半导体制冷冰箱及其制造方法

半导体制冷冰箱及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种半导体制冷冰箱及其制造方法。本发明提供了一种半导体制冷冰箱，包括外壳和半导体模块以及将半导体模块的热量传至外壳的至少一根热端热管，特别地，还包括：至少一个热端固定压板，每个热端固定压板将每根热端热管的至少部分冷凝段固定于外壳的内表面，以使每根热端热管的至少部分冷凝段贴靠于外壳的内表面。此外，本发明还提供了一种半导体制冷冰箱的制造方法。本发明的半导体制冷冰箱及其制造方法中因为利用热端固定压板将相应的热端热管的至少部分冷凝段贴靠于外壳的内表面，因此可充分利用外壳表面作为散热面，也不使用散热风扇，从而使该半导体制冷冰箱节能环保、可靠性高、结构简单、安装方便、适应性强。
【专利说明】半导体制冷冰箱及其制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及冰箱，特别是涉及一种半导体制冷冰箱及其制造方法。

【背景技术】
[0002]传统冰箱使用氟利昂作为制冷剂，并以压缩机作为冰箱内部工质循环的动力，存在着对臭氧层破坏等污染问题，不符合国家的环保要求。半导体制冷，又称为温差电制冷、热电制冷。与传统的蒸汽压缩式制冷方式相比，半导体制冷无需压缩机、制冷剂，制冷启动迅速，结构简单，无噪音等优点，因此被认为是一种有助于解决臭氧破坏问题的环保制冷方式。同时，半导体制冷还具有制冷器体积小，移动、安装方便等优点，其制冷量可在毫瓦级至千瓦级之间变化，制冷温差可在20?150°C范围内调整，因此在电子元器件冷却，小型制冷设备，军事、医疗设备，科研等领域都有很多应用，更为重要的是半导体制冷开辟了制冷技术的一个新分支，解决了许多场合的制冷难题。特别是近年来随着我国人民生活水平的提高，半导体制冷在小型冰箱、饮水机、除湿机等家用领域的应用得到迅速推广。
[0003]目前，市场上大多数半导体冰箱采用散热铝槽或热管套翅片作为散热模块，这种散热方式，虽然能够保证半导体冷热端的温度和冷藏室内空气温度的要求，但是也存在一些问题，如实现强制对流的轴流风扇需要消耗额外的电能，同时随着轴流风扇运行的时间增加，其产生的噪声和故障率也越来越大，影响用户的舒适性。


【发明内容】

[0004]本发明第一方面的一个目的旨在克服现有技术中的冰箱的至少一个缺陷，提供一种半导体制冷冰箱，其能够有效地将热端热管固定在外壳上以充分利用外壳进行散热，且无需消耗额外的电能、噪声低和故障率低。
[0005]本发明第一方面的一个进一步的目的是要使外壳表面的温度均匀分布。
[0006]本发明第一方面的另一个进一步的目的是要尽量提高半导体制冷冰箱的能效。
[0007]本发明第二方面的一个目的是要提供一种用于上述任一种半导体制冷冰箱的制造方法。
[0008]根据本发明的第一方面，本发明提供了一种半导体制冷冰箱，包括外壳和半导体模块以及将所述半导体模块的热量传至所述外壳的至少一根热端热管，其中，还包括:至少一个热端固定压板，每个所述热端固定压板将每根所述热端热管的至少部分冷凝段固定于所述外壳的内表面，以使每根所述热端热管的至少部分冷凝段贴靠于所述外壳的内表面。
[0009]可选地，每个所述热端固定压板具有:隆起部，形成有沿其长度方向延伸的固定槽，以容纳相应所述热端热管的至少部分冷凝段；和分别从所述隆起部的两个长度边缘向外侧延伸出的、与所述外壳固定连接且贴靠在所述外壳的内表面上的两个固定侧翼。
[0010]可选地，每个所述热端固定压板的每个固定侧翼通过螺钉固定于所述外壳。
[0011]可选地，所述外壳上贴靠有所述热端热管至少部分冷凝段的壳壁的最内层为石墨膜层。
[0012]可选地，每根所述热端热管的冷凝段包括位于该热端热管的蒸发段两侧的第一冷凝段和第二冷凝段；所述至少一个热端固定压板的数量为至少两个，以使每根所述热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别利用一个相应热端固定压板与所述外壳的内表面热连接。
[0013]可选地，每根所述热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的两个相对侧壁的内表面。
