CN105466261A - 换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱。具体地，本发明提供了一种换热装置，其包括第一换热部，第一换热部具有：两个翅片组，每个翅片组具有多个平行间隔设置的翅片，且两个翅片组沿翅片的长度方向间隔设置；和一个轴流风机，轴流风机的旋转轴线位于两个翅片组之间，且轴流风机搭置于两个翅片组上，以向每个翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吹送气流，或从每个翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吸入气流。此外，本发明还提供了一种具有该换热装置的半导体制冷冰箱。本发明的换热装置和半导体制冷冰箱因为使用一个轴流风机同时搭置于两个翅片组，可减小换热装置的体积，特别适用于半导体制冷冰箱的散热。

Description

换热装置及具有该换热装置的半导体制冷冰箱

技术领域

本发明涉及冷冻冷藏设备，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。然而，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通过设置轴流风机对散热片进行强制对流散热的方案，以提高换热效率，但是散热翅片本身体积较大；另外，在散热翅片组的一侧设置轴流风机，以向每两个相邻的翅片之间的间隙吹送气流，或从每两个相邻的翅片之间的间隙吸入气流。这种热交换器的体积比较大，需要安装空间大等问题，不适合在较小的空间内安装。此外，热端散热通常是通过增加风机的转速和功率来达到散热的目的，散热效率差且噪音大能耗高。

发明内容

本发明的一个目的旨在克服现有的换热装置的至少一个缺陷，提供一种结构新颖的换热装置，其具有较小的体积，特别适用于半导体制冷冰箱的散热。

本发明第一方面的一个进一步的目的是要尽量降低换热装置的噪音。

本发明第二方面的一个目的是要提供一种具有上述换热装置的半导体制冷冰箱。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于半导体制冷冰箱的换热装置。该换热装置包括第一换热部，所述第一换热部具有：

两个翅片组，每个所述翅片组具有多个平行间隔设置的翅片，且所述两个翅片组沿所述翅片的长度方向间隔设置；和

一个轴流风机，所述轴流风机的旋转轴线位于两个所述翅片组之间，且所述轴流风机搭置于所述两个翅片组上，以向每个所述翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吹送气流，或从每个所述翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吸入气流。

可选地，所述换热装置还包括第二换热部，与所述第一换热部关于一几何平面对称布置。

可选地，所述换热装置还包括：

两个导热装置，每个所述导热装置关于所述几何平面对称，且

每个所述导热装置的中部配置成从热源或冷源吸收热量或冷量；

所述第一换热部的一个翅片组和所述第二换热部的一个翅片组设置于一个所述导热装置的两端；

所述第一换热部的另一翅片组和所述第二换热部的另一翅片组设置于另一所述导热装置的两端。

可选地，每个所述导热装置包括：

导热基板，具有与所述热源或冷源热连接的换热面；和

多根导热体，沿所述翅片的长度方向间隔排列，每根所述导热体包括固定于所述导热基板的中部导热体段和位于所述中部导热体段两侧的、垂直于所述几何平面的两个端部直导热体段，每根所述导热体的两个端部直导热体段分别延伸穿过安装于其上的每个翅片的穿管孔。

可选地，每根所述导热体的中部导热体段包括：中部直导热体段，以及分别从所述中部直导热体段的两端向两侧延伸的两个连接导热体段；且

在每个所述导热装置中，多个所述中部直导热体段处于同一平面内，多个所述端部直导热体段处于同一平面内，且每两个相邻的中部直导热体段之间的距离小于每两个相邻的端部直导热体段之间的距离，所述中部直导热体段与所述换热面间的距离小于所述端部直导热体段与所述换热面间的距离。

可选地，每根所述导热体为热管。

可选地，每个所述翅片的宽度是其长度的1/7至3/7。

可选地，所述第一换热部的两个翅片组之间的距离小于每个所述翅片的宽度。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种半导体制冷冰箱，包括内胆、半导体制冷片和设置于所述内胆后侧的保温层，特别地，还包括：

