CN108387026A - 换热装置及具有该换热装置的半导体制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换热装置及具有该换热装置的半导体制冷设备，换热装置的导热管组直接与半导体制冷片连接并将热量传递至导热基板，导热基板与翅片直接接触，导热基板与翅片的接触面积远远大于现有技术中翅片与导热管的接触面积，热量传导更加均匀，更加有利于热量的导出，提高散热效率。本发明送风装置产生的气流流动方向与翅片设置方向平行，有利于空气的流动，降低换热装置的厚度和体积。本发明可以提高相同体积的换热装置的散热效率。

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

本发明属于制冷设备技术领域，特别是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

半导体制冷设备利用半导体制冷片通过热管散热及传导技术和自动变压变流控制技术实现制冷，无需制冷工质和机械运动部件，解决了介质污染和机械振动等传统机械制冷冰箱的应用问题。然而，半导体制冷片的冷端在制冷的同时，会在其热端产生大量的热量，为保证半导体制冷片可靠持续地进行工作，需要及时对热端进行散热。现有技术中对热端进行散热的换热装置一般包括基板，换热管和翅片，基板与半导体制冷片接触，换热管部分被基板夹持，部分延伸出基板，翅片设置在延伸出基板的换热管上，翅片与换热管的接触面积只有管径大小，翅片与换热管接触贴合不紧密且接触面积小，不利于热量散出，存在热量传导不均匀且散热效率低下的问题。半导体制冷片的热端散热一般使用通过设置风机对散热片进行强制对流散热的方案，以提高换热效率，在散热翅片组的一侧设置轴流风机，以向每两个相邻的翅片之间的间隙吹送气流，或从每两个相邻的翅片之间的间隙吸入气流，翅片的方向与空气流动方向呈90度，风扇阻力大，不利于空气带走热量。同时，散热翅片本身体积较大，加上轴流风扇叠加导致热交换器的体积比较大，存在需要安装空间大的问题。此外，热端散热通常是通过增加风机的转速和功率来达到散热的目的，散热效率差且噪音大能耗高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于半导体制冷设备的换热装置，解决了现有换热装置体积大导致安装空间大且散热效率差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种用于半导体制冷设备的换热装置，包括:

导热管组,所述导热管组包括多根导热管，所述导热管与半导体制冷片连接，用于吸收所述半导体制冷片产生的热量;

导热基板,所述导热管嵌装在所述导热基板中,所述导热基板用于吸收所述导热管的热量;

翅片组,所述翅片组位于所述导热基板上,用于吸收所述导热基板的热量，所述翅片组具有多个平行间隔设置的翅片;

送风装置,用于产生向所述翅片组吹送的气流，所述气流流动方向与所述翅片设置方向平行。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述导热管包括与所述半导体制冷片接触的接触部和延伸出所述半导体制冷片的延伸部。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述延伸部以所述半导体制冷片为中心呈发散状分布。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述导热基板的正面上设置有嵌装凹槽，所述导热管嵌装在所述嵌装凹槽内，所述导热基板的背面上设置有翅片组。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述送风装置包括离心风扇, 所述换热装置包括风道组件，所述风道组件包括风道侧板和两个风道盖板,所述风道侧板包括弧形部,所述离心风扇位于所述弧形部和两个风道盖板围成的空间内，所述风道盖板上开设有与所述离心风扇相对的进风口。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述风道侧板和所述风道盖板形成容纳所述翅片组的空间，所述风道盖板远离所述离心风扇的一端开设有出风口。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述翅片组与所述离心风扇相对的进风侧设置有弧形导风板。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置, 所述弧形导风板设置有两个，所述弧形导风板的第一端与所述翅片组进风侧相接,所述弧形导风板的第二端与所述离心风扇之间具有一定间隙，所述弧形导风板对称分布在所述翅片组与所述离心风扇相对的进风侧的中心的两侧。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述导风板所在的弧面与所述离心风扇相切。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述翅片靠近所述导热基板的位置上开设有通孔。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，所述换热装置用于为在所述气流流动方向上依次设置的至少两个半导体制冷片散热；每个半导体制冷片对应一个导热管组、一个导热基板和一个翅片组，或者，每个半导体制冷片对应一个导热管组和一个翅片组、所有半导体制冷片共用一个导热基板。

