CN111928520A - 一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构 - Google Patents

一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构。区别与传统的半导体制冷装置固定件，本装置在导热块和导冷块上分别套嵌了热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块，通过紧固螺丝使导热块和导冷块与相应嵌块牢牢固定，热端绝热块和冷端绝热块通过紧固螺栓相连接，实现整个装置的固定。本发明通过设计绝热嵌块，可以有效固定装置，提升制冷片的工作效率，借助传热块和绝热嵌块显著增加了热端和冷端的传热距离，避免传统半导体制冷装置固定件的穿透式螺接方式导致的冷热端热交换问题，结构简单，成本低廉且易于匹配。

Description

一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构
技术领域
本发明涉及半导体制冷技术领域，具体涉及一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构。
背景技术
目前，鉴于绿色环保主题的兴起，半导体制冷技术逐渐进入大众的视野，例如小巧玲珑的半导体制冷冰箱、半导体制冷迷你杯等等，但这些技术的核心都离不开半导体制冷片，及其热端和冷端固定结构。
传统的半导体制冷装置普遍通过穿透式螺接，些许采用粘合的方式进行固定。前者可以有效地提供半导体制冷片所需的装配压力，减少两端的热阻，但由于金属螺栓具有较大的传热系数，穿透式螺接会直接增大热端和冷端的热交换，从而降低半导体制冷片的效率；后者利用粘合可以避免热端和冷端接触带来的热交换，但粘合力不足以使导热块和导冷块与制冷片充分接触，从而增加两端的热阻，降低半导体制冷片的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，在有效满足半导体制冷片装配压力的情况下，减小两端热阻，避免热端装置和冷端装置出现较大的热交换消耗，结构简单，成本低廉且易于匹配。
本发明所采用的技术方案如下：
一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，包括半导体制冷片、导热块、导冷块、热端绝热嵌块、冷端绝热嵌块、散热片和导冷板，所述导热块侧边有热端嵌入槽，所述热端嵌入槽的每个侧面分别有两个热端固定螺丝孔，所述热端绝热嵌块每个侧面分别也有两个热端固定螺丝孔，所述导热块通过所述热端嵌入槽与所述热端绝热嵌块之间吻合的热端固定螺丝孔嵌合固定，所述导冷块侧边有冷端嵌入槽，所述冷端嵌入槽的每个侧面分别有两个冷端固定螺丝孔，所述冷端绝热嵌块每个侧面分别也有两个冷端固定螺丝孔，所述导冷块通过所述冷端嵌入槽与所述冷端绝热嵌块之间吻合的冷端固定螺丝孔嵌合固定，所述热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块每个侧面各有一个紧固螺栓孔，所述半导体制冷片夹在导热块和导冷块之间，所述结构通过所述热端绝热嵌块的紧固螺栓孔和冷端绝热嵌块的紧固螺栓孔相连接夹紧实现。
进一步的，所述热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块上的紧固螺栓孔数量为两个或多个。
进一步的，所述热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块上的紧固螺栓孔位置为对侧或四周。
进一步的，所述热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块为圆环形、方环形等具备同功能的形状。
进一步的，所述热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块为独立结构，根据导热块和导冷块的具体规格采用不同的大小。
进一步的，所述导热块和导冷块顶部皆设有两个或多个散热片固定螺丝孔与导冷板固定螺丝孔，所述散热片固定螺丝孔和导冷板固定螺丝孔与所述散热片和导冷板上的螺孔相匹配，通过螺丝锁紧固定。
本发明区别与传统的半导体制冷装置固定件，在导热块和导冷块上分别套嵌了热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块，通过紧固螺丝使导热块和导冷块与相应嵌块牢牢固定，热端绝热块和冷端绝热块通过紧固螺栓相连接，实现整个装置的固定，热端散热装置可为散热片，冷端散热装置可为导冷板或导冷片。通过绝热嵌块，可以有效固定装置，提升制冷片的工作效率，借助传热块和绝热嵌块显著增加了热端和冷端的传热距离，避免传统半导体制冷装置固定件的穿透式螺接方式导致的冷热端热交换问题。
