CN105650936A - 多级半导体制冷组件及半导体制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多级半导体制冷组件及半导体制冷设备。多级半导体制冷组件，包括多个半导体制冷片，还包括多个金属散热体，所述金属散热体内部形成有空腔，所述空腔中填充有易挥发液体；相邻两个所述金属散热体之间设置有所述半导体制冷片，所述半导体制冷片贴在所述金属散热体的表面。通过采用金属散热体对半导体制冷片的冷端和热端进行散热，由于金属散热体的空腔中加注有易挥发液体，易挥发的液体在受热后变为气态而受冷后变为液态，实现金属散热体中的易挥发液体实现自循环流动，有效的提高散热效率和能力，而无需额外增加风扇，实现提高了多级半导体制冷组件的制冷性能，优化半导体制冷组件的静音效果。

Description

多级半导体制冷组件及半导体制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷装置，尤其涉及一种多级半导体制冷组件及半导体制冷设备。

背景技术

目前，制冷设备（例如冰箱、冷柜、酒柜）是人们日常生活中常用的电器，制冷设备中通常具有制冷系统，一般情况下制冷系统由压缩机、冷凝器和蒸发器构成，能够实现较低温的制冷。然而，随着半导体制冷技术的发展，采用半导体制冷片进行制冷的制冷设备也被广泛使用，但是，由于单片半导体制冷片的制冷能力有限，为了提高制冷能力，通常采用多片半导体制冷片堆叠在一起形成半导体制冷组件，以提高制冷性能；由于半导体制冷片在制冷时受外部环境温度的影响，最外侧半导体制冷片的热端散热能力有限，无法充分的利用各个半导体制冷片的制冷能力，且位于最外侧半导体制冷片的热端需要额外增加风扇进行强制散热，以避免烧坏半导体制冷片，导致现有技术中半导体制冷组件的制冷能力较差且静音效果较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种多级半导体制冷组件及半导体制冷设备，解决现有技术中半导体制冷组件的制冷能力较差且静音效果较差的缺陷，实现提高多级半导体制冷组件的制冷性能，优化半导体制冷组件的静音效果。

本发明提供的技术方案是，一种多级半导体制冷组件，包括多个半导体制冷片，还包括多个金属散热体，所述金属散热体内部形成有空腔，所述空腔中填充有易挥发液体；相邻两个所述金属散热体之间设置有所述半导体制冷片，所述半导体制冷片贴在所述金属散热体的表面。

进一步的，所述半导体制冷片位于所述金属散热体的一端。

进一步的，所述金属散热体的表面积大于所述半导体制冷片的表面积。

进一步的，所述易挥发液体为液态二氧化碳、液态氨、甲醇或乙醇。

进一步的，所述金属散热体的厚度为5cm~9cm。

本发明还提供一种半导体制冷设备，包括箱体，所述箱体中设置有内胆，还包括上述多级半导体制冷组件；所述多级半导体制冷组件中位于外侧且与半导体制冷片的冷端连接的金属散热体为散冷体，所述散冷体设置在所述内胆上。

进一步的，所述内胆上设置有开口，所述散冷体位于所述开口中；或者，所述内胆为金属胆体，所述散冷体贴靠在所述内胆上。

进一步的，所述多级半导体制冷组件中位于外侧且与半导体制冷片的热端连接的金属散热体为散热体，所述箱体中形成有筒状的隔热套，所述多级半导体制冷组件位于所述隔热套中，所述散热体的外表面露在所述隔热套外。

本发明提供的多级半导体制冷组件及半导体制冷设备，通过采用金属散热体对半导体制冷片的冷端和热端进行散热，由于金属散热体的空腔中加注有易挥发液体，易挥发的液体在受热后变为气态而受冷后变为液态，在半导体制冷片通电后，相邻两个半导体制冷片之间金属散热体中，易挥发液体在靠近半导体制冷片的热端处受热气化上升，而靠近半导体制冷片的冷端处受冷液化下降，实现金属散热体中的易挥发液体实现自循环流动，而在易挥发液体自循环流动过程中通过金属散热体将实现进一步的散热，有效的提高散热效率和能力，而无需额外增加风扇，实现提高了多级半导体制冷组件的制冷性能，优化半导体制冷组件的静音效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明多级半导体制冷组件实施例一的结构示意图；

