CN105258382A - 换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱。具体地，本发明提供了一种换热装置，其包括关于一几何平面对称布置的两个翅片组，每个翅片组具有多个平行间隔设置的翅片；两个风道组件，每个风道组件限定出送风风道，每个送风风道配置成使气流进入一个翅片组的每两个相邻的翅片之间；和送风装置，配置成从其进风区吸入气流并向两个送风风道吹送。此外，本发明还提供了一种具有该换热装置的半导体制冷冰箱。本发明的换热装置具有较小的厚度和很高的散热传冷效率，特别适用于半导体制冷冰箱的散热。

Description

换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱

技术领域

本发明涉及冷冻冷藏设备，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

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。然而，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通过设置风机对散热片进行强制对流散热的方案，以提高换热效率，但是散热翅片本身体积较大；另外，在散热翅片组的一侧设置风机，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，其具有较小的厚度，特别适用于半导体制冷冰箱的散热。

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。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于半导体制冷冰箱的换热装置。该换热装置包括：

关于一几何平面对称布置的两个翅片组，每个翅片组具有多个平行间隔设置的翅片；

两个风道组件，每个风道组件限定出送风风道，每个送风风道配置成使气流进入一个翅片组的每两个相邻的翅片之间；和

送风装置，配置成从其进风区吸入气流并向两个送风风道吹送。

可选地，送风装置为具有双出风口的离心风机，离心风机的两个出风口分别连通至两个送风风道的进风口。

可选地，两个风道组件关于几何平面对称布置，以使两个送风风道关于几何平面对称。

可选地，两个送风风道的进风口之间限定出一容纳空间；且送风装置为离心叶轮，安装于容纳空间内，配置成从其轴向方向吸入气流并利用离心力将气流向每个送风风道吹送。

可选地，该换热装置还包括导热装置，关于几何平面对称，且其中部配置成从热源或冷源吸收热量或冷量；而且两个翅片组分别设置于导热装置的两端。

可选地，导热装置包括：

导热基板，具有与热源或冷源热连接的换热面；和

间隔排列的多根导热体，每根导热体包括固定于导热基板的中部管段和位于中部管段两侧的、垂直于几何平面的第一直管段，每根导热体的两个第一直管段分别延伸穿过两个翅片组的每个翅片上的穿管孔。

可选地，每个风道组件包括两个平行间隔设置的风道侧板，每个风道侧板上开设有用于安装多根导热体的一个第一直管段的多个通孔；且

每个翅片组位于每个风道组件的两个风道侧板之间。

可选地，每个风道侧板与每个翅片由同种材料制成，且每个风道侧板的厚度与每个翅片的厚度相同。

可选地，每个风道组件还包括两个风道盖板，与该风道组件的两个风道侧板围成该风道组件的送风风道。

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、半导体制冷片和设置于内胆后侧的保温层。特别地，该半导体制冷冰箱还包括：

后壳，其与保温层的后表面限定有安装空间，且其上开设有进风口和两个出风口；和

上述任一种换热装置，其被安装成使其两个翅片组均与半导体制冷片的热端直接或间接地热连接；且

换热装置的两个翅片组、两个风道组件和送风装置均安装于安装空间内；

送风装置配置成从后壳的进风口吸入气流，并向换热装置的两个送风风道内吹送，以使气流进入每个翅片组的每两个相邻的翅片之间，与每个翅片换热后经由后壳的两个出风口流出半导体制冷冰箱。

本发明的换热装置，利用一个送风装置和两个送风风道将气流输送到两个翅片组，可显著提高换热装置散热面积，送风装置、送风风道和翅片组可处于同一平面内，显著降低了换热装置的厚度，特别适用于半导体制冷冰箱的散热。

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侧视图；

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半导体制冷冰箱的示意性后视图；

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侧视图；

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局部结构图。

具体实施方式

图1和图2分别是根据本发明一个实施例的换热装置100的示意性主视图和侧视图。如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种换热装置100，其可包括两个翅片组20，以提高换热装置100的散热面积。每个翅片组20均可具有多个平行间隔设置的翅片。进一步地，换热装置100还可包括导热装置50，配置成从热源或冷源吸收热量或冷量，两个翅片组20可安装于导热装置50上。

在一些实施方式中，导热装置50可关于上述几何平面对称，且其中部配置成从热源或冷源吸收热量或冷量。两个翅片组20分别设置于导热装置50的两端。例如，导热装置50包括导热基板51和间隔排列的多根导热体52。导热基板51具有与热源或冷源热连接的换热面。每根导热体52包括固定于导热基板51的中部管段和位于中部管段两侧的、垂直于几何平面的第一直管段，每根导热体52的两个第一直管段分别延伸穿过两个翅片组20的每个翅片上的穿管孔。每个导热体52可为导热热管。