[0014]可选地，所述至少一根热端热管的数量为至少两根，一部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的两个相对侧壁的内表面，其余部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的顶壁的内表面；或，所述至少一根热端热管的数量为至少三根，一部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的两个相对侧壁的内表面，另一部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的顶壁的内表面，其余部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的底壁的内表面。
[0015]可选地，所述半导体模块包括:半导体制冷片；和热端传热基板，其被安装成使其前表面与所述半导体制冷片的热端接触抵靠，所述热端传热基板上形成有至少一个容纳槽，每个所述容纳槽配置成容纳一根相应所述热端热管的至少部分蒸发段。
[0016]可选地，所述热端传热基板的后表面与所述外壳的后壁的内表面接触抵靠，所述外壳的后壁的最内层为石墨膜层。
[0017]可选地，所述半导体模块进一步包括:导冷块，其后表面与所述半导体制冷片的冷端接触抵靠；和具有中央开口的冷热端隔热层，所述半导体制冷片和所述导冷块设置在所述中央开口中，所述半导体制冷片的热端凸出于或平齐于所述冷热端隔热层的后侧面，所述导冷块的前表面凸出于或平齐于所述冷热端隔热层的前侧面；以及冷端传热基板，其后表面与所述导冷块的前表面接触抵靠。
[0018]可选地，每个所述容纳槽的开口处于所述热端传热基板的前表面，以使每根所述热端热管的至少部分蒸发段的部分外壁与所述半导体制冷片的热端接触抵靠。
[0019]可选地，每根所述热端热管的至少部分冷凝段为扁管。
[0020]可选地，所述外壳包括相互独立的第一部分和后壁，所述第一部分包括所述外壳的顶壁、底壁和两相对侧壁，每个所述热端固定压板将每根所述热端热管的至少部分冷凝段固定于所述第一部分的内表面，以在制造所述半导体制冷冰箱时便于所述半导体模块的安装。
[0021]根据本发明的第二方面，本发明提供了一种制造上述任一种半导体制冷冰箱的制造方法，其特征在于，包括:
[0022]步骤A:将所述半导体制冷冰箱的每根热端热管的至少部分冷凝段放置于所述半导体制冷冰箱的外壳的内表面的预定位置处；
[0023]步骤B:将每个所述热端固定压板罩扣在相应所述热端热管的至少部分冷凝段上；
[0024]步骤C:将每个所述热端固定压板固定于所述外壳。
[0025]可选地，通过多个螺钉将每个所述热端固定压板的每个固定侧翼固定于所述外壳，以将每个所述热端固定压板固定于所述外壳。
[0026]可选地，在所述步骤A之前还包括步骤Al:在所述外壳上贴靠有所述热端热管至少部分冷凝段的壳壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜，以形成石墨膜层；和/或，在所述外壳的后壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨月吴。
[0027]可选地，在所述步骤A之前还包括步骤A2:通过压铆工艺将每根所述热端热管的至少部分蒸发段嵌入所述半导体制冷冰箱的半导体模块的热端传热基板的相应容纳槽内。
[0028]可选地，在所述步骤C之后还包括步骤D:
[0029]将所述半导体模块的冷端传热基板的前表面抵靠于所述半导体制冷冰箱的内胆的后表面；
[0030]将所述半导体模块的半导体制冷片、导冷块安装于冷热段隔热层后形成的第一预装组件的前表面抵靠于所述冷端传热基板的后表面；
[0031]将所述半导体模块的热端传热基板的前表面抵靠于所述半导体制冷片的热端，且使所述外壳的第一部分与所述内胆固定连接；
[0032]将多个螺钉分别依次穿过所述热端传热基板上的相应通孔、所述冷热端隔热层上的相应通孔和所述冷端传热基板上的相应通孔后旋入所述内胆后壁上的螺钉孔内；
[0033]安装所述外壳的后壁，且使所述外壳的后壁的内表面与所述热端传热基板的后表面接触抵靠。
[0034]本发明的半导体制冷冰箱及其制造方法中因为利用热端固定压板将相应的热端热管的至少部分冷凝段贴靠于外壳的内表面，因此能够牢固地将热端热管固定在外壳上，以充分利用外壳表面作为散热面，则不需要散热风扇，从而使该半导体制冷冰箱噪音低、节能环保、可靠性高，且结构简单、安装方便、适应性强。
[0035]进一步地，由于本发明的半导体制冷冰箱及其制造方法中每个热端固定压板的特殊的结构，显著提高了热端热管冷凝段中的热量的传递效率。
[0036]进一步地，由于本发明的半导体制冷冰箱及其制造方法中外壳的部分壳壁的最内层为石墨膜层，以利用石墨膜的横向高导热率，将热端热管传出的热量均匀地发散至外壳表面。
