冷或制热领域，具体涉及一种半导体制冷的吸附式装置。

背景技术

传统空调制冷技术包括：蒸汽压缩式循环、吸收式制冷循环两种技术。蒸汽压缩式空调系统具有较高的制冷系数和较强的制冷、制热能力，但这种系统所使用的制冷剂CFCs，对臭氧层有活多或少的破坏，且运行时噪音很大，体积大，窗式空调尤为明显。吸收式空调系统的COP值中等，具有废热再利用及再生热的优点，但这种系统体积较大。以上技术都适用于功率要求大、空间大等场合，相对而言，半导体制冷技术可以用于微小结构的制冷、无噪声、空间小的情况。因此，半导体制冷技术具有特殊的用途。

半导体制冷片的工作原理主要为珀尔帖效应。珀尔帖效应揭示了一种电路系统的自然现象，即，二种不同金属组成一对热电偶，当热电偶通入直流电流后，因直流电通入的方向不同，将在电偶结点处产生吸热和放热现象。半导体制冷片利用P-N结具有较强的吸热和放热现象，产生一种局部制冷技术。半导体制冷片具有潜在的巨大应用价值，能够对电路结构等微结构进行降温，起到一个微型空调的作用。 

半导体制冷技术的实施是通过半导体制冷片的冷端与待降温物体的一个平面贴合，将该物体的热量通过两个紧密贴合的平面带走，从而降低物体的温度。为了贴合两个平面，需要一些粘结剂等媒介进行固定，增加了设计的复杂性、不可控性。若贴合平面有一定的曲率，则增加了贴合难度。事实上，在一些应用中，没必要用粘结剂将半导体制冷片的冷端与待降温物体贴合，甚至，不希望两个表面贴合。因此，在很多应用中，人们期待新型的半导体制冷装置来克服这些弊端、减少技术实施上的困难。

这里，公布一种半导体制冷的吸附式装置，它避免了上述问题，具有很好的实用价值。 

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种半导体制冷的吸附式装置。一种不用满足传统半导体制冷片必须与制冷平面贴合的要求，就可以制冷（制热）的装置。。

本发明包括制冷机构和待降温密室，具体包括半导体制冷片、空气腔、第一密封圈、光滑平板、空腔、绝热层、密封塞、连接线、圆环。

制冷机构包括半导体制冷片、第一密封圈、密封塞、连接线、圆环；半导体制冷片有镶嵌结构，第一密封圈的部分镶嵌在半导体制冷片上；圆环通过焊接固定在半导体制冷片侧面，并通过连接线与密封塞连接；第一密封圈上开有一个通气孔，密封塞插入通气孔内，并与第一密封圈紧密配合，防止漏气。

待降温密室包括光滑平板、空腔、绝热层；空腔是绝热层与光滑平板共同包围形成的空腔；光滑平板起到热传导的作用，空腔通过光滑平板与外界产生热交换。

所述的绝热层的横截面为U型。

制冷机构作用于待降温密室的过程如下：

将密封塞从第一密封圈的通气孔中拔出后，将整个制冷机构置于待制冷密室的光滑平板上面，形成空气腔。对半导体制冷片上表面施加微小的压力，产生弹性变形，使空气腔少量气体排出腔外。此时，将密封塞塞入第一密封圈的通气孔中，防止空气腔外的气体进入腔内。这样，空气腔内压强P1小于大气压强P0，产生压强差，从而将制冷机构贴附于待制冷密室的光滑平板上。空气腔内压强P1不受密室内压强P2影响。当半导体制冷片工作时，空气腔内的热量被半导体制冷片吸走，空气腔内温度T1降低。同时，半导体制冷片热端的热量消散于大气中，在局域范围内，导致大气温度T0升高。当空气腔内温度T1持续下降，最终降低到小于空腔内的温度T2的时候，空腔内的热量将通过具有一定导热功能的光滑平板传递到空气腔内，导致空腔温度T2的降低。 因此，制冷机构能够降低密室的温度。

当制冷结束后，可以对半导体制冷片施加微小的压力，降低大气压强P0与空气腔内压强P1的差值，然后，拔出密封塞，大气中的气体通过第一密封圈的通气孔进入空气腔中，从而分离制冷机构与待降温密室。

所述的第一密封圈由橡胶弹性材料制成。

所述的P0表示为大气压强，P1为空气腔内压强，P2为空腔内压强，T0为空气中温度，T1为空气腔内温度，T2为空腔的温度。

半导体制冷片由多层结构组成，具体包括散热片、第一导热板、第一电绝缘导热层、第一连接片、P型半导体、N型半导体、第二连接片、第二电绝缘导热层、第二导热板；电流源通过导线为半导体制冷片提供电力。