CN207501526U - 半导体制冷箱及用于半导体制冷箱的散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种半导体制冷箱及用于半导体制冷箱的散热装置。散热装置包括：用于储存工质的储液箱；散热器，具有换热通道；出气管；回液管，出气管和回液管均设置在储液箱和散热器之间，储液箱中的工质蒸发后能够经出气管进入换热通道，气态工质在换热通道内冷凝后经回液管回流至储液箱内；换热组件，与换热通道对应设置，以对流经换热通道的工质进行换热。应用本实用新型的技术方案，解决了现有技术中半导体制冷箱散热方式效率低、有噪音的问题。

Description

半导体制冷箱及用于半导体制冷箱的散热装置

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，具体而言，涉及一种半导体制冷箱及用于半导体制冷箱的散热装置。

背景技术

半导体制冷技术具备体积小巧、无污染、无噪音、结构简单的特点，适用于多种场合。半导体制冷技术的原理是通过电子和空穴在通电回路中发生的势能变化而产生吸热和放热现象，使半导体制冷组件产生冷端和热端。热端的散热通常使用金属肋片加风扇强制对流散热，但风扇的转动使其无法避免地具有噪音。若不使用风扇，使用自然对流的散热方式则可以从根本上做到零噪音。

综上所述，如何有效地、快速地对半导体制冷箱的热端进行散热，且没有噪音，是目前本领域的技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种半导体制冷箱及用于半导体制冷箱的散热装置，以解决现有技术中的半导体制冷箱散热方式效率低及具有噪音的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于半导体制冷箱的散热装置，散热装置包括：用于储存工质的储液箱；散热器，具有换热通道；出气管；回液管，出气管和回液管均设置在储液箱和散热器之间，储液箱中的工质蒸发后能够经出气管进入换热通道，气态工质在换热通道内冷凝后经回液管回流至储液箱内；换热组件，与换热通道对应设置，以对流经换热通道的工质进行换热。

进一步地，散热器包括换热管，换热管具有内部通孔，内部通孔的内壁面围成换热通道。

进一步地，内部通孔沿换热管的轴向延伸，换热管具有多个内部通孔，多个内部通孔间隔设置。

进一步地，散热器包括多个换热管，多个换热管在横向上和/或纵向上间隔设置。

进一步地，散热装置还包括第一集流管，第一集流管设置在出气管和散热器之间，以连通出气管和换热通道。

进一步地，散热器具有多个换热通道，第一集流管具有多个第一引流口，多个第一引流口与多个换热通道一一对应设置。

进一步地，散热装置还包括与散热器均连通的多个第一集流管，散热装置还包括与多个第一集流管一一对应设置的多个第一导流管，第一导流管的一端与相应的第一集流管连通，第一导流管的另一端与出气管连通。

进一步地，散热装置还包括第二集流管，第二集流管设置在散热器和回液管之间，以连通换热通道和回液管。

进一步地，散热装置还包括与散热器均连通的多个第二集流管，散热装置还包括多个与第二集流管一一对应设置的多个第二导流管，第二导流管的一端与相应的第二集流管连通，第二导流管的另一端与回液管连通。

进一步地，换热组件为散热翅片，散热翅片设置在换热管的外壁面上或者套设在换热管的外周。

进一步地，散热装置包括多个依次连接的散热翅片，且相邻散热翅片之间具有夹角。

进一步地，出气管和回液管均通过焊接方式与储液箱连接，出气管和回液管均通过焊接方式与散热器焊接连接。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种半导体制冷箱，包括箱体和半导体制冷片，半导体制冷箱还包括与半导体制冷片的热端连接的散热装置，散热装置为上述的散热装置。

进一步地，储液箱的一部分外表面与半导体制冷片的热端接触，储液箱的另一部分外表面上设有保温层。

应用本实用新型的技术方案，储液箱中的工质吸热后蒸发，气态工质由出气管流出，进入散热器的换热通道，气态的工质经过换热通道后冷凝变为液态，由回液管流回储液箱，完成一次冷却循环。由于工质蒸发吸热，因而储液箱中的工质由液态变为气态时带走半导体制冷箱热端的热量，气态工质在换热通道内冷凝，由气态变为液态，热量通过散热器散发到空气中。另外，通过换热组件能够进一步冷却位于换热通道内的液态工质，以更好地对半导体制冷箱的热端进行散热。因此，通过上述设置，工质吸热带走半导体制冷箱的热端的热量，工质在散热装置的换热通道内循环利用，不断带走热量，散热器与换热组件配合，带走换热通道内工质的热量，实现对半导体制冷箱的热端的散热。本实用新型的散热装置利用工质的相变实现散热的目的，没有噪音污染，散热效果好，且效率较高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的半导体制冷箱的立体结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的实施例一的散热装置的结构示意图；

