專利名稱：分體式熱電制冷器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種分體式熱電制冷器，尤其是在同種制冷材料中間引入導線使冷熱兩端充分分離的分體式熱電制冷器。
近幾年，電子制冷技術異軍突起，大有替代機械壓縮制冷的趨勢。原因在于電子制冷有很多優(yōu)點它不使用制冷劑，不污染環(huán)境。無噪音，無磨損，運行可靠，維護方便。體積小，重量輕，可只冷卻一專門的元件或特定的面積。冷卻速度快，控制簡單。另外，若在制冷器兩端建立溫差還有發(fā)電的功能。但是，目前這種電子制冷技術主要用于需要制冷的特殊行業(yè)，如醫(yī)療和科研試驗等，而且大都是小功率的制冷器械，并沒有被用于大功率的家用制冷電器。其主要原因是，用于電子制冷的核心部件----現(xiàn)行的整體式熱電制冷器在制冷時熱端熱量難以散失，致使其制冷效能低下。形成這一結果的原因有二(1)熱端和冷端之間存在熱傳導。(2)在結構上現(xiàn)行熱電制冷器熱端的散熱裝置難以匹配和安裝。由于熱傳導的存在，從熱端到冷端的損失熱需要更多的電能做功將其運輸?shù)街评淦鳠岫?，而附加的這部分電能最后又以熱能的形式在制冷器熱端集聚。因為熱傳導始終存在，所以在熱端的附加熱能就一直在聚集，這是現(xiàn)行熱電制冷器制冷效率低的一個重要原因。在結構上，現(xiàn)行熱電制冷器均是在配對的半導體熱電材料組兩端連接金屬片(通常是銅片)和絕緣板制成，外型結構如


圖1，內部熱電材料連接如圖2。由于半導體熱電材料強度很低且價格昂貴，般在長度尺寸上都做的很短，致使熱傳導因素對制冷效能影響很大。另外，冷熱兩端直接通過熱電材料連接成為一個整體，由于受制冷器在冷卻器械上的安裝空間的限制，熱端的散熱裝置難以匹配和安裝。熱端熱量難以散失致使制冷器的制冷功能銳減。以上兩因素決定了現(xiàn)行熱電制冷器難以達到目前家用制冷電器的機械壓縮制冷效果。
本實用新型的目的是提供一種無熱傳導負面效應影響的熱電制冷器，將制冷器兩端有效分離，從而使熱電制冷器更趨實用化。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型將目前的熱電制冷器由整體式改為分體式。所謂分體式熱電制冷器，就是在相應的同種熱電材料中間引入導線，使冷熱兩端充分分離。
冷熱兩端分離后，各端可以附加一級或二級整體制冷結構。現(xiàn)行的熱電制冷器大多是一級制冷結構，但有時為了得到更低的制冷溫度又做成了二級制冷和三級制冷結構。同樣，在分體熱電制冷器的兩端也可以分別添加一級或二級整體式制冷結構，以得到更低的制冷溫度。
冷熱兩端分離后，兩端制冷材料對數(shù)并不一定相等。有時為了制造方便或受安裝空間的限制，兩端熱電材料對數(shù)可以做的并不相等。但通過引入導線連接的必須是同種類型的熱電材料，以保證由P，N材料對構成的熱電偶之間的并聯(lián)關系。
根據(jù)現(xiàn)在的實驗證明，在溫差電路中引入第三種材料(連接片和導線)不會改變電路的特性，所以在同種熱電材料中間引入導線也不會改變原熱電制冷器的制冷和發(fā)電特性。采用這樣的結構后，將使制冷器的制冷性能從兩方面得到改善第一.完全消除掉由熱端向冷端的熱傳導給熱電制冷器的制冷性能帶來的負面影響。
第二.冷熱兩端的安裝更自由，可以實現(xiàn)遠距離安裝，從而使熱端的散熱裝置更容易實現(xiàn)匹配。
