半導(dǎo)體制冷冰箱及其熱端換熱裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱及其熱端換熱裝置。其中熱端換熱裝置包括：熱端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；多根散熱管路，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且每根散熱管路的形成為開口端的第一端連通至熱端換熱箱的內(nèi)腔的上部，每根散熱管路的從其第一端向上延伸，終結(jié)于其形成為封閉端的第二端；散熱翅片，設(shè)置于多根散熱管路上；和散熱風(fēng)機(jī)，通過緊固機(jī)構(gòu)固定在散熱翅片上，以對從多根散熱管路傳至散熱翅片的熱量進(jìn)行強(qiáng)制對流散熱。本發(fā)明的技術(shù)方案利用制冷劑在熱端換熱箱和多根散熱管路中相變循環(huán)換熱，有效地對熱端進(jìn)行散熱，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小。
【專利說明】半導(dǎo)體制冷冰箱及其熱端換熱裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制冷設(shè)備，特別是涉及半導(dǎo)體制冷冰箱及其熱端換熱裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體制冷冰箱，也稱之為熱電冰箱。其利用半導(dǎo)體制冷片通過高效環(huán)形雙層熱管散熱及傳導(dǎo)技術(shù)和自動變壓變流控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)制冷，無需制冷工質(zhì)和機(jī)械運(yùn)動部件，解決了介質(zhì)污染和機(jī)械振動等傳統(tǒng)機(jī)械制冷冰箱的應(yīng)用問題。
[0003]然而，半導(dǎo)體制冷片的冷端在制冷的同時(shí)，會在其熱端產(chǎn)生大量的熱量，為保證半導(dǎo)體制冷片可靠持續(xù)地進(jìn)行工作，需要及時(shí)對熱端進(jìn)行散熱，然而現(xiàn)有技術(shù)中針對半導(dǎo)體制冷片的熱端散熱一般使用散熱片的方式與周邊環(huán)境進(jìn)行熱交換，這種方式散熱效率低，限制了半導(dǎo)體制冷冰箱的發(fā)展。而且散熱翅片本省體積較大，造成冰箱占用空間大，裸露的散熱翅片也影響了冰箱外觀。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是要提供一種散熱效率高、占用空間小的熱端換熱裝置。
[0005]本發(fā)明一個(gè)進(jìn)一步的目的是要使得熱端換熱裝置生產(chǎn)及裝配工藝簡單、與冰箱本體配合可靠穩(wěn)定。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于半導(dǎo)體制冷冰箱的熱端換熱裝置。
[0007]該熱端換熱裝置包括:熱端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；多根散熱管路，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且每根散熱管路的形成為開口端的第一端連通至熱端換熱箱的內(nèi)腔的上部，每根散熱管路的從其第一端向上延伸，終結(jié)于其形成為封閉端的第二端；散熱翅片，設(shè)置于多根散熱管路上；和散熱風(fēng)機(jī)，通過緊固機(jī)構(gòu)固定在散熱翅片上，以對從多根散熱管路傳至散熱翅片的熱量進(jìn)行強(qiáng)制對流散熱。
[0008]可選地，熱端換熱箱為扁平長方體狀，其相對設(shè)置的前壁與后壁的面積大于其他面的面積，且后壁的外表面用作與發(fā)熱源熱連接的換熱面。
[0009]可選地，熱端換熱箱的箱體外延邊緣上設(shè)置有多個(gè)安裝孔，以便利用緊固件將熱端換熱裝置安裝固定到所述半導(dǎo)體制冷冰箱中。
[0010]可選地，多根散熱管路包括:在與后壁平行的平面內(nèi)順序布置的第一散熱管路、第二散熱管路以及第三散熱管路，而且，第一散熱管路、第二散熱管路以及第三散熱管路分別包括:內(nèi)腔連接管，與內(nèi)腔連通且向上延伸至熱端換熱箱外部；延伸區(qū)段，從內(nèi)腔連接管的上端向上延伸，用于布置散熱翅片。
[0011]可選地，第二散熱管路的延伸區(qū)段為豎直設(shè)置的直形區(qū)段；第一散熱管路和第三散熱管路的延伸區(qū)段分別包括:彎曲管段，與內(nèi)腔連接管的上端連通，并沿遠(yuǎn)離第二散熱管路的方向彎曲地向上延伸；直形管段，與彎曲管段的上端連通，并繼續(xù)向上延伸至第二端。
[0012]可選地，上述熱端換熱裝置還包括:三通裝置，設(shè)置于一根散熱管路中，三通裝置的第一端作為連接管與內(nèi)腔連通或者與連接管相連，其第二端與延伸區(qū)段相連，其第三端為配置成可操作地打開以接收從外部注入的制冷劑的常閉端。