本发明采用上述方案，具有以下优异效果：
1.此结构提供了较大的装配压力，使制冷片的两面与导热块和导冷块紧密贴合，减少了热阻。
2.此结构中的绝热嵌块位于传热中心面的四周，对传热效率影响较小。
3.此结构增加了热端和冷端的传热距离，减少了热交换消耗，增大制冷片效率。
4.此结构有效避免了热端与冷端接触热损耗问题，减少了热交换消耗，增大制冷片效率。
5.此结构结构简单，成本低廉且易于匹配。
附图说明
图1为本发明第一个实施例的三维图；
图2为本发明第一个实施例的侧视图；
图3为本发明第一个实施例的热端绝热嵌块三维图；
图4为本发明第一个实施例的冷端绝热嵌块三维图；
图5为本发明第一个实施例的导热(冷)块三维图；
图6为本发明第一个实施例绝热嵌块和导热(冷)块嵌合状态三维图；
图7为本发明第二个实施例的三维图；
图8为本发明第二个实施例的侧视图；
图9为本发明第二个实施例的导热(冷)块三维图；
图10为本发明第二个实施例绝热嵌块和导热(冷)块嵌合状态三维图；
图11为本发明第三个实施例的三维图；
图12为本发明第三个实施例的侧视图；
图13为本发明第三个实施例的绝热嵌块三维图；
图14为本发明第三个实施例的导热(冷)块三维图；
图15为本发明第三个实施例绝热嵌块和导热(冷)块嵌合状态三维图；
为更好的说明，附图标记如下：
半导体制冷片1、导热块2、导冷块3、热端绝热嵌块4、冷端绝热嵌块5、散热片6、导冷板7、热端固定螺丝孔8、冷端固定螺丝孔9、紧固螺栓孔10、散热片固定螺丝孔11、导冷板固定螺丝孔12、热端嵌入槽13、冷端嵌入槽14。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：
需要说明的是，本说明书附图中所述示意图主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，以供熟悉此技术的技术人士了解并阅读。本说明书附图中的结构并未按比例绘制，在不影响本发明所产生的效果及达成目的下，均仍在本发明所提出的技术内容涵盖的范围内。
一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，包括半导体制冷片1、导热块2、导冷块3、热端绝热嵌块4、冷端绝热嵌块5、散热片6和导冷板7，所述导热块2侧边有热端嵌入槽13，所述热端嵌入槽13的每个侧面分别有两个热端固定螺丝孔8，所述热端绝热嵌块4每个侧面分别也有两个热端固定螺丝孔8，所述导热块2通过所述热端嵌入槽13与所述热端绝热嵌块4之间吻合的热端固定螺丝孔8嵌合固定，所述导冷块3侧边有冷端嵌入槽14，所述冷端嵌入槽14的每个侧面分别有两个冷端固定螺丝孔9，所述冷端绝热嵌块5每个侧面分别也有两个冷端固定螺丝孔9，所述导冷块3通过所述冷端嵌入槽14与所述冷端绝热嵌块5之间吻合的冷端固定螺丝孔9嵌合固定，所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5每个侧面各有一个紧固螺栓孔10，所述半导体制冷片1夹在导热块2和导冷块3之间，所述结构通过所述热端绝热嵌块4的紧固螺栓孔10和冷端绝热嵌块5的紧固螺栓孔10相连接夹紧实现。
具体的，所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5上的紧固螺栓孔10数量为两个或多个。
具体的，所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5上的紧固螺栓孔10位置为对侧或四周。
具体的，所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5为圆环形、方环形等具备同功能的形状。
具体的，所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5为独立结构，根据导热块2和导冷块3的具体规格采用不同的大小。
具体的，所述导热块2和导冷块3顶部皆设有两个或多个散热片固定螺丝孔11与导冷板固定螺丝孔12，所述散热片固定螺丝孔11和导冷板固定螺丝孔12与所述散热片6和导冷板7上的螺孔相匹配，通过螺丝锁紧固定。
