CN207815774U - 一种半导体制冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种半导体制冷装置，包括散热单元、吸热单元以及位于散热单元和吸热单元之间的半导体制冷片，其特征在于：所述吸热单元包括由导热材料制成的吸热基体和穿设在吸热基体侧面的吸热翅片组件，每侧的吸热翅片组件包括多个片状的、并列设置的翅片。通过使用叠加的、片状的翅片用于散热单元和吸热单元的换热，可以制成壁厚和间距都较小的换热部件，从而获得较好的换热效率，也有利于与风机配合实现主动换热，顺应空气流动，利于空气的对流换热；采用翅片换热，提高装置的空间利用率，利于小型化设计。

Description

一种半导体制冷装置

技术领域

本实用新型涉及制冷装置，尤其是一种半导体制冷装置。

背景技术

半导体制冷技术是指：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端；由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。能量转移大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。

由于半导体自身存在电阻，当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。只有将热面热量及时高效地散发掉，才能得到冷面高效的制冷量。常用的风冷型半导体制冷装置，如申请号为200820063836.6的中国专利公开的一种闪点测定仪的风冷式电子制冷器，包括半导体电子制冷模块、紧贴半导体电子制冷模块的发热端面的金属散热器，以及安装在金属散热器另一面的风扇，风扇对金属散热器进行风冷散热，金属散热器可以为铝制的翅片式散热器；又如申请号为201610173776.2的中国专利公开的一种高精度的风冷型半导体制冷恒温设备，包括换热器、制冷片组件、第一调速风扇、第二调速风扇、第一板翅式散热器、第二板翅式散热器，换热器、制冷片组件和第一板翅式散热器、第二板翅式散热器之间固定连接，第一调速风扇、第二调速风扇安设于第一板翅式散热器、第二板翅式散热器的外部，当第一及第二调速风扇运转时，在板翅式散热器内形成受迫对流换热，带走由制冷片组件生成的热量，第一板翅式散热器及第二板翅式散热器包括底板和固定连接于底板上的散热翅片。

上述现有的半导体制冷装置，其散热装置多采用带有翅片的平板式铝制板粘贴在热端，再在铝制板上加风机进行散热。这种散热装置目前常用的制造方式是采用铝拉伸的形式，因加工工艺等限制，翅片的间距、壁厚等都较大，影响散热效率；而且由于铝制板结合翅片的这种形式，当设置风机后，铝制板和风向的关系会阻碍空气的流动，影响散热。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种提高制冷效率、利于小型化的半导体制冷装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种半导体制冷装置，包括散热单元、吸热单元以及位于散热单元和吸热单元之间的半导体制冷片，其特征在于：所述吸热单元包括由导热材料制成的吸热基体和穿设在吸热基体侧面的吸热翅片组件，每侧的吸热翅片组件包括多个片状的、并列设置的翅片。

优选的，为具有较好的导热性能、且便于制造，每个所述翅片为铝箔。

优选的，为获得较高的换热效率，每个翅片的壁厚最大为0.05mm，相邻的两个翅片之间的间距不大于0.5mm。

进一步地，为便于从半导体制冷片导冷，所述吸热基体包括第一导热骨架，所述第一导热骨架与半导体制冷片的冷面相贴，所述翅片从靠近第一导热骨架的位置向远离第一导热骨架的位置叠加而成吸热翅片组件。

为便于翅片与吸热基体的定位，所述吸热基体还包括定位插管，所述定位插管分别设置在第一导热骨架的两侧，每个翅片上开设有与定位插管配合的定位插孔。

为便于保持相邻翅片之间的间隔，所述定位插孔上具有翻边以使得相邻的两个翅片保持一定的间距。

优选的，所述散热单元包括散热基体和设置在散热基体内的热管。

为使得散热面积最大化，所述散热基体包括由导热材料制成的第二导热骨架，所述第二导热骨架与半导体制冷片的热面相贴；所述第二导热骨架内开设有多个贯穿第二导热骨架两个端部的通孔，所述热管插入在通孔内，所述热管的两个端部分别从通孔穿出而设置有进水管和出水管，从而构成冷却管路。

优选的，为增大管路面积，所述热管呈平行回流的管道。

优选的，为使得第二导热骨架的方向顺应介质的流动方向，所述通孔的两端所在的面与第二导热骨架与半导体制冷片相贴的面相邻布置。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过使用叠加的、片状的翅片用于散热单元和吸热单元的换热，可以制成壁厚和间距都较小的换热部件，从而获得较好的换热效率，也有利于与风机配合实现主动换热，顺应空气流动，利于空气的对流换热；采用翅片换热，提高装置的空间利用率，利于小型化设计；可将骨架与热管结合，提高传热效率；与水循环散热系统配套使用，换热效率高，利于获得较高的制冷效率、噪音小。

附图说明

图1为本实用新型实施例的制冷装置的示意图；

图2为本实用新型实施例的制冷装置的分解结构示意图；

图3为本实用新型实施例的制冷装置的吸热单元的剖视图；

图4为图3的局部Ⅰ放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

参见图1和图2，一种半导体制冷装置，包括半导体制冷片1、散热单元2和吸热单元3。

散热单元2包括散热基体21和热管22，其中，散热基体21包括第二导热骨架211，第二导热骨架211呈平板状，第二导热骨架211与半导体制冷片1的热面相贴。第二导热骨架211可以是铝、铜或者其他导热性能良好的材料制成。热管22设置在第二导热骨架211上。

