CN108709335A - 半导体制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体制冷装置，包括导热内胆、半导体制冷模组和控湿组件，半导体制冷模组包括第一半导体制冷芯片、热管和组装模块，组装模块包括第一隔热支架、第二隔热支架、热端导热座和冷端导热座，第一隔热支架上设置有第一凹槽，第一凹槽中开设有贯穿第一隔热支架的安装孔，第二隔热支架设置有第二凹槽，第一隔热支架固定在第二隔热支架上，第一凹槽和第二凹槽之间形成安装腔体，第一半导体制冷芯片位于安装孔中，冷端导热座与第一半导体制冷芯片的冷端面接触，热端导热座与第一半导体制冷芯片的热端面接触，热管连接冷端导热座。实现减少半导体制冷模组的冷量损失量，以提高制冷设备的制冷效率并降低能耗。

Description

半导体制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷设备，尤其涉及一种半导体制冷装置。
背景技术
目前，随着半导体制冷技术的发展，采用第一半导体制冷芯片进行制冷的制冷设备被广泛使用，中国专利号2014107111772公开了一种半导体制冷设备，采用第一半导体制冷芯片产生的冷量实现制冷。而第一半导体制冷芯片包括释放冷量的冷端和释放热量的热端，在运行过程中，第一半导体制冷芯片的冷端通过冷端散热器将冷量释放到制冷设备的制冷间室中，而第一半导体制冷芯片的热端需要通过热端散热器将热量散发至外部。但是，在实际使用过程中，由于第一半导体制冷芯片的冷端和热端背向相对设置，冷端散热器和热端散热器相互比邻，冷端散热器和热端散热器容易产生热交换而导致冷量的损失，从而使得制冷设备的制冷效率较低且能耗增加。如何设计一种制冷效率高且能耗低的制冷设备是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供了一种半导体制冷装置，实现减少半导体制冷模组的冷量损失量，以提高制冷设备的制冷效率并降低能耗。
为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种半导体制冷装置，包括导热内胆，还包括半导体制冷模组和控湿组件； 所述半导体制冷模组包括第一半导体制冷芯片和热管，所述第一半导体制冷芯片包括释放冷量的冷端面和释放热量的热端面，还包括组装模块，所述组装模块包括第一隔热支架、第二隔热支架、热端导热座和冷端导热座，所述第一隔热支架固定在所述第二隔热支架上，所述第一隔热支架与所述第二隔热支架之间形成安装腔体，所述第一隔热支架开设有连通所述安装腔体的安装孔，所述第一半导体制冷芯片位于所述安装孔中，所述冷端导热座设置在所述安装腔体中并与所述第一半导体制冷芯片的冷端面接触，所述热端导热座设置在所述第一隔热支架上并与所述第一半导体制冷芯片的热端面接触，所述热管连接所述冷端导热座，所述半导体制冷模组的热管贴在所述导热内胆的表面；所述控湿组件包括水雾发生器和第二半导体制冷芯片，所述水雾发生器位于所述导热内胆中并连接有供水箱，所述第二半导体制冷芯片的冷端面设置有冷端散热器，所述第二半导体制冷芯片的热端面设置有热端散热器，所述冷端散热器位于所述导热内胆中，所述热端散热器位于所述导热内胆外，所述导热内胆中还设置有湿度传感器。
进一步的，所述控湿组件还包括安装箱体，所述安装箱体的上部设置有安装室，所述安装箱体的下部安装所述供水箱，所述安装室上开设有第一循环风口和第二循环风口，所述冷端散热器和所述水雾发生器位于所述安装室中。
进一步的，所述控湿组件还包括隔热架，所述隔热架设置有安装通孔，所述第二半导体制冷芯片设置在所述安装通孔中；所述导热内胆上开设有嵌入口，所述隔热架密封嵌在所述嵌入口中。
进一步的，所述冷端散热器的底部设置有接水盘，所述接水盘通过排水管与所述供水箱连接。
进一步的，所述第一循环风口上设置有风扇。
进一步的，所述第一隔热支架的外表面绕所述安装孔设置有隔热槽，所述隔热槽中设置有隔热棉；所述第一半导体制冷芯片的热端面向外凸出于所述第一隔热支架的外表面。
