CN104329850A - 半导体制冷冰箱及其热端换热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体制冷冰箱及其热端换热装置。其中热端换热装置包括：热端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；多根散热管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且每根散热管路的形成为开口端的第一端连通至热端换热箱的内腔的上部，每根散热管路的从其第一端向上延伸，终结于其形成为封闭端的第二端；散热翅片，设置于多根散热管路上；和散热风机，通过紧固机构固定在散热翅片上，以对从多根散热管路传至散热翅片的热量进行强制对流散热。本发明的技术方案利用制冷剂在热端换热箱和多根散热管路中相变循环换热，有效地对热端进行散热，结构简单，占用空间小。

Description

半导体制冷冰箱及其热端换热装置

技术领域

本发明涉及制冷设备，特别是涉及半导体制冷冰箱及其热端换热装置。 

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高效环形双层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散热片的方式与周边环境进行热交换，这种方式散热效率低，限制了半导体制冷冰箱的发展。而且散热翅片本省体积较大，造成冰箱占用空间大，裸露的散热翅片也影响了冰箱外观。 

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种散热效率高、占用空间小的热端换热装置。 

本发明一个进一步的目的是要使得热端换热装置生产及装配工艺简单、与冰箱本体配合可靠稳定。 

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热端换热装置。 

该热端换热装置包括：热端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；多根散热管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且每根散热管路的形成为开口端的第一端连通至热端换热箱的内腔的上部，每根散热管路的从其第一端向上延伸，终结于其形成为封闭端的第二端；散热翅片，设置于多根散热管路上；和散热风机，通过紧固机构固定在散热翅片上，以对从多根散热管路传至散热翅片的热量进行强制对流散热。 

可选地，热端换热箱为扁平长方体状，其相对设置的前壁与后壁的面积大 于其他面的面积，且后壁的外表面用作与发热源热连接的换热面。 

可选地，热端换热箱的箱体外延边缘上设置有多个安装孔，以便利用紧固件将热端换热装置安装固定到所述半导体制冷冰箱中。 

可选地，多根散热管路包括：在与后壁平行的平面内顺序布置的第一散热管路、第二散热管路以及第三散热管路，而且，第一散热管路、第二散热管路以及第三散热管路分别包括：内腔连接管，与内腔连通且向上延伸至热端换热箱外部；延伸区段，从内腔连接管的上端向上延伸，用于布置散热翅片。 

可选地，第二散热管路的延伸区段为竖直设置的直形区段；第一散热管路和第三散热管路的延伸区段分别包括：弯曲管段，与内腔连接管的上端连通，并沿远离第二散热管路的方向弯曲地向上延伸；直形管段，与弯曲管段的上端连通，并继续向上延伸至第二端。 

可选地，上述热端换热装置还包括：三通装置，设置于一根散热管路中，三通装置的第一端作为连接管与内腔连通或者与连接管相连，其第二端与延伸区段相连，其第三端为配置成可操作地打开以接收从外部注入的制冷剂的常闭端。

可选地，散热风机的两侧设置有紧固杆；散热翅片相背于换热面的一侧开有带有钩状结构的卡槽；其中紧固杆卡装于卡槽内，以将散热风机固定于散热翅片上。 

根据本发明的另一个方面，还提供了一种半导体制冷冰箱。该半导体冰箱包括：半导体制冷片；内胆，其内限定有储物间室；外壳，包括有U壳和后背，设置于内胆的外侧，外壳的后背与内胆的后壁限定有安装空间；上述任一种的热端换热装置，其被安装成使其热端换热箱的后壁的外表面与半导体制冷片的热端热连接，且与半导体制冷片一起布置于安装空间内，散热风机的方向朝向外壳的后背。 

可选地，上述半导体制冷冰箱还包括：冷端换热装置，与所述半导体制冷片的冷端热连接，用于将所述冷端的温度传导至所述储物间室内。 

可选地，冷端换热装置包括：冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；和制冷剂管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且制冷剂管路的形成为开口端的第一端和第二端皆连通至冷端换热箱的内腔的下部，制冷剂管路分别从其第一端和第二端倾斜向下地弯折延伸至共同的最低位置，而且制冷剂管路的至少一部分与内胆的外表面贴靠。 

