CN103557570B - 一种多层热管换热式半导体制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多层热管换热式半导体制冷系统，主要由半导体制冷模块组、内热管冷凝器组、内热管蒸发器、外热管蒸发器组、外热管冷凝器、外热管冷凝器的风机、内热管蒸发器的风机、导气管、导液管和控制电路组成；所述内热管冷凝器的两面与两组半导体制冷片的制冷面相紧密接触；所述外热管蒸发器的两面与两组半导体制冷片的制热面相紧密接触；所述内热管冷凝器组与内热管蒸发器连接为一个内重力热管系统；所述外热管冷凝器与外热管蒸发器组连接为一个外重力热管系统；本发明通过重力热管传热技术来增大半导体制冷面和制热面的散热面积，改变室内环境温度；使用半导体制冷片取代压缩制冷剂制冷，安全可靠无环境污染。
Description
技术领域
本发明属于冷热能量输运技术领域，涉及一种将热管换热系统和半导体半导体制冷片组合在一起来进行冷热能量输运的多层热管换热式半导体制冷系统。
背景技术
目前用于调控环境温度的空调系统主要组成为室内热交换机和室外热交换机，这种空调系统可以通过室内热交换机中压缩机的高耗能来实现对冷凝剂的温度调控，从而间接的改变室内环境温度，这种空调系统并没有做到很好的节约能源，从而导致电能的无谓浪费，营运成本居高不下，且使用中常发生制冷剂外泄对环境造成污染。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种结构简单、实施容易、节能减排的多层热管换热式半导体制冷系统，用半导体制冷片制冷和重力热管传热技术进行散热，从而实现良好的制冷，同时减少能源浪费及提高环保质量。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种多层热管换热式半导体制冷系统，包括半导体制冷模块组、内热管冷凝器组、内热管蒸发器、外热管蒸发器组、外热管冷凝器、外热管冷凝器的风机、内热管蒸发器的风机、导气管、导液管和控制电路；所述内热管蒸发器的风机安装在内热管蒸发器上；所述外热管冷凝器的风机安装在外热管冷凝器上；所述内热管冷凝器组包括多个内热管冷凝器；所述外热管蒸发器组包括多个外热管蒸发器；所述半导体制冷模块组包括至少两组半导体制冷片；所述半导体制冷模块组的第一组半导体制冷片的制冷面与第二组半导体制冷片的制冷面是相邻的，第二组半导体制冷片的制热面与第三组半导体制冷片的制热面是相邻的，这样按照上述顺序能够做成由N层半导体制冷片组成的半导体制冷模块组；所述内热管冷凝器组的单个内热管冷凝器位于两组半导体制冷片的制冷面内，并且内热管冷凝器与半导体制冷片的制冷面相紧密接触；所述外热管蒸发器组的单个外热管蒸发器位于两组半导体制冷片的制热面内，并且外热管蒸发器与半导体制冷片的制热面相紧密接触；所述外热管冷凝器和所述内热管冷凝器的结构相同，都是微通道散热器，包括集气管、集液管、位于集气管和集液管之间的微通道以及散热翅片；所述外热管蒸发器组的每个外热管蒸发器都是直冷式微通道换热器，包括集气管、集液管和位于集气管和集液管之间的微通道金属扁管；所述外热管蒸发器组的每个外热管蒸发器的集气管并联之后连接于外热管冷凝器的集气管；所述外热管蒸发器组的每个外热管蒸发器的集液管并联之后连接于外热管冷凝器的集液管；这样外热管冷凝器与外热管蒸发器组连接为一个外重力热管系统，且外热管冷凝器在外热管蒸发器组的上部，二者之间一定有一个高度差；所述内热管冷凝器组的每个内热管冷凝器都是直冷式微通道换热器，包括集气管、集液管和位于集气管和集液管之间的微通道金属扁管；所述内热管冷凝器组的每个内热管冷凝器的集气管并联之后连接于内热管蒸发器的集气管；所述内热管冷凝器组的每个内热管冷凝器的集液管并联之后连接于内热管冷凝器的集液管；这样内热管冷凝器组与内热管蒸发器通过连接为一个内重力热管系统，且内热管冷凝器组在内热管蒸发器的上部，二者之间一定有一个高度差；所述外重力热管系统与内重力热管系统内充有制冷工质，这样通过重力热管传热技术来增大半导体制冷片的制冷面和制热面的散热面积，把半导体制冷片有用的冷的能量利用起来，来改变室内环境温度，半导体制冷片上无用的热的能量传输出去。
