CN105555102A - 具有热超导半导体制冷系统的密封机柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，包括：热超导半导体制冷系统及密封机柜；热超导半导体制冷系统包括冷端散热器、热端散热器及半导体制冷芯片组；冷端散热器位于密封机柜内部，热端散热器位于密封机柜外部，半导体制冷芯片组位于冷端散热器及热端散热器之间。利用热超导散热翅片的高效快速导热特性，可将半导体制冷芯片集中布置，大幅减小散热器基板面积、散热器的重量及机柜安装半导体制冷系统的开口面积，安装更为方便；热超导散热翅片可采用L型结构或直片型结构；可以增加热超导散热翅片的长度和高度；散热器基板可以位于热超导散热翅片的中间部位或一侧，使安装更加灵活方便，结构更加紧凑有效。

Description

具有热超导半导体制冷系统的密封机柜

技术领域

本发明涉及一种密封机柜，特别是涉及一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜。

背景技术

半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，它利用特种半导体材料产生珀尔帖效应，即通过半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应并称为电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。

作为传统制冷技术的变革，热电制冷器开始越来越多地出现在各种应用场合。在很多特定情况下，热电制冷器比传统制冷系统更优越，广泛应用于电子产品的冷却系统，比如针对电池机柜，带走多余的热量，保持在较佳的温度条件下来增加的电池使用寿命。

半导体制冷系统通常由半导体制冷芯片组，以及冷端散热器和热端散热器组成。工作时，半导体制冷芯片组的冷端产生的冷量通过冷端散热器和风扇送入需制冷或带走热量维持低温环境的机柜系统内。热端产生热量通过热端散热器和风扇散发到周围环境中或需要加热的系统中。传统的散热器通常是铝挤型实体金属散热器，由于受金属材料导热系数小的限制，往往需要分散布置半导体制冷芯片，导致散热器的体积较大、重量重、散热效果差，且易因散热不良而导致半导体制冷芯片的制冷能力降低，可靠性下降、寿命缩短、影响和限制了半导体制冷系统的应用与发展。

热超导传热技术，包括在密闭的相互连通的微槽道系统内充装工作介质，通过工作介质的蒸发与冷凝相变实现热超导传热的热管技术；或通过控制密闭体系中工作介质微结构状态，即在传热过程中，液态介质的沸腾(或气态介质的冷凝)被抑制，并在此基础上达到工质微结构的一致性，而实现高效传热的相变抑制(PCI)传热技术。由于热超导技术的快速导热特性，可实现整个热超导板的均温。

本发明就是利用高效传热的热超导板作为散热器的散热翅片组，实现大幅减小散热器的体积与重量，提高散热器的散热能力和效率，最终提高半导体制冷系统的效率与可靠性的目的，而发明的一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，用于解决现有技术中由于传统的散热器通常是铝挤型实体金属散热器，受金属材料导热系数小的限制，往往需要分散布置半导体制冷芯片，导致散热器的体积较大、重量重、散热效果差，且易因散热不良而导致半导体制冷芯片的制冷能力降低，可靠性下降、寿命缩短、影响和限制了半导体制冷空调的应用与发展的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜包括：热超导半导体制冷系统及密封机柜；其中，

所述热超导半导体制冷系统包括冷端散热器、热端散热器及半导体制冷芯片组；所述冷端散热器位于所述密封机柜内部，所述热端散热器位于所述密封机柜外部，所述半导体制冷芯片组位于所述冷端散热器及所述热端散热器之间，且与所述冷端散热器及所述热端散热器的表面相接触。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述热超导半导体制冷系统还包括风道及风机；所述风道位于所述冷端散热器及所述热端散热器的外围，所述风机位于所述风道内部一侧。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述冷端散热器包括第一散热器基板及多个平行分布的第一热超导散热翅片，所述第一散热器基板包括相对的第一表面及第二表面，所述第一散热器基板的第一表面设有所述半导体制冷芯片组安装区域，所述第一热超导散热翅片的侧边垂直固定于所述第一散热器基板的第二表面；

