專利名稱：熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷蓄冷系統(tǒng)，具體地說是一種熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制冷又稱熱電制冷，是利用熱電效應(yīng)(即帕爾帖效應(yīng))的一種制冷方法。
半導(dǎo)體制冷器的結(jié)構(gòu)和原理不同于液體氣化制冷。它不需要一定的工質(zhì)循環(huán) 來實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換，沒有任何運(yùn)動(dòng)部件?？梢酝ㄟ^改變工作電流的大小來控制制冷 溫度和冷卻速度，調(diào)節(jié)控制靈活方便。操作具有可逆性，只要改變電流的極性就 可實(shí)現(xiàn)冷、熱端互換。
在大容量情況下，半導(dǎo)體制冷器耗能大，效率低，但在溫差小于50'C，制冷 功率在20W以下時(shí)，效率可高于壓縮式制冷循環(huán)。因此，特別在小冷量、小體積
場(chǎng)合下，起著機(jī)械制冷裝置無法替代的作用。
半導(dǎo)體制冷技術(shù)在工業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療和畜牧業(yè)等方面得到廣泛應(yīng)用。如無線
電電子元件生產(chǎn)過程需要的半導(dǎo)體制冷恒溫箱，半導(dǎo)體人工零點(diǎn)儀，半導(dǎo)體低溫 醫(yī)療手術(shù)器械，半導(dǎo)體電冰箱、空調(diào)器和除濕機(jī)等，用作空間飛行器上電子儀器 的冷源，裝備在核潛艇駕駛倉(cāng)用作降溫設(shè)備。此外，采用半導(dǎo)體制冷的小型手提 式電冰箱適合于疫苗運(yùn)輸、野外作業(yè)和移動(dòng)式兵營(yíng)等使用。
目前的半導(dǎo)體制冷裝置存在如下問題制冷量偏小、效率較低；冷量易通過 熱橋從半導(dǎo)體制冷塊的冷端傳遞到熱端，降低了系統(tǒng)的冷量和效率；由于系統(tǒng)容 量有限以及缺少供電設(shè)備，故不能長(zhǎng)時(shí)間地在野外使用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種熱管半導(dǎo) 體制冷蓄冷系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用熱管將冷量從半導(dǎo)體制冷塊的冷端傳送到箱內(nèi)的蓄 冷器內(nèi)，將冷量?jī)?chǔ)存在蓄冷器內(nèi)的相變蓄冷材料中，這樣就可阻斷冷量通過熱橋 從半導(dǎo)體制冷塊的冷端傳遞到熱端，同時(shí)也提高半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的熱容量，^^即
系統(tǒng)的冷量。蓄冷器內(nèi)儲(chǔ)存的冷量可以根據(jù)需要釋放出來，多余的冷量?jī)?chǔ)存?zhèn)溆茫?以適應(yīng)于疫苗運(yùn)輸、野外作業(yè)等長(zhǎng)時(shí)間使用。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，其特征在于它包括半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)和熱管
蓄冷系統(tǒng)；半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)包括半導(dǎo)體制冷塊、第一金屬散熱塊、第二金屬散熱 塊和制冷散熱翅片；熱管蓄冷系統(tǒng)包括熱管、蓄冷器、相變蓄冷材料和蓄冷散熱 翅片；半導(dǎo)體制冷塊的熱端與第一金屬散熱塊緊密接觸，半導(dǎo)體制冷塊的冷端與 第二金屬散熱塊緊密接觸；在第一金屬散熱塊上安裝有用于熱端散熱的制冷散熱 翅片；熱管的冷凝段設(shè)置在第二金屬散熱塊內(nèi)，熱管的蒸發(fā)段設(shè)置在蓄冷器內(nèi)； 在蓄冷器內(nèi)充有用于儲(chǔ)存冷量的相變蓄冷材料，在蓄冷器的外側(cè)設(shè)有用來傳送蓄 冷器內(nèi)冷量的蓄冷散熱翅片。
本發(fā)明中，為保護(hù)第一金屬散熱塊和制冷散熱翅片，在制冷散熱翅片外設(shè)有 保護(hù)罩，在保護(hù)罩上設(shè)有出風(fēng)口，在與出風(fēng)口相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)設(shè)有散熱風(fēng)扇。 為使蓄冷器內(nèi)的冷量能順利傳送出來，在蓄冷散熱翅片處設(shè)有蓄冷風(fēng)扇。 本發(fā)明中，所述熱管由碳鋼或銅制成。熱管內(nèi)的工作介質(zhì)為R134a或R22。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是-
(1) 利用熱管將冷量從半導(dǎo)體制冷塊的冷端傳送到蓄冷器內(nèi)，阻斷了冷量 通過熱橋從半導(dǎo)體制冷塊的冷端傳遞到熱端，提高了^^導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的效 率。
