CN100567855C - 制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制冷装置，包括半导体制冷元件，半导体制冷元件包括热端和冷端，所述半导体制冷元件的热端设置散热器，所述散热器包括与半导体制冷元件热端贴合的储液盒，所述储液盒与散热管连通，所述储液盒和所述散热管中填充冷却介质。不与半导体制冷元件热端贴合的储液盒的部分壁面向储液盒内部凹进；所述储液盒部分呈梯形；所述储液盒梯形部分的小端面与半导体制冷元件的热端贴合；所述储液盒与梯形小端面相对的一侧向储液盒内部凹进；所述储液盒后上部设置突出于储液盒的盒体部分；所述散热管为多组，分别单独与所述储液盒连通。该制冷装置中，重力热管型散热器结构合理，散热管散热效率高，制冷装置制冷效率高。

Description

制冷装置

技术领域

本发明涉及一种制冷装置，具体涉及一种设置有重力热管型散热器的制冷装置。

背景技术

半导体制冷技术具备体积小巧、无污染、无噪音、结构简单的特点，因此可适用于多种场合。半导体制冷技术的原理是通过电子和空穴在通电回路中发生的势能变化而产生吸热和放热现象，是半导体制冷组件产生冷端和热端，进而实现制冷和致热的功能。半导体制冷元件在热平衡状态下，要提高制冷端的制冷能力，主要的一个环节是提高热端的散热效率，减少热端的热量积聚，最大限度的减低两端的温差，以获得冷端更多的冷量。最早半导体制冷组件热端的散热方式通常采用金属肋片加风扇强制散热，或内循环自然水冷和外循环强制水冷等，但上述散热效率较低，从而导制制冷效率下降。为提高半导体散热器的散热效率，中国专利CN2124438公开了一种半导体重力热管散热器，可用于半导体空调及半导体电冰箱的散热。其包括重力热管和能量传送片，特点在于重力热管顶为半球形或圆弧形，管内装有加速泵，管外装有平行散热片和法兰，管底连接半导体冷热堆。上述专利提供的技术方案可使半导体制冷元件热端的散热效率得到一定的提高，但散热系统中冷却介质吸收热量的效率仍然相对较低，散热效率收到一定程度的限制，半导体制冷组件的制冷功能不成充分发挥，造成了能量的浪费。

发明内容

本发明提供了一种制冷装置，该制冷装置设置重力热管型散热器，该制冷装置中重力热管型散热器的散热速度快，散热效率高。

本发明进一步提供了一种制冷装置，该制冷装置设置重力热管型散热器，该散热器可提高制冷装置的制冷效率，使半导体制冷元件产生的能量得到了充分利用。

为实现本发明的上述发明目的，本发明采用了下述技术方案。

本发明公开了一种制冷装置，包括半导体制冷元件，半导体制冷元件包括热端和冷端，所述半导体制冷元件的热端设置散热器，所述散热器包括与半导体制冷元件热端贴合的储液盒，所述储液盒与散热管连通，所述储液盒和所述散热管中填充冷却介质。

上述技术方案中，储液盒与半导体制冷元件的热端贴合，储液盒中的冷却介质吸收半导体制冷元件的热量并汽化，之后进入散热管，散热管中的冷却介质通过管壁与空气进行热交换后重新凝结为液体在重力作用下回流到储液盒中吸收半导体制冷元件热端的热量，对其进行冷却。在半导体制冷元件的热端贴合储液盒，储液盒可容纳较大量的制冷介质，制冷介质通过储液盒壁与半导体制冷元件的热端接触传热，吸收半导体制冷元件的热端的热量，而该吸收的热量通过汽化后的制冷介质进入散热管中通过较大面积与空气进行热交换冷却，因此散热速度快，散热效率提高。