图3示出了图2的分解结构示意图；

图4示出了图2中的换热管的结构示意图；

图5示出了图2中的第一集流管的结构示意图；

图6示出了图2中的换热组件的结构示意图；

图7示出了根据本实用新型的实施例二的散热装置的结构示意图；

图8示出了图7的分解结构示意图；

图9示出了图7中的第一集流管的结构示意图；

图10示出了图7中的换热管的结构示意图；

图11示出了图7中的换热组件的结构示意图；以及

图12示出了图7中的边板的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、箱体；20、边板；31、第一集流管；311、第一引流口；32、换热组件；33、换热管；331、内部通孔；34、出气管；35、回液管；36、储液箱；37、第一导流管；38、第二集流管；39、第二导流管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

如图1至图6所示，本实用新型的实施例一提供了一种用于半导体制冷箱的散热装置，散热装置包括储液箱36、散热器、出气管34、回液管35和换热组件32。储液箱36用于储存工质；散热器具有换热通道；出气管34和回液管35均设置在储液箱36和散热器之间，储液箱36中的工质蒸发后能够经出气管34进入换热通道，气态工质在换热通道内冷凝后经回液管35回流至储液箱36内；换热组件32与换热通道对应设置，以对流经换热通道的工质进行换热。

本方案提供的散热装置是通过以下方式进行散热的：首先将储液箱36靠近半导体制冷箱的半导体制冷片的热端放置或者储液箱36与半导体制冷片的热端接触，储液箱36中的工质吸收半导体制冷片的热端产生的热量，以使储液箱36内部的工质吸热后蒸发变为气态工质，气态工质由出气管34流出，进入散热器的换热通道，气态的工质在换热通道中放热冷凝变为液态工质，液态工质由回液管35流回储液箱36，如此循环不断的将半导体制冷片的热端产生的热量散发。优选地，设置换热组件，能够更快地将位于换热通道内的气态工质变为温度较低的液态工质，或者使液态工质的温度较低以更好地吸收热端产生的热量。由于工质蒸发吸热，因而储液箱36中的工质由液态变为气态时带走半导体制冷箱的热端的热量，气态工质在换热通道内冷凝，由气态变为液态，热量通过散热器散发到空气中。因此，通过上述设置，工质吸热带走半导体制冷箱热端的热量，工质在散热装置的换热通道内循环利用，不断带走热量，散热器与换热组件配合，将换热通道内的热量散发到空气中，实现对半导体制冷箱热端的散热。本实用新型的散热装置利用工质的相变实现散热的目的，没有噪音污染，散热效果好，且效率较高。

如图4所示，本实用新型的实施例中，散热器包括换热管33，换热管33具有内部通孔331，内部通孔331的内壁面围成换热通道。

具体的，本方案中，换热管33为扁平状管，换热管33的截面形状如图4所示。换热管33具有内部通孔331，保证了气态工质由出气管34流出后能够进入换热管33进行换热。

当然了，在本实用新型未给出的替代实施例中，换热管33也可为其他形状，如圆形，只要能够保证气态工质能够进入换热管33进行冷凝即可。

如图4所示，在本实用新型的实施例一中，内部通孔331沿换热管33的轴向延伸，换热管33具有多个内部通孔331，多个内部通孔331间隔设置。

通过上述设置，气态工质进入换热管33后被分流，进入不同的换热通路，增加了气态工质与换热管33的换热面积，提高了换热效率。

如图2和图3所示，在本实用新型的实施例一中，散热器包括多个换热管33，多个换热管33在纵向上间隔设置。

具体的，如图3所示，Y方向为散热装置的纵向，多个换热管33沿Y方向间隔设置。通过上述设置，气态工质分别进入多个换热管33进行换热，增加了换热面积，提高了换热效率。

如图1至图3所示，在本实用新型的实施例一中，散热装置还包括第一集流管31，第一集流管31设置在出气管34和散热器之间，以连通出气管34和换热通道。

具体地，液态工质吸收半导体制冷片的热端产生的热量，以使液态工质蒸发变为气态工质，由出气管34流出，根据热空气上升的原理，进入第一集流管31，由第一集流管31进入换热通道进行冷凝。第一集流管31有效连通了出气管34和换热通道，使气态工质能够顺利进入散热器进行散热。

