CN107246744A

CN107246744A - 一种基于热电无基板tec器件制冷装置

Info

Publication number: CN107246744A
Application number: CN201710558931.7A
Authority: CN
Inventors: 王春
Original assignee: Yinglian New Energy Technology Nantong Co Ltd
Current assignee: Yinglian New Energy Technology Nantong Co Ltd
Priority date: 2017-07-03
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2017-10-13

Abstract

本发明涉及一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，所述无基板TEC器件制冷装置包括无基板TEC器件、热量交换装置、冷量交换装置以及热‑冷平衡管。所述无基板TEC器件包括热电偶对、热电偶对固定攴架、导流片及高导、绝缘薄膜晶体。所述冷量交换装置设置在无基板TEC器件冷端用以与无基板TEC器件的冷端周围的介质进行能量交换。所述热量交换装置设置在所述无基板TEC器件的热端，用以热电偶对工作时产生的热量进行自我震荡交换。所述热‑冷平衡管，连接于热量交换装置和冷量交换装置之间的微热通道，达到一种以失小能量产生大能量效果。本发明实施例中，具有传热环少、去热快等特点，从而提高热交换速率，达到高效、环保的目的。

Description

一种基于热电无基板TEC器件制冷装置

技术领域

本发明涉及一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，主要应用于各种发热器件柜体，进行降温或者除湿，属于热电制冷运用领域。

背景技术

随着高科技的蓬勃发展，电子器件模块化的已成为必定的发展趋势，热的解决方案一直困扰着整个电气行业，是个急需解决的问题。目前传统的产品有以下几种解决方式：1.陶瓷基板热电模块，这种方式是由热电偶对和陶瓷基板的结合，组成TEC器件，由于陶瓷不仅易碎，而且导热系数低，运用到热解决方案上效率低，工艺复杂；2.金属基板热电模块，这种方式比第1种技术上有了很大的跨越，由于金属基板的热胀冷缩系数比较大，产品工作寿命受到一定影响。3.压缩机制冷，用压缩机制冷方式，工艺复杂，体积大和重量影响了产品的安装方式，不符合将来的发展方向。

根据以上的几种热解决方案可知：这些制冷方式，虽然具有一定的制冷效果，但总因产品效率低、工作寿命短、体积大、不环保等却缺点，不具备高科技热解决技术。

发明内容

为克服产品现有的热管理技术不足本发明提供一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，由无基板TEC器件、热量交换装置、冷量交换装置以及热-冷平衡管构成；无基板TEC器件包括热电偶对、热电偶对固定支架、导流片及高导、绝缘薄膜品体。冷量交换装置设置在无基板 TEC器件冷端，用以与该无基板TEC器件的冷端周围的介质进行能量交换。热量交换装置设置在无基板TEC器件的热端，用以热电偶对工作时产生的热量进行热交换。热-冷半衡管，连接于热量交换装置和冷量交换装置之间的微热通道，达到一种以失小能量产生大能量效果。

本发明实施例中，具有传热环少、热阻小、去热快等特点，从而提高热交换速率，节省能源，以达到高效、环保的目的。

进一步地，所述无基板TEC器件，包括热电偶对，热电偶对固定支架平面设有与热电偶对相对应的空格和热电偶对做电气线路连接用导流片定位铜层，其空格尺寸略大于热电偶对截面尺寸10％～50％，热电偶对固定支架厚度略低于热电偶对高度10％～50％；比传统产品减少导流片固定用基板，减少了产品接触热阻，提高了热的传导率，给热电偶对工作时给热量提供了一个更宽的热通道。

进一步地，所述无基板TEC器件中的高导、绝缘薄膜晶体，由六方氮化硼72wt％～85wt％，蜡 5wt％～10wt％，硅油2t％～5wt％，其它2wt％～11wt％合成；和传统无基板TEC器件相比，取代了无基板TEC器件中绝缘基板，综合热阻变的更低，能缓解产品热胀冷缩现象，使产品工作寿命得到了提高。

