CN216409177U - 一种水冷式半导体芯片制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水冷式半导体芯片制冷机，涉及空气制冷技术领域。水冷式半导体芯片制冷机，包括：半导体制冷芯片单元、循环水储藏室和通风管道；所述通风管道贯穿所述循环水储藏室，所述循环水储藏室与所述通风管道之间填充水，所述半导体制冷芯片单元的热端设置在所述通风管道的内壁上。本实用新型在降低成本的同时提高换热效率。

Description

一种水冷式半导体芯片制冷机

技术领域

本实用新型涉及空气制冷技术领域，特别是涉及一种水冷式半导体芯片制冷机。

背景技术

目前，人们在室内场所降温采取的制冷设备大多为带有室外机的空调或是大型冷风机，在夏天外出时使用到的降温设备通常为手持式简易风扇。但是降温效果通常不显著，给人们出行带来诸多不便。半导体制冷芯片的制冷设备通常具有体积小，功率小，温降大等优点，无论是室内的小范围制冷还是室外的可移动制冷都具备良好且广阔的应用前景。因此可以利用半导体制冷芯片冷热面温度与功率的关系，设计一款同时满足室内外日常制冷需求的设备。

传统的使用半导体制冷芯片的设备一般采用与空气自然对流的方法降低芯片热面温度，散热效果差，温降程度低，导致半导体制冷效率降低，制冷量不足，使得吹出的空气温度未下降到预期，只能满足极小范围内的降温，通常需要使用数量较多的制冷芯片改善这种情况，导致了设备功耗提升并且增加了成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水冷式半导体芯片制冷机，可以在降低成本的同时提高换热效率。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种水冷式半导体芯片制冷机，包括：半导体制冷芯片单元、循环水储藏室和通风管道；所述通风管道贯穿所述循环水储藏室，所述循环水储藏室与所述通风管道之间填充水，所述半导体制冷芯片单元的热端设置在所述通风管道的内壁上。

可选的，所述水冷式半导体芯片制冷机，还包括：水泵；所述水泵设置在所述循环水储藏室内，所述水泵用于使水在所述循环水储藏室内流动。

可选的，所述水冷式半导体芯片制冷机，还包括：分程隔板；所述分程隔板设置在所述通风管道的内壁上。

可选的，所述水冷式半导体芯片制冷机，还包括：设置在所述通风管道出风口处的风扇。

可选的，所述水冷式半导体芯片制冷机，还包括：设置在所述通风管道进风口处的滤网。

可选的，所述水冷式半导体芯片制冷机，还包括：散热片；所述半导体制冷芯片单元的热端与所述散热片的一端连接；所述散热片的另一端设置在所述通风管道的内壁上。

可选的，所述水冷式半导体芯片制冷机，还包括：设置在所述循环水储藏室出水口的排水装置。

可选的，所述排水装置包括：排水管、开关阀门和截止阀；所述排水管设置在所述出水口；所述截止阀设置在所述排水管的进水端，所述开关阀门设置在所述排水管的出水端。

可选的，所述半导体制冷芯片单元包括多个半导体制冷芯片，各所述半导体制冷芯片的热端均设置在所述通风管道的内壁上。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型设置半导体制冷芯片单元、循环水储藏室和通风管道；通风管道贯穿循环水储藏室，循环水储藏室与通风管道之间填充水，半导体制冷芯片单元的热端设置在通风管道的内壁上，采用水冷却半导体制冷芯片单元的方式可以提高换热效率并且结构简单成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的水冷式半导体芯片制冷机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的排水系统的结构示意图；