[0013]可選地，散熱風(fēng)機(jī)的兩側(cè)設(shè)置有緊固桿；散熱翅片相背于換熱面的一側(cè)開有帶有鉤狀結(jié)構(gòu)的卡槽；其中緊固桿卡裝于卡槽內(nèi)，以將散熱風(fēng)機(jī)固定于散熱翅片上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱。該半導(dǎo)體冰箱包括:半導(dǎo)體制冷片；內(nèi)膽，其內(nèi)限定有儲物間室；外殼，包括有U殼和后背，設(shè)置于內(nèi)膽的外側(cè)，夕卜殼的后背與內(nèi)膽的后壁限定有安裝空間；上述任一種的熱端換熱裝置，其被安裝成使其熱端換熱箱的后壁的外表面與半導(dǎo)體制冷片的熱端熱連接，且與半導(dǎo)體制冷片一起布置于安裝空間內(nèi)，散熱風(fēng)機(jī)的方向朝向外殼的后背。
[0015]可選地，上述半導(dǎo)體制冷冰箱還包括:冷端換熱裝置，與所述半導(dǎo)體制冷片的冷端熱連接，用于將所述冷端的溫度傳導(dǎo)至所述儲物間室內(nèi)。
[0016]可選地，冷端換熱裝置包括:冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；和制冷劑管路，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且制冷劑管路的形成為開口端的第一端和第二端皆連通至冷端換熱箱的內(nèi)腔的下部，制冷劑管路分別從其第一端和第二端傾斜向下地彎折延伸至共同的最低位置，而且制冷劑管路的至少一部分與內(nèi)膽的外表面貼靠。
[0017]可選地，冷端換熱裝置包括:冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；和多根制冷劑管路，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且每根制冷劑管路的形成為開口端的第一端連通至所述內(nèi)腔的下部，每根制冷劑管路從其第一端傾斜向下地彎折延伸，終結(jié)于其形成為封閉端的第二端，而且每根制冷劑管路的至少一部分與內(nèi)膽的外表面貼靠。
[0018]可選地，冷端換熱裝置包括:冷端導(dǎo)熱板，其與冷端熱連接；和多根環(huán)形熱管，每根環(huán)形熱管的一部分與冷端導(dǎo)熱板接觸換熱，另一部分與半導(dǎo)體制冷冰箱的內(nèi)腔的外壁接觸換熱。
[0019]可選地，所述冷端換熱裝置包括:冷端導(dǎo)熱板，其與冷端熱連接；多根熱管，每根熱管的一部分與冷端導(dǎo)熱板接觸換熱，以向其另一部分傳導(dǎo)溫度；散冷翅片，設(shè)置于多根熱管的另一部分上，并通過內(nèi)腔上的開口裸露在儲物間室中；散冷風(fēng)機(jī)，用于在內(nèi)腔中生成經(jīng)過散冷翅片的氣流。
[0020]可選地，冷端換熱裝置包括:冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；第一連接管和第二連接管，分別從冷端換熱箱的內(nèi)腔下部伸出，并通過內(nèi)膽的開口伸入儲物間室；吹脹式蒸發(fā)器，包括蒸發(fā)板和設(shè)置于蒸發(fā)板上由吹脹方式形成的制冷管路，蒸發(fā)板與內(nèi)膽的內(nèi)壁貼靠，制冷管路的形成為開口端的第一端和第二端分別與第一連接管和第二連接管連通，以連通冷端換熱箱的內(nèi)腔，制冷管路從其第一端和第二端分別向下延伸至共同的最低位置。
[0021]可選地，冷端換熱裝置包括:冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；第一連接管和第二連接管，分別從冷端換熱箱的內(nèi)腔下部伸出；板管式蒸發(fā)器，包括蒸發(fā)板和貼靠于蒸發(fā)板一面上的制冷管路，蒸發(fā)板的另一面與內(nèi)膽的外壁貼靠，制冷管路的形成為開口端的第一端和第二端分別與第一連接管和第二連接管連通，以連通冷端換熱箱的內(nèi)腔，制冷管路分別從其第一端和第二端傾斜向下地彎折延伸至共同的最低位置。
[0022]本發(fā)明的熱端換熱裝置中熱端換熱箱作為蒸發(fā)器，散熱管路作為冷凝器，利用制冷劑在熱端換熱箱和多根散熱管路中相變循環(huán)換熱，同時(shí)使用散熱翅片增加了散熱面積，并采用散熱風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制對流，有效地對半導(dǎo)體制冷片的熱端進(jìn)行散熱，結(jié)構(gòu)簡單，占用空間小。
[0023]進(jìn)一步地，本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱可以采用多種形式的冷端換熱裝置及時(shí)有效地將半導(dǎo)體制冷片冷端的冷量傳導(dǎo)至儲物間室內(nèi)部，配置靈活、制冷效率高。
[0024]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于半導(dǎo)體制冷冰箱的熱端換熱裝置100的示意性爆炸圖；
[0027]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性爆炸圖；
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性后視圖；
[0029]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的后背的A向剖視圖；