所述热端散热器包括第二散热器基板及多个平行分布的第二热超导散热翅片，所述第二散热器基板包括相对的第一表面及第二表面，所述第二散热器基板的第一表面设有所述半导体制冷芯片组安装区域，所述第二热超导散热翅片的侧边垂直固定于所述第二散热器基板的第二表面；

所述半导体制冷芯片组固定于所述第一散热器基板及所述第二散热器基板的第一表面。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述第一散热器基板及所述第二散热器基板表面所述半导体制冷芯片组安装区域的外围设有螺孔，所述冷端散热器、所述热端散热器及所述半导体制冷芯片组通过所述螺孔组合在一起。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片分别通过搅拌摩擦焊、机械挤压、导热胶粘结或钎焊焊接的方式固定在所述第一散热器基板及所述第二散热器基板的第二表面。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述冷端散热器位于所述密封机柜的侧壁内侧，所述第一热超导散热翅片的形状及所述第一散热器基板的形状均为矩形，所述第一散热器基板位于所述第一热超导散热翅片沿长度方向的上端，且所述第一散热器基板沿所述第一热超导散热翅片长度方向的尺寸小于或等于所述第一热超导散热翅片的长度；

所述热端散热器位于所述密封机柜的侧壁外侧，所述第二热超导散热翅片的形状及所述第二散热器基板的形状均为矩形，所述第二散热器基板位于所述第二热超导散热翅片沿长度方向靠近所述冷端散热器的下端，且所述第二散热器基板沿所述第二热超导散热翅片长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片的长度。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述冷端散热器位于所述密封机柜的侧壁内侧，所述第一热超导散热翅片的形状及所述第一散热器基板的形状均为矩形，所述第一散热器基板位于所述第一热超导散热翅片沿长度方向的上端，且所述第一散热器基板沿所述第一热超导散热翅片侧边长度方向的尺寸小于或等于所述第一热超导散热翅片的长度；

所述热端散热器位于所述密封机柜的侧壁外侧，所述第二散热器基板的形状为矩形，位于所述密封机柜的侧壁外侧；所述第二热超导散热翅片的形状为L形，所述第二热超导散热翅片自所述密封机柜的侧壁延伸至所述密封机柜的顶部，部分位于所述密封机柜的侧壁外侧，另一部分位于所述密封机柜的顶部外侧。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述冷端散热器位于所述密封机柜的顶部内侧，所述第一热超导散热翅片的形状及所述第一散热器基板的形状均为矩形，所述第一散热器基板沿所述第一热超导散热翅片侧边的长度小于或等于与所述第一热超导散热翅片的长度；

所述热端散热器位于所述密封机柜的顶部外侧，所述第二热超导散热翅片的形状及所述第二散热器基板的形状均为矩形，所述第二散热器基板位于所述第二热超导散热翅片沿长度方向的中部，且所述第二散热器基板沿所述第二热超导散热翅片长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片的长度。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片均为复合板式结构，所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片内部形成有相互连通且具有特定结构形状的热超导管路，所述热超导管路为封闭管路，且所述热超导管路内填充有传热工质。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片均包括第一板材及第二板材；所述第一板材及所述第二板材通过辊压工艺复合在一起；

所述热超导管路通过吹胀工艺形成，所述热超导管路位于所述第一板材及所述第二板材之间；所述第一板材及所述第二板材表面形成有与所述热超导管路相对应的凸起结构。

作为本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的一种优选方案，所述热超导管路的形状为六边形蜂窝状、圆形网格状、四边形网格状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形、纵横交错的网状或其中任一种以上的任意组合。

