CN104930889B - 一种热交换器及半导体酒柜 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种热交换器及半导体酒柜。该热交换器包括：换热块，配置成与冷源或热源换热；多根相互独立的热管，每根所述热管两端封闭且所述热管内部封闭有冷媒；其中，每根所述热管的第一端通过压合嵌入的方法嵌入到所述换热块中；所述热管的至少嵌入所述换热块的部分为扁平管。本发明的热交换器由于通过压合嵌入的方法嵌入换热块，因此二者能够稳固连接，且由于嵌入的部分为扁平管，也使得换热效率进一步提高。此外，本发明还公开了一种使用该热交换器的半导体酒柜。

Description

一种热交换器及半导体酒柜

技术领域

本发明涉及制冷设备，特别是涉及一种热交换器及使用该热交换器的半导体酒柜。

背景技术

现有技术中用于制冷设备的热交换器的热管与换热块一般仅采用螺钉或焊接的方式连接，这种热交换器的热管与换热块间容易松动，且二者的接触点较少因而致使换热效率较低。并且，在现有技术中，并没有适合用于半导体酒柜的热交换器。

此外，现有技术中的压缩机酒柜的压缩机和其他机械运动部件(如风机)运行时会产生机械振动及发出超过40分贝的噪音，在客厅等较为安静的场所，这种机械振动及噪音更为明显，容易给消费者造成不适，影响用户体验。另外，由于压缩机酒柜的蒸发器的温度波动大，因此酒柜内容易结霜，使得酒柜温度不稳定。

为了解决上述问题，近年来，本领域技术人员提出了一种使用半导体制冷片实现制冷的半导体酒柜。半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有运动部件，可以应用在一些空间受限、可靠性要求高且需要减少制冷剂污染的场合。根据半导体材料的Peltier(珀耳帖)效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，从而可以实现制冷的目的。半导体酒柜使用半导体制冷片的冷端进行制冷，使得酒柜内温度稳定，克服了压缩机制冷方式造成的温度波动大的缺陷，且不使用压缩机制冷，大幅度降低了噪音，机械振动也相对较小。一般情况下，对于单层的半导体制冷片的热端和冷冻可以产生30到50℃的温差，因此使用单层半导体制冷片可以很容易得到5-20℃的酒柜温度。其还具有以下优点：结构简单，部件少，维修方便；无机械传动部件，从而不会产生磨损，寿命长；噪音低，振动少；无需制冷剂制冷，环保；效率高，耗电量低(在100W以下，耗电量只有压缩式制冷设备和吸收式制冷设备的一半)。

半导体酒柜虽然振动及噪音较小，但是由于其通常采用风机对半导体制冷片的热端散热，由于风机工作中会产生较大噪音及机械振动，因此现有技术中的半导体酒柜仍无法达到低噪音、低振动乃至零噪音、零振动的效果。

发明内容

本发明的一个目的旨在克服现有技术的制冷设备的至少一个缺陷，提供一种热管与换热块牢固连接、高效换热的热交换器及半导体酒柜。

本发明一个进一步的目的是要降低半导体酒柜运行时的噪声及振动。

为了实现上述一个或多个目的，本发明提供了一种热交换器，包括：换热块，配置成与冷源或热源换热；多根相互独立的热管，每根所述热管两端封闭且所述热管内部封闭有冷媒；其中，每根所述热管的第一端通过压合嵌入的方法嵌入到所述换热块中；所述热管的至少嵌入所述换热块的部分为扁平管。

可选地，所述多根相互独立的热管至少包括：第一热管，自所述换热块伸出后，延伸至第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至与所述第一平面垂直的第二平面，在所述第二平面内沿直线延伸至所述第一热管的第二端；第二热管，自所述换热块伸出后，延伸至第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至与所述第一平面、所述第二平面均垂直的第三平面，在所述第三平面内沿直线延伸至所述第二热管的第二端；第三热管，自所述换热块伸出后，延伸至第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至与所述第二平面平行的第四平面，在所述第四平面内沿直线延伸至所述第三热管的第二端。

可选地，所述多根相互独立的热管还包括至少一根其他热管，每根所述其他热管自所述换热块伸出后，延伸至所述第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至所述第二平面或第三平面或第四平面，在弯折至的平面内沿直线延伸至其第二端。

可选地，所述第一热管在所述第一平面内沿直线延伸的路径与所述第一热管在所述第二平面内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于所述换热块的外端面的同一侧；所述第二热管在所述第一平面内沿直线延伸的路径与所述第二热管在所述第三平面内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于所述换热块的外端面的同一侧；所述第三热管在所述第一平面内沿直线延伸的路径与所述第三热管在所述第四平面内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于所述换热块的外端面的同一侧。

