CN106197099A - 换热装置及具有该换热装置的半导体制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种换热装置及具有该换热装置的半导体制冷设备。具体地，本发明提供一种换热装置，包括传热基板、至少一根热管和多个换热翅片。热管具有与传热基板热连接的中间区段和两个分别由中间区段的两端沿该传热基板的长度方向延伸的端部区段。多个换热翅片设置在热管的端部区段上，以散发从中间区段向端部区段传送的热量。传热基板上设置有风机，以驱使气流朝向换热翅片流动，从而将换热翅片与空气之间的强制对流换热和换热翅片的自然换热结合在一起，提高换热装置换热的效率。本发明还提供一种半导体制冷设备，包括限定有储物间室的箱体、半导体制冷片和与半导体制冷片的热端热连接的换热装置。

Description

换热装置及具有该换热装置的半导体制冷设备

技术领域

本发明涉及换热技术，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设备。

背景技术

近年来，半导体制冷设备由于其优越的性能而被广泛应用，例如半导体制冷冰箱、半导体制冷冰柜等。半导体制冷设备利用半导体制冷片的自动变压变流控制技术实现制冷，同时通过热管及传导技术实现散热，无需制冷工质和机械运动部件。因此，半导体制冷设备在应用过程中没有工质污染和机械振动等传统机械制冷设备在应用上的一系列问题。

然而，半导体制冷片的冷端产生冷量的同时，其热端会产生大量的热量。为了保证半导体制冷片可靠持续地进行工作，需要及时散发其热端产生的热量。现有技术中的一种散热方式为在半导体制冷片的热端设置一散热基板进行散热，散热基板中嵌设有多根热管，多根热管的端部穿设在换热翅片中，以通过换热翅片进行自然散热。然而，当半导体制冷片的功率较大时，仅适用换热翅片不足以有效地散发半导体制冷片热端产生的热量，从而影响半导体制冷片的正常工作。

发明内容

本发明第一方面的一个目的旨在克服现有换热装置的至少一个缺陷，提供一种换热装置，其能够根据需要实现换热翅片的自然换热和/或强制对流换热，从而提高换热装置的工作性能。

本发明第一方面的一个进一步的目的是要提高换热装置的换热效率。

本发明第一方面的又一个进一步的目的是要提高换热装置换热的均匀性。

本发明第二方面的一个目的是提供一种具有换热装置的半导体制冷设备。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种换热装置，包括：

传热基板，具有与热源热连接的换热面，以从所述热源接收热量；

至少一根热管，具有与所述传热基板热连接的中间区段和两个分别由所述中间区段的两端沿所述传热基板的长度方向延伸的端部区段；以及

多个换热翅片，设置在所述热管的端部区段上，以散发从所述中间区段向所述端部区段传送的热量；其中

所述传热基板上设置有风机，以驱使气流朝向所述换热翅片流动。

可选地，所述多个换热翅片中的相邻两个换热翅片之间的间距大于一预定的最小间距阈值。

可选地，每个所述换热翅片的片体中均形成有通风孔，且相邻两个换热翅片的通风孔正向相对。

可选地，所述多个换热翅片分布在所述传热基板的两端，以形成两个独立的换热翅片模组，所述风机配置成同时朝向所述两个换热翅片模组吹送气流。

可选地，所述换热装置还包括：

至少一个其他传热基板，所述传热基板和所述至少一个其他传热基板并列且间隔设置在位于所述两个换热翅片模组之间的空间内，所述传热基板和所述至少一个其他传热基板上均设置有一个所述风机。

可选地，所述传热基板和所述至少一个其他传热基板上均设置至少一根所述热管，且所述传热基板和所述至少一个其他传热基板中的热管共用所述多个换热翅片。

可选地，所述至少一个其他传热基板包括一个所述其他传热基板；且

所述传热基板的至少一个所述热管的其中一个端部区段位于该其他传热基板中的至少一根热管的两个端部区段之间；该其他传热基板的至少一个所述热管的其中一个端部区段位于所述传热基板中的至少一根热管的两个端部区段之间。

可选地，每个换热翅片模组分为上下两个部分，穿设在每个部分中的热管端部区段配置成沿所述换热翅片的长度方向以等间距间隔排列。

可选地，所述风机包括用于驱动气流朝所述换热翅片流动的轴流风扇和固定在所述传热基板上以容纳所述轴流风扇的机壳。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种半导体制冷设备，包括：