图3本实用新型实施例提供的半导体制冷芯片与散热片连接关系的示意图；

图4本实用新型实施例提供的热负荷调节电路控制图。

符号说明：

1-循环水储藏室、2-通风管道、3-半导体制冷芯片、4-水泵、5-风扇、6-分程隔板、7-滤网、8-散热片、9-进水口、10-出水口、11-进风口、12-出风口、13-排水装置、14-蓄电池、15-换热性能较好的材料、16-常规隔热材料、17-电源开关按钮、18-截止阀、19-开关阀门、20-半导体制冷芯片的热端、21-半导体制冷芯片的冷端、22-档位调节器、23-第一开关、24-第二开关。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供的水冷式半导体芯片制冷机，包括：半导体制冷芯片单元、循环水储藏室1和通风管道2；通风管道2贯穿循环水储藏室1，循环水储藏室1与通风管道2之间填充水，半导体制冷芯片单元的热端设置在通风管道2的内壁上。

作为一种可选的实施方式，循环水储藏室1为回字型储水室，通风管道2从回字的中间穿过。

作为一种可选的实施方式，水冷式半导体芯片制冷机，还包括：水泵4；水泵4设置在循环水储藏室1内，水泵4用于使水在循环水储藏室1内流动，水泵4可以为微型水泵。

作为一种可选的实施方式，水冷式半导体芯片制冷机，还包括：分程隔板6；分程隔板6设置在通风管道2的内壁上。

作为一种可选的实施方式，水冷式半导体芯片制冷机，还包括：设置在通风管道2出风口12处的风扇5，风扇5可以为导流风扇。

作为一种可选的实施方式，还包括：蓄电池14，如图4所示，蓄电池14通过档位调节器22与半导体制冷芯片单元连接，蓄电池14通过第一开关23与水泵4连接，蓄电池14通过第二开关24与风扇5连接。

作为一种可选的实施方式，还包括：电源开关按钮17，电源开关按钮17设置在第一开关23和第二开关24上，方便操作两个开关，第一开关23、第二开关24、档位调节器22、蓄电池14和半导体制冷芯片单元共同组成一个单独的闭合回路。

作为一种可选的实施方式，水冷式半导体芯片制冷机，还包括：设置在通风管道2进风口11处的滤网7。

作为一种可选的实施方式，水冷式半导体芯片制冷机，还包括：设置在循环水储藏室1出水口10的排水装置13。

作为一种可选的实施方式，如图2所示，排水装置13包括：排水管、开关阀门19和截止阀18；排水管设置在出水口10；截止阀18设置在排水管的进水端，开关阀门19设置在排水管的出水端。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，水冷式半导体芯片制冷机，还包括：散热片8；半导体制冷芯片单元的热端与散热片8的一端连接；散热片8的另一端设置在通风管道2的内壁上。

作为一种可选的实施方式，半导体制冷芯片单元包括多个半导体制冷芯片3，各半导体制冷芯片的热端20均设置在通风管道2的内壁上，半导体制冷芯片的冷端21位于通风管道2内。

作为一种可选的实施方式，水冷式半导体芯片制冷机，还包括由常规隔热材料16与换热性能较好的材料15组成的设备外壳，常规隔热材料16组成的设备外壳设置在通风管道2的外面，换热性能较好的材料15组成的设备外壳设置在循环水储藏室1的外面。

在实际应用中本实用新型根据使用场景的不同，可加装万用轮、手提手柄等利于便捷移动的装置，还可以加入温度自动调节元件，从而使得设备本身能够根据外部温度自动调节自身的产冷量。

本实用新型提供的水冷式半导体芯片制冷机的具体运行原理：

首先保证蓄电池14内存在一定电量或者连接好电源线，再通过进水口9向循环水储藏室1注入适量的清水，确保水位没过所有散热片8后，打开水泵4，此时设备内部液体开始循环。打开导流风扇开关后，再将挡位调节器旋钮调至任一挡位，导流风扇与半导体制冷芯片3即开始工作，产生的负压使外界空气从进风口11进入，经过多个分程隔板6的导流，与半导体制冷芯片3进行充分换热后，再从出风口12流向环境。设备制冷的制冷效果取决于半导体制冷片的工作数量与水泵4的工作状态，因此可根据冷负荷调节半导体制冷芯片3的工作数量和根据循环水的温度决定是否开启水泵4。在使用完毕后，如需要更换循环冷却水，可手动打开排水装置13的阀门，使冷却水储藏室内的液体自动排出。