进一步的，所述冷端导热座上设置有避让缺口，所述第一隔热支架、所述第二隔热支架和所述热端导热座上分别设置有通孔，螺栓穿设在对应的所述通孔中，所述螺栓穿过所述避让缺口所形成的区域。
进一步的，所述冷端导热座包括连接在一起的第一导热板和第二导热板，所述热管夹在所述第一导热板和所述第二导热板之间。
进一步的，所述第一导热板的内表面开设有横向设置的第一安装槽，所述第二导热板的内表面开设有纵向设置的第二安装槽，所述热管分为横向扁平热管和纵向扁平热管，所述横向扁平热管设置在所述第一安装槽中，所述纵向扁平热管设置在所述第二安装槽中，并且，所述横向扁平热管与所述纵向扁平热管相互接触。
进一步的，所述第一隔热支架的内表面设置有用于安装所述热管的第一管槽，所述第二隔热支架的边缘设置有用于所述热管穿过的缺口或贯通孔或第二管槽。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过采用两个隔热支架之间形成的安装腔体来安装冷端导热座，使得冷端导热座与热端导热座被隔热支架有效的隔热间隔开，从而可以大大降低冷端导热座与热端导热座之间产生的热交换量，有效的减少冷量的散失，以提高制冷设备的制冷效率并降低能耗。与此同时，第一半导体制冷芯片嵌在第一隔热支架的安装孔中，在确保第一半导体制冷芯片的冷端面与冷端导热座良好接触的同时，确保第一半导体制冷芯片的热端面与热端导热座良好接触，确保热量快速散发，提高使用可靠性。
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为本发明制冷设备中导热内胆与半导体制冷模组的组装图；
图2为本发明制冷设备中导热内胆与加湿模组的组装图；
图3为本发明半导体制冷模组的结构示意图;
图4为本发明半导体制冷模组中第一隔热支架的正面结构示意图；
图5为本发明半导体制冷模组中第一隔热支架的反面结构示意图；
图6为本发明半导体制冷模组第二隔热支架的正面结构示意图；
图7为本发明半导体制冷模组中第二隔热支架的反面结构示意图；
图8为本发明半导体制冷模组中第一导热板的结构示意图；
图9为本发明半导体制冷模组中第二导热板的结构示意图；
图10为本发明半导体制冷模组的爆炸图；
图11为本发明除湿模组的爆炸图；
图12为本发明除湿模组的剖视图。
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-图12所示，本实施例制冷设备的内胆形成的储物腔体中可以根据需要配置有控湿组件300和/或控湿组件300，以根据需要调节储物腔体内的湿度，满足特定物品的储物要求。其中，制冷设备可以采用固态制冷技术进行制冷，其中，制冷设备的内胆为导热内胆100，导热内胆100上设置半导体制冷模组200。如何结合附图针对不同的创新点进行说明。
一、对于半导体制冷模组200的具体结构形式介绍如下：
半导体制冷模组200包括第一半导体制冷芯片1和热管2，所述第一半导体制冷芯片1包括释放冷量的冷端面和释放热量的热端面，还包括组装模块3，所述组装模块3包括第一隔热支架31、第二隔热支架32、热端导热座33和冷端导热座34，所述第一隔热支架31固定在所述第二隔热支架32上，所述第一隔热支架31与所述第二隔热支架32之间形成具有隔温功能的安装腔体中，所述第一凹槽311和所述第二凹槽321之间形成安装腔体，所述第一半导体制冷芯片1位于所述安装孔312中，所述冷端导热座34设置在所述安装腔体中并与所述第一半导体制冷芯片1的冷端面接触，所述热端导热座33设置在所述第一隔热支架31上并与所述第一半导体制冷芯片1的热端面接触，所述热管2连接所述冷端导热座34。
