制冷片可以用多久（制冷片可以用多久啊）

今天和大家分享一下关于制冷片能用多久的问题（制冷片能用多久）。以下是这个问题的总结。让我们来看看。

饮水机的冰箱一般能用几年？

这取决于你如何使用它。一般三四年就没用了。如果保养得好，十年八年都没问题。你可以问问春梅园冰热直饮机。

半导体制冷片的寿命

事实上，我们必须基于某些条件来谈论可靠性。

半导体热电制冷器制冷技术的可靠性研究

导读:由于热电冰箱是一种基于固态的结构，因此通常认为热电冰箱具有较高的可靠性。在大多数应用条件下，热电制冷装置可以为您提供长期无故障服务。目前，在许多具体实例中，热电冰箱的连续工作时间已超过20年，热电冰箱的寿命比相关仪器的寿命更长。然而，由于故障率与应用环境密切相关，因此在实际应用中仍然难以获得特定热电制冷装置的可靠性。对于一些相对稳定的制冷应用，加载在冰箱上的DC电源非常稳定并且基本上不间断，此时热电冰箱的可靠性将非常高。一般来说，平均故障间隔时间（MTBFs）将超过2，000，000小时，这种情况下的平均故障间隔时间通常被视为工业标准。另一方面，在涉及冷热循环的应用条件下，平均故障间隔时间将大大缩短，尤其是热电制冷器的温度将在循环过程中上升到更高的温度。

一般来说，公布热电冰箱的可靠性数据非常困难，因为实际应用中的许多应用条件和工作参数都会影响最终结果。因此，可靠性数据仅对与测试环境相似的应用环境有效，但不一定适用于其他应用。如冰箱的安装和焊接技术、供电和温度控制系统及相关技术、温度控制等因素，结合外部环境会极大地影响故障率，使其在较大范围内波动。为了向用户提供有关热电冷却器寿命的基本数据，并帮助相关工程师设计和优化冷却器的可靠性，我们设计了几次冷却器可靠性试验以获得所需的可靠性数据。这里列出了几种应用条件下的测试结果和数据，可以帮助在类似条件下使用冰箱的终端消费者。在向用户提供这些数据时，应根据不同的应用环境和用户需求进行选择。

热电冷却器安装过程的一些一般要求可在本手册的第六部分找到。为了尽量减少错误的安装过程对冰箱可靠性的影响，所有冰箱的安装过程都必须符合手册中提到的要求。安装过程中影响冰箱可靠性的因素主要包括以下几点:

a）热电制冷器在压力下具有高机械强度，但剪切强度相对较低。因此，一般不可能在承载主支架的机械结构系统中设计热电制冷器。在可能涉及振动和冲击的应用条件下，安装时更好保持适当的压力，即采用螺钉夹紧的 *** 。对于热冰箱，只要采用正确的安装 *** ，就可以成功应对飞机、军事或类似环境中的振动或冲击环境。

b）尽管热电冰箱的更大建议压力负载为每平方厘米15公斤（每平方英寸200磅），但大多数冰箱在测试过程中可以承受超过每平方厘米15公斤（每平方英寸200磅）的压力负载而不会出现故障。最重要的是确保冰箱的安装 *** 是用螺钉夹紧并固定冰箱，并在安装过程中保持适当的压力，使冰箱在较小的侧向力作用下不会轻易松动并引起移动。如果几个热电偶对需要固定在同一个冰箱中，松动的零件会造成很大的麻烦。在这种情况下，如果安装时夹具压力不够，可能会导致制冷性能下降，甚至导致冰箱过早失效。如果使用多级冰箱阵列进行安装，建议使用高度公差为0.025毫米的冰箱。在任何情况下，夹紧压力都必须均匀施加，表面必须平坦（具体安装说明请参考第六部分）。

c）为了避免冰箱因明显的机械振动而发生故障，尽量不要在冰箱的冷端面上放置无支撑的质量器件。如果必须涉及大质量物体，更好使用夹具将热电冷却器固定在散热器和物体之间，或者首先将设备夹在可以用作介质的冷板上。这时，夹紧螺钉可以有效地增加整个机械系统的剪切强度。

d）为了避免制冷性能的恶化和制冷材料可能的电化学腐蚀，热电冰箱需要与湿气隔离。当温度降至露点以下时，应安装有效的防潮密封保护，以防止水蒸气渗入冰箱。这种防潮保护层应安装在热电冰箱周围的散热片和被冷却物体之间。电子RTV硅胶可直接用作热电制冷器的防潮保护层。使用可变形的闭孔泡沫绝缘带或板材，并适当结合RTV填充空间隙，可用于在被冷却物体和散热器之间形成保护层。

e）如果设备的工作条件需要涉及冷热循环或温度变化很大，此时冰箱的安装 *** 不能是焊接或树脂粘合，因为这两种 *** 都需要与冰箱刚性连接。一般来说，刚性连接会产生很大的热应力，除非所有部件的热膨胀系数非常接近，否则将导致制冷机的早期故障。因为冰箱热端的温度通常是恒定的，所以冰箱热端的刚性连接通常影响不大。如果工作条件需要涉及明显的温度变化或冷热循环，我们强烈建议使用导热硅脂、石墨片或金属铟螺丝夹紧等安装材料来安装冰箱。如果冰箱两端都是刚性连接的，则不应在大于15 mm2的设备上使用冰箱。