制冷元件、换热元件与导流风扇的电路分别独立，可根据环境热负荷进行灵活调节。总体调节情况有以下两种：

一、若处在有固定电源的室内：水泵打开，开启导流风扇，挡位控制旋钮调至最大，此时设备即成为一台小型的固定式制冷空调，可满足室内5㎡左右的制冷面积。

二、若处在无固定电源的室外：关闭水泵，开启导流风扇与部分制冷片，可满足1㎡-3㎡左右的小范围制冷，从而延长设备的使用时间。

具体使用时，应根据实际情况做出调整，在能提高舒适度的同时最大化延长设备的续航时间。

本实用新型具有以下技术效果：

1.对于现有的液冷式半导体芯片制冷的冷风机，需要配备额外的水箱与价格较高的换热器，经济性有所降低，且体积较大，重量较大。由于工作期间必须开启水泵，因此功耗较高的缺点使它不能够作为便携式制冷设备。本实用新型通过在循环水储藏室与通风管道之间填充水，采用水冷却的方式可在不使用水泵的前提下也可以进行降温，能够满足小范围制冷、室内外皆适用的循环液冷式半导体芯片制冷设备，在有效解决半导体制冷芯片的换热问题并降低设备制造成本的同时，能显著提高环境舒适度。相较于要利用水箱与各式换热器等零部件，本实用新型设备更加紧凑，制造成本更低，经济性更高。

2.液体在回字型冷藏水储藏室内可以进行高效对流换热。

3.相较于传统风冷式半导体制冷设备，无论是自然对流换热还是强制对流换热，本实用新型采用的循环水冷却方法能有效提高换热效果，使得同等功率下的半导体制冷芯片产生的冷量更多，在产生同等冷量的同时减少半导体制冷芯片的工作数量，提升了设备的总体能效。

4.对比于利用水相变原理降温的冷风机，本实用新型设备对水的需求量不高，储水容量要求较低，同时对于环境温差的调节能力更大，对于低温要求较为苛刻的场所更加适用。

5.可以作为移动设备使用，可根据热负荷与续航时间进行调节在仅依靠蓄电池供电时，即便不开启水泵也能进行高效换热，换热效率亦明显高于各式的风冷式半导体芯片制冷设备，因此能够更好地调节设备功耗。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，包括：半导体制冷芯片单元、循环水储藏室和通风管道；所述通风管道贯穿所述循环水储藏室，所述循环水储藏室与所述通风管道之间填充水，所述半导体制冷芯片单元的热端设置在所述通风管道的内壁上。

2.根据权利要求1所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，还包括：水泵；所述水泵设置在所述循环水储藏室内，所述水泵用于使水在所述循环水储藏室内流动。

3.根据权利要求1所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，还包括：分程隔板；所述分程隔板设置在所述通风管道的内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，还包括：设置在所述通风管道出风口处的风扇。

5.根据权利要求1所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，还包括：设置在所述通风管道进风口处的滤网。

6.根据权利要求1所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，还包括：散热片；所述半导体制冷芯片单元的热端与所述散热片的一端连接；所述散热片的另一端设置在所述通风管道的内壁上。

7.根据权利要求1所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，还包括：设置在所述循环水储藏室出水口的排水装置。

8.根据权利要求7所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，所述排水装置包括：排水管、开关阀门和截止阀；所述排水管设置在所述出水口；所述截止阀设置在所述排水管的进水端，所述开关阀门设置在所述排水管的出水端。

9.根据权利要求1所述的一种水冷式半导体芯片制冷机，其特征在于，所述半导体制冷芯片单元包括多个半导体制冷芯片，各所述半导体制冷芯片的热端均设置在所述通风管道的内壁上。

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