可选地，冷端换热装置包括：冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；和多根制冷剂管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且每根制冷剂管路的形成为开口端的第一端连通至所述内腔的下部，每根制冷剂管路从其第一端倾斜向下地弯折延伸，终结于其形成为封闭端的第二端，而且每根制冷剂管路的至少一部分与内胆的外表面贴靠。 

可选地，冷端换热装置包括：冷端导热板，其与冷端热连接；和多根环形热管，每根环形热管的一部分与冷端导热板接触换热，另一部分与半导体制冷冰箱的内腔的外壁接触换热。 

可选地，所述冷端换热装置包括：冷端导热板，其与冷端热连接；多根热管，每根热管的一部分与冷端导热板接触换热，以向其另一部分传导温度；散冷翅片，设置于多根热管的另一部分上，并通过内腔上的开口裸露在储物间室中；散冷风机，用于在内腔中生成经过散冷翅片的气流。 

可选地，冷端换热装置包括：冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；第一连接管和第二连接管，分别从冷端换热箱的内腔下部伸出，并通过内胆的开口伸入储物间室；吹胀式蒸发器，包括蒸发板和设置于蒸发板上由吹胀方式形成的制冷管路，蒸发板与内胆的内壁贴靠，制冷管路的形成为开口端的第一端和第二端分别与第一连接管和第二连接管连通，以连通冷端换热箱的内腔，制冷管路从其第一端和第二端分别向下延伸至共同的最低位置。 

可选地，冷端换热装置包括：冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；第一连接管和第二连接管，分别从冷端换热箱的内腔下部伸出；板管式蒸发器，包括蒸发板和贴靠于蒸发板一面上的制冷管路，蒸发板的另一面与内胆的外壁贴靠，制冷管路的形成为开口端的第一端和第二端分别与第一连接管和第二连接管连通，以连通冷端换热箱的内腔，制冷管路分别从其第一端和第二端倾斜向下地弯折延伸至共同的最低位置。 

本发明的热端换热装置中热端换热箱作为蒸发器，散热管路作为冷凝器，利用制冷剂在热端换热箱和多根散热管路中相变循环换热，同时使用散热翅片增加了散热面积，并采用散热风机进行强制对流，有效地对半导体制冷片的热端进行散热，结构简单，占用空间小。 

进一步地，本发明的半导体制冷冰箱可以采用多种形式的冷端换热装置及 时有效地将半导体制冷片冷端的冷量传导至储物间室内部，配置灵活、制冷效率高。 

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用于半导体制冷冰箱的热端换热装置100的示意性爆炸图； 

图2是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性爆炸图； 

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后视图； 

图4是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的后背的A向剖视图； 

图5是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的一种冷端换热装置的示意性爆炸图； 

图6是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置的示意性爆炸图； 

图7是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置的示意性爆炸图； 

图8是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置的示意性爆炸图； 

图9是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置的示意性爆炸图；以及 

图10是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置的示意性爆炸图。 

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本 发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 

图1是根据本发明一个实施例的用于半导体制冷冰箱的热端换热装置100的示意性爆炸图。该热端换热装置100一般性地可包括：热端换热箱110，多根散热管路120、散热翅片130以及散热风机140。 

其中热端换热箱110限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；多根散热管路120配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且每根散热管路120的形成为开口端的第一端连通至热端换热箱110的内腔的上部，每根散热管路120的从其第一端向上延伸，终结于其形成为封闭端的第二端；散热翅片130设置于多根散热管路120上；散热风机140通过紧固机构固定在散热翅片130上，以对从多根散热管路120传至散热翅片130的热量进行强制对流散热。 

热端换热箱110和散热管路120中灌注的制冷剂可以为水或其他制冷工质，且制冷剂的灌注量可以由通过试验测试得出。每根散热管路120向上地弯折延伸的结构需要保证液态的制冷剂可以依靠重力自由的在管路中流动。本实施例的热端换热装置100工作时，制冷剂在热端换热箱110和散热管路120中进行气液相变，进行热循环。 

热端换热箱110可以为扁平长方体状，其相对设置的前壁与后壁的面积大于其他面的面积，且后壁的外表面用作与发热源（例如半导体冰箱中的半导体制冷片的热端）热连接的换热面。热连接的方式可以包括该外表面直接与发热源接触贴靠或者通过导热层接触，其中导热层可以为涂覆于外表面和发热源之间的导热硅胶或石墨等。本实施例中的“热连接”或“热接触”，本可以是是直接抵靠接触，采用热传导的方式进行传热。若抵靠接触面涂覆导热硅脂（石墨或其他介质），可将其认为是抵靠接触面上的一部分，作为改善热连接（或热接触）的导热层。 