后壳，其与所述保温层的后表面限定有安装空间，且其上开设有第一进风口，以及位于所述第一进风口两侧的两个第一出风口；和

上述任一种换热装置，其第一换热部的两个翅片组和轴流风机均安装于所述安装空间内并处于两个所述第一出风口之间；且

所述第一换热部的两个翅片组与所述半导体制冷片的热端直接或间接地热连接；

所述第一换热部的轴流风机配置成促使气流从所述第一进风口进入所述轴流风机内，后流向所述第一换热部的两个翅片组，以与每个所述翅片组的翅片进行换热，后从两个所述第一出风口流出所述安装空间。

可选地，一个所述第一出风口设置于另一所述第一出风口的上方；

所述后壳上还开设有第二进风口和两个第二出风口，一个所述第二出风口设置于另一所述第二出风口的上方，所述第二进风口设置于两个所述第二出风口之间；且

所述换热装置的第二换热部的两个翅片组和轴流风机均安装于所述安装空间内并处于两个所述第二出风口之间；且

所述第二换热部的两个翅片组与所述半导体制冷片的热端直接或间接地热连接；

所述第二换热部的轴流风机配置成促使气流从所述第二进风口进入所述轴流风机内，后流向所述第二换热部的两个翅片组，以与每个所述翅片组的翅片进行换热，后从两个所述第二出风口流出所述安装空间。

本发明的换热装置和半导体制冷冰箱因为使用一个轴流风机同时搭置于两个翅片组，可减小换热装置的体积，特别适用于半导体制冷冰箱的散热。此外，具有两个换热部且每个换热部具有两个翅片组也可提高换热装置的散热面积。采用一个轴流风机同时使气流从两个翅片组中流过，可提高轴流风机利用率，且能够降低换热装置的噪音。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明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发明的一些具体实施例。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是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性主视图；

图2是根据本发明一个实施例的换热装置的示意性侧视图；

图3是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性侧视图；

图4是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性后视图。

具体实施方式

图1和图2分别是根据本发明一个实施例的换热装置600的示意性主视图和侧视图。如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种用于半导体制冷冰箱的换热装置600，其可包括第一换热部610。第一换热部610可具有两个翅片组611和轴流风机612。每个翅片组611具有多个平行间隔设置的翅片，并与半导体制冷冰箱中的半导体制冷片的冷端/热端直接或间接地热连接，且两个翅片组611可沿翅片的长度方向间隔设置。轴流风机612的旋转轴线位于两个翅片组611之间，且轴流风机612搭置于两个翅片组611上，以向每个翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吹送气流，或从每个翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吸入气流，从而带走翅片上的冷量/热量。两个翅片组611共用一个轴流风机612，且轴流风机612处于相对特殊的位置，不仅可使换热装置600的体积比较小，且可充分利用该轴流风机612，降低换热装置的噪音。优选地，每个翅片的宽度是其长度的1/7至3/7。每个翅片组611的宽度是每个翅片的长度的1/3至2/3。第一换热部610的两个翅片组611之间的距离小于每个翅片的宽度。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，换热装置600还可包括第二换热部610'。第二换热部610'也可具有两个翅片组611、轴流风机612，且与第一换热部610关于一几何平面对称布置，以进一步提高换热效率。

在该实施例的一些实施方式中，换热装置600还包括两个导热装置630，每个导热装置630关于上述几何平面对称，且每个导热装置630的中部配置成从热源或冷源吸收热量或冷量。第一换热部610的一个翅片组611和第二换热部610'的一个翅片组611设置于一个导热装置630的两端；第一换热部610的另一翅片组611和第二换热部610'的另一翅片组611设置于另一导热装置630的两端。也就是说，该换热装置600可同时从两个热源吸收热量或冷量，且每个换热装置600可将一个相应热源或冷源的热量或冷量传递至第一换热部610的一个翅片组611和第二换热部610'的一个翅片组611。

具体地，每个导热装置630包括导热基板631和多根导热体632。导热基板631具有与热源或冷源热连接的换热面。多根导热体632可沿翅片的长度方向间隔排列。而且，每根导热体632可为热管，包括固定于导热基板631的中部导热体段和位于中部导热体段两侧的、垂直于几何平面的两个端部直导热体段。每根导热体632的中部导热体段包括：中部直导热体段，以及分别从中部直导热体段的两端向两侧延伸的两个连接导热体段。每根导热体632的两个端部直导热体段分别延伸穿过安装于其上的每个翅片的穿管孔。

