CN204421417U - 换热装置及半导体制冷冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及换热装置及半导体制冷冰箱。具体地，本实用新型提供了一种用于半导体制冷冰箱的换热装置，包括多个翅片，每个所述翅片包括多个条带形通风区域，每个所述条带形通风区域中开设有多个通风孔。此外，本实用新型还提供了一种具有该换热装置的半导体制冷冰箱。本实用新型的换热装置及半导体制冷冰箱中因为翅片上具有多个通风孔，其能够影响流经换热装置的气流，显著提高了翅片的换热效率，进而提高了半导体制冷冰箱的能效。

Description

换热装置及半导体制冷冰箱

技术领域

本实用新型涉及制冷设备，特别是涉及一种换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱。

背景技术

半导体制冷冰箱，也称之为热电冰箱。其利用半导体制冷片通过高效环形双层热管散热及传导技术和自动变压变流控制技术实现制冷，无需制冷工质和机械运动部件，解决了介质污染和机械振动等传统机械制冷冰箱的应用问题。

半导体制冷片的冷端在制冷的同时，会在其热端产生大量的热量，为保证半导体制冷片可靠持续地进行工作，需要及时对热端进行散热，然而现有技术中针对半导体制冷片的热端散热一般使用翅片的方式与周边环境进行热交换。然而，现有采用翅片的换热装置的散热效率较低，满足不了半导体制冷冰箱的散热要求，大大制约了半导体制冷冰箱的发展；加大翅片的尺寸虽然能够提高一定的散热效率，但大大增大了换热装置的体积。

实用新型内容

本实用新型第一方面的一个目的是要提供一种换热效率高的换热装置。

本实用新型第一方面的一个进一步的目的是要降低换热装置的占用空间。

本实用新型第二方面的一个目的要提供一种具有上述换热装置的半导体制冷冰箱。

根据本实用新型的第一方面，本实用新型提供了一种用于半导体制冷冰箱的换热装置，其包括多个翅片。特别地，每个所述翅片包括多个条带形通风区域，每个所述条带形通风区域中开设有多个通风孔。

可选地，每个所述翅片上通风孔的开孔率为10％—30％。

可选地，每个所述翅片上的多个条带形通风区域包括位于相应所述翅片的横向几何中央轴线两侧的第一条带形通风区域和第二条带形通风区域；且所述第一条带形通风区域中的多个通风孔和所述第二条带形通风区域中的多个通风孔关于相应所述翅片的横向几何中央轴线对称设置。

可选地，所述第一条带形通风区域和所述第二条带形通风区域中每一个的多个通风孔沿相应所述翅片的纵向方向布置为两排，且靠近相应所述翅片的横向几何中央轴线的一排所述通风孔的数量少于另一排所述通风孔的数量；或，所述第一条带形通风区域和所述第二条带形通风区域中每一个的多个通风孔沿相应所述翅片的纵向方向布置为三排，且中间一排所述通风孔的数量多于其余每排所述通风孔的数量。

可选地，每个所述通风孔的形状为长条形或圆形。

可选地，每个所述翅片上还开设有多个穿管孔，沿相应所述翅片的横向几何中央轴线间隔地布置。

可选地，每个所述翅片上的多个条带形通风区域还包括设置于所述第一条带形通风区域和所述第二条带形通风区域之间的第三条带形通风区域，其上的多个通风孔沿相应所述翅片的横向几何中央轴线间隔地布置；且所述第三条带形通风区域中的每个通风孔的直径等于每个所述穿管孔的直径。

可选地，所述换热装置还包括：多根导热管，每根所述导热管的一端垂直地穿设于每个所述翅片上的相应穿管孔，另一端热连接至所述半导体制冷冰箱的半导体制冷片热端或冷端；和轴流风机，通过紧固机构固定在所述多个翅片上。

可选地，所述换热装置还包括换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；而且每根所述导热管为散热管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，每根所述散热管路的形成为开口端的第一端连通至所述换热箱的内腔的上部，每根所述散热管路的从其第一端向上延伸，垂直地穿过每个所述翅片上的相应穿管孔，终结于其形成为封闭端的第二端；或每根所述导热管为散冷管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，每根所述散冷管路的形成为开口端的第一端连通至所述换热箱的内腔的下部，每根所述散冷管路的从其第一端向下延伸，垂直地穿过每个所述翅片上的相应穿管孔，终结于其形成为封闭端的第二端。

