CN104329890B - 导热装置及具有该导热装置的半导体冰箱 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种导热装置，其包括：平行延伸的多根导热体；和第一端部固定底板，其具有相对设置的前壁与后壁，其后壁上具有多个凹槽；以及第二端部固定底板，其具有相对设置的前壁与后壁，其后壁上具有多个凹槽；其中，每根所述导热体的两端分别固定在所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板的对应凹槽中。此外，本发明还提供了一种具有该导热装置的半导体冰箱。本发明的导热装置及具有该导热装置的半导体冰箱因为导热装置具有特别结构，显著地提高了传热效率和传热速度，进而显著提高了半导体冰箱的制冷效率。
Description
技术领域
本发明涉及热量的传递，特别是涉及一种导热装置及具有该导热装置的半导体冰箱。
背景技术
在工业技术领域中（例如，半导体冰箱技术领域中），存在一种导热装置将热量从一个物体转移到另外一个物体上。此种导热装置也可称之为热桥。在现有技术中，热桥通常由简单的金属条组成，其传热效率不高，传热速度慢。
发明内容
本发明第一方面的一个目的旨在克服现有技术中的导热装置的至少一个缺陷，提供一种传热效率高和传热速度快的导热装置，以提高半导体冰箱的制冷或散热效率。
本发明第一方面的一个进一步的目的是要尽量提高导热体的传热效率。
本发明第二方面的一个目的是要提供一种具有上述导热装置的半导体冰箱。
本发明第二方面的一个进一步的目的是要尽量降低半导体冰箱的噪音。
根据本发明的第一方面，提供了一种导热装置，其包括：
平行延伸的多根导热体，以将热量从其一端传递到其另一端；和
第一端部固定底板，其具有相对设置的前壁与后壁，其后壁上具有多个凹槽；以及
第二端部固定底板，其具有相对设置的前壁与后壁，其后壁上具有多个凹槽；其中
每根所述导热体的两端分别固定在所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板的对应凹槽中。
可选地，每根所述导热体均为烧结热管，其内部空腔内灌注有制冷剂，其内壁上附着有烧结的金属粉末结构。
可选地，所述第一端部固定底板的前壁的面积小于所述第二端部固定底板的前壁的面积。
可选地，每根所述导热体的两端分别焊接在所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板的对应凹槽中。
可选地，导热装置还包括：
第一端部固定盖板，其一个表面上具有多个凹槽，配置成与所述第一端部固定底板配合以将每根所述导热体的一端夹置在所述第一端部固定盖板的凹槽和所述第一端部固定底板的凹槽之间；
第二端部固定盖板，其一个表面上具有多个凹槽，配置成与所述第二端部固定底板配合以将每根所述导热体的另一端夹置在所述第二端部固定盖板的凹槽和所述第二端部固定底板的凹槽之间。
可选地，所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板上设置有螺钉孔，以将所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板分别固定在热源和散热装置上。
可选地，所述第一端部固定盖板上与所述第一端部固定底板上的螺钉孔相对应的位置处也设置有螺钉孔；所述第二端部固定盖板上与所述第二端部固定底板上的螺钉孔相对应的位置处也设置有螺钉孔。
可选地，所述第一端部固定底板、第二端部固定底板、第一端部固定盖板、第二端部固定盖板的所述凹槽的表面上涂抹有导热硅脂。
可选地，所述多根导热体的数量为4至7根。
根据本发明的第二方面，提供了一种半导体冰箱，其包括内胆、外壳、半导体制冷片和热端热交换器，其中，还包括上述任一种导热装置。具体地，所述导热装置被布置成使其第一端部固定底板位于其第二端部固定底板的竖直上方；其第一端部固定底板的前壁与所述半导体制冷片的热端面接触；其第二端部固定底板的前壁与所述热端热交换器接触。
本发明的导热装置及具有该导热装置的半导体冰箱因为导热装置具有特别结构，显著地提高了传热效率和传热速度，进而显著提高了半导体冰箱的制冷效率。
进一步地，由于本发明的导热装置及具有该导热装置的半导体冰箱中的导热体为烧结热管，显著提高了导热体的传热效率。
进一步地，由于本发明导热装置及具有该导热装置的半导体冰箱中第一端部固定底板的前壁和第二端部固定底板的前壁的面积不等，以适应不同的热源或散热装置。
进一步地，由于本发明的半导体冰箱采用半导体制冷片制冷，因此无噪音。
进一步地，由于本发明的半导体冰箱中导热装置特殊的安装，显著提高了半导体冰箱的散热效率。
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。
附图说明
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：
图1是根据本发明一个实施例的导热装置的示意性主视图；
图2是图1所示导热装置的示意性俯视图；
图3是图1所示导热装置的示意性右视图；
图4是根据本发明一个实施例的导热装置的示意性立体图；
