液态半导体制冷换热模块和大功率液态半导体制冷换热器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及半导体制冷换热领域，尤其涉及一种液态半导体制冷换热模块，包括：一对金属板体，每一金属板体上均固定有多个半导体制冷片，且每一金属板体中间均开设有通孔；第一金属螺旋管，其固定在一对金属板体形成的第一容置空间中，且所述第一金属螺旋管的一端从所述第一容置空间的侧部伸出连接至第一液体输送管，所述第一金属螺旋管的另一端从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体的通孔伸出连接至第二液体输送管；其中，每一半导体制冷片的连接线均引出至接线盒处。本实用新型还提供了一种基于上述液态半导体制冷换热模块的大功率液态半导体制冷换热器。本实用新型模块化的结构形式，解决了单个制冷元件对功率小，无法大功率使用的难题。
【专利说明】液态半导体制冷换热模块和大功率液态半导体制冷换热器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体制冷换热领域，尤其涉及一种液态半导体制冷换热模块和大功率液态半导体制冷换热器。
【背景技术】
[0002]半导体制冷的工作原理是基于帕尔帖原理，成品半导体制冷器件的尺寸小重量轻，无机械传动部分，工作中无噪音，无液、气工作介质，因而不污染环境，制冷参数不受空间方向以及重力影响；通过调节工作电流的大小，可方便调节制冷速率；通过切换电流方向，可使制冷器从制冷状态转变为制热工作状态；作用速度快，使用寿命长，且易于控制。
[0003]半导体制冷具有较多的优点，但也有致命的弱点，就是制冷受环境影响较大，当冷热端达到一定温差，就会达到一个平衡点，此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，必须采取强制散热等方式降低热端的温度来实现。
[0004]半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆方式，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，制冷功率就可以做到很大的范围。
[0005]通过现有技术的文献检索发现，热端散热普遍采用机械通风的形式，风冷方式散热量有限，而且散热器不是模块化结构，不利于扩容搭接，所有的这些弊端都制约了半导体制冷技术的大功率应用。
实用新型内容
[0006]针对目前大功率半导体制冷技术存在的问题，本实用新型提供一种模块化，容易扩容搭接的液态半导体制冷换热模块和大功率液态半导体制冷换热器。
[0007]本实用新型提供的技术方案为:
[0008]一种液态半导体制冷换热模块，包括:
[0009]一对金属板体，每一金属板体上均固定有多个半导体制冷片，且每一金属板体中间均开设有通孔；
[0010]第一金属螺旋管，其固定在一对金属板体形成的第一容置空间中，且所述第一金属螺旋管的一端从所述第一容置空间的侧部伸出连接至第一液体输送管，所述第一金属螺旋管的另一端从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体的通孔伸出连接至第二液体输送管；
[0011]其中，每一半导体制冷片的连接线均引出至接线盒处。
[0012]优选的是，所述的液态半导体制冷换热模块中，所述第一金属螺旋管的外壁与一对金属板体之间形成第二容置空间，所述第二容置空间的进出口分别连接至第一液体输送管和第二液体输送管。
[0013]优选的是，所述的液态半导体制冷换热模块中，所述第二容置空间的进出口分别安装有第二金属螺旋管，所述第一金属螺旋管和第二金属螺旋管的进出口均连接至一总连接管，所述总连接管连接至液体输送管。
[0014]优选的是，所述的液态半导体制冷换热模块中，所述总连接管从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体的通孔伸出。
[0015]—种大功率液态半导体制冷换热器，包括:
[0016]多个液态半导体制冷换热模块，其置于一壳体中平行排列，所述壳体带有保温层；所述液态半导体制冷换热模块均包括:
[0017]一对金属板体，每一金属板体上均固定有多个半导体制冷片，且每一金属板体中间均开设有通孔；
[0018]第一金属螺旋管，其固定在一对金属板体形成的第一容置空间中，且所述第一金属螺旋管的一端从所述第一容置空间的侧部伸出连接至第一液体输送管，所述第一金属螺旋管的另一端从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体的通孔伸出连接至第二液体输送管；
[0019]其中，每一半导体制冷片的连接线均引出至接线盒处，所述第一金属螺旋管的两端从所述壳体中部的开孔或侧壁上的孔洞伸出所述壳体；
[0020]多个液体输送管，其分别与所述第一金属螺旋管的两端连接；
[0021]其中，冷端液态半导体制冷换热模块和热端液态半导体制冷换热模块间隔排列设置，位于两端的液态半导体制冷换热模块通过连接件与所述壳体固定。
[0022]优选的是，所述的大功率液态半导体制冷换热器中，所述多个液体输送管包括冷液进管、冷液出管、热液进管和热液出管，所述冷端液态半导体制冷换热模块的第一金属螺旋管的两端分别与所述冷液进管和冷液出管连接，所述热端液态半导体制冷换热模块的第一金属螺旋管的两端分别与所述热液进管和热液出管连接。
[0023]优选的是，所述的大功率液态半导体制冷换热器中，所述冷液进管、冷液出管、热液进管和热液出管侧壁上均开设有多个安装孔，所述第一金属螺旋管的两端分别伸出所述壳体侧壁上的孔洞连接至所述安装孔。
[0024]优选的是，所述的大功率液态半导体制冷换热器中，所述壳体上安装有接线盒，所述液态半导体制冷换热器的半导体制冷片的连接线均引出至所述接线盒处。
[0025]优选的是，所述的大功率液态半导体制冷换热器中，所述半导体制冷片与所述金属板体之间涂有导热膏。
[0026]优选的是，所述的大功率液态半导体制冷换热器中，所述冷端液态半导体制冷换热模块中使用乙二醇与软化水的混合物，所述热端液态半导体制冷换热模块中使用乙二醇与软化水的混合物或软化水循环。
[0027]本实用新型的有益效果是，提供了一种模块化、容易扩容搭接的液态半导体制冷换热模块，可以根据需要，制作各种功率的半导体制冷换热器，可作为传统蒸汽压缩式压缩机的替代产品，广泛适用在小型制冷空调装置中，如汽车空调、整体式空调器、分体式空调器以及其它类型的小型装置中。所述第一金属螺旋管和一对金属板体形成两个液态工质的流动腔，液态工质通过所述第一液体输送管和第二液体输送管进出流动腔，构成了液态半导体制冷换形式，液态工质在半导体制冷换热模块中流动，带走半导体制冷换热模块冷端或热端的能量。当需要较大制冷功率时，冷端液态半导体制冷换热模块和热端液态半导体制冷换热模块间隔排列设置，成为大功率的液态半导体制冷换热器，不同状态的液态工质通过所述第一液体输送管和第二液体输送管进出流动腔，实现制冷换热。本实用新型模块化的结构形式，解决了单个制冷元件对功率小，无法大功率使用的难题。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1为本实用新型中的第一金属螺旋管结构示意图。
[0029]图2为本实用新型中的液态半导体制冷换热模块结构示意图一。
[0030]图3为本实用新型中的液态半导体制冷换热模块结构示意图二。
[0031]图4为图3的A-A截面图。
[0032]图5为本实用新型中的液态半导体制冷换热模块结构示意图三。
[0033]图6为图5的B-B截面图。
[0034]图7为本实用新型中的大功率液态半导体制冷换热器结构示意图一。
[0035]图8为本实用新型中的大功率液态半导体制冷换热器结构示意图二。
[0036]图9为本实用新型中的大功率液态半导体制冷换热器结构示意图三。
【具体实施方式】
