1.本发明涉及半导体制冷技术领域,特别是一种热电制冷装置。
背景技术:2.热电元器件因为其优秀的制冷效果,一直被用于激光二极管的温度控制、恒温浴、美容仪等工业设备中。最近,随着帕尔帖技术和热电材料的迅速发展,热电元件和热电模块也迅猛发展,热电模块的结构样式也越来越多。
3.液冷系统因为较高的制冷效率使得其在众多热电模块结构中占据重要的地位。而常规的液冷系统的结构是通过半导体热电器件冷端通过热传导冷却交换器,从而降低交换器内部流动的液体的温度,但是液体从入口进入交换器后,由于入口液压过大,液体的流速会提高,从而很快就会从出口流出交换器,液体在交换器内逗留的时间短,从而导致制冷效果不佳。
技术实现要素:4.针对上述缺陷,本发明的目的在于提出一种热电制冷装置,解决了液体在现有的液冷系统的交换器内逗留的时间短,导致制冷效果不佳的问题。
5.为达此目的,本发明采用以下技术方案:一种热电制冷装置,包括温度交换器和液冷机构,所述温度交换器包括注水口、出水口、储水内腔和挡板组件,所述注水口和所述出水口均与所述储水内腔连通,所述储水内腔内设有所述挡板组件;
6.所述液冷机构包括半导体热电件和多个导冷翅片,所述导冷翅片设置于所述储水内腔内,所述半导体热电件的冷端侧与导冷翅片贴合;
7.相邻两个导冷翅片之间形成液体通道,所述液体通道的长度方向平行于注水口的开口方向或所述液体通道的长度方向平行于出水口的开口方向;
8.所述挡板组件垂直于所述导冷翅片,并截断至少一条所述液体通道。
9.值得说明的是,所述挡板组件包括第一挡板和第二挡板;所述第一挡板靠近所述注水口设置,所述第二挡板靠近所述出水口设置。
10.可选地,所述挡板组件还包括多个第三挡板,所述第三挡板位于所述第一挡板的远离所述注水口的一侧,或者所述第三挡板位于所述第二挡板的远离所述出水口的一侧;所述第三挡板拦截至少一条所述液体通道。
11.具体地,所述温度交换器还包括箱体,所述注水口和所述出水口分别设置于所述箱体的外壁,所述储水内腔开设于所述箱体的内部,所述挡板组件与所述箱体的内壁固定连接。
12.优选的,所述注水口设置于所述箱体的上侧,所述出水口设置于所述箱体的下侧。
13.值得说明的是,所述温度交换器还包括温度传感器,所述温度传感器的检测端设置于所述储水内腔,并且所述温度传感器的检测端靠近所述出水口设置。
14.可选地,所述液冷机构还包括导冷板,所有所述导冷翅片垂直安装于所述导冷板
的一侧,并且所述导冷翅片相互平行,所述半导体热电件的冷端侧贴合于所述导冷板的另一侧。
15.具体地,所述热电制冷装置还包括散热机构,所述半导体热电件的热端侧贴合于所述散热机构的壁面。
16.优选的,所述散热机构包括散热器和风扇,所述散热器的内部设有散热翅片,所述风扇安装于所述散热器的壁面,并且所述风扇的出风口朝向所述散热翅片;
17.所述半导体热电件的热端侧贴合于所述散热器的壁面。
18.值得说明的是,所述热电制冷装置还包括隔热件,所述隔热件覆盖于所述半导体热电件的侧壁。
19.上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果:
20.1、在热电制冷装置中,由于注水口的横截面积小,液体在注水口内的流速大,液体从所述注水口进入所述储水内腔后首先进入进水口区域内的液体通道,由于设有所述挡板组件,流速大的液体会撞击所述挡板组件,液体经过注水口带来的压力将进行转换,在进水口区域形成涡流,消耗了液体的动能,与挡板组件撞击后反弹的液体也会与刚进入进水口区域的液体发生碰撞,进一步消耗液体的动能,从而减缓了液体的流速,使液体从进水口区域进入位于中间区域的液体通道时流速不会过高,能充分与导冷翅片接触而使液体降温。
21.2、在出水口区域设置所述挡板组件,在从中间区域进入出水口区域的液体在与所述挡板组件碰撞后,会在出水口区域形成涡流,再进一步消耗了液体的动能,防止液体直接冲击到出水口而导致液体过快地流出所述储水内腔的情况发生;如此,就能使液体在储水内腔内与导冷翅片充分接触而降温,提高制冷的效果。
