半导体温差致冷器件的原理及用其制作冰箱的资料《无线电》已做过介绍,下面我想把自己设计制作的半导体冷热饮瓶介绍给大家。
文中介绍的半导体冷热饮瓶使用TEC1-12703型半导体致冷片,其外形尺寸为40×40×5mm,由127对温差电元件组成,额定直流工作电压12V,电流3A,最大温差ΔT≥60℃,最大产冷功率Q≥34W,重25克。在适当的温差和使用条件下,致冷致热效率高达1.5。而且,只需简单地改变供电电源极性即可改变为致冷或致热方式,使用非常方便。
半导体制冷器件的电源可利用汽车等车载蓄电池为电源,或利用220V交流电经变压、整流、滤波后以供使用。整流后的低压直流电源无须经稳压、纹波系数不大于10%即可。

为了制作方便,提高致冷效果,笔者利用市售110mm中口径冷藏瓶改制成电子冷、热饮瓶(也可利用其它冷藏瓶自制),瓶胆水容约1000cm\(^{3}\),仅对其上盖进行改装便可使用。具体制作如下;用无毒塑料板(也可用原瓶内保温盖板),按瓶盖内径尺寸裁一圆形平面基板,中间挖一直径60mm的孔。用铝、铁、铜(尽量不同铜,以免长期接触食用液体产生有害化学物质)作成兼储冷用的导热块,直径为60mm、长50mm,上颈部有一边宽10mm裙边。将导热块上端插入平面基板中间孔,相对接触面用镀锌螺钉紧固、粘牢。
致冷器热端热量的发散,是提高致冷效率的关键,在有条件的情况下,应尽量加大散热片有效表面积,并以最优气流方式提高散热效果,促使冷面温度降低。笔者用一块厚1.5~2mm的铜板(较薄的铜板焊接时平面易于变形),尺寸90×90mm作成散热片基板,中间部份要平整无锈,以便和致冷器件热端面有良好接触。用0.3~0.5mm铜皮作成15~18个“L”型散热片,并均匀焊接在散热片基板上(图2)。将致冷器件冷端朝下(置入储冷导热块上平面中间),热端朝上(置入散热器基板下平面中央),用尼龙或增强塑料作4只两头固定螺母(图3)并用螺钉四周紧固。紧固前应将所有与致冷器件平面相接触的金属体平面上均匀涂以导热硅脂。四周螺钉要逐步均匀旋入,用力一致,以免因不平衡损坏致冷器件或由于倾斜造成接触面导热不良。上下基板中间可填入包装用过的废泡沫塑料或其它优良保温材料,以增加隔热效果,盖子的周边应密封,防止液体浸入保温层。

散热器外罩(盖)必须留有合理的散热孔。安装后的冷热饮瓶如图4所示。也可在散热器旁装置一小型电风扇,以加速空气流动,提高散热效率。使用时,液体饮料和储冷导热块之间须有较大面积接触,以缩短致冷时间。
以上自制的冷饮瓶,由于符合对流规律,致冷效果良好。但致热不甚理想,有待读者改进。(2典)