例如，半导体制冷片通电工作时，热端散发热量，与之热连接的热端换热箱110的温度相应升高，热端换热箱110内的液态制冷剂遇热时发生相变蒸发，变化成为气态，气态的制冷剂会在热源压力下沿着散热管路120上升，将热量传给与之热连接的散热翅片130，散热翅片130的热量被散热风机140的气流待到周边环境，制冷剂冷凝放热后重新相变为液态，依靠重力自动回流至热端换热箱110内腔中，再次吸收热端散发的热量进行蒸发，由此进行循环相变散热，有效地降低热端温度。 

热端换热箱110的箱体外延边缘上设置有多个安装孔113，以便利用紧固件将热端换热装置100安装固定到半导体制冷冰箱中。 

散热管路120可以选用铜管、不锈钢管、铝管等，优选为铜管。散热管路120可以包括：在与后壁平行的平面内顺序布置的第一散热管路121、第二散热管路122以及第三散热管路123，从而第一散热管路121和第三散热管路123位于第二散热管路122的两侧。而且，第一散热管路121、第二散热管路122以及第三散热管路123均分别包括：内腔连接管124和延伸区段。内腔连接管与热端换热箱110的内腔连通且向上延伸至热端换热箱110外部；延伸区段从内腔连接管的上端向上延伸，用于布置散热翅片130。 

第二散热管路122的延伸区段为竖直设置的直形区段；第一散热管路121和第三散热管路123的延伸区段分别包括：弯曲管段125和直形管段（图中置于散热翅片130内部，无法示出）。弯曲管段125与内腔连接管124的上端连通，并沿远离第二散热管路122的方向弯曲地向上延伸；直形管段与弯曲管段124的上端连通，并继续向上延伸至散热管路120的第二端。通过弯曲管段125，使得散热管路120可以布置散热翅片130的面积更大。 

热端换热装置100还可以设置三通装置160用于制冷剂的灌注。该三通装置160设置于一根散热管路120设置于一根散热管路120的连接管124和延伸区段之间，其第一端与连接管相连，第二端与延伸区段相连，第三端为配置成可操作地打开以接收从外部注入的制冷剂的常闭端。利用三通装置125降低了灌注制冷剂工艺的难度，并为维修提供了手段。 

在本实施例中，该三散热管路通装置125的另一种设置形式为：将三通装置125第一端直接作为此根散热管路120的连接管124，第二端与延伸区段相连，其第三端为配置成可操作地打开以接收从外部注入的制冷剂的常闭端。也就是三通装置125可作为散热管路120的连通热端换热箱110内腔的连接部。 

散热风机140与散热翅片130的紧固可以通过以下结构实现：散热风机140的两侧设置有紧固杆141；散热翅片130相背于换热面的一侧开有带有钩状结构的卡槽131；其中紧固杆141卡装于卡槽131内，以将散热风机140固定于散热翅片130上。 

本发明的实施例还提供了一种利用了以上热端换热装置100的半导体制冷冰箱，冰箱的箱体结构一般也包括：外壳、内胆、箱门以及绝热层。冰箱外壳一般存在两种结构，一种是拼装式、即由顶盖、左右侧板、后背板、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，在于后背板、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。 

图2是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的示意性爆炸图；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后视图；图4是根据本发明一个实施例的半导体制冷冰箱的后背的A向剖视图。该实施例的半导体冰箱一般性地可以包括：内胆（图中未示出）、外壳、半导体制冷片（图中未示出）、上述实施例中介绍的任一种热端换热装置100。内胆内限定有储物间室。外壳采用整体式外壳，包括有U壳和后背220，设置于内胆的外侧，外壳的后背220与内胆的后壁限定有安装空间。热端换热装置100，被安装成使其热端换热箱110的后壁的外表面与半导体制冷片的热端热连接，且与半导体制冷片一起布置于安装空间内，散热风机140的方向朝向外壳的后背220，并通过后背220上的开口，向冰箱外部送风。 