(2) 采用蓄冷器可提高半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的熱容量，減少了半導(dǎo)體制冷系統(tǒng) 頻繁開停的次數(shù)。
(3)蓄冷器內(nèi)儲(chǔ)存的冷量可以根據(jù)需要釋放出來，多余的冷量?jī)?chǔ)存?zhèn)溆?，?適應(yīng)于疫苗運(yùn)輸、野外作業(yè)等長(zhǎng)時(shí)間使用。
(4)由于熱管內(nèi)發(fā)生的是氣一液相變換熱，其熱流密度遠(yuǎn)高于常規(guī)的對(duì)流 換熱的熱流密度。且熱管只能將熱量從蒸發(fā)段傳遞到冷凝段，這樣可將系 統(tǒng)的冷量始終保存在箱內(nèi)蓄冷器中。


附圖是熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖中標(biāo)記說明
I- 半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)
II- 散熱風(fēng)扇 13-制冷散熱翅片 15-第一金屬散熱塊 17-第二金屬散熱塊
2-熱管蓄冷系統(tǒng)
12-保護(hù)罩
14-出風(fēng)口
16-半導(dǎo)體制冷塊
21-熱管 22-蓄冷器 24-蓄冷散熱翅片 3-箱體
23-相變蓄冷材料
25-蓄冷風(fēng)扇
31-隔熱保溫材料
32-箱門
具體實(shí)施方式

一種本發(fā)明所述的熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，見附圖，由半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)l 和熱管蓄冷系統(tǒng)2兩大部分構(gòu)成。半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)1由散熱風(fēng)扇11、保護(hù)罩12、 制冷散熱翅片13、出風(fēng)口 14、第一金屬散熱塊15、半導(dǎo)體制冷塊16和第二金 屬散熱塊17組成。熱管蓄冷系統(tǒng)2由熱管21、蓄冷器22、相變蓄冷材料23、 蓄冷散熱翅片24、蓄冷風(fēng)扇25組成。半導(dǎo)體制冷塊16的熱端和冷端分別與第 一金屬散熱塊15和第二金屬散熱塊17緊密接觸。在第一金屬散熱塊15上安裝 有制冷散熱翅片13用于熱端散熱，在第二金屬散熱塊17內(nèi)裝有熱管21的冷凝 段，熱管21可由若干根組成。熱管21的蒸發(fā)段裝在蓄冷器22內(nèi)，蓄冷器22 內(nèi)充入相變蓄冷材料23用于儲(chǔ)存冷量，在蓄冷器22的外側(cè)安裝有蓄冷散熱翅片 24將蓄冷器內(nèi)的冷量傳送出來。
保護(hù)罩12設(shè)置在制冷散熱翅片13外側(cè)，在保護(hù)罩12上設(shè)有出風(fēng)口 14，在 與出風(fēng)口 14相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)設(shè)有散熱風(fēng)扇11。為使蓄冷器22內(nèi)的冷量能順利 傳送出來，在蓄冷散熱翅片24處設(shè)有蓄冷風(fēng)扇25。熱管由碳鋼或銅制成。熱管 內(nèi)的工作介質(zhì)為R134a或R22。
本實(shí)施例中，將熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)產(chǎn)生的冷量傳送到箱體3內(nèi)，用于 疫苗運(yùn)輸、野外作業(yè)等。箱體3四壁設(shè)有隔熱保溫材料31，箱門32也由隔熱保 溫材料制成。半導(dǎo)體制冷塊16、第二金屬散熱塊17和熱管21均設(shè)置在箱體內(nèi) 壁的隔熱保溫材料31內(nèi)；第一金屬散熱塊15設(shè)置在箱體外側(cè)。
本發(fā)明的工作原理敘述如下
附圖為熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)示意圖。圖中省略了電子控制部分。 當(dāng)熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)工作時(shí)，半導(dǎo)體制冷塊16被通入直流電(24V 或12V)，這樣在半導(dǎo)體制冷塊16的箱外側(cè)熱端將有熱量產(chǎn)生，而在半導(dǎo)體制冷 塊16的冷端將有冷量產(chǎn)生。箱外側(cè)熱端的熱量傳遞給第一金屬散熱塊15，然后 通過導(dǎo)熱傳遞給制冷散熱翅片13，制冷散熱翅片13上的熱量由散熱風(fēng)扇11強(qiáng)