具体而言，半导体制冷模组200将第一半导体制冷芯片1嵌入在第一隔热支架31的安装孔312中，第一半导体制冷芯片1的外围被第一隔热支架31包裹住，并且，通过第一隔热支架31将热端导热座33和冷端导热座34间隔开，可以有效的减少热端导热座33和冷端导热座34之间产生的热传递量，从而减少冷端导热座34的冷量损失，与此同时，冷端导热座34包裹在由第一隔热支架31和第二隔热支架32形成的具有隔温功能的安装腔体中，冷端导热座34传导的第一半导体制冷芯片1产生的冷量能够最大限度的通过热管2快速的传递到所需要的区域，从而减少冷端导热座34自身冷量散失量，更有效的降低能耗提高制冷效率。其中，第一隔热支架31的内表面和/或第二隔热支架32的内表面设置有凹槽，通过凹槽形成上述安装腔体，例如：所述第一隔热支架31的内表面上设置有第一凹槽311，所述第一凹槽311中开设有贯穿所述第一隔热支架31的安装孔312，所述第二隔热支架32的内表面设置有第二凹槽321，所述第一凹槽311和所述第二凹槽321之间形成安装腔体。
优选的，第一隔热支架31的外表面绕所述安装孔312设置有隔热槽313，所述隔热槽313中设置有隔热棉（未标记）；所述第一半导体制冷芯片1的热端面向外凸出于所述第一隔热支架31的外表面。具体的，通过隔热槽313能够在第一半导体制冷芯片1的外围设置隔热棉，从而通过隔热棉形成的保温圈进一步的减少第一半导体制冷芯片1冷端面的冷量向外散失，同时，也可以减少第一半导体制冷芯片1热端面的热量进入到安装腔体中，最大限度的减少冷量的损失；而第一半导体制冷芯片1热端面略高出第一隔热支架31的外表面，一方面使得第一半导体制冷芯片1热端面与热端导热座33能够良好的接触传热，另一方面，第一半导体制冷芯片1热端面脱离出安装孔312，能够减少热量从安装孔312传入到安装腔体中，也可以有效的减少冷量的损失。其中，为了便于电路布线连接，第一隔热支架31的外表面还设置有布线槽314，所述布线槽314与所述安装孔312连通。另外，根据制冷设备的制冷量需要，半导体制冷模组200包括多个所述第一半导体制冷芯片1，所述组装模块3配置有与所述第一半导体制冷芯片1对应的所述热端导热座33和所述冷端导热座34，并且，所述第一隔热支架31开设有与所述第一半导体制冷芯片1对应所述安装孔312。
进一步的，为了更有效的减少因组装造成热端导热座33和冷端导热座34之间产生的热传递，冷端导热座34上设置有避让缺口340，所述第一隔热支架31、所述第二隔热支架32和所述热端导热座33上分别设置有通孔（未标记），螺栓35穿设在对应的所述通孔中，所述螺栓35穿过所述避让缺口340所形成的区域。具体的，在组装过程中，通过螺栓35将热端导热座33、第一隔热支架31、冷端导热座34和所述第二隔热支架32依次组装固定在一起，而螺栓35通过避让缺口340避让开冷端导热座34，从而可以避免热端导热座33和冷端导热座34之间通过螺栓35产生热交换。其中，所述第一隔热支架31的内表面设置有用于安装所述热管2的第一管槽316和第一管槽317，所述第二隔热支架32的边缘设置有用于所述热管2穿过的缺口或贯通孔322或第二管槽。具体的，热管2通过第一管槽316和第一管槽317与贯通孔322配合穿出组装模块3，以方便热管2布置在制冷设备的导热内胆100上。另外，为了便于快速定位安装热端导热座33，第一隔热支架31的外表面绕所述安装孔312的外侧设置有多块定位挡板315，所述热端导热座33设置在多块所述定位挡板315之间。在组装时，通过定位挡板315能够方便的定位安装热端导热座33，并确保热端导热座33能够准确的与第一半导体制冷芯片1接触良好。
又进一步的，所述冷端导热座34包括连接在一起的第一导热板341和第二导热板342，所述热管2夹在所述第一导热板341和所述第二导热板342之间。具体的，第一导热板341的内表面开设有横向设置的第一安装槽3411，所述第二导热板342的内表面开设有纵向设置的第二安装槽3421，所述热管2分为横向扁平热管和纵向扁平热管，所述横向扁平热管设置在所述第一安装槽3411中，所述纵向扁平热管设置在所述第二安装槽3421中，并且，所述横向扁平热管与所述纵向扁平热管相互接触。具体的，采用扁平热管能够有效的增大热管与冷端导热座34的接触面积，同时，扁平热管还能够有效的增大与导热内胆100之间的接触面积，提供热交换效率。并且，横向扁平热管与所述纵向扁平热管相互接触，使得不同位置处的热管温度分布均匀，缩小温差提高均温性。