图2为本发明多级半导体制冷组件实施例二的结构示意图；

图3为本发明半导体制冷设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例所述的多级半导体制冷组件，包括多个半导体制冷片1，还包括多个金属散热体2，所述金属散热体2中形成有空腔，所述空腔中填充有易挥发液体，其中易挥发液体为液态二氧化碳、液态氨、甲醇或乙醇等。相邻两个所述金属散热体2之间设置有所述半导体制冷片1，所述半导体制冷片1贴在所述金属散热体2的表面。

半导体制冷片1位于所述金属散热体2的一端，由于易挥发的液体在受热后形成气体上升，优选将半导体制冷片1设置在金属散热体2的上部，能够快速的散冷。当然，半导体制冷片1的数量可以为多个，设置在金属散热体2的不同位置。为了提高金属散热体2的散热能力，金属散热体2的表面积大于所述半导体制冷片1的表面积。金属散热体2的厚度应在5cm~9cm，以确保金属散热体2内部易挥发液体能够自循环流动进行散热。

以下以本实施例所述的多级半导体制冷组件采用两个半导体制冷片为例进行说明：

如图2所示，本实施例所述的多级半导体制冷组件采用两个半导体制冷片，即第一级半导体制冷片11、第二级半导体制冷片12，同时，本实施例所述的多级半导体制冷组件具有三个金属散热体，即外层金属散热体21、第一级金属散热体22和第二级金属散热体23，外层金属散热体21、第一级金属散热体22和第二级金属散热体23的内部空腔内填充有易挥发液体；第一级半导体制冷片11位于外层金属散热体21和第一级金属散热体22之间，第二级半导体制冷片12位于第一级金属散热体22和第二级金属散热体23之间。

两级半导体制冷片制冷装置需要制冷时，首先，给位于第一级半导体制冷片11外加设定直流电压，外层金属散热体21的内侧面211贴靠在第一级半导体制冷片11的热端进行吸热，第一级金属散热体22的一侧面221贴靠第一级半导体制冷片11的冷端，第一级金属散热体22的一侧面221内部腔体内的气、液混合物受冷下沉，而远离第一级半导体制冷片11相接触的第一级金属散热体22的一侧面222的内部腔体内气、液混合物由于相对温度较高而上浮，此时，位于第一级金属散热体22内的气、液混合物在压力差作用下形成上下循环，使位于第一级金属散热体22内的气、液混合物的温度快速降低。

在位于第一级半导体制冷片11的热端，靠近第一级半导体制冷片11处的外层金属散热体21的一侧211的由于温度升高使得内部腔体内的气、液混合物遇热上浮，而远离第一级半导体制冷片11处的外层金属散热体21的一侧212的内部腔体内的气、液混合物由于温度相对较低的气、液混合物下沉，此时，外层金属散热体21内的气、液混合物在压力差作用下行成上下循环，从而使第一级半导体制冷片11的放热端的热量迅速释放到整个外层金属散热体21内的气、液混合物中，避免热量在第一级半导体制冷11的放热端聚集而烧坏第一级半导体制冷11。外层金属散热体21内的气、液混合物中的热量最终通过外层金属散热体21外壁释放到外部环境中。

其次，给第二级半导体制冷片12外加设定直流电压，第一级金属散热体22的一侧面222贴靠在第二级半导体制冷片12的热端进行吸热，与第二级半导体制冷片12相接触的第二级金属散热体23的一侧231由于该侧的温度下降使得其内部腔体内的气、液混合物下沉，而远离第二级半导体制冷片12的第二级金属散热体23的一侧面232由于温度相对较高而使得内部腔体内气、液混合物上浮，此时第二级金属散热体23内的气、液混合物在压力差作用下形成上下循环，使位于第二级金属散热体23内的气、液混合物的温度快速降低。

在第二级半导体制冷片12的热端，与第二级半导体制冷片12相接触的第一级金属散热体22的一侧面222由于温度升高使得内部腔体内的气、液混合物遇热上浮，而远离第二级半导体制冷片12处的第一级金属散热体22的一侧面221由于温度降低使得其内部腔体内的气、液混合物下沉，此时可以加速第一级金属散热体22内的气、液混合物已经行成的上下循环，从而使第二级半导体制冷片12的冷端的热量迅速释放到整个第一级金属散热体22内的气、液混合物中，避免热量在第二级半导体制冷片12放热端聚集而烧坏第二级半导体制冷片12。

以此类推，可以根据需要增加第三级半导体制冷片和第三级金属散热体、以及第四级半导体制冷片和第四级金属散热体等等，构成多级半导体制冷片，其原理与上述的二级半导体制冷片的实施例中描述的一致。

