半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及半導(dǎo)體制冷領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種基于半導(dǎo)體制冷忍片的半導(dǎo)體 制冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體制冷忍片(TECJhermoelectric Cooler)W其體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、制冷量控 制方便等特點(diǎn)，在小型制冷如紅酒冷藏柜、汽車用冷熱兩用箱、電子冰洪淋機(jī)等產(chǎn)品中得到 了廣泛的應(yīng)用。
[000引半導(dǎo)體制冷忍片主要是利用P-N型電偶對(duì)（leg)熱電半導(dǎo)體材料的巧爾貼 化eltier)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)一端冷、一端熱，在半導(dǎo)體制冷忍片兩端形成溫差，當(dāng)TEC熱端熱量放出 后，TEC冷端會(huì)產(chǎn)生一定的冷量，完成制冷。
[0004] 對(duì)于半導(dǎo)體制冷忍片的產(chǎn)冷量Qc與TEC熱端溫度化、冷端溫度Tc的關(guān)系式為:Glc = N 曰ITc-K (Th-Tc) -0.512R，其中N-TEC的電偶對(duì)的數(shù)量;a-TEC熱電材料賽貝克系數(shù);K-TEC熱 導(dǎo)；I-工作電流;R-TEC內(nèi)阻。由此式可W得到：當(dāng)TEC結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料特性、工作特性及冷端 溫度特性(N、K、a、R、I、Tc)確定后（前述參數(shù)存在一定的關(guān)聯(lián)性），則TEC產(chǎn)冷量Qc與其熱端 溫度Th密切相關(guān)，同樣工況下化越小，則產(chǎn)冷量Qc越大。因此，在TEC忍片及散熱結(jié)構(gòu)確定條 件下，降低TE試A端溫度化是提升TEC制冷量及制冷轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵。
[0005] 為了降低TEC熱端溫度Th,并兼顧性價(jià)比、結(jié)構(gòu)、空間等因素，如圖1和圖2所示，現(xiàn) 有的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，通常包括半導(dǎo)體制冷忍片S1、散熱器S2和軸流風(fēng)扇S3,散熱器S2包括 散熱基板S21和若干個(gè)散熱翅片S22,若干個(gè)散熱翅片S22連接于散熱基板S21的同一側(cè);半 導(dǎo)體制冷忍片Sl貼附于散熱基板S21上，散熱基板S21的面積大于半導(dǎo)體制冷忍片SI;軸流 風(fēng)扇S3設(shè)于散熱器S2的若干個(gè)散熱翅片S22上，軸流風(fēng)扇S3與散熱基板S21平行設(shè)置，軸流 風(fēng)扇S3的軸線與半導(dǎo)體制冷忍片Sl的中屯、線重合。
[0006]由于軸流風(fēng)扇S3上位于中屯、的電機(jī)占有一定體積(垂直軸流風(fēng)扇S3的軸線方向占 有一定橫截面積），因此，沿軸流風(fēng)扇S3的軸線方向，在軸流風(fēng)扇S3沿軸線四周的風(fēng)流對(duì)稱 時(shí)，軸流風(fēng)扇S3會(huì)在吹出的近距離形成風(fēng)流盲區(qū)S4。在現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)中，由于軸流 風(fēng)扇S3與散熱基板S21平行設(shè)置、軸流風(fēng)扇S3的軸線與半導(dǎo)體制冷忍片Sl的中屯、線重合，故 軸流風(fēng)扇S3與散熱基板S21之間形成的風(fēng)流盲區(qū)S4,正對(duì)準(zhǔn)散熱基板S21上與半導(dǎo)體制冷忍 片Sl相貼合的部分;散熱基板S21上與半導(dǎo)體制冷忍片Sl相貼合的部分是散熱基板S21的熱 量最集中、溫度最高區(qū)域，由于該風(fēng)流盲區(qū)S4的存在，導(dǎo)致該部分的換熱系數(shù)減小，溫度偏 高，造成與該部分貼合的TEC熱端熱量無(wú)法高效傳導(dǎo)（當(dāng)然，熱量通過(guò)散熱基板S21進(jìn)行了熱 量傳遞，散熱基板S21起到了均溫效果），造成TE試A端溫度化還是比較高，TEC產(chǎn)冷量的提高 比較少。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，能有效地提高產(chǎn)冷 量。
[000引上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)W下方案解決：
[0009] -種半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷忍片、散熱器和軸流風(fēng)扇;所述散熱器包括 散熱基板和連接于所述散熱基板的若干個(gè)散熱翅片;所述半導(dǎo)體制冷忍片貼附于所述散熱 基板上;所述軸流風(fēng)扇設(shè)于所述散熱器的若干個(gè)散熱翅片上，并與所述散熱基板平行設(shè)置； 所述軸流風(fēng)扇的軸線與所述半導(dǎo)體制冷忍片的中屯、線之間的距離D滿足W下條件= (Lf-Lt)/ 2 < D ^ (Lf/化Lt/5)，其中，Lf為軸流風(fēng)扇的直徑，Lt為半導(dǎo)體制冷忍片的長(zhǎng)度，Lf>Lt。
[0010] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述距離D滿足W下條件：（L廣Lt)/2 ^如f/2。