温度控制方式也会影响热电制冷器的可靠性。如果想延长冰箱寿命，一般建议选择线性或比例温控模式，而不是开关模式。

2冰箱在高温下的可靠性

热电制冷器的故障一般分为早期故障和性能退化。性能下降一般是由于半导体材料的性能参数发生变化或长期使用后接触电阻增大引起的。长期在高温下使用会引起半导体材料性能参数的变化，从而降低冰箱的制冷性能。为了研究这种效应对性能的影响，我们做了一个测试。采用制冷技术的95系列热电制冷器在空气体中的持续高温（150℃）环境中工作。在测试过程中，定期测量和记录材料的相关性能参数。在测试中，更大温差（DTmax）用于表示冰箱的整体制冷性能。我们跟踪了这个参数42个月，并将平均值列于图10.1。我们可以发现，在暴露于高温下12个月后，更大温差略有下降（2.5%）。在接下来的30个月里，由于半导体材料的稳定性，更大温差仅下降了1.3%。

图10.1

3冰箱在制冷和制热循环过程中的可靠性

热电冰箱在宽温度范围内的连续冷热循环可以视为对冰箱的可靠性测试，特别是在循环过程中将冰箱热端的温度提高到非常高的温度。与大多数应用条件相比，这种操作模式会导致更高的故障率。大多数热循环故障的根源是热电材料与冰箱中其他部件的热膨胀系数不匹配，这是完全不可避免的。这种故障一般表现为早期故障，有时在故障发生前观察到性能下降。

为了研究冷热循环对制冷机性能的影响，首先需要对冷热循环进行定义。在许多热电装置的工作环境中，需要周期性地升高和降低温度，有时这种循环将在很宽的温度范围内进行。虽然循环条件和非循环条件之间的界限不是很清楚，但一般来说，我们把这种温度长期有规律地上升和下降的条件称为冷热循环。这种循环的工作条件通常倾向于自动或机械温度控制，而不是手动控制。如果设备的温度每天只上升和下降几个循环，我们一般不将此作为循环条件进行讨论。如果您不知道具体的工作条件，请及时咨询我们的服务人员。

冷热循环过程中的故障率至少与四个因素有关:（1）循环总数；②循环期间的总温度变化范围；（3）流通过程中的温度上限；（4）温度变化率。当循环次数少、温度变化范围窄、温度上限相对较低且温度变化缓慢时，可获得更高的可靠性和更长的寿命。（相反，在较宽的温度范围内，当温度变化率较高时，进行大量循环，当循环过程中更高温度较高时，冰箱的寿命将大大缩短）。应该注意的是，冰箱的绝对寿命很大程度上取决于循环的总数，而不是执行这些循环所需的总时间。因此，在讨论热循环时，平均故障间隔时间的单位用循环次数而不是小时数表示；在下面的讨论中，我们将使用平均故障间隔时间。

冷热循环使用的冰箱类型也会在很大程度上影响故障率。更高工作温度较高的冰箱比更高工作温度较低的冰箱使用寿命更长。即使冷热循环中的更高温度远低于冰箱的更高工作温度，该规则也适用。在涉及两级热电制冷器的应用中，制冷器在-55℃和125℃之间循环，更高工作温度为150℃的制冷器的平均故障间隔时间为8100次循环，而更高工作温度为200℃的制冷器的平均故障间隔时间为17500次循环。更高工作温度较低的冰箱只能用于温度较低的热循环应用。我们建议在90℃以上的热循环应用中使用TECooler HT系列冰箱（更高工作温度为200℃）。

TECooler HT系列冰箱（更高工作温度为200℃）用于90℃以上的热循环应用。

这里应该指出的是，在热循环过程中，还有另外两个因素也会影响平均故障间隔时间。较小的冰箱热电偶对较少，因此较大的冰箱使用寿命较长。在更大的冰箱中，热机械应力更大，并且这种冰箱通常具有更多热电偶对，这将增加焊接接头在热应力下失效的可能性。大量数据表明，在冷热循环过程中，尺寸小于或等于30 mm2的冰箱比容积更大的冰箱更可靠。