[0030]圖5是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的一種冷端換熱裝置的示意性爆炸圖；
[0031]圖6是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置的示意性爆炸圖；
[0032]圖7是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置的示意性爆炸圖；
[0033]圖8是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置的示意性爆炸圖；
[0034]圖9是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置的示意性爆炸圖；以及
[0035]圖10是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置的示意性爆炸圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0037]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于半導(dǎo)體制冷冰箱的熱端換熱裝置100的示意性爆炸圖。該熱端換熱裝置100 —般性地可包括:熱端換熱箱110，多根散熱管路120、散熱翅片130以及散熱風(fēng)機(jī)140。
[0038]其中熱端換熱箱110限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；多根散熱管路120配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且每根散熱管路120的形成為開口端的第一端連通至熱端換熱箱110的內(nèi)腔的上部，每根散熱管路120的從其第一端向上延伸，終結(jié)于其形成為封閉端的第二端；散熱翅片130設(shè)置于多根散熱管路120上；散熱風(fēng)機(jī)140通過緊固機(jī)構(gòu)固定在散熱翅片130上，以對從多根散熱管路120傳至散熱翅片130的熱量進(jìn)行強(qiáng)制對流散熱。
[0039]熱端換熱箱110和散熱管路120中灌注的制冷劑可以為水或其他制冷工質(zhì)，且制冷劑的灌注量可以由通過試驗(yàn)測試得出。每根散熱管路120向上地彎折延伸的結(jié)構(gòu)需要保證液態(tài)的制冷劑可以依靠重力自由的在管路中流動。本實(shí)施例的熱端換熱裝置100工作時(shí)，制冷劑在熱端換熱箱I1和散熱管路120中進(jìn)行氣液相變，進(jìn)行熱循環(huán)。
[0040]熱端換熱箱110可以為扁平長方體狀，其相對設(shè)置的前壁與后壁的面積大于其他面的面積，且后壁的外表面用作與發(fā)熱源(例如半導(dǎo)體冰箱中的半導(dǎo)體制冷片的熱端)熱連接的換熱面。熱連接的方式可以包括該外表面直接與發(fā)熱源接觸貼靠或者通過導(dǎo)熱層接觸，其中導(dǎo)熱層可以為涂覆于外表面和發(fā)熱源之間的導(dǎo)熱硅膠或石墨等。本實(shí)施例中的“熱連接”或“熱接觸”，本可以是是直接抵靠接觸，采用熱傳導(dǎo)的方式進(jìn)行傳熱。若抵靠接觸面涂覆導(dǎo)熱硅脂(石墨或其他介質(zhì))，可將其認(rèn)為是抵靠接觸面上的一部分，作為改善熱連接(或熱接觸)的導(dǎo)熱層。
[0041]例如，半導(dǎo)體制冷片通電工作時(shí)，熱端散發(fā)熱量，與之熱連接的熱端換熱箱110的溫度相應(yīng)升高，熱端換熱箱110內(nèi)的液態(tài)制冷劑遇熱時(shí)發(fā)生相變蒸發(fā)，變化成為氣態(tài)，氣態(tài)的制冷劑會在熱源壓力下沿著散熱管路120上升，將熱量傳給與之熱連接的散熱翅片130，散熱翅片130的熱量被散熱風(fēng)機(jī)140的氣流待到周邊環(huán)境，制冷劑冷凝放熱后重新相變?yōu)橐簯B(tài)，依靠重力自動回流至熱端換熱箱110內(nèi)腔中，再次吸收熱端散發(fā)的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，由此進(jìn)行循環(huán)相變散熱，有效地降低熱端溫度。
[0042]熱端換熱箱110的箱體外延邊緣上設(shè)置有多個(gè)安裝孔113，以便利用緊固件將熱端換熱裝置100安裝固定到半導(dǎo)體制冷冰箱中。
[0043]散熱管路120可以選用銅管、不銹鋼管、鋁管等，優(yōu)選為銅管。散熱管路120可以包括:在與后壁平行的平面內(nèi)順序布置的第一散熱管路121、第二散熱管路122以及第三散熱管路123，從而第一散熱管路121和第三散熱管路123位于第二散熱管路122的兩側(cè)。而且，第一散熱管路121、第二散熱管路122以及第三散熱管路123均分別包括:內(nèi)腔連接管124和延伸區(qū)段。內(nèi)腔連接管與熱端換熱箱110的內(nèi)腔連通且向上延伸至熱端換熱箱110外部；延伸區(qū)段從內(nèi)腔連接管的上端向上延伸，用于布置散熱翅片130。