如上所述的用于半导体制冷设备的换热装置，靠近所述送风装置的半导体制冷片对应的翅片组的翅片密度小于远离所述送风装置的半导体制冷片对应的翅片组的翅片密度。

一种半导体制冷设备，包括壳体、内胆、半导体制冷片和设置于内胆上的保温层，其特征在于，所述半导体制冷设备包括上述的换热装置，所述壳体与所述保温层限定有安装空间，所述换热装置位于所述安装空间，所述壳体上开设有进风口和出风口，所述进风口与所述换热装置的进风口相连通，所述出风口与所述换热装置的出风口相连通，所述导热管组与所述半导体制冷片的热端连接。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明用于半导体制冷设备的换热装置的导热管组直接与半导体制冷片连接并将热量传递至导热基板，导热基板与翅片直接接触，导热基板与翅片的接触面积远远大于现有技术中翅片与导热管的接触面积，热量传导更加均匀，更加有利于热量的导出，提高散热效率。本发明送风装置产生的气流流动方向与翅片设置方向平行，有利于空气的流动，降低换热装置的厚度和体积。本发明可以提高相同体积的换热装置的散热效率。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本发明一个实施例的换热装置的示意图。

图2是本发明一个实施例的导热管组、导热基板的装配示意图。

图3是本发明一个实施例的换热装置去掉风道盖板的示意图。

图4是图3的纵向剖视图。

图5是本发明另一个实施例的换热装置去掉风道盖板方形部的示意图。

图6是图5的纵向剖视图。

图7是根据本发明一个实施例的半导体制冷设备的示意性侧视图。

图中，1、导热管；11、接触部；12、延伸部；2、导热基板；3、翅片组；31、通孔； 61、风道侧板；611、弧形部；612、平面部；62、风道盖板；621、方形部；622、半圆形部；623、进风口；624、出风口； 7、离心风扇；81、第一弧形导风板；82、第二弧形导风板；101、壳体；1011、进风口；1012、出风口；102、内胆；103、半导体制冷片；104、保温层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本实施例提出了一种用于半导体制冷设备的换热装置，采用热电制冷方式进行制冷，其中,提供冷量的半导体制冷片是关键，半导体制冷片分为冷端和热端，冷端负责半导体制冷设备内部降温，热端将冷端产生的热量散发出去，热端温度越低越有利于冷端降温，因此为达到最佳的冷却效果，热端需要及时将热量散发出去,因而,实现对热端散热的换热装置决定了半导体制冷设备的制冷效果。

实施例一

本实施例对换热装置进行了结构设计，如图1-4所示，本实施例的换热装置包括：导热基板、导热管组、翅片组、送风装置和风道组件，下面对换热装置的各个部分进行详细说明：

导热管组,如图2所示，导热管组包括多根导热管1，多根导热管1均与半导体制冷片的热端连接，用于吸收半导体制冷片103热端产生的热量。多根导热管1直接与半导体制冷片103的热端连接，可提高热传导效率，当然，多根导热管1也可间接与半导体制冷片103的热端连接。

导热管1包括与半导体制冷片103接触的接触部11和延伸出半导体制冷片103的延伸部12。为了提高散热均匀性和散热效果，半导体制冷片103位于导热基板2的中部，延伸部12以半导体制冷片103为中心呈发散状分布。导热管1嵌装在导热基板2上，导热管1间隔分布，且在远离半导体制冷片103的方向上，相邻导热管1之间的间距逐渐增大。本实施例中，导热管1设置有3根，每根导热管的中部为接触部11，两个端部为延伸部12，3根导热管呈“川”字形排布。

多个导热管1处于同一平面内，导热管1的设置能够将半导体制冷片103热端的热量快速均匀地传递至导热基板2。

导热基板2,如图2所示，导热管1嵌装在导热基板2中，导热基板2用于吸收导热管1的热量。本实施例的导热基板2为平板状，导热基板2的正面设置有嵌装凹槽，导热管1嵌装在嵌装凹槽内，导热基板2的背面上设置有翅片组3。在导热基板2的正面设置嵌装凹槽可以方便导热管1的安装。

翅片组3,如图3、4所示，翅片组3位于导热基板2上，用于吸收导热基板2的热量。具体的，翅片组3位于导热基板2的背面上，翅片组3具有多个平行间隔设置的翅片，翅片为插翅或者铝挤翅片形式，以增加导热基板2的散热面积。多个翅片均匀分布在导热基板2上，翅片与导热基板2的接触面积增大，热量传导更加均匀，更加有利于热量的导出，提高散热效率。

翅片靠近导热基板的位置上开设有通孔31，本实施例在翅片的根部打有两排4mm的通孔。流经翅片组的空气，在根部开孔间流动，增加空气在翅片组内的扰动，增强换热效果，提升散热能力，降低半导体制冷片的温度。

本实施例在导热基板2内嵌装导热管1，导热管与半导体制冷片103接触，半导体制冷片103的热量传导到导热管1上，再通过导热管1迅速传到导热基板2上，导热管1的布置可以使热量可以更加均匀传导到导热基板2上，热量均匀分布到导热基板2上，通过导热基板2与翅片以面接触方式传导到翅片上，增加了传导到翅片热量的面积，热量传导更加有效更加均匀，翅片散热更加均匀，更有利于热量被带走。

