CN1661303A - 半导体制冷装置用导热器 - Google Patents

半导体制冷装置用导热器 Download PDF

Info

Publication number
CN1661303A
CN1661303A CN 200410005745 CN200410005745A CN1661303A CN 1661303 A CN1661303 A CN 1661303A CN 200410005745 CN200410005745 CN 200410005745 CN 200410005745 A CN200410005745 A CN 200410005745A CN 1661303 A CN1661303 A CN 1661303A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transfer device
heat transfer
heat
conducting plate
thermal source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 200410005745
Other languages
English (en)
Inventor
孟秀文
董瑞霞
温金宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN 200410005745 priority Critical patent/CN1661303A/zh
Publication of CN1661303A publication Critical patent/CN1661303A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明涉及一种用于20－120W热源、以自然循环液体为冷却介质的半导体制冷装置用导热器，其包括一个壳体，壳体内具有一个容纳液体的空腔(15)，壳体包括一个金属导热板(11)和一个密封盖(13)，导热板(10)的外侧具有一个热源输入端(3)，壳体的上、下端具有可与散热器水管连接的进液口(8)和出液口(7)，所述的导热板(11)在内腔(15)中的表面积为0.002－0.075m2。本发明的导热器导热效率高，可以广泛应用于冰箱、冷饮机、冷柜等制冷装置中，具有导热量大、无噪音、环保、使用方便的优点。