[0044]第二散熱管路122的延伸區(qū)段為豎直設(shè)置的直形區(qū)段；第一散熱管路121和第三散熱管路123的延伸區(qū)段分別包括:彎曲管段125和直形管段(圖中置于散熱翅片130內(nèi)部，無法示出)。彎曲管段125與內(nèi)腔連接管124的上端連通，并沿遠(yuǎn)離第二散熱管路122的方向彎曲地向上延伸；直形管段與彎曲管段124的上端連通，并繼續(xù)向上延伸至散熱管路120的第二端。通過彎曲管段125，使得散熱管路120可以布置散熱翅片130的面積更大。
[0045]熱端換熱裝置100還可以設(shè)置三通裝置160用于制冷劑的灌注。該三通裝置160設(shè)置于一根散熱管路120設(shè)置于一根散熱管路120的連接管124和延伸區(qū)段之間,其第一端與連接管相連，第二端與延伸區(qū)段相連，第三端為配置成可操作地打開以接收從外部注入的制冷劑的常閉端。利用三通裝置125降低了灌注制冷劑工藝的難度，并為維修提供了手段。
[0046]在本實(shí)施例中，該三散熱管路通裝置125的另一種設(shè)置形式為:將三通裝置125第一端直接作為此根散熱管路120的連接管124，第二端與延伸區(qū)段相連，其第三端為配置成可操作地打開以接收從外部注入的制冷劑的常閉端。也就是三通裝置125可作為散熱管路120的連通熱端換熱箱110內(nèi)腔的連接部。
[0047]散熱風(fēng)機(jī)140與散熱翅片130的緊固可以通過以下結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn):散熱風(fēng)機(jī)140的兩側(cè)設(shè)置有緊固桿141 ;散熱翅片130相背于換熱面的一側(cè)開有帶有鉤狀結(jié)構(gòu)的卡槽131 ;其中緊固桿141卡裝于卡槽131內(nèi)，以將散熱風(fēng)機(jī)140固定于散熱翅片130上。
[0048]本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種利用了以上熱端換熱裝置100的半導(dǎo)體制冷冰箱，冰箱的箱體結(jié)構(gòu)一般也包括:外殼、內(nèi)膽、箱門以及絕熱層。冰箱外殼一般存在兩種結(jié)構(gòu)，一種是拼裝式、即由頂蓋、左右側(cè)板、后背板、下底板等拼裝成一個(gè)完整的箱體。另一種是整體式，即將頂蓋與左右側(cè)板按要求輥軋成一倒“U”字形，稱為U殼，在于后背板、下底板點(diǎn)焊成箱體。本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱優(yōu)選使用整體式外殼。
[0049]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性爆炸圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性后視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的后背的A向剖視圖。該實(shí)施例的半導(dǎo)體冰箱一般性地可以包括:內(nèi)膽(圖中未示出)、外殼、半導(dǎo)體制冷片(圖中未示出)、上述實(shí)施例中介紹的任一種熱端換熱裝置100。內(nèi)膽內(nèi)限定有儲物間室。外殼采用整體式外殼，包括有U殼和后背220，設(shè)置于內(nèi)膽的外側(cè)，外殼的后背220與內(nèi)膽的后壁限定有安裝空間。熱端換熱裝置100,被安裝成使其熱端換熱箱110的后壁的外表面與半導(dǎo)體制冷片的熱端熱連接，且與半導(dǎo)體制冷片一起布置于安裝空間內(nèi)，散熱風(fēng)機(jī)140的方向朝向外殼的后背220，并通過后背220上的開口，向冰箱外部送風(fēng)。
[0050]為解決半導(dǎo)體制冷片熱端的散熱問題，本實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱還可以包括:冷端換熱裝置，與半導(dǎo)體制冷片的冷端熱連接，用于將冷端的溫度傳導(dǎo)至儲物間室內(nèi)，從而利用半導(dǎo)體制冷片對儲物間室進(jìn)行制冷。以下結(jié)合附圖對本實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的冷端換熱裝置進(jìn)行介紹。
[0051]圖5是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的一種冷端換熱裝置400的示意性爆炸圖，該冷端換熱裝置400 —般性地可以包括:冷端換熱箱410和制冷劑管路420。其中冷端換熱箱410限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱。制冷劑管路420，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且制冷劑管路420的形成為開口端的第一端和第二端皆連通至冷端換熱箱的內(nèi)腔的下部，制冷劑管路420分別從其第一端和第二端傾斜向下地彎折延伸至共同的最低位置，而且制冷劑管路420的至少一部分與內(nèi)膽的外表面貼靠。制冷劑管路420具有連續(xù)的供制冷劑自由流動的管腔。每根制冷劑管路420的至少一部分與內(nèi)膽的外表面貼靠，以將來自冷端的冷量傳至儲物間室內(nèi)。
