一种多面体螺旋通道液体制冷用热交换器的制作方法

本发明涉及一种半导体制冷领域，尤其涉及一种多面体螺旋通道液体制冷用热交换器。

背景技术：

近年来，随着科学技术快速发展，人们生活水平的提升，在医疗美容、生物技术、试验室设备、通讯、生活日用小家电等各种生产、生活领域对温度控制提出更精确、更快速、更小巧、更高能量交换密度等要求。

半导体制冷器具有尺寸小，重量轻，无机械传动部分，工作中无噪音，无液态、气态工作介质的优点，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。且有作用速度快，使用寿命长，易于控制的优点，但是半导体致冷器使用需要与冷热交换部件配套作为冷却来使用。

目前应用冷却用热交换器一般为板式结构，一面制冷一面放热，存在热交换器体积大，热能交换密度小，在大功率制冷方面效率低的问题。例如，一种在中国专利文献上公开的“饮用液体半导体制冷系统及制冷设备”，其公告号cn210154182u，包括半导体制冷芯片、与所述半导体制冷芯片的冷端接触的制冷单元和与半导体制冷芯片的热端接触的散热单元；所述制冷单元包括与所述半导体制冷芯片的冷端接触的制冷传递部、用于存储饮用液体的存储容器以及液体驱动装置，以形成液体流动路径，所述液体驱动装置设置在所述液体流动路径上，以能够在工作过程中驱动饮用液体经由所述制冷传递部形成强制热对流运动，所述制冷单元内在所述液体流动路径上设有用于形成局部紊流的局部紊流形成结构。该制冷设备采用板式结构，热能交换密度小，在大功率制冷方面效率低。

技术实现要素：

本发明主要解决现有技术的热交换器采用板式结构，热交换器体积大，热能交换密度小，在大功率制冷方面效率低的问题；提供一种多面体螺旋通道液体制冷用热交换器，多面体内加工螺旋通道，通过在多面体各侧面配置半导体制冷片，使多组制冷片同时对一块制冷体进行制冷，从而提升了能量交换密度，减少了热交换器的体积，螺旋通道延长了液体流过时间，提升热交换效率。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明包括多面体冷块、芯轴、联接法兰和半导体制冷片；所述的多面体冷块是截面为多边形的棱柱，沿棱柱中心轴向方向设有内孔，沿内孔壁开设有供待制冷液体流通的螺旋槽；联接法兰与多面体冷块的两端固定连接，联接法兰与多面体冷块之间设置有对芯轴定位的挡板；半导体制冷片安装在多面体冷块的各侧面；芯轴的直径适配内孔，芯轴插入内孔中与螺旋槽形成密封的螺旋通道。

本方案在多面体冷块中设置供待冷却液体流经的通道，在多面体冷块的各侧面设置半导体制冷片，各组半导体制冷片从各位置对多面体冷块一起进行制冷，提升了能量交换的密度，减少了热交换器的体积，使得制冷更加均匀。待冷却液体通过螺旋通道，延长了流经的时间，充分进行热交换，提升了热交换的效率。

作为优选，所述的螺旋槽的槽间距大于螺旋槽的槽宽。内孔壁表面除螺旋槽外还有螺旋槽间隔部的内径保留，用于与芯轴表面的密封圈相配合，形成密封，使螺旋槽形成密封的通道。

作为优选，所述的芯轴上开设有与螺旋槽螺距相同的燕尾槽，燕尾槽中填充有密封条，密封条的两端与芯轴端面平齐。保证螺旋通道的密封性，减少能量的散失。芯轴上的燕尾槽与密封条形成紧密配合，方便组装，保证密封可靠性。

作为优选，所述的螺旋槽之间形成密封面，密封条位于密封面的中央位置。进一步保证密封性。

作为优选，所述的芯轴两端设置有定位固定的凸台。凸台为方形凸台，能够对芯轴轴向进行定位，防止芯轴转动。

作为优选，所述的挡板中央开设有适配凸台的安装槽，挡板上开设有供液体流经的通道；联接法兰与挡板之间和挡板与芯轴之间，分别安装有垫片。挡板与凸台配合，对芯轴进行轴向定位，防止芯轴转动，保证密封性。设置垫片能够进一步的保证密封性。

作为优选，所述的联接法兰为标准快装法兰。制冷热交换器的两端为标准快装法兰，能够方便地与其它系统对接；制冷热交换器作为标准单元，能够通过串联、并联进行展使用，增加换热功率。

作为优选，所述的多面体冷块的每个侧面均贴合有两个半导体制冷片，半导体制冷片与多面体冷块的侧面之间涂有导热胶。设置导热胶，使得热交换均匀。

作为优选，所述的多面体冷块的各侧面均粘贴有隔热垫。设置隔热垫减少半导体制冷片冷端热传递损失。

作为优选，所述的半导体制冷片的热面安装有散热片，散热片通过螺钉固定在多面体冷块的侧面，半导体制冷片与散热片之间涂有导热胶。散热片对半导体制冷片的热面散热，减少对制冷的影响，涂有导热胶使得热交换均匀。

本发明的有益效果是：

1.多面体内加工螺旋通道，通过在多面体各侧面配置半导体制冷片，使多组制冷片同时对一块制冷体进行制冷，从而提升了能量交换密度，减少了热交换器的体积。

2.螺旋通道延长了液体流过时间，提升热交换效率。

3.芯轴上的燕尾槽与密封条形成紧密配合，方便组装，保证密封可靠性。

4.两端挡板中部设计有方槽与芯轴端部台阶形成配合，防止芯轴窜动，提升系统可靠性。

5.制冷热交换器的两端为标准快装法兰，能够方便地与其它系统对接。

6.制冷热交换器作为标准单元，能够通过串联、并联进行展使用，增加换热功率。

附图说明

图1是本发明的多面体螺旋通道液体制冷用热交换器的结构示意图。

图2是本发明的多面体螺旋通道液体制冷用热交换器的剖视图。

图3是本发明的多面体螺旋通道液体制冷用热交换器的爆炸图。

图中1.多面体冷块，2.芯轴，21.燕尾槽，22.凸台，3.联接法兰，4.螺旋通道，5.半导体制冷片，6.挡板，61.安装槽，7.密封条，8.隔热垫，9.散热片，10.垫片。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例的一种多面体螺旋通道液体制冷用热交换器，如图1-3所示，包括多面体冷块1、芯轴2、联接法兰3、半导体制冷片5和挡板6。

多面体冷块1是截面为多边形的棱柱，在本实施例中，多面体冷块1是截面为六边形的棱柱。沿棱柱中心轴向方向设有内孔，芯轴2套接在内孔中，联接法兰3通过螺钉分别固定在棱柱的两端，棱柱各侧面分别与半导体制冷片5的冷端贴合。

沿内孔壁开设有供待制冷液体流通的螺旋槽。螺旋槽的槽间距大于螺旋槽的槽宽。内孔壁表面除螺旋槽外还有螺旋槽间隔部的内径保留，用于与芯轴2表面的密封圈相配合，形成密封，使螺旋槽形成密封的通道4。

芯轴2为两端带密封圈的芯轴。芯轴2的直径适配内孔，芯轴2插入内孔中与螺旋槽形成密封的螺旋通道4。

芯轴2上开设有与螺旋槽螺距相同的燕尾槽21，燕尾槽21中填充有密封条7，密封条7的两端与芯轴2端面平齐。螺旋槽之间形成密封面，密封条位于密封面的中央位置。保证螺旋通道的密封性，减少能量的散失。芯轴上的燕尾槽与密封条形成紧密配合，方便组装，保证密封可靠性。

芯轴2两端设置有定位固定的凸台22。在本实施例中的凸台22为方形凸台22，挡板6设置在联接法兰3与芯轴2之间。挡板6中央开设有适配凸台22的安装槽61，挡板6上开设有供液体流经的通道。挡板6与凸台22配合，对芯轴2进行轴向定位，防止芯轴2转动，保证密封性。

联接法兰3与挡板6之间和挡板6与芯轴2之间分别安装有垫片10。设置垫片10能够进一步的保证密封性。

紧固螺钉依次穿过联接法兰3、垫片10、挡板6和垫片10固定在多面体冷块1的端面上。联接法兰3为标准快装法兰。制冷热交换器的两端为标准快装法兰，能够方便地与其它系统对接；制冷热交换器作为标准单元，能够通过串联、并联进行展使用，增加换热功率。

半导体制冷片5安装在多面体冷块1的各侧面。在本实施例中，多面体冷块1的每个侧面均贴合有两个半导体制冷片5的冷端。半导体制冷片5与多面体冷块1的侧面之间涂有导热胶。设置导热胶，使得热交换均匀。

多面体冷块1的各侧面除了粘贴有半导体制冷片5之外，还均粘贴有隔热垫8。设置隔热垫8减少半导体制冷片5冷端热传递损失。

半导体制冷片5的热面安装有散热片9，散热片9通过螺钉固定在多面体冷块1的侧面，半导体制冷片5与散热片9之间涂有导热胶。散热片9对半导体制冷片5的热面散热，减少对制冷的影响，涂有导热胶使得热交换均匀。

本装置在使用时，通过一端联接法兰3进水，水经过螺旋通道4后从另一端的联接法兰3出水。半导体制冷片5从各个侧面对流经螺旋通道4的水制冷。

本方案在多面体冷块1内加工螺旋通道4，通过在多面体各侧面配置半导体制冷片5，使多组半导体制冷片5同时对一块制冷体进行制冷，从而提升了能量交换密度，减少了热交换器的体积。设置螺旋通道4延长了液体流过时间，提升热交换效率。

在芯轴2上的燕尾槽21与密封条7形成紧密配合，方便组装，保证密封可靠性。两端挡板6中部设计有方槽与芯轴2端部台阶形成配合，防止芯轴2窜动，提升系统可靠性。且制冷热交换器的两端为标准快装法兰，能够方便地与其它系统对接。制冷热交换器作为标准单元，能够通过串联、并联进行展使用，增加换热功率。

应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。