图5是根据本发明一个实施例的导热装置的示意性主视图；
图6是图5所示导热装置的示意性俯视图；
图7是图5所示导热装置的示意性右视图；
图8是根据本发明一个实施例的半导体冰箱的示意性结构的爆炸图；
图9是根据本发明一个实施例的半导体冰箱的示意性局部结构图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的导热装置的示意性主视图；图2是图1所示导热装置的示意性俯视图；图3是图1所示导热装置的示意性右视图；图4是根据本发明一个实施例的导热装置的示意性立体图。如图1至图4所示，本发明提供了一种导热效率高的导热装置10，其包括平行延伸的多根导热体11、第一端部固定底板12和第二端部固定底板13。平行延伸的多根导热体11用于将热量从其一端传递到其另一端。第一端部固定底板12具有相对设置的前壁与后壁121，其后壁121上具有多个凹槽。第二端部固定底板13具有相对设置的前壁与后壁131，其后壁131上具有多个凹槽。特别地，每根导热体11的两端分别固定在第一端部固定底板12和第二端部固定底板13的对应凹槽中，其扩大了导热体11与端部固定底板的接触面积，显著地提高了换热效率。在本发明实施例中，可采用焊接的方式将每根导热体11与第一端部固定底板12和第二端部固定底板13连接，例如采用摩擦焊的方式进行焊接，以实现零热阻。
为了进一步提高导热装置10的传热效率，每根导热体11均可为烧结热管，其内部空腔内灌注有制冷剂，其内壁上附着有烧结的金属粉末结构。具体地，烧结热管由封闭的金属管组成。先将金属管的内部的气体排出以使其内部的压力接近真空；然后向其内部灌注制冷剂（例如水等，该制冷剂须在低压下极易发生相变）。灌注之后，金属管的内部的制冷剂状态为气液两相，且其内部的压力较低。金属管内壁上还附着有烧结的金属粉末结构，该金属粉末结构将产生毛细作用，也可以说是产生毛细力。该毛细力是系统循环的动力。金属管的内部的液态的制冷剂被吸附在金属粉末结构内部，气态的制冷剂存在于管内空腔中。烧结热管的一端为吸热端，另外一端为放热端，中间为传递热量段。由本领域的技术人员所熟知的，烧结热管的一端即可作为吸热端也可作为放热端；也可以把烧结热管的中间部分作为吸热端，两端作为放热端；在这些情况下烧结热管均可以良好的工作。
当烧结热管工作时，吸热端吸收热源传来的热量，液态的制冷剂吸热汽化膨胀变成气态蒸汽。气态蒸汽将热量传递到烧结热管的放热端放热，热量传递给外部空间或者其他结构后，内部制冷剂冷凝为液态。液态的制冷剂被金属粉末结构产生的毛细力带回至烧结热管的吸热端，重新吸热蒸发汽化。如此循环工作，不断的将热量由吸热端带至放热端。
需要注意的是，金属管的内部灌注的制冷剂可以有多种选择，只要其能够满足在低压下容易发生相变反应，具有较高的汽化潜热，且状态稳定，与金属管壳及金属粉末稳定的兼容等都可以被使用。现有的制冷系统中使用的制冷剂均可被使用。在将制冷剂灌注到金属管内部之前，需要将管内部的气体排出，使管内达到尽可能低的真空度，真空度越低，对烧结热管的传热效果越好。金属管常用的材料为铜。金属粉末结构的材质也可选择铜。
此外，第一端部固定底板12和第二端部固定底板13均可采用铜、铝等传热性能较好的金属材料。
在本发明的一个进一步的实施例中，第一端部固定底板12的前壁的面积小于第二端部固定底板13的前壁的面积，以适应不同大小的热源和散热装置。由本领域技术人员所知的，当相同材质的物质的体积越大，则其热阻越小。第一端部固定底板12的热阻要大于第二端部固定底板13热阻。由于第二端部固定底板13的热阻小，则从第一端部固定底板12的吸收热量的速度就越快，从而使热源的热量尽可能快速地传递到散热装置。例如，可应用在半导体冰箱中，面积较小的第一端部固定底板12的前壁以便于与半导体制冷片的热端面相贴合，可在前壁上涂抹导热硅胶以增加传热效率。面积较大的第二端部固定底板13的前壁以便于与散热装置的热交换面相贴合，以加快散热速度。多根导热体11的数量可选择为四至七根，例如五根。由本领域技术人员所熟知的，导热体的具体数量也可由所需要传递热量的多少来决定。
图5是根据本发明一个实施例的导热装置的示意性主视图；图6是图5所示导热装置的示意性俯视图；图7是图5所示导热装置的示意性右视图。如图5至图7所示，本发明实施例的导热装置10还包括第一端部固定盖板14和第二端部固定盖板15。第一端部固定盖板14的一个表面上具有多个凹槽，配置成与第一端部固定底板12配合以将每根导热体11的一端夹置在第一端部固定盖板14的凹槽和第一端部固定底板12的凹槽之间。第二端部固定盖板15的一个表面上具有多个凹槽，配置成与第二端部固定底板13配合以将每根导热体11的另一端夹置在第二端部固定盖板15的凹槽和第二端部固定底板13的凹槽之间。可在凹槽的表面涂抹导热硅脂，以提高换热效率。
