CN209623147U - 高效主动式半导体制冷散热器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种高效主动式半导体制冷散热器，涉及散热器领域，解决了散热器受环境温度影响大，散热效率低的技术问题；该装置包括传热底座，其与需控温设备接触；半导体制冷片，其连接有电源，且半导体制冷片的一端面与传热底座接触；热管散热器，热管散热器的热管基板设置于半导体制冷片的另一端面上部；当需要散热时，半导体制冷片的冷端与传热底座接触，且其热端与热管基板接触；本实用新型采用热管散热器与半导体制冷元件相结合的结构，半导体制冷元件在通电的情况下，主动制冷，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差，与传统散热器仅仅依靠热传导或介质相态变化的方式相比，其散热效率更高。
Description
技术领域
本实用新型涉及散热器技术领域，尤其是涉及一种高效主动式半导体制冷散热器。
背景技术
目前市场上常规的散热器主要有三种：风冷散热器、热管散热器、水冷散热器。
其中，风冷散热器是由一个散热风扇和一组散热片组成。需控温设备产生的热量传递到散热片上，再通过风扇将热量带走。该散热器传热效率低，对于大功率的需控温设备散热效果差。
热管散热器是由热管和风冷组成，利用热管中冷却液体的相态变化(蒸发和冷凝)来传递热量。其相较于单纯的风冷散热效果更好，是目前市场上主要的应用产品。
水冷散热器利用冷却液循环来带走热量。该散热器需要的附属设备主要包括水泵，散热器，风扇，水管，接头，冷却铜板等。较风冷散热器和热管散热***复杂，价格昂贵，且存在冷却液泄露，导致主板等元件烧毁的风险。
综上，本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：上述三种方式都是通过导热材料(或介质相态变化)将需控温设备产生的热量传递到散热片，通过风扇将热量传递到环境中；在上述过程中，需控温设备的温度受环境温度的影响很大，尤其是在夏季高温天气下，上述三种换热方式都不能达到很好的效果。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高效主动式半导体制冷散热器，以解决现有技术中存在的散热器受环境温度影响大，散热效率低的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
本实用新型提供的高效主动式半导体制冷散热器，包括：
传热底座，其与需控温设备接触；
半导体制冷片，其连接有电源，且所述半导体制冷片的一端面与所述传热底座紧贴；
热管散热器，所述热管散热器的热管基板设置于所述半导体制冷片的另一端面上部；其中，当需要散热时，所述半导体制冷片的冷端与所述传热底座紧贴，且其热端与所述热管基板紧贴。
优选的，所述热管散热器为双塔型热管散热器，其包括两组散热片，两组所述散热片之间设置有散热风扇。
优选的，两组散热片之间焊接有固定板，所述散热风扇固定于所述固定板和所述散热片围设的空间内。
优选的，所述半导体制冷片的四周侧面设置有隔热材料层。
优选的，所述传热底座、所述半导体制冷片、以及所述热管基板的各个接触面为经过镜面打磨后的接触面。
优选的，所述传热底座的表面涂覆有硅脂层。
优选的，所述传热底座由铜制成。
优选的，所述热管散热器的热管表面镀有镍层。
优选的，热管的两端分别穿过两组所述散热片且热管的中部穿过所述热管基板以保证其完整性。
优选的，所述散热器内设置有温度传感器，所述温度传感器电连接有控制器，所述控制器能控制电源的连通与断开。
本实用新型提供的高效主动式半导体制冷散热器，与现有技术相比，具有如下有益效果：上述散热器采用热管散热器与半导体制冷元件相结合的结构，可以降低热管的使用数量，半导体制冷元件在通电的情况下，主动制冷，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差，与传统散热器仅仅依靠热传导或介质相态变化的方式相比，其散热效率更高。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型高效主动式半导体制冷散热器的整体结构示意图；
图2是高效主动式半导体制冷散热器的侧视图；
图3是高效主动式半导体制冷散热器的俯视图；
图4是高效主动式半导体制冷散热器的仰视图；
图5是散热片的结构示意图；
图6为固定板和散热片的组合结构示意图；
图7是上侧固定板打开的示意图。