为解决半导体制冷片热端的散热问题，本实施例的半导体制冷冰箱还可以包括：冷端换热装置，与半导体制冷片的冷端热连接，用于将冷端的温度传导至储物间室内，从而利用半导体制冷片对储物间室进行制冷。以下结合附图对本实施例的半导体制冷冰箱的冷端换热装置进行介绍。 

图5是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的一种冷端换热装置400的示意性爆炸图，该冷端换热装置400一般性地可以包括：冷端换热箱410和制冷剂管路420。其中冷端换热箱410限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热。制冷剂管路420，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且制冷剂管路420的形成为开口端的第一端和第二端皆连通至冷端换热箱的内腔的下部，制冷剂管路420分别从其第一端和第二端倾斜向下地弯折延伸至共同的最低位置，而且制冷剂管路420的至少一部分与内胆的外表面贴靠。制冷剂管路420具有连续的供制冷剂自由流动的管腔。每根制冷剂管路420的至少一部分与内胆的外表面贴靠，以将来自冷端的冷量传至储物间室内。 

冷端换热箱410和制冷剂管路420中灌注的制冷剂可以为二氧化碳或其他制冷工质，且制冷剂的灌注量可以由通过试验测试得出。每根制冷剂管路420向下地弯折延伸需要保证液态的制冷剂可以依靠重力自由的在管路中流动。本实施例的冷端换热装置400工作时，制冷剂在冷端换热箱410和制冷剂管路420中进行气液相变，进行热循环。 

冷端换热箱410的前壁与内胆的后壁相对，而且优选间隔一定的距离，以 保证在停电或运行故障时热端的热量不会传导至内胆。制冷剂管路420可以从内胆的后壁处向下延伸至内胆的左右侧壁，然后弯折回后壁后连通，形成环路。半导体制冰箱工作时，冷端温度下降，通过传导，冷端换热箱410温度相应下降，箱体内气态的制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为低温的液态制冷剂，液态的制冷剂会靠重力沿着制冷剂管420管腔下流，冷凝下流过程中，逐渐吸收内胆的热量受热相变蒸发，变化成为气态。气态蒸汽在热源压力的推动下会上升，气态制冷剂上升到冷端换热箱110处继续冷凝，由此循环制冷，致使导致储物间室的温度下降实现降温。 

图6是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置500的示意性爆炸图，冷端换热装置500一般性地可包括：冷端换热箱510和制冷剂管路520，其中冷端换热箱510限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；多根制冷剂管路520为多根，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热。每根制冷剂管路520的形成为开口端的第一端连通至内腔的下部，每根制冷剂管路520从其第一端倾斜向下地弯折延伸，终结于其形成为封闭端的第二端。 

冷端换热箱510和制冷剂管路520中灌注的制冷剂可以为二氧化碳或其他制冷工质，且制冷剂的灌注量可以由通过试验测试得出。每根制冷剂管路520向下地弯折延伸需要保证液态的制冷剂可以依靠重力自由的在管路中流动。本实施例的冷端换热装置500工作时，制冷剂在冷端换热箱510和制冷剂管路520中进行气液相变，进行热循环。 

冷端换热箱510可以为扁平长方体状，其后壁的外表面用作与半导体制冷片冷端热连接的换热面。半导体制冷片通电工作时，冷端温度下降，通过传导，冷端换热箱510温度相应下降，箱体内气态的制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为低温的液态制冷剂，液态的制冷剂会靠重力沿着制冷剂管路520管腔下流，冷凝下流的制冷剂在制冷剂管路520中由于吸收冰箱内部的热量受热相变蒸发，变化成为气态。气态蒸汽在热源压力的推动下会上升，气态制冷剂上升到冷端换热箱510处继续冷凝，由此循环制冷，致使导致储物间室的温度下降实现降温。 

该冷端换热装置500与上述冷端换热装置400的工作原理相似，但是区别在于，采用多根一端封闭的散热管路520，而并非形成环路的散热管路420。采用这种断开的散热管路520，生产工艺较为简单，而且可以更好的与冰箱的外壳进行装配，避免在多个平面内进行弯折并要求连接，降低了对加工工艺的 严格要求。 

图7是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置600的示意性爆炸图，冷端换热装置600一般性地可以包括：冷端导热板610和多根环形热管620。冷端导热板610与半导体制冷片冷端热连接。每根环形热管620的一部分与冷端导热板接触换热，另一部分与半导体制冷冰箱的内腔的外壁接触换热。 

