CN104654670B - 换热装置及具有其的半导体制冷冰箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及换热装置及具有其的半导体制冷冰箱。具体地，本发明提供了一种换热装置，其包括一个或多个烧结热管。每个烧结热管包括两端均封闭的主管，其具有第一管段和第二管段，第一管段配置成与热源或冷源热连接；且在每个主管的第二管段的一个或多个部位处分别延伸出一个用于散热或传冷的分叉管。此外，本发明还提供了一种具有上述换热装置的半导体制冷冰箱。该换热装置及半导体制冷冰箱中因为第二管段上延伸出多个用于散热或传冷的分叉管，显著提高了其散热或传冷效率，以使该换热装置特别适用于半导体制冷片等高热流密度的热源/冷源进行散热/传冷。

Description

换热装置及具有其的半导体制冷冰箱
技术领域
本发明涉及换热装置，特别是涉及具有烧结热管的换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱。
背景技术
烧结热管就是利用蒸发制冷，使得烧结热管两端温度差很大，使热量快速传导，因其优越的传热性能和技术特性而被广泛应用于传冷散热领域。现有的烧结热管从其一端沿唯一路径延伸至其另一端，该延伸路径可为直线、L型或U型。烧结热管的一端为蒸发段(加热段)，另一端为冷凝段(冷却段)，根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当烧结热管的一端受热时毛纫芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。如此循环不己，热量由烧结热管的一端传至另一端。具有该烧结热管的换热装置中通常在该烧结热管的冷凝段或蒸发段上设置翅片，以用于散热或传冷。然而，对于半导体制冷片等高热流密度的热源进行散热，现有的散热装置可能达不到理想的效果。
发明内容
本发明第一方面的一个目的旨在克服现有的换热装置的至少一个缺陷，提供一种结构新颖的换热装置。
本发明第一方面的一个进一步的目的是要尽量提高换热装置的散热或传冷效率，以适用于高热流密度的热源或冷源。
本发明第二方面的一个目的是要提供一种具有上述换热装置的半导体制冷冰箱。
根据本发明的第一方面，本发明提供了一种换热装置，其包括一个或多个烧结热管。特别地，每个所述烧结热管包括两端均封闭的主管，其具有第一管段和第二管段，所述第一管段配置成与热源或冷源热连接；且在每个所述主管的第二管段的一个或多个部位处分别延伸出一个用于散热或传冷的分叉管。
可选地，每个所述主管的第一管段是从所述主管一端向所述主管另一端延伸一预设长度形成的；每个所述主管的第二管段是从所述主管另一端向所述主管一端延伸一预设长度形成的。
可选地，每个所述主管的第一管段为直管，多个所述主管的第一管段平行间隔地位于同一平面内。
可选地，所述换热装置还包括：固定底板，其一个表面上具有一个或多个凹槽；和固定盖板，其一个表面上具有一个或多个凹槽，配置成与所述固定底板配合以将每个所述主管的第一管段夹置在所述固定盖板的凹槽和所述固定底板的凹槽之间。
可选地，每个所述主管的第二管段为直管，多个所述主管的第二管段平行间隔地位于同一平面内。
可选地，每个所述主管的第二管段包括一端与相应所述第一管段连通的第一直管部分和沿垂直于所述第一直管部分的方向从所述第一直管部分的另一端延伸出的、末端封闭的第二直管部分；多个所述主管的第二管段的第一直管部分平行间隔地位于同一平面内；且每个所述烧结热管的分叉管的起始端位于相应所述第二管段的第一直管部分。
可选地，每个所述烧结热管的分叉管在一垂直于相应所述第一直管部分的平面内的投影与相应所述第二直管部分在该平面内的投影重合。
可选地，每个所述烧结热管的分叉管均位于相应所述主管的同一侧；或每个所述烧结热管的分叉管分别位于相应所述主管的相对两侧。
可选地，所述换热装置还包括：一个或两个翅片组，每个所述翅片组包括多个相对应的平行间隔设置的翅片，并通过各自的每个翅片的穿管孔安装于每个所述主管相应一侧的分叉管。
可选地，所述换热装置还包括：风机，设置在多个所述分叉管的同侧，配置成：从其进风区吸入气流并向每两个相邻翅片之间的间隙吹送，或从每两个相邻翅片之间的间隙吸入气流并向其送风区吹送。
可选地，每个所述翅片的中部开设有容纳通孔，以使每个所述翅片组限定出沿所述容纳通孔的轴线延伸的容纳空间；所述换热装置还包括一个或两个风机，设置于相应所述翅片组的容纳空间内，配置成从其进风区吸入气流并向相应所述翅片组的每两个相邻翅片之间的间隙吹送。