如图5所示，本实用新型的实施例一种，散热器具有多个换热通道，第一集流管31具有多个第一引流口311，多个第一引流口311与多个换热通道一一对应设置。

通过上述设置，进入第一集流管31的气态工质由多个第一引流口311流入多个换热通道，将气态工质分成多路进行冷凝，有效增加了散热面积，提高了换热效率。

如图1至图3所示，在本实用新型的实施例一中，散热装置还包括第二集流管38，第二集流管38设置在散热器和回液管35之间，以连通换热通道和回液管35。

具体的，流经换热通道的气态工质在冷却后变为液态，由换热通道流入第二集流管38，液态工质由于自身重力作用，由第二集流管38流入回液管35，由回液管35流回储液箱36，完成一次冷凝循环。

如图1至图3所示，在本实用新型的实施例一中，换热组件32为散热翅片，散热翅片设置在换热管33的外壁面上。

在本实用新型的实施例一中，散热翅片用低热阻的固接方式(如焊接)固定设置在换热管33的外壁面上。具体的，散热翅片具有与换热管33相近的宽度，流经换热管33的气态工质散发的热量由散热翅片交换到空气中。散热翅片的设置增加了换热的有效面积，提高了换热效率。

如图3和图6所示，本实用新型的实施例一中，散热装置包括多个依次连接的散热翅片，且相邻散热翅片之间具有夹角。

具体地，在本实用新型的实施例一中，换热翅片为波浪形。波浪状的换热翅片增加了与空气的接触面积，使换热效率进一步提高。

当然，在未示出的实施例中，还可以将换热组件32设为以下结构，换热组件包括套设在换热管外周的套管和用于为套管内部供应制冷剂的制冷器供应装置，其中，套管的内壁与换热管的外壁之间设有制冷剂，以利用该制冷剂对位于换热管内的工质进行冷却。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例一中，出气管34和回液管35均通过焊接方式与储液箱36连接，出气管34和回液管35均通过焊接方式与散热器焊接连接。

具体地，焊接为低热阻固接方式，有利于加快散热，提高散热效率。进一步地，焊接连接的方式有效将散热装置连接为一个密封的整体，保证了工质在换热通道内的冷却循环。

如图1所示，本实用新型的实施例一还提供了一种半导体制冷箱，包括箱体10和半导体制冷片，半导体制冷箱还包括与半导体制冷片的热端连接的散热装置，散热装置为上述的散热装置。

在本实用新型的实施例一中，散热装置的储液箱36与半导体制冷片的热端接触，半导体制冷片的热端发出的热量，使储液箱36内的工质受热蒸发为气态工质，进入第一集流管31，由第一集流管31的第一引流口311进入多个换热管33进行换热，气态工质的热量传递到换热管33上，换热组件32将换热管33上的热量散发到空气中，实现热交换，使得气态工质冷凝为液态。液态工质由换热管33流入第二集流管38，在重力的作用下，液态工质由第二集流管38流入回液管35，由回液管35流回储液箱36，完成一次冷却循环，使工质重复冷却利用，实现了对半导体制冷片的热端的散热。

优选地，储液箱36的一部分外表面与半导体制冷片的热端接触，储液箱36的另一部分外表面上设有保温层。

通过上述设置，可以防止储液箱36内的工质与其他部件发生热交换，进一步提高了散热效果。

实施例二

如图7至图12所示，本实用新型的实施例二提供了一种用于半导体制冷箱的散热装置。实施例二与实施例一的不同之处在于：

散热器的具体结构不完全相同，换热组件的结构也不同，具体如下：

如图10所示，本实用新型的实施例二中，换热管33为圆管。

如图7和图8所示，本实用新型的实施例二中，散热器包括多个换热管33，多个换热管33在横向和纵向上均间隔设置。

具体地，如图8和图11所示，换热组件32为散热翅片，散热翅片套设在换热管33的外周。散热翅片上有多个用于穿过换热管33的通孔，多个通孔在散热翅片的横向和纵向上均间隔设置，因此，穿过散热翅片上的通孔的换热管33也在散热翅片的横向和纵向上均间隔设置，即如图8和图11所示，多个换热管33在X方向和Y方向上均间隔设置。

