CN1727812A - 半导体电子致冷装置专用蒸发腔及其制备方法 - Google Patents

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本发明属于半导体电子致冷及传热领域，特别是指一种与半导体电子致冷装置配套使用的蒸发腔及其制备方法。包括与热管两端连通的密闭蒸发腔，蒸发腔为一内部开设有闭合管道或毛细微隙的实体结构，闭合管道或毛细微隙上开设有开口，该开口与热管在蒸发腔表面的开口连通。蒸发腔的制作材料选用高导热系数的有色金属，选用挤出、压铸、机加、浇铸工艺成型。本发明解决了现有技术存在的蒸发腔的结构强度差，使蒸发腔的贴合面在工作压力较大的情况下易变形，进而增加贴合面的接触热阻导致传热效率低；制作工艺复杂，传热效率低，密封性差等技术缺陷，具有蒸发腔整体结构强度高，不易变形，制造成本低；导热面积大，产品密封性好，性能稳定等优点。

Description

半导体电子致冷装置专用蒸发腔及其制备方法
技术领域
本发明属于半导体电子致冷及传热领域，特别是指一种与半导体电子致冷装置配套使用的蒸发腔及其制备方法。
背景技术
目前半导体电子致冷工作时，热端散热主要有三种形式：①实体铝型材与半导体电子致冷器热端贴合，外加风扇进行强迫换热。②采用水冷方式，即在半导体电子致冷器热端贴合的金属空腔内充满传热工质，即水。借助泵作为动力，使金属空腔内的工质水强迫流动，使热量在循环流动中进行热交换。③采用热管传热技术，选择中空蒸发腔的一个平面与半导体电子致冷器热端贴合，利用蒸发腔内工质气液相变，进行能量交换。在河北节能投资有限责任公司申请、以专利号为98202764.8为主的多项专利文件中涉及的散热方式中采用的是上述第③种结构。
以上三种形式中，第①种方式由于其成本低，在目前半导体电子致冷产品中，应用最为广泛。但其传热效率低，并且由于是强迫换热，风扇的噪音，以及使用寿命等缺陷难以克服。第②种方式由于采用水强迫循环散热，散热效率大大提高。但水泵的寿命、工作噪音、以及水源等方面的限制，使其不能广泛应用。第③种方式由于采用的是热管相变传热，克服了前两种由于强迫散热所带来的噪音及使用寿命等问题，但存在着：1、热管散热器的中空梯形蒸发腔工作压力较大且容易造成蒸发腔贴合面因压力过大而变形，贴合度受到影响，进而增加贴合面的接触热阻导致传热效率低。2、由于中空梯形蒸发室的制作工艺复杂，由钢板通过三次拉伸变形，再通过整形、焊接、磨削等工艺过程才能完成。3、由于中空梯形蒸发腔的传热基面受材质、形状的限制，使热量在传递过程中受到材质导热系数以及导热面积所形成的热阻，致使传热效率不能满足半导体电子致冷器正常工作的需求。4、中空梯形蒸发腔与各热管循环管道需要焊接才能形成一个封闭、承压的循环回路，由于中空梯形蒸发腔成型前，是板材拉伸而成，故蒸发腔成型需要多个焊接点与较长的焊接缝，这样不仅增大了焊接工艺的难度，而且使产品在使用过程中发生微漏、渗漏的系数增大，产品的致冷性能不稳定。
发明内容
本发明的目的在于针对现有采用热管传热技术不足，提出一种结构和成型工艺的半导体电子致冷装置专用蒸发腔及其制备方法。
本发明的整体技术构思是：
半导体电子致冷装置专用蒸发腔，包括与热管1两端连通的密闭蒸发腔3，蒸发腔3为一内部开设有闭合管道2或毛细微隙的实体结构，闭合管道2或毛细微隙上开设有开口，该开口与热管1在蒸发腔3表面的开口连通。
半导体电子致冷装置专用蒸发腔的制备方法，蒸发腔3的制作材料选用高导热系数的有色金属，成型方法选用挤出、压铸、机加、浇铸工艺成型。
本发明中蒸发腔的具体技术构思还有：
闭合管道2为开设于蒸发腔3内部、由彼此连通的管道组成的闭合回路。
闭合管道2为开设于蒸发腔3内部、由排管和列管组成的网状闭合回路。
闭合管道2包括开设于蒸发腔3内部、且相互平行的排管或列管，其两端与蒸发腔3内部开设的空腔连通；热管1与蒸发腔3内部的空腔连通，蒸发腔3与半导体电子致冷片的贴合面为平面。
蒸发腔3表面设置有散热片4。
蒸发腔3的整体外形选用两侧设有凸耳5的柱状、棱台状、圆台状中的一种。
蒸发腔的制备方法中还包括：
蒸发腔3的制作材料优选紫铜和铝合金。
蒸发腔3的成型方法优选利用铝合金材质作为制作材料，通过专用模具挤出成型的工艺。
本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：
1、由于蒸发腔内相邻管道或毛细微隙之间的实体结构形成相互联接的筋板，使贴合表面与蒸发腔形成相互联接为一体的整体，既增大了导热面积、又保证了贴合表面的刚性，克服了中空梯形蒸发腔贴合表面易变形、导热面积小等缺陷。
2、由于采用铝合金型材等高导热系数的制作材料，这样既不需要复杂的制作工艺，一次成型，又降低了制造成本；蒸发腔整体刚性强、导热面积大，导热系数是中空梯形蒸发腔的数倍。这样就有效的提高了半导体电子制冷产品性能的稳定性。
3、蒸发腔在与热管联接时，只有2个管口与其相通，不设回路，减少了焊接点，提高了装置的密封性。
附图说明
本发明的附图有：
图1是本发明的蒸发腔整体结构示意图。
图2是图1的C-C向视图。
图3是图1的A-A向视图。
图4是图1的B向视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
包括与热管1两端连通的密闭蒸发腔3、设置于蒸发腔3表面的散热翅片4；蒸发腔3为一内部开设有闭合管道2的实体结构，闭合管道2上开设有开口，该开口与热管1在蒸发腔3表面的开口连通。
闭合管道2为开设于蒸发腔3内部、且相互平行的4根列管，其两端与蒸发腔3内部开设的空腔连通，热管1与蒸发腔内部的空腔连通。
蒸发腔3与半导体电子致冷片的贴合面为平面。
蒸发腔3以铝合金材质作为制作材料，通过专用模具挤出成型的工艺。