22.3、在进水口区域和出水口区域均设置有所述挡板组件,液体进入进水口区域和进入出水口区域时都会与所述挡板组件碰撞形成涡流来降低流速,从而防止因注水口压力过大直接将水冲击到出水口的风险。
附图说明
23.图1是本发明的一个实施例中热电制冷装置的结构示意图;
24.图2是本发明的一个实施例中热电制冷装置的左视剖视图;
25.图3是本发明的一个实施例中热电制冷装置的俯视剖视图;
26.图4是本发明的一个实施例中热电制冷装置的爆炸图;
27.图5是本发明的另一个实施例中热电制冷装置的爆炸图;
28.图6是本发明的一个实施例中温度交换器和液冷机构的组装图;
29.图7是本发明的一个实施例中温度交换器的结构示意图;
30.其中:1温度交换器;11箱体;12注水口;13出水口;14储水内腔;15挡板组件;151第一挡板;152第二挡板;153第三挡板;16温度传感器;17小口径转接端子;2液冷机构;21半导体热电件;22导冷翅片;23液体通道;24导冷板;3散热机构;31散热器;311散热翅片;312散热板;32风扇;4隔热件;5支撑板;6进水口区域;7中间区域;8出水口区域。
具体实施方式
31.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,其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。
32.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征,用于区别描述特征,无顺序之分,无轻重之分。
33.在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.下面结合图1至图7,描述本发明实施例的一种热电制冷装置,包括温度交换器1和液冷机构2,所述温度交换器1包括注水口12、出水口13、储水内腔14和挡板组件15,所述注水口12和所述出水口13均与所述储水内腔14连通,所述储水内腔14内设有所述挡板组件15;所述液冷机构2包括半导体热电件21和多个导冷翅片22,所述导冷翅片22设置于所述储水内腔14内,所述半导体热电件21的冷端侧与导冷翅片22贴合;相邻两个导冷翅片22之间形成液体通道23,所述液体通道23的长度方向平行于注水口12的开口方向或所述液体通道23的长度方向平行于出水口13的开口方向;所述挡板组件15垂直于所述导冷翅片22,并截断至少一条所述液体通道23。
36.优选地,所述半导体热电件21为帕尔贴芯片,可以通过改变电流方向实现半导体热电件21冷热面切换,从而实现对储水内腔14内的液体升温和降温的切换;当半导体热电件21正向通电时其一侧降温冷却,另一侧升温加热,然后通过热传导使导冷翅片22降温;当半导体半导体热电件21反向通电时其一侧升温加热,另一侧降温冷却,然后通过热传导使导冷翅片22升温,在本实施例中,半导体热电件21正向通电,所述导冷翅片22降温。所述挡板组件15将所述储水内腔14划分为进水口区域6、中间区域7和出水口区域8,其中,进水口区域6靠近注水口12,出水口区域8靠近出水口13,中间区域7为进水口区域6和出水口区域8以外的区域,大部分导冷翅片22设置于中间区域7,达到使液体降温的目的。导冷翅片22相较于传统大导冷平板而言,增加了导冷面积,导冷效果更佳。
37.在一个实施例的热电制冷装置中,由于注水口12的横截面积小,液体在注水口12内的流速大,液体从所述注水口12进入所述储水内腔14后首先进入进水口区域6内的液体通道,由于设有所述挡板组件15,流速大的液体会撞击所述挡板组件15,液体经过注水口12带来的压力将进行转换,在进水口区域6形成涡流,消耗了液体的动能,与挡板组件15撞击后反弹的液体也会与刚进入进水口区域6的液体发生碰撞,进一步消耗液体的动能,从而减缓了液体的流速,使液体从进水口区域6进入位于中间区域7的液体通道23时流速不会过高,能充分与导冷翅片22接触而使液体降温。在另一个实施例中,在所述出水口区域8设置所述挡板组件15,在从中间区域7进入出水口区域8的液体在与所述挡板组件15碰撞后,会