第一端部固定底板12和第二端部固定底板13上设置有螺钉孔，以将第一端部固定底板12和第二端部固定底板13分别固定在热源和散热装置上。可选地，第一端部固定盖板14上与第一端部固定底板12上的螺钉孔相对应的位置处也设置有螺钉孔，以将第一端部固定盖板14和第一固定底板12以及其间夹置的导热体11的一端固定在热源上。第二端部固定盖板15上与第二端部固定底板13上的螺钉孔相对应的位置处也设置有螺钉孔，以将第二端部固定盖板15和第二固定底板13以及其间夹置的导热体11的另一端固定在散热装置上。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种散热效率高的半导体冰箱，其包括内胆20、外壳30、半导体制冷片40和热端热交换器60以及上述任一实施例中的导热装置10。具体地，导热装置10被布置成使其第一端部固定底板12位于其第二端部固定底板13的竖直上方，其第一端部固定底板12的前壁与半导体制冷片20的热端面接触，其第二端部固定底板13的前壁与60热端热交换器接触，以将半导体制冷片40产生的热量从上部引导到下部。
图8是根据本发明一个实施例的半导体冰箱的示意性结构的爆炸图；图9是根据本发明一个实施例的半导体冰箱的示意性局部结构图。如图8和图9所示，半导体冰箱还包括冷端热交换器50、冷端制冷管路51和热端散热管路61。半导体制冷片40的冷端面与冷端热交换器50接触，冷端热交换器50与冷端制冷管路51连通，冷端制冷管路51与内胆20接触，以将半导体制冷片40产生的冷量传递到内胆20的内部。为了提高内胆20吸收冷量的均匀性，可在内胆20的外壁上设置一层传冷板21，冷端制冷管路51紧贴在传冷板21上。由于本发明实施例中，冷端制冷管路51可选用热管，半导体制冷片40安装在后背31的上部，从上部引出的冷端制冷管路51就比较长，其紧贴在内胆20的传热板21上的区域就多，显著扩大了半导体冰箱的制冷面积。
热端热交换器60与热端散热管路61连通，热端散热管路61与外壳接触，以将半导体制冷片40产生的热量散发到周围空气中。热端散热管路61可选用热管，其紧贴在外壳30的内壁上，通过导热装置10将半导体制冷片40产生的热量导引至后背31的下部，使热端散热管路61从下部引出，从而使散热面积显著增大。
此外，外壳30和内胆20之间具有发泡层，以防止内胆20内部的冷量散发到空气中。
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。
Claims (9)
1.一种半导体冰箱，包括内胆、外壳、半导体制冷片和热端热交换器，其特征在于，还包括：
导热装置，所述导热装置包括：
平行延伸的多根导热体，以将热量从其一端传递到其另一端；和
第一端部固定底板，其具有相对设置的前壁与后壁，其后壁上具有多个凹槽；以及
第二端部固定底板，其具有相对设置的前壁与后壁，其后壁上具有多个凹槽；其中
每根所述导热体的两端分别固定在所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板的对应凹槽中；且
所述导热装置被布置成使其第一端部固定底板位于其第二端部固定底板的竖直上方，其第一端部固定底板的前壁与所述半导体制冷片的热端面接触，其第二端部固定底板的前壁与所述热端热交换器接触。
2.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征在于，
每根所述导热体均为烧结热管，其内部空腔内灌注有制冷剂，其内壁上附着有烧结的金属粉末结构。
3.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征在于，
所述第一端部固定底板的前壁的面积小于所述第二端部固定底板的前壁的面积。
4.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征在于，
每根所述导热体的两端分别焊接在所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板的对应凹槽中。
5.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征在于，还包括：
第一端部固定盖板，其一个表面上具有多个凹槽，配置成与所述第一端部固定底板配合以将每根所述导热体的一端夹置在所述第一端部固定盖板的凹槽和所述第一端部固定底板的凹槽之间；
第二端部固定盖板，其一个表面上具有多个凹槽，配置成与所述第二端部固定底板配合以将每根所述导热体的另一端夹置在所述第二端部固定盖板的凹槽和所述第二端部固定底板的凹槽之间。
6.根据权利要求5所述的半导体冰箱，其特征在于，
所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板上设置有螺钉孔，以将所述第一端部固定底板和所述第二端部固定底板分别固定在热源和散热装置上。
7.根据权利要求6所述的半导体冰箱，其特征在于，
所述第一端部固定盖板上与所述第一端部固定底板上的螺钉孔相对应的位置处也设置有螺钉孔；
所述第二端部固定盖板上与所述第二端部固定底板上的螺钉孔相对应的位置处也设置有螺钉孔。
8.根据权利要求5所述的半导体冰箱，其特征在于，
所述第一端部固定底板、第二端部固定底板、第一端部固定盖板、第二端部固定盖板的所述凹槽的表面上涂抹有导热硅脂。
9.根据权利要求1所述的半导体冰箱，其特征在于，
所述多根导热体的数量为4至7根。
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