[发明专利]采用环流式热管传导散热的温差电致冷器

说明书

本发明涉及温差电致冷技术与设备。

目前温差电致冷器的传导散热装置，通常采用肘片或针状散热器，或大面积金属板以及辅加强制风冷、水冷等方式(如图1)，由于传导效率低，散热梯度大，半导体制冷器件两端呈现出较高的热阻，致使冷热端温差增大，从而导致冷端热平衡方程：Qc=αpnTcI-0.5I²R-K(Th-Tc)中的K(Tn-Tc)项增大，即随冷热端温差的增大，由热端传入冷端的热量增加，制冷量减少。这便是温差电致冷长期被限于微观致冷领域的“症结”所在。为了提高温差电致冷器的传导效率和致冷量，我公司研制并于98年3月20日申报了“采用热管传导散热的温差电致冷器”专利(申请号为98101096、2)，通过引进热管技术，利用工艺蒸发、冷凝即相变的吸、放特征，虽实现了高效率、大面积的传导散热，降低了冷热端的热阻，提高了致冷效率(如图2)，但作为原用于工业设备的重力热管，其典型循环途经及结构方式(如图3)，要直接应用于空间狭小，而需要较大散热面积、较高的散热效率且工艺性、可视性较强的民用温度电致冷器中，尚存下述缺欠：1．工质在同一管径内蒸发、冷凝，流动方向完全相反，加之液膜附着于管壁回流，不仅增加了管壁与环境温度交换的热阻，而且缩小了汽液流动的截面积，阻碍了蒸汽和液膜的流动速度。2．蒸发端与冷凝端的温差极小(一般在1～2℃)，由此形成的蒸汽流动压差也极其微弱，降低了工质的蒸发量和蒸汽的流动速度。3．典型重力热管的液池均设于热源之上，以保证冷凝液的回流，热源以下的散热空间尚无法利用，使热管的散热面积和可应用范围受到极大的限制。4．重力热管在循环方式上所形成的方向性，决定了多数热管需与液池或主通道连接，不仅焊口多，造价高，而且工艺性、可视性差等等。因此，研制开发适合温差电致冷特殊要求的、高效率的热管传导散热装置，仍是温差电致冷技术发展中的一个重要课题。

本发明的目的是设计一种采用环流式热管传导散热的温差电致冷器。它主要由贴合在温差电致冷组件冷端的环流式热管致冷板及贴合在致冷组件热端的环流式热管散热器所组成，通过环流式热管气液两项的分路环流和由蒸发、冷凝两端较大温差形成的较大压差及环流式热管扩展的热交换面积，进一步提高温差电致冷器的传导散热效率，减少冷热端的传导热阻及温度聚集引起的热交换，以获得更大的致冷量。

本发明所述的采用环流式热管传导散热的温差电致冷器，附图说明如下：

图1为采用肘片或针状散热器、或大面积金属板以及辅加强制风冷、水冷传导散热装置的温差电致冷器示意图。

图2为采用典型热管传导散热的温差电致冷器示意图。

图3为典型重力热管蒸发、冷凝的循环方式及结构示意图。

图4为采用环流式热管传导板的致冷传导装置。

图5为采用环流式热管散热器的热端散热装置。

图6为客房冷藏箱中采用环流式热管传导散热的温差电致冷器示意图。

附图中：1-温差电致冷组件；2-梯形冷凝室；3-梯形蒸发室；4-蒸发主管道；5-多束冷凝管；6-冷凝段；7-蒸发段；8-多束蒸发管；9-回流主管道；10-客房冷藏箱箱体。