在出水口区域8形成涡流,再进一步消耗了液体的动能,防止液体直接冲击到出水口13而导致液体过快地流出所述储水内腔14的情况发生;如此,就能使液体在储水内腔14内与导冷翅片22充分接触而降温,提高制冷的效果。在另一个实施例中,在所述进水口区域6和所述出水口区域8均设置有所述挡板组件15,液体进入进水口区域6和进入出水口区域8时都会与所述挡板组件15碰撞形成涡流来降低流速,从而防止因注水口12压力过大直接将水冲击到出水口13的风险。
38.一些实施例中,如图3所示,所述挡板组件15包括第一挡板151和第二挡板152;所述第一挡板151靠近所述注水口12设置,所述第二挡板152靠近所述出水口13设置。液体从注水口12进入储水内腔14后,就会立即进入所述液体通道23,由于所述第一挡板151靠近所述注水口12设置并截断至少一条所述液体通道23,液体通道23就能引导液体撞击第一挡板151,从而使液体在进水口区域6形成涡流。由于所述第二挡板152靠近所述出水口13设置并拦截至少一条所述液体通道23,液体通道23能引导液体撞击第二挡板152,从而使液体在出水口区域8形成涡流。
39.值得说明的是,所述挡板组件15还包括多个第三挡板153,所述第三挡板153位于所述第一挡板151的远离所述注水口12的一侧,或者所述第三挡板153位于所述第二挡板152的远离所述出水口13的一侧;所述第三挡板153拦截至少一条所述液体通道23。在一个实施例中,所述第三挡板153位于所述第一挡板151的远离所述注水口12的一侧,此时所述第三挡板153位于所述进水口区域6,在液体撞击所述第一挡板151后,再撞击所述第三挡板153的话,就能进一步降低流速。在另一个实施例中,所述第三挡板153位于所述第二挡板152的远离所述出水口13的一侧,液体在撞击第三挡板153降低流速后再撞击第二挡板152,就能进一步降低流速。
40.可选地,如图1、2、4、5、6和7所示,所述温度交换器1还包括箱体11,所述注水口12和所述出水口13分别设置于所述箱体11的外壁,所述储水内腔14开设于所述箱体11的内部,所述挡板组件15与所述箱体11的内壁固定连接。液体通过注水口12从箱体11外部注入到箱体11内部的储水内腔14,最后通过出水口13从箱体11内部的储水内腔14排到箱体11的外部,在注水口12流到出水口13的过程中,位于箱体11内的导冷翅片22对液体进行制冷。在本实施例中,所述箱体11具有保温的作用,避免储水内腔14内的冷气散失。优选地,所述箱体11为水箱,采用abs材料制成,具有坚硬和强大的抗冲击性;所述箱体11通过注塑模具一体成型,箱体11的结构强度和密封性效果更佳。所述箱体11设有小口径转接端子17与出水口13相互连接,以及所述箱体11设有小口径转接端子17与注水口12相互连接,形成连通器,可实时监测箱体11内部水位的高低。
41.具体地,所述注水口12设置于所述箱体11的上侧,所述出水口13设置于所述箱体11的下侧。在液体从注水口12从箱体11的上侧进入储水内腔14后,能通过重力的作用流到位于箱体11的下侧的出水口13,从而能降低液体从注水口12注入时的动能,降低能源消耗。
42.优选的,所述温度交换器1还包括温度传感器16,所述温度传感器16的检测端设置于所述储水内腔14,并且所述温度传感器16的检测端靠近所述出水口13设置。所述温度传感器16用于检测位于出水口区域8的液体的温度,出水口区域8的液体的温度能反映出从出水口13输出到箱体11外部的液体的温度情况,从而判断输出到箱体11外部的液体的温度是否达标。值得说明的是,所述温度传感器16的检测端垂直于所述液体通道23,从而能提高温