通过采用两个隔热支架之间形成的安装腔体来安装冷端导热座，使得冷端导热座与热端导热座被隔热支架有效的隔热间隔开，从而可以大大降低冷端导热座与热端导热座之间产生的热交换量，有效的减少冷量的散失，以提高制冷设备的制冷效率并降低能耗。与此同时，第一半导体制冷芯片嵌在第一隔热支架的安装孔中，在确保第一半导体制冷芯片的冷端面与冷端导热座良好接触的同时，确保第一半导体制冷芯片的热端面与热端导热座良好接触，确保热量快速散发，提高使用可靠性。
二、对于控湿组件300的具体结构形式介绍如下：
控湿组件300包括水雾发生器4和第二半导体制冷芯片5，所述水雾发生器4位于所述导热内胆100中并连接有供水箱8，所述第二半导体制冷芯片5的冷端面设置有冷端散热器53，所述第二半导体制冷芯片5的热端面设置有热端散热器52，所述冷端散热器53位于所述导热内胆100中，所述热端散热器52位于所述导热内胆100外，所述导热内胆100中还设置有湿度传感器。具体的，控湿组件300根据湿度传感器所检测到的导热内胆100储物腔体内的湿度，控制水雾发生器4进行加湿或通过第二半导体制冷芯片5进行除湿，加湿过程中，供水箱8向水雾发生器4提供水，以通过水雾发生器4产生水蒸气来加湿储物腔体提高湿度，其中，供水箱8可以设置在导热内胆100的内部或外部，对于导热内胆100内部设置供水箱8的情况下，则供水箱8采用保温箱体；而在除湿过程中，第二半导体制冷芯片5通电，第二半导体制冷芯片5冷端面产生的冷量通过冷端散热器53释放冷量，冷端散热器53的温度比储物腔体内的温度低，因此，储物腔体内空气中的水分便会在冷端散热器53上冷凝，从而实现除湿操作。其中，为了便于安装，控湿组件300还包括隔热架51，隔热架51设置有安装通孔，所述第二半导体制冷芯片5设置在所述安装通孔中，所述隔热架51密封嵌入到导热内胆100开设的嵌入口中，这样，通过隔热架51一方面密封嵌入口，另一方面可以避免热端散热器52对导热内胆100内部的温度造成影响。优选的，所述冷端散热器53的底部设置有接水盘54，具体的，冷端散热器53上形成的冷凝水在重力作用下流动底部的接水盘54中，而接水盘54的底部连接有排水管，所述排水管外伸出至导热内胆100的外部实现排出冷凝水，或者，接水盘54的排水管连接供水箱8。其中，冷端散热器53为导热板，所述导热板的一表面贴靠在第二半导体制冷芯片5的冷端面，另一表面上上设置有多条竖向布置的散热翅片（未标记），散热翅片一方面能增大与空气的接触面积，提高冷凝除湿的效率，另一方面，散热翅片竖向布置能够方便冷凝水流淌到底部的接水盘54中。散热翅片的底部为锥形结构，锥形结构的尖端部朝向底部的接水盘54，这样可以确保冷凝水滴落到接水盘54中进行收集，而散热翅片的表面设置有疏水膜，以提高冷凝水在散热翅片表面的流动速度，避免冷凝水长时间在散热翅片上而结冰或结霜。另外，为了方便实现模块化安装，控湿组件300还包括安装箱体7，所述安装箱体7的上部设置有安装室70，所述安装箱体7的下部安装所述供水箱8，所述安装室70上开设有第一循环风口71和第二循环风口72，所述冷端散热器53和所述水雾发生器4位于所述安装室70中，其中，安装箱体7安装在导热内胆100中，而第一循环风口71位于安装箱体7的顶部，而第二循环风口72位于安装箱体7的侧部，冷端散热器53靠近第一循环风口71，水雾发生器4靠近第二循环风口72，并且，第一循环风口71上可以配置有风扇6，通过风扇6能加快安装室70与储物腔体之间的气流交换速度，以提高湿度调节效率。
