一种用于半导体制冷的可动液体导热机构

1.本发明涉及半导体制冷的技术领域，具体而言，尤其涉及一种用于半导体制冷的可动液体导热机构。


背景技术：

2.在1834年，法国科学家珀尔贴发现了温差电效应。两种不同的金属构成闭合回路，当回路中存在直流电流时，两个接头之间将产生温差。
3.上世纪50、60年代，热电技术的研究突飞猛进。经过不断的实验，研究人员发现碲化铋是一种性能优异的热电材料，因此成为了制作半导体帕尔贴的主要原料。
4.上世纪60、70年代，我国的科学家和工程师们为将热电技术应用于航天领域，也进行了很多的实验和研究，取得了很多的成果，并且实现了半导体帕尔贴的量产。
5.半导体帕尔贴通电后，由与帕尔贴效应，一部分热量会随着电子的移动而流动，从而在热电材料两端产生温差。当这部分热流与由两端温差产生的热流相互抵消时，半导体帕尔贴两端的温差趋于恒定。
6.但是，当半导体帕尔贴两端的温差越来越大时，由于材料两端的温差产生的热传递消耗的能量也会越来越多。当半导体帕尔贴两端的温差趋近于最大值时，半导体帕尔贴的电效率也会降到最低。
7.因此，为了提高半导体制冷设备的能效，延长续航时间，我们需要在制冷空间达到或接近设计温度时，切断半导体帕尔贴的电源。而为了防止由于半导体帕尔贴的回温使制冷空间的温度回升，需要一个可动的结构，当半导体帕尔贴断电时，与下方的制冷结构分离，尽量隔绝热量的传递。