如上所述，本发明的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，具有以下有益效果：

1.热交换器中的冷端散热器及热端散热器的热超导散热翅片内均设有热超导管路，热超导管路内充入传热工质，利用热超导散热翅片的高效快速导热特性，将密封机柜内热量通过热超导散热翅片传导半导体制冷芯片组的冷端，以保证密封机柜内的低温。半导体制冷芯片组的热端通过设置在及柜外的热端散热器基板，并快速传导至热超导散热翅片表面，通过与空气的对流换热而散发至周围环境中，从而实现密封机柜与外界环境的完全隔绝；具有换热效率高、换热能力大且不受开孔尺寸的限制的特点；

2.利用热超导散热翅片的高效快速导热特性，可将半导体制冷芯片集中布置，大幅减小散热器基板面积，从而大大减轻了散热器的重量，并减小了机柜安装半导体制冷系统的开口面积，安装更为方便；

3.热超导散热翅片可采用L型结构，也可采用直片型结构；既可增加热超导散热翅片的长度并使其远大于散热器基板长度，也可增加热超导散热翅片的高度；散热器基板既可以位于热超导散热翅片的中间部位，也可设置在热超导散热翅片的一侧，使安装更加灵活方便，结构更加紧凑有效。

附图说明

图1显示为本发明实施例一中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构示意图。

图2显示为本发明实施例一中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器沿图1的右视图。

图3显示为本发明实施例一中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器沿图1的正视图。

图4显示为本发明实施例一中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器的第一热超导散热翅片的截面局部结构示意图。

图5至图6显示为本发明实施例一中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器中具有不同形状的热超导管路的第一热超导散热翅片的结构示意图；其中，图5中热超导管路的形状为六边形蜂窝状，图6中热超导管路的形状为首尾串联的多个U形。

图7显示为本发明实施例二中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构示意图。

图8显示为本发明实施例二中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中热端散热器沿图7的左视图。

图9显示为本发明实施例二中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中热端散热器沿图7的正视图。

图10显示为本发明实施例三中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构示意图。

图11显示为本发明实施例三中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器沿图10的俯视图。

图12显示为本发明实施例三中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器沿图10的左视图。

图13显示为本发明实施例三中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中热端散热器沿图10的仰视图。

图14显示为本发明实施例三中提供的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中热端散热器沿图10的正视图。

元件标号说明

1热超导半导体制冷系统

11冷端散热器

111第一热超导散热翅片

1111第一板材

1112第二板材

1113热超导管路

1114凸起结构

1115非管道部分

1116罐装口

112第一散热器基板

1121半导体制冷芯片组安装区域

12热端散热器

121第二热超导散热翅片

122第二散热器基板

13半导体制冷芯片组

14风道

15风机

16螺孔

17传热工质

2密封机柜

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图14需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

请参阅图1至图6，本发明提供一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜包括：热超导半导体制冷系统1及密封机柜2；其中，所述热超导半导体制冷系统1包括冷端散热器11、热端散热器12及半导体制冷芯片组13；所述冷端散热器11位于所述密封机柜2内部，所述热端散热器12位于所述密封机柜2外部，所述半导体制冷芯片组13位于所述冷端散热器11及所述热端散热器12之间，且与所述冷端散热器11及所述热端散热器12的基板表面相接触。

作为示例，所述热超导半导体制冷系统1还包括风道14及风机15；所述风道14位于所述冷端散热器11及所述热端散热器12的外围，所述风机15位于所述风道14内部一侧。

需要进一步说明的是，所述风道14不仅位于所述冷端散热器11及所述热端散热器12的外围，还与所述冷端散热器11及所述热端散热器12的内部空隙相连通(譬如，与后续所述的形成所述冷端散热器11及所述热端散热器12的热超导散热翅片之间的间隙相连通)，以使得所述风机15驱动形成的空气流动必须流经所述冷端散热器11及所述热端散热器12内部，以提高吸热和散热效率。