[0052]冷端換熱箱410和制冷劑管路420中灌注的制冷劑可以為二氧化碳或其他制冷工質(zhì)，且制冷劑的灌注量可以由通過試驗(yàn)測試得出。每根制冷劑管路420向下地彎折延伸需要保證液態(tài)的制冷劑可以依靠重力自由的在管路中流動。本實(shí)施例的冷端換熱裝置400工作時(shí)，制冷劑在冷端換熱箱410和制冷劑管路420中進(jìn)行氣液相變，進(jìn)行熱循環(huán)。
[0053]冷端換熱箱410的前壁與內(nèi)膽的后壁相對，而且優(yōu)選間隔一定的距離，以保證在停電或運(yùn)行故障時(shí)熱端的熱量不會傳導(dǎo)至內(nèi)膽。制冷劑管路420可以從內(nèi)膽的后壁處向下延伸至內(nèi)膽的左右側(cè)壁，然后彎折回后壁后連通，形成環(huán)路。半導(dǎo)體制冰箱工作時(shí)，冷端溫度下降，通過傳導(dǎo)，冷端換熱箱410溫度相應(yīng)下降，箱體內(nèi)氣態(tài)的制冷劑遇冷時(shí)發(fā)生相變冷凝，變化成為低溫的液態(tài)制冷劑，液態(tài)的制冷劑會靠重力沿著制冷劑管420管腔下流，冷凝下流過程中，逐漸吸收內(nèi)膽的熱量受熱相變蒸發(fā)，變化成為氣態(tài)。氣態(tài)蒸汽在熱源壓力的推動下會上升，氣態(tài)制冷劑上升到冷端換熱箱110處繼續(xù)冷凝，由此循環(huán)制冷，致使導(dǎo)致儲物間室的溫度下降實(shí)現(xiàn)降溫。
[0054]圖6是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置500的示意性爆炸圖，冷端換熱裝置500 —般性地可包括:冷端換熱箱510和制冷劑管路520，其中冷端換熱箱510限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；多根制冷劑管路520為多根，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱。每根制冷劑管路520的形成為開口端的第一端連通至內(nèi)腔的下部，每根制冷劑管路520從其第一端傾斜向下地彎折延伸，終結(jié)于其形成為封閉端的第二端。
[0055]冷端換熱箱510和制冷劑管路520中灌注的制冷劑可以為二氧化碳或其他制冷工質(zhì)，且制冷劑的灌注量可以由通過試驗(yàn)測試得出。每根制冷劑管路520向下地彎折延伸需要保證液態(tài)的制冷劑可以依靠重力自由的在管路中流動。本實(shí)施例的冷端換熱裝置500工作時(shí)，制冷劑在冷端換熱箱510和制冷劑管路520中進(jìn)行氣液相變，進(jìn)行熱循環(huán)。
[0056]冷端換熱箱510可以為扁平長方體狀，其后壁的外表面用作與半導(dǎo)體制冷片冷端熱連接的換熱面。半導(dǎo)體制冷片通電工作時(shí)，冷端溫度下降，通過傳導(dǎo)，冷端換熱箱510溫度相應(yīng)下降，箱體內(nèi)氣態(tài)的制冷劑遇冷時(shí)發(fā)生相變冷凝，變化成為低溫的液態(tài)制冷劑，液態(tài)的制冷劑會靠重力沿著制冷劑管路520管腔下流，冷凝下流的制冷劑在制冷劑管路520中由于吸收冰箱內(nèi)部的熱量受熱相變蒸發(fā)，變化成為氣態(tài)。氣態(tài)蒸汽在熱源壓力的推動下會上升，氣態(tài)制冷劑上升到冷端換熱箱510處繼續(xù)冷凝，由此循環(huán)制冷，致使導(dǎo)致儲物間室的溫度下降實(shí)現(xiàn)降溫。
[0057]該冷端換熱裝置500與上述冷端換熱裝置400的工作原理相似，但是區(qū)別在于，采用多根一端封閉的散熱管路520，而并非形成環(huán)路的散熱管路420。采用這種斷開的散熱管路520，生產(chǎn)工藝較為簡單，而且可以更好的與冰箱的外殼進(jìn)行裝配，避免在多個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行彎折并要求連接，降低了對加工工藝的嚴(yán)格要求。
[0058]圖7是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置600的示意性爆炸圖，冷端換熱裝置600 —般性地可以包括:冷端導(dǎo)熱板610和多根環(huán)形熱管620。冷端導(dǎo)熱板610與半導(dǎo)體制冷片冷端熱連接。每根環(huán)形熱管620的一部分與冷端導(dǎo)熱板接觸換熱，另一部分與半導(dǎo)體制冷冰箱的內(nèi)腔的外壁接觸換熱。
[0059]冷端導(dǎo)熱板610與半導(dǎo)體芯片的冷端接觸的接觸面涂抹有導(dǎo)熱材料，以增強(qiáng)傳熱效果。多根環(huán)形熱管620直接嵌入到導(dǎo)熱板610中或者與導(dǎo)熱板610焊接固定，為方便與其他部件連接，環(huán)形熱管620可選用扁平式結(jié)構(gòu)，增大接觸面積。
[0060]環(huán)形熱管620的管腔內(nèi)壁上可以選擇使用具有燒結(jié)的金屬粉末結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生毛細(xì)作用。常態(tài)下，環(huán)形熱管620內(nèi)部為制冷劑的氣液兩相共存狀態(tài)，大部分的液態(tài)由于自身重力處于管內(nèi)的下部位置并被吸附在燒結(jié)粉末內(nèi)部，大部分的氣態(tài)位于管內(nèi)空間中上部。