制對(duì)流帶入周圍環(huán)境。半導(dǎo)體制冷塊16冷端的冷量傳遞給第二金屬散熱塊17， 第二金屬散熱塊17的冷量將熱管21冷凝段內(nèi)的熱管介質(zhì)蒸氣冷凝成液體，熱管 介質(zhì)液體在重力作用下沿?zé)峁?1內(nèi)壁流到下部的熱管蒸發(fā)段，熱管介質(zhì)液體在 下部蒸發(fā)段蒸發(fā)吸收蓄冷器22內(nèi)的相變蓄冷材料23的熱量而氣化，氣化后的熱 管介質(zhì)氣體在浮升力的作用下上升到上部的熱管冷凝段，而蓄冷器22內(nèi)的相變 蓄冷材料23因放熱凝固成固態(tài)，將冷量?jī)?chǔ)存在蓄冷器22內(nèi)，蓄冷器22內(nèi)的冷 量根據(jù)需要通過蓄冷散熱翅片24由蓄冷風(fēng)扇25強(qiáng)制對(duì)流傳入箱體3內(nèi)。
本發(fā)明利用熱管將冷量從半導(dǎo)體制冷塊的冷端傳送到箱內(nèi)的蓄冷器內(nèi)，將冷 量?jī)?chǔ)存在蓄冷器內(nèi)的相變蓄冷材料中，這樣就可阻斷冷量通過熱橋從半導(dǎo)體制冷 塊的冷端傳遞到熱端，同時(shí)也提高半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的熱容量，亦即系統(tǒng)的冷量。 蓄冷器內(nèi)儲(chǔ)存的冷量可以根據(jù)需要釋放出來，多余的冷量?jī)?chǔ)存?zhèn)溆茫赃m應(yīng)于疫 苗運(yùn)輸、野外作業(yè)等長(zhǎng)時(shí)間使用。
權(quán)利要求
1、一種熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，其特征在于它包括半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)(1)和熱管蓄冷系統(tǒng)(2)；半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)(1)包括半導(dǎo)體制冷塊(16)、第一金屬散熱塊(15)、第二金屬散熱塊(17)和制冷散熱翅片(13)；熱管蓄冷系統(tǒng)(2)包括熱管(21)、蓄冷器(22)、相變蓄冷材料(23)和蓄冷散熱翅片(24)；半導(dǎo)體制冷塊(16)的熱端與第一金屬散熱塊(15)緊密接觸，半導(dǎo)體制冷塊(16)的冷端與第二金屬散熱塊(17)緊密接觸；在第一金屬散熱塊(15)上安裝有用于熱端散熱的制冷散熱翅片(13)；熱管(21)的冷凝段設(shè)置在第二金屬散熱塊(17)內(nèi)，熱管(21)的蒸發(fā)段設(shè)置在蓄冷器(22)內(nèi)；在蓄冷器(22)內(nèi)充有用于儲(chǔ)存冷量的相變蓄冷材料(23)，在蓄冷器(22)的外側(cè)設(shè)有用來傳送蓄冷器(22)內(nèi)冷量的蓄冷散熱翅片(24)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，其特征在于在制冷 散熱翅片(13)外設(shè)有保護(hù)罩(12)，在保護(hù)罩(12)上設(shè)有出風(fēng)口 (14)，在與 出風(fēng)口 (14)相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)設(shè)有散熱風(fēng)扇(11)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，其特征在于在蓄冷 散熱翅片(24)處設(shè)有蓄冷風(fēng)扇(25)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，其特征在于所述熱 管(21)由碳鋼或銅制成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，其特征在于所述熱 管(21)內(nèi)的工作介質(zhì)為R134a或R22。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種熱管半導(dǎo)體制冷蓄冷系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)和熱管蓄冷系統(tǒng)；半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)中的半導(dǎo)體制冷塊的熱端與第一金屬散熱塊緊密接觸，半導(dǎo)體制冷塊的冷端與第二金屬散熱塊緊密接觸；在第一金屬散熱塊上安裝有用于熱端散熱的制冷散熱翅片；熱管蓄冷系統(tǒng)中的熱管的冷凝段設(shè)置在第二金屬散熱塊內(nèi)，熱管的蒸發(fā)段設(shè)置在蓄冷器內(nèi)；在蓄冷器內(nèi)充有用于儲(chǔ)存冷量的相變蓄冷材料，在蓄冷器的外側(cè)設(shè)有用來傳送蓄冷器內(nèi)冷量的蓄冷散熱翅片。本發(fā)明利用熱管將冷量從半導(dǎo)體制冷塊的冷端傳送到箱內(nèi)的蓄冷器內(nèi)，冷量大，且儲(chǔ)存的冷量可以根據(jù)需要釋放出來，多余的冷量?jī)?chǔ)存?zhèn)溆?，適用于疫苗運(yùn)輸、野外作業(yè)等長(zhǎng)時(shí)間使用。
文檔編號(hào)F25B21/02GK101344344SQ200810124540
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月25日
發(fā)明者旭 劉, 吳雙茂, 曼 張, 方貴銀, 睿 王, 胡海楠 申請(qǐng)人:南京大學(xué)