在一些替代性实施方式中，导热装置50可为长条形的导热板，其一侧面的中部为换热面。两个翅片组20分别设置于导热板的两端，每个翅片组20的翅片从导热板的另一侧面延伸出。导热板可为板式热管。在另一些替代性实施方式中，导热装置50可包括导热基板51和多个导热管。导热管的一端固定于导热基板51，另一端向导热基板51的一侧延伸。两个翅片组20沿多个导热管的长度方向依次间隔地设置于多个导热管上。进一步地，导热装置50还可包括另外两个翅片组20和另外多个导热管，另外多个导热管的一端固定于导热基板51，另一端向导热基板51的另一侧延伸；另外两个翅片组20沿另外多个导热管的长度方向依次间隔地设置于另外多个导热管上。

特别地，在本发明实施例中，换热装置100还可包括两个风道组件30和送风装置40。每个风道组件30限定出送风风道，每个送风风道配置成使气流进入一个翅片组20的每两个相邻的翅片之间。送风装置40可配置成从其进风区吸入气流并向两个送风风道吹送。送风装置40、两个风道组件30和两个翅片组20可安装于同一垂直于上述几何平面的平面内，以降低换热装置100的厚度。优选地，两个风道组件30关于几何平面对称布置，以使两个送风风道关于几何平面对称。

在本发明的一些实施例中，两个送风风道的进风口之间限定出一容纳空间。送风装置40为离心叶轮，安装于容纳空间内，配置成从其轴向方向吸入气流并利用离心力将气流向每个送风风道吹送。在本发明的一些替代性实施例中，送风装置40可为具有双出风口的离心风机，离心风机的两个出风口分别连通至两个送风风道的进风口。

图3是根据本发明一个实施例的换热装置100的示意性结构图。如图3所示，每个风道组件30包括两个平行间隔设置的风道侧板31，每个风道侧板31上开设有用于安装多根导热体52的一个第一直管段的多个通孔311。每个翅片组20位于每个风道组件30的两个风道侧板31之间，以使每个翅片组20位于一个风道组件30内。优选地，每个风道侧板31与每个翅片由同种材料制成，且每个风道侧板31的厚度与每个翅片的厚度相同，以使风道侧板31也可用作翅片进行散热。

进一步地，如图1和图2所示，每个风道组件30还可包括两个风道盖板，与该风道组件30的两个风道侧板31围成该风道组件30的送风风道。在一些替代性实施方式中，每个风道组件30仅可包括两个风道侧板31，当该换热装置100安装于半导体制冷冰箱的内胆400后侧的保温层700和后壳510限定的安装空间内，后壳510和保温层700的后表面以及两个风道侧板31共同限定出送风风道。

在图1至图3所示的实施例中，每个翅片组20位于一个送风风道内。在一些替代性实施方式中，每个翅片组20位于一个送风风道外，且每个送风风道的出风口朝向一个翅片组20的一个端部，以向该翅片组20的每两个相邻的翅片之间吹送气流。

在本发明的一些实施例中，每根导热体52的中部管段可包括第二直管段和两个弯曲管。第二直管段导热基板51固定连接。两个弯曲段分别从第一直管段向导热基板51的外侧后方弯曲延伸至两个第一直管段。采用这种结构，可以有效均匀地将导热基板51上的热量传导至散热面积大的散热翅片上。第二直管段与导热基板51固定连接方式可以为：导热基板51仅具有一个底板，其相背于换热面一侧开设有多个容纳槽；多根导热体52的第二直管段通过压铆嵌入容纳槽，这种方式连接可靠、热阻率低。第二直管段与导热基板51固定连接方式也可以为：导热基板51可具有底板和盖板，底板的相背于换热面一侧开设有多个容纳槽；多根导热体52的第二直管段通过压铆嵌入容纳槽；盖板安装于导热基板51相背于换热面一侧，以与底板将多根导热体52的第二直管段夹置于其间。

进一步地，本发明实施例还提供了一种使用上述换热装置100的半导体制冷冰箱，图4、图5和图6分别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、侧视图和局部结构图。如图4至图6所示，本实施例的半导体制冷冰箱可包括半导体模块、内胆400、外壳500、箱门600以及保温层700。内胆400内限定有储物空间。半导体制冷冰箱的外壳500一般存在两种结构，一种是拼装式、即由顶盖、左右侧板、后壳510、下底板等拼装成一个完整的箱体。另一种是整体式，即将顶盖与左右侧板按要求辊轧成一倒“U”字形，称为U壳，再与后壳510、下底板点焊成箱体。本发明实施例的半导体制冷冰箱优选使用整体式外壳500，即外壳500包括有U壳和后壳510。后壳510可与位于内胆400后侧的保温层700的后表面限定有安装空间，且后壳510上开设有进风口511和两个出风口512。