作为示例，所述冷端散热器11包括第一散热器基板112及多个平行分布的第一热超导散热翅片111，所述第一散热器基板112包括相对的第一表面及第二表面，所述第一散热器基板112的第一表面设有所述半导体制冷芯片组安装区域1121，所述第一热超导散热翅片111的侧边垂直固定于所述第一散热器基板112的第二表面；所述热端散热器12包括第二散热器基板122及多个平行分布的第二热超导散热翅片121，所述第二散热器基板122包括相对的第一表面及第二表面，所述第二散热器基板122的第一表面设有所述半导体制冷芯片组安装区域1121，所述第二热超导散热翅片121的侧边垂直固定于所述第二散热器基板122的第二表面；所述半导体制冷芯片组13固定于所述第一散热器基板112及所述第二散热器基板122的第一表面。

作为示例，所述第一散热器基板112及所述第二散热器基板122表面所述半导体制冷芯片组安装区域1121的外围设有螺孔16，所述冷端散热器11、所述热端散热器12及所述半导体制冷芯片组13通过所述螺孔16用螺丝组合在一起。

作为示例，所述第一热超导散热翅片111及所述第二热超导散热翅片121可以分别通过搅拌摩擦焊、机械挤压、导热胶粘结或钎焊焊接的方式固定在所述第一散热器基板112及所述第二散热器基板122的第二表面。

作为示例，请参阅图1至图3，所述冷端散热器11位于所述密封机柜2的侧壁内侧，所述第一热超导散热翅片111的形状及所述第一散热器基板112的形状均可以为矩形，所述第一散热器基板112位于所述第一热超导散热翅片111沿长度方向的上端，且所述第一散热器基板112沿所述第一热超导散热翅片111长度方向的尺寸小于或等于所述第一热超导散热翅片111的长度.

作为示例，所述热端散热器12位于所述密封机柜2的侧壁外侧，所述第二热超导散热翅片121及所述第二散热器基板122的形状结构及安装位置与所述第一热超导翅片111及所述第一散热器基板112的形状结构及安装位置完全相同，具体可参阅图2至图3及其相关描述。亦即所述第二热超导散热翅片121的形状及所述第二散热器基板122的形状均可以为矩形，所述第二散热器基板122位于所述第二热超导散热翅片121沿长度方向的下端，即靠近所述冷端散热器11的一端，且所述第二散热器基板122沿所述第二热超导散热翅片121长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片121的长度。

作为示例，请参阅图4，图4为具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器11的所述第一热超导散热翅片111的截面局部结构示意图，由图4可知，所述第一热超导散热翅片111为复合板式结构，所述第一热超导散热翅片111内部形成有相互连通且具有特定结构形状的热超导管路1113，所述热超导管路1113为封闭管路，且所述热超导管路1113内填充有传热工质17。

作为示例，所述热超导管路1113通过吹胀工艺形成，优选地，本实施例中，所述热超导管路1113通过双面吹胀工艺形成。

作为示例，所述传热工质17为流体，优选地，所述传热工质17可以为气体或液体或气体与液体的混合物，更为优选地，本实施例中，所述传热工质17为液体与气体的混合物。

作为示例，请继续参阅图4，所述第一热超导散热翅片111包括第一板材1111及第二板材1112；所述第一板材1111及所述第二板材1112通过辊压工艺复合在一起；所述热超导管路1113通过双面吹胀工艺形成，所述热超导管路1113位于所述第一板材1111及所述第二板材1112之间；所述第一板材1111及所述第二板材1112表面形成有与所述热超导管路1113相对应的凸起结构1114。

作为示例，所述热超导管路1113的形状可以为六边形蜂窝状、圆形网格状、四边形网格状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形、纵横交错的网状或其中任一种以上的任意组合。

所述热端散热器12中的所述第二热超导散热翅片121的结构特征与图4中所述的所述第一热超导散热翅片111的结构特征完全相同，即所述第二热超导散热翅片121的截面局部结构示意图如图4相同，具体可参阅图4及相关文字描述，此处不再累述。