箱体，其内限定有用于储存物品的储物间室；

半导体制冷片，其冷端与所述储物间室热连接，以为所述储物间室提供冷量；以及

以上任一所述的换热装置，其传热基板的换热面与所述半导体制冷片的热端热连接，以散发所述热端产生的热量。

本发明的换热装置由于设置在传热基板上设置风机，可向位于传热基板端部的换热翅片吹送气流，增加换热翅片的空气流动量和提高流经换热翅片的空气流速，以使空气与换热翅片之间进行强制对流换热，提高换热装置的换热效率。当换热装置的换热量较小时，可仅通过换热翅片进行自然换热，从而换热装置能够灵活选择换热方式，提高其工作性能。

进一步地，由于本发明的换热装置中，换热翅片的片体中均形成有通风孔，且相邻两个换热翅片的通风孔正向相对，可使空气通过换热翅片的通风孔流通，增强了换热翅片的换热能力，从而提高换热装置的换热效率。

进一步地，由于本发明的换热装置中，相邻两个换热翅片之间的间距大于一预定的最小间距阈值，可保证每个换热翅片与空气的充分接触，进一步增强了换热翅片的换热能力，提高了换热装置的换热效率。

进一步地，由于本发明的换热装置中，多个换热翅片分布在传热基板的两端，形成了两个独立的换热翅片模组，从而可使传热基板中的热量通过热管均匀地散发至两个换热翅片模组中，提高了换热装置换热的均匀性。

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结构图；

图2是根据本发明一个实施例的换热装置的传热基板的示意性结构图；

图3是根据本发明另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换热装置的热管的示意性结构图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性结构图。如图1所示，换热装置100包括：传热基板11、至少一根热管和多个换热翅片30。传热基板11具有与热源热连接的换热面，以从热源接受热量。热管均具有与传热基板11连接的中间区段和两个分别由中间区段的两端沿传热基板11的长度方向延伸的端部区段。多个换热翅片30设置在热管的端部区段上，以散发从中间区段向端部区段传送的热量。特别地，传热基板11上还设置有风机112，以驱使气流朝向多个换热翅片30流动，从而使空气与多个换热翅片30发生强制对流换热，提高换热效率。本发明实施例中的换热装置100能够通过风机112增加换热翅片30的空气流动量和提高流经换热翅片30的空气流速，以使空气与换热翅片30之间进行强制对流换热，提高换热装置100的换热效率。当换热装置100的换热量较小时，可仅通过换热翅片30进行自然换热，从而换热装置100能够灵活选择换热方式，提高其工作性能。

在本发明的一些实施例中，每个换热翅片30的片体中均形成有通风孔31，且相邻两个换热翅片30的通风孔正向相对。每个换热翅片30中可形成有多个通风孔31，相邻两个换热翅片30的位于同一位置的通风孔正向相对。也就是说，多个换热翅片30的位于同一位置的通风孔位于同一直线上，以便于空气通过多个换热翅片30的通风孔流通，增强换热翅片30的换热能力，从而提高换热装置100的换热效率。

进一步地，换热翅片30可沿传热基板11的宽度方向延伸，且其所在平面于传热基板11的换热面垂直，从而使得多个换热翅片30中的通风孔位于沿传热基板11长度方向上的、且与换热面平行的直线上，以便于设置在传热基板11上的风机沿通风孔31向换热翅片30吹送气流，提高气流的流速，便于空气与换热翅片30之间进行强制对流换热。

在本发明的一些实施例中，多个换热翅片中的相邻两个换热翅片之间的间距大于一预定的最小间距阈值。也就是说，多个换热翅片30中的相邻两个换热翅片间隔一定距离设置，以在相邻两个换热翅片之间形成预定间隙。该预定的最小间距阈值优选为10～20mm。

图2是根据本发明一个实施例的换热装置的传热基板的示意性结构图。风机112和其他风机122结构及工作原理相同，以风机112为例，如图2所示，风机112设置在传热基板11的背离其换热面的表面111上。具体地，风机112可包括用于驱动气流朝向换热翅片30流动的轴流风扇1121和固定在传热基板11上以容纳轴流风扇1121的机壳1122，机壳1122通过螺钉等紧固件固定在由表面111凸出的支脚114上。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，传热基板11内可设有至少一个贯穿其宽度方向的穿孔113，至少一根热管的至少部分中间区段嵌设在穿孔113中。在本发明实施例中，换热装置100包括多根热管，传热基板11内可设有多个贯穿其宽度方向的穿孔，以供多根热管嵌设其中。在本发明的一些实施方式中，该多个穿孔可相邻设置。在更有优选的实施方式中，该多个穿孔以等间距间隔排列，一方面可方便布置热管，另一方面，可使传热基板11中的热量均匀地传递至多根热管。穿孔的大小可与热管的外径相匹配，以在热管嵌设在穿孔中后，使热管的外表面与位于穿孔内的传热基板紧密接触，从而使实现热量的有效传递。