在该实施例中，半导体制冷冰箱的半导体模块可包括半导体制冷片200、冷端换热装置300和热端换热装置。内胆400的后壁和内胆400后侧的保温层700上开设有安装孔。冷端换热装置300可包括导冷块、散冷基板、形成在散冷基板上的多个散冷翅片，以及用于强制对流散冷的散冷风扇。导冷块和半导体制冷片200安装于安装孔内，且导冷块的后表面与半导体制冷片200的冷端表面热接触。

热端换热装置为上述任一实施例中的换热装置100，其被安装成使其两个翅片组20均与半导体制冷片200的热端直接或间接地热连接。换热装置100的两个翅片组20、两个风道组件30和送风装置40均安装于安装空间内。送风装置40配置成从后壳510的进风口511吸入气流，并向换热装置100的两个送风风道内吹送，以使气流进入每个翅片组20的每两个相邻的翅片之间，与每个翅片换热后经由后壳的两个出风口512流出半导体制冷冰箱。

具体地，在本发明实施例中，换热装置100的两个翅片组20、两个送风风道和导热装置50可关于后壳510的竖向中央平面对称设置。导热装置50的导热基板51与半导体制冷片200的热端热连接。后壳510上的两个出风口设置于后壳510的上部，且关于后壳510的竖向中央平面对称设置。后壳510上的进风口位于后壳510的下部，且与送风装置40的进风口对齐。此种设置，显著提高了半导体制冷冰箱的散热效率，且显著减小了冰箱的体积。

进一步地，半导体制冷冰箱还包括控制装置，设置于热端换热装置100的下方。储物间室的内部设置有温度传感器。控制装置可根据温度传感器的检测值控制半导体制冷片200、散冷风扇和送风装置40动作，以使储物间室内的温度保持在预定温度处。

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，其特征在于包括：

关于一几何平面对称布置的两个翅片组，每个所述翅片组具有多个平行间隔设置的翅片；

两个风道组件，每个所述风道组件限定出送风风道，每个所述送风风道配置成使气流进入一个所述翅片组的每两个相邻的翅片之间；和

送风装置，配置成从其进风区吸入气流并向两个所述送风风道吹送。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于

所述送风装置为具有双出风口的离心风机，所述离心风机的两个出风口分别连通至两个所述送风风道的进风口。

3.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于

两个所述风道组件关于所述几何平面对称布置，以使两个所述送风风道关于所述几何平面对称。

4.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于

两个所述送风风道的进风口之间限定出一容纳空间；且

所述送风装置为离心叶轮，安装于所述容纳空间内，配置成从其轴向方向吸入气流并利用离心力将气流向每个所述送风风道吹送。

5.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，还包括：

导热装置，关于所述几何平面对称，且其中部配置成从热源或冷源吸收热量或冷量；而且

所述两个翅片组分别设置于所述导热装置的两端。

6.根据权利要求5所述的换热装置，其特征在于，所述导热装置包括：

导热基板，具有与所述热源或冷源热连接的换热面；和

间隔排列的多根导热体，每根所述导热体包括固定于所述导热基板的中部管段和位于所述中部管段两侧的、垂直于所述几何平面的第一直管段，每根所述导热体的两个第一直管段分别延伸穿过两个所述翅片组的每个翅片上的穿管孔。

7.根据权利要求6所述的换热装置，其特征在于

每个所述风道组件包括两个平行间隔设置的风道侧板，每个所述风道侧板上开设有用于安装多根所述导热体的一个第一直管段的多个通孔；且

每个所述翅片组位于每个所述风道组件的两个所述风道侧板之间。

8.根据权利要求7所述的换热装置，其特征在于

每个所述风道侧板与每个所述翅片由同种材料制成，且每个所述风道侧板的厚度与每个所述翅片的厚度相同。

9.根据权利要求7所述的换热装置，其特征在于

每个所述风道组件还包括两个风道盖板，与该风道组件的两个所述风道侧板围成该风道组件的所述送风风道。

10.一种半导体制冷冰箱，包括内胆、半导体制冷片和设置于所述内胆400后侧的保温层，其特征在于，还包括：

后壳，其与所述保温层的后表面限定有安装空间，且其上开设有进风口和两个出风口；和

根据权利要求1至9中任一项所述的换热装置，其被安装成使其两个翅片组均与所述半导体制冷片的热端直接或间接地热连接；且

所述换热装置的两个翅片组、两个风道组件和送风装置均安装于安装空间内；

所述送风装置配置成从所述后壳的进风口吸入气流，并向所述换热装置的两个送风风道内吹送，以使气流进入每个所述翅片组的每两个相邻的翅片之间，与每个所述翅片换热后经由所述后壳的两个出风口流出所述半导体制冷冰箱。