图5为具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器11中具有相互连通的六边形蜂窝状热超导管路1113的第一热超导散热翅片111的结构示意图，由图5可知，所述第一热超导散热翅片111的边缘部分及六边形部分为非管道部分1115，环绕各六边形周围并相互连通的结构即为所述热超导管路1113。需要说明的是，由于所述热超导管路1113通过吹胀工艺制备而成，所以在形成所述热超导管路1113的过程中，所述第一热超导散热翅片111上形成有罐装口1116，即亦为充工质口。所述罐装口1116在所述热超导管路1113的形状初步形成以后，所述罐装口1116通过焊接方式密封，以实现所述热超导管路1113的密封，使得所述热超导管路1113不与外界导通。

需要说明的是，所述热端散热器12中具有相互连通的六边形蜂窝状热超导管路1113的第二热超导散热翅片121的结构与上述具有相互连通的六边形蜂窝状热超导管路1113的第一热超导散热翅片111的结构完全相同，具体可参阅图5及相关文字描述，此处不再累述。

图6为具有热超导半导体制冷系统的密封机柜中冷端散热器11中具有首尾串联的多个U形热超导管路1113的第一热超导散热翅片111的结构示意图，由图6可知，所述第一热超导散热翅片111中相互连接的U形结构即为所述热超导管路1113，所述第一热超导散热翅片111的边缘及所述U形之间的部分为非管道部分1115。

需要说明的是，所述热端散热器12中具有首尾串联的多个U形热超导管路1113的第二热超导散热翅片121的结构与上述具有首尾串联的多个U形热超导管路1113的第一热超导散热翅片111的结构完全相同，具体可参阅图6及相关文字描述，此处不再累述。

作为示例，所述第一热超导散热翅片111及所述第二热超导散热翅片121的材料(即所述第一板材1及所述第二板材2的材料)应为导热性良好的材料；优选地，本实施例中，所述第一热超导散热翅片111及所述第二热超导散热翅片121的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、或任一种以上的任意组合。

实施例二

请参阅图7至图9，本发明还提供一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，本实施例中的所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构与实施例一中所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构大致相同，二者的不同点在于：实施例一中的所述热端散热器12位于所述密封机柜2的侧壁外侧，所述第二热超导散热翅片121的形状及所述第二散热器基板122的形状均可以为矩形，所述第二散热器基板122位于所述第二热超导散热翅片121沿长度方向的下端，即靠近所述冷端散热器11的一端，且所述第二散热器基板122沿所述第二热超导散热翅片121长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片121的长度；而本实施例中，所述热端散热器12位于所述密封机柜2的侧壁外侧，所述第二散热器基板122的形状为矩形，位于所述密封机柜2的侧壁外侧；所述第二热超导散热翅片121的形状为L形，所述第二热超导散热翅片121自所述密封机柜2的侧壁延伸至所述密封机柜2的顶部，且部分所述第二热超导散热翅片121位于所述密封机柜2的侧壁外侧，另一部分所述第二热超导散热翅片121位于所述密封机柜2的顶部外侧。

本实施例中的所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的其他结构及特征均与实施例一中所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构及特征相同，具体请参阅实施例一，这里不再累述。

