CN104654849A - 换热装置及具有其的半导体制冷冰箱 - Google Patents

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，包括多个翅片和风机，所述多个翅片相对应的平行间隔地设置以形成翅片组。特别地，每个所述翅片上开设有容纳通孔和至少一个与所述容纳通孔间隔开的穿管通孔，每个所述翅片的容纳通孔配置成使所述翅片组限定出沿每个所述容纳通孔的轴线延伸的容纳空间；且所述风机设置于所述容纳空间内。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。本发明的换热装置及具有其的半导体制冷冰箱中因为风机安装于翅片组内，使换热装置的结构紧凑，且显著减小了换热装置的体积。

Description

换热装置及具有其的半导体制冷冰箱

技术领域

本发明涉及换热设备技术领域，特别是涉及一种换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱。

背景技术

现有技术中的热交换器可由以规定间隔平行排列的多个翅片、大致垂直地插入各翅片中且在内部有制冷剂流动的多个传热管、以及用于翅片强制对流散热的风机构成。现有的风机可直接固定于每个翅片的周向边缘，以向每两个相邻的翅片之间的间隙吹送气流，或从每两个相邻的翅片之间的间隙吸入气流。这种热交换器的体积比较大，需要安装空间大等问题，不适合在较小的空间内安装。此外，对于半导体制冷片等高热流密度的热源进行散热，现有的热交换器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，其结构紧凑、体积小。

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，包括多个翅片和风机，所述多个翅片相对应的平行间隔地设置以形成翅片组。特别地，每个所述翅片上开设有容纳通孔和至少一个与所述容纳通孔间隔开的穿管通孔，每个所述翅片的容纳通孔配置成使所述翅片组限定出沿每个所述容纳通孔的轴线延伸的容纳空间；且所述风机设置于所述容纳空间内。

可选地，所述风机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。

可选地，所述风机为离心式风扇，其扇叶的旋转轴线与每个所述容纳通孔的轴线重合，以从所述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之间的间隙吹送。

可选地，每个所述翅片为中央具有所述容纳通孔且外轮廓为矩形的板片。

可选地，每个所述翅片的容纳通孔的轮廓与所述翅片的外轮廓平行；每个所述翅片的穿管通孔为8个，均布在相应所述翅片上。

可选地，所述换热装置还包括：至少一个导热体，所述翅片组通过每个所述翅片的穿管通孔安装于每个所述导热体。

可选地，每个所述导热体为热管，包括两端均封闭的主管，每个所述主管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；每个所述分叉管穿过每个所述翅片的相应穿管通孔。

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；且每个所述导热体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；每个所述导热体的第二管段的第二直管部分穿过每个所述翅片的相应穿管通孔。

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。

根据本发明的第二方面，本发明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，其中，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导热体的部分与所述半导体制冷片的热端或冷端热连接；所述换热装置的每个翅片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风机安装于翅片组内，使换热装置的结构紧凑，且显著减小了换热装置的体积。

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。

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中翅片的示意性结构图；

图4是根据本发明一个实施例的换热装置中导热体的示意性结构图；

图5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6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和图3。本发明实施例提供了一种结构紧凑的换热装置。换热装置一般性可包括多个翅片400和风机500，多个翅片400相对应的平行间隔地设置以形成翅片组。特别地，在本发明实施例的换热装置中，每个翅片400上开设有容纳通孔410和至少一个与容纳通孔410间隔开的穿管通孔420，每个翅片400的容纳通孔410配置成使翅片组限定出沿每个容纳通孔410的轴线延伸的容纳空间430。风机500设置于容纳空间430内。该风机500可配置成从其进风区吸入气流并向每两个相邻翅片400之间的间隙吹送。本发明实施例的换热装置将风机500安装于翅片组中，显著减小了换热装置的体积。

具体地，如图3所示，每个翅片400为中央具有容纳通孔410且外轮廓为矩形的板片。每个翅片400的容纳通孔410的轮廓与翅片400的外轮廓平行，每个翅片400的穿管通孔420为8个，均布在相应翅片400上。风机500可为离心式风扇，其扇叶的旋转轴线与每个容纳通孔410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400之间的间隙吹送。也就是说，风机500从其轴向吸风，然后在其四周将气流甩出，从而对多个翅片400进行强制对流散热或传冷。