[0037]进一步地，由于本发明的半导体制冷冰箱及其制造方法中热端热管的特别的结构，大大提高了传冷效率和冰箱的能效。
[0038]进一步地，由于本发明的半导体制冷冰箱及其制造方法中热端传热基板与外壳接触抵靠，显著增加了散热面积。
[0039]进一步地，由于本发明的半导体制冷冰箱及其制作方法中外壳内没有散热风扇，可避免了运动部件因磨损、碰撞等情况而出现故障的概率，提高了半导体制冷冰箱运行的可靠性和寿命。
[0040]根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

【专利附图】

【附图说明】
[0041]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中:
[0042]图1是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性爆炸图；
[0043]图2是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性局部结构图；
[0044]图3是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱中热端固定压板的示意性结构图；
[0045]图4是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性剖视图；
[0046]图5是图4中A处的示意性局部放大图；
[0047]图6是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性局部结构图；
[0048]图7是具有本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的内胆的示意性局部结构图；
[0049]图8是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的制造方法的示意性流程图。

【具体实施方式】
[0050]图1是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性爆炸图。如图1所示，并参考图2，本发明实施例提供了一种半导体制冷冰箱，其包括外壳50和半导体模块20以及将半导体模块20的热量传至外壳50的至少一根热端热管60。特别地，本发明实施例中的半导体制冷冰箱还包括至少一个热端固定压板70。每个热端固定压板70将每根热端热管60的至少部分冷凝段固定于外壳50的内表面，以使每根热端热管60的至少部分冷凝段贴靠于外壳50的内表面。每个热端固定压板70能够牢固地将相应热端热管60固定在外壳50上，每根热端热管60的至少部分冷凝段与外壳50直接贴靠，接触热阻小，以充分利用外壳表面作为散热面，且不需要散热风扇，从而使该半导体制冷冰箱节能环保、可靠性高，且结构简单、安装方便、适应性强，也可实现半导体制冷冰箱散热的“零噪音”。
[0051]为了进一步提高换热效率，每根热端热管60的至少部分冷凝段为扁管，即贴靠在外壳50上的部分热端热管管段的横截面为近似方形或矩圆形。每根热端热管60的与外壳50直接贴靠的至少部分冷凝段的内表面上也可涂抹导热硅胶，以提高传热效率。为了便于半导体制冷冰箱的安装，外壳50可包括相互独立的第一部分和后壁。外壳50的第一部分包括外壳50的顶壁、底壁和两相对侧壁，每个热端固定压板70将每根热端热管60的至少部分冷凝段固定于第一部分的内表面，以在制造半导体制冷冰箱时便于半导体模块20的安装。
[0052]图3是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱中热端固定压板的示意性结构图。每个热端固定压板70具有隆起部71和两个固定侧翼72。隆起部71上形成有沿其长度方向延伸的固定槽，以容纳相应热端热管60的至少部分冷凝段。两个固定侧翼72分别从隆起部71的两个长度边缘向外侧延伸出，用于与外壳50固定连接且贴靠在外壳50的内表面上，以将相应热端热管60的至少部分冷凝段传递给热端固定压板70的热量传至外壳50的内表面。每个固定侧翼72上具有沿其长度方向间隔设置的多个螺钉孔，以使每个热端固定压板70的每个固定侧翼72通过螺钉固定于外壳50。