根據(jù)熱電制冷器產冷量公式Q0＝Qp-Qhc＝αabTcI-1/2I2R-KΔT其中的傳導熱KΔT部分就會被消除掉，使熱電偶制冷產冷量公式變?yōu)镼0＝Qp-Qhc＝αabTcI-1/2I2R所以對于相同的產冷量分體式熱電制冷器消耗電量少，在熱端的產熱量也就少，從而使熱電制冷器的制冷效率和性能得到提高。另一方面，冷端和熱端不再是一個整體，可以實現(xiàn)遠距離自由安裝，使熱端的散熱裝置在設計和安裝上更易匹配。由于這種分體式熱電制冷器的制冷效率和性能得到很大提高，從而使大功率家用制冷器如電子制冷空調，電子制冷冰箱等成為可能。當這種分體式熱電制冷器用于發(fā)電時，它的兩端可以放的很遠，不會再有熱傳導的負面影響，使其處在恒定的溫差下正常工作。這種分體式熱電制冷器也使野外篝火直接發(fā)電和地熱直接發(fā)電等成為可能。
圖1是現(xiàn)行的整體式熱電制冷器外型圖。
圖2是整體式熱電制冷器內部熱電材料連接示意圖。
圖3是本實用新型分體式熱電制冷器的外觀圖。
圖4是分體式熱電制冷器內部熱電材料和引入導線連接示意圖。
圖5是分體式熱電制冷器另一連接外型圖。
圖6是電偶之間并聯(lián)且兩端制冷材料對數(shù)不等時制冷器內部導線連接圖。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。
圖3所示分體式熱電制冷器由絕緣板1，熱電材料2和引入導線4組成。為了熱電材料2和引入導線4連接可靠加入了固定板3。組成電偶的一對熱電材料兩端依然用金屬片(通常用銅片)連接。在熱電材料中間引入的導線4通過連接頭5與遠距離輸送線導線束6連接。外界直流電源通過外接電源線7將分體式熱電制冷器接入電路，使其發(fā)揮一端吸熱一端放熱的制冷作用。為了美觀和安裝方便，引入導線4也可與固定板做在一起，兩工作端通過多芯插頭和導線板連接，如圖5所示。
圖4是分體式熱電制冷器內部熱電材料和引入導線連接示意圖，引入導線連接在同種熱電材料中間，不會改變原熱電制冷器的制冷和發(fā)電特性。電流從外接電源線接入，通過PN端(從P型材料到N型材料)時進行放熱反應，通過NP端(從N型材料到P型材料)時進行吸熱反應。由熱電材料組成的各熱電偶之間可以串聯(lián)也可以并聯(lián)，如圖6，且此示意圖也是兩端熱電材料對數(shù)不等的情況。
權利要求1.一種用于制冷也可用于發(fā)電的分體式熱電制冷器，由絕緣片，半導體熱電材料和引入導線組成，其特征在于構成制冷器的兩個端充分分離，同種熱電材料之間分別通過引入導線4對應連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的分體式熱電制冷器，其特征在于由P，N熱電材料組成的電偶之間可以并聯(lián)也可以串聯(lián)，兩端制冷材料對數(shù)并不一定相等。
3.根據(jù)權利要求1所述的分體式熱電制冷器，其特征在于制冷器的兩個端可以分別添加一級或二級整體制冷結構。
專利摘要本實用新型公開了一種由絕緣板1,熱電材料2,引入導線4和導線束6組成的分體式熱電制冷器。構成制冷器的冷熱端成為兩個自由端,兩端上的同種熱電材料之間通過引入導線4和導線束6分別作遠距離連接。這樣,冷熱兩端被充分分開后,完全避免了由于兩端之間的熱傳導給制冷器的制冷效能所帶來的負面影響,同時使熱端的散熱裝置在設計和安裝上更靈活自由。
文檔編號F25B21/02GK2504569SQ0127029
公開日2002年8月7日 申請日期2001年11月7日 優(yōu)先權日2001年11月7日
發(fā)明者王彬 申請人:王彬