以上所述控制电路与半导体制冷模块组、外热管冷凝器的风机和内热管蒸发器的风机相连。
本发明与现有技术相比，使用多层半导体制冷片与多层直冷式微通道热交换器的间隔叠放来取代压缩制冷剂制冷，使用时不需要任何制冷剂，节约成本，且安全可靠无环境污染；将每一层半导体制冷片的制冷面产生的能量经由内热管冷凝器传送到需要散热的房间，每一层半导体制冷片的制热面面产生的无用能量经由外热管蒸发器传输到外热管冷凝器进行散热，这样增大了半导体制冷片散热面积，从而实现良好散热，保证半导体制冷片的工作稳定性，并且实现了远距离传热，这种多层热管换热式半导体制冷系统可以应用于基站、机房以及大型电器设备等领域的散热控温。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的直冷式金属扁管散热器的结构示意图。
图中：（1）半导体制冷模块组；（2）内热管冷凝器组；（3）内热管蒸发器；（4）外热管蒸发器组；（5）外热管冷凝器组；（6）外热管冷凝器的风机；（7）内热管蒸发器的风机。
具体实施方式
如图1所示的本发明的多层热管换热式半导体制冷系统的结构示意图，包括包括半导体制冷模块组（1）、内热管冷凝器组（2）、内热管蒸发器（3）、外热管蒸发器组（4）、外热管冷凝器（5）、外热管冷凝器的风机（6）、内热管蒸发器的风机（7）、导气管、导液管和控制电路；所述内热管蒸发器的风机（7）安装在内热管蒸发器（3）上；所述外热管冷凝器的风机（6）安装在外热管冷凝器（5）上；所述内热管冷凝器组（2）包括多个内热管冷凝器；所述外热管蒸发器组（4）包括多个外热管蒸发器；所述半导体制冷模块组（1）包括至少两组半导体制冷片；所述半导体制冷模块组（1）的第一组半导体制冷片的制冷面与第二组半导体制冷片的制冷面是相邻的，第二组半导体制冷片的制热面与第三组半导体制冷片的制热面是相邻的，这样按照上述顺序能够做成由N层半导体制冷片组成的半导体制冷模块组；所述内热管冷凝器组（2）的单个内热管冷凝器位于两组半导体制冷片的制冷面内，并且内热管冷凝器与半导体制冷片的制冷面相紧密接触；所述外热管蒸发器组（4）的单个外热管蒸发器位于两组半导体制冷片的制热面内，并且外热管蒸发器与半导体制冷片的制热面相紧密接触；所述外热管冷凝器（5）和所述内热管冷凝器（3）的结构相同，都是微通道散热器，包括集气管、集液管、位于集气管和集液管之间的微通道以及散热翅片；所述外热管蒸发器组（4）的每个外热管蒸发器都是直冷式微通道换热器，包括集气管、集液管和位于集气管和集液管之间的微通道金属扁管；所述外热管蒸发器组（4）的每个外热管蒸发器的集气管并联之后连接于外热管冷凝器（5）的集气管；所述外热管蒸发器组（4）的每个外热管蒸发器的集液管并联之后连接于外热管冷凝器（5）的集液管；这样外热管冷凝器（5）与外热管蒸发器组（4）连接为一个外重力热管系统，且外热管冷凝器（5）在外热管蒸发器组（4）的上部，二者之间一定有一个高度差；所述内热管冷凝器组（2）的每个内热管冷凝器都是直冷式微通道换热器，包括集气管、集液管和位于集气管和集液管之间的微通道金属扁管；所述内热管冷凝器组（2）的每个内热管冷凝器的集气管并联之后连接于内热管蒸发器（3）的集气管；所述内热管冷凝器组（2）的每个内热管冷凝器的集液管并联之后连接于内热管蒸发器（3）的集液管；这样内热管冷凝器组（2）与内热管蒸发器（3）通过连接为一个内重力热管系统，且内热管冷凝器组（2）在内热管蒸发器（3）的上部，二者之间一定有一个高度差；所述外重力热管系统与内重力热管系统内充有制冷工质，这样通过重力热管传热技术来增大半导体制冷片的制冷面和制热面的散热面积，把半导体制冷片有用的冷的能量利用起来，来改变室内环境温度，半导体制冷片上无用的热的能量传输出去。