送风装置,用于产生向翅片组3吹送的气流，气流流动方向与翅片设置方向平行，气流流动方向与翅片长度方向平行，气流能够流过翅片之间的间隙，带走翅片上的热量。送风装置包括离心风扇7，离心风扇7的旋转轴线垂直于翅片组3的排列方向，配置成从其轴向方向吸入气流，并使气流从其径向方向流出，后经由风道组件流向翅片组3。

风道组件包括风道侧板61和两个风道盖板62。离心风扇7位于风道侧板61和两个风道盖板62围成的空间，此时，风道侧板61为弧形部，两个风道盖板为半圆形部。风道盖板62上开设有与离心风扇7相对的进风口623，半圆形部的直线段之间形成风道组件的出风口，风道组件的出风口与翅片组3相对，风道组件的出风流向翅片组3。半圆形部并非特指标准半圆，泛指由圆弧与直线组成的形状。

本实施例中，为了提高换热效率，对风道侧板和风道盖板进行优化设计，使得离心风扇7和导热管组、导热基板2、翅片组3均位于风道侧板61和两个风道盖板62围成的空间。

风道侧板61包括一个弧形部611和三个依次相接并垂直的平面部612，三个依次相接并垂直的平面部612形成“门”字形，弧形部611的两端与平面部612的两端相接，弧形部611与平面部612可分体成型后组装或一体成型。风道盖板62包括方形部621和半圆形部622，方形部621与三个平面部612围成的空间相对应，半圆形部622与弧形部611围成的空间相对应，方形部621和半圆形部622可分体成型后组装或一体成型。其中，半圆形部622并非特指标准半圆，泛指由圆弧与直线组成的形状。

离心风扇7位于弧形部611和两个风道盖板62的半圆形部622围成的空间内，风道盖板62的半圆形部622上开设有与离心风扇相对的进风口623。

风道侧板61和风道盖板62形成容纳翅片组3的空间，具体的，方形部621和平面部612形成容纳翅片组3的空间。风道盖板62的方形部远离离心风扇7的一端开设有出风口624，风道盖板62上开设有用于裸露接触部11的开口。

本实施例中，离心风扇7为具有360度出风口的离心风扇。出风口的出风可以直接流向翅片组3，也可以流向弧形部611，在弧形部611的导向作用下流向翅片组3。

为了优化流向翅片组3的风速，提高流经翅片组3风量的均匀性，翅片组3与离心风扇7相对的进风侧设置有弧形导风板。弧形导风板的第一端与翅片组3进风侧相接,弧形导风板的第二端与离心风扇7之间具有一定间隙。弧形导风板设置有两个，包括第一弧形导风板81和第二弧形导风板82，两个弧形导风板对称分布在翅片组3与离心风扇7相对的进风侧的中心的两侧。

优选的，导风板所在的弧面与离心风扇7相切。导风板能够对离心风扇7的出风进行导流，提高风速并且使风量更加均匀的分布至翅片组的各个部分。

采用离心风扇对翅片组3送风，离心风扇与风道组件的设计可以低噪音并强化散热，通过增强空气流动增加换热效率，同时，大大减小了换热装置的体积。

本实施例换热装置进风口623和出风口624的位置设计，能够使进风口623和出风口624之间具有一定距离，可以防止出风口624的出风被进风口623吸入，解决了制冷设备距离墙壁近时散热效率下降严重的问题。

换热装置用于为在气流流动方向上依次设置的至少两个半导体制冷片103散热；每个半导体制冷片103对应一个导热管组、一个导热基板2和一个翅片组3。

本实施例换热装置用于为在气流流动方向上依次设置的两个半导体制冷片103散热；每个半导体制冷片103对应一个导热管组、一个导热基板2和一个翅片组3。靠近送风装置的半导体制冷片对应的翅片组（第一翅片组）的翅片密度小于远离送风装置的半导体制冷片对应的翅片组（第二翅片组）的翅片密度。第一翅片组与第二翅片组的翅片数量不同，第二翅片组翅片间距4mm，第一翅片组翅片间距5mm，第一翅片组翅片疏，漏过一部分冷风到第二翅片组，保证第二翅片组对应的半导体制冷片的散热，缩小两个半导体制冷片的温差，保证半导体制冷片散热的均匀性，翅片方向与空气流动方向平行，利于空气带走热量，降低空气流动阻力，利于热量散发。

本实施例可以多个半导体制冷片共用一个离心风扇，大大减小了换热装置的体积。

基于上述换热装置的设计，如图7所示，本实施例还提出了一种半导体制冷设备，包括壳体101、内胆102、半导体制冷片103和设置于内胆102上的保温层104。半导体制冷片103位于保温层104内，半导体制冷片103的冷端传递冷量至内胆102，半导体制冷片103的热端传递热量至换热装置。

