CN116314077B - 一种改善热电转换的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善热电转换的结构，包括热电转换模块以及设置在热电转换模块冷面层的散热器，还包括导热部，所述导热部设在所述热电转换模块的热面层，所述导热部具有真空腔，所述真空腔内具有可以汽化的冷却液，所述真空腔中具有毛细支撑部，所述毛细支撑部具有与所述真空腔的上表面和下表面接触的部分。本发明中，所提出的改善热电转换的结构，通过在导热部开设真空腔，增大导热部的柔韧性；同时通过在腔体中抽真空使其处于负压状态，在腔体中注入可以汽化的冷却液，使其受热时汽化，快速将温度传递到整个腔体；通过真空腔的毛细支撑部使导热部温度更加均匀，通过导热部的设置可以设置更多的热电转换模块，从而增大热电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及热电转换相关设备技术领域，尤其涉及一种改善热电转换的结构。
背景技术
目前因为与热电转换模块接触的导热板为实心的陶瓷材料，由于导热板材料特性限制了当前在满足批量生产条件下最大的尺寸约55mm*55mm，导致N型半导体与P型半导体的数量受到限制。并且陶瓷的均热能力差，处于热源以外的区域N型半导体与P半导体热能转换电能的效率严重降低。当前制程下的转换装置实际测试的转换效率大约仅3%左右。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种改善热电转换的结构。
本发明提出的一种改善热电转换的结构，包括热电转换模块以及设置在热电转换模块冷面层的散热器，还包括导热部，所述导热部设在所述热电转换模块的热面层，所述导热部远离所述热电转换模块的一面与热源接触，所述导热部的面积大于所述热源面积，所述导热部具有真空腔，所述真空腔内具有可以汽化的冷却液，所述真空腔中具有毛细支撑部，所述毛细支撑部具有与所述真空腔的上表面和下表面接触的部分，所述冷却液的高度低于所述真空腔的深度。通过毛细支撑部可以将真空腔进行支撑，增大导热部整体强度，可以将导热部的上部分和下部分可以设置比较薄进而增大其导热效率。
与现有技术相同的是该与导热部接触的热源可以是CPU或其他散热部件，不同的是该导热部的面积可以比CPU等散热部件的面积大，通过增大导热部的面积进而可以增加设置热电转换模块总面积，进而增大热电转换效率，而把该导热部的面积增大后会导致没有与CPU直接接触的部分温度较低，在一定程度上影响热电转换模块的热电转换效率，而本申请通过设置真空腔和毛细支撑结构以及填充在真空腔中的可以汽化的冷却液，通过冷却液汽化、液化的循环进而增大该导热部温度的均匀性，进一步增大热电转换模块的热电转换效率，需要说明的是具体的导热部的面积大小可以根据实际安装空间来定，在安装空间允许的前提下该导热部的面积越大越好。
另外，需要说明的是，本发明中所提出的热电转换模块本领域技术人员应该理解为N型电子半导体、P型电子半导体串联或并联形成，优选的，N型电子半导体、P型电子半导体均分别设有多组，且多组N型电子半导体、P型电子半导体拼接形成矩形的热电转换模块，进而增大接触面积进一步增大转换效率。
优选的，所述导热部为金属材料制成。
优选的，所述毛细支撑部的外表面具有多个毛细结构。
优选的，所述毛细支撑部呈螺旋状分布在所述真空腔内。
优选的，所述毛细支撑部包括第一毛细支撑部和第二毛细支撑部，所述第一毛细支撑部的高度低于所述第二毛细支撑部的高度，所述第二毛细支撑部与所述真空腔的底面和顶面均接触，所述第一毛细支撑部和所述第二毛细支撑部分别设有多组，且多组所述第一毛细支撑部和所述第二毛细支撑部交替设置形成螺旋状，具体的，第一毛细支撑部的高度低于真空腔中冷却液未汽化之前的液面高度，进而在保证汽化过程中气体流通效果，在一定程度上增大冷却液的流动性。
为了进一步增大转换效率，优选的，所述第一毛细支撑部和所述第二毛细支撑部均为金属粉末热压制成，加工所述第一毛细支撑部的金属粉末粒径小于加工所述第二毛细支撑部的金属粉末粒径。
优选的，所述毛细支撑部的中心与所述真空腔的中心在同一竖直线上。
优选的，所述毛细支撑部呈直线分布在所述真空腔，所述毛细支撑部具有多组，且多组所述毛细支撑部呈放射状分布在所述真空腔内。
优选的，任意相邻的两组毛细支撑部之间形成流道，所述真空腔具有内连接部和外连接部，所述内连接部相对所述毛细支撑部远离所述真空腔的侧壁，所述外连接部相对所述毛细支撑部靠近所述真空腔侧壁，所述内连接部和所述外连接部均与所述流道连通。
优选的，所述毛细支撑部为金属粉末热压制成，且形成所述毛细支撑部的金属粉末粒径至少具有两种。
优选的，该导热部为金属材料制成，进一步增大材料整体强度，且不易碎。具体的，该导热部可以包括下壳体和上盖，下壳体上具有上开口的槽，在开口槽内通过热压方式加工毛细支撑部，然后将上盖焊接在下壳体上，由于导热部和毛细支撑部均为金属材料，可以在上盖与毛细支撑部相对的部分增加焊点，进而使毛细支撑部与上盖接触部分连接更加稳定。
