CN104729182A - 半导体制冷冰箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及半导体制冷冰箱。该半导体制冷冰箱包括半导体制冷片和热端散热装置，其中，热端散热装置包括多个烧结热管，每个烧结热管具有两端均封闭的主管，且每个主管具有：第一管段，与半导体制冷片的热端热连接；和第二管段，处于第一管段的上方，在其一个或多个部位处分别延伸出一个分叉管，以将来自半导体制冷片的热端的热量散发至周围环境。本发明的半导体制冷冰箱中因为每个烧结热管的主管的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，以使该烧结热管特别适用于半导体制冷片等高热流密度的热源进行散热，进而使本发明的半导体制冷冰箱具有较高的能效。

Description

半导体制冷冰箱
技术领域
本发明涉及冰箱，特别是涉及一种半导体制冷冰箱。
背景技术
半导体制冷冰箱，也称之为热电冰箱，其利用半导体制冷片通过高效环形双层热管散热及传导技术和自动变压变流控制技术实现制冷，无需制冷工质和机械运动部件，解决了介质污染和机械振动等传统机械制冷冰箱的应用问题。
半导体制冷片的冷端在制冷的同时，会在其热端产生大量的热量，为保证半导体制冷片可靠持续地进行工作，需要及时对热端进行散热，然而现有技术中针对半导体制冷片的热端散热一般使用热管和散热片的方式与周边环境进行热交换。
现有的烧结热管从其一端沿唯一路径延伸至其另一端。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。然而，对于半导体制冷片等高热流密度的热源进行散热，现有的烧结热管达不到理想的散热效果。
发明内容
本发明的一个目的旨在克服现有的半导体制冷冰箱的至少一个缺陷，提供一种散热效率高的半导体制冷冰箱。
为了实现上述目的，本发明提供了一种半导体制冷冰箱，包括半导体制冷片和热端散热装置，其中，所述热端散热装置包括多个烧结热管，每个所述烧结热管具有两端均封闭的主管，且每个所述主管具有：
第一管段，与所述半导体制冷片的热端热连接；和
第二管段，处于所述第一管段的上方，在其一个或多个部位处分别延伸出一个分叉管，以将来自所述半导体制冷片的热端的热量散发至周围环境。
可选地，每个所述主管的第一管段是从所述主管的下端竖直向上延伸一预设长度形成的；且多个所述主管的第一管段平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于所述半导体制冷冰箱的内胆的后壁。
可选地，所述热端散热装置还包括：固定底板，其前表面与所述半导体制冷片的热端热连接，其后表面上具有一个或多个凹槽；和固定盖板，其前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是从所述主管的上端竖直向下延伸一预设长度形成的；且多个所述主管的第二管段平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于所述半导体制冷冰箱的内胆的后壁；或
每个所述主管的第二管段是从所述主管的上端水平纵向向前延伸一预设长度后再竖直向下延伸一预设长度形成的；且多个所述主管的第二管段的竖直部分平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于所述半导体制冷冰箱的内胆的后壁；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竖直部分。
可选地，每个所述烧结热管的每个分叉管均垂直于所述内胆的后壁。
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，所述热端散热装置还包括：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板式翅片，并通过各自的每个板式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，所述热端散热装置还包括：风机，设置在多个所述分叉管的横向一侧或上方，配置成：从其进风区吸入气流并向每两个相邻板式翅片之间的间隙吹送，或从每两个相邻板式翅片之间的间隙吸入气流并向其送风区吹送。
可选地，每个所述板式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；所述热端散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板式翅片之间的间隙吹送。
可选地，所述热端散热装置还包括：多个螺旋翅片，分别盘旋地安装于一个相应所述分叉管；和风机，设置在多个所述分叉管的横向一侧或上方，以使每个所述烧结热管的分叉管均位于所述风机的送风区或吸风区内。
本发明的半导体制冷冰箱中因为每个烧结热管的主管的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，以使该烧结热管特别适用于半导体制冷片等高热流密度的热源进行散热，进而使本发明的半导体制冷冰箱具有较高的能效。
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半导体制冷冰箱的示意性右视图；
图2是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱中烧结热管的示意性结构图；
图3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；
