CN108800655A - 半导体制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体制冷装置，包括箱壳和设置在箱壳中的内胆，内胆配置有半导体制冷模组，半导体制冷模组包括组装在一起的半导体制冷芯片、热端散热器和冷端散热器，冷端散热器包括冷端导热座和连接冷端导热座的第一热管，第一热管贴在内胆上，其特征在于，热端散热器包括热端导热座、第二热管、主散热翅片和辅助散热座，辅助散热座上形成有辅助散热翅片，第二热管上设置有多片主散热翅片，热端导热座和辅助散热座的相对安装面上分别开设有管道槽，第二热管夹在热端导热座和辅助散热座之间并位于管道槽中。实现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装置，采用半导体制冷芯片产生的冷量实现制冷。而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，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。上述专利中的热端散热器包括与半导体制冷芯片的热端连接的热端导热座、热管和翅片，热端导热座吸收半导体制冷芯片释放的热量，再通过热管传递给翅片进行散热。但是，在实际运行过程中发现，热管虽然能够将大量的热量快速传递给翅片进行散热，但是，热端导热座的温度依然较高，热端导热座的降温速度较慢，导致散热效率较差，进而使得半导体制冷芯片因散热差而出现制冷能力下降，制冷设备整体能耗增加。如何设计一种散热能力强、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，实现提高制冷设备的散热能力和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，包括箱壳和设置在所述箱壳中的内胆，所述内胆配置有半导体制冷模组，所述半导体制冷模组包括组装在一起的半导体制冷芯片、热端散热器和冷端散热器，所述冷端散热器包括冷端导热座和连接所述冷端导热座的第一热管，所述第一热管贴在所述内胆上，其特征在于，所述热端散热器包括热端导热座、第二热管、主散热翅片和辅助散热座，所述辅助散热座上形成有辅助散热翅片，所述第二热管上设置有多片所述主散热翅片，所述热端导热座和所述辅助散热座的相对安装面上分别开设有管道槽，所述第二热管夹在所述热端导热座和所述辅助散热座之间并位于所述管道槽中。

进一步的，所述主散热翅片与所述辅助散热翅片相对的部位开设有通风缺口，多个所述通风缺口形成引风通道。

进一步的，所述辅助散热翅片的延伸方向与所述主散热翅片的延伸方向交错设置。

进一步的，所述半导体制冷模组包括组装模块，所述组装模块包括第一隔热支架和第二隔热支架，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半导体制冷芯片的热端面接触。

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，所述第一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第一热管的第一管槽，所述第二隔热支架的边缘设置有用于所述第一热管穿过的缺口或贯通孔或第二管槽。

进一步的，所述第一隔热支架的外表面绕所述安装孔的外侧设置有多块定位挡板，所述热端导热座设置在多块所述定位挡板之间。

进一步的，所述半导体制冷模组包括多个所述半导体制冷芯片，所述组装模块配置有与所述半导体制冷芯片对应的所述热端导热座和所述冷端导热座，并且，所述第一隔热支架开设有与所述半导体制冷芯片对应所述安装孔。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：通过在热端导热座上设置辅助散热座，辅助散热座上形成有辅助散热翅片，热端导热座吸收半导体制冷芯片释放的热量通过热管传递给主散热翅片进行散热，同时，热端导热座还将部分热量直接传递给辅助散热座，通过辅助散热翅片快速的散热，这样可以更加快速的释放热端导热座的热量，使得热端导热座的温度进一步的降低，确保半导体制冷芯片快速散热，实现提高制冷设备的散热能力和制冷效率并降低能耗。

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，半导体制冷芯片嵌在第一隔热支架的安装孔中，在确保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为本发明半导体制冷装置实施例的结构示意图；

图2为本发明半导体制冷装置实施例中内胆与冷端散热器的组装图；

图3为本发明半导体制冷装置实施例中热端散热器的结构示意图；

图4为为本发明半导体制冷装置实施例中热端导热座的结构示意图;

图5为本发明半导体制冷模组中第一隔热支架的正面结构示意图；

图6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7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8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9为本发明半导体制冷模组中第一导热板的结构示意图；

图10为本发明半导体制冷模组中第二导热板的结构示意图；

图11为本发明半导体制冷模组的爆炸图。

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4所示，本实施例半导体制冷装置，包括箱壳200和设置在所述箱壳中的内胆100，所述内胆100配置有半导体制冷模组，所述半导体制冷模组包括组装在一起的半导体制冷芯片、热端散热器和冷端散热器，所述冷端散热器包括冷端导热座和连接所述冷端导热座的第一热管2，所述第一热管2贴在所述内胆100上，所述热端散热器包括热端导热座33、第二热管331、主散热翅片332和辅助散热座333，所述辅助散热座333上形成有辅助散热翅片（未标记），所述第二热管331上设置有多片所述主散热翅片332，所述热端导热座33和所述辅助散热座333的相对安装面上分别开设有管道槽（未标记），所述第二热管夹331在所述热端导热座33和所述辅助散热座333之间并位于所述管道槽中。