本发明中，所提出的改善热电转换的结构，通过在导热部开设腔体（即真空腔），增大导热部的柔韧性；同时通过在腔体中抽真空使其处于负压状态，在腔体中注入可以汽化的冷却液，使其受热时汽化，快速将温度传递到整个腔体；通过真空腔的毛细支撑部一方面增大导热部的强度，另一方面便于汽化的高温气体在真空腔中分布，遇到温度较低部分的毛细支撑部冷凝形成温度较高的液体通过毛细支撑部进行导流，冷却液在真空腔中汽化、液化循环使导热部的温度更加均匀，进而可以增大该导热部的面积（使导热部面积比与其接触的CPU等散热件的面积大）进而增加热电转换模块的中N型电子半导体、P型电子半导体的数量，进而增大热电转换模块的面积，进而将更多的废热转化为电能，从而达到热电转换效率的提升。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明实施例一导热部剖视图；
图3为本发明实施例一导热部另一方向剖视图；
图4为本发明实施例二导热部剖视图。
图中：1、热电转换模块；2、散热器；3、导热部；30、真空腔；31、下壳体；32、上盖；300、流道；301、内连接部；302、外连接部；4、毛细支撑部；40、第一毛细支撑部；41、第二毛细支撑部。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中表示，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。
实施例一：
如图1-图2所示的一种改善热电转换的结构，包括热电转换模块1以及设置在热电转换模块1冷面层的散热器2，散热器2为现有技术中的散热器2，且散热器与热电转换模块1，还包括导热部3，导热部3设在热电转换模块1的热面层，导热部3远离热电转换模块1的一面与热源接触，导热部3的面积大于热源面积，该热源可以为现有技术中的CPU，导热部3开设有有腔体，腔体抽真空（即使其处于负压状态）形成真空腔30，真空腔30中填充有冷却液，冷却液在高温时可以汽化，具体的该冷却液可以是纯水，也可以是其他可以汽化的液体，具体的，冷却液的高度低于真空腔30的深度，真空环境便于冷却液汽化；真空腔30中具有毛细支撑部4，毛细支撑部4具有与真空腔30的上表面和下表面接触的部分；
具体的，热电转换模块1为N型电子半导体、P型电子半导体串联或并联形成，优选的，N型电子半导体、P型电子半导体均分别设有多组，且多组N型电子半导体、P型电子半导体拼接形成矩形的热电转换模块1，导热部3和散热器2与热电转换模块1为面接触，进而增大接触面积进一步增大转换效率；
在工作过程中，散热器2的与热电转换模块1的冷面层面接触，导热部3与热电转换模块1的热面层面接触，导热部3与热源接触，导热部3至少为热源面积的两倍，当热本领域技术人员可以根据实际安装尺寸进行扩大或缩小导热部的面积，根据导热部3的面积设置N型电子半导体、P型电子半导体的数量进而使热电转换模块1的面积等于或略小于导热部3的面积；热源对导热部3加热进而使冷却液受热并汽化，汽化的冷却液部分遇到温度较低的毛细支撑部4或其他真空腔30中温度较低部分液化，且毛细支撑部4对液化的冷却液进行导流，通过冷却液的汽化、液化的循环和冷却液的流动进而使导热部3的温度更加均匀，增大热电转换模块1受热均匀性，进而增大转换效率；通过毛细支撑部4增大导热部3的整体强度，优选的，毛细支撑部4的外表面具有多个毛细结构，多个毛细结构便于增大液化效率进而增大导热部温度均匀效率，进一步增大热电转换效率。
如图2所示，在本实施例中优选的，毛细支撑部4一真空腔的中心为中心呈直线分布在真空腔30，毛细支撑部4具有多组，且多组毛细支撑部4呈放射状分布在真空腔30内，进一步增大热电转换效率。
需要说明的是，该毛细支撑部4可以直接与真空腔30的内侧壁接触，但是为了进一步增大冷却液的流动效果，保证导热的均匀性，优选的，任意相邻的两组毛细支撑部4之间形成流道300，由于毛细支撑部4呈放射状分布在真空腔30中，流道300的宽度从靠近真空腔中心的一侧向远离真空腔中心的一侧逐渐变宽，真空腔30具有外连接部302和外连接部302，内连接部301相对毛细支撑部4远离真空腔30的侧壁，外连接部302相对毛细支撑部4靠近真空腔30侧壁，内连接部301和外连接部302均与流道300连通，真空腔30中任意流道300的冷却液通过内连接部301和/或外连接部302连通；具体的，热源与内连接部301相对，若热源的面积较大，热源也可以与部分毛细支撑部4相对，当工作过程中，与热源接触的导热部3的温度先升高，与热源相对的部分冷却液温度较高，真空腔中的冷却液流动性和冷却液的汽化、液化循环均匀真空腔的温度进而均匀导热部3的温度。
具体的，毛细支撑部4为金属粉末热压制成，且形成毛细支撑部4的金属粉末粒径至少具有两种，外层的金属粉末形成毛细结构，且通过不同粒径的金属粉末使毛细结构的内径不同，进一步增大热电转换效率。