Claims (10)

1、半导体电子致冷装置专用蒸发腔，包括与热管(1)两端连通的密闭蒸发腔(3)，其特征在于所述的蒸发腔(3)为一内部开设有闭合管道(2)或毛细微隙的实体结构，闭合管道(2)或毛细微隙上开设有开口，该开口与热管(1)在蒸发腔(3)表面的开口连通。
2、根据权利要求1所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔，其特征在于所述的闭合管道(2)为开设于蒸发腔(3)内部、由彼此连通的管道组成的闭合回路。
3、根据权利要求2所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔，其特征在于所述的闭合管道(2)为开设于蒸发腔(3)内部、由排管和列管组成的网状闭合回路。
4、根据权利要求1、2或3所述的半导体电子致装置专用蒸发腔，其特征在于所述的闭合管道(2)包括开设于蒸发腔(3)内部、且相互平行的排管或列管，其两端与蒸发腔(3)内部开设的空腔连通；热管(1)与蒸发腔(3)内部的空腔连通，蒸发腔(3)与半导体电子致冷片的贴合面为平面。
5、根据权利要求1所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔，其特征在于所述的蒸发腔(3)表面设置有散热片(4)。
6、根据权利要求1所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔，其特征在于所述的蒸发腔(3)的整体外形选用两侧设有凸耳(5)的柱状、棱台状、圆台状中的一种。
7、根据权利要求1所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔的制备方法，其特征在于所述的蒸发腔(3)的制作材料选用高导热系数的有色金属，成型方法选用挤出、压铸、机加、浇铸工艺成型。
8、根据权利要求7所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔的制备方法，其特征在于所述的蒸发腔(3)的制作材料优选紫铜和铝合金。
9、根据权利要求8所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔的制备方法，其特征在于所述的蒸发腔(3)以铝合金材质作为制作材料。
10、根据权利要求7或9所述的半导体电子致冷装置专用蒸发腔的制备方法，其特征在于所述的蒸发腔(3)的成型方法优选利用铝合金材质作为制作材料，通过专用模具挤出成型的工艺。
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