CN218764146U - 一种内部强化换热的半导体制冷冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，所述冰箱包括内部强化换热装置、半导体制冷模块、外部水冷散热装置、保温外壳及保温门。其中，内部强化换热装置包括导冷内胆、折叠片换热器、换热风扇，折叠片换热器焊接或固定在导冷内胆内壁上，导冷内胆侧壁加工有多个向内的凸起，换热风扇为横流风机安装在折叠片换热器上方和下方或换热风扇为轴流风机安装在折叠片散热器正面。本实用新型的技术方案，内部强化换热装置通过折叠片换热器和凸起结构在有限的空间内增大半导体制冷冰箱的导冷面积和强制对流换热效果，有助于半导体制冷冰箱冷能的释放，极大地提升了半导体制冷冰箱的效率。

Description

一种内部强化换热的半导体制冷冰箱

技术领域

本实用新型涉及半导体制冷冰箱技术领域，具体而言，尤其涉及一种内部强化换热的半导体制冷冰箱。

背景技术

半导体制冷冰箱相较于传统压缩机制冷冰箱具有无需制冷工质和机械运动部件的优势，绿色环保无噪音。

然而，半导体制冷器件的直接制冷面积较小，需要将制冷量快速高效地传递到大范围的冰箱内部，市场上现有半导体制冷冰箱技术多采用金属内胆热传导或导冷热管的形式进行换热，存在传导效率低、冰箱降温效率慢或冰箱内部温度分布不均匀等问题，因此需要一种内部强化换热的半导体制冷冰箱。

实用新型内容

根据上述背景技术中提到的技术问题，而提供一种内部强化换热的半导体制冷冰箱。本实用新型主要设置内部强化换热装置，从而起到提高半导体制冷冰箱的降温效率，解决内部温度分布不均匀的问题。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，包括内部强化换热装置；所述内部强化换热装置包括：导冷内胆、折叠片换热器以及换热风扇；所述导冷内胆设置有多个向内的凸起结构，所述导冷内胆背部分散设有多个半导体模块安装槽。

进一步地，所述折叠片换热器为金属薄片堆叠而成，焊接或通过导热介质固定在所述导冷内胆的内壁上；所述换热风扇为横流风机安装在折叠片换热器上方和下方吸收折叠片换热器的冷量并向冰箱内部释放冷气或换热风扇为轴流风机设置在所述折叠片散热器的正面吸收所述折叠片换热器的冷量并向冰箱内部释放冷气。

较现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型内部强化换热装置有助于半导体制冷模块冷能的释放，可以有效的提升冰箱的降温速率同时降低电能的消耗。其中导冷内胆上的圆形凸起可以极大地增加内胆的换热面积且不影响冰箱内部的有效容积；折叠片换热器质量轻、面积大、占用空间小，配合换热风扇通过两种方案：换热风扇为横流风机安装在折叠片换热器上方和下方吸收折叠片换热器的冷量并向冰箱内部释放冷气或换热风扇为轴流风机安装在折叠片散热器正面吸收折叠片换热器的冷量并向冰箱内部释放冷气，通过强制对流换热的方式增强冰箱内部的换热效果，且本装置可以使冰箱内部各部位降温均衡，改善了半导体制冷冰箱制冷模块冷端严重结霜、冷量聚集释放缓慢、冰箱内部温度不均的缺点；

本实用新型外部水冷散热装置的水箱布置在冰箱下方，水冷排布置在水箱两侧，水冷板和水管紧贴冰箱背部安装，占用空间小、散热能力强，相较于外部风冷的散热方式，此外部水冷散热装置可以在高温、高湿度等多种使用环境下，将半导体制冷模块热端长期稳定的控制在较低温度，从而使半导体制冷模块处于高效制冷状态；

本实用新型一种内部强化换热的半导体制冷冰箱制冷能力强，制冷温度范围可低至0℃以下，具有一定的冷冻效果，且降温速率快。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的正面内部结构示意图。

图2为本实用新型一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的背面结构示意图。

图3为本实用新型一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的侧面结构示意图。

图4为本实用新型一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的折叠片散热器结构示意图。

图5为本实用新型一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的实施例1的测试结果图。

图中：101、导冷内胆；102、折叠片换热器；103、换热风扇；104、导冷内胆上的凸起结构；201、外部水冷散热装置的水冷板，202、水箱，203、水泵，204、水冷排，205、水管，300、半导体制冷模块，400、保温外壳及保温门。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

图1是本实用新型一个实施例一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的正面内部结构示意图，主要包括101内部强化换热装置的导冷内胆，102折叠片换热器，103换热风扇，104导冷内胆上的凸起结构。导冷内胆为深250mm,宽250mm,高320mm，壁厚0.5mm的铝合金材质的壳体，导冷内胆侧壁冲压而成多个向内的高度约1mm的圆形凸起，冰箱内部有效容积约18L。铝合金材质轻便易加工，且具有良好的导冷能力，能将半导体制冷模块的冷能迅速传递至内胆各个部位，而导冷内胆上的圆形凸起可以极大地增加内胆的换热面积且不影响冰箱的有效容积，从而强化了冰箱内部的换热效果，更高效地将冷量释放给冰箱内部的空气和被制冷物品。图4折叠片换热器由厚度0.2mm的铝合金薄片冲压堆叠而成，长度300mm,宽度200mm,高度20mm,叠片间隙呈三角形，顶边间距约6mm，该折叠片散热器质量轻、结构稳定、散热面积大，通过导热硅胶将折叠片换热器粘在导冷内胆的内壁上，其范围覆盖背部设置的半导体制冷模块，换热风扇为两只长度300mm的横流风机，吸收折叠片换热器的冷量并将冷气向冰箱内部和被制冷物品上吹动，通过强制对流换热的方式增强冰箱内部的换热效果，并且使冰箱内部所有空间快速、均匀地降温，制冷模块冷端不因冷量聚集而出现结霜问题。