如图7和图8所示，本实用新型的实施例二中，散热装置还包括与散热器均连通的多个第一集流管31，散热装置还包括与多个第一集流管31一一对应设置的多个第一导流管37，第一导流管37的一端与相应的第一集流管31连通，第一导流管37的另一端与出气管34连通。

具体地，如图9所示，第一集流管上设有多个用于连接换热管33的第一引流口311，与例一的区别在于：实施例一中的第一引流口311连接的换热管33为扁管，故实施例一中的第一引流口311为扁口；实施例二中的第一引流口311连接的换热管33为圆管，故实施例二中的第一引流口311为圆口。

如图7和图8所示，本实用新型的实施例二中，散热装置还包括与散热器均连通的多个第二集流管38，散热装置还包括多个与第二集流管38一一对应设置的多个第二导流管39，第二导流管39的一端与相应的第二集流管38连通，第二导流管39的另一端与回液管35连通。

在本实用新型的实施例二中，如图7所示，出气管34与第一导流管37之间采用三通连接管连接，由出气管34排出的气态工质被分别输送至两根第一导流管37中，由第一导流管37进入第一集流管31。当然了，第一导流管37与第一集流管31不局限于两根，可以为多根，此处仅为示意性画出。

如图8和图12所示，在本实用新型的实施例二中，散热器还包括用于固定换热组件32的边板20。

如图8所示，第一集流管31与换热管33之间、换热管33与第二集流管38之间还设有连接管，用于连通第一集流管31和换热管33、第二集流管38和换热管33，当然，在本实用新型未示出的替代实施例中，也可不设连接管，将第一集流管31与换热管33直接连接，将第二集流管38与换热管33直接连接，只要能够保证形成闭合的冷凝回路即可。

本实用新型的实施例二中，储液箱36与出气管34、多个第一导流管37、多个第一集流管31、多个换热管33、多个第二集流管38、多个第二导流管39及回液管35形成密闭腔体，多流路管路将工质分为多流路流通，具有高效、增加散热总有效面积的作用。换热组件32根据一定的片距，套接在换热管33上，套接方式可以是过盈配合式或者是材料熔接式等减少接触热阻的方式。通过上述设置，可以非常有效地增加换热的有效面积，使散热器能够满足在无风扇的自然对流环境下，快速且高效地将热量散出。因此，本实用新型减少了风扇零件，实现了真正意义的制冷箱的零噪音散热。

本实施例二的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。

如图1所示，如图1为半导体制冷箱的散热装置的结构示意图，由箱体10、储液箱36、出气管34、第一集流管31、换热组件32、换热管33、第二集流管38及回液管35组成。储液箱36与出气管34和回液管35之间、出气管34与第一集流管31之间、第一集流管31与换热管33之间、换热管33与换热组件32之间、换热管33与第二集流管38之间，均通过焊接的方式实现连接，确保冷却管路通路的密封性，同时保证了各部件连接之间接触热阻低。半导体制冷片工作时由于帕尔贴效应，使得制冷片的两端形成冷端面和热端面。冷端面与使用导热材料做成的冷端散冷器连接，向箱体内散发冷量；热端面则产生热量，依靠本实用新型提供的散热装置将热量带走。热端面与存有工质的储液箱36连接，储液箱36又和换热管33通过出气管34和回液管35连接在一起，形成密闭的工质流路空间。本实用新型的散热装置散热的根本原理，在于利用工质的相变散热。散热过程如下所述：

如图2所示，散热装置由储液箱36、出气管34、第一集流管31、换热组件32、换热管33、第二集流管38和回液管35组成，储液箱36与换热管33两者均使用导热材料做成。储液箱36为散热装置的蒸发端、换热管33为散热装置的冷凝端。当半导体制冷箱工作时，半导体制冷片的热端产生热量，传导至储液箱36，储液箱36内的工质吸热蒸发成气体，通过出气管34、第一集流管31上升至换热管33进行冷凝，经过冷凝后变成液态工质，液态工质经过重力作用经第二集流管38、回液管35回流至储液箱36，重新蒸发，形成一个吸热散热的循环过程，从而完成源源不断地将半导体制冷片的热端产生的热量带走。