具体而言，本实施例半导体制冷装置中的热端导热座33吸收半导体制冷芯片热端面释放的热量并通过第二热管331传递至主散热翅片332处，同时，热端导热座33将部分冷量直接传递给辅助散热座333，通过辅助散热座333上的辅助散热翅片进行快速散热，在实际上使用过程中，配合制冷装置上的散热风扇，主散热翅片332能够加速热端导热座33的散热速度，进一步的降低热端导热座33的运行温度，确保半导体制冷芯片快速散热降温以获得良好的制冷能力。其中，主散热翅片332与所述辅助散热翅片相对的部位开设有通风缺口3321，多个所述通风缺口3321形成引风通道。具体的，空气在经由主散热翅片332之间的间隔流动过程中，会在引风通道中形成负压，引风通道在负压的作用下能够从辅助散热翅片处吸风，从而加快辅助散热翅片的空气流动，优选的，辅助散热翅片的延伸方向与所述主散热翅片332的延伸方向交错设置，这样，使得辅助散热翅片之间形成的间隔朝向引风通道，确保冷空气顺畅的从辅助散热翅片之间流向引风通道中。

本实施例半导体制冷装置，通过在热端导热座上设置辅助散热座，辅助散热座上形成有辅助散热翅片，热端导热座吸收半导体制冷芯片释放的热量通过热管传递给主散热翅片进行散热，同时，热端导热座还将部分热量直接传递给辅助散热座，通过辅助散热翅片快速的散热，这样可以更加快速的释放热端导热座的热量，使得热端导热座的温度进一步的降低，确保半导体制冷芯片快速散热，实现提高制冷设备的散热能力和制冷效率并降低能耗。

进一步的，为了更有效的提高制冷效率，如图1-图11所示，半导体制冷模组还包括组装模块3，所述组装模块3包括第一隔热支架31和第二隔热支架32，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，所述第一隔热支架31固定在所述第二隔热支架32上，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上并与所述半导体制冷芯片1的热端面接触，所述第一热管2连接所述冷端导热座34。

具体而言，本实施例半导体制冷模组将半导体制冷芯片1嵌入在第一隔热支架31的安装孔312中，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。

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，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，本实施例半导体制冷模组包括多个所述半导体制冷芯片1，所述组装模块3配置有与所述半导体制冷芯片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第一热管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第一热管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，所述第一热管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，所述第一热管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，半导体制冷芯片嵌在第一隔热支架的安装孔中，在确保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。

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，包括箱壳和设置在所述箱壳中的内胆，所述内胆配置有半导体制冷模组，所述半导体制冷模组包括组装在一起的半导体制冷芯片、热端散热器和冷端散热器，所述冷端散热器包括冷端导热座和连接所述冷端导热座的第一热管，所述第一热管贴在所述内胆上，其特征在于，所述热端散热器包括热端导热座、第二热管、主散热翅片和辅助散热座，所述辅助散热座上形成有辅助散热翅片，所述第二热管上设置有多片所述主散热翅片，所述热端导热座和所述辅助散热座的相对安装面上分别开设有管道槽，所述第二热管夹在所述热端导热座和所述辅助散热座之间并位于所述管道槽中。

2.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述主散热翅片与所述辅助散热翅片相对的部位开设有通风缺口，多个所述通风缺口形成引风通道。

3.根据权利要求2所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述辅助散热翅片的延伸方向与所述主散热翅片的延伸方向交错设置。

4.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述半导体制冷模组包括组装模块，所述组装模块包括第一隔热支架和第二隔热支架，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半导体制冷芯片的热端面接触。

5.根据权利要求4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。

6.根据权利要求4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。

7.根据权利要求4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，所述第一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。

8.根据权利要求4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第一热管的第一管槽，所述第二隔热支架的边缘设置有用于所述第一热管穿过的缺口或贯通孔或第二管槽。

9.根据权利要求4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的外侧设置有多块定位挡板，所述热端导热座设置在多块所述定位挡板之间。

10.根据权利要求4所述的半导体制冷装置，其特征在于，所述半导体制冷模组包括多个所述半导体制冷芯片，所述组装模块配置有与所述半导体制冷芯片对应的所述热端导热座和所述冷端导热座，并且，所述第一隔热支架开设有与所述半导体制冷芯片对应所述安装孔。