进一步优选储液盒的结构为：不与半导体制冷元件热端贴合的储液盒的部分壁面向储液盒内部凹进。

采用储液盒与半导体制冷元件热端贴合的散热结构中，由于半导体制冷装置的热端和冷端的表面积有一定限制，因此对与热端贴合的储液盒的贴合面有一定的要求，而整个散热系统中，即储液盒与散热管的连通的整个循环系统中，由于要实现液体和气体的相互转换，循环系统中应当保留一定的气体空间，只有调节液体和气体空间的适当，才能达到气体和液体转化的最好匹配，进而达到更好的散热效率。而上述的通过储液盒和散热管的半导体制冷元件的散热方式中，为实现热循环系统中的压力匹配和储液盒与半导体制冷元件热端的贴合，储液盒中的液体的液位相对较低，即储液盒中冷却介质与半导体制冷元件热端的表面积接触小，因此冷却介质不能充分吸收制冷元件热端产生的热量，散热效率低，从而降低了半导体元件的制冷效率。本发明中，在上述储液盒的基础上，改变上述储液盒的结构，使不与半导体制冷元件热端贴合的储液盒的部分壁面向储液盒内部凹进，因此相对提高了与半导体制冷元件热端接触的冷却介质的液位，进而提高了冷却介质与半导体制冷元件热端的接触面积，冷却介质吸热量增大提高了散热效率，在相同条件下使得热端温度相对降低，根据热平衡原理，相应的提高了半导体制冷元件的制冷效率。

为简化储液盒结构，方便加工和在冰箱中对储液盒进行固定，所述储液盒部分成梯形，所述储液盒梯形部分的小端面与半导体制冷元件的热端贴合，所述储液盒与梯形小端面相对的一侧向储液盒内部凹进。

为调整储液盒与半导体制冷元件热端的贴合及在散热循环系统中压力的匹配，所述梯形储液盒后上部设置突出于储液盒的盒体部分。

重力热管型散热器中，热量主要通过散热管与空气接触将热管中冷却介质吸收的热量释放到周围空气中，进而将散热管中的气体冷却介质转化为液体回流到储液盒中，重新吸收半导体制冷元件热端产生的热量，为提高散热管的散热效率，所述散热管为盘管，所述盘管倾斜设置。

散热管成盘管，可在有限的面积内增加散热管的散热面积。散热管的盘管通常设置在同一平面，因此将盘管倾斜设置，可使盘管在纵向上相互错位，下部盘管释放的热量不会或减少下部盘管上升的热量接触到上部的盘管，因此可提高盘管的散热效率。

储液盒中的冷却介质吸收了半导体制冷元件热端的热量后并将部分液体冷却介质气化后，越快上升进入散热管则循环越快，散热效率越高，而提高循环速度，冷却后的液体介质回流到储液盒中越快，同样可提高散热效率，因此本发明中采用了所述散热管为多组，分别单独与所述储液盒连通。而且多组散热管可以增加传热面积，降低回流液体的温度。

而为进一步便于在储液盒上连接多个散热管，所述散热器间通过翅片或翅条连接。

散热管自出口端进入散热管后会立即对冷却介质降温，因此若散热管出口端接触到冷却后的散热管，会向冷却后的散热管释放热量，降低散热管的散热效率，为防止多个散热管出口端沿不同方向引出而接触冷却后的散热管，所述散热管的出口端沿并列同向设置。

为便于散热管的设置，所述散热管为盘管，所述盘管弯折成U型。由于半导体制冷元件通常为较小的制冷装置制冷，为减小盘管所占据的平面面积，可将盘管弯折成U型。

同样为在有限面积内设置更大面积的散热管，提高散热效率，所述散热管并排或前后设置。

冷却介质在储液盒与散热管间形成的循环回路的循环方式为：冷却介质在储液盒中吸收半导体制冷元件热端产生的热量后汽化上升至储液盒的上部空间并进入散热管中，在散热管中将吸收的热量与周围空气进行热交换后冷却重新转换成液体，在重力作用下，冷却后的液体经散热管的入口进入储液盒，因此为便于液化后的冷却介质进入储液盒及防止回流的液体冷却介质阻挡受热后汽化的冷却介质上升，所述散热管的进口端与所述储液盒的下部连通。