[0053]图4是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性剖视图。如图4所示，并参考图5，外壳50上贴靠有热端热管60至少部分冷凝段的壳壁的最内层为石墨膜层，也就是说其上贴靠有一根或多根热端热管60的至少部分冷凝段的外壳壳壁的最内层为石墨膜层，以将热端热管60传出的热量均匀发散至具有石墨膜层的壳壁的基板层表面。在本发明一个具体的实施例中，在外壳60的两个相对侧壁的内表面上贴靠热端热管60,则外壳50的两个相对的壳壁的最内层为石墨膜层。本发明实施例的半导体制冷冰箱充分利用石墨膜层51的横向高导热率(也可称为均温性)，将热端热管60传出的热量均匀发散至具有石墨膜层的壳壁的基板层表面，以使具有石墨膜层的壳壁的基板层均匀地散发热量至外壳50外的空气中。在本发明的另外一些实施例中，外壳50的所有壳壁的基板层的最外层均可为石墨膜层51。
[0054]本领域的技术人员通常认为，金属基板层就具有导热特性，能够将热量传递至外壳外的空气中，且不需要均温，然而本发明的发明人发现，直接将每根热端热管的冷凝段的热量传至外壳内表面时，外壳上的靠近热端热管的冷凝段的区域的温度要远远高于远离热端热管的冷凝段的区域，使外壳的表面上各个部分散发的热量不一致，降低了半导体制冷冰箱的散热。在基板层的至少部分内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜形成的石墨膜层可使外壳的各个地方散热比较均匀。
[0055]考虑到冰箱外壳的结构的特殊性，本发明实施例中将每根热端热管设计为“类似U型”的结构。具体地，每根热端热管60的冷凝段包括位于该热端热管的蒸发段两侧的第一冷凝段和第二冷凝段，每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别垂直于相应热端热管60的至少部分蒸发段。在本发明实施例中，每根热端热管60的蒸发段为相应热端热管的中间管段部分，主要用于吸收半导体模块20产生的热量，例如，每根热端热管60的蒸发段可至少包括相应热端热管的嵌入到半导体模块20中的热端传热基板25中的部分管段。至少一个热端固定压板70的数量为至少两个，以使每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别利用一个相应热端固定压板70与外壳50的内表面热连接。如图6所示，至少一根热端热管60的数量可为至少三根，一部分热端热管中的每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳的两个相对侧壁的内表面，另一部分热端热管中的每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的顶壁的内表面,其余部分热端热管中的每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的底壁的内表面。
[0056]本发明的至少一根热端热管60的数量可根据实际的需要(制冷量等)合理设计，每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的位置也可根据实际需要重新设置。例如在散热量在100W以内时，通过排布4根“类似U形”热管将半导体模块的热量传导至外壳50的两侧面、顶壁和底壁。在散热量为100?125W时，通过排布5根“类似U形”热管将半导体模块的热量传导至外壳50的两侧面、顶壁和底壁。在散热量为125?150W时，通过排布6根“类似U形”热管将半导体模块的热量传导至外壳50的两侧面、顶壁和底壁。一般来说，热端热量每增加25W，则需要增加一根热端热管60。
[0057]在本发明的一些替代性实施例中，每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳的一个相应侧壁的内表面和顶壁的内表面。例如，至少一根热端热管60的数量可为2根，一根热端热管60的第一冷凝段的至少部分管段沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的一个相应侧壁的内表面，第二冷凝段的至少部分管段沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的顶壁的内表面；另外一根热端热管60的第一冷凝段的至少部分管段沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的一个相应侧壁的内表面,第二冷凝段的至少部分管段沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的顶壁的内表面。