图中1、传热底座；2、隔热材料层；3、半导体制冷片；4、热管基板；5 热管；6、散热片；7、固定板；71、上侧固定板；72、左侧固定板；73、右侧固定板；8、通孔。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型提供了一种高效主动式半导体制冷散热器，参照图1-图4，图 1是本实用新型高效主动式半导体制冷散热器的整体结构示意图，图2是高效主动式半导体制冷散热器的侧视图，图3是高效主动式半导体制冷散热器的俯视图，图4是高效主动式半导体制冷散热器的仰视图；上述散热器包括：传热底座1，其与需控温设备接触，优选的是两者呈紧贴状态；半导体制冷片3，其连接有电源，且半导体制冷片3的一端面与传热底座1紧贴；热管散热器，热管散热器的热管基板4设置于半导体制冷片3的另一端面上部；其中，当需要散热时，半导体制冷片3的冷端与传热底座1紧贴以便于进行热传导，且其热端与热管基板4紧贴以便于进行热传导。
应当理解的是，当需要加热时，半导体制冷片3的热端与传热底座1紧贴，且其冷端与热管基板4紧贴即可。通过电流方向转换可以切换散热器散热、加热功能。
其中，半导体制冷片作为现有技术，是一种热泵，应用于换热器上，其没有滑动部件，无制冷剂污染的场合。其主要原理是利用半导体材料的Peltier 效应，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端；由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高，不会产生回转效应，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易。
本实用新型的有益效果是：上述散热器采用热管散热器与半导体制冷元件相结合的结构，可以降低热管的使用数量，半导体制冷元件在通电的情况下，主动制冷，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差，与传统散热器仅仅依靠热传导或介质相态变化的方式相比，其散热效率更高。
作为可选的实施方式，参照图1所示，热管散热器为双塔型热管散热器，其包括两组散热片6，两组散热片6之间设置有散热风扇。
在需要散热时，需控温设备把热量通过传热底座1传递给半导体制冷片3 的冷端，半导体制冷片3将冷端热量泵送到半导体制冷片3的热端。热量经过热管基板4传入热管5。热管5通过热管内冷却液体的相态变换(蒸发冷凝) 将热量传递到散热片6，在通过散热风扇将热量排到环境中。
其中，散热风扇设置于两组散热片6之间(散热风扇为现有技术，图中未示出)，能够充分利用风扇将散热片6的热量带走，防止散热片6的热量散失不均。
作为可选的实施方式，参照图1，两组散热片6之间焊接有固定板7，散热风扇固定于固定板7和散热片6围设的空间内。
具体的，上述固定板7和散热片6围设的空间可参照图6，图6为固定板和散热片的组合结构示意图；为了清楚看到上述空间，图中去掉了其中一组散热片6，固定板焊接在两组散热片6之间，散热风扇可直接放置于上述空间内，或加以固定。再参照图7，图7是上侧固定板打开的示意图；打开上侧固定板 71可将散热风扇放入或取出，使用更加方便。为了便于打开上侧固定板71，上侧固定板71与两边侧的固定板可拆卸连接，具体的，再参照图6，上侧固定板 71其一端与右侧固定板73铰接，另一端设置有凸块，左侧固定板72的上端设置有与凸块相适配的凹槽，上侧固定板71能以铰接端为轴转动，并卡合于左侧固定板72上。
上述将散热风扇放置于固定板7和散热片6围设的空间内，能够有效防止散热风扇的风力散失，在散热风扇的转动下，将散热片6的热量通过每组热片之间的空隙或散热风扇底部排到环境中。
应当理解的是，散热风扇为本领域内成熟的技术，其型号不限，本领域技术人员可根据实际情况具体选择，在此对其结构不再赘述。
作为可选的实施方式，半导体制冷片3的四周侧面设置有隔热材料层2。
其中，隔热材料为能阻滞热流传递的材料，其为现有技术。传统隔热材料，如玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐等，新型绝热材料，如气凝胶毡、真空板等。半导体制冷片3的侧面用隔热材料填充，保证与空气隔离，减少热量或冷量的散失。其中，四周的隔热材料层2上可设置卡槽，将半导体制冷片3卡接于四周的隔热材料层/片上。
作为可选的实施方式，传热底座1、半导体制冷片3、以及热管基板4的各个接触面为经过镜面打磨后的接触面。
将传热底座1两端均进行镜面打磨，将热管基板4与半导体制冷片3的接触面进行镜面打磨，保证绝对的平整和相邻接触面的良好接触，有利于需控温设备与传热底座1之间的热传导、传热底座1与半导体制冷片3之间的热传导以及热管基板4与半导体制冷片3之间的热传导。
作为可选的实施方式，传热底座1的表面涂覆有硅脂层。
硅脂层具有良好的导热、耐温、绝缘性能，是耐热器件理想的介质材料，其性能稳定，在使用中不会产生腐蚀气体，不会对所接触的金属产生影响。需控温设备通过硅脂把热量通过传热底座1，能够提高导热效率。
作为可选的实施方式，传热底座1由铜制成。
铜的瞬间吸热能量优于其他金属或者合金，上述结构利于传热底座1吸收需控温设备表面的热量。
作为可选的实施方式，热管散热器的热管5表面镀有镍层。上述镍层使得热管5的防锈防腐性能优异。