如图3所示，优选的，该导热部3为金属材料制成，进一步增大材料整体强度，且不易碎。具体的，该导热部3可以包括下壳体31和上盖32，下壳体31上具有上开口的槽，在开口槽内通过热压方式加工毛细支撑部4，然后将上盖32焊接在下壳体31上，由于导热部3和毛细支撑部4均为金属材料，可以在上盖32与毛细支撑部4相对的部分增加焊点，进而使毛细支撑部4与上盖32接触部分连接更加稳定，增大该导热部3整体的强度。
实施例二：
如图4所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，毛细支撑部4呈螺旋状分布在真空腔30内，毛细支撑部4的中心与导热部3的中心在同一竖直线上，优选的，热源的中心与导热部3的中心相对，相对实施例一，本实施例真空腔30中的冷却液的流动性较弱，但是该实施例的毛细支撑部4本身具有较优的热传导性能。
优选的，毛细支撑部4包括第一毛细支撑部40和第二毛细支撑部41，第一毛细支撑部40的高度低于第二毛细支撑部41的高度，第二毛细支撑部41与真空腔30的底面和顶面均接触，第一毛细支撑部40和第二毛细支撑部41分别设有多组，且多组第一毛细支撑部40和第二毛细支撑部41交替设置形成螺旋状，具体的，第一毛细支撑部40的高度低于真空腔30中冷却液未汽化之前的液面高度，当位于该毛细支撑部4中部的冷却液部分蒸发后，该部分液面高度较小，由于液体的流动性，液面较高的部分的液体通过第一毛细支撑部40与真空腔30上表面的间隙流动至液面较低部分，在一定程度上增大液体流动效果，同时保证汽化过程中气体流通效果，增大热电转换效率；
第一毛细支撑部40的毛细部分具有位于冷却液液面以下的部分和位于冷却液液面以上的部分，具体根据该处第一毛细支撑部40附近液面高度来定，位于冷却液液面以下部分的毛细结构起到热传导的作用，进一步增大导热效果，位于冷却液液面以上部分毛细结构起到便于冷凝的效果。
为了进一步增大转换效率，优选的，第一毛细支撑部40和第二毛细支撑部41均为金属粉末热压制成，加工第一毛细支撑部40的金属粉末粒径小于加工第二毛细支撑部41的金属粉末粒径，进而使第一毛细支撑部40的毛细部的内径小于第二毛细支撑部41的毛细部的内径，进一步增大电热转换效率。
优选的，毛细支撑部4的中心与真空腔30的中心在同一竖直线上，进一步增大电热转换效率。
需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、 “固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或 “下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征 “之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种改善热电转换的结构，包括热电转换模块(1)以及设置在热电转换模块(1)冷面层的散热器(2)，其特征在于，还包括导热部(3)，所述导热部(3)设在所述热电转换模块(1)的热面层，所述导热部(3)远离所述热电转换模块(1)的一面与热源接触，所述导热部(3)的面积大于所述热源面积，所述导热部(3)具有真空腔(30)，所述真空腔(30)内具有可以汽化的冷却液，所述真空腔(30)中具有毛细支撑部(4)，所述毛细支撑部(4)具有与所述真空腔(30)的上表面和下表面接触的部分；
所述冷却液的高度低于所述真空腔(30)的深度；
所述毛细支撑部(4)呈螺旋状分布在所述真空腔(30)内；
所述毛细支撑部(4)包括第一毛细支撑部(40)和第二毛细支撑部(41)，所述第一毛细支撑部(40)的高度低于所述第二毛细支撑部(41)的高度，所述第二毛细支撑部(41)与所述真空腔(30)的底面和顶面均接触，所述第一毛细支撑部(40)和所述第二毛细支撑部(41)分别设有多组，且多组所述第一毛细支撑部(40)和所述第二毛细支撑部(41)交替设置形成螺旋状。
2.根据权利要求1所述的改善热电转换的结构，其特征在于，所述第一毛细支撑部(40)和所述第二毛细支撑部(41)均为金属粉末热压制成加工所述第一毛细支撑部(40)的金属粉末粒径小于加工所述第二毛细支撑部(41)的金属粉末粒径。
3.根据权利要求1所述的改善热电转换的结构，其特征在于，所述毛细支撑部(4)的中心与所述真空腔(30)的中心在同一竖直线上。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的改善热电转换的结构，其特征在于，所述导热部(3)为金属材料制成。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的改善热电转换的结构，其特征在于，所述毛细支撑部(4)的外表面具有多个毛细结构。
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