半导体制冷冰箱及其热端换热装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种半导体制冷冰箱及其热端换热装置。其中该热端换热装置包括：热端导热板，其具有与热源热连接的换热面；多根散热环形热管，沿径向依次间隔排列于与换热面平行的平面中，其中每根散热环形热管的下部与冷端导热板接触换热，沿与换热面平行的平面向上布置。本发明的技术方案，热端换热装置中多根散热环形热管将热端导热板传输过来的热量有效地传导周围环境，占用空间小，有助于与冰箱结构的配合。
【专利说明】半导体制冷冰箱及其热端换热装置
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]目前现有技术中出现了通过设置风机对散热片进行强制对流散热的方案，以提高换热效率，但是散热翅片本省体积较大，另外设置风扇更加占用冰箱空间。风扇启动后会引起噪音增加，而且风扇连续工作，可靠性也较差。
【发明内容】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。该用于半导体制冷冰箱的热端换热装置包括:热端导热板，其具有与热源热连接的换热面；多根散热环形热管，沿径向依次间隔排列于与换热面平行的平面中，其中每根散热环形热管的下部与冷端导热板接触换热，沿与换热面平行的平面向上布置。
[0008]可选地，每根散热环形热管为以热端导热板的纵向中心线轴对称的多边形，其构成底角的两条边或者其底边的一部分与热端导热板接触换热。
[0009]可选地，每根散热环形热管为圆角方形，其底边的至少一部分与热端导热板接触换热，其两个侧边沿与换热面平行的竖直向上延伸。
[0010]可选地，散热环形热管的管腔内部具有烧结的金属粉末结构。
[0011]可选地，每根散热环形热管为菱形，其第一组对角线竖直设置，第二组对角线水平设置，构成第一组对角线的下方底角及形成下方底角的邻边的至少一部分与热端导热板接触换热。
[0012]可选地，散热环形热管为光管热管。
[0013]可选地，每根散热环形热管的外表面为扁平方形。
[0014]根据本发明的另一个方面，还提供了一种半导体制冷冰箱。
[0015]该半导体冰箱包括:内胆，其内限定有储物间室；外壳，设置于内胆的外侧，其包括有U壳和后背，外壳的后背与内胆的后壁限定有安装空间；半导体制冷片；上述任一种的热端换热装置，其与半导体制冷片均布置于安装空间内，热端换热装置被安装成使其换热面与半导体制冷片的热端热连接，而且使其每根制冷环形热管的至少一部分与外壳的内表面贴靠，以将来自热端的热量散发至周围环境。
[0016]可选地，该半导体冰箱还包括:
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]可选地，冷端换热装置包括:冷端导热板，其与冷端热连接；和多根制冷环形热管，每根制冷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胆的外壁接触换热。
[0021]可选地，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；翅片，设置于多根热管的另一部分上，并通过内胆上的开口裸露在储物间室中；风机，用于在储物间室中生成通过翅片的气流。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]本发明的热端换热装置中多根散热环形热管将热端导热板传输过来的热量有效地进行散发，占用空间小，有助于与冰箱结构的配合。
[0025]进一步地，本发明的半导体制冷冰箱，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，而且使其每根散热管路的至少一部分与外壳的外表面贴靠，利用外壳进行散热，充分利用冰箱结构，占用空间小。
[0026]更进一步地，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。
[0027]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。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]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:
[0029]图1是根据本发明一个实施例的用于半导体制冷冰箱的冷端换热装置的示意图；
[0030]图2是根据本发明一个实施例的用于半导体制冷冰箱的冷端换热装置的另一种制冷环形热管的示意图；
[0031]图3是根据本发明一个实施例的用于半导体制冷冰箱的冷端换热装置的另一种制冷环形热管的示意图；
[0032]图4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；
[0033]图5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；
[0034]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；
[0035]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；
[0036]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；以及
[0037]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。
【具体实施方式】
[0038]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。
[0039]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的示意图。该热端换热装置100 —般性地可以包括:热端导热板110和多根散热环形热管120。其中，热端导热板110具有与热源(例如半导体制冷片的热端)热连接的换热面；多根散热环形热管120沿径向依次间隔排列于与换热面平行的平面中，每根散热环形热管120的下部与热端导热板110接触换热，沿与换热面平行的平面向上布置。多根散热环形热管120沿径向依次间隔排列，形成大环套小环的结构，之间间隔一定的距离。
[0040]热端换热装置100工作时，热端导热板110温度上升，将热传递给与其接触的散热环形热管120，散热环形热管120管内温度上升，其内液态制冷剂受热蒸发，转化为气态，在热源动力的推动下上升到制冷环形热管120的上部，向周围环境传导热量，气态制冷剂放热冷凝为液体，由自身重力以及烧结粉末的吸附作用，向下部流动，重新接收热端导热板的热量蒸发。由此循环工作。