根据本实用新型的第二方面，本实用新型还提供了一种半导体制冷冰箱，其包括上述任一种换热装置，所述换热装置热连接至所述半导体制冷冰箱的半导体制冷片的热端或冷端，以通过所述多个翅片将来自所述半导体制冷片的热端的热量散发到环境空气中，或通过所述多个翅片将来自所述半导体制冷片的冷端的冷量散发到所述半导体制冷冰箱的储物间室。

本实用新型的换热装置及半导体制冷冰箱中的翅片上因为具有多个通风孔，其能够影响流经换热装置的气流，显著提高了翅片的换热效率，进而提高了半导体制冷冰箱的能效。此外，由于换热装置采用了高能效的翅片，能够减小换热装置的体积。

进一步地，本实用新型的换热装置和半导体制冷冰箱中利用制冷剂在换热箱和多根导热管中相变循环换热，同时使用翅片增加了散热面积，并采用轴流风机进行强制对流，有效地对半导体制冷片的热端进行散热，或对半导体制冷片的冷端进行散冷，结构简单，占用空间小。

进一步地，由于本实用新型的换热装置和半导体制冷冰箱中第三条带形通风区域的通风孔和穿管孔的特殊结构，可便于导热管的灵活安装，提高了第三条带形通风区域的通风孔和穿管孔的通用性。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的用于半导体制冷冰箱的换热装置的示意性结构图；

图2是根据本实用新型一个实施例的用于半导体制冷冰箱的换热装置中翅片的示意性结构图；

图3是根据本实用新型一个实施例的用于半导体制冷冰箱的换热装置中翅片的示意性结构图；

图4是根据本实用新型一个实施例的用于半导体制冷冰箱的换热装置中翅片的示意性结构图；

图5是根据本实用新型一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性剖视图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1是根据本实用新型一个实施例的用于半导体制冷冰箱的换热装置的示意性结构图。如图1所示，本实用新型实施例提供了一种用于半导体制冷冰箱的换热装置，其可包括多根导热管10、多个翅片20和轴流风机30。每根导热管10的一端垂直地穿设于每个翅片20上的相应穿管孔，以形成多个翅片20平行间隔地安装于多根导热管10上的结构，另一端热连接至半导体制冷冰箱的半导体制冷片200热端或冷端，以将半导体制冷冰箱的半导体制冷片200热端的热量/冷端的冷量传递至多个翅片20。轴流风机30可通过紧固机构固定在多个翅片20上，以对从多根导热管10传至多个翅片20的热量/冷量进行强制对流散热/散冷。特别地，每个翅片20包括多个条带形通风区域，每个条带形通风区域中开设有多个通风孔22，以对流经多个翅片20的气流产生影响，可使每个翅片20下方的气流流至其上方，或使每个翅片20上方的气流流至其下方，显著提高了翅片20及换热装置的散热/散冷效率。

本实用新型实施例的换热装置可为热端换热装置100，可应用到半导体制冷冰箱中，当半导体制冷片200通电工作时，其热端散发热量，与之热连接的多根导热管10将热量传递至每个翅片20上，轴流风机30进行强制对流散热，将半导体制冷片200热端的热量传递至空气中。本实用新型实施例的换热装置也可为冷端换热装置300，当半导体制冷片200通电工作时，其冷端散发冷量，与之热连接的多根导热管10将冷量传递至每个翅片20上，轴流风机30进行强制对流散冷，将半导体制冷片200冷端的冷量传递至半导体制冷冰箱的储物间室内。

在本实用新型的一些实施例中，每个翅片20上通风孔22的开孔率为10％—30％，其中开孔率是指每个翅片20的用于通风的通风孔22的总面积与相应翅片20的上表面面积之比。

在本实用新型的一些实施例中，每个翅片20上的多个条带形通风区域包括设置于翅片20的横向几何中央轴线两侧的第一条带形通风区域和第二条带形通风区域。可选地，第一条带形通风区域和第二条带形通风区域关于相应翅片20的横向几何中央轴线对称设置，也就是说第一条带形通风区域中的多个通风孔和第二条带形通风区域中的多个通风孔关于该横向几何中央轴线对称设置。每个翅片20上的多个穿管孔21沿相应翅片20的横向几何中央轴线间隔地布置。两个条带形通风区域的通风孔对称地设置于多根导热管10的两侧，提高了翅片20散热的均匀性和提高了翅片20的利用率。