进一步地，如图2所示，传热基板11可包括组合而成的两部分，分别为具有表面111的上基板11a和具有换热面的下基板11b。上基板11a和下基板11b的两个相对的表面分别开设有尺寸相当的凹槽，当上基板11a和下基板11b相互紧贴组合时，位于两者相对表面上的凹槽组合形成可供热管的中间区段穿过的穿孔113。

本领域技术人员应理解，在本发明其他的实施方式中，还可在传热基板11的换热面上开设贯穿传热基板11宽度方向的卡装槽，以供热管嵌设于其中。卡装槽的尺寸配置成使得热管可在外力作用下卡装嵌入其中，并保持该热管，避免其自动脱离卡装槽。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，多个换热翅片30分布在传热基板11的两端，以形成两个独立的换热翅片模组，从而增大了换热翅片的阵列面积，保证有效的自然散热。换热装置100包括至少两根热管，由此，嵌设在传热基板11中的至少两根热管可分为沿传热基板11长度方向上的分别朝向传热基板11两端延伸的两组热管。每组热管的端部区段均穿设在位于传热基板11的相应端部的换热翅片模组中，从而便于至少两根热管的布置和安装，同时也充分利用了位于两个换热翅片模组之间的换热空间。进一步地，至少两根热管可在位于两个换热翅片模组之间的换热空间内交错穿插设置，以不规则或规则的形式布满该换热空间，从而有效利用了该换热空间，提高了换热效果，减少了热管数量。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，换热装置100还包括至少一个其他传热基板，传热基板11和至少一个其他传热基板并列且间隔设置在位于两个换热翅片模组之间的空间内，传热基板11和至少一个其他传热基板上均设置有一个风机。进一步地，传热基板11和至少一个其他传热基板上均设置至少一根热管，且传热基板11和至少一个其他传热基板中的热管共用多个换热翅片30。

进一步地，本发明实施例中，换热装置100还包括一个其他传热基板12，其他传热基板12上设置有其他风机122。其他传热基板12与传热基板11的长度方向、宽度方向均一致。传热基板11和其他传热基板12沿传热基板11的宽度方向并列且间隔一定距离设置。嵌设在传热基板11中的热管的至少一个端部区段位于嵌设在其他传热基板12中的热管的至少两个端部区段之间。也就是说，嵌设在传热基板11中的热管和嵌设在其他传热基板12中的至少部分热管在位于两个换热翅片模组之间的换热空间内交错穿插设置。具体地，传热基板11中设置有第一热管21，其他传热基板12中设置有第二热管22。第一热管21的端部区段212位于第二热管22的端部区段222和另一端部区段223之间，第二热管22的端部区段222位于第一热管21的端部区段212和另一端部区段213之间。

图3是根据本发明另一个实施例的换热装置的示意性结构图。如图3所示，在本发明实施例中，每个换热翅片模组分为上下两个部分，穿设在每个部分中的热管端部区段配置成沿换热翅片的长度方向以等间距间隔排列。也就是说，热管端部区段可将每个换热翅片模组中的每个部分沿其长度方向分割为等长的若干部分，以使热管端部区段的热量均匀地传递至换热翅片。也就是使换热翅片接受到的热量更加均匀，便于其更加均匀地换热，提高换热效率。具体地，两个换热翅片模组的上部分换热翅片位于传热基板11的左右两端，两个换热翅片模组的下部分换热翅片位于其他传热基板12的左右两端。

图4是根据本发明一个实施例的换热装置的热管的示意性结构图。结合图1和图4，第一热管21和第二热管22可均大致呈U形，以使每根热管的两个端部区段由其中间区段的两端朝同一方向平行延伸，进而使得每根热管的两个端部区段均穿设在同一个换热翅片模组中。结合图1和图4，第一热管21的端部区段212和另一个端部区段213由其中间区段211的两端沿传热基板11的长度方向朝传热基板11的同一端(图1中所示状态的右端)延伸，从而端部区段212和另一个端部区段213均穿设在位于该端的换热翅片模组中。本领域技术人员应理解，在本发明其他的实施方式中，第一热管21和第二热管22还可均大致呈Z形。也即是，每根热管的两个端部区段分别由其中间区段的两端沿传热基板11的长度方向朝传热基板11的两个不同端部延伸，从而使每根热管的两个端部区段分别穿设在位于传热基板11两端的两个换热翅片模组中。当然，在本发明的又一些其他的实施方式中，第一热管21可大致呈U形，第二热管22可大致呈Z形，第一热管21和第二热管22交错穿插设置。