第二导热骨架211上开设有多个贯穿第二导热骨架211相对两端(本实施例中，为第二导热骨架211长度方向上的两端)的通孔212。优选的，上述通孔212均匀间隔布置。热管22呈平行回流的管道，插入到通孔212内。热管22的两个端部分别从通孔212穿出而设置有进水管221和出水管222，从而形成冷却管路。通孔212的两端所在的面与第二导热骨架211与半导体制冷片1相贴的面相邻布置

结合图3和图4，吸热单元3包括吸热基体31和吸热翅片组件32，其中，吸热基体31可以是铝、铜或者其他导热性能良好的材料制成。吸热基体31包括第一导热骨架311和定位插管312，其中，第一导热骨架311呈平板状，第一导热骨架311与半导体制冷片1的冷面相贴。定位插管312分别设置在第一导热骨架311的两侧，可实现热量的传递。

吸热单元3包括吸热基体31和吸热翅片组件32，其中，吸热基体31可以是铝、铜或者其他导热性能良好的材料制成。吸热基体31包括第一导热骨架311和定位插管312，其中，第一导热骨架311呈平板状，第一导热骨架311与半导体制冷片1的冷面相贴。定位插管312分别设置在第一导热骨架311的两侧，可实现热量的传递。

结合图3和图4，吸热翅片组件32包括多个片状的、并列设置的翅片321，分别设置在第二导热骨架211的两侧。在第一导热骨架311的每一侧，翅片321从靠近第一导热骨架311的位置向远离第一导热骨架311的位置叠加而成吸热翅片组件32。优选的，翅片321可为铝箔，吸热翅片组件32通过多个翅片321一片一片叠加而成。采用这种结构，翅片321可以做到壁厚最大仅为0.05mm。

每个翅片321开设有定位插孔322，以便与定位插管312配合。定位插孔322上具有翻边，该翻边可以使得相邻的两个翅片321保持一定的间距，以避免相邻的两个翅片321互相贴合。根据本实施例，优选的，相邻的两个翅片321之间的间距可不大于0.5mm，当吸热单元3配合风机主动换热时，可获得较高的换热效率。

定位插管312远离第一导热骨架311的端部具有端头313，端头313的尺寸大于定位插管312，从而定位插管312插入在定位插孔322内，再通过端头313可将吸热基体31和吸热翅片组件32的位置相对固定。

半导体制冷片1设置在散热单元2和吸热单元3之间，其中，散热单元2的第二导热骨架211与半导体制冷片1的热面相贴，吸热单元3的第二导热骨架312与半导体制冷片1的冷面相贴。半导体制冷片1上的热量经第二导热骨架211传递到散热翅片组件22上并与空气进行交换，半导体制冷片1上的冷量经第一导热骨架311传递到吸热翅片22上并与空气进行交换。

采用上述结构的制冷装置，利用叠加的翅片进行换热，大大增加了换热面积，提高了制冷效率，与风机结合主动换热时，利于空气的流动，可获得较好的换热效率；采用翅片换热，提高装置的空间利用率，利于小型化设计；可将骨架与热管结合，提高传热效率；与水循环散热系统配套使用，换热效率高，利于获得较高的制冷效率、噪音小。

Claims (10)

1.一种半导体制冷装置，包括散热单元(2)、吸热单元(3)以及位于散热单元(2)和吸热单元(3)之间的半导体制冷片(1)，其特征在于：所述吸热单元(3)包括由导热材料制成的吸热基体(31)和穿设在吸热基体(31)侧面的吸热翅片组件(32)，每侧的吸热翅片组件(32)包括多个片状的、并列设置的翅片(321)。

2.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于：每个所述翅片(321)为铝箔。

3.根据权利要求2所述的半导体制冷装置，其特征在于：每个翅片(321)的壁厚最大为0.05mm，相邻的两个翅片(321)之间的间距不大于0.5mm。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述吸热基体(31)包括第一导热骨架(311)，所述第一导热骨架(311)与半导体制冷片(1)的冷面相贴，所述翅片(321)从靠近第一导热骨架(311)的位置向远离第一导热骨架(311)的位置叠加而成吸热翅片组件(32)。

5.根据权利要求4所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述吸热基体(31)还包括定位插管(312)，所述定位插管(312)分别设置在第一导热骨架(311)的两侧，每个翅片(321)上开设有与定位插管(312)配合的定位插孔(322)。

6.根据权利要求5所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述定位插孔(322)上具有翻边以使得相邻的两个翅片(321)保持一定的间距。

7.根据权利要求1所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述散热单元(2)包括散热基体(21)和设置在散热基体(21)内的热管(22)。

8.根据权利要求7所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述散热基体(21)包括由导热材料制成的第二导热骨架(211)，所述第二导热骨架(211)与半导体制冷片(1)的热面相贴；所述第二导热骨架(211)内开设有多个贯穿第二导热骨架(211)两个端部的通孔(212)，所述热管(22)插入在通孔(212)内，所述热管(22)的两个端部分别从通孔(212)穿出而设置有进水管(221)和出水管(222)，从而构成冷却管路。

9.根据权利要求8所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述热管(22)呈平行回流的管道。

10.根据权利要求8所述的半导体制冷装置，其特征在于：所述通孔(212)的两端所在的面与第二导热骨架(211)与半导体制冷片(1)相贴的面相邻布置。