图4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5是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱是示意性右视图；
图6是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱是示意性左视图。
具体实施方式
图1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1所示，并参考图2和图3，本发明实施例提供了一种半导体制冷冰箱。半导体制冷冰箱一般性可包括内胆100、半导体制冷片150、冷端传冷装置180和热端散热装置以及外壳。半导体制冷片150可安装于内胆100的后壁与外壳的后壁之间。
冷端传冷装置180配置成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。例如，冷端传冷装置180可包括传冷块、传冷翅片和传冷风机，传冷块的后表面与半导体制冷片150的冷端热连接，传冷块的前表面上安装有多个传冷翅片，传冷翅片和传冷风机安装于半导体制冷冰箱的风道内，以向储物间室内传冷。
热端散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。热端散热装置可包括多个烧结热管200，每个烧结热管200具有两端均封闭的主管210。每个主管210可具有第一管段211和位于第一管段211上方的第二管段212。第一管段211与半导体制冷片150的热端热连接。特别地，在第二管段212的一个或多个部位处分别延伸出一个分叉管220，以将来自半导体制冷片150的热端的热量散发至周围环境，显著提高了半导体制冷冰箱的散热效率。
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。
在本发明的一些实施例中，每个主管210的第一管段211是从主管210的下端竖直向上延伸一预设长度形成的；且多个主管210的第一管段211平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于半导体制冷冰箱的内胆100的后壁。
为了便于烧结热管200与半导体制冷片150的热连接，以及烧结热管200的固定，半导体制冷片150的热端散热装置还包括固定底板310和固定盖板320。固定底板310的后表面上具有一个或多个凹槽；其前表面可贴靠在半导体制冷片150的热端，以与半导体制冷片150的热端热连接，或通过传热块与半导体制冷片150的热端热连接。固定盖板320的前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。
如图2所示，每个主管210的第二管段212是从主管210的上端水平纵向向前延伸一预设长度后再竖直向下延伸一预设长度形成的；且多个主管210的第二管段212的竖直部分2121平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于半导体制冷冰箱的内胆100的后壁。也就是说，每个主管210的第二管段212可包括下端与相应第一管段211连通的竖直部分2121和沿垂直于竖直部分2121的方向从竖直部分2121的上端延伸出的、末端封闭的水平部分2122。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的竖直部分2121。优选地，每个烧结热管200的分叉管220在一垂直于相应竖直部分2121的平面内的投影与相应水平部分2122在该平面内的投影重合，也可以理解为每个烧结热管200的分叉管220均位于相应主管210的同一侧。
如图3所示，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的竖直部分2121均呈100°至170°的角度设置。本发明实施例的热端散热装置可包括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。每个烧结热管200的分叉管220的数量可为1个。
在本发明实施例中，每个烧结热管200的每个分叉管220均垂直于内胆100的后壁。进一步地，热端散热装置还包括一个翅片组400，翅片组400包括多个相对应的平行间隔设置的板式翅片，并通过每个板式翅片的穿管孔安装于每个主管210的分叉管220。翅片组400还可通过每个板式翅片的穿管孔安装于每个主管210的第二管段212的水平部分2122。优选地，每个板式翅片的中部开设有容纳通孔，以使每个翅片组400限定出沿容纳通孔的轴线延伸的容纳空间。热端散热装置还包括风机500，设置于相应翅片组400的容纳空间内，配置成从其进风区吸入气流并向相应翅片组400的每两个相邻板式翅片之间的间隙吹送。例如，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板式翅片之间的间隙吹送。每个板式翅片可为矩形。
图4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。在本发明实施例中，每个主管210的第二管段212是从主管210的上端竖直向下延伸一预设长度形成的；且多个主管210的第二管段212平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于半导体制冷冰箱的内胆100的后壁。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。热端散热装置还包括两个翅片组400和风机500，每个翅片组400包括多个相对应的平行间隔设置的板式翅片，并通过各自的每个板式翅片的穿管孔安装于每个主管210相应一侧的分叉管220。风机500可设置在多个分叉管220的横向一侧或上方，配置成：从其进风区吸入气流并向每两个相邻板式翅片之间的间隙吹送，或从每两个相邻板式翅片之间的间隙吸入气流并向其送风区吹送。例如，风机500为轴流风机，固定于两个翅片组400，且位于两个翅片组400的上方。