[0058]在本发明的另一些替代性的实施例中，至少一根热端热管60的数量也可为至少两根，一部分热端热管中的每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的两个相对侧壁的内表面，其余部分热端热管中的每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳50的顶壁的内表面。在本发明的又一些替代性实施例中，每根热端热管60的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应热端固定压板70固定于外壳的两个相对侧壁的内表面。
[0059]在本发明的一个优选的实施例中，半导体模块20可包括半导体制冷片21、冷端传热基板22、热端传热基板25和导冷块23以及具有中央开口的冷热端隔热层24。半导体制冷片21的数量可为一块或多块。在本发明实施例中，半导体制冷片21的数量为一块。导冷块23的后表面与半导体制冷片21的冷端接触抵靠，导冷块23的前表面与冷端传热基板22的后表面接触抵靠，以将半导体制冷片21的冷量传至冷端传热基板22。半导体制冷片21和导冷块23设置在冷热端隔热层24的中央开口中，半导体制冷片21的热端凸出于或平齐于冷热端隔热层24的后侧面，导冷块23的前表面凸出于或平齐于冷热端隔热层24的前侧面，以防止冷端传热基板22与热端传热基板25之间进行冷热交换。热端传热基板25被安装成使其前表面与半导体制冷片21的热端接触抵靠，以将半导体制冷片21的热量传递至外壳50中，进行散热。热端传热基板25上形成有至少一个容纳槽，每个容纳槽配置成容纳一根相应热端热管60的至少部分蒸发段。半导体制冷片21、冷端传热基板22、热端传热基板25和导冷块23相互之间的接触面皆要涂抹导热硅脂，以降低接触面热阻。
[0060]在本发明的一个优选的实施例中，热端传热基板25的后表面与外壳50的后壁的内表面接触抵靠，且外壳60的后壁的最内层为石墨膜层51,以使热端传热基板25与石墨膜层51接触，显著增加了散热面积。在本发明的一些其它的实施例中，热端传热基板25的每个容纳槽的开口处于热端传热基板25的前表面，以使每根热端热管60的至少部分蒸发段的部分外壁与半导体制冷片的热端接触抵靠，以使每根热端热管60的蒸发段与外壳50后壁的内表面之间具有一定的间距，可防止每根热端热管60的蒸发段吸收外壳50内表面上的热量，降低散热效果。
[0061]图7是具有本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的内胆的示意性局部结构图。本发明实施例的半导体制冷冰箱还可包括将半导体模块20的冷量传至半导体制冷冰箱的内胆10的至少一根冷端热管30和至少一个冷端固定压板40。每个冷端固定压板40将每根冷端热管30的至少部分蒸发段固定于内胆10的外表面，以使每根冷端热管30的至少部分蒸发段贴靠于内胆10的外表面，从而使半导体制冷冰箱以内胆外表面作为散冷面，简化加工工艺，节约成本。每个冷端固定压板40与用于固定热端热管60的热端固定压板70的结构一致。在本发明的一些替代性实施例中，每根冷端热管30的至少部分蒸发段焊接于内胆10的外表面，且采用的为锡焊的焊接方式，即冷端热管30可与经过表面镀镍处理的内胆10进行锡焊连接，以降低接触热阻。
[0062]每根冷端热管30的第一蒸发段和第二蒸发段的至少部分管段分别沿水平纵向方向固定于内胆10的两个相对侧壁的外表面。或，至少一根冷端热管30的数量为至少三根，以可被分为两部分或者三部分。当被分隔为两部分时，一部分冷端热管中的每根冷端热管30的第一蒸发段和第二蒸发段的至少部分管段分别沿水平纵向方向固定于内胆10的两个相对侧壁的外表面，其余部分冷端热管中的每根冷端热管30的第一蒸发段和第二蒸发段的至少部分管段均沿水平纵向方向固定于内胆10的顶壁的外表面。当被分隔为三部分时，一部分冷端热管中的每根冷端热管30的第一蒸发段和第二蒸发段的至少部分管段分别沿水平纵向方向固定于内胆10的两个相对侧壁的外表面，另一部分冷端热管中的每根冷端热管30的第一蒸发段和第二蒸发段的至少部分管段均沿水平纵向方向固定于内胆10的顶壁的外表面，其余部分冷端热管中的每根冷端热管30的第一蒸发段和第二蒸发段的至少部分管段均沿水平纵向方向固定于内胆10的底壁的外表面。
[0063]冷端传热基板22上也形成有至少一个容纳槽，每个容纳槽配置成容纳一根相应冷端热管30的至少部分冷凝段。每个容纳槽的开口处于冷端传热基板22的后表面，以使每根冷端热管30的至少部分冷凝段的部分外壁与导冷块23的前表面接触抵靠。冷端传热基板22的前表面与内胆10的后壁的外表面接触抵靠。内胆10的至少部分最外层也可为内胆10的石墨膜层12，以提高制冷效率。具体地，内胆10的至少部分胆壁的最外层为石墨膜层，且其上贴靠有一根或多根冷端热管30的至少部分蒸发段的胆壁的最外层必须为石墨膜层，以将冷端热管30传出的冷量均匀发散至具有石墨膜层的胆壁的基板层11表面。每根冷端热管30的至少部分蒸发段为扁管。