[OOW 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述距離D = Lf/2。
[001^ 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述距離D滿足W下條件:Lf/2 ^<1/2(Lf+Lt)。
[0013] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體制冷忍片沿垂直厚度方向的橫截面為正方形。
[0014] 在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述散熱基板沿垂直厚度方向的橫截面為正方形，所述散 熱基板的長(zhǎng)度與軸流風(fēng)扇的直徑相等。
[0015] 本設(shè)計(jì)人經(jīng)理論分析和實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)軸流風(fēng)扇的軸線與半導(dǎo)體制冷忍片的中屯、線的 距離D在一定范圍內(nèi)逐漸增大，會(huì)使得半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的等效換熱性能出現(xiàn)增大和減小變 化過(guò)程。經(jīng)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)用新型半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)將距離D設(shè)置在W下范圍內(nèi)：（Lf-Lt)/2卽含（Lf/化Lt/5)，其中Lf>Lt，能明顯地提高了半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的等效換熱性能，從 而有效地提高了產(chǎn)冷量。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為【背景技術(shù)】中現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為【背景技術(shù)】中現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖3為本實(shí)用新型的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】 [0019]實(shí)施例一
[0020]如圖3所示，一種半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷忍片11、散熱器12和軸流風(fēng)扇 13;散熱器12包括散熱基板121和連接于散熱基板121的若干個(gè)散熱翅片122;半導(dǎo)體制冷忍 片11貼附于散熱基板121上；軸流風(fēng)扇13設(shè)于散熱器12的若干個(gè)散熱翅片122上，并與散熱 基板121平行設(shè)置;軸流風(fēng)扇13的軸線與半導(dǎo)體制冷忍片11的中屯、線之間的距離D滿足W下 條件：1/2(Lf-Lt) < D ^/2(Lf+Lt)，其中，Lf為軸流風(fēng)扇13的直徑，Lt為半導(dǎo)體制冷忍片11的 長(zhǎng)度，Lf〉Lt。
[0021 ]上述半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的效果分析如下：
[0022] 散熱器12的換熱理論:換熱量Q = AA A T，A-散熱器12的有效換熱面積，A-散熱器12 表面平均換熱系數(shù)(W/VK)，A T-散熱器12溫度與環(huán)溫的溫度差。在溫差不變的前提下，提 高散熱器12與周圍環(huán)境的換熱量Q，唯有提升散熱器12的有效換熱面積A及表面換熱系數(shù)A。
[0023] 在現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)中，記散熱器的有效換熱面積為Ao,散熱器表面平均換 熱系數(shù)為入0。
[0024] 由于軸流風(fēng)扇13的軸線與半導(dǎo)體制冷忍片11的中屯、線偏離，會(huì)使得與半導(dǎo)體制冷 忍片11貼合的散熱器12中屯、區(qū)域風(fēng)流盲區(qū)相應(yīng)減小，而且會(huì)導(dǎo)致軸流風(fēng)扇S3沿軸線四周的 風(fēng)流對(duì)稱逐漸失衡而逐漸削弱風(fēng)流盲區(qū)，則對(duì)應(yīng)軸流風(fēng)扇13的換熱風(fēng)道阻力減小，而散熱 器12與半導(dǎo)體制冷忍片11貼合區(qū)域?qū)?yīng)的散熱翅片122表面積等效系數(shù)最大，對(duì)散熱器12 的有效換熱面積影響最大。因此，隨著距離D的增大，從表象看散熱器12的換熱面積一直在 減小，但實(shí)際上有效換熱面積A相對(duì)有效換熱面積為Ao會(huì)有增大和減小變化過(guò)程；同時(shí)，由 于軸流風(fēng)扇13的軸線與半導(dǎo)體制冷忍片11的中屯、線偏移，在一定范圍內(nèi)，軸流風(fēng)扇13到散 熱器12的風(fēng)流阻力減小，加快了空氣流動(dòng)速度，故表面換熱系數(shù)A會(huì)增大變化。因此，隨著距 離D的增大，參數(shù)AA的乘積值相對(duì)于初始乘積值A(chǔ)oAo會(huì)有增大和減小變化過(guò)程，半導(dǎo)體制冷 系統(tǒng)的等效換熱性能會(huì)有增大和減小變化過(guò)程。
[0025] 經(jīng)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，軸流風(fēng)扇13的軸線與半導(dǎo)體制冷忍片11的中屯、線