[0041]为保证热端导热板110与热源的热交换效率，热端导热板110的换热面可具有导热层，该导热层由涂覆在换热面上的导热硅脂(石墨或其他介质)形成。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。
[0042]散热环形热管120可以选择使用多种形状的环形，考虑到加工工艺和制冷效果，每根散热环形热管120为以热端导热板的纵向中心线轴对称的多边形，其构成底角的两条边或者其底边的一部分与热端导热板接触换热。图1示出的散热环形热管120为六边形，其一个底角及该底角的两个邻边的部分作为蒸发，与热端导热板110接触换热，散热环形热管120的其他部分作为冷凝器。
[0043]图2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的另一种散热环形热管的示意图，每根散热环形热管120为圆角方形，其底边的至少一部分与热端导热板110接触换热作为蒸发器，其两个侧边沿与换热面平行的竖直向上延伸。散热环形热管120采用管腔内部具有烧结的金属粉末结构的热管。
[0044]圆角方形制冷环形热管120的上边及两个侧边的至少一部分(比如上半部分)作为冷凝器，当液态的制冷剂位于上边的水平部分时，液态的制冷剂无法单独依靠重力下流，可以依靠烧结的金属粉末产生的毛细力，将液态制冷剂吸收到受热区域。
[0045]图3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的另一种散热环形热管的示意图，每根散热环形热管120为菱形，其第一组对角线竖直设置，第二组对角线水平设置，构成第一组对角线的下方底角及形成下方底角的邻边的至少一部分与热端导热板110接触换热，构成蒸发器。散热环形热管120位于热端导热板110之外的部分作为冷凝器，由于菱形不存在水平部分，因此，依靠重力上部的液态制冷剂就可以自动向下流动，吸热蒸发，因此散热环形热管120可以采用光管热管。
[0046]以上各种形状的散热环形热管120可以直接嵌入到热端导热板110中或者与热端导热板110焊接固定，为方便与其他部件连接，散热环形热管120可选用扁平式结构，增大接触面积。
[0047]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，半导体制冷冰箱一般性地可以包括:内胆、外壳、半导体制冷片、以及热端换热装置100。其中冰箱的内胆限定有储物间室，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，即外壳包括有U壳和后背,其中U壳设置于内胆的侧壁和顶壁的外侧，外壳的后背与内胆的后壁限定有安装空间。热端换热装置100和半导体制冷片可以安装于该安装空间内，具体布置结构为热端换热装置100的换热面与半导体制冷片的热端热连接，而且使其每根散热环形热管120的至少一部分与外壳的内表面贴靠，以将来自热端的热量散发至周围环境。
[0048]使用圆角方形的散热环形热管120的情况下,半导体制冷芯片的热端与热端传热板110接触固定，为增强传热效果可在接触面涂抹导热材料。散热环形热管120的下部与热端传热板110传热板接触，散热环形热管120通过嵌入到热端传热板110中或者二者通过焊接的方式使其具有良好接触面。
[0049]散热环形热管120内壁上具有烧结的金属粉末结构，该结构产生毛细作用。散热环形热管120内部充注有制冷剂工质，充注之前管内要进行真空处理，真空充注之后对热管进行密封，常态下，散热环形热管120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。当半导体制冷冰箱工作时，半导体制冷芯片热端产生的热量通过热传导传递给热端传热板110，热端传热板110再将热量传递给与其接触的散热环形热管120，当散热环形热管120受热时，管内的液态制冷剂受热蒸发，转化为气态，气态的制冷剂在热源动力的推动下上升到热管的上部，再通过与之接触的外壳后背向外部空间进行对流换热，重新冷凝回液态，液态的制冷剂由于自身的重力加热管的毛细力作用重新流回热管120的下部，然后继续吸热汽化蒸发，由此循环工作。当液态的制冷剂位于上部或者下部的水平部分时，在此处自身的重力无法引起制冷剂的回流，但散热环形热管120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。
[0050]圆角方形的散热环形热管120采用相变的方式进行热量的传递，相对于传统的导热方式传热效率高，且回字形的热管可做成扁平式，方便与冰箱外壳等进行配合。该散热环形热管120可以贴附到箱体外壳后背的内侧，不裸露于外部空间，不额外占用冰箱空间，夕卜形美观，且无须额外的风机强制对流，静音，无振动，安全可靠。
[0051]菱形的散热环形热管120与圆角方形的散热环形热管120的工作原理相似，只不过由于不存在水平部分，因此可以使用光管。其他多边形的散热环形热管的相应采用相似的工作原理进行布置。
[0052]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。
[0053]图4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 —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。
[0054]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。
[0055]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。
[0056]图5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 —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。
[0057]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。
[0058]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。
[0059]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。