[0064]在本发明的一个实施例中，内胆10的基板层、冷端传热基板22和热端传热基板25以及外壳50的基板层皆采用铝合金6061且利用铝型材冷挤压成型工艺一体成型，并对其进行表面镀镍处理，对其缝隙进行氩弧焊，利用钻床在相应位置钻孔。此外，外壳50外表面可覆盖ABS硬质材料。导冷块23的材质可采用传热效率更高的铜材料。内胆10的基板层、冷端传热基板22、导冷块23和热端传热基板25以及外壳50的基板层也可采用其它金属材质。
[0065]冷端热管30和热端热管60主要采用的是铜材料，冷端热管30内的工质可为乙醇或甲醇，热端热管60内的工质可为去离子水。为了保证半导体制冷片21的冷热端的温度和温差，单根冷端热管30和热端热管60在25W的功率测试条件下其温差必须小于5°C。冷端热管30和热端热管60经过烧结、注液、抽真空、除气和封口后工艺后先形成圆直热管，然后利用冲床和压模将圆直热管冲压成所需形状，例如扁管状，压扁后还需对其表面进行精车加工，以保证平面度。在使用环境湿度较大，还需对冷端热管30和热端热管60表面进行化学镀镍，并进行盐雾检验，以避免冷端热管被腐蚀。
[0066]半导体模块20的冷热端隔热层24采用聚氨酯发泡材料，通过模具一体发泡成型，然后对其相应位置钻孔，并将半导体制冷片21和导冷块23过盈配合地放置于中央开口内。
[0067]图8是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的制造方法的示意性流程图。本发明实施例还提供了一种制造上述任一种半导体制冷冰箱的制造方法，其包括:
[0068]步骤A:将半导体制冷冰箱的每根热端热管的至少部分冷凝段放置于半导体制冷冰箱的外壳的内表面的预定位置处。
[0069]步骤B:将每个热端固定压板罩扣在相应热端热管的至少部分冷凝段上。
[0070]步骤C:将每个热端固定压板固定于外壳。具体地，可通过多个螺钉将每个热端固定压板的每个固定侧翼固定于外壳，以将每个热端固定压板固定于外壳。
[0071 ] 在本发明的一个实施例中，在步骤A之前还包括步骤Al:在外壳上贴靠有热端热管至少部分冷凝段的壳壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜，以形成石墨月吴层；和/或在外壳的后壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨I吴。此内，也可在外壳的其它壳壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜，也就是说，步骤Al也可理解为:在外壳的预先确定的壳壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜，以形成石墨膜层，外壳的预先确定的壳壁至少包括其上贴靠有一根或多根热端热管的至少部分冷凝段的壳壁和/或后壁。
[0072]例如，在本发明一个具体的实施例中，在外壳的两个相对侧壁的内表面上贴靠热端热管。本领域技术人员可以理解的是，可只在外壳的两个相对侧壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜，以将半导体模块的热量均匀地散布至外壳的两个相对侧壁，从而使外壳内部受冷均匀；也可只在外壳的后壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜，以将半导体模块的热端传热基板上的热量直接传递至外壳后壁；也可在外壳的两个相对侧壁和后壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨I吴；也可在外壳的全部基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨膜。上述四种情况，可根据半导体制冷冰箱的工作需求进行选择。
[0073]在本发明的另一实施例中，在步骤A之前也可包括步骤A2:通过压铆工艺将每根热端热管的至少部分蒸发段嵌入半导体制冷冰箱的半导体模块的热端传热基板的相应容纳槽内。
[0074]在步骤C之后还包括步骤D:将半导体模块的冷端传热基板的前表面抵靠于半导体制冷冰箱的内胆的后表面；
[0075]将半导体模块的半导体制冷片、导冷块安装于冷热端隔热层后形成的第一预装组件的前表面抵靠于冷端传热基板的后表面；
