[实用新型]一种低热阻半导体制冷器导冷组件

说明书

本实用新型提供了一种低热阻半导体制冷器导冷组件，包括蒸发器、汽管路、冷凝器、液管路、储液器、传热工质；所述冷凝器表面为半导体制冷器冷端安装面；所述蒸发器包括出汽孔、进液孔，所述冷凝器包括进汽孔、出液孔；所述蒸发器的出汽孔通过汽管路连接冷凝器的进汽孔；所述蒸发器的进液孔通过液管路连接冷凝器的出液孔；所述蒸发器还包括上顶框、下底框、若干块竖直阵列布置的翅片板；所述翅片板上设有若干条竖直阵列布置的微通道；冷凝器设置在蒸发器上方。本实用新型的低热阻半导体制冷器导冷组件，其有效导冷面积大、底层传热技术传热能力强，因此导冷能力强，可有效保障系统的制冷系数及制冷量。

技术领域

本实用新型属于导冷技术领域，具体涉及一种低热阻半导体制冷器导冷组件。

背景技术

半导体制冷器基于“帕尔帖效应”进行制冷，具有结构简单、性能可靠等优点，在小制冷量应用场景中具有较高的性价比，是车载、寝室、酒店、医院用小型冷藏箱(即电子冰箱)的最优制冷方式，广泛应用于红酒、药品、化妆品、保健品、饮料及食品的低温保存。

半导体制冷器的制冷系数COP是芯片冷热端温差的函数，冷热端温差越小，制冷系数COP越高，对应制冷量(Q＝P×COP，其中Q是制冷量，P是电功率)越大。

半导体制冷器芯片的热端热量是冷端冷量产出的数倍，因此通常对芯片热端采用低热阻散热器以降低芯片热端温度，而冷端冷量不大，只采用挤压铝型材进行导冷。

半导体制冷器导冷组件的导冷能力用系统热阻R＝(t_w-t₀)/Q表征，定义为半导体冷端安装面与环境温差除以冷量，主要取决于底层传热技术的传热能力以及有效导冷面积。

传统半导体制冷器导冷组件为翅片式挤压铝型材，组件为纯材料导热，导热系数约为200W/(m·K)，传热能力有限；同时翅片肋效率较低，有效散热面积小。

因此传统半导体制冷器导冷组件导冷能力有限，直接影响到了系统的制冷系数与制冷量。本实用新型提供一种低热阻半导体制冷器导冷组件，以改善传统挤压铝型材导冷组件导冷能力差的问题。

为便于本申请的工作原理理解，在此详细叙述一种基于温差驱动自循环两相流体回路的高效被动传热技术。高效被动传热技术指具有高传热能力、不需要外部动力(即具有高可靠性)的传热技术。

以相变潜热进行的换热比单相对流系统以显热方式传递的热量大几个数量级，同时不需要外部动力，通常基于相变换热构建高效被动传热技术。

高效被动传热技术具有广泛的工程应用场景。

在热利用场景中，涉及冷量高效利用领域，如半导体制冷器导冷、斯特林制冷机导冷、LNG冷量传输、解冻板等；以及热量高效利用领域，如太阳能高效利用、地源/水源/空气源低品位热能利用、工业余热利用、温差发电、类IH电饭锅内胆等。

在热控制场景中，涉及电子器件散热领域，如5G设备、LED、激光、相控阵雷达T/R组件、CPU(家用电脑/服务器/手机)、IGBT(变频器/光伏逆变器/特高压直流输电)、半导体制冷器、动力电池、质子交换膜燃料电池等；以及密闭空间换热领域，如基站、数据中心、电力机柜、舰艇发动机舱等。

1、系统原理

强化相变换热的根本思路是增加单位时间的相变换热量，即增大相变速率与相变潜热的乘积。

一方面，相变的全周期涵盖气泡成核、气泡成长、气泡脱离、气泡聚合上升整个过程；另一方面，相变速率与相变潜热在物性层面是紧密相关的参数，因此两者乘积的提高需要基于相变全周期的气泡成核与动力学特性综合分析。

2、强化相变速率

2.1气泡成核理论

沸腾过程中的汽泡都是从汽化核心(即微小汽泡)发展而来的。