CN1054427C - 双内循环储冷式半导体交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体致冷交换器，它包括有半导体致冷堆、散热系统和储冷系统，在散热系统中，盛有低沸点工质的内外交换器上设置有利于散热的助凝管和回风管，当半导体致冷堆工作，由于受热液体的汽化、冷凝以及体积的膨胀，自动实现两道循环过程。在储冷系统中包括有内储冷器和外冷冻器。本发明具有结构紧凑、体积小、制造工艺简单，散热面积大，储冷效果好等特点，可以方便地用于冰箱、空调器等制冷设备中，还可以方便地对现有冰箱等制冷设备进行改装。

Description

双内循环储冷式半导体交换器
本发明涉及一种半导体致冷交换器，可用于电子制冷设备中，如空调器、冰箱等。
现有的电子制冷设备中，一般采用强制水冷或风冷来解决热端的散热问题。由于其制冷效率较低，制冷量小，使实际应用受到限制。CN89209421.4中公开了一种用蒸发-冷凝原理来实现此目的的方法，但由于其结构不够完善，影响了散热和储冷效果。
本发明的目的在于改进其散热系统和储冷系统的结构，进一步增强散热和储冷效果，从而有利于提高制冷效率。
本发明的目的通过以下方式来实现。
所述双内循环储冷式半导体交换器，包括有半导体致冷堆、散热系统和储冷系统，散热系统中包括有内、外热交换器，内热交换器是一个盛装有低沸点工质的真空密封箱体，外热交换器也是一个密封箱体并盛装有低沸点工质，内外热交换器共用底板，该底板和半导体致冷堆的热面紧密接触，储冷系统中包括有盛装低凝固工质的储冷器，其特征在于a)所述外热交换器上设有回风管，该管的内腔和环境空间相通；b)所述内热交换器上设有助凝管，该助凝管两端延伸到外热交换器箱体外，该管内腔和环境空间相通；c)所述外热交换器中在常温下装满低沸点工质；d)所述储冷系统中包括有内储冷器和外冷冻器，内储冷器和外冷冻器共用的导冷上底板与电子致冷堆的冷面紧密接触，内储冷器和外冷冻器内分别盛装有低凝固点工质储冷液；e)固连在内储冷器壁上的导冷片或者是与其内腔相通的薄壁导冷管伸入外冷冻器的储冷液中。
在散热系统中，一方面内热交换器被包围在外热交换器的工质液中，另一方面，由于所述助凝管的内腔均与环境空间相通，其热量能较快地散发到环境空间中，因此，助凝管的自身温度始终低于内热交换器内液体工质热蒸气的温度，从而有利于热蒸气的冷凝。为了方便热蒸气的上升，也可以在内热交换器内底壁上设置导热片。在内热交换器里，液体工质受热、汽化、散热、冷凝，自动完成循环过程。在外热交换器内常温下充满低沸点液体工质，当其受热时，该液体工质体积膨胀，其超出部份便通过安装在壁面上的单向阀溢出，溢出液体通过装有冷凝器的管道降温后再由另一单向阀返回外交换器内，自动完成又一循环过程。
为了加速助凝管、回风管的冷却，也可以在其出口处设置风机，以加速空气流动。
在储冷系统中，内储冷器中的储冷液接受电子制冷堆的冷量后，通过导冷片或导冷管传入冷冻器的储冷液中，该冷冻液可由管道引出输送到所用设备的工作室中。由于外冷冻器中的储冷液并不直接与导冷上底板接触，因此，当断电时，受热扩散影响较小，有利于提高储冷效果。
散热系统中，所述低沸点工质是指沸点尽可能低且在常温下呈液态的物质，同时要求其无毒，对箱体材料无腐蚀作用，如丙酮、乙醇溶液等。在储冷系统中使用储冷液要求有尽可能低的凝固点，并且在零下30℃左右时仍保持良好的流动性，如乙醇、氯化钙溶液等。
为了安装和维修方便，和半导体致冷堆上下面紧密接触的导热下底板、导冷上底板由螺纹连接件连接成一整体，拆开后，即可使散热系统和储冷系统分为两个独立的部分，有利于调试、维修等工作的进行。
为防止冷量损失，可以在外冷冻室的外面设置保温层。
图1为本发明结构示意图。其中w为半导体致冷堆，从它以上部分为散热系统，以下部分为储冷系统。
外热交换器(1)和内热交换器(3)分别为长方形密封箱体，(8)为共用导热下底板，该底板和半导体致冷堆的热面之间涂有导热胶，以保证最紧密接触。在外热交换器上平行设置有十二根回风管(2)，在内热交换器及外热交换器上平行设置有四根助凝管(4)，内热交换器的底板上均匀设置有铝板导热片(6)，在内热交换器的侧壁上还设置有止回阀(5)，供抽真空、填装液体工质B使用。外热交换器壁上安装有单向溢出阀(10)和单向回入阀(7)。(9)为冷凝器。外热交换器内以25℃为准盛满液体工质A。内储冷器(12)和外冷冻器(14)的共用导冷上底板(19)和导热下底板(8)使用螺纹连接件连接成为一个整体。导冷上底板和半导体致冷堆W的冷面紧密接触，(11)为隔热板，(16)为设置在内储冷器底壁上的导冷片。(13)是控制阀，以供盛装液体工质C。D为冷冻器的液体工质。冷冻器壁上的控制阀(15)、(18)供储冷液的输出、输入用，(17)为制冷设备工作室。
在散热系统中，所使用的液体工质B为丙酮溶液。外热交换器中使用的工质A是丙酮和乙醇的混合液，以降低成本，也可以在其中加入阻燃剂。在储冷系统中，工质C和D使用有低凝固点的乙醇和氯化钙混合溶液。
将本实施例直接试用于安徽合肥美菱161立升的冰箱中，用以替代现有的空气压缩机，实测结果，各项指标已符合三星级冰箱标准。
本发明使用半导体致冷堆制冷，所使用的工质具有无毒、无污染的特点，符合国际环保法要求，尤其是本发明的结构更为紧凑，体积小，生产工艺较为简单，维修方便，储冷效果好，散热面积大，制冷效率高，可以方便地应用于冰柜、冰箱、空调器等各种制冷设备中，而且还可以对现有冰箱等制冷设备方便地进行改装。

Claims (3)

1.一种双内循环储冷式半导体交换器，包括有半导体致冷堆、散热系统和储冷系统，散热系统中包括有外热交换器(1)和内热交换器(3)，外热交换器(1)和内热交换器(3)分别为装有低沸点工质的密封箱体，内、外热交换器共用底板(8)，该底板和半导体致冷堆的热面紧密接触，储冷系统中包括有盛装低凝固工质的储冷器，其特征在于：
a)所述外热交换器上(1)设有回风管(2)，该管的内腔和环境空间相通；
b)所述内热交换器(3)上设有助凝管(4)，该助凝管的两端延伸到外热交换器箱体(1)外，该管内腔和环境空间相通；
c)所述储冷系统中包括有内储冷器(12)和外冷冻器(14)，内储冷器和外冷冻器共用的导冷上底板(19)与电子致冷堆的冷面紧密接触，内储冷器和外冷冻器内分别盛装有低凝固点工质储冷液；
d)所述内储冷器壁上固连有导冷片或者是与其内储冷腔相通的薄壁导冷管(16)。
2.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于所述导热下底板(8)和上底板(19)由螺纹连接件连接成为一个整体。
3.根据权利要求1所述的交换器，其特征在于所述内热交换器(3)的内底壁上能够设置有导热片(6)。
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