Description

半导体制冷装置用导热器
技术领域
本发明涉及一种半导体制冷装置用导热器，特别是涉及一种用于20-120W热源、由紫铜或铝材制成、以液体为冷却介质、用于安装在热源与散热器之间的导热器，。
背景技术
半导体制冷，也称温差电制冷或热电堆制冷，它是在珀尔帖效应的基础上，利用两种导体中的电子和空穴在通电回路中产生的势能变化和吸、放热现象，形成冷、热端，进而实现制(致)冷功能，如中国发明专利申请CN1307211A所述。为了提高制冷性能，除了选择合适的工作电流和电功率外，更重要的是改善温差电制冷装置(组件)的热传导及散热性能，减少冷热端温度积累形成的热交换，最大限度地降低冷热端的温差，这样才能获得更多的制冷量。
现有的温差电制冷装置，其热源功率一般为20-120W，其热端散热方式通常采用强制水冷、强制风冷或热管散热方式。强制水冷方式需要使用循环泵，强制风冷方式需要使用风机，它们均会产生噪音，并消耗能量。热管散热方式中，热管的制造及安装工艺复杂。
《半导体制冷及应用技术》(ISBN7-313-01069-9/TN.048，上海交通大学出版社1992年12月第1版)第92页公开了一种热电堆冷却或制冷系统的结构示意图，如图1所示，它是一种利用水自然循环进行散热的电制冷结构，它包括电制冷元件2和散热器6，在电制冷元件和散热器之间是一个中空的导热器4，导热器具有一个容纳液体的空腔，一个金属导热板与电制冷元件(热电堆)的热端贴合，空腔的上、下端具有可与散热器水管连接的进水口和出水口。这种水自然循环制冷的结构导热量大、无噪音、环保、节能，使用方便，具有广阔的应用前景。然而，这种结构由于导热器中自然循环的水不能将传导至导热板中的热量顺利地导出，使其并没有在日常生活等领域中得到实际应用。
发明内容
本发明的目的就是克服已有技术的上述不足，提供一种利用液体自然循环的温差电制冷装置的导热器，提高导热器中自然循环的水与导热器的导热板之间的换热效率。
本发明是一种用于20-120W热源、以自然循环液体为冷却介质的半导体制冷用导热器，其包括一个壳体，壳体内具有一个容纳液体的空腔，壳体包括一个金属导热板和一个密封盖，导热板的外侧具有一个热源输入端，壳体的上、下端具有可与散热器水管连接的进液口和出液口，所述的导热板在内腔中的表面积为0.002-0.075m2。
试验表明，上述方案可以使20-120W热源(热电堆)的制冷量达到其最大制冷量的50％以上，在这种情况下，导热器完全可应用于小型的冰箱、冷柜、冷饮机中制冷系统中，达到能够实际应用的程度。
下面参照附图和具体实施方式详细描述本发明。
附图说明
图1为温差制冷装置的原理示意图；
图2为本发明模拟试验装置的结构示意图；
图3为图2中本发明导热器的结构示意图；
图4为本发明导热器的外部结构示意图；
图5为图4中导热器的剖视图；
图6为利用图2所示装置测出的各种导热器导热性能的对比示意图；
图7-9为本发明三种导热器的导热性能曲线。
附图中各编号或符号表示：1被制冷物，2热源热端或电制冷片热端，3导热板的热源输入端，4导热器，5液体导管，6散热器，7导热器出液口，8导热器进液口，11导热板，12翅片，13密封盖，15导热器内腔，A导热器沿上下进出液口方向的高度，B导热器的宽度，C导热器在指向热源方向的厚度。
具体实施方式
在立管水自然循环散热系统中，导热器是整个散热过程中的第一道关口，它性能的好坏将直接影响着整体散热系统的散热效率，而导热器的结构设计是否合理，又直接导致导热器导热性能的好坏。因此，导热器结构的设计起着至关重要的作用。
理论上认为，导热器导热性能的好坏与导热器所采用的材质、与自循环液体的热交换热面积(导热板在内腔中的表面积)、导热板的厚度、内腔容积的大小有关。
本发明则是通过对各种结构不同导热器的导热性能测试，经过对比得出哪种结构的导热器能够实际应用，进而确认导热器设计取值范围，得出本发明的方案。
测试器具及条件：
a)、恒定输入功率的热源装置：一合；
b)、立管水循环散热器：若干套
c)、不同结构形式的导热器；
d)、数字显示测温仪表；
e)、传感器PT100；
f)、恒温试验室。
测试原理的理论依据：
根据“能量守恒定律”，在恒定的室温下，当输入功率与输出功率达到平衡时，导热器中导热板的温度值不变。输入功率与输出功率为定值的条件下，导热器的导热性能改变时，导热器中导热板的温度值将随其性能的变化而出现温度值的变动，从而反映出导热器导出热量的变化。根据导热器不同的温度值，最终判断在散热系统中导热器与之的正确匹配关系。
试验步骤：
给定恒定的输入功率：20W～120W；恒温环境：25℃±1℃；
将组装完成的导热器与散热器相接，并将其与加热装置的热端面紧密贴合，确保贴合面积为95％以上；
加热装置启动后，要确保其有稳定的输出功率；
测试时间为90分钟，每隔五分钟分别记录加热器(热源)热端2(图2)的热端面的温度值T1和出液口7处的液体温度T2；
分别更换不同结构的导热器及散热器，并重复上述步骤，且详细记录各温度值。
测试结果及数据：
导热器各项性能参数汇总见附表1，其中：
序号1至序号1-12导热器的外形尺寸为A132mm、B88mm、H40mm；
序号2和序号2-1导热器的外形尺寸为A142mm、B108mm、H40mm；
序号3导热器的外形尺寸为A112mm、B112mm、H35mm；
序号3至序号3-3导热器的外形尺寸为A142mm、B82mm、H35mm。
不同导热器综合性能测试结果对比见附图6，该图实际上为附表1的图示，使之更加形象和直观；
典型的导热器导热性能曲线见附图7-9，其中：
附图7所测试导热器的外形尺寸为A120mm、B80mm、H42mm，导热板与液体的换热面积为、0.06m2，导热板重量为1130g，导热板材质为紫铜，热源的输入功率为60W；
附图8所测试导热器的外形尺寸为A40mm、B30mm、H15mm，导热板与液体的换热面积为、0.002m2，导热板重量为160g，导热板材质为铝，热源的输入功率为20W；
附图9所测试导热器的外形尺寸为A160mm、B95mm、H50mm，导热板与液体的换热面积为、0.075m2，导热板重量为1350g，导热板材质为紫铜，热源的输入功率为120W。
导热器的设计范围，是依据热电制冷器的放热量大小而定。其中：