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个实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种半导体制冷装置，包括导热内胆，其特征在于，还包括半导体制冷模组和控湿组件； 所述半导体制冷模组包括第一半导体制冷芯片和热管，所述第一半导体制冷芯片包括释放冷量的冷端面和释放热量的热端面，其特征在于，还包括组装模块，所述组装模块包括第一隔热支架、第二隔热支架、热端导热座和冷端导热座，所述第一隔热支架固定在所述第二隔热支架上，所述第一隔热支架与所述第二隔热支架之间形成安装腔体，所述第一隔热支架开设有连通所述安装腔体的安装孔，所述第一半导体制冷芯片位于所述安装孔中，所述冷端导热座设置在所述安装腔体中并与所述第一半导体制冷芯片的冷端面接触，所述热端导热座设置在所述第一隔热支架上并与所述第一半导体制冷芯片的热端面接触，所述热管连接所述冷端导热座，所述半导体制冷模组的热管贴在所述导热内胆的表面；所述控湿组件包括水雾发生器和第二半导体制冷芯片，所述水雾发生器位于所述导热内胆中并连接有供水箱，所述第二半导体制冷芯片的冷端面设置有冷端散热器，所述第二半导体制冷芯片的热端面设置有热端散热器，所述冷端散热器位于所述导热内胆中，所述热端散热器位于所述导热内胆外，所述导热内胆中还设置有湿度传感器。
2.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述控湿组件还包括安装箱体，所述安装箱体的上部设置有安装室，所述安装箱体的下部安装所述供水箱，所述安装室上开设有第一循环风口和第二循环风口，所述冷端散热器和所述水雾发生器位于所述安装室中。
3.根据权利要求2所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述控湿组件还包括隔热架，所述隔热架设置有安装通孔，所述第二半导体制冷芯片设置在所述安装通孔中；所述导热内胆上开设有嵌入口，所述隔热架密封嵌在所述嵌入口中。
4.根据权利要求2所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述冷端散热器的底部设置有接水盘，所述接水盘通过排水管与所述供水箱连接。
5.根据权利要求2所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述第一循环风口上设置有风扇。
6.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述第一隔热支架的外表面绕所述安装孔设置有隔热槽，所述隔热槽中设置有隔热棉；所述第一半导体制冷芯片的热端面向外凸出于所述第一隔热支架的外表面。
7.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述冷端导热座上设置有避让缺口，所述第一隔热支架、所述第二隔热支架和所述热端导热座上分别设置有通孔，螺栓穿设在对应的所述通孔中，所述螺栓穿过所述避让缺口所形成的区域。
8.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述冷端导热座包括连接在一起的第一导热板和第二导热板，所述热管夹在所述第一导热板和所述第二导热板之间。
9.根据权利要求8所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述第一导热板的内表面开设有横向设置的第一安装槽，所述第二导热板的内表面开设有纵向设置的第二安装槽，所述热管分为横向扁平热管和纵向扁平热管，所述横向扁平热管设置在所述第一安装槽中，所述纵向扁平热管设置在所述第二安装槽中，并且，所述横向扁平热管与所述纵向扁平热管相互接触。
10.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述第一隔热支架的内表面设置有用于安装所述热管的第一管槽，所述第二隔热支架的边缘设置有用于所述热管穿过的缺口或贯通孔或第二管槽。
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