优选地，在每个导热装置630中，多个中部直导热体段处于同一平面内，多个端部直导热体段处于同一平面内，且每两个相邻的中部直导热体段之间的距离小于每两个相邻的端部直导热体段之间的距离，多个中部直导热体段与换热面间的距离小于多个端部直导热体段与换热面间的距离。这样设置，可使换热装置600具有特别的结构，便于将换热装置600安装于半导体制冷冰箱。

中部直导热体段与导热基板631固定连接方式可以为：导热基板631仅具有一个底板，其相背于换热面一侧开设有多个容纳槽；多根导热体632的中部直导热体段通过压铆嵌入容纳槽，这种方式连接可靠、热阻率低。中部直导热体段与导热基板631固定连接方式也可以为：导热基板631可具有底板和盖板，底板的相背于换热面一侧开设有多个容纳槽；多根导热体632的中部直导热体段通过压铆嵌入容纳槽；盖板安装于导热基板631相背于换热面一侧，以与底板将多根导热体632的中部直导热体段夹置于其间。

在一些替代性实施方式中，每个导热装置630可为长条形的导热板，其一侧面的中部为换热面。四个翅片组611分别设置于两个导热板的两端，每个翅片组611的翅片从导热板的另一侧面延伸出。导热板可为板式热管。在另一些替代性实施方式中，第一换热部610的两个翅片组611可安装于一个导热装置630上，第二换热部610'的两个翅片组611可安装于另一导热装置630上。具体地，每个导热装置630可包括导热基板631和多根U型导热热管。每个U型导热热管的中部可通过导热基板631与半导体制冷片的热端热连接。每个U型导热热管的两端安装有一个翅片组611。

进一步地，本发明实施例还提供了一种使用上述换热装置600的半导体制冷冰箱，图3和图4分别是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性侧视图和后视图。如图3至图4所示，本实施例的半导体制冷冰箱可包括半导体模块100、内胆200、外壳、箱门300以及保温层400。内胆200内限定有储物空间。半导体制冷冰箱的外壳一般存在两种结构，一种是拼装式、即由顶盖、左右侧板、后壳510、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，再与后壳510、下底板点焊成箱体。本发明实施例的半导体制冷冰箱优选使用整体式外壳，即外壳包括有U壳和后壳510。后壳510可与位于内胆200后侧的保温层400的后表面限定有安装空间，且后壳510上开设有第一进风口，以及位于第一进风口两侧的两个第一出风口。

在该实施例中，半导体制冷冰箱的半导体模块100可包括半导体制冷片、冷端换热装置和热端换热装置。内胆200的后壁和内胆200后侧的保温层400上开设有安装孔。冷端换热装置可包括导冷块、散冷基板、形成在散冷基板上的多个散冷翅片，以及用于强制对流散冷的散冷风扇。导冷块和半导体制冷片安装于安装孔内，且导冷块的后表面与半导体制冷片的冷端表面热接触。

热端换热装置可为上述任一实施例中的换热装置600，其第一换热部610的两个翅片组611和轴流风机612均安装于安装空间内并处于两个第一出风口之间。而且，第一换热部610的两个翅片组611与半导体制冷片的热端直接或间接地热连接。第一换热部610的轴流风机612配置成促使气流从第一进风口进入轴流风机612内，后流向第一换热部610的两个翅片组611，以与每个翅片组611的翅片进行换热，后从两个第一出风口流出安装空间。

为了提高换热效率，换热装置600进一步包括第二换热部610'。一个第一出风口设置于另一第一出风口的上方。后壳510上还开设有第二进风口和两个第二出风口，一个第二出风口设置于另一第二出风口的上方，第二进风口设置于两个第二出风口之间。第一进风口与第二进风口处于同一高度处，第一出风口与第二出风口处于同一高度处。换热装置600的第二换热部610'的两个翅片组611和轴流风机612均安装于安装空间内并处于两个第二出风口之间。而且，第二换热部610'的两个翅片组611与半导体制冷片的热端直接或间接地热连接；第二换热部610'的轴流风机612配置成促使气流从第二进风口进入轴流风机612内，后流向第二换热部的两个翅片组，以与每个翅片组的翅片进行换热，后从两个第二出风口流出安装空间。