(1)导热板在内腔中与液体的热交换面积上限及导热器的上限几何形状及尺寸对应的是120W放热量；
(2)导热板在内腔中与液体的热交换面积下限及导热器的下限几何形状及尺寸对应的是20W放热量；
导热器综合性能测试数据分析：
通过反复试验，我们发现导热器的导热性能主要取决于导热板与液体的热交换面积的大小，金属导热板的导热能力或速度远远大于其与液体的换热速度，其厚度和金属的不同不是主要的影响因素，同时试验表明，导热器内腔容积的大小也不是主要的影响因素。
按照上述方法和步骤，对其它金属导热板的导热器进行试验，结果其表现出与紫铜、铝导热板导热器相同的导热性能。
根据上述试验数据选取本发明方案的标准：
在试验过程中，选取的环境温度为25℃，是因为该温度是国家标准中测试电制冷片的温度，同时该温度也基本代表了室内温度的一个均值。在对技术方案的优化过程中，还参考了热源热端温度，因为试验表明，电制冷片热端温度在50℃以下时，其产冷量可以达到其最大产冷量(25℃时)的50％以上，这种产冷量已经完全可以使本发明的液体自然循环导热器达到实际应用的程度，如用于冰箱、冷饮机、小型冷柜中。
根据上述条件和分析，得出本发明的技术方案如下：
一种用于20-120W热源、以自然循环液体为冷却介质的半导体制冷用导热器，其包括一个壳体，壳体内具有一个容纳液体的空腔15，壳体包括一个金属导热板11和一个密封盖13，导热板10的外侧具有具有一个热源输入端3，壳体的上、下端具有可与散热器管道连接的进液口8和出液口7，其特征在于，所述的导热板11在内腔15中的表面积为0.002-0.075m2。
所述的密封盖可以是金属的，也可以是其它材料(如塑料)的，这是因为导热器的导热能力主要取决于金属导热板与液体之间的换热。
在上述基础上本发明还具有如下变型：
1、所述的导热板11由紫铜或铝材制成。紫铜和铝容易成型，而且导热率高，可以作为制造本发明导热器的优选材料。
2、所述的液体为水、酒精、水与酒精的混合液、丙酮或者煤油。
3、该导热器用于20W的热源，所述壳体的外形尺寸为高40-160mm、宽30-95mm、厚15-50mm。当然，导热器也可以具有其他形式的外形和尺寸，只要满足导热板换热面积的要求即可。
4、该导热器用于60W的热源，所述的导热板11在内腔15中的表面积为0.06-0.075m2。
5、在变型4的基础上，所述壳体的外形尺寸为高120-160mm、宽80-95mm、厚42-50mm。
6、在变型5的基础上，所述的导热板11在内腔15中的表面积为0.06m2，所述壳体的外形尺寸为高120mm、宽80mm、厚42mm。
7、该导热器用于120W的热源，所述的导热板11在内腔15中的表面积为0.075m2。
8、在变型7的基础上，所述壳体的外形尺寸为高160mm、宽95mm、厚50mm。
9、该导热器还包括在内腔15中的与所述导热板11成一体的若干翅片12。设置翅片的目的在于增加导热板与所述内腔中自循环液体的换热面积，提高导热的效率。
10、所述导热板11的热源输入端3的尺寸为40mm×40mm-50mm×50mm。
本发明的导热器可以广泛应用于冰箱、冷饮机、冷柜等制冷装置中，具有导热量大、无噪音、环保、使用方便的优点。
上述参照附图和具体实施方式对发明的描述只是说明性的，而不构成对它的限定。显然，在本发明的基础上可以进行许多变型，如对导热器外形及尺寸的变化、材质(尤其是导热板材质)的变换、导热板热源输入端热流输入面积的选择等，但均不脱离其实质。
附表1：导热器各项性能参数汇总表(输入功率60W)
序号    导热面积(m2)   重量(g)     水容量(ml) T1(℃) T2(℃) 备    注
  1     0.0583   359     108     48.2     36.1 底板材料：铝；工质：水
  1-2     0.0411   313     134     49.9     36.8 底板材料：铝；工质：水
  1-3     0.0295   281     145     53.3     37.2 底板材料：铝；工质：水
  1-4     0.0411   313     80     48.8     37.1 底板材料：铝；工质：水
  1-5     0.0295   281     57     53.4     37.1 底板材料：铝；工质：水
  1-6     0.06   1130     108     42.7     37.2 底板材料：紫铜；工质：水
  1-7     0.0340   243     152     51.9     37.7 底板材料：铝；工质：水
  1-8     0.0583   1130     108     52.3     42.7 底板材料：紫铜；工质：机油
  1-9     0.0583   1130     108     42.0     39.4 底板材料：紫铜；工质：酒精
  1-10     0.0583   1130     108     48.3     41.2 底板材料：紫铜；工质：煤油
  1-11     0.0583   1130     108     45.3     38.4 底板材料：紫铜；工质：丙铜
1-12 0.0583 1130 108 45.6 39.2 底板材料：紫铜；工质：50％水50％酒精
  2     0.0745   434     163     50.3     36.7 底板材料：铝；工质：水
  2-1     0.0745   1432     163     44.2     37.2 底板材料：紫铜；工质：水
  3     0.0312   348     60     46.0     38.3 底板材料：铝；工质：水
  3-1     0.0279   240     60     47.1     37.4 底板材料：铝；工质：水
  3-2     0.0279   240     80     46.3     37.7 底板材料：铝；工质：水
  3-3     0.0279   240     92     47.5     37.8 底板材料：铝；工质：水