实施例三

请参阅图10至图14，本发明还提供一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，本实施例中的所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构与实施例一中所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构大致相同，二者的不同点在于：实施例一中的所述冷端散热器11位于所述密封机柜2的侧壁内侧，所述第一热超导散热翅片111的形状及所述第一散热器基板112的形状均可以为矩形，所述第一散热器基板112位于所述第一热超导散热翅片111沿长度方向的上端，且所述第一散热器基板112沿所述第一热超导散热翅片111长度方向的尺寸小于或等于所述第一热超导散热翅片111的长度；所述热端散热器12位于所述密封机柜2的侧壁外侧，所述第二热超导散热翅片121的形状及所述第二散热器基板122的形状均可以为矩形，所述第二散热器基板122位于所述第二热超导散热翅片121沿长度方向的下端，即靠近所述冷端散热器11的一端，且所述第二散热器基板122沿所述第二热超导散热翅片121长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片121的长度；而本实施例中，所述冷端散热器11位于所述密封机柜2的顶部内侧，所述第一热超导散热翅片111的形状及所述第一散热器基板112的形状均为矩形，所述第一散热器基板112沿所述第一热超导散热翅片111侧边的长度小于或等于所述第一热超导散热翅片111的长度；所述热端散热器12位于所述密封机柜2的顶部外侧，所述第二热超导散热翅片121的形状及所述第二散热器基板122的形状均为矩形，所述第二散热器基板122位于所述第二热超导散热翅片121沿长度方向的中部，且所述第二散热器基板122沿所述第二热超导散热翅片121长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片121的长度。

本实施例中的所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的其他结构及特征均与实施例一中所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜的结构及特征相同，具体请参阅实施例一，这里不再累述。

综上所述，本发明提供一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜包括：热超导半导体制冷系统及密封机柜；其中，所述热超导半导体制冷系统包括冷端散热器、热端散热器及半导体制冷芯片组；所述冷端散热器位于所述密封机柜内部，所述热端散热器位于所述密封机柜外部，所述半导体制冷芯片组位于所述冷端散热器及所述热端散热器之间，且与所述冷端散热器及所述热端散热器的基板表面相接触。热交换器中的冷端散热器及热端散热器的热超导散热翅片内均设有热超导管路，热超导管路内充入传热工质，利用热超导散热翅片的高效快速导热特性，将密封机柜内热量通过热超导散热翅片传导至制冷芯片组的冷端，再由制冷芯片组的热端通过热端散热器基板，均匀快速传导至热端散热器热超导散热翅片，柜外冷空气流过热超导散热翅片带走翅片上的热量而散发到周围环境中。从而在保证柜内散热恒温情况下实现密封机柜与外界环境的完全隔绝；具有换热效率高、换热能力大且不受开孔尺寸的限制的特点；利用热超导散热翅片的高效快速导热特性，可将半导体制冷芯片集中布置，大幅减小散热器基板面积，从而大大减轻了散热器的重量，并减小了机柜安装半导体制冷系统的开口面积，安装更为方便；热超导散热翅片可采用L型结构，也可采用直片型结构；既可增加热超导散热翅片的长度并使其远大于散热器基板长度，也可增加热超导散热翅片的高度；散热器基板既可以位于热超导散热翅片的中间部位，也可设置在热超导散热翅片的一侧，使安装更加灵活方便，结构更加紧凑有效，柜内有效空间更大。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于，所述具有热超导半导体制冷系统的密封机柜包括：热超导半导体制冷系统及密封机柜；其中，

所述热超导半导体制冷系统包括冷端散热器、热端散热器及半导体制冷芯片组；所述冷端散热器位于所述密封机柜内部，所述热端散热器位于所述密封机柜外部，所述半导体制冷芯片组位于所述冷端散热器及所述热端散热器之间，且与所述冷端散热器及所述热端散热器的表面相接触。

2.根据权利要求1所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：所述热超导半导体制冷系统还包括风道及风机；所述风道位于所述冷端散热器及所述热端散热器的外围，所述风机位于所述风道内部一侧。

3.根据权利要求1所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：

所述冷端散热器包括第一散热器基板及多个平行分布的第一热超导散热翅片，所述第一散热器基板包括相对的第一表面及第二表面，所述第一散热器基板的第一表面设有所述半导体制冷芯片组安装区域，所述第一热超导散热翅片的侧边垂直固定于所述第一散热器基板的第二表面；

