[发明专利]一种热超导散热TEC液体制冷装置

说明书

技术领域

本发明属于固体制冷和散热技术领域，具体涉及一种热超导散热TEC液体制冷装置。

背景技术

半导体制冷（TEC）又称之为热电制冷或温差电制冷，是建立在珀尔帖效应原理上的一种制冷技术。当直流电通过不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶两端即可分别吸收热量和放出热量，达到制冷目的。近年来热电制冷技术被广泛应用研究，其主要原因是热电制冷的固定电子元件具有无污染、体积小、重量轻、制冷/制热速度快、运行可靠性高、易于与相应控制系统相结合使用及操作简便等特点。因此，目前在电子、医学、工业、航空以及日常生活等领域中应用越来越广。

随着半导体材质性能的提高，半导体制冷技术也逐渐向制冷量大、集成制冷器微型化等方向快速发展，如电子设备的冷却、汽车空调器的应用等等，其市场潜力也变的越来越大，同时，半导体制冷片不受环境及放置方式的影响，系统仍能正常工作，只需调控电流大小，就可改变半导体制冷换热的能力，由于其独特的优势已经解决许多特殊场合的制冷难题。

但是，由于半导体材料、电源和热端散热等方面的影响，半导体制冷与常规的压缩机制冷相比，仍然存在着制冷效率低的问题。半导体制冷系统的热量来源于珀尔帖效应、焦耳效应、傅立叶效应、塞贝克效应、汤姆逊效应等，即半导体制冷系统的热端热流量比较大，由于当前生产的半导体制冷器很薄，辐射传热太大，在制冷器通电工作时热端的热量很容易通过半导体制冷器本身渗透到冷端，将自身热量传递到冷端，即导致“漏热”现象。从而在很大程度上影响其制冷效果，因此，开发高效超级热端散热器，能够更好有效扩散热端热量，从而集成一种新型高效半导体制冷装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足, 本发明提供了一种热超导散热TEC液体制冷装置，通过对TEC独特地组合设计及其冷、热端高效散热布局，采用热超导管对热端热量导出，冷端采用液体循环实现冷量的输出，显著提高TEC的制冷效率和制冷能力，从而实现了对TEC组合制冷的高效应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种热超导散热TEC液体制冷装置，包括液体冷却块，液体冷却块上设置有进液口和出液口，液体冷却块上、下面分别紧贴平铺上TEC层和下TEC层，使得上TEC层和下TEC层的冷端与液体冷却块紧密贴合，实现对液体冷却块进行制冷；对应上TEC层的另一面紧贴设置有上热超导散热器基板，对应下TEC层的另一面紧贴设置有下热超导散热器基板，使得上、下TEC层的热端分别与上、下热超导散热器基板紧密贴合，实现将上、下TEC层热端产生热量的导出；所述的上热超导散热器基板和下热超导散热器基板左右两侧均设置有多根热超导管，热超导管上设置有多片翅片，对应上、下TEC层热端产生的热量，被上、下热超导散热器基板及其热超导管将热量高效快速导出到翅片上，提高TEC热量的快速散热能力。

优选的，所述的上热超导散热器基板和下热超导散热器基板前后两端的延伸面通过压紧弹簧螺栓紧压固定连接，通过压紧弹簧螺栓将上热超导散热器基板、上TEC层、液体冷却块、下TEC层、下热超导散热器基板紧压固定形成一个整体，保证该装置的整体性；压紧弹簧螺栓与上TEC层、液体冷却块和下TEC层不接触，压紧弹簧螺栓中部腾空设置，避免上、下热超导散热器基板的热量导入到液体冷却块内，影响到液体冷却块的制冷效果。

优选的，所述的液体冷却块为铜或铝合金材质，液体冷却块内部采用蛇形管道、弯曲槽道、柱状或微型流道结构中的一种，液体冷却块内部设置为流道结构，使得流体在液体冷却块内紊乱流动，提高流体对TEC产生的冷量换热能力。

优选的，所述的上热超导散热器基板和下热超导散热器基板左右两侧设置的多根热超导管相互平行，翅片垂直于热超导管设置，热超导管将热量高效快速导出到翅片上，通过翅片快速的将热量排出，在实际使用过程中，可以对翅片鼓吹流动的空气，由产生的强制环境空气快速带走热量，进一步提高翅片散热的效果。

优选的，所述的上TEC层和下TEC层的上下两面通过导热胶分别紧密贴合液体冷却块和上、下热超导散热器基板，以减小接触热阻。

优选的，所述的上TEC层和下TEC层均由多块TEC模片通过串、并联方式平铺组合而成。