根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种半导体制冷冰箱，包括内胆、半导体制冷片和换热装置；所述换热装置配置成将来自所述半导体制冷片的热端的热量散发到环境空气中，或将来自所述半导体制冷片的冷端的冷量传递至所述内胆的储物间室。特别地，所述换热装置为上述任一种换热装置；且所述换热装置的每个烧结热管的主管的第一管段与所述半导体制冷片的热端或冷端热连接；每个所述烧结热管的分叉管用于向环境空气中散热或向储物间室传冷。
本发明的换热装置及具有其的半导体制冷冰箱中因为第二管段上延伸出多个用于散热或传冷的分叉管，显著提高了其散热或传冷效率，以使该换热装置特别适用于半导体制冷片等高热流密度的热源/冷源进行散热/传冷。
进一步地，由于本发明的换热装置及具有其的半导体制冷冰箱中每个烧结热管的特殊的结构可使换热装置的结构紧凑。
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换热装置的示意性主视图；
图2是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性左视图；
图3是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性结构图；
图4是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性主视图；
图5是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性左视图；
图6是根据本发明一个实施例的换热装置中烧结热管的示意性结构图；
图7是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性右视图；
图8是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性后视图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性主视图。如图1所示，并参考图2，本发明实施例提供了一种换热装置，特别适用于半导体制冷片150等高热流密度的热源或冷源进行散热或传冷，可应用于半导体制冷冰箱。该换热装置可包括一个或多个烧结热管200，以充分利用烧结热管200优良的导热性能。特别地，每个烧结热管200包括两端均封闭的主管210，其具有第一管段211和第二管段212，第一管段211配置成与热源或冷源热连接。优选地，在每个主管210的第二管段212的一个或多个部位处分别延伸出一个用于散热或传冷的分叉管220，以提高换热装置的散热或传冷效率。
在本发明的一些实施例中，每个分叉管220的工作腔可与相应主管210的工作腔相连通，以便于烧结热管200内的蒸汽流动。每个分叉管220内的吸液芯与主管210内的吸液芯相连接。每个分叉管220内的吸液芯与主管210内的吸液芯均紧贴相应管内壁，以便于工作液体的流动。进一步地，每个分叉管220的直径可等于主管210的直径。在本发明的一些替代性实施例中，每个分叉管220的直径也可小于主管210的直径。
在本发明的一些优选的实施例中，如图1所示，每个主管210的第一管段211是从主管210一端向主管210另一端延伸一预设长度形成的。每个主管210的第二管段212是从主管210另一端向主管210一端延伸一预设长度形成的。
例如，每个主管210的第一管段211可为直管，多个主管210的第一管段211平行间隔地位于同一平面内。每个主管210的第二管段212为直管，多个主管210的第二管段212平行间隔地位于同一平面内。每个主管210的第一管段211和第二管段212可平行设置，且每个主管210还包括连接在第一管段211和第二管段212之间的连接管段213，其与第一管段211和第二管段212均呈100°至170°的角度设置。本发明实施例的换热装置可包括4个烧结热管200，4个烧结热管200的主管210关于一几何对称面对称地处于同一平面内，位于该几何对称面同一侧的一个烧结热管200的连接管段213的长度小于另一烧结热管200的连接管段213的长度，以便于4个烧结热管200的合理布局。