实施例一：参考图1和图2，整体固定结构从上至下分别为导冷板7、冷端绝热嵌块5、导冷块3、半导体制冷片1、导热块2、热端绝热嵌块4和散热片6，该实施例中所用散热片6为密齿散热片，实际应用时可外加散热风扇提升半导体制冷片1的工作效率；该实施例中所用导冷板7为板状结构，用于增大导冷面积，实际应用时可换装其他形式的导冷装置。参考图3至图6，热端绝热嵌块5和冷端绝热嵌块4分别嵌入在热端嵌入槽13和冷端嵌入槽14上，并通过侧面对应的热端固定螺丝孔8和冷端固定螺丝孔9有效锁紧，由于绝热嵌块位于传热中心面的四周，因此对传热效率影响较小；半导体制冷片1放置在导热块2和导冷块3之间的中心位置上(放置前务须在半导体制冷片1的两面涂上少量导热硅脂)，热端绝热嵌块5和冷端绝热嵌块4相对应的紧固螺栓孔10一一用螺栓锁紧，实现整个结构的固定，利用的绝热嵌块使用传热系数低，强度高的材料制造，避免热端与冷端接触热损耗问题，利用的导热(冷)块使用传热系数高的材料制造，例如纯铜等，增加热端和冷端的传热距离，在绝热嵌块和导热(冷)块嵌合处增加阻热夹层更优，减少热交换消耗，增大制冷片效率；后续将散热片6和导冷板7分别固定在散热片固定螺丝孔11和导冷板固定螺丝孔12上即能满足半导体制冷片1的运行条件。
实施例二：参考图7至图10，需要说明的是，实施例二中的绝热嵌块与实施例一中的结构相同，仅规格比例有所不同，所以以图3图4作为参考即可。参考图7和图8，整体固定结构从上至下分别为导冷板7、导冷块3、冷端绝热嵌块5、半导体制冷片1、导热块2、热端绝热嵌块4和散热片6，该实施例中所用散热片6为密齿散热片，实际应用时可外加散热风扇提升半导体制冷片1的工作效率；该实施例中所用导冷板7为板状结构，用于增大导冷面积，实际应用时可换装其他形式的导冷装置。参考图9图10，热端绝热嵌块5和冷端绝热嵌块4分别通过侧面对应的热端固定螺丝孔8和冷端固定螺丝孔9有效锁紧，由于绝热嵌块位于导热(冷)块的四周，因此对传热效率影响很小；半导体制冷片1放置在导热块2和导冷块3之间的中心位置上(放置前务须在半导体制冷片1的两面涂上少量导热硅脂)，热端绝热嵌块5和冷端绝热嵌块4相对应的紧固螺栓孔10一一用螺栓锁紧，实现整个结构的固定，利用的绝热嵌块使用传热系数低，强度高的材料制造，避免热端与冷端接触热损耗问题，利用的导热(冷)块使用传热系数高的材料制造，例如纯铜等，增加热端和冷端的传热距离，在绝热嵌块和导热(冷)块嵌合处增加阻热夹层更优，减少热交换消耗，增大制冷片效率；后续将散热片6和导冷板7分别固定在散热片固定螺丝孔11和导冷板固定螺丝孔12上即能满足半导体制冷片1的运行条件。
实施例三：参考图11和图12，整体固定结构从上至下分别为导冷板7、冷端绝热嵌块5、导冷块3、半导体制冷片1、导热块2、热端绝热嵌块4和散热片6，该实施例中所用散热片6为密齿散热片，实际应用时可外加散热风扇提升半导体制冷片1的工作效率；该实施例中所用导冷板7为板状结构，用于增大导冷面积，实际应用时可换装其他形式的导冷装置。参考图13至图15，热端绝热嵌块5和冷端绝热嵌块4分别嵌入在热端嵌入槽13和冷端嵌入槽14上，这里去除了热端固定螺丝孔8和冷端固定螺丝孔9，利用导冷板7和散热片6的锁紧同时对两个嵌块进行紧固，由于绝热嵌块位于传热中心面的四周，因此对传热效率影响较小；半导体制冷片1放置在导热块2和导冷块3之间的中心位置上(放置前务须在半导体制冷片1的两面涂上少量导热硅脂)，热端绝热嵌块5和冷端绝热嵌块4相对应的紧固螺栓孔10一一用螺栓锁紧，实现整个结构的固定，利用的绝热嵌块使用传热系数低，强度高的材料制造，避免热端与冷端接触热损耗问题，利用的导热(冷)块使用传热系数高的材料制造，例如纯铜等，增加热端和冷端的传热距离，在绝热嵌块和导热(冷)块嵌合处增加阻热夹层更优，减少热交换消耗，增大制冷片效率；后续将散热片6和导冷板7分别固定在散热片固定螺丝孔11和导冷板固定螺丝孔12上即能满足半导体制冷片1的运行条件，相比前两例，本实施例操作起来更简易，但对匹配度有所降低。
本发明提供了一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，在导热块和导冷块上分别套嵌了热端绝热嵌块和冷端绝热嵌块，通过紧固螺丝使导热块和导冷块与相应嵌块牢牢固定，热端绝热块和冷端绝热块通过紧固螺栓相连接，实现整个装置的固定，在有效满足半导体制冷片装配压力的情况下，增大两端的传热面积，减小两端热阻，避免热端装置和冷端装置出现较大的热交换消耗，结构简单，成本低廉且易于匹配。
以上结合附图对本发明列举了三种较优的实施方式进行了详细的说明，但不限于上述实施方式，本领域技术人员仍可在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明的范围应由所附权利要求限定。

Claims (6)

1.一种半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，其特征在于：包括半导体制冷片1、导热块2、导冷块3、热端绝热嵌块4、冷端绝热嵌块5、散热片6和导冷板7，所述导热块2侧边有热