作为可选的实施方式，热管5的两端分别穿过两组散热片6且热管的中部穿过热管基板以保证其完整性。
热管基板4将热管的中部完全包裹，上述结构能够增大换热面积同时保证了热管的完整性；该方式不需要将热管拍扁切削，保证了液芯的完整，从而保证热管的正常性能。参照图5，散热片6上设置有多个通孔8，便于与热管固定，优选的，可采用回流焊，将散热片6和热管5焊接在一起。
作为可选的实施方式，散热器内设置有温度传感器，温度传感器电连接有控制器，控制器能控制电源的连通与断开。
半导体制冷片3是电流换能型片件，通过改变电流的方向可实现散热器散热、加热功能的切换；通过温度传感器检测，温度达到设定值，控制器控制电路断开，停止加热或制冷。温度与设定值达到一定温差，如2℃，控制器控制电路接通，开始制冷或加热。其中温度传感器和控制器均为现有技术，对其结构不再赘述，如温度传感器的型号可以采用霍尼韦尔HIH5030-001，控制器可选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN，控制电路的接通或断开可采用设置继电器或晶闸管等类似的开关元件。
本实用新型具体实施例中提供的高效主动式半导体制冷散热器，其主要工作过程是：需控温设备通过硅脂把热量通过传热底座1，传递给半导体制冷片3 的冷端。半导体制冷片3将冷端热量泵送到半导体制冷片3的热端。热量经过热管基板4传入热管。热管通过热管内冷却液体的相态变换(蒸发冷凝)将热量传递到散热片6，在通过散热风扇将热量排到环境中。
在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，包括：
传热底座，其与需控温设备接触；
半导体制冷片，其连接有电源，且所述半导体制冷片的一端面与所述传热底座紧贴；
热管散热器，所述热管散热器的热管基板设置于所述半导体制冷片的另一端面上部；其中，当需要散热时，所述半导体制冷片的冷端与所述传热底座紧贴，且其热端与所述热管基板紧贴。
2.根据权利要求1所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，所述热管散热器为双塔型热管散热器，其包括两组散热片，两组所述散热片之间设置有散热风扇。
3.根据权利要求2所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，两组散热片之间焊接有固定板，所述散热风扇固定于所述固定板和所述散热片围设的空间内。
4.根据权利要求1所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，所述半导体制冷片的四周侧面设置有隔热材料层。
5.根据权利要求1所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，所述传热底座、所述半导体制冷片、以及所述热管基板的各个接触面为经过镜面打磨后的接触面。
6.根据权利要求1所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，所述传热底座的表面涂覆有硅脂层。
7.根据权利要求6所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，所述传热底座由铜制成。
8.根据权利要求1所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，所述热管散热器的热管表面镀有镍层。
9.根据权利要求2所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，热管的两端分别穿过两组所述散热片且热管的中部穿过所述热管基板以保证其完整性。
10.根据权利要求1所述的高效主动式半导体制冷散热器，其特征在于，所述散热器内设置有温度传感器，所述温度传感器电连接有控制器，所述控制器能控制电源的连通与断开。
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| CN201920237741.XU CN209623147U (zh) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 高效主动式半导体制冷散热器 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN111741646A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-10-02 | 吴德坚 | 一种新型一体式相变超导热传超效散热结构兼产品壳体 |
| CN115951769A (zh) * | 2023-03-10 | 2023-04-11 | 山东合众智远信息技术有限公司 | 一种计算机cpu用散热装置 |
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