[0061]當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，半導(dǎo)體芯片冷端溫度傳遞給冷端導(dǎo)熱板610，冷端導(dǎo)熱板610再將熱量傳遞給與其接觸的熱管620，當(dāng)熱管620管內(nèi)溫度下降時(shí)，其內(nèi)液態(tài)制冷劑受冷冷凝，轉(zhuǎn)化為液態(tài)，由自身重力和燒結(jié)粉末的吸附作用，向下部流動，熱管620下部與冰箱內(nèi)腔220接觸，吸收內(nèi)腔220的溫度，從而降低儲物間室的溫度。吸收了熱量的制冷劑汽化成為氣態(tài)，在熱源動力的推動下上升到熱管620的上部，重新吸收冷端導(dǎo)熱板610的溫度，冷凝為液態(tài)，由此循環(huán)工作。
[0062]每根環(huán)形熱管620的形狀可以為方形或者菱形，其中，使用方形熱管時(shí)，方形熱管620中位置靠上的水平部與冷端導(dǎo)熱板610熱接觸，方形熱管620位置靠下的水平部以及豎直部與冰箱外殼的后背212貼合。當(dāng)液態(tài)的制冷劑位于熱管620水平部分時(shí)，在此處自身的重力無法引起制冷劑的回流，但熱管620內(nèi)部的燒結(jié)粉末具有毛細(xì)作用，會產(chǎn)生毛細(xì)力，將液態(tài)制冷劑吸到受熱區(qū)域。
[0063]使用菱形的熱管時(shí)，菱形環(huán)形熱管620的一組對角線豎直設(shè)置，另一組對角線水平設(shè)置，位置靠上的一組鄰邊的一部分與導(dǎo)熱板610固定，位置靠上的一組鄰邊的一部分與冰箱外殼的后背212貼合。因此，也可以將管內(nèi)部的燒結(jié)粉末結(jié)構(gòu)去掉，采用普通的光管結(jié)構(gòu)，液態(tài)制冷劑下流時(shí)完全依靠自身的重力。該種冷端散熱裝置600無需額外占用冰箱空間，外形美觀，靜音，無振動，安全可靠。
[0064]圖8是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置700的示意性爆炸圖，冷端換熱裝置700 —般性地可以包括:冷端導(dǎo)熱板710、多根熱管(圖中未示出)、散冷翅片730和散冷風(fēng)機(jī)740，其中冷端導(dǎo)熱板710與半導(dǎo)體制冷片冷端熱連接，保證傳熱效率之間可以涂注有導(dǎo)熱硅脂(石墨或其他介質(zhì))。每根熱管的一部分與冷端導(dǎo)熱板接觸換熱，以向其另一部分傳導(dǎo)溫度；散冷翅片730設(shè)置于多根熱管的另一部分上，并通過冰箱內(nèi)膽220上的開口裸露在儲物間室中；散冷風(fēng)機(jī)740用于在儲物間室中生成通過翅片730的氣流。該種冷端換熱裝置700，通過熱管翅片進(jìn)行傳熱，通過風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制對流，散熱效果快，結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、生產(chǎn)工藝簡潔。
[0065]圖9是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置800的示意性爆炸圖，冷端換熱裝置800 —般性地可以包括:冷端換熱箱810，第一連接管811、第二連接管812、吹脹式蒸發(fā)器820，其中吹脹式蒸發(fā)器820包括蒸發(fā)板821和設(shè)置于蒸發(fā)板821上由吹脹方式形成的制冷管路822。
[0066]冷端換熱箱810限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；第一連接管811和第二連接管812，分別從冷端換熱箱的內(nèi)腔下部伸出，并通過內(nèi)膽的開口伸入儲物間室；吹脹式蒸發(fā)器820設(shè)置于儲物間室內(nèi)部，其蒸發(fā)板821可以與冰箱內(nèi)膽822的內(nèi)壁貼靠，制冷管路822的第一端和第二端均為開口端，且分別于第一連接管811和第二連接管812連通，以保證制冷管路822和冷端換熱箱810的內(nèi)腔連通，形成散熱環(huán)路。制冷管路822從其第一端和第二端分別向下延伸至共同的最低位置，制冷管路822需要保證液態(tài)的制冷劑可以依靠重力自由的在管路中流動，其中制冷管路822的一種結(jié)構(gòu)形式為，制冷管路822從第一端蛇形彎折向下延伸至最低點(diǎn)后，豎直向上延伸至第二端。
[0067]半導(dǎo)體制冰箱工作時(shí)，冷端溫度下降，通過傳導(dǎo)，冷端換熱箱810溫度相應(yīng)下降，箱體內(nèi)氣態(tài)的制冷劑遇冷時(shí)發(fā)生相變冷凝，變化成為低溫的液態(tài)制冷劑，液態(tài)的制冷劑會靠重力通過第一連接管811和第二連接管812沿著制冷管822管腔下流，冷凝下流過程中，逐漸吸收蒸發(fā)板821的熱量受熱相變蒸發(fā)，變化成為氣態(tài)。氣態(tài)蒸汽在熱源壓力的推動下會上升，氣態(tài)制冷劑上升到冷端換熱箱810處繼續(xù)冷凝，由此循環(huán)制冷，蒸發(fā)板821的溫度下降致使導(dǎo)致儲物間室的溫度下降實(shí)現(xiàn)降溫。