为了更好地定义冰箱在高温冷热循环条件下的故障率，我们使用TECooler HT系列冰箱进行了长期测试，冰箱在30℃至100℃之间循环。冰箱安装在强制对流散热器上，并用绝缘铝板覆盖。该设备通过交替更换DC电源的电极来冷却和加热。通过测量盖板上的温度来测量循环极限。每个循环时间为5分钟（30℃至100℃为2.5分钟，100℃至30℃为2.5分钟），因此每天有288个循环，每周有2016个循环。冰箱的性能参数每周测量一次，电阻突然增加表明存在故障。

不出所料，冰箱的电阻起初缓慢增加，直到某个时刻，电阻突然迅速增加，这表明它发生了故障。如图10.2所示，所有冰箱在发生故障之前都经历了至少25，000次循环，然后继续测试，直到50%的冰箱发生故障。这台冰箱的平均故障计算间隔时间为68，000次循环。在这里，我们仍然需要注意冰箱的安装 *** 以及安装过程中的所有细节，这些对于冰箱在冷热循环中的应用非常重要。5 ~ 95℃的热循环试验表明，平均无故障时间为10万次。

图10.2

在结束本章之前，我们需要提到热循环过程的一个实际应用。热电制冷器在工作过程中会产生热机械应力，因此冷热循环可以作为一种有效的筛选技术。通过将热电冷却器置于精确控制的循环中，可以筛选出具有潜在缺陷的冰箱，从而降低早期故障的可能性。当然，这种操作可能会增加成本，但在高可靠性的情况下非常必要。

4开/关开关循环测试

上述标准热电冰箱的平均故障间隔时间至少为200，000小时。这一平均故障间隔时间是基于冰箱相对稳定的运行条件。工作时，系统的电源只是偶尔打开或关闭（一天几次）。在其他应用中，电源会频繁开关，尤其是在恒温控制器的应用中。我们对TECooler HT系列冰箱进行了测试，以研究在相对恒定的温度下开关电周期对冰箱的影响。使用导热硅脂将冰箱安装在一对强制对流散热器之间。当前加载时间为7.5秒，关闭时间为7.5秒，因此一个电周期的时间为15秒。在循环过程中，监测每台制冷机的输入电流，由制冷机电阻增加引起的电流下降是制冷机故障的标志。测试持续了约25000小时，至少循环了600万次。在这种情况下，计算出的平均故障间隔时间为125，000小时，即3*107个开关周期。

注意:传统温控器大多开关温差较大，会建立明显的冷热循环，热电冰箱上的温度会在温度上限和下限之间变化。由于我们已经知道冷热循环会降低热电冰箱的使用寿命，因此在要求高可靠性的应用条件下，不建议使用传统的通断开关恒温控制系统。

5环境测试

热电冰箱通常安装在振动、冲击或其他潜在的不利环境中。如上所述，冰箱可以承受适当的压力，但其剪切强度相对较弱。当热电冷却器正确安装在机械部件中时，它们可以承受适当的机械应力而不会失效。

制冷技术公司提供的冰箱成功应对了大量环境/机械测试条件，没有出现故障。具体的测试条件包括:

高温运行和储存:150°c下超过30，000小时

低温操作和储存:在-40°c下超过1000小时。

热循环:

100℃（15秒）/100℃（15秒），10次循环

（b）150℃（5分钟）/-65℃（5分钟），10次循环。

TECooler HT系列冰箱:-55℃至+85℃

机械冲击:（a）100克、200克、26毫秒；500 G 1000 G @ 1秒，3个方向，每个方向3次冲击。

（b）MIL-STD-202， *** 213，试验条件I

振动:（a）10/55/10赫兹，1分钟周期，9.1克，每个方向2小时，204A，测试条。

最多是b部分。15克

6质量控制流程

每个热电制冷设备制造商都有完整的质量控制和测试流程，以确保产品符合公布的规格并代表标准流程。虽然行业内没有太多的正式标准，但许多主要的热电制冷设备制造商仍在使用一些特定的标准。但是，如果用户对可能影响应用的产品质量有任何疑问，请及时咨询相应的热电制冷装置制造商。

经过多年的使用，之一制冷技术测试和质量流具有丰富的工业生产经验，涵盖了热电冰箱在工作中会遇到的广泛应用条件。整个过程包括几个主要方面，如产品运输前100%的电气和机械性能测试/检查；使用过程中100%检查。

7结论

在前面的讨论中，我们强调了热电冰箱的可靠性与应用条件之间的相关性。通过遵循一些基本规则并了解一些特定因素如何影响冰箱的使用寿命，设计人员可以延长系统的使用寿命。尽管一些设计者可能期望进行复杂的分析并建立所有相关参数的模型，但当遇到一些特殊要求或非传统布局时，许多用户更愿意寻求一些经验 *** 来计算冰箱在其特定应用条件下的可靠性。