冷端导热板610与半导体芯片的冷端接触的接触面涂抹有导热材料，以增强传热效果。多根环形热管620直接嵌入到导热板610中或者与导热板610焊接固定，为方便与其他部件连接，环形热管620可选用扁平式结构，增大接触面积。 

环形热管620的管腔内壁上可以选择使用具有烧结的金属粉末结构，该结构产生毛细作用。常态下，环形热管620内部为制冷剂的气液两相共存状态，大部分的液态由于自身重力处于管内的下部位置并被吸附在烧结粉末内部，大部分的气态位于管内空间中上部。 

当系统工作时，半导体芯片冷端温度传递给冷端导热板610，冷端导热板610再将热量传递给与其接触的热管620，当热管620管内温度下降时，其内液态制冷剂受冷冷凝，转化为液态，由自身重力和烧结粉末的吸附作用，向下部流动，热管620下部与冰箱内腔220接触，吸收内腔220的温度，从而降低储物间室的温度。吸收了热量的制冷剂汽化成为气态，在热源动力的推动下上升到热管620的上部，重新吸收冷端导热板610的温度，冷凝为液态，由此循环工作。 

每根环形热管620的形状可以为方形或者菱形，其中，使用方形热管时，方形热管620中位置靠上的水平部与冷端导热板610热接触，方形热管620位置靠下的水平部以及竖直部与冰箱外壳的后背212贴合。当液态的制冷剂位于热管620水平部分时，在此处自身的重力无法引起制冷剂的回流，但热管620内部的烧结粉末具有毛细作用，会产生毛细力，将液态制冷剂吸到受热区域。 

使用菱形的热管时，菱形环形热管620的一组对角线竖直设置，另一组对角线水平设置，位置靠上的一组邻边的一部分与导热板610固定，位置靠上的一组邻边的一部分与冰箱外壳的后背212贴合。因此，也可以将管内部的烧结粉末结构去掉，采用普通的光管结构，液态制冷剂下流时完全依靠自身的重力。该种冷端散热装置600无需额外占用冰箱空间，外形美观，静音，无振动，安全可靠。 

图8是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置700的示意性爆炸图，冷端换热装置700一般性地可以包括：冷端导热板710、多根热管（图中未示出）、散冷翅片730和散冷风机740，其中冷端导热板710与半导体制冷片冷端热连接，保证传热效率之间可以涂注有导热硅脂（石墨或其他介质）。每根热管的一部分与冷端导热板接触换热，以向其另一部分传导温度；散冷翅片730设置于多根热管的另一部分上，并通过冰箱内胆220上的开口裸露在储物间室中；散冷风机740用于在储物间室中生成通过翅片730的气流。该种冷端换热装置700，通过热管翅片进行传热，通过风机进行强制对流，散热效果快，结构简单、维修方便、生产工艺简洁。 

图9是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置800的示意性爆炸图，冷端换热装置800一般性地可以包括：冷端换热箱810，第一连接管811、第二连接管812、吹胀式蒸发器820，其中吹胀式蒸发器820包括蒸发板821和设置于蒸发板821上由吹胀方式形成的制冷管路822。 

冷端换热箱810限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；第一连接管811和第二连接管812，分别从冷端换热箱的内腔下部伸出，并通过内胆的开口伸入储物间室；吹胀式蒸发器820设置于储物间室内部，其蒸发板821可以与冰箱内胆822的内壁贴靠，制冷管路822的第一端和第二端均为开口端，且分别于第一连接管811和第二连接管812连通，以保证制冷管路822和冷端换热箱810的内腔连通，形成散热环路。制冷管路822从其第一端和第二端分别向下延伸至共同的最低位置，制冷管路822需要保证液态的制冷剂可以依靠重力自由的在管路中流动，其中制冷管路822的一种结构形式为，制冷管路822从第一端蛇形弯折向下延伸至最低点后，竖直向上延伸至第二端。 