可选地，所述第一热管在第二平面内直线延伸的部分平行于所述第三热管在第四平面内直线延伸的部分。

可选地，当所述换热块配置成与冷源换热时，所述冷媒为R134a或R600a。

可选地，当所述换热块配置成与热源换热时，所述冷媒为水。

为了实现上述一个或多个目的，本发明还提供了一种半导体酒柜，所述半导体酒柜包括上述的热交换器。

可选地，所述冷源为半导体制冷片的冷端，所述换热块贴合所述冷端；所述第三平面为所述半导体酒柜的内胆的上表面所在的平面，所述第一平面、所述第二平面、所述第四平面分别为所述半导体酒柜的内胆的与所述上表面相邻的任意三个侧面所在的平面。

可选地，所述热源为半导体制冷片的热端，所述换热块贴合所述热端；所述第三平面为所述半导体酒柜的外壳的上表面所在的平面，所述第一平面、所述第二平面、所述第四平面分别为所述半导体酒柜的外壳的与所述上表面相邻的任意三个侧面所在的平面。

可选地，所述换热块为铜块；所述内胆为铝制内胆。

可选地，所述换热块为铜块；所述外壳为铝制外壳。

本发明的热交换器由于通过压合嵌入的方法嵌入换热块，因此二者能够稳固连接，且由于嵌入的部分为扁平管，也使得换热效率进一步提高。

进一步地，本发明的热交换器的热管由于具有特别的形状，使得热管的换热面积较大且分布均匀，因此能够在极大程度上提高换热效率。

进一步地，由于半导体酒柜的内胆的至少四个面与热管均匀接触，使得半导体制冷片冷端产生的冷量能够高效、均匀散布到内胆，而无需在其内设置风机将半导体制冷片的冷端提供的冷量进行散布；同理，由于半导体制冷片的热端产生的热量能够高效、均匀散布到外壳，而无须使用风机对半导体制冷片的热端进行散热；这样在半导体酒柜中无须设置风机，降低了噪音和振动，提高了用户体验。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的热交换器的换热块与镶嵌在其内的热管的沿所述热管的径向的截面图；

图2是根据本发明一个实施例的使用图1所示热交换器为半导体制冷片的冷端进行换热的半导体酒柜的结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的使用图1所示热交换器为半导体制冷片的热端进行换热的半导体酒柜的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的与半导体制冷片的热端换热的热交换器的换热块、热管、半导体制冷片热端的连接结构示意图。

附图中使用的附图标记如下：

101 换热块，

102 第一热管，

103 第二热管，

104 第三热管，

105 第四热管，

201 第一平面，

202 第二平面，

203 第三平面，

204 第四平面，

205 内胆，

206 外壳，

401 半导体制冷片的热端，

402 换热翅片。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的热交换器的换热块与镶嵌在其内的热管的沿热管的径向的截面图。由图1可以看出，该热交换器可包括换热块101和多根相互独立的热管。每根热管两端封闭且热管内部封闭有冷媒。在图1所示的实施例中，每根热管的第一端可通过压合嵌入的方法嵌入到换热块101中，以提高二者连接的牢固度；且热管的至少嵌入换热块101的部分为扁平管。由于扁平管的换热效率高于圆管，因此，热管与换热块101的换热效率也得到提高。

在本发明的一个实施例中，热管嵌入到换热块101的部分可以贯穿换热块101的两端，这样在进一步提高二者连接的牢固度的同时，也增大了二者的接触面积，提高了换热效率。

图2是根据本发明一个实施例的使用图1所示热交换器为半导体制冷片的冷端进行换热的半导体酒柜的结构示意图。结合图1、图2可以看出，在本发明的实施例中，多根相互独立的热管至少可包括第一热管102至第三热管104。其中，第一热管102自换热块101伸出后，延伸至第一平面201，在第一平面201内沿直线延伸，并弯折至与第一平面201垂直的第二平面202，在第二平面202内沿直线延伸至第一热管102的第二端；第二热管103自换热块101伸出后，延伸至第一平面201，在第一平面201内沿直线延伸，并弯折至与第一平面201、第二平面202均垂直的第三平面203，在第三平面203内沿直线延伸至第二热管103的第二端；第三热管104自换热块101伸出后，延伸至第一平面201，在第一平面201内沿直线延伸，并弯折至与第二平面202平行的第四平面204，在第四平面204内沿直线延伸至第三热管104的第二端。

