[發(fā)明專利]一種熱超導(dǎo)散熱TEC液體制冷裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710345590.5
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107101415A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞雄;段建國;韓曉星
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學(xué);內(nèi)蒙古博特科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11279
• 代理人: 蔣常雪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體制冷和散熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熱超導(dǎo)散熱TEC液體制冷裝置。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體制冷（TEC）又稱之為熱電制冷或溫差電制冷，是建立在珀?duì)柼?yīng)原理上的一種制冷技術(shù)。當(dāng)直流電通過不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，達(dá)到制冷目的。近年來熱電制冷技術(shù)被廣泛應(yīng)用研究，其主要原因是熱電制冷的固定電子元件具有無污染、體積小、重量輕、制冷/制熱速度快、運(yùn)行可靠性高、易于與相應(yīng)控制系統(tǒng)相結(jié)合使用及操作簡便等特點(diǎn)。因此，目前在電子、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、航空以及日常生活等領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣。

隨著半導(dǎo)體材質(zhì)性能的提高，半導(dǎo)體制冷技術(shù)也逐漸向制冷量大、集成制冷器微型化等方向快速發(fā)展，如電子設(shè)備的冷卻、汽車空調(diào)器的應(yīng)用等等，其市場潛力也變的越來越大，同時(shí)，半導(dǎo)體制冷片不受環(huán)境及放置方式的影響，系統(tǒng)仍能正常工作，只需調(diào)控電流大小，就可改變半導(dǎo)體制冷換熱的能力，由于其獨(dú)特的優(yōu)勢已經(jīng)解決許多特殊場合的制冷難題。

但是，由于半導(dǎo)體材料、電源和熱端散熱等方面的影響，半導(dǎo)體制冷與常規(guī)的壓縮機(jī)制冷相比，仍然存在著制冷效率低的問題。半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的熱量來源于珀?duì)柼?yīng)、焦耳效應(yīng)、傅立葉效應(yīng)、塞貝克效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)等，即半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的熱端熱流量比較大，由于當(dāng)前生產(chǎn)的半導(dǎo)體制冷器很薄，輻射傳熱太大，在制冷器通電工作時(shí)熱端的熱量很容易通過半導(dǎo)體制冷器本身滲透到冷端，將自身熱量傳遞到冷端，即導(dǎo)致“漏熱”現(xiàn)象。從而在很大程度上影響其制冷效果，因此，開發(fā)高效超級熱端散熱器，能夠更好有效擴(kuò)散熱端熱量，從而集成一種新型高效半導(dǎo)體制冷裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足, 本發(fā)明提供了一種熱超導(dǎo)散熱TEC液體制冷裝置，通過對TEC獨(dú)特地組合設(shè)計(jì)及其冷、熱端高效散熱布局，采用熱超導(dǎo)管對熱端熱量導(dǎo)出，冷端采用液體循環(huán)實(shí)現(xiàn)冷量的輸出，顯著提高TEC的制冷效率和制冷能力，從而實(shí)現(xiàn)了對TEC組合制冷的高效應(yīng)用。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種熱超導(dǎo)散熱TEC液體制冷裝置，包括液體冷卻塊，液體冷卻塊上設(shè)置有進(jìn)液口和出液口，液體冷卻塊上、下面分別緊貼平鋪上TEC層和下TEC層，使得上TEC層和下TEC層的冷端與液體冷卻塊緊密貼合，實(shí)現(xiàn)對液體冷卻塊進(jìn)行制冷；對應(yīng)上TEC層的另一面緊貼設(shè)置有上熱超導(dǎo)散熱器基板，對應(yīng)下TEC層的另一面緊貼設(shè)置有下熱超導(dǎo)散熱器基板，使得上、下TEC層的熱端分別與上、下熱超導(dǎo)散熱器基板緊密貼合，實(shí)現(xiàn)將上、下TEC層熱端產(chǎn)生熱量的導(dǎo)出；所述的上熱超導(dǎo)散熱器基板和下熱超導(dǎo)散熱器基板左右兩側(cè)均設(shè)置有多根熱超導(dǎo)管，熱超導(dǎo)管上設(shè)置有多片翅片，對應(yīng)上、下TEC層熱端產(chǎn)生的熱量，被上、下熱超導(dǎo)散熱器基板及其熱超導(dǎo)管將熱量高效快速導(dǎo)出到翅片上，提高TEC熱量的快速散熱能力。

優(yōu)選的，所述的上熱超導(dǎo)散熱器基板和下熱超導(dǎo)散熱器基板前后兩端的延伸面通過壓緊彈簧螺栓緊壓固定連接，通過壓緊彈簧螺栓將上熱超導(dǎo)散熱器基板、上TEC層、液體冷卻塊、下TEC層、下熱超導(dǎo)散熱器基板緊壓固定形成一個(gè)整體，保證該裝置的整體性；壓緊彈簧螺栓與上TEC層、液體冷卻塊和下TEC層不接觸，壓緊彈簧螺栓中部騰空設(shè)置，避免上、下熱超導(dǎo)散熱器基板的熱量導(dǎo)入到液體冷卻塊內(nèi)，影響到液體冷卻塊的制冷效果。

優(yōu)選的，所述的液體冷卻塊為銅或鋁合金材質(zhì)，液體冷卻塊內(nèi)部采用蛇形管道、彎曲槽道、柱狀或微型流道結(jié)構(gòu)中的一種，液體冷卻塊內(nèi)部設(shè)置為流道結(jié)構(gòu)，使得流體在液體冷卻塊內(nèi)紊亂流動(dòng)，提高流體對TEC產(chǎn)生的冷量換熱能力。

優(yōu)選的，所述的上熱超導(dǎo)散熱器基板和下熱超導(dǎo)散熱器基板左右兩側(cè)設(shè)置的多根熱超導(dǎo)管相互平行，翅片垂直于熱超導(dǎo)管設(shè)置，熱超導(dǎo)管將熱量高效快速導(dǎo)出到翅片上，通過翅片快速的將熱量排出，在實(shí)際使用過程中，可以對翅片鼓吹流動(dòng)的空氣，由產(chǎn)生的強(qiáng)制環(huán)境空氣快速帶走熱量，進(jìn)一步提高翅片散熱的效果。

優(yōu)選的，所述的上TEC層和下TEC層的上下兩面通過導(dǎo)熱膠分別緊密貼合液體冷卻塊和上、下熱超導(dǎo)散熱器基板，以減小接觸熱阻。

優(yōu)選的，所述的上TEC層和下TEC層均由多塊TEC模片通過串、并聯(lián)方式平鋪組合而成。