技术实现要素：

8.为了解决半导体制冷设备的待机能耗问题，而提供一种用于半导体制冷的可动液体导热机构。本发明采用的技术手段如下：
9.一种用于半导体制冷的可动液体导热机构，包括：设备外壳；所述可动液体导热机构还具有：液压结构、柔性蒙皮、换热结构和半导体制冷装置；所述半导体制冷装置包括：散热器和半导体制冷片，所述半导体制冷片和散热器一起固定在设备外壳上，所述散热器与半导体制冷片的热端贴合；所述液压结构包括：导热活塞和液压缸体，所述导热活塞可以在液压缸体内进行活塞运动；所述设备外壳底部与换热结构相连，所述设备外壳内侧与柔性蒙皮边缘贴合固定；所述设备外壳、液压结构、柔性蒙皮、换热结构构成密封腔体，所述密封腔体内充满液态冷媒；所述导热活塞在所述液压缸体内上下往复运动时，所述液态冷媒可以在密封腔体内来回流动；所述换热结构的一面与所述液态冷媒相连，另一面与制冷负载相连。
10.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
11.(1)本发明通过一个可动的导热机构，将半导体帕尔贴的热平衡工作模式替换为
了断电待机的工作模式，有效地降低了半导体制冷设备的平均功耗，提高制冷设备的能效，并且延长半导体制冷设备的待机时间，这对便携式设备来说是十分重要的。
12.(2)本发明通过一个可动的导热机构，将半导体帕尔贴的工作模式分为制冷和待机两种模式。在半导体帕尔贴断电待机的状态下，散热器不需要一直工作，从而降低了半导体制冷设备的噪声，同时也延长了散热风扇、半导体帕尔贴等零件的使用时长，增加了设备的使用寿命。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
14.图1为本发明一种用于半导体制冷的可动液体导热机构实施例1的示意图；
15.图2为本发明一种用于半导体制冷的可动液体导热机构实施例2的示意图。
16.图中：1、控制电路；2、设备外壳；3、半导体帕尔贴；4、电磁铁a；5、柔性蒙皮；6、驱动装置；7、导热活塞；8、液动缸体；9、换热结构；10、液态冷媒；11、散热结构；12、电磁铁b；13、压头；14、支架。
具体实施方式
17.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
18.需要说明的是，本发明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，以便这里描述的本发明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。
19.如图1所示，本发明提供了一种用于半导体制冷的可动液体导热机构，包括：设备外壳；可动液体导热机构还具有：液压结构、柔性蒙皮、换热结构和半导体制冷装置；半导体制冷装置包括：散热器和半导体制冷片，半导体制冷片和散热器一起固定在设备外壳上，散热器与半导体制冷片的热端贴合；液压结构包括：导热活塞和液压缸体，导热活塞可以在液压缸体内进行活塞运动。
20.作为优选的实施方式，在本技术中，柔性蒙皮上设置有与液压缸体外型匹配的缺口，通过缺口使液压缸体穿过柔性蒙皮；液压缸体下方四周有安装结构，使柔性蒙皮固定在液压缸体四周。
21.设备外壳底部与换热结构相连，设备外壳内侧与柔性蒙皮边缘贴合固定；设备外壳、液压结构、柔性蒙皮、换热结构构成密封腔体，密封腔体内充满液态冷媒；导热活塞在液压缸体内上下往复运动时，液态冷媒可以在密封腔体内来回流动；换热结构的一面与液态冷媒相连，另一面与制冷负载相连。
22.作为一种优选的实施方式，可动液体导热机构还具有：驱动装置和控制电路；驱动装置和控制电路固定在设备外壳上，驱动装置与导热活塞相连，控制电路控制驱动装置带动导热活塞在液压缸体中往复运动。导热活塞向上运动时，与半导体制冷片贴紧，半导体制冷片开始通过导热活塞进行制冷；导热活塞向下运动时，与半导体制冷片分离，半导体制冷片断电待机状态。
23.在本技术中，导热活塞向上运动时，柔性蒙皮向下塌陷，密封腔体内的液态冷媒流入导热活塞和液压缸体组成的腔体中；导热活塞向下运动时，导热活塞和液压缸体内的液态冷媒被压出流入柔性蒙皮下方，柔性蒙皮向上凸起，低温状态的液态冷媒通过换热结构继续给负载降温。换热结构的表面还设置有温度传感器，控制电路通过温度传感器实时监测换热结构表面的温度。
24.当换热结构表面的温度高于设定的最高温度时，驱动装置使导热活塞向上运动，再次与半导体帕尔贴压紧开始制冷；换热结构表面的温度低于设定的最低温度时，驱动装置使导热活塞向下运动，与半导体帕尔贴分离，半导体帕尔贴断电停止制冷。
25.导热活塞与液压缸体之间使用密封圈密封，使导热活塞在液压缸体内往复运动时，液压缸体内的液态冷媒不会溢出。导热活塞上方设置了柔性导热材料制成的缓冲垫。
26.实施例1
27.作为本发明一种实施方式，提供的是一种通过电磁铁推动活塞的可动液体导热机构。作为本技术的一种实施例，本实施例中的驱动装置是，在散热器上固定有两个双向电磁铁，电磁铁与设置在其下方的导热活塞相连，当双向电磁铁正向通电时，电磁铁带动导热活塞向下运动，使导热活塞与半导体帕尔贴分离，则半导体帕尔贴断电，设备进入待机保温状态；当双向电磁铁反向通电时，电磁铁带动导热活塞向上运动，导热活塞与半导体帕尔贴贴紧，半导体帕尔贴通电，设备进入工作制冷状态。
28.且当导热活塞向上运动时，下方腔体中的液体集中在活塞下方，使得四周的柔性蒙皮向下塌陷；当导热活塞向下运动时，下方腔体中的液体被挤压到活塞四周的腔体中，柔性蒙皮微微地向上凸起。
29.实施例2
30.作为本发明另一种实施例，本实施例提供的是一种通过电磁铁推动柔性蒙皮的可动液体导热机构。本实施例中，所述的驱动装置为在设备外壳上固定有两个双向电磁铁，且在电磁铁的前端设置有推杆，在推杆上还设置有具有弹性的压头。
31.当双向电磁铁正向通电时，电磁铁向下运动，压头推动柔性蒙皮凹陷，腔体中的液体向中间汇聚，导热活塞向上运动，使导热活塞贴紧半导体帕尔贴的制冷面，半导体帕尔贴通电，设备进入工作制冷状态；当双向电磁铁反向通电时，电磁铁向上运动，压头离开柔性蒙皮，柔性蒙皮回弹向上凸起，腔体中的液体回流到柔性蒙皮下方，导热活塞回落，与半导体帕尔贴分离，半导体帕尔贴断电，设备进入待机保温状态。
32.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在本发明的上述实
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。在本技术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。
33.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，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发明各实施例技术方案的范围。