图2是本实用新型一个实施例一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的外部背面结构示意图，主要包括201外部水冷散热装置的水冷板，202水箱，203水泵，204水冷排，205水管。水箱容积约12L，可适用多种冷却液，本实施例中采用自来水作为冷却水，通过8W的水泵将冷却水提升至与半导体制冷模块热端相贴合的水冷板内，吸收半导体制冷模块产生的热量，再流经冰箱底部的水冷排后回到水箱内进行下一次循环，在水冷排安装位置的冰箱侧面设置有散热格栅，冷却液在较长的水管和水冷排内迅速释放热量，在较高的环境温度下也可以使半导体制冷模块热端长期稳定的控制在较低温度，在室温25℃-32℃条件下，水箱内的冷却液在冰箱的整个工作周期内可维持在35℃以内，从而使半导体制冷模块处于高效制冷状态，不会因热端温度波动而减弱制冷能力。

图3是本实用新型一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的侧面结构示意图，主要包括300半导体制冷模块，400保温外壳及保温门。300半导体制冷模块在本实施例中由四片4cm×4cm半导体制冷器件串联而成，分为上下两组，每组两片，安装在导冷内胆背部的安装槽内，为了使制冷模块高效工作，在制冷模块冷热两端均匀涂覆导热硅脂以减小界面热阻，并通过螺栓将导冷内胆、制冷模块和水冷板紧密安装。400保温外壳及保温门在本实施例中是由铝合金结构为外壳，并在外壳和导冷内胆外壁之间通过填充发泡材料形成保温层。

本实施例一种内部强化换热的半导体制冷冰箱的工作方法和制冷效果为：接通冰箱电源，半导体制冷模块、水泵和换热风扇同时工作，其中半导体制冷模块功率为100W，水泵功率8W，换热风扇功率2.4W，冰箱内放置有10瓶380ml每瓶的矿泉水作为被测物。冰箱内部，半导体制冷模块冷端产生的冷量首先以热传导的形式向铝合金导冷内胆和折叠片散热器传递，使二者温度迅速降低，金属导冷内胆及其上的凸起结构向冰箱内部空间释放冷量，其次，折叠片散热器在换热风扇的吹动下以强制对流的方式强化冰箱内部的换热，将冷气吹向冰箱内部待测物，使冰箱内部降温迅速、均匀。冰箱外部，水泵驱动水箱内部的冷却水流经水冷板，将半导体制冷模块热端产生的热量带走，经过加热的循环水再流经水冷排进行散热降温，最后再流回水箱进行下一次循环散热。由此，冰箱内部温度迅速降低且冰箱内部导冷内胆内壁、折叠片散热器和被测物都可降至0℃，外部水冷散热装置始终维持在35℃以保持半导体制冷模块始终处于功率100W的良好工作状态无性能衰减，冰箱测试结果如图5所示，10L被测物在2.5小时内即可由27℃降至5摄氏度，6小时内即可降至0摄氏度以下，具有极强的降温效果。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，其特征在于，包括内部强化换热装置；

所述内部强化换热装置包括：导冷内胆、折叠片换热器以及换热风扇；

所述导冷内胆设置有多个向内的凸起结构，所述导冷内胆背部分散设有多个半导体模块安装槽；

所述折叠片换热器为金属薄片堆叠而成，焊接或通过导热介质固定在所述导冷内胆的内壁上；

所述换热风扇为横流风机安装在折叠片换热器上方和下方吸收折叠片换热器的冷量并向冰箱内部释放冷气或换热风扇为轴流风机设置在所述折叠片换热器的正面吸收所述折叠片换热器的冷量并向冰箱内部释放冷气。

2.根据权利要求1所述的一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，其特征在于，所述半导体制冷冰箱还设置有外部水冷散热装置；

所述外部水冷散热装置包括：水冷板、水冷排、水箱、水泵以及水管。

3.根据权利要求1所述的一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，其特征在于，所述半导体制冷冰箱还设置有半导体制冷模块；所述半导体制冷模块设置在所述导冷内胆背部的安装槽内，所述半导体制冷模块的冷端与所述导冷内胆贴合，所述半导体制冷模块的热端与外部水冷散热系统的水冷板贴合。

4.根据权利要求1所述的一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，其特征在于，所述半导体制冷冰箱还设置有保温外壳；所述保温外壳为隔热塑料并通过发泡剂填充，为所述内部强化换热装置的所述导冷内胆之间形成保温层。

5.根据权利要求2所述的一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，其特征在于，所述外部水冷散热装置的水箱设置在所述导冷内胆的下方，所述水冷排设置在水箱的两侧，所述水冷排对应位置的冰箱下部外壳设置有水冷排散热格栅。

6.根据权利要求2所述的一种内部强化换热的半导体制冷冰箱，其特征在于，所述外部水冷散热装置的水泵外置设置在水箱底部，所述水管设置在所述冰箱背部的保温层内。

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