如上所述，储液盒中的冷却介质冷却后上升进入散热管，因此为便于冷却介质进入散热管形成顺畅的散热循环，所述散热管的出口端与所述储液盒的上部连通。

本发明中采用重力热管散热原理，冷却介质间进行气液转换，转换成液体的冷却介质通过重力回流到储液盒中，因此为使冷却介质回流顺利，所述散热管的管路沿自上而下的倾斜方向盘绕。

而为进一步提高重力热管型散热器的散热效率，所述散热管上设置散热翅片或翅条。

本发明中重力热管型散热器可适用于各种制冷装置，如制冷装置为冰箱、空调或冷柜等。

本发明中，采用了储液盒与散热管结合的散热方式，相对于现有的半导体制冷元件的散热结构，散热效率得到了明显提高，而进一步对储液盒结构加以改进，使不与半导体制冷元件热端贴合的储液盒的部分壁面向储液盒内部凹进，相对提高了与半导体制冷元件热端接触的冷却介质的液位，进而提高了冷却介质与半导体制冷元件热端的接触面积，冷却介质吸热效率提高，根据热平衡原理，相应的提高了半导体制冷元件的制冷效率。

而将盘管倾斜设置；散热管管路沿自上而下的倾斜方向盘绕；所述散热管为多组，分别单独与所述储液盒连通，均可以提高散热器中散热管散热效率，同样提高了半导体制冷元件的制冷效率。

附图说明

图1为设置有重力热管型散热器的制冷装置的储液盒具体实施方式结构侧视图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为图1储液盒的右视图。

图4为图1储液盒的俯视图。

图5为重力热管型散热器具体实施方式1结构正视图。

图6为图5中散热器展开结构示意图。

图7为散热器具体实施方式2的结构正视图

图8为图7的俯视图。

图9为设置有重力热管型散热器的冰箱或冰柜的结构示意图。

图10为图9中B-B向剖视图。

具体实施方式

如图9、图10所示的一种设置有重力热管型散热器的电冰箱或电冰柜6，该电冰箱或电冰柜为单箱体结构，为说明半导体制冷元件和重力热管型散热器的结构，冰箱或冰柜可采用其他结构形式，图9、图10中为说明问题方便，图示中省去了冰箱或冰柜的门体；

冰箱或冰柜6包括有箱体61，在箱体61的后壁62上开孔7，孔7对应冰箱箱体的内部设置有半导体制冷元件4，半导体制冷元件4朝向冰箱箱体内侧的一侧为冷端，而朝向冰箱箱体外部的一侧为热端，在半导体制冷元件的热端贴合有重力热管型散热装置的储液盒1，储液盒1固定在开孔7中，孔7与储液盒1之间设置有密封保温材料8。

如图5、图7、图8所示的重力热管型散热器，该散热器包括与半导体制冷元件热端贴合的储液盒1，储液盒1与散热管2连通，储液盒1和散热管2中填充冷却介质3。

如图1、图2、图3、图4、图10所示，储液盒3的前部31成梯形，储液盒梯形部分的小端面32与半导体制冷元件4的热端贴合，储液盒与梯形小端面相对的后壁33向储液盒内部凹进。当然，储液盒1可制作成简单的盒体，该盒体直接与散热管连接，同样可实现提高散热效率的功能，该盒体可设置成梯形。储液盒与梯形小端面相对的后壁33向储液盒内部凹进，相对于简单的储液盒盒体，可提高储液盒中冷却介质液位的高度，增加储液盒中冷却介质与半导体热端的接触面结，进一步提高对半导体热端的散热效率。

梯形储液盒部分的后上部设置突出于储液盒的盒体部分34。

如图5、图6、图7、图8所示，散热管2为盘管；

如图9所示，盘管2分为两部分21和22，盘管21部分垂直设置，而盘管22部分倾斜设置，盘管部分22倾斜设置，可使盘管在纵向上相互错位，减少或避免下部盘管上升的热量接触到上部的盘管，因此可提高盘管的散热效率。