[0037]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0038]本实用新型的液态半导体制冷换热模块包括，如图2所示的一对金属板体4，每一金属板体4上均固定有多个半导体制冷片5，如图7所示，每一金属板体4上均匀分布有四个半导体制冷片5，且每一金属板体4中间均开设有通孔；第一金属螺旋管1，如图1和图2所示，其固定在一对金属板体4形成的第一容置空间中，如图3和图5所示，且所述第一金属螺旋管I的一端从所述第一容置空间的侧部伸出连接至第一液体输送管，所述第一金属螺旋管I的另一端可以根据需要，从所述第一容置空间的侧部(图3)或任一金属板体4的通孔伸出(图5)连接至第二液体输送管；其中，金属板体4和金属螺旋管I的材质通常选用重量轻、导热性好的铜材质，每一半导体制冷片5的连接线均引出至接线盒13处，如图9所示。
[0039]所述第一金属螺旋管I的外壁与一对金属板体4之间形成第二容置空间，所述第二容置空间的进出口分别连接至第一液体输送管和第二液体输送管。这样使液态工质分别在第一金属螺旋管I和第二容置空间中同时流动换热，扩大了换热面积。
[0040]如图2-6所示，所述第二容置空间的进出口分别安装有第二金属螺旋管2，所述第一金属螺旋管I和第二金属螺旋管2的进出口均连接至一总连接管3，所述总连接管3连接至液体输送管。
[0041]所述总连接管3可以根据需要，从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体4的通孔伸出。
[0042]本实用新型的大功率液态半导体制冷换热器，包括:如图7所示的五个液态半导体制冷换热模块，其置于一壳体14中平行排列，所述壳体14带有保温层；如图9所示，所述第一金属螺旋管I的两端从所述壳体14中部的开孔或侧壁上的孔洞伸出所述壳体14 ;液态半导体制冷换热模块包括，如图2所示的一对金属板体4，每一金属板体上均固定有多个半导体制冷片5，如图7所示，每一金属板体4上均匀分布有四个半导体制冷片5，且每一金属板体4中间均开设有通孔；第一金属螺旋管1，如图1和图2所示，其固定在一对金属板体4形成的第一容置空间中，如图3和图5所示，且所述第一金属螺旋管I的一端从所述第一容置空间的侧部伸出连接至第一液体输送管，所述第一金属螺旋管I的另一端可以根据需要，从所述第一容置空间的侧部(图3)或任一金属板体4的通孔伸出(图5)连接至第二液体输送管；其中，金属板体4和金属螺旋管I的材质通常选用重量轻、导热性好的铜材质，每一半导体制冷片5的连接线均引出至接线盒13处，如图9所示；多个液体输送管，其分别与所述第一金属螺旋管I的两端连接。
[0043]如图7所示，冷端液态半导体制冷换热模块和热端液态半导体制冷换热模块间隔排列设置，位于两端的液态半导体制冷换热模块通过连接件6、螺杆7、螺母8与所述壳体14固定。这是由于相邻金属板体4上的半导体制冷片5的冷热端呈相反方向放置，这样使半导体制冷片5均接触的金属板体4仅为热端或仅为冷端，避免能量的浪费。例如，图7中的五个液态半导体制冷换热模块冷热交替放置，中间和两端的三个液态半导体制冷换热模块为热端液态半导体制冷换热模块，其余两个为冷端液态半导体制冷换热模块。
[0044]如图8和图9所示,所述多个液体输送管包括冷液进管9、冷液出管10、热液进管11和热液出管12，所述冷端液态半导体制冷换热模块的第一金属螺旋管I的两端分别与所述冷液进管9和冷液出管10连接，所述热端液态半导体制冷换热模块的第一金属螺旋管I的两端分别与所述热液进管11和热液出管12连接。
[0045]所述冷液进管9、冷液出管10、热液进管11和热液出管12侧壁上均开设有多个安装孔，所述第一金属螺旋管I的两端分别伸出所述壳体14侧壁上的孔洞连接至所述安装孔。
[0046]如图9所示，所述壳体14上安装有接线盒13，所述液态半导体制冷换热器的半导体制冷片5的连接线均引出至所述接线盒13处。
[0047]所述半导体制冷片5与所述金属板体4之间涂有导热膏，使导热效果更佳。
[0048]所述冷端液态半导体制冷换热模块中使用乙二醇与软化水的混合物，所述热端液态半导体制冷换热模块中使用乙二醇与软化水的混合物或软化水循环。乙二醇加入软化水中，可以降低混合物的凝固点，使工质在较低温度下也能保持流动性。例如，可以使液态工质中乙二醇含量控制在55%?60%之间。
[0049]工作时，液态工质从冷液进管9经总连接管3进入冷端液态半导体制冷换热模块，来自半导体制冷片5冷端的能量便会通过第一金属螺旋管I和金属板体4传递给液态工质，然后液态工质经冷液出管10将能量传递到空调及其他系统中使用；与此同时，另一部分液态工质从热液进口 11经总连接管3进入热端液态半导体制冷换热模块,来自半导体制冷片5热端的能量便会通过第一金属螺旋管I和金属板体4传递给液态工质，然后液态工质便经热液出管12将能量带出换热器。
[0050]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种液态半导体制冷换热模块，其特征在于，包括: 一对金属板体，每一金属板体上均固定有多个半导体制冷片，且每一金属板体中间均开设有通孔； 第一金属螺旋管，其固定在一对金属板体形成的第一容置空间中，且所述第一金属螺旋管的一端从所述第一容置空间的侧部伸出连接至第一液体输送管，所述第一金属螺旋管的另一端从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体的通孔伸出连接至第二液体输送管； 其中，每一半导体制冷片的连接线均引出至接线盒处。
2.如权利要求1所述的液态半导体制冷换热模块，其特征在于，所述第一金属螺旋管的外壁与一对金属板体之间形成第二容置空间，所述第二容置空间的进出口分别连接至第一液体输送管和第二液体输送管。
3.如权利要求2所述的液态半导体制冷换热模块，其特征在于，所述第二容置空间的进出口分别安装有第二金属螺旋管，所述第一金属螺旋管和第二金属螺旋管的进出口均连接至一总连接管，所述总连接管连接至液体输送管。
4.如权利要求3所述的液态半导体制冷换热模块，其特征在于，所述总连接管从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体的通孔伸出。
5.一种大功率液态半导体制冷换热器，其特征在于，包括: 多个液态半导体制冷换热模块，其置于一壳体中平行排列，所述壳体带有保温层；所述液态半导体制冷换热模块均包括: 一对金属板体，每一金属板体上均固定有多个半导体制冷片，且每一金属板体中间均开设有通孔； 第一金属螺旋管，其固定在一对金属板体形成的第一容置空间中，且所述第一金属螺旋管的一端从所述第一容置空间的侧部伸出连接至第一液体输送管，所述第一金属螺旋管的另一端从所述第一容置空间的侧部或任一金属板体的通孔伸出连接至第二液体输送管； 其中，每一半导体制冷片的连接线均引出至接线盒处，所述第一金属螺旋管的两端从所述壳体中部的开孔或侧壁上的孔洞伸出所述壳体； 多个液体输送管，其分别与所述第一金属螺旋管的两端连接； 其中，冷端液态半导体制冷换热模块和热端液态半导体制冷换热模块间隔排列设置，位于两端的液态半导体制冷换热模块通过连接件与所述壳体固定。
6.如权利要求5所述的大功率液态半导体制冷换热器，其特征在于，所述多个液体输送管包括冷液进管、冷液出管、热液进管和热液出管，所述冷端液态半导体制冷换热模块的第一金属螺旋管的两端分别与所述冷液进管和冷液出管连接，所述热端液态半导体制冷换热模块的第一金属螺旋管的两端分别与所述热液进管和热液出管连接。
7.如权利要求6所述的大功率液态半导体制冷换热器，其特征在于，所述冷液进管、冷液出管、热液进管和热液出管侧壁上均开设有多个安装孔，所述第一金属螺旋管的两端分别伸出所述壳体侧壁上的孔洞连接至所述安装孔。
8.如权利要求5所述的大功率液态半导体制冷换热器，其特征在于，所述壳体上安装有接线盒，所述液态半导体制冷换热器的半导体制冷片的连接线均引出至所述接线盒处。
9.如权利要求5所述的大功率液态半导体制冷换热器，其特征在于，所述半导体制冷片与所述金属板体之间涂有导热膏。
10.如权利要求5所述的大功率液态半导体制冷换热器，其特征在于，所述冷端液态半导体制冷换热模块中使用乙二醇与软化水的混合物，所述热端液态半导体制冷换热模块中使用乙二醇与软化水的混合物或软化水循环。
【文档编号】F25B21/02GK204115291SQ201420409089
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】邱庆龄 申请人:武汉商学院