在该实施例中，半导体模块100可为两个，沿竖直方向间隔设置，以提高制冷效率。换热装置600还可包括两个导热装置630。每个导热装置630的导热基板631的换热面与一个半导体制冷片的热端接触抵靠，以将每个半导体制冷片的热量传递至第一换热部610和第二换热部610'。

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发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明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，其特征在于包括第一换热部，所述第一换热部具有：

两个翅片组，每个所述翅片组具有多个平行间隔设置的翅片，且所述两个翅片组沿所述翅片的长度方向间隔设置；和

一个轴流风机，所述轴流风机的旋转轴线位于两个所述翅片组之间，且所述轴流风机搭置于所述两个翅片组上，以向每个所述翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吹送气流，或从每个所述翅片组中每两个相邻翅片间的间隙吸入气流。

2.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，还包括：

第二换热部，与所述第一换热部关于一几何平面对称布置。

3.根据权利要求2所述的换热装置，其特征在于，还包括：

两个导热装置，每个所述导热装置关于所述几何平面对称，且

每个所述导热装置的中部配置成从热源或冷源吸收热量或冷量；

所述第一换热部的一个翅片组和所述第二换热部的一个翅片组设置于一个所述导热装置的两端；

所述第一换热部的另一翅片组和所述第二换热部的另一翅片组设置于另一所述导热装置的两端。

4.根据权利要求3所述的换热装置，其特征在于，每个所述导热装置包括：

导热基板，具有与所述热源或冷源热连接的换热面；和

多根导热体，沿所述翅片的长度方向间隔排列，每根所述导热体包括固定于所述导热基板的中部导热体段和位于所述中部导热体段两侧的、垂直于所述几何平面的两个端部直导热体段，每根所述导热体的两个端部直导热体段分别延伸穿过安装于其上的每个翅片的穿管孔。

5.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，

每根所述导热体的中部导热体段包括：中部直导热体段，以及分别从所述中部直导热体段的两端向两侧延伸的两个连接导热体段；且

在每个所述导热装置中，多个所述中部直导热体段处于同一平面内，多个所述端部直导热体段处于同一平面内，且每两个相邻的中部直导热体段之间的距离小于每两个相邻的端部直导热体段之间的距离，所述中部直导热体段与所述换热面间的距离小于所述端部直导热体段与所述换热面间的距离。

6.根据权利要求4所述的换热装置，其特征在于，

每根所述导热体为热管。

7.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，

每个所述翅片的宽度是其长度的1/7至3/7。

8.根据权利要求1所述的换热装置，其特征在于，

所述第一换热部的两个翅片组之间的距离小于每个所述翅片的宽度。

9.一种半导体制冷冰箱，包括内胆、半导体制冷片和设置于所述内胆后侧的保温层，其特征在于，还包括：

后壳，其与所述保温层的后表面限定有安装空间，且其上开设有第一进风口，以及位于所述第一进风口两侧的两个第一出风口；和

根据权利要求1至8中任一项所述的换热装置，其第一换热部的两个翅片组和轴流风机均安装于所述安装空间内并处于两个所述第一出风口之间；且

所述第一换热部的两个翅片组与所述半导体制冷片的热端直接或间接地热连接；

所述第一换热部的轴流风机配置成促使气流从所述第一进风口进入所述轴流风机内，后流向所述第一换热部的两个翅片组，以与每个所述翅片组的翅片进行换热，后从两个所述第一出风口流出所述安装空间。

10.根据权利要求9所述的半导体制冷冰箱，其特征在于，

一个所述第一出风口设置于另一所述第一出风口的上方；

所述后壳上还开设有第二进风口和两个第二出风口，一个所述第二出风口设置于另一所述第二出风口的上方，所述第二进风口设置于两个所述第二出风口之间；且

所述换热装置的第二换热部的两个翅片组和轴流风机均安装于所述安装空间内并处于两个所述第二出风口之间；且

所述第二换热部的两个翅片组与所述半导体制冷片的热端直接或间接地热连接；

所述第二换热部的轴流风机配置成促使气流从所述第二进风口进入所述轴流风机内，后流向所述第二换热部的两个翅片组，以与每个所述翅片组的翅片进行换热，后从两个所述第二出风口流出所述安装空间。