[發明專利]一種半導體熱電制冷器結構及強化換熱方法

有效

• 申請號: 202210830313.4
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115164445B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 趙亮;熊長武;翁夏;胡家渝;馮剛英
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十研究所
• 主分類號: F25B21/02
• 分類號: F25B21/02;H10N10/13;H10N10/17
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 張洋

1.一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，包括：

作為低溫冷端換熱的冷端換熱板和作為高溫熱端換熱的熱端換熱板，所述冷端換熱板和熱端換熱板相對設置；

作為冷端吸熱的冷端電極換熱器，所述冷端電極換熱器通過冷端電極換熱器定位格柵固定在冷端換熱板的內側；

作為熱端冷卻的熱端電極換熱器，所述熱端電極換熱器通過熱端電極換熱器定位格柵固定在熱端換熱板的內側；

P/N型粒子，所述P/N型粒子位于熱端電極換熱器與冷端電極換熱器之間；

作為低溫冷端換熱的冷端換熱流體，所述冷端換熱流體置于冷端換熱板與冷端電極換熱器之間；

作為高溫熱端換熱的熱端換熱流體，所述熱端換熱流體置于熱端換熱板與熱端電極換熱器之間。

2.根據權利要求1所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述冷端電極換熱器和熱端電極換熱器均為一側表面平滑、另一側表面為用于強化換熱的帶翅片或肋條的金屬電極；

所述的P/N型粒子焊接于冷端電極換熱器與熱端電極換熱器之間。

3.根據權利要求1所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述冷端換熱板采用良好導熱性能的金屬材質制成；

所述冷端換熱板的底板內表面設置有用于強化換熱的冷端換熱板換熱肋條；

所述冷端換熱板位于冷端電極換熱器下側。

4.根據權利要求3所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述冷端換熱板換熱肋條頂部與所述冷端電極換熱器端部留有間隙，所述冷端換熱板換熱肋條上設有使冷端換熱流體均勻分布的連通孔；

或所述冷端換熱板換熱肋條與所述冷端電極換熱器的金屬電極交叉布置但互不接觸。

5.根據權利要求1所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述熱端換熱板采用良好導熱性能的金屬材質制成；

所述熱端換熱板的底板內表面設置有用于強化換熱的熱端換熱板換熱肋條；

所述熱端換熱板位于熱端電極換熱器上側。

6.根據權利要求5所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述熱端換熱板換熱肋條下沿與所述熱端電極換熱器端部留有空隙；

或所述熱端換熱板換熱肋條與所述熱端電極換熱器的金屬電極交叉布置但互不接觸。

7.根據權利要求1所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述冷端換熱板和熱端換熱板均通過環氧樹脂填充層與熱電制冷器進行整體灌封并形成一體化結構。

8.根據權利要求1所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述冷端換熱板與冷端電極換熱器之間有冷端空腔，在冷端空腔內充注冷端換熱流體；所述冷端換熱板浸沒于冷端換熱流體中；

所述熱端換熱板與熱端電極換熱器之間有熱端空腔，在熱端空腔內充注熱端換熱流體；所述熱端電極換熱器浸沒于熱端換熱流體中。

9.根據權利要求1或8所述的一種半導體熱電制冷器結構，其特征在于，所述冷端換熱流體和熱端換熱流體為同種或異種類型的相變流體；

所述冷端換熱流體和熱端換熱流體為電絕緣且無腐蝕性。

10.一種半導體熱電制冷器強化換熱方法，其特征在于，基于權利要求1-9任意一項所述的一種半導體熱電制冷器結構，包括：

半導體熱電制冷器工作時，熱端電極換熱器放熱，冷端電極換熱器吸熱；

熱端換熱流體吸收熱端電極換熱器放出的熱量后汽化，吸熱汽化后的熱端換熱流體在熱端換熱板的內表面冷凝為液態，然后回流至熱端電極換熱器，如此循環實現對熱電制冷器熱端的高效冷卻；

冷端換熱板吸收熱量后使冷端換熱流體汽化，汽化后的冷端換熱流體上升至冷端電極換熱器，并冷凝為液體，然后回流至冷端換熱板，如此循環實現對熱電制冷器冷端的高效換熱。