本发明还提供了一种半导体制冷设备，通过采用金属散热体对半导体制冷片的冷端和热端进行散热，由于金属散热体的空腔中加注有易挥发液体，易挥发的液体在受热后变为气态而受冷后变为液态，在半导体制冷片通电后，相邻两个半导体制冷片之间金属散热体中，易挥发液体在靠近半导体制冷片的热端处受热气化上升，而靠近半导体制冷片的冷端处受冷液化下降，实现金属散热体中的易挥发液体实现自循环流动，而在易挥发液体自循环流动过程中通过金属散热体将实现进一步的散热，有效的提高散热效率和能力，而无需额外增加风扇，实现提高了多级半导体制冷组件的制冷性能，优化半导体制冷组件的静音效果。

如图3所示，本发明还提供一种半导体制冷设备，包括箱体100，所述箱体100中设置有内胆101，还包括上述多级半导体制冷组件200；所述多级半导体制冷组件200中位于外侧且与半导体制冷片1的冷端连接的金属散热体为散冷体201，所述散冷体201设置在所述内胆101上。

具体而言，本实施例半导体制冷设备中的多级半导体制冷组件200可以采用本发明多级半导体制冷组件实施例中的多级半导体制冷组件，其具体结构可以参见本发明多级半导体制冷组件实施例以及附图1的记载，在此不再赘述。

其中，为了便于散冷体201高效的将冷量传递到内胆101中，内胆101上设置有开口（未图示），所述散冷体201位于所述开口中；或者，所述内胆101为金属胆体，所述散冷体201贴靠在所述内胆上。另外，多级半导体制冷组件200中位于外侧且与半导体制冷片的热端连接的金属散热体为散热体202，所述箱体100中形成有筒状的隔热套102，所述多级半导体制冷组件200位于所述隔热套102中，所述散热体202的外表面露在所述隔热套102外。具体的，多级半导体制冷组件200的散热体202外露在隔热套102的外部能够确保散热体202有效的将热量散发到外部，而隔热套102能够减少散冷体201的冷量泄露。

本实施例所述的半导体制冷设备，工作过程如下：

步骤1、判断半导体制冷设备是否需要进行制冷；如果否，则执行步骤2；如果是，则执行步骤3；

步骤2、多片半导体制冷片断电；

步骤3、多片半导体制冷片通电。

进一步的，所述步骤2具体为：多片半导体制冷片同时断电，或者，由外至内方向上半导体制冷片依次间隔断电；所述步骤3具体为：多片半导体制冷片同时通电，或者，由外至内方向上半导体制冷片依次间隔通电。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种多级半导体制冷组件，包括多个半导体制冷片，其特征在于，还包括多个金属散热体，所述金属散热体内部形成有空腔，所述空腔中填充有易挥发液体；相邻两个所述金属散热体之间设置有所述半导体制冷片，所述半导体制冷片贴在所述金属散热体的表面。

2.根据权利要求1所述的多级半导体制冷组件，其特征在于，所述半导体制冷片位于所述金属散热体的一端。

3.根据权利要求1所述的多级半导体制冷组件，其特征在于，所述金属散热体的表面积大于所述半导体制冷片的表面积。

4.根据权利要求1所述的多级半导体制冷组件，其特征在于，所述易挥发液体为液态二氧化碳、液态氨、甲醇或乙醇。

5.根据权利要求2所述的多级半导体制冷组件，其特征在于，所述金属散热体的厚度为5cm~9cm。

6.一种半导体制冷设备，包括箱体，所述箱体中设置有内胆，其特征在于，还包括如权利要求1-5任一所述的多级半导体制冷组件；所述多级半导体制冷组件中位于外侧且与半导体制冷片的冷端连接的金属散热体为散冷体，所述散冷体设置在所述内胆上。

7.根据权利要求6所述的半导体制冷设备，其特征在于，所述内胆上设置有开口，所述散冷体位于所述开口中；或者，所述内胆为金属胆体，所述散冷体贴靠在所述内胆上。

8.根据权利要求6或7所述的半导体制冷设备，其特征在于，所述多级半导体制冷组件中位于外侧且与半导体制冷片的热端连接的金属散热体为散热体，所述箱体中形成有筒状的隔热套，所述多级半导体制冷组件位于所述隔热套中，所述散热体的外表面露在所述隔热套外。