散热管的出口端23与储液盒的上部突出的盒体部分34连通。

散热管的进口端24与储液盒1的下部连通。

冷却介质间进行气液转换后，为使转换成液体的冷却介质通过重力回流到储液盒中回流顺利，盘管2的管路25沿自上而下的倾斜方向盘绕。

储液盒1中的冷却介质吸收了半导体制冷元件热端的热量气化后循环越快，散热效率越高，因此本发明中采用的散热管2为两组，分别单独与储液盒1连通。

而为进一步提高散热管的散热效率，散热管2上设置散热翅条5。

如图7、图8所示，两组重力型散热管盘管2分前后与储液盒1连通，在散热管分两组设置时，为便于散热管间相互固定和安装，盘管2间通过翅条5连接。

散热管自出口端23进入盘管2后会立即对冷却介质降温，因此若盘管出口端接触到冷却后的盘管，会向冷却后的盘管释放热量，降低盘管的散热效率，为防止多个盘管出口端沿不同方向引出而接触冷却后的盘管，如图7所示，散热管的出口端23沿并列同向设置。

如图5、图6所示，当两盘管分左右并排分别与储液盒1连通时，为便于盘管的设置，盘管通过管路26处弯折成U型。

上述具体实施方式中，冷却介质3在储液盒1与散热管2间形成的循环回路的循环方式为：冷却介质3在储液盒中吸收半导体制冷元件4热端产生的热量后气化上升至储液盒的上部空间并进入散热管2中，在散热管2中将吸收的热量与周围空气进行热交换后冷却重新转换成液体，在重力作用下，冷却后的液体经散热管的入口进入储液盒1，如此反复循环为半导体制冷元件的热端降温。

上述具体实施方式中，通过将储液盒的后壁向储液盒1的内部凹进，相对提高了储液盒中冷却介质与半导体制冷元件热端接触的液位，进而提高了冷却介质与半导体制冷元件热端的接触面积，冷却介质吸热效率提高，根据热平衡原理，相应的提高了半导体制冷元件的制冷效率。

而将散热管2设置两组，分别单独与所述储液盒连通；盘管2倾斜设置；盘管管路25沿自上而下的倾斜方向盘绕，均可以提高散热器中散热管散热效率，同样提高了半导体制冷元件的制冷效率。

本发明中，很容易理解，该重力热管型散热器可适用于各种半导体制冷元件的散热，只要将重力热管型散热器贴合到半导体制冷元件的热端，均可实现提高散热效率的功能，相应提高半导体制冷元件的制冷效率。

Claims (10)

1、一种制冷装置，包括半导体制冷元件，半导体制冷元件包括热端和冷端，所述半导体制冷元件的热端设置散热装置，所述散热装置包括与半导体制冷元件热端贴合的储液盒，所述储液盒与散热管连通，所述储液盒和所述散热管中填充冷却介质，不与半导体制冷元件热端贴合的储液盒的部分壁面向储液盒内部凹进。

2、根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述储液盒部分成梯形，所述储液盒梯形部分的小端面与半导体制冷元件的热端贴合，所述储液盒与梯形小端面相对的一侧向储液盒内部凹进。

3、根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述储液盒后上部设置突出于储液盒的盒体部分。

4、根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述散热管为盘管，所述盘管倾斜设置。

5、根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，所述散热管为多组，分别单独与所述储液盒连通。

6、根据权利要求5所述的制冷装置，其特征在于，所述散热管间通过翅片或翅条连接。

7、根据权利要求5所述的制冷装置，其特征在于，所述散热管的出口端沿并列同向设置。

8、根据权利要求5所述的制冷装置，其特征在于，所述散热管并排或前后设置。

9、根据权利要求5所述的制冷装置，其特征在于，所述散热管为盘管，所述盘管弯折成U型。

10、根据权利要求1至9任一权利要求所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置为冰箱、空调或冷柜。

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