[0076]将半导体模块的热端传热基板的前表面抵靠于半导体制冷片的热端，且使外壳的第一部分与内胆固定连接；
[0077]将多个螺钉分别依次穿过热端传热基板上的相应通孔、冷热端隔热层上的相应通孔和冷端传热基板上的相应通孔后旋入内胆后壁上的螺钉孔内；
[0078]安装外壳的后壁，且使外壳的后壁的内表面与热端传热基板的后表面接触抵靠。
[0079]在步骤D中的将半导体模块的冷端传热基板的前表面抵靠于半导体制冷冰箱的内胆的后表面包括:通过压铆工艺将每根冷端热管的至少部分冷凝段嵌入半导体制冷冰箱的半导体模块的冷端传热基板的相应容纳槽内；将半导体制冷冰箱的每根冷端热管的至少部分蒸发段固定于半导体制冷冰箱的内胆的外表面上，以形成第二预装组件。
[0080]将半导体模块的热端传热基板的前表面抵靠于半导体制冷片的热端，也就是将外壳的第一部分和热端传热基板安装在第二预装组件上。
[0081]在步骤D之后还包括步骤E:在内胆和外壳之间填充聚氨酯发泡层，以隔绝储物间室内的冷量泄露。
[0082]在步骤E之后还包括步骤F:在半导体制冷冰箱的前门和外壳的接触处安装磁性密封条，将前门通过铰链与外壳铰接在一起。
[0083]需要注意的是，上述步骤已经能够使半导体冰箱进行工作，但是为了美观或者其它要求，还需要安装一些装饰性部件、保护性的部件等。
[0084]至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
【权利要求】
1.一种半导体制冷冰箱，包括外壳和半导体模块以及将所述半导体模块的热量传至所述外壳的至少一根热端热管，其特征在于，还包括: 至少一个热端固定压板，每个所述热端固定压板将每根所述热端热管的至少部分冷凝段固定于所述外壳的内表面，以使每根所述热端热管的至少部分冷凝段贴靠于所述外壳的内表面。
2.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其特征在于，每个所述热端固定压板具有: 隆起部，形成有沿其长度方向延伸的固定槽，以容纳相应所述热端热管的至少部分冷凝段；和 分别从所述隆起部的两个长度边缘向外侧延伸出的、与所述外壳固定连接且贴靠在所述外壳的内表面上的两个固定侧翼。
3.根据权利要求2所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 每个所述热端固定压板的每个固定侧翼通过螺钉固定于所述外壳。
4.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 所述外壳上贴靠有所述热端热管至少部分冷凝段的壳壁的最内层为石墨膜层。
5.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 每根所述热端热管的冷凝段包括位于该热端热管的蒸发段两侧的第一冷凝段和第二冷凝段； 所述至少一个热端固定压板的数量为至少两个，以使每根所述热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别利用一个相应热端固定压板与所述外壳的内表面热连接。
6.根据权利要求5所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 每根所述热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的两个相对侧壁的内表面。
7.根据权利要求5所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 所述至少一根热端热管的数量为至少两根，一部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的两个相对侧壁的内表面，其余部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的顶壁的内表面；或 所述至少一根热端热管的数量为至少三根，一部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段分别沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的两个相对侧壁的内表面，另一部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的顶壁的内表面，其余部分所述热端热管中的每根热端热管的第一冷凝段和第二冷凝段的至少部分管段均沿水平纵向方向利用相应所述热端固定压板固定于所述外壳的底壁的内表面。