如图2所示，第一条带形通风区域和第二条带形通风区域中每一个的多个通风孔22可沿相应翅片20的纵向方向布置为三排，且中间一排通风孔22的数量多于其余每排通风孔22的数量，例如中间一排通风孔22的数量可为12个，其余每排通风孔22的数量可为11个。每个通风孔22的形状可优选为长条形。

如图3所示，第一条带形通风区域和第二条带形通风区域中每一个的多个通风孔22沿相应翅片20的纵向方向布置为两排，且靠近翅片20的横向几何中央轴线的一排通风孔22的数量少于另一排通风孔22的数量。每个通风孔22的形状可优选为圆形。

在本实用新型的一些实施例中，如图4所示，每个翅片20上的多个条带形通风区域还包括设置于第一条带形通风区域和第二条带形通风区域之间的第三条带形通风区域，其上的多个通风孔22沿相应翅片20的横向几何中央轴线间隔地布置。第三条带形通风区域中的每个通风孔22的直径等于每个穿管孔21的直径，以便于导热管10的灵活安装，提高了第三条带形通风区域的通风孔22和穿管孔21的通用性。

在本实用新型的一些实施例中，换热装置还可包括换热箱。换热箱限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热。

当该换热装置为热端换热装置100时，每根导热管10可为散热管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。每根散热管路的形成为开口端的第一端连通至换热箱的内腔的上部，每根散热管路的从其第一端向上延伸，垂直地穿过每个翅片20上的相应穿管孔21，终结于其形成为封闭端的第二端。当半导体制冷片200通电工作时，热端散发热量，与之热连接的换热箱的温度相应升高，换热箱内的液态制冷剂遇热时发生相变蒸发，变化成为气态，气态的制冷剂会在热源压力下沿着散热管路上升，将热量传给与之热连接的翅片20，翅片20的热量被轴流风机30的气流带到周边环境，制冷剂冷凝放热后重新相变为液态，依靠重力自动回流至换热箱内腔中，再次吸收热端散发的热量进行蒸发，由此进行循环相变散热，有效地降低热端温度。

当该换热装置为冷端换热装置300时，每根导热管10可为散冷管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。每根散冷管路的形成为开口端的第一端连通至换热箱的内腔的下部，每根散冷管路的从其第一端向下延伸，垂直地穿过每个翅片20上的相应穿管孔21，终结于其形成为封闭端的第二端。当半导体制冷片200通电工作时，冷端散发冷量，与之热连接的换热箱的温度相应升高，换热箱内的液态制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为液态，液态的制冷剂依靠自身重力沿着散冷管路下降，将冷量传给与之热连接的翅片20，翅片20的冷量被轴流风机30的气流带到储物间室内，制冷剂蒸发后重新相变为气态，自动回流至换热箱内腔中，再次吸收冷端散发的冷量进行冷凝，由此进行循环相变散冷，有效地降低将冷端的冷量传递至储物间室。

换热箱可以为扁平长方体状，其相对设置的前壁与后壁的面积大于其他面的面积，且前壁外表面用作与发热源(例如半导体冰箱中的半导体制冷片200的热端)热连接的换热面。热连接的方式可以包括该外表面直接与发热源接触贴靠或者通过导热层接触，其中导热层可以为涂覆于外表面和发热源之间的导热硅胶或石墨等。本实施例中的“热连接”或“热接触”，可以是直接抵靠接触，采用热传导的方式进行传热。若抵靠接触面涂覆导热硅脂(石墨或其他介质)，可将其认为是抵靠接触面上的一部分，作为改善热连接(或热接触)的导热层。换热箱的箱体外延边缘上设置有多个安装孔，以便利用紧固件将换热装置安装固定到半导体制冷冰箱中。

在本实用新型的一些替代性实施例中，每根导热管10可为热管、金属管柱或其它类型的导热管，其可与半导体制冷冰箱中的半导体制冷片200的热端直接接触以实现热连接，或插入与半导体制冷片200的热端直接热接触的导热板内。

本实用新型实施例还提供了一种半导体制冷冰箱，冰箱的箱体结构一般可包括：外壳、内胆400、箱门500以及绝热层。冰箱外壳一般存在两种结构，一种是拼装式、即由顶盖、左右侧板、后背板、下底板等拼装成一个完整的箱体。另一种是整体式，即将顶盖与左右侧板按要求辊轧成一倒“U”字形，称为U壳，在于后背板、下底板点焊成箱体。本实用新型实施例的半导体制冷冰箱优选使用整体式外壳。