进一步地，热量交换装置是由导热金属底板和自激振荡管构成，其导热金属底板设有多个密闭腔体，导热金属底板的一平面上阵列多个与自激振荡管相设的连接口，自激振荡管、连接口与导热金属底板上的多个密闭腔体形成并联的密闭回路；在导热金属底板上的多个密闭腔体上，至少有一组与热-冷平衡管相连的连接口，二者密闭但不形成通路；导热金属底板多个密闭腔体内充填适量的相变纳米工质，导热金属底板的另一平面和无基板TEC器件的热端相抵制；热量交换装置的导热金属底板上多个密闭腔体内充填相变纳米工质，相变温度在30℃；热-冷平衡管内的相变纳米工质相变温度要高出导热金属底板上的多个密闭腔体内相变温度 15℃～20℃；冷量交换装置是由导冷金属底板和金属翅片构成，导冷金属底板的端面设有至少有一组与热-冷平衡管相连的连接孔；金属翅片位于导冷金属底板一平面上，导冷金属底板另一平面与无基板TEC器件的冷端相抵制。无基板TEC器件，工作时产生的热量，快速传递到与无基板TEC器件的热端相抵制导热金属底板上的腔体内，腔体内工质相变，热量由自激振荡管导出，在外界风扇的作用下，快速对流，而热-冷平衡管的工质相变温度高于自激振荡管工质相变温度，此时热-冷平衡管不工作，对热通道一个开路状态；随着无基板TEC器件的热积累，无基板TEC器件的热端相抵制，导热金属底板腔体内的温度达到热-冷平衡管的相变工质温度时，无基板TEC器件的冷端输出一小部分的冷量给无基板TEC器件的热端，无基板 TEC器件的热端温升快速下降，无基板TEC器件的制冷效率，得到了很大的提高，从而实现一种以失小能量产生大能量效果；无基板TEC器件的冷端在其它器件作用下对发热器件进行降温。

图1是本发明的结构示意图

图2是热量交换装置结构图

图3是热电偶固定支架结构图

图4是无基板TEC器件结构图

图5是冷量交换装置结构图

其中1.热电偶固定支架 2.热电偶对 3.热电偶对空格 4.导流片 5.导流片固定用铜层 6.高导、绝缘薄膜晶体 7.导热金属底板 8.导冷金属底板 9.自激振荡管 10.自激振荡管连接口 11.导热金属底板腔体 12.热-冷平衡管 13.热-冷平衡管连接口 14.热-冷平衡管连接孔 15.金属翅片 16.无基板TEC器件 16.导热金属底板腔体端面板。

具体实施方式：

一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，包括无基板TEC器件制冷装置包括无基板TEC器件 16、热量交换装置、冷量交换装置以及热-冷平衡管。所述无基板TEC器件16，采用导热系数比较小的材料做成热电偶对固定支架1，热电偶对固定支架1平面设有与热电偶对2相对应的空格3和热电偶对做电气线路连接用导流片4定位铜层5，其空格3尺寸略大于热电偶对2截面尺寸10％～50％，热电偶对固定支架1厚度略低于热电偶对2高度10％～50％；热电偶对2、电气线路连接用导流片4、热电偶对固定支架1上导流片定位铜层5，通过共晶三者紧密在一起，在导流片4通过涂覆高导、绝缘薄膜晶体6，高导、绝缘薄膜晶体6由六方氮化硼72wt％～85wt％，蜡5wt％～10wt％，硅油2t％～5wt％，其它2wt％～11wt％合成，形成无基板TEC 器件16。无基板TEC器件16的热端抵制在热量交换装置导热金属底板7的一平面上，导热金属底板7上的设多个腔体，二端面用挡板17密封；导热金属底板7的一平面上阵列多个与自激振荡管相设的连接口10，自激振荡管9的内腔与导热金属底板上的多个密闭腔体11通过焊接，形成并联的密闭回路，密闭回路内充填相变纳米工质，相变温度在30℃，同时在热金属底板7上的多个密闭腔体11上，至少有一组与热-冷平衡管12相连的连接口13，二者密闭但不形成通路；无基板TEC器件16的热端抵制在冷量交换装置上的导冷金属底板8另一平面上，导冷金属底板8的端面设有至少有一组与热-冷平衡管12相连的连接孔14，导冷金属底板8一平面上设有金属翅片15；通过热-冷平衡管12与热量交换装置、冷量交换装置形成微热通道，对热通道产生一个开或关状态，热-冷平衡管12管内的相变纳米工质相变温度要高出导热金属底板上的多个密闭腔体11内相变温度15℃～20℃；无基板TEC器件制冷装置包括无基板TEC器件16、热量交换装置、冷量交换装置以及热-冷平衡管12的结合形成一种基于热电无基板TEC器件制冷装置。