如图3所示为散热装置的分解结构示意图，散热装置的第一集流管31和第二集流管38为具有空心腔体的结构，用以作为工质流路的通道。换热管33为具有多槽道的结构，换热管33的截面如图4所示。多槽道腔体使工质分成多路冷凝，具有高效、增加换热总有效面积的作用。在换热管33的多槽道腔体表面上固接有换热组件32，此处的换热组件32为波浪状翅片结构，使工质的冷凝热快速地传导至散热翅片上，波浪状的设计方式则有效地增加换热器的有效散热面积，使其能够满足在无风扇的自然对流环境下快速且高效地将热量散出。上述设置减少了风扇零件，同时实现真正意义的制冷箱的零噪音散热，对比带有风扇的半导体制冷箱，本实用新型的散热装置的应用给用户带来最舒服的体验。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：散热装置包括储液箱、出气管、第一集流管、散热组件、换热管、第二集流管和回液管。储液箱与半导体制冷片的热端相连，半导体制冷片热端散发的热量使储液箱中的工质受热蒸发为气态，气态工质由出气管流出，经第一集流管进入换热管。设置在换热管上的散热组件增加了散热的有效面积，将气态工质的热量散发到空气中，使气态工质冷凝为液态。液态工质由换热管流入第二集流管，在重力的作用下，由第二集流管进入回液管，经回液管流回储液箱，完成一次冷凝循环。换热管具有多个内部通道，将气态工质分为多路进行冷凝，同时，散热组件的设置大大增加了换热的有效面积，提高了换热效率，实现了零噪音散热。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于半导体制冷箱的散热装置，其特征在于，所述散热装置包括：

用于储存工质的储液箱(36)；

散热器，具有换热通道；

出气管(34)；

回液管(35)，所述出气管(34)和所述回液管(35)均设置在所述储液箱(36)和所述散热器之间，所述储液箱(36)中的工质蒸发后能够经所述出气管(34)进入所述换热通道，气态工质在所述换热通道内冷凝后经所述回液管(35)回流至所述储液箱(36)内；

换热组件(32)，与所述换热通道对应设置，以对流经所述换热通道的工质进行换热。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热器包括换热管(33)，所述换热管(33)具有内部通孔(331)，所述内部通孔(331)的内壁面围成所述换热通道。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述内部通孔(331)沿所述换热管(33)的轴向延伸，所述换热管(33)具有多个所述内部通孔(331)，多个所述内部通孔(331)间隔设置。

4.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述散热器包括多个所述换热管(33)，多个所述换热管(33)在横向上和/或纵向上间隔设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括第一集流管(31)，所述第一集流管(31)设置在所述出气管(34)和所述散热器之间，以连通所述出气管(34)和所述换热通道。

6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述散热器具有多个换热通道，所述第一集流管(31)具有多个第一引流口(311)，多个所述第一引流口(311)与多个所述换热通道一一对应设置。

7.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括与所述散热器均连通的多个所述第一集流管(31)，所述散热装置还包括与多个所述第一集流管(31)一一对应设置的多个第一导流管(37)，所述第一导流管(37)的一端与相应的所述第一集流管(31)连通，所述第一导流管(37)的另一端与所述出气管(34)连通。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括第二集流管(38)，所述第二集流管(38)设置在所述散热器和所述回液管(35)之间，以连通所述换热通道和所述回液管(35)。

9.根据权利要求8所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括与所述散热器均连通的多个所述第二集流管(38)，所述散热装置还包括多个与所述第二集流管(38)一一对应设置的多个第二导流管(39)所述第二导流管(39)的一端与相应的所述第二集流管(38)连通，所述第二导流管(39)的另一端与所述回液管(35)连通。

10.根据权利要求2至4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述换热组件(32)为散热翅片，所述散热翅片设置在所述换热管(33)的外壁面上或者套设在所述换热管(33)的外周。

11.根据权利要求10所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置包括多个依次连接的散热翅片，且相邻散热翅片之间具有夹角。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述出气管(34)和所述回液管(35)均通过焊接方式与所述储液箱(36)连接，所述出气管(34)和所述回液管(35)均通过焊接方式与所述散热器焊接连接。

13.一种半导体制冷箱，包括箱体(10)和半导体制冷片，其特征在于，所述半导体制冷箱还包括与所述半导体制冷片的热端连接的散热装置，所述散热装置为权利要求1至12中任一项所述的散热装置。

14.根据权利要求13所述的半导体制冷箱，其特征在于，所述储液箱(36)的一部分外表面与所述半导体制冷片的热端接触，所述储液箱(36)的另一部分外表面上设有保温层。