半导体制冰箱工作时，冷端温度下降，通过传导，冷端换热箱810温度相应下降，箱体内气态的制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为低温的液态制冷剂，液态的制冷剂会靠重力通过第一连接管811和第二连接管812沿着制冷管822管腔下流，冷凝下流过程中，逐渐吸收蒸发板821的热量受热相变蒸发，变化成为气态。气态蒸汽在热源压力的推动下会上升，气态制冷剂上升到冷端换热箱810处继续冷凝，由此循环制冷，蒸发板821的温度下降致使导致储物间室的温度下降实现降温。 

图10是可用于本发明实施例的半导体制冷冰箱的另一种冷端换热装置900的示意性爆炸图，冷端换热装置900一般性地可以包括：冷端换热箱910，第 一连接管911、第二连接管912、板管式蒸发器920，其中板管式蒸发器820包括蒸发板821和贴靠于蒸发板921一面上的制冷管路922。 

冷端换热箱910限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；第一连接管911和第二连接管912作为冷端换热箱910和制冷管路922的连接部，一端从冷端换热箱910的内腔下部伸出，另一端分别连接制冷管路922的第一端和第二端。制冷管路922的管腔和冷端换热箱910的内腔连通，制冷剂可在制冷管路922和冷端换热箱910之间循环相变。蒸发板921一面上贴靠有制冷管路922，另一面直接贴靠在冰箱内胆220的外侧，已通过内胆向储物间室制冷。 

制冷管路922分别从其第一端和第二端倾斜向下地弯折延伸至共同的最低位置。制冷管路922需要保证液态的制冷剂可以依靠重力自由的在管路中流动，其中制冷管路922的一种结构形式为，制冷管路922从第一端蛇形弯折向下延伸至最低点后，竖直向上延伸至第二端。 

半导体制冰箱工作时，冷端温度下降，通过传导，冷端换热箱910温度相应下降，箱体内气态的制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为低温的液态制冷剂，液态的制冷剂会靠重力通过第一连接管911和第二连接管912沿着制冷管922的管腔下流，冷凝下流过程中，逐渐吸收蒸发板921的热量受热相变蒸发，变化成为气态。气态蒸汽在热源压力的推动下会上升，气态制冷剂上升到冷端换热箱910处继续冷凝，由此循环制冷，蒸发板921与冰箱内胆220贴靠，并通过内胆220向储物间室传递冷量。 

通过以上实施例介绍的热端换热装置与各种形式的冷端换热装置进行装配，构成了半导体冰箱的制冷系统，可以可靠地保证半导体制冷片的正常工作，而且提高了换热效率。 

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 (15)

1.一种用于半导体制冷冰箱的热端换热装置，包括：

热端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；

多根散热管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且

每根所述散热管路的形成为开口端的第一端连通至所述热端换热箱的内腔的上部，

每根所述散热管路的从其第一端向上延伸，终结于其形成为封闭端的第二端；

散热翅片，设置于所述多根散热管路上；和

散热风机，通过紧固机构固定在所述散热翅片上，以对从所述多根散热管路传至所述散热翅片的热量进行强制对流散热。

2.根据权利要求1所述的热端换热装置，其中

所述热端换热箱为扁平长方体状，其相对设置的前壁与后壁的面积大于其他面的面积，且所述后壁的外表面用作与发热源热连接的换热面。

3.根据权利要求2所述的热端换热装置，其中

所述热端换热箱的箱体外延边缘上设置有多个安装孔，以便利用紧固件将所述热端换热装置安装固定到所述半导体制冷冰箱中。

4.根据权利要求2所述的热端换热装置，其中所述多根散热管路包括：

在与所述后壁平行的平面内顺序布置的第一散热管路、第二散热管路以及第三散热管路，而且，

所述第一散热管路、所述第二散热管路以及所述第三散热管路分别包括：

内腔连接管，与所述内腔连通且向上延伸至所述热端换热箱外部；

延伸区段，从所述内腔连接管的上端向上延伸，用于布置所述散热翅片。

5.根据权利要求4所述的热端换热装置，其中

所述第二散热管路的延伸区段为竖直设置的直形区段；

所述第一散热管路和所述第三散热管路的延伸区段分别包括：

弯曲管段，与内腔连接管的上端连通，并沿远离所述第二散热管路的方向弯曲地向上延伸；

直形管段，与所述弯曲管段的上端连通，并继续向上延伸至所述第二端。

6.根据权利要求4所述的热端换热装置，还包括：

三通装置，设置于一根所述散热管路中，所述三通装置的第一端作为所述连接管与所述内腔连通或者与所述连接管相连，其第二端与所述延伸区段相连，其第三端为配置成可操作地打开以接收从外部注入的制冷剂的常闭端。