8.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其特征在于，所述半导体模块包括: 半导体制冷片；和 热端传热基板，其被安装成使其前表面与所述半导体制冷片的热端接触抵靠，所述热端传热基板上形成有至少一个容纳槽，每个所述容纳槽配置成容纳一根相应所述热端热管的至少部分蒸发段。
9.根据权利要求8所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 所述热端传热基板的后表面与所述外壳的后壁的内表面接触抵靠，所述外壳的后壁的最内层为石墨膜层。
10.根据权利要求8所述的半导体制冷冰箱，其特征在于，所述半导体模块进一步包括: 导冷块，其后表面与所述半导体制冷片的冷端接触抵靠；和 具有中央开口的冷热端隔热层，所述半导体制冷片和所述导冷块设置在所述中央开口中，所述半导体制冷片的热端凸出于或平齐于所述冷热端隔热层的后侧面，所述导冷块的前表面凸出于或平齐于所述冷热端隔热层的前侧面；以及冷端传热基板，其后表面与所述导冷块的前表面接触抵靠。
11.根据权利要求10所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 每个所述容纳槽的开口处于所述热端传热基板的前表面，以使每根所述热端热管的至少部分蒸发段的部分外壁与所述半导体制冷片的热端接触抵靠。
12.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 每根所述热端热管的至少部分冷凝段为扁管。
13.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其特征在于， 所述外壳包括相互独立的第一部分和后壁，所述第一部分包括所述外壳的顶壁、底壁和两相对侧壁，每个所述热端固定压板将每根所述热端热管的至少部分冷凝段固定于所述第一部分的内表面，以在制造所述半导体制冷冰箱时便于所述半导体模块的安装。
14.一种权利要求1至13中任一项所述半导体制冷冰箱的制造方法，其特征在于，包括: 步骤A:将所述半导体制冷冰箱的每根热端热管的至少部分冷凝段放置于所述半导体制冷冰箱的外壳的内表面的预定位置处； 步骤B:将每个所述热端固定压板罩扣在相应所述热端热管的至少部分冷凝段上； 步骤C:将每个所述热端固定压板固定于所述外壳。
15.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于， 通过多个螺钉将每个所述热端固定压板的每个固定侧翼固定于所述外壳，以将每个所述热端固定压板固定于所述外壳。
16.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括步骤Al: 在所述外壳上贴靠有所述热端热管至少部分冷凝段的壳壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨I吴，以形成石墨I吴层；和/或 在所述外壳的后壁的基板层的内表面上喷涂石墨涂料或者粘贴石墨月吴。
17.根据权利要求14所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括步骤A2: 通过压铆工艺将每根所述热端热管的至少部分蒸发段嵌入所述半导体制冷冰箱的半导体模块的热端传热基板的相应容纳槽内。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其特征在于，在所述步骤C之后还包括步骤D: 将所述半导体模块的冷端传热基板的前表面抵靠于所述半导体制冷冰箱的内胆的后表面； 将所述半导体模块的半导体制冷片、导冷块安装于冷热段隔热层后形成的第一预装组件的前表面抵靠于所述冷端传热基板的后表面； 将所述半导体模块的热端传热基板的前表面抵靠于所述半导体制冷片的热端，且使所述外壳的第一部分与所述内胆固定连接； 将多个螺钉分别依次穿过所述热端传热基板上的相应通孔、所述冷热端隔热层上的相应通孔和所述冷端传热基板上的相应通孔后旋入所述内胆后壁上的螺钉孔内； 安装所述外壳的后壁，且使所述外壳的后壁的内表面与所述热端传热基板的后表面接触抵靠。
【文档编号】F25D19/00GK104329851SQ201410437143
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】陶海波, 王定远, 李鹏, 王晶, 李春阳 申请人:青岛海尔股份有限公司