图5是根据本实用新型一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性剖视图。该实施例的半导体制冷冰箱一般性地可以包括：内胆400、外壳、半导体制冷片200、热端换热装置100和冷端换热装置300。内胆400内限定有储物间室。外壳采用整体式外壳，包括有U壳和后背，设置于内胆400的外侧，外壳的后背与内胆400的后壁限定有安装空间。热端换热装置100可采用上述实施例中介绍的任一种换热装置，热连接至半导体制冷冰箱的半导体制冷片200的热端，以通过多个翅片20将来自半导体制冷片200的热端的热量散发到环境空气中。具体地，换热装置可被安装成使其多根导热管10与半导体制冷片200的热端热连接。例如，换热装置被安装成使其多根导热管10的下端插入与半导体制冷片200的热端热连接的导热块中，多根导热管10可为热管。在本实用新型的一些替代性实施例中，换热装置被安装成使其换热箱的前壁外表面与半导体制冷片200的热端热连接，且与半导体制冷片200一起布置于安装空间内，轴流风机30的方向朝向外壳的后背，并通过后背上的开口，向冰箱外部送风。

为解决半导体制冷片200热端的散冷问题，本实施例的半导体制冷冰箱还可以包括：冷端换热装置300，其也可采用上述实施例中介绍的任一种换热装置，与半导体制冷片200的冷端热连接，用于将冷端的温度传导至储物间室内，从而利用半导体制冷片200对储物间室进行制冷。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种用于半导体制冷冰箱的换热装置，其特征在于，包括：

多个翅片，每个所述翅片包括多个条带形通风区域，每个所述条带形通风区域中开设有多个通风孔。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，

每个所述翅片上通风孔的开孔率为10％—30％。

3.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，

每个所述翅片上的多个条带形通风区域包括位于相应所述翅片的横向几何中央轴线两侧的第一条带形通风区域和第二条带形通风区域；且

所述第一条带形通风区域中的多个通风孔和所述第二条带形通风区域中的多个通风孔关于相应所述翅片的横向几何中央轴线对称设置。

4.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于，

所述第一条带形通风区域和所述第二条带形通风区域中每一个的多个通风孔沿相应所述翅片的纵向方向布置为两排，且靠近相应所述翅片的横向几何中央轴线的一排所述通风孔的数量少于另一排所述通风孔的数量；或

所述第一条带形通风区域和所述第二条带形通风区域中每一个的多个通风孔沿相应所述翅片的纵向方向布置为三排，且中间一排所述通风孔的数量多于其余每排所述通风孔的数量。

5.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于，

每个所述通风孔的形状为长条形或圆形。

6.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于，

每个所述翅片上还开设有多个穿管孔，沿相应所述翅片的横向几何中央轴线间隔地布置。

7.根据权利要求6所述的换热装置，其特征在于，

每个所述翅片上的多个条带形通风区域还包括设置于所述第一条带形通风区域和所述第二条带形通风区域之间的第三条带形通风区域，其上的多个通风孔沿相应所述翅片的横向几何中央轴线间隔地布置；且

所述第三条带形通风区域中的每个通风孔的直径等于每个所述穿管孔的直径。

8.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，还包括：

多根导热管，每根所述导热管的一端垂直地穿设于每个所述翅片上的相应穿管孔，另一端热连接至所述半导体制冷冰箱的半导体制冷片热端或冷端；和

轴流风机，通过紧固机构固定在所述多个翅片上。

9.根据权利要求8所述的换热装置，其特征在于，还包括：

换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；而且

每根所述导热管为散热管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，每根所述散热管路的形成为开口端的第一端连通至所述换热箱的内腔的上部，每根所述散热管路的从其第一端向上延伸，垂直地穿过每个所述翅片上的相应穿管孔，终结于其形成为封闭端的第二端；或

每根所述导热管为散冷管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，每根所述散冷管路的形成为开口端的第一端连通至所述换热箱的内腔的下部，每根所述散冷管路的从其第一端向下延伸，垂直地穿过每个所述翅片上的相应穿管孔，终结于其形成为封闭端的第二端。

10.一种半导体制冷冰箱，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的换热装置，所述换热装置热连接至所述半导体制冷冰箱的半导体制冷片的热端或冷端，以通过所述多个翅片将来自所述半导体制冷片的热端的热量散发到环境空气中，或通过所述多个翅片将来自所述半导体制冷片的冷端的冷量散发到所述半导体制冷冰箱的储物间室。