具体地，以第一热管21为例，如图3所示，第一热管21的中间区段211具有沿传热基板的宽度方向依次连接的第一直线型子区段2111、第二直线型子区段2112和第三直线型子区段2113。第一直线型子区段2111、第二直线型子区段2112和第三直线型子区段2113可位于同一条直线上，也可分别位于不同的直线上，还可以为相邻两个子区段位于具有一定夹角的两条直线上。第一直线型子区段2111、第二直线型子区段2112和第三直线型子区段2113的长度可等长，也可不等长。

本发明还提供一种半导体制冷设备，包括箱体、半导体制冷片和换热装置100。箱体内限定有用于储存物品的储物间室。半导体制冷片的冷端与储物间室热连接，以为该储物间室提供冷量。换热装置100的传热基板11的换热面与半导体制冷片的热端热连接，以散发该热端产生的热量。

在本发明的一些实施例中，半导体制冷片的冷端可紧贴储物间室的内壁或外壁，半导体制冷片的热端可紧贴传热基板11的换热面。传热基板11朝向换热面的一侧设置有螺丝固定孔，用于固定半导体制冷片的热端，保证该热端与换热装置100的可靠热连接。在本发明实施例中，换热装置100可为散热装置，在本发明其他的实施方式中，换热装置100还可为散冷装置。

本领域技术人员应理解，本发明实施例中涉及的半导体制冷设备可以为冰箱、冰柜、冷冻冷藏罐或其他利用半导体制冷片进行制冷的设备。

本领域技术人员还应理解，在没有特别说明的情况下，本发明所称的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”和“后”均是以安装在半导体制冷设备中的换热装置100的正常使用状态为基准而言的。

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，包括：

传热基板，具有与热源热连接的换热面，以从所述热源接收热量；

至少一根热管，具有与所述传热基板热连接的中间区段和两个分别由所述中间区段的两端沿所述传热基板的长度方向延伸的端部区段；以及

多个换热翅片，设置在所述热管的端部区段上，以散发从所述中间区段向所述端部区段传送的热量；其中

所述传热基板上设置有风机，以驱使气流朝向所述换热翅片流动。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其中，

所述多个换热翅片中的相邻两个换热翅片之间的间距大于一预定的最小间距阈值。

3.根据权利要求1所述的换热装置，其中，

每个所述换热翅片的片体中均形成有通风孔，且相邻两个换热翅片的通风孔正向相对。

4.根据权利要求1所述的换热装置，其中，

所述多个换热翅片分布在所述传热基板的两端，以形成两个独立的换热翅片模组，所述风机配置成同时朝向所述两个换热翅片模组吹送气流。

5.根据权利要求4所述的换热装置，还包括：

至少一个其他传热基板，所述传热基板和所述至少一个其他传热基板并列且间隔设置在位于所述两个换热翅片模组之间的空间内，所述传热基板和所述至少一个其他传热基板上均设置有一个所述风机。

6.根据权利要求5所述的换热装置，其中，

所述传热基板和所述至少一个其他传热基板上均设置至少一根所述热管，且所述传热基板和所述至少一个其他传热基板中的热管共用所述多个换热翅片。

7.根据权利要求6所述的换热装置，其中，

所述至少一个其他传热基板包括一个所述其他传热基板；且

所述传热基板的至少一个所述热管的其中一个端部区段位于该其他传热基板中的至少一根热管的两个端部区段之间；该其他传热基板的至少一个所述热管的其中一个端部区段位于所述传热基板中的至少一根热管的两个端部区段之间。

8.根据权利要求7所述的换热装置，其中，

每个换热翅片模组分为上下两个部分，穿设在每个部分中的热管端部区段配置成沿所述换热翅片的长度方向以等间距间隔排列。

9.根据权利要求1所述的换热装置，其中，

所述风机包括用于驱动气流朝所述换热翅片流动的轴流风扇和固定在所述传热基板上以容纳所述轴流风扇的机壳。

10.一种半导体制冷设备，包括：

箱体，其内限定有用于储存物品的储物间室；

半导体制冷片，其冷端与所述储物间室热连接，以为所述储物间室提供冷量；以及

权利要求1-9任一项所述的换热装置，其传热基板的换热面与所述半导体制冷片的热端热连接，以散发所述热端产生的热量。