为了便于烧结热管200与热源与冷源的热连接，以及烧结热管200的固定，本发明实施例中的换热装置还包括固定底板310和固定盖板320。固定底板310的一个表面上具有一个或多个凹槽，另一表面可贴靠在半导体制冷片150的热端或冷端，即每个烧结热管200的第一管段211可通过固定底板310与热源或者冷源热连接。固定盖板320的一个表面上也具有一个或多个凹槽，配置成与固定底板310配合以将每个主管210的第一管段211夹置在固定盖板320的凹槽和固定底板310的凹槽之间。固定底板310和固定盖板320夹住烧结热管200后采用焊接工艺或者机械挤压工艺将三者牢靠的固定在一起，为有效传热，通常在烧结热管200与固定底板310/固定盖板320的接触面上涂抹导热硅脂等。
在本发明的一些实施例中，每个烧结热管200的分叉管220分别位于相应主管210的相对两侧。主管210每一侧的分叉管220均为至少3个，主管210每一侧的分叉管220的起始端在主管210上沿主管210的延伸方向等间距地布置。主管210一侧的分叉管220的数量与主管210另一侧的相等；且主管210一侧的每个分叉管220与主管210另一侧的一个相应分叉管220处于同一直线上。由本领域技术人员所习知的，主管210一侧的分叉管220与主管210另一侧的分叉管220相互间隔地设置。在本发明的一些替代性实施例中，每个烧结热管200的分叉管220均位于相应主管210的同一侧。每个分叉管220是从相应主管210的相应部位处沿垂直于相应的方向向外延伸出的。
图3是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性结构图。本发明实施例中的换热装置可包括：一个或两个翅片组400，每个翅片组400包括多个相对应的平行间隔设置的翅片410，并通过各自的每个翅片410的穿管孔安装于每个主管210相应一侧的分叉管220，以提高散热面积或传冷面积。换热装置还可包括风机500，设置在多个分叉管220的同侧，例如，当翅片410沿竖直方向设置时，风机500可处于翅片组400的上方。风机400可配置成：从其进风区吸入气流并向每两个相邻翅片410之间的间隙吹送，或从每两个相邻翅片410之间的间隙吸入气流并向其送风区吹送。具体地，该风机500可为轴流风机500，固定在翅片组400上，其风叶的旋转轴线垂直于每个分叉管220。
图4是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性主视图。如图4所示，并参考图5和图6，每个主管210的第一管段211为直管，多个主管210的第一管段211平行间隔地位于同一平面内。每个主管210的第二管段212包括一端与相应第一管段211连通的第一直管部分2121和沿垂直于第一直管部分2121的方向从第一直管部分2121的另一端延伸出的、末端封闭的第二直管部分2122。多个主管210的第二管段212的第一直管部分2121平行间隔地位于同一平面内。每个烧结热管200的分叉管220的起始端位于相应第二管段212的第一直管部分2121。每个烧结热管200的分叉管220在一垂直于相应第一直管部分2121的平面内的投影与相应第二直管部分2122在该平面内的投影重合。
该换热装置还可包括多个翅片410和风机500，多个翅片410相对应的平行间隔地设置以形成一个翅片组400。每个翅片410的中部开设有容纳通孔，每个翅片410的容纳通孔配置成使翅片组400限定出沿每个容纳通孔的轴线延伸的容纳空间。风机500设置于容纳空间内，配置成从其进风区吸入气流并向相应翅片组400的每两个相邻翅片410之间的间隙吹送。风机500为离心式风扇，其扇叶的旋转轴线与每个容纳通孔的轴线重合，以从离心式风扇的轴向吸入气流并利用离心力将气流向每两个相邻翅片410之间的间隙吹送。每个翅片410为中央具有容纳通孔且外轮廓为矩形的板片。该翅片组400可通过各自的每个翅片410的穿管孔安装于每个主管210的第二直管部分2122。
图7是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性右视图。如图7所示，并参考图8，本发明实施例还提供了一种半导体制冷冰箱，其包括内胆100、半导体制冷片150和换热装置；换热装置配置成将来自半导体制冷片150的热端的热量散发到环境空气中，或将来自半导体制冷片150的冷端的冷量传递至内胆100的储物间室。特别地，换热装置为上述任一实施例中的换热装置。该换热装置的每个烧结热管200的主管210的第一管段211与半导体制冷片150的热端或冷端热连接；每个烧结热管200的分叉管220用于向环境空气中散热或向储物间室传冷。当该换热装置为热端换热装置，其每个烧结热管200的主管210的第一管段211与半导体制冷片150的热端热连接，每个烧结热管200的主管210的第二管段212可处于第一管段211的上方。当该换热装置为冷端换热装置，其每个烧结热管200的主管210的第一管段211与半导体制冷片150的冷端热连接，每个烧结热管200的主管210的第二管段212可处于第一管段211的下方。