所述热端散热器包括第二散热器基板及多个平行分布的第二热超导散热翅片，所述第二散热器基板包括相对的第一表面及第二表面，所述第二散热器基板的第一表面设有所述半导体制冷芯片组安装区域，所述第二热超导散热翅片的侧边垂直固定于所述第二散热器基板的第二表面；

所述半导体制冷芯片组固定于所述第一散热器基板及所述第二散热器基板的第一表面。

4.根据权利要求3所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：所述第一散热器基板及所述第二散热器基板表面所述半导体制冷芯片组安装区域的外围设有螺孔，所述冷端散热器、所述热端散热器及所述半导体制冷芯片组通过所述螺孔组合在一起。

5.根据权利要求3所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片分别通过搅拌摩擦焊、机械挤压、导热胶粘结或钎焊焊接的方式固定在所述第一散热器基板及所述第二散热器基板的第二表面。

6.根据权利要求3所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：

所述冷端散热器位于所述密封机柜的侧壁内侧，所述第一热超导散热翅片的形状及所述第一散热器基板的形状均为矩形，所述第一散热器基板位于所述第一热超导散热翅片沿长度方向的上端，且所述第一散热器基板沿所述第一热超导散热翅片长度方向的尺寸小于或等于所述第一热超导散热翅片的长度；

所述热端散热器位于所述密封机柜的侧壁外侧，所述第二热超导散热翅片的形状及所述第二散热器基板的形状均为矩形，所述第二散热器基板位于所述第二热超导散热翅片沿长度方向靠近所述冷端散热器的下端，且所述第二散热器基板沿所述第二热超导散热翅片长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片的长度。

7.根据权利要求3所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：

所述冷端散热器位于所述密封机柜的侧壁内侧，所述第一热超导散热翅片的形状及所述第一散热器基板的形状均为矩形，所述第一散热器基板位于所述第一热超导散热翅片沿长度方向的上端，且所述第一散热器基板沿所述第一热超导散热翅片侧边长度方向的尺寸小于或等于所述第一热超导散热翅片的长度；

所述热端散热器位于所述密封机柜的侧壁外侧，所述第二散热器基板的形状为矩形，位于所述密封机柜的侧壁外侧；所述第二热超导散热翅片的形状为L形，所述第二热超导散热翅片自所述密封机柜的侧壁延伸至所述密封机柜的顶部，部分位于所述密封机柜的侧壁外侧，另一部分位于所述密封机柜的顶部外侧。

8.根据权利要求3所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：

所述冷端散热器位于所述密封机柜的顶部内侧，所述第一热超导散热翅片的形状及所述第一散热器基板的形状均为矩形，所述第一散热器基板沿所述第一热超导散热翅片侧边的长度小于或等于所述第一热超导散热翅片的长度；

所述热端散热器位于所述密封机柜的顶部外侧，所述第二热超导散热翅片的形状及所述第二散热器基板的形状均为矩形，所述第二散热器基板位于所述第二热超导散热翅片沿长度方向的中部，且所述第二散热器基板沿所述第二热超导散热翅片长度方向的尺寸小于或等于所述第二热超导散热翅片的长度。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片均为复合板式结构，所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片内部形成有相互连通且具有特定结构形状的热超导管路，所述热超导管路为封闭管路，且所述热超导管路内填充有传热工质。

10.根据权利要求9所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：所述第一热超导散热翅片及所述第二热超导散热翅片均包括第一板材及第二板材；所述第一板材及所述第二板材通过辊压工艺复合在一起；

所述热超导管路通过吹胀工艺形成，所述热超导管路位于所述第一板材及所述第二板材之间；所述第一板材及所述第二板材表面形成有与所述热超导管路相对应的凸起结构。

11.根据权利要求10所述的具有热超导半导体制冷系统的密封机柜，其特征在于：所述热超导管路的形状为六边形蜂窝状、圆形网格状、四边形网格状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形、纵横交错的网状或其中任一种以上的任意组合。