在本发明的一些实施例中，换热装置还包括至少一个导热体200，翅片组通过每个翅片400的穿管通孔420安装于每个导热体200。优选地，每个导热体200可为热管。在本发明的一些替代性实施例中，每个导热体200也可为其内用于制冷剂流过的传热管。

图4是根据本发明一个实施例的换热装置中导热体200的示意性结构图。每个导热体200可包括两端均封闭的主管210，每个主管210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。每个分叉管220穿过每个翅片400的相应穿管通孔420。

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，以便于导热体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，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。每个导热体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，且每个分叉管220是从相应主管210的相应部位处沿垂直于相应主管210的方向向外延伸出的。每个导热体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。优选地，每个导热体200的第二管段212的第二直管部分2122也穿过每个翅片400的相应穿管通孔420。

每个主管210的第一管段211和第二管段212的第一直管部分2121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的第一直管部分2121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个导热体200，4个导热体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导热体200的连接管段213的长度小于另一导热体200的连接管段213的长度，以便于4个导热体200的合理布局。每个导热体200的分叉管220的数量为1个，以使每个导热体200的分叉管220和第二直管部分2122分别穿过每个翅片400上的一个相应穿管通孔420。

为了便于导热体200与热源与冷源的热连接，以及导热体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夹住导热体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，通常在导热体200与固定底板310/固定盖板320的接触面上涂抹导热硅脂等。

在本发明的一些替代性实施例中，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。每个导热体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也可与主管210另一侧的分叉管220相互间隔地设置。本发明实施例中的换热装置可包括：两个翅片组和两个风机500。每个风机500分别设置于一个相应翅片组限定出的容纳空间430内。

图5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5所示，并参考图6，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。换热装置的每个导热体200的部分与半导体制冷片150的热端或冷端热连接。换热装置的每个翅片400用于向环境空气中散热或向储物间室传冷。

该换热装置的每个导热体200可为热管。当该换热装置为热端换热装置，其每个导热体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，每个导热体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，其每个导热体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，每个导热体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 (10)

1.一种换热装置，包括多个翅片和风机，所述多个翅片相对应的平行间隔地设置以形成翅片组，其中

每个所述翅片上开设有容纳通孔和至少一个与所述容纳通孔间隔开的穿管通孔，每个所述翅片的容纳通孔配置成使所述翅片组限定出沿每个所述容纳通孔的轴线延伸的容纳空间；且

所述风机设置于所述容纳空间内。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其中

所述风机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。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其中

所述风机为离心式风扇，其扇叶的旋转轴线与每个所述容纳通孔的轴线重合，以从所述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之间的间隙吹送。

4.根据权利要求1所述的换热装置，其中

每个所述翅片为中央具有所述容纳通孔且外轮廓为矩形的板片。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其中

每个所述翅片的容纳通孔的轮廓与所述翅片的外轮廓平行；

每个所述翅片的穿管通孔为8个，均布在相应所述翅片上。

6.根据权利要求1所述的换热装置，还包括：

至少一个导热体，所述翅片组通过每个所述翅片的穿管通孔安装于每个所述导热体。

7.根据权利要求6所述的换热装置，其中

每个所述导热体为热管，包括两端均封闭的主管，每个所述主管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；

每个所述分叉管穿过每个所述翅片的相应穿管通孔。

8.根据权利要求7所述的换热装置，其中

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；且

每个所述导热体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；

每个所述导热体的第二管段的第二直管部分穿过每个所述翅片的相应穿管通孔。

9.根据权利要求7所述的换热装置，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。

10.一种半导体制冷冰箱，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，其中

所述换热装置为权利要求1至9中任一项所述的换热装置；且

所述换热装置的每个导热体的部分与所述半导体制冷片的热端或冷端热连接；

所述换热装置的每个翅片用于向环境空气中散热或向储物间室传冷。