Claims (11)

1、一种用于20-120W热源、以自然循环液体为冷却介质的半导体制冷装置用导热器，其包括一个壳体，壳体内具有一个容纳液体的空腔(15)，壳体包括一个金属导热板(11)和一个密封盖(13)，导热板(11)的外侧具有一个热源输入端(3)，壳体的上、下端具有可与散热器水管连接的进水口(8)和出水口(7)，其特征在于，所述的导热板(11)在内腔(15)中的表面积为0.002-0.075m2。
2、根据权利要求1所述的导热器，其特征在于，所述的导热板(11)由紫铜或铝材制成。
3、根据权利要求1或2所述的导热器，其特征在于，所述的液体为水、酒精、水与酒精的混合液、丙酮或者煤油。
4、根据权利要求1-3之一所述的导热器，其特征在于，该导热器用于20W的热源，所述壳体的外形尺寸为高40-160mm、宽30-95mm、厚15-50mm。
5、根据权利要求1-3之一所述的导热器，其特征在于，该导热器用于60W的热源，所述的导热板(11)在内腔(15)中的表面积为0.06-0.075m2。
6、根据权利要求5所述的导热器，其特征在于，所述壳体的外形尺寸为高120-160mm、宽80-95mm、厚42-50mm。
7、根据权利要求6所述的导热器，其特征在于，所述的导热板(11)在内腔(15)中的表面积为0.06m2，所述壳体的外形尺寸为高120mm、宽80mm、厚42mm。
8、根据权利要求1-3之一所述的导热器，其特征在于，该导热器用于120W的热源，所述的导热板(11)在内腔(15)中的表面积为0.075m2。
9、根据权利要求8所述的导热器，其特征在于，所述壳体的外形尺寸为高160mm、宽95mm、厚50mm。
10、根据权利要求1-9之一所述的导热器，其特征在于，该导热器还包括在内腔(15)中的与所述导热板(11)成一体的若干翅片(12)。
11、根据权利要求1-10之一所述的导热器，其特征在于，所述导热板(11)的热源输入端(3)的尺寸为40mm×40mm-50mm×50mm。
CN 200410005745 2004-02-23 2004-02-23 半导体制冷装置用导热器 Pending CN1661303A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200410005745 CN1661303A (zh) 2004-02-23 2004-02-23 半导体制冷装置用导热器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200410005745 CN1661303A (zh) 2004-02-23 2004-02-23 半导体制冷装置用导热器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1661303A true CN1661303A (zh) 2005-08-31