[0068]圖10是可用于本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的另一種冷端換熱裝置900的示意性爆炸圖，冷端換熱裝置900—般性地可以包括:冷端換熱箱910，第一連接管911、第二連接管912、板管式蒸發(fā)器920，其中板管式蒸發(fā)器820包括蒸發(fā)板821和貼靠于蒸發(fā)板921一面上的制冷管路922。
[0069]冷端換熱箱910限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；第一連接管911和第二連接管912作為冷端換熱箱910和制冷管路922的連接部，一端從冷端換熱箱910的內(nèi)腔下部伸出，另一端分別連接制冷管路922的第一端和第二端。制冷管路922的管腔和冷端換熱箱910的內(nèi)腔連通，制冷劑可在制冷管路922和冷端換熱箱910之間循環(huán)相變。蒸發(fā)板921 —面上貼靠有制冷管路922，另一面直接貼靠在冰箱內(nèi)膽220的外側(cè)，已通過內(nèi)膽向儲物間室制冷。
[0070]制冷管路922分別從其第一端和第二端傾斜向下地彎折延伸至共同的最低位置。制冷管路922需要保證液態(tài)的制冷劑可以依靠重力自由的在管路中流動，其中制冷管路922的一種結(jié)構(gòu)形式為，制冷管路922從第一端蛇形彎折向下延伸至最低點(diǎn)后，豎直向上延伸至第二端。
[0071]半導(dǎo)體制冰箱工作時(shí)，冷端溫度下降，通過傳導(dǎo)，冷端換熱箱910溫度相應(yīng)下降，箱體內(nèi)氣態(tài)的制冷劑遇冷時(shí)發(fā)生相變冷凝，變化成為低溫的液態(tài)制冷劑，液態(tài)的制冷劑會靠重力通過第一連接管911和第二連接管912沿著制冷管922的管腔下流，冷凝下流過程中，逐漸吸收蒸發(fā)板921的熱量受熱相變蒸發(fā)，變化成為氣態(tài)。氣態(tài)蒸汽在熱源壓力的推動下會上升，氣態(tài)制冷劑上升到冷端換熱箱910處繼續(xù)冷凝，由此循環(huán)制冷，蒸發(fā)板921與冰箱內(nèi)膽220貼靠，并通過內(nèi)膽220向儲物間室傳遞冷量。
[0072]通過以上實(shí)施例介紹的熱端換熱裝置與各種形式的冷端換熱裝置進(jìn)行裝配，構(gòu)成了半導(dǎo)體冰箱的制冷系統(tǒng)，可以可靠地保證半導(dǎo)體制冷片的正常工作，而且提高了換熱效率。
[0073]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種用于半導(dǎo)體制冷冰箱的熱端換熱裝置，包括: 熱端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱； 多根散熱管路，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且 每根所述散熱管路的形成為開口端的第一端連通至所述熱端換熱箱的內(nèi)腔的上部， 每根所述散熱管路的從其第一端向上延伸，終結(jié)于其形成為封閉端的第二端； 散熱翅片，設(shè)置于所述多根散熱管路上；和 散熱風(fēng)機(jī)，通過緊固機(jī)構(gòu)固定在所述散熱翅片上，以對從所述多根散熱管路傳至所述散熱翅片的熱量進(jìn)行強(qiáng)制對流散熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱端換熱裝置，其中 所述熱端換熱箱為扁平長方體狀，其相對設(shè)置的前壁與后壁的面積大于其他面的面積，且所述后壁的外表面用作與發(fā)熱源熱連接的換熱面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱端換熱裝置，其中 所述熱端換熱箱的箱體外延邊緣上設(shè)置有多個(gè)安裝孔，以便利用緊固件將所述熱端換熱裝置安裝固定到所述半導(dǎo)體制冷冰箱中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱端換熱裝置，其中所述多根散熱管路包括: 在與所述后壁平行的平面內(nèi)順序布置的第一散熱管路、第二散熱管路以及第三散熱管路，而且， 所述第一散熱管路、所述第二散熱管路以及所述第三散熱管路分別包括: 內(nèi)腔連接管，與所述內(nèi)腔連通且向上延伸至所述熱端換熱箱外部； 延伸區(qū)段，從所述內(nèi)腔連接管的上端向上延伸，用于布置所述散熱翅片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱端換熱裝置，其中 所述第二散熱管路的延伸區(qū)段為豎直設(shè)置的直形區(qū)段； 所述第一散熱管路和所述第三散熱管路的延伸區(qū)段分別包括: 彎曲管段，與內(nèi)腔連接管的上端連通，并沿遠(yuǎn)離所述第二散熱管路的方向彎曲地向上延伸； 直形管段，與所述彎曲管段的上端連通，并繼續(xù)向上延伸至所述第二端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱端換熱裝置，還包括: 三通裝置，設(shè)置于一根所述散熱管路中，所述三通裝置的第一端作為所述連接管與所述內(nèi)腔連通或者與所述連接管相連，其第二端與所述延伸區(qū)段相連，其第三端為配置成可操作地打開以接收從外部注入的制冷劑的常閉端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱端換熱裝置，其中 所述散熱風(fēng)機(jī)的兩側(cè)設(shè)置有緊固桿； 所述散熱翅片相背于所述換熱面的一側(cè)開有帶有鉤狀結(jié)構(gòu)的卡槽；其中 所述緊固桿卡裝于所述卡槽內(nèi)，以將所述散熱風(fēng)機(jī)固定于所述散熱翅片上。