7.根据权利要求2所述的热端换热装置，其中

所述散热风机的两侧设置有紧固杆；

所述散热翅片相背于所述换热面的一侧开有带有钩状结构的卡槽；其中

所述紧固杆卡装于所述卡槽内，以将所述散热风机固定于所述散热翅片上。

8.一种半导体制冷冰箱，包括：

半导体制冷片；

内胆，其内限定有储物间室；

外壳，包括有U壳和后背，设置于所述内胆的外侧，所述外壳的后背与所述内胆的后壁限定有安装空间；

根据权利要求1至7中任一项所述的热端换热装置，其被安装成使其热端换热箱的后壁的外表面与所述半导体制冷片的热端热连接，且与所述半导体制冷片一起布置于所述安装空间内，所述散热风机的方向朝向所述外壳的后背。

9.根据权利要求8所述的半导体制冷冰箱，还包括：

冷端换热装置，与所述半导体制冷片的冷端热连接，用于将所述冷端的温度传导至所述储物间室内。

10.根据权利要求9所述的半导体制冷冰箱，其中

所述冷端换热装置包括：

冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；和

制冷剂管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且

所述制冷剂管路的形成为开口端的第一端和第二端皆连通至所述冷端换热箱的内腔的下部，

所述制冷剂管路分别从其第一端和第二端倾斜向下地弯折延伸至共同的最低位置，而且所述制冷剂管路的至少一部分与所述内胆的外表面贴靠。

11.根据权利要求9所述的半导体制冷冰箱，其中

所述冷端换热装置包括：

冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；和

多根制冷剂管路，配置成允许制冷剂在其内流动且发生相变换热，而且

每根所述制冷剂管路的形成为开口端的第一端连通至所述内腔的下部，

每根所述制冷剂管路从其第一端倾斜向下地弯折延伸，终结于其形成为封闭端的第二端，而且每根所述制冷剂管路的至少一部分与所述内胆的外表面贴靠。

12.根据权利要求9所述的半导体制冷冰箱，其中

所述冷端换热装置包括：

冷端导热板，其与所述冷端热连接；和

多根环形热管，每根所述环形热管的一部分与所述冷端导热板接触换热，另一部分与所述半导体制冷冰箱的内腔的外壁接触换热。

13.根据权利要求9所述的半导体制冷冰箱，其中

所述冷端换热装置包括：

冷端导热板，其与所述冷端热连接；

多根热管，每根所述热管的一部分与所述冷端导热板接触换热，以向其另一部分传导温度；

散冷翅片，设置于所述多根热管的另一部分上，并通过所述内腔上的开口裸露在所述储物间室中；

散冷风机，用于在所述内腔中生成经过所述散冷翅片的气流。

14.根据权利要求9所述的半导体制冷冰箱，其中

所述冷端换热装置包括：

冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；

第一连接管和第二连接管，分别从所述冷端换热箱的内腔下部伸出，并通过所述内胆的开口伸入所述储物间室；

吹胀式蒸发器，包括蒸发板和设置于蒸发板上由吹胀方式形成的制冷管路，

所述蒸发板与所述内胆的内壁贴靠，

所述制冷管路的形成为开口端的第一端和第二端分别与所述第一连接管和所述第二连接管连通，以连通所述冷端换热箱的内腔，

所述制冷管路从其第一端和第二端分别向下延伸至共同的最低位置。

15.根据权利要求9所述的半导体制冷冰箱，其中

所述冷端换热装置包括：

冷端换热箱，限定有用于容装气液两相共存的制冷剂的内腔，且配置成允许制冷剂在其内发生相变换热；

第一连接管和第二连接管，分别从所述冷端换热箱的内腔下部伸出；

板管式蒸发器，包括蒸发板和贴靠于所述蒸发板一面上的制冷管路，

所述蒸发板的另一面与所述内胆的外壁贴靠，

所述制冷管路的形成为开口端的第一端和所述第二端分别与所述第一连接管和第二连接管连通，以连通所述冷端换热箱的内腔，

所述制冷管路分别从其第一端和第二端倾斜向下地弯折延伸至共同的最低位置。