Family

ID=35010765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200410005745 Pending CN1661303A (zh) 2004-02-23 2004-02-23 半导体制冷装置用导热器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1661303A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007014488A1 (fr) * 2005-08-03 2007-02-08 Chen Guo Conducteur thermique utilisé pour un équipement réfrigérant semi-conducteur
CN100394128C (zh) * 2006-03-30 2008-06-11 王双玲 温差电致冷系统的顶置散热装置
CN102353199A (zh) * 2011-09-15 2012-02-15 陈志明 一种电冰箱的制作方法及其无压缩机式电冰箱
CN102978690A (zh) * 2012-12-24 2013-03-20 苏州工业园区杰士通真空技术有限公司 一种新型蓝宝石晶体生长炉炉体冷却系统
CN108258936A (zh) * 2018-03-15 2018-07-06 南京紫晶藤节能科技有限公司 基于相变传热的温差发电系统及发电方法
CN111595100A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 调温式可分离存储饮用液体制冷系统及制冷设备
CN111595101A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 风冷循环饮用液体半导体制冷系统及制冷设备
CN111595099A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 外循环内制冷式饮用液体制冷方法
CN111595104A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 外循环外制冷式饮用液体制冷方法
CN111595103A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 饮用液体制冷方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007014488A1 (fr) * 2005-08-03 2007-02-08 Chen Guo Conducteur thermique utilisé pour un équipement réfrigérant semi-conducteur
CN100394128C (zh) * 2006-03-30 2008-06-11 王双玲 温差电致冷系统的顶置散热装置
CN102353199A (zh) * 2011-09-15 2012-02-15 陈志明 一种电冰箱的制作方法及其无压缩机式电冰箱
CN102978690A (zh) * 2012-12-24 2013-03-20 苏州工业园区杰士通真空技术有限公司 一种新型蓝宝石晶体生长炉炉体冷却系统
CN108258936A (zh) * 2018-03-15 2018-07-06 南京紫晶藤节能科技有限公司 基于相变传热的温差发电系统及发电方法
CN111595100A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 调温式可分离存储饮用液体制冷系统及制冷设备
CN111595101A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 风冷循环饮用液体半导体制冷系统及制冷设备
CN111595099A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 外循环内制冷式饮用液体制冷方法
CN111595104A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 外循环外制冷式饮用液体制冷方法
CN111595103A (zh) * 2019-02-21 2020-08-28 佛山市顺德区美的饮水机制造有限公司 饮用液体制冷方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203385311U (zh) 一种双面嵌入铜管的水冷散热器
CN1661303A (zh) 半导体制冷装置用导热器
CN214775425U (zh) 充电桩及充电设备
CN105186927B (zh) 一种利用余热发电的燃气灶锅架
CN201844486U (zh) 一种半导体制冷空调装置
CN101001514A (zh) 液冷式散热装置及散热单元
CN102128517A (zh) 冷热交换装置
CN107134975B (zh) 一种聚光光伏电池散热用多通道歧管系统
CN203133734U (zh) 一种带有散热系统的全密封机箱
CN114583329B (zh) 一种提高新能源电池高效储能的散热结构
CN2834121Y (zh) 一种异地强制液冷式微槽群相变散热系统
CN212518611U (zh) 一种便于散热的电机外壳
CN212989598U (zh) 燃料电池测试平台散热系统
CN212985491U (zh) 一种空压机用冷却器
CN109037833B (zh) 一种节能电动汽车电池散热器
CN202634976U (zh) 散热装置
CN204923553U (zh) 一种用于循环冷却系统的风冷半导体制冷装置
CN211600909U (zh) 一种一体式双系统制冷装置
CN114510135A (zh) 一种导热散热效果好的均温板
CN210327501U (zh) 一种高效散热太阳能电池板
CN2909795Y (zh) 具致冷芯片的水冷式散热器
CN109974332B (zh) 一种水冷型半导体制冷装置
CN102270768A (zh) 一种电池装置
CN102270769A (zh) 一种电池装置
CN220105648U (zh) 一种具有三面散热结构的电脑散热器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C57 Notification of unclear or unknown address
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Meng Xiuwen

Document name: Notice of publication of application for patent for invention

C57 Notification of unclear or unknown address
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Meng Xiuwen

Document name: Notification before expiration of term

C57 Notification of unclear or unknown address
DD01 Delivery of document by public notice

Addressee: Meng Xiuwen

Document name: Deemed as a notice of withdrawal

C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication