专利名称：一种半导体制冷的热磁循环散热装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种半导体制冷的热磁循环散热装置，属于制冷技术。
现有技术现有半导体制冷技术中热电堆热端的冷却方法主要有两种(1)空气冷却——在半导体热电堆的热端加装散热片，通过散热片直接向空气中散热，在空气自然对流情况下，其换热系数约为3～6W/(m2.K)；若采用风扇等强制通风措施，其换热系数约为26～30W/(m2.K)。
(2)水循环系统冷却——在半导体热电堆的热端设置一个水腔，连同水管、水泵一起构成一个强制对流水循环系统。水泵将水压入热端的水腔内，吸收热端所散发的热量后流出，再向周围空气散热，然后返回水泵吸入口，如此循环往复达到散热目的。其换热系数约为100～1000W/(m2.K)。
上述现有半导体制冷技术中热电堆热端的两种主要冷却方法均有明显缺陷，空气冷却法换热系数太小，在要求热端散热率大的场合，不能对热电堆的热端进行有效冷却。水循环系统冷却法需要机械动力驱动装置，这就在相当程度上破坏了半导体制冷器的性能优势。
发明的内容为避免现有技术的不足之处，提供了一种半导体制冷的热磁循环散热装置，采用降低半导体热电堆热端的温度以提高其制冷系数，从而有效地提高半导体制冷器制冷时的能效。
半导体制冷的热磁循环散热装置的特征在于在半导体热电堆的热端3设置一个液流空腔4，环管1穿越该空腔并与其紧密接触，在环管1、半导体热电堆的热端3的附近设计磁铁2，在环管1内注满磁性液体5。
所述的环管1为空心封闭应水平放置，并采用导热、导磁材料制作。
所述的磁性液体5选用导热性能良好的超微强磁性金属颗粒制成的磁性液体。
半导体热电堆的热端3所散发的热量对环管1中的局部磁性液体5进行加热，在环管1中形成热磁循环。流出热端3的磁性液体5再向周围空气散热，这样，就可通过磁液的循环流动实现对半导体热电堆热端3的散热，最终达到提高半导体制冷器的制冷系数的目的。
本实用新型摈弃了传统的机械驱动液流散热工艺，巧妙地采用了功能材料磁性液体，运用“热磁循环”原理，实现对半导体热电堆热端散热的目的，有效地提高了半导体制冷器的制冷系数。克服了半导体制冷器的重大缺陷，而且免用机械驱动装置，结构简单，造价低廉。优异的技术性能拓展了半导体制冷器的应用领域，作为冷藏器和空调器，可被广泛地用于家庭、宾馆、车辆、潜艇、航天器，也可用于生物组织及医药的冷藏，还可用于半导体电子设备的冷却以及热电恒温控制器等，具有广阔的技术应用前景。
图1半导体制冷的热磁循环散热装置示意图1-环管 2-磁铁 3-半导体热电堆的热端 4-热端空腔 5-磁性液体具体实施方式
磁性液体既具有固体的磁性，又具有液体的流动特性，而且它还具有良好的导热性能。磁性液体的磁化强度随温度的上升而减小，磁液温度分布的不均匀可引起它的磁化强度分布不均匀，进而引起磁感应强度分布的变化，导致磁性液体原有的力学平衡遭到破坏，从而引起磁性液体的运动。
在本实用新型中，如图1所示的环状封闭管道里注满磁性液体，只要我们从管道外对环管的某一部分进行加热，环管中的磁性液体就会循环不息地流动起来，形成所谓的“热磁循环”。
其结构为在半导体热电堆的热端3设置一个液流空腔4，环管1穿越该空腔并与其紧密接触，在环管1、半导体热电堆的热端3的附近设计磁铁2，在环管1内注满磁性液体5。
本实用新型中的空心封闭环管2选用导热、导磁、热稳定性好的钢化玻璃制作，环管1所用玻璃管的内直径为5mm，其余几何尺寸应根据半导体热电堆部件的大小决定。环管1要与热电堆热端3上的空腔紧密接触，在方位上要水平放置。磁铁2选用稀土永磁材料(Nd-Fe-B)制作。磁性液体5选用超微强磁性金属颗粒制成的水基磁性液体，这种磁性液体具有良好的导热、导磁性能。
本实用新型实现了半导体热电堆热端散热，有效地提高了半导体制冷器的制冷系数。在散热系统上无机械驱动装置，结构简单，无噪音污染，造价低廉，改善了半导体制冷器的性能缺陷，拓展了其技术应用领域。作为冷藏器和空调器，可广泛用于家庭、宾馆、汽车、潜艇等，也可用于生物组织及医药的冷藏，还可用于半导体元器件的冷却及热电恒温控制器等。
权利要求1.一种半导体制冷的热磁循环散热装置，其特征在于在半导体热电堆的热端(3)设置一个液流空腔(4)，环管(1)穿越该空腔并与其紧密接触，在环管(1)、半导体热电堆的热端(3)的附近设计磁铁(2)，在环管(1)内注满磁性液体(5)。
2.根据权利要求1所述的半导体制冷的热磁循环散热装置，其特征在于所述的环管(1)为空心封闭应水平放置，并采用导热、导磁材料制作。
3.根据权利要求1所述的半导体制冷的热磁循环散热装置，其特征在于所述的磁性液体(5)选用导热性能良好的超微强磁性金属颗粒制成的磁性液体。
4.根据权利要求1或3所述的半导体制冷的热磁循环散热装置，其特征在于所述的磁性液体(5)选用超微强磁性金属颗粒制成的水基磁性液体。
5.根据权利要求1所述的半导体制冷的热磁循环散热装置，其特征在于所述的磁铁选用稀土永磁材料制做。
6.根据权利要求1或5所述的半导体制冷的热磁循环散热装置，其特征在于所述的磁铁选用稀土永磁材料Nd-Fe-B制作。
专利摘要本实用新型涉及一种半导体制冷的热磁循环散热装置，属于制冷技术。技术特征在于在半导体热电堆的热端设置一个液流空腔，环管穿越该空腔并与其紧密接触，在环管、半导体热电堆的热端的附近设计磁铁，在环管内注满磁性液体。半导体热电堆的热端所散发的热量对环管中的局部磁性液体进行加热，在环管中形成热磁循环。流出热端的磁性液体再向周围空气散热，通过磁液的循环流动实现对半导体热电堆热端的散热。可以有效地提高半导体制冷器的制冷系数，结构简单，造价低廉。可作为冷藏器和空调器，广泛地用于家庭、宾馆、车辆、潜艇、航天器，也可用于生物组织及医药的冷藏，还可用于半导体电子设备的冷却以及热电恒温控制器等，具有广阔的应用前景。
文档编号F25B21/02GK2847175SQ20052007914
公开日2006年12月13日 申请日期2005年7月28日 优先权日2005年7月28日
发明者王济民 申请人:西北工业大学