工作时，给无基板TEC器件16通上合适的电源，热电偶对2就会产生吸热和放热现象，即产生冷量和热量，热量快速传递到与无基板TEC器件的热端相抵制导热金属底板7上的腔体内11，腔体内工质相变，产生沸腾，引起自激振荡管内工作形成气泡柱和液体柱，气泡柱和液体柱呈随机分布状态，在外界风扇的作用下，快速对流，自激振荡管气泡柱收缩并破裂，使得工质在管内振荡流动，而热-冷平衡管12的工质相变温度高于自激振荡管9工质相变温度，此时热-冷平衡管12不工作，对热通道一个开路状态；随着无基板TEC器件16的热积累，无基板TEC器件16的热端相抵制导热金属底板7，腔体11内的温度达到热-冷平衡管12的相变工质温度时，无基板TEC器件16的冷端输出一小部分的冷量给无基板TEC器件16的热端，无基板TEC器件16的热端温升快速下降，使无基板TEC器件16的制冷效率，得到了很大的提高，从而实现一种以失小能量产生大能量效果；无基板TEC器件16的冷端在其它器件作用下对发热器件进行降温，从而提高热交换速率，达到高效、环保的目的。

Claims

1.一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，所述无基板TEC器件制冷装置包括无基板TEC器件、热量交换装置、冷量交换装置以及热-冷平衡管。其特征在于，所述无基板TEC器件包括热电偶对、热电偶对固定支架、导流片及高导、绝缘薄膜晶体。热电偶对固定支架平面设有与热电偶对相对应的空格和热电偶对做电气线路连接用导流片定位铜层，其空格尺寸略大于热电偶对截面尺寸10％～50％，热电偶对固定支架厚度略低于热电偶对高度10％～50％。

2.根据权利要求1所述的一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，其特征在于，所述无基板TEC器件中的高导、绝缘薄膜晶体，由六方氮化硼72wt％～85wt％，蜡5wt％～10wt％，硅油2t％～5wt％，其它2wt％～11wt％合成。

3.根据权利要求1所述的一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，其特征在于，热量交换装置是由导热金属底板和自激振荡管构成，其导热金属底板设有多个密闭腔体，导热金属底板的一平面上阵列多个与自激振荡管相设的连接口，自激振荡管的内腔与导热金属底板上阵列多个密闭腔体，形成并联的密闭回路；在导热金属底板上的多个密闭腔体上，至少有一组与热-冷平衡管相连的连接口，二者密闭但不形成通路；导热金属底板多个密闭腔体内充填适量的相变纳米工质，导热金属底板的另一平面和无基板TEC器件的热端相抵制。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，其特征在于，热量交换装置的金属底板上多个密闭腔体内的相变纳米工质，相变温度在30℃；热-冷平衡管内的相变纳米工质相变温度要高出金属底板上的多个密闭腔体内相变温度15℃～20℃。

5.根据权利要求1所述的一种基于热电无基板TEC器件制冷装置，其特征在于，冷量交换装置是由导冷金属底板和金属翅片构成，导冷金属底板的端面设有至少有一组与热-冷平衡管相连的连接孔；金属翅片位于导冷金属底板一平面上，导冷金属底板另一平面与TEC器件的冷端相抵制。