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 (12)

1.一种换热装置，包括一个或多个烧结热管，其特征在于，
每个所述烧结热管包括两端均封闭的主管，其具有第一管段和第二管段，所述第一管段配置成与热源或冷源热连接；且
在每个所述主管的第二管段的一个或多个部位处分别延伸出一个用于散热或传冷的分叉管。
2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，
每个所述主管的第一管段是从所述主管一端向所述主管另一端延伸一预设长度形成的；
每个所述主管的第二管段是从所述主管另一端向所述主管一端延伸一预设长度形成的。
3.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，
每个所述主管的第一管段为直管，多个所述主管的第一管段平行间隔地位于同一平面内。
4.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，还包括：
固定底板，其一个表面上具有一个或多个凹槽；和
固定盖板，其一个表面上具有一个或多个凹槽，配置成与所述固定底板配合以将每个所述主管的第一管段夹置在所述固定盖板的凹槽和所述固定底板的凹槽之间。
5.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，
每个所述主管的第二管段为直管，多个所述主管的第二管段平行间隔地位于同一平面内。
6.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，
每个所述主管的第二管段包括一端与相应所述第一管段连通的第一直管部分和沿垂直于所述第一直管部分的方向从所述第一直管部分的另一端延伸出的、末端封闭的第二直管部分；多个所述主管的第二管段的第一直管部分平行间隔地位于同一平面内；且
每个所述烧结热管的分叉管的起始端位于相应所述第二管段的第一直管部分。
7.根据权利要求6所述的换热装置，其特征在于，
每个所述烧结热管的分叉管在一垂直于相应所述第一直管部分的平面内的投影与相应所述第二直管部分在该平面内的投影重合。
8.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，
每个所述烧结热管的分叉管均位于相应所述主管的同一侧；或
每个所述烧结热管的分叉管分别位于相应所述主管的相对两侧。
9.根据权利要求8所述的换热装置，其特征在于，还包括：
一个或两个翅片组，每个所述翅片组包括多个相对应的平行间隔设置的翅片，并通过各自的每个翅片的穿管孔安装于每个所述主管相应一侧的分叉管。
10.根据权利要求9所述的换热装置，其特征在于，还包括：
风机，设置在多个所述分叉管的同侧，配置成：从其进风区吸入气流并向每两个相邻翅片之间的间隙吹送，或从每两个相邻翅片之间的间隙吸入气流并向其送风区吹送。
11.根据权利要求9所述的换热装置，其特征在于，
每个所述翅片的中部开设有容纳通孔，以使每个所述翅片组限定出沿所述容纳通孔的轴线延伸的容纳空间；
所述换热装置还包括一个或两个风机，设置于相应所述翅片组的容纳空间内，配置成从其进风区吸入气流并向相应所述翅片组的每两个相邻翅片之间的间隙吹送。
12.一种半导体制冷冰箱，包括内胆、半导体制冷片和换热装置；所述换热装置配置成将来自所述半导体制冷片的热端的热量散发到环境空气中，或将来自所述半导体制冷片的冷端的冷量传递至所述内胆的储物间室，其特征在于，
所述换热装置为权利要求1至11中任一项所述的换热装置；且
所述换热装置的每个烧结热管的主管的第一管段与所述半导体制冷片的热端或冷端热连接；
每个所述烧结热管的分叉管用于向环境空气中散热或向储物间室传冷。
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