[實用新型]帶有熱電致冷裝置的熱棒

無效

• 申請號: 200720012927.2
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN201059818Y
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 嚴軍華;高峰
• 申請（專利權）人: 大連熵立得傳熱技術有限公司
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02;F28D15/02
• 代理公司: 大連萬友專利事務所
• 代理人: 王發

技術領域

本實用新型涉及一種熱棒。

背景技術

我國多年凍土區面積占整個國土面積的22.4％，是世界上第三凍土大國。根據國民經濟建設和國防建設需要，將有越來越多的各種工業、民用、軍用建筑修建在多年凍土地區，但是凍土是一種特殊的低溫已變的自然體，保持多年凍土的穩定是解決凍土地區建設的關鍵問題。目前，熱棒已廣泛應用于凍土地區的各類基礎工程，盡管它的外形有所差異，但基本結構均為內有低溫沸點傳熱工質的封閉中空柱體，冷凝段上設有散熱翅片。它的不足之處是；普通熱棒只能在空氣溫度低于凍土溫度時才能工作，可是多年凍土地區約有半年的時間不能滿足熱棒的工作條件，如青藏高原地區夏季白天的氣溫可達30℃或更高，在這樣逆溫差的條件下熱棒是不能工作的。于是在自然溫度的作用下凍土會融沉變形，造成其上的各種建筑物如道路、橋梁、房屋等開裂、沉陷、變形以至毀壞。不僅如此，在夏天日照較強時，由于熱棒金屬壁自身導熱的原因，它還會將少量的熱量傳到凍土里，加劇凍土的融沉變形。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種能長年正常工作的帶有熱電致冷裝置的熱棒。

本實用新型主要是，在現有熱棒的冷凝段設置基于帕耳貼(Peltier)效應的半導體致冷裝置。

本實用新型的熱棒，可以是冷凝段和蒸發段連為一體的，也可以是分體的，如是分體的它們的連接管外最好設隔熱保溫層。該熱棒冷凝段可以是光棒，但最好設有散熱片。最好散熱片表面設有防腐涂層。該防腐涂層外面設有為減少吸收太陽輻射的涂層。最好在熱棒蒸發段表面設有防腐涂層或保護陰極的犧牲陽極涂層。最好在熱棒冷凝段上設有監控熱棒溫度變化和工作狀態的監控機構。

本實用新型的半導體致冷裝置主要包括有半導體元件、基板、外殼、絕緣材料和直流電源。其中，半導體元件為半導體致冷芯片，其可設計成各種形狀，單個的如棒狀或條狀，多個集合在一起如半圓環或1/n圓環形。上述半導體元件豎直排列，它們的上下兩端分別設在金屬基板上，該基板呈環形，最好中心通孔內徑等于熱管外徑，使兩者基本無空隙，以便于熱量傳導。在上述半導體元件的外面設有將它們罩在其內的筒性形外殼，該金屬殼體上下兩端分別與上下基板相連，兩者所構成的內呈圓柱形的殼體不僅支承和保護上述半導體元件，同時還能進行熱量傳導。根據帕耳貼(Peltier)原理，該芯片一半是N型半導體元件，另一半是P型半導體元件。這些半導體元件同一端(上端或下端)所有同類型(N型或P型)半導體元件通過導線連在一起，其集合處可以是一根總導線，也可以是一個接點。這樣的集合處有4個，其中半導體元件上端N型及P型的兩個集合處相連。半導體元件下端N型的集合處與直流電源正極相連，P型的集合處與直流電源負極相連，構成完整回路，這就是帕耳貼(Peltier)致冷器。上述電源可以是普通的直流電源，也可以是經整流的交流電源還可以是太陽能電池電源。上述半導體致冷裝置安裝在維持凍土穩定的熱棒冷凝段上，接通電源后，電流由N型元件流向P型元件，電子流動同時有熱量流動，此時熱棒位于凍土中的蒸發段成為冷端，而熱棒位于空氣中冷凝段成為熱端，即熱棒蒸發段的熱量被移到熱棒的冷凝段，導致熱棒蒸發段溫度降低，以便保持凍土的穩定，而傳導至冷凝段的熱量則散發在空氣中。半導體致冷裝置吸熱量和放熱量的大小是由連通電流的大小，半導體材料及N.P型元件的數量和種類決定的，這樣在半導體致冷裝置溫差電動勢的作用下，從凍土中采集與輸入電功率成比例的熱量，能防止凍土發生融沉變形，從而保持凍土穩定。為使上述半導體致冷裝置能正常工作，在該裝置內設有絕緣材料，其根據所設的位置不同形狀也不同，如半導體元件兩端雖設在基板上，但兩者之間設將它們隔開的絕緣材料。另在上下兩基板內側設有將連接導線彼此絕緣的絕緣材料。上述半導體致冷裝置安裝在熱棒頂部，為連接在頂部以外的部位或拆裝方便，最好上下基板，外殼及其內的半導體元件和絕緣材料，均由過軸線的平面將其分為兩半，并通過設在兩半外殼上的連接件連為一個整體。這樣在空氣溫度高于凍土溫度條件下，普通熱棒不能正常工作時使用；當空氣溫度低于凍土溫度時，普通熱棒能正常工作，可將上述半導體致冷裝置取下，以增加其使用壽命。

本實用新型與現有技術相比具有如下優點；