图5是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱是示意性右视图。如图5所示，并参考图6，每个烧结热管200的每个分叉管220均垂直于内胆100的后壁。每个烧结热管200的分叉管220均位于相应主管210的同一侧；或每个烧结热管200的分叉管220分别位于相应主管210的相对两侧。热端散热装置还包括多个螺旋翅片450和风机500。多个螺旋翅片450分别盘旋地安装于一个相应分叉管220。风机500设置在多个分叉管220的横向一侧或上方，以使每个烧结热管200的分叉管220均位于风机500的送风区或吸风区内。例如，风机500可为轴流风机，位于多个分叉管220的横向一侧。
在本发明实施例中，由于每个烧结热管200的各个分叉管220与其它烧结热管200的分叉管220之间相互独立，为避免各烧结热管200及螺旋翅片450变形，避免因运输或安装等引起的分叉管220和螺旋翅片450不必要的变形以至于影响热端散热装置的性能，该热端散热装置还包括一个和/或两个固位件600，其中一个固位件600可在沿其长度方向的不同部位处依次固定于一个相应主管210的第二管段212的远离相应第一管段211的端部。另一固位件600可在沿其长度方向的不同部位处依次固定于一个相应主管210的第二管段212的邻近相应第一管段211的端部。例如，固位件600可以为固位钢条、固位钢丝、固位管件等。
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)

1.一种半导体制冷冰箱，包括半导体制冷片和热端散热装置，其中
所述热端散热装置包括多个烧结热管，每个所述烧结热管具有两端均封闭的主管，且每个所述主管具有：
第一管段，与所述半导体制冷片的热端热连接；和
第二管段，处于所述第一管段的上方，在其一个或多个部位处分别延伸出一个分叉管，以将来自所述半导体制冷片的热端的热量散发至周围环境。
2.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其中
每个所述主管的第一管段是从所述主管的下端竖直向上延伸一预设长度形成的；且
多个所述主管的第一管段平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于所述半导体制冷冰箱的内胆的后壁。
3.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其中，所述热端散热装置还包括：
固定底板，其前表面与所述半导体制冷片的热端热连接，其后表面上具有一个或多个凹槽；和
固定盖板，其前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。
4.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其中
每个所述主管的第二管段是从所述主管的上端竖直向下延伸一预设长度形成的；且多个所述主管的第二管段平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于所述半导体制冷冰箱的内胆的后壁；或
每个所述主管的第二管段是从所述主管的上端水平纵向向前延伸一预设长度后再竖直向下延伸一预设长度形成的；且
多个所述主管的第二管段的竖直部分平行间隔地位于同一平面内，该平面平行于所述半导体制冷冰箱的内胆的后壁；
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竖直部分。
5.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其中
每个所述烧结热管的每个分叉管均垂直于所述内胆的后壁。
6.根据权利要求1所述的半导体制冷冰箱，其中
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。
7.根据权利要求6所述的半导体制冷冰箱，其中，所述热端散热装置还包括：
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板式翅片，并通过各自的每个板式翅片的穿管孔安装于每个所述主管相应一侧的分叉管。
8.根据权利要求7所述的半导体制冷冰箱，其中，所述热端散热装置还包括：
风机，设置在多个所述分叉管的横向一侧或上方，配置成：从其进风区吸入气流并向每两个相邻板式翅片之间的间隙吹送，或从每两个相邻板式翅片之间的间隙吸入气流并向其送风区吹送。
9.根据权利要求7所述的半导体制冷冰箱，其中
每个所述板式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；
所述热端散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板式翅片之间的间隙吹送。
10.根据权利要求5所述的半导体制冷冰箱，其中，所述热端散热装置还包括：
多个螺旋翅片，分别盘旋地安装于一个相应所述分叉管；和
风机，设置在多个所述分叉管的横向一侧或上方，以使每个所述烧结热管的分叉管均位于所述风机的送风区或吸风区内。
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