8.—種半導(dǎo)體制冷冰箱,包括: 半導(dǎo)體制冷片； 內(nèi)膽，其內(nèi)限定有儲物間室； 外殼，包括有U殼和后背，設(shè)置于所述內(nèi)膽的外側(cè)，所述外殼的后背與所述內(nèi)膽的后壁限定有安裝空間； 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的熱端換熱裝置，其被安裝成使其熱端換熱箱的后壁的外表面與所述半導(dǎo)體制冷片的熱端熱連接，且與所述半導(dǎo)體制冷片一起布置于所述安裝空間內(nèi)，所述散熱風(fēng)機(jī)的方向朝向所述外殼的后背。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，還包括: 冷端換熱裝置，與所述半導(dǎo)體制冷片的冷端熱連接，用于將所述冷端的溫度傳導(dǎo)至所述儲物間室內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其中 所述冷端換熱裝置包括: 冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；和 制冷劑管路，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且所述制冷劑管路的形成為開口端的第一端和第二端皆連通至所述冷端換熱箱的內(nèi)腔的下部， 所述制冷劑管路分別從其第一端和第二端傾斜向下地彎折延伸至共同的最低位置，而且所述制冷劑管路的至少一部分與所述內(nèi)膽的外表面貼靠。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其中 所述冷端換熱裝置包括: 冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱；和 多根制冷劑管路，配置成允許制冷劑在其內(nèi)流動且發(fā)生相變換熱，而且 每根所述制冷劑管路的形成為開口端的第一端連通至所述內(nèi)腔的下部， 每根所述制冷劑管路從其第一端傾斜向下地彎折延伸，終結(jié)于其形成為封閉端的第二端，而且每根所述制冷劑管路的至少一部分與所述內(nèi)膽的外表面貼靠。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其中 所述冷端換熱裝置包括: 冷端導(dǎo)熱板，其與所述冷端熱連接；和 多根環(huán)形熱管，每根所述環(huán)形熱管的一部分與所述冷端導(dǎo)熱板接觸換熱，另一部分與所述半導(dǎo)體制冷冰箱的內(nèi)腔的外壁接觸換熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其中 所述冷端換熱裝置包括: 冷端導(dǎo)熱板，其與所述冷端熱連接； 多根熱管，每根所述熱管的一部分與所述冷端導(dǎo)熱板接觸換熱，以向其另一部分傳導(dǎo)溫度; 散冷翅片，設(shè)置于所述多根熱管的另一部分上，并通過所述內(nèi)腔上的開口裸露在所述儲物間室中； 散冷風(fēng)機(jī)，用于在所述內(nèi)腔中生成經(jīng)過所述散冷翅片的氣流。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其中 所述冷端換熱裝置包括: 冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱； 第一連接管和第二連接管，分別從所述冷端換熱箱的內(nèi)腔下部伸出，并通過所述內(nèi)膽的開口伸入所述儲物間室； 吹脹式蒸發(fā)器，包括蒸發(fā)板和設(shè)置于蒸發(fā)板上由吹脹方式形成的制冷管路， 所述蒸發(fā)板與所述內(nèi)膽的內(nèi)壁貼靠， 所述制冷管路的形成為開口端的第一端和第二端分別與所述第一連接管和所述第二連接管連通，以連通所述冷端換熱箱的內(nèi)腔， 所述制冷管路從其第一端和第二端分別向下延伸至共同的最低位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其中 所述冷端換熱裝置包括: 冷端換熱箱，限定有用于容裝氣液兩相共存的制冷劑的內(nèi)腔，且配置成允許制冷劑在其內(nèi)發(fā)生相變換熱； 第一連接管和第二連接管，分別從所述冷端換熱箱的內(nèi)腔下部伸出； 板管式蒸發(fā)器，包括蒸發(fā)板和貼靠于所述蒸發(fā)板一面上的制冷管路， 所述蒸發(fā)板的另一面與所述內(nèi)膽的外壁貼靠， 所述制冷管路的形成為開口端的第一端和所述第二端分別與所述第一連接管和第二連接管連通，以連通所述冷端換熱箱的內(nèi)腔， 所述制冷管路分別從其第一端和第二端傾斜向下地彎折延伸至共同的最低位置。
【文檔編號】F25B39/00GK104329850SQ201410124194
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】王晶, 張奎, 李鵬, 陶海波, 劉昀曦, 李春陽, 劉建如 申請人:海爾集團(tuán)公司, 青島海爾股份有限公司