度传感器16的检测端与液体的接触面积,提高温度传感器16的检测准确度。所述温度传感器16为pt100,通过温度传感器16实时监测储水内腔14的水温;箱体11内设有多个温度传感器16,在监控温度的同时还可以显示储水内腔14的水温的均匀性。
43.一些实施例中,如图4所示,所述液冷机构2还包括导冷板24,所有所述导冷翅片22垂直安装于所述导冷板24的一侧,并且所述导冷翅片22相互平行,如此,保证液体流过导冷翅片22时的流速不变,所述半导体热电件21的冷端侧贴合于所述导冷板24的另一侧。在本实施例中,所述箱体11的下侧设有开口,所述导冷翅片22从所述箱体11的下侧插入到所述箱体11的内部的储水内腔14;所述导冷板24安装于所述箱体11的下侧的开口并将所述箱体11的下侧的开口密封起来,避免所述箱体11漏水;此时,所述导冷板24的一侧位于所述箱体11内并与导冷翅片22连接,所述导冷板24的另一侧位于所述箱体11外并与半导体热电件21的冷端侧贴合,半导体热电件21的冷端侧就能通过所述导冷板24向导冷翅片22吸收热量,使导冷翅片22降温。优选地,所述导冷板24为铜或者铜合金。所述热电制冷装置是通过导冷板24间接冷却储水内腔14的液体,如此可以实现先降温后接负载工作和边接负载工作边降温两种工作模式,即可以在环境温度下对负载进行升降温工作和在指定温度下对负载进行升降温工作,工作模式更加灵活,应用场景更加广泛。
44.值得说明的是,如图1、4和5所示,所述热电制冷装置还包括散热机构3,所述半导体热电件21的热端侧贴合于所述散热机构3的壁面。当半导体热电件21正向通电时冷端侧降温冷却,半导体热电件21的热端侧升温加热,当半导体热电件21的热端侧贴合于所述散热机构3的壁面时,散热机构3能对半导体热电件21的热端侧进行散热,避免所述半导体热电件21的热端侧温度过高。
45.可选地,如图5所示,所述散热机构3包括散热器31和风扇32,所述散热器31的内部设有散热翅片311,所述风扇32安装于所述散热器31的壁面,并且所述风扇32的出风口朝向所述散热翅片311;所述半导体热电件21的热端侧贴合于所述散热器31的壁面。所述散热翅片311能提高与空气的接触面积,提高散热器31的散热效果;所述风扇32朝着所述散热翅片311吹风,能带走散热翅片311周围的热量,从而进一步提高散热器31的散热效果。值得说明的是,所述散热器31的外壁面设有散热板312,所述半导体热电件21的热端侧贴合于所述散热板312,提高它们之间的接触面积,提高散热效率。优选地,所述散热器31为铲齿散热器,散热翅片311密度高,散热器31面积大,散热效果更好;所述风扇32为直流轴向风扇32,风扇32供电电压与半导体热电件21保持一致,风扇32出风口朝向散热翅片311,散热效果更佳。所述散热器31的基板上安装有过温保护器,当散热器31的基板温度过高时切断半导体热电件21的电流,使半导体热电件21停止工作,避免过热而损坏,提升系统的安全性。
46.具体地,如图4和5所示,所述热电制冷装置还包括隔热件4,所述隔热件4覆盖于所述半导体热电件21的侧壁。所述隔热件4为隔热海绵,所述隔热件4通过支撑板5安装于所述散热器31的壁面,优选地,所述隔热件4使用防水pe面。所述隔热件4能包裹住所述半导体热电件21,避免工作人员触碰到半导体热电件21而受伤,另外,隔热件4还能隔绝半导体热电件21的冷端侧与外界,提高半导体热电件21的冷端侧的制冷效率。
47.根据本发明实施例的一种热电制冷装置的其他构成等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
48.在本说明书的描述中,参考术语“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或
示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。