在本发明的一个实施例中，多根相互独立的热管还可包括至少一根其他热管，例如图1、图2所示的第四热管105。每根其他热管自换热块101伸出后，可延伸至第一平面201，在第一平面201内沿直线延伸，并弯折至第二平面202或第三平面203或第四平面204，在弯折至的平面内沿直线延伸至其第二端。在本发明的一个实施例中，第一热管102在第二平面202内直线延伸的部分可以平行于第三热管104在第四平面204内直线延伸的部分。第二热管103在第三平面203内直线延伸的部分也可以平行于第四热管105在第三平面203内直线延伸的部分。

在本发明的另一个实施例中，每根热管可沿第一平面201直线延伸的路径与其沿另一平面直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于换热块101的外端面的同一侧。具体地，第一热管102在第一平面201内沿直线延伸的路径可与第一热管102在第二平面202内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于换热块101的外端面的同一侧；第二热管103在第一平面201内沿直线延伸的路径可与第二热管103在第三平面203内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于换热块101的外端面的同一侧；第三热管104在第一平面201内沿直线延伸的路径可与第三热管104在第四平面204内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于换热块101的外端面的同一侧；第四热管105在第一平面201内沿直线延伸的路径可与第四热管105在第三平面203内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于换热块101的外端面的同一侧。

在图2所示的实施例中，可以将该热交换器应用到半导体酒柜中，该半导体酒柜可为长方体或近似长方体的形状。在本发明的一些实施例中，第一热管102、第二热管103在半导体酒柜的内胆205的一个侧面直线延伸后，弯折到半导体酒柜的内胆205的上表面继续直线延伸；第三热管104、第四热管105在该侧面直线延伸后，弯折到与内胆205的该侧面和内胆205的上表面相垂直且相互平行的两个侧面直线延伸。或者说，第三平面203为半导体酒柜的内胆205的上表面所在的平面，第一平面201、第二平面202、第四平面204分别为半导体酒柜的内胆205的与上表面相邻的任意三个侧面所在的平面。在此过程中，热管贴合在内胆205的表面，二者紧密接触，以达到更好散热效果。由于热管两端的温差一般在1℃之内，且其一端贴合内胆205，另一端被半导体制冷片的冷端制冷，因此其可以很好地吸收内胆205的热量，达到降低内胆205温度的目的。此时，酒柜的内胆205可以为铝制内胆205，以便更好地传热；换热块101可为铜块或者铝块，优选为铜块，以增加换热效率且减少受到的腐蚀

在本发明的另一些实施例中，换热块101可以与半导体酒柜的半导体制冷片的冷端贴合，即其用于与冷源换热。此时热管内的冷媒可以为R134a或R600a，其相对于现有灌注二氧化碳气体技术更可靠，对于生产更加容易实现。在本发明的其他实施例中，热交换器的换热块101可以与其他冷源传热。

图3是根据本发明一个实施例的使用图1所示热交换器为半导体制冷片的热端进行换热的半导体酒柜的结构示意图。在图3所示的实施例中，热交换器的结构与上述实施例的热交换器的结构相似。

在图3所示的实施例中，可以将热交换器应用到半导体酒柜中，该半导体酒柜为长方体或近似长方体的形状。第一热管102、第二热管103在半导体酒柜的外壳206的一个侧面直线延伸后，弯折到半导体酒柜的外壳206的上表面继续直线延伸；第三热管104、第四热管105在该侧面直线延伸后，弯折到与内胆205的该侧面和外壳206的上表面相垂直且相互平行的两个侧面直线延伸。或者说，第三平面203为半导体酒柜的内胆205的上表面所在的平面，第一平面201、第二平面202、第四平面204分别为半导体酒柜的外壳206的与上表面相邻的任意三个侧面所在的平面。在此过程中，热管贴合在外壳206的表面，二者紧密接触，以达到更好散热效果。此时，酒柜的外壳206可以为铝制外壳206，其散热效率较高，因此能够较快将热管传递来的热量散发到环境中。换热块101可为铜块或者铝块，优选为铜块，以增加换热效率且减少受到的腐蚀。

在本发明的一个实施例中，可以将热交换器与半导体酒柜的半导体制冷片的热端贴合，即其用于与热源换热。此时热管内的冷媒可以为水，这种设计使得在灌注冷媒时操作简单，成本低廉。在本发明的其他实施例中，热交换器的换热块101可以与其他热源传热。

图4是根据本发明一个实施例的与半导体制冷片的热端换热的热交换器的换热块、热管、半导体制冷片热端的连接结构示意图。在图4所示的实施例中，与半导体酒柜的半导体制冷片的热端401贴合的换热块101还可以设置有换热翅片402，以在热管将热量传递到半导体酒柜的外壳206的同时，从换热翅片402对半导体制冷片的热端传递到换热块101的一部分热量进行散发，起到辅助散热的作用。