[0060]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600的示意性爆炸图，冷端换热装置600 —般性地可以包括:冷端导热板610和多根制冷环形热管620。冷端导热板610与半导体制冷片冷端热连接。每根制冷环形热管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。
[0061]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。多根制冷环形热管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，制冷环形热管620可选用扁平式结构，增大接触面积。
[0062]制冷环形热管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，制冷环形热管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。
[0063]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。
[0064]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，方形热管中位置靠上的水平部与冷端导热板610热接触，方形热管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。
[0065]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。
[0066]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 —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。
[0067]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800的示意性爆炸图，冷端换热装置800 —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。
[0068]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。
[0069]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。
[0070]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900的示意性爆炸图，冷端换热装置900 —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。
[0071]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 —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。
[0072]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。
[0073]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。
[0074]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。
[0075]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。
【权利要求】
1.一种用于半导体制冷冰箱的热端换热装置，包括: 热端导热板，其具有与热源热连接的换热面； 多根散热环形热管，沿径向依次间隔排列于与所述换热面平行的平面中，其中每根所述散热环形热管的下部与所述热端导热板接触换热，沿与所述换热面平行的平面向上布置。
2.根据权利要求1所述的热端换热装置，其中 每根所述散热环形热管为以所述热端导热板的纵向中心线轴对称的多边形，其构成底角的两条边或者其底边的一部分与所述热端导热板接触换热。
3.根据权利要求2所述的热端换热装置，其中 每根所述散热环形热管为圆角方形，其底边的至少一部分与所述热端导热板接触换热，其两个侧边沿与所述换热面平行的竖直向上延伸。
4.根据权利要求3所述的热端换热装置，其中 所述散热环形热管的管腔内部具有烧结的金属粉末结构。
5.根据权利要求2所述的热端换热装置，其中 每根所述散热环形热管为菱形，其第一组对角线竖直设置，第二组对角线水平设置，构成所述第一组对角线的下方底角及形成所述下方底角的邻边的至少一部分与所述热端导热板接触换热。
6.根据权利要求5所述的热端换热装置，其中 所述散热环形热管为光管热管。
7.根据权利要求1所述的热端换热装置，其中 每根所述散热环形热管的外表面为扁平方形。
8.—种半导体制冷冰箱,包括: 内胆，其内限定有储物间室； 外壳，设置于所述内胆的外侧，其包括有U壳和后背，所述外壳的后背与所述内胆的后壁限定有安装空间； 半导体制冷片； 根据权利要求1至7中任一项所述的热端换热装置，其与所述半导体制冷片均布置于所述安装空间内， 所述热端换热装置被安装成使其换热面与所述半导体制冷片的热端热连接，而且使其每根制冷环形热管的至少一部分与所述外壳的内表面贴靠，以将来自所述热端的热量散发至周围环境。
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 多根制冷环形热管，每根所述制冷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胆的外壁接触换热。
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; 翅片，设置于所述多根热管的另一部分上，并通过所述内胆上的开口裸露在所述储物间室中； 风机，用于在所述储物间室中生成通过所述翅片的气流。
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， 所述制冷管路分别从其所述第一端和所述第二端倾斜向下地弯折延伸至共同的最低位置。
【文档编号】F25B21/02GK104329829SQ201410123864
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】张奎, 李鹏, 王晶, 陶海波, 刘昀曦, 李春阳 申请人:海尔集团公司, 青岛海尔股份有限公司