壳体101与保温层104之间限定有安装空间，安装空间内安装有上述的换热装置，半导体制冷片103的热端与换热装置的导热管组的接触部11直接或间接接触。

在壳体101上开设有进风口1011和出风口1012，进风口1011与换热装置的进风口623相连通，且二者相对。出风口1012与换热装置的出风口624相连通，且二者相对。

制冷设备工作时，半导体制冷片103的冷端产生冷量对内胆102进行制冷，半导体制冷片103的热端产生热量，换热装置吸收半导体制冷片103的热端产生热量并释放至制冷设备外部。换热装置的工作过程为：离心风扇7转动，带动空气从壳体101的进风口1011进入风道盖板62的进风口623，进入气流通道5，在气流通道5的导向作用下经过翅片组3的翅片之间的间隙，带走翅片的热量，并从风道盖板62的出风口624、壳体101的出风口1012流出壳体101的外部，翅片组3的翅片不断得到降温，而半导体制冷片103热端的热量不断通过导热基板传递至翅片组3，从而半导体制冷片103热端的热量被换热装置导出，实现半导体制冷片103热端的降温。

半导体制冷设备可以是酒柜、冰吧、冰箱、医疗箱等产品。

实施例二

如图5、6所示，本实施例每个半导体制冷片103对应一个导热管组和一个翅片组3、所有半导体制冷片共用一个导热基板2，本实施例可以减少加工和安装工序。

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 (13)

1.一种用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于,包括:

导热管组,所述导热管组包括多根导热管，所述导热管与半导体制冷片连接，用于吸收所述半导体制冷片产生的热量;

导热基板,所述导热管嵌装在所述导热基板中,所述导热基板用于吸收所述导热管的热量;

翅片组,所述翅片组位于所述导热基板上,用于吸收所述导热基板的热量，所述翅片组具有多个平行间隔设置的翅片;

送风装置,用于产生向所述翅片组吹送的气流，所述气流流动方向与所述翅片设置方向平行。

2.根据权利要求1所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，所述导热管包括与所述半导体制冷片接触的接触部和延伸出所述半导体制冷片的延伸部。

3.根据权利要求2所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，所述延伸部以所述半导体制冷片为中心呈发散状分布。

4.根据权利要求1所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，所述导热基板的正面上设置有嵌装凹槽，所述导热管嵌装在所述嵌装凹槽内，所述导热基板的背面上设置有翅片组。

5.根据权利要求1所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，所述送风装置包括离心风扇, 所述换热装置包括风道组件，所述风道组件包括风道侧板和两个风道盖板,所述风道侧板包括弧形部,所述离心风扇位于所述弧形部和两个风道盖板围成的空间内，所述风道盖板上开设有与所述离心风扇相对的进风口。

6.根据权利要求5所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，所述风道侧板和所述风道盖板形成容纳所述翅片组的空间，所述风道盖板远离所述离心风扇的一端开设有出风口。

7.根据权利要求5所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，所述翅片组与所述离心风扇相对的进风侧设置有弧形导风板。

8.根据权利要求7所述的用于半导体制冷设备的换热装置,其特征在于,所述弧形导风板设置有两个，所述弧形导风板的第一端与所述翅片组进风侧相接,所述弧形导风板的第二端与所述离心风扇之间具有一定间隙，所述弧形导风板对称分布在所述翅片组与所述离心风扇相对的进风侧的中心的两侧。

9.根据权利要求8所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于,所述导风板所在的弧面与所述离心风扇相切。

10.根据权利要求1所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于,所述翅片靠近所述导热基板的位置上开设有通孔。

11.根据权利要求1-10任意一项所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，所述换热装置用于为在所述气流流动方向上依次设置的至少两个半导体制冷片散热；每个半导体制冷片对应一个导热管组、一个导热基板和一个翅片组，或者，每个半导体制冷片对应一个导热管组和一个翅片组、所有半导体制冷片共用一个导热基板。

12.根据权利要求11所述的用于半导体制冷设备的换热装置，其特征在于，靠近所述送风装置的半导体制冷片对应的翅片组的翅片密度小于远离所述送风装置的半导体制冷片对应的翅片组的翅片密度。

13.一种半导体制冷设备，包括壳体、内胆、半导体制冷片和设置于内胆上的保温层，其特征在于，所述半导体制冷设备包括权利要求1-12任意一项所述的换热装置，所述壳体与所述保温层限定有安装空间，所述换热装置位于所述安装空间，所述壳体上开设有进风口和出风口，所述进风口与所述换热装置的进风口相连通，所述出风口与所述换热装置的出风口相连通，所述导热管组与所述半导体制冷片的热端连接。