结合图1-图4，可以看出，在上述实施例中，为半导体制冷片的冷端进行散热的换热块101和与为半导体制冷片的热端进行散热的换热块101可以将半导体制冷片夹持在中间，其中为半导体制冷片的冷端进行散热的换热块101处于内侧，为半导体制冷片的热端进行散热的换热块101处于外侧。三者行成一个完整的热量传递装置，可以将半导体酒柜的内胆205行成的酒柜空间产生的热量传递到半导体酒柜的外壳206。具体地，半导体酒柜的内胆205形成的酒柜空间产生的热量可以通过如图2所示的热交换器传递到半导体制冷片的冷端；并由半导体制冷片的冷端传递给半导体制冷片的热端401；传递到半导体制冷片的热端401的热量可以通过如图3所示的热交换器传递到半导体酒柜的外壳206，最终半导体酒柜的外壳206将热量传递到周围环境中。

这种方案使得半导体制冷片的冷端通过一个热交换器连接半导体酒柜的内胆205，也使得半导体制冷片的热端401通过另一个热交换器连接半导体酒柜的外壳206，不仅具有结构简单紧凑、部件少、成本低、维修方便的优点，且由于该热交换器的热管的特殊形状，使得热管能够高效、均匀地与半导体酒柜的内胆205和外壳206交换热量，从而无须使用风机对酒柜空间进行风冷及对半导体制冷片的热端401进行散热，从而能够大幅度降低酒柜的噪音和机械振动，提高了用户体验。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (11)

1.一种热交换器，其特征在于，包括：

换热块，配置成与冷源或热源换热；

多根相互独立的热管，每根所述热管两端封闭且所述热管内部封闭有冷媒；所述多根相互独立的热管至少包括：第一热管，自所述换热块伸出后，延伸至第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至与所述第一平面垂直的第二平面，在所述第二平面内沿直线延伸至所述第一热管的第二端；第二热管，自所述换热块伸出后，延伸至第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至与所述第一平面、所述第二平面均垂直的第三平面，在所述第三平面内沿直线延伸至所述第二热管的第二端；第三热管，自所述换热块伸出后，延伸至第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至与所述第二平面平行的第四平面，在所述第四平面内沿直线延伸至所述第三热管的第二端；

其中，每根所述热管的第一端通过压合嵌入的方法嵌入到所述换热块中；所述热管的至少嵌入所述换热块的部分为扁平管。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

所述多根相互独立的热管还包括至少一根其他热管，每根所述其他热管自所述换热块伸出后，延伸至所述第一平面，在所述第一平面内沿直线延伸，并弯折至所述第二平面或第三平面或第四平面，在弯折至的平面内沿直线延伸至其第二端。

3.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于，

所述第一热管在所述第一平面内沿直线延伸的路径与所述第一热管在所述第二平面内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于所述换热块的外端面的同一侧；

所述第二热管在所述第一平面内沿直线延伸的路径与所述第二热管在所述第三平面内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于所述换热块的外端面的同一侧；

所述第三热管在所述第一平面内沿直线延伸的路径与所述第三热管在所述第四平面内沿直线延伸的路径在水平面上的竖直投影相互垂直且处于所述换热块的外端面的同一侧。

4.根据权利要求3所述的热交换器，其特征在于，

所述第一热管在第二平面内直线延伸的部分平行于所述第三热管在第四平面内直线延伸的部分。

5.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，

当所述换热块配置成与冷源换热时，所述冷媒为R134a或R600a。

6.根据权利要求4所述的热交换器，其特征在于，

当所述换热块配置成与热源换热时，所述冷媒为水。

7.一种半导体酒柜，其特征在于，包括权利要求1-6任一项所述的热交换器。

8.根据权利要求7所述的半导体酒柜，其特征在于，

所述冷源为半导体制冷片的冷端，所述换热块贴合所述冷端；

所述第三平面为所述半导体酒柜的内胆的上表面所在的平面，所述第一平面、所述第二平面、所述第四平面分别为所述半导体酒柜的内胆的与所述上表面相邻的任意三个侧面所在的平面。

9.根据权利要求7所述的半导体酒柜，其特征在于，

所述热源为半导体制冷片的热端，所述换热块贴合所述热端；

所述第三平面为所述半导体酒柜的外壳的上表面所在的平面，所述第一平面、所述第二平面、所述第四平面分别为所述半导体酒柜的外壳的与所述上表面相邻的任意三个侧面所在的平面。

10.根据权利要求8所述的半导体酒柜，其特征在于，

所述换热块为铜块；

所述内胆为铝制内胆。

11.根据权利要求9所述的半导体酒柜，其特征在于，

所述换热块为铜块；

所述外壳为铝制外壳。