本发明的工作原理是这样的:当多层热管换热式半导体制冷系统工作时，控制电路为半导体制冷模块组（1）、外热管冷凝器的风机（6）以及内热管蒸发器的风机（7）输送合适的电流；在内热管蒸发器的风机（7）带动室内热的空气流动与内热管蒸发器（3）进行热交换，这样内热管蒸发器（3）的液态制冷工质，吸收热量并蒸发为气体，蒸发形成的气态制冷工质通过导气管进入到内热管冷凝器组（2）的每一个内热管冷凝器，每一个内热管冷凝器与半导体制冷模块组（1）的每一组半导体制冷片的制冷面相紧密接触，每一个内热管冷凝器内的制冷工质冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体工作介质在重力的作用下通过导液管进入内热管蒸发器（3）；这样半导体制冷模块（1）通过内热管冷凝器组（2）源源不断地从房间内吸取热量，并将热量传到外热管蒸发器组（4）上进行散热，外热管蒸发器组（4）内的液态制冷工质，吸收热量并蒸发为气体，蒸发形成的气态制冷工质通过导气管进入到外热管冷凝器（5），外热管冷凝器（5）与室外冷源接触，而冷凝为液体，并放出热量，冷凝形成的液体工作介质在重力的作用下通过导液管进入外热管蒸发器组（4），这样源源不断的把室内的热能量传输出去，降低房间内温度，达到制冷的目的；由于外热管蒸发器组（4）与内热管冷凝器组（2）是直冷式微通道换热器，能够分别与半导体制冷片的制热面和制冷面相紧密接触，增大了半导体制冷片的制热面和制冷面的散热面积，提高了半导体制冷片与外热管蒸发器和内热管冷凝器的热交换系数，再加上重力热管系统具有很高的传热效率，能够高效率地带走无用的热量，充分减小内热管冷凝器与外热管蒸发器之间的温差，极大的提高了半导体制冷片的制冷效率。
Claims (2)
1.一种多层热管换热式半导体制冷系统，包括半导体制冷模块组（1），其特征在于，还包括内热管冷凝器组（2）、内热管蒸发器（3）、外热管蒸发器组（4）、外热管冷凝器（5）、外热管冷凝器的风机（6）、内热管蒸发器的风机（7）、导气管、导液管和控制电路；所述内热管蒸发器的风机（7）安装在内热管蒸发器（3）上；所述外热管冷凝器的风机（6）安装在外热管冷凝器（5）上；所述内热管冷凝器组（2）包括多个内热管冷凝器；所述外热管蒸发器组（4）包括多个外热管蒸发器；所述半导体制冷模块组（1）包括至少两组半导体制冷片；所述半导体制冷模块组（1）的第一组半导体制冷片的制冷面与第二组半导体制冷片的制冷面是相邻的，第二组半导体制冷片的制热面与第三组半导体制冷片的制热面是相邻的，这样按照上述顺序能够做成由N层半导体制冷片组成的半导体制冷模块组；所述内热管冷凝器组（2）的单个内热管冷凝器位于两组半导体制冷片的制冷面内，并且内热管冷凝器与半导体制冷片的制冷面相紧密接触；所述外热管蒸发器组（4）的单个外热管蒸发器位于两组半导体制冷片的制热面内，并且外热管蒸发器与半导体制冷片的制热面相紧密接触；所述外热管冷凝器（5）和所述内热管冷凝器的结构相同，都是微通道散热器，包括集气管、集液管、位于集气管和集液管之间的微通道以及散热翅片；所述外热管蒸发器组（4）的每个外热管蒸发器都是直冷式微通道换热器，包括集气管、集液管和位于集气管和集液管之间的微通道金属扁管；所述外热管蒸发器组（4）的每个外热管蒸发器的集气管并联之后连接于外热管冷凝器（5）的集气管；所述外热管蒸发器组（4）的每个外热管蒸发器的集液管并联之后连接于外热管冷凝器（5）的集液管；这样外热管冷凝器（5）与外热管蒸发器组（4）连接为一个外重力热管系统，且外热管冷凝器（5）在外热管蒸发器组（4）的上部，二者之间一定有一个高度差；所述内热管冷凝器组（2）的每个内热管冷凝器都是直冷式微通道换热器，包括集气管、集液管和位于集气管和集液管之间的微通道金属扁管；所述内热管冷凝器组（2）的每个内热管冷凝器的集气管并联之后连接于内热管蒸发器（3）的集气管；所述内热管冷凝器组（2）的每个内热管冷凝器的集液管并联之后连接于内热管蒸发器（3）的集液管；这样内热管冷凝器组（2）与内热管蒸发器（3）通过连接为一个内重力热管系统，且内热管冷凝器组（2）在内热管蒸发器（3）的上部，二者之间一定有一个高度差；所述外重力热管系统与内重力热管系统内充有制冷工质，这样通过重力热管传热技术来增大半导体制冷片的制冷面和制热面的散热面积，把半导体制冷片有用的冷的能量利用起来，来改变室内环境温度，半导体制冷片上无用的热的能量传输出去。
2.根据权利要求1所述的一种多层热管换热式半导体制冷系统，其特征还在于，所述控制电路与半导体制冷模块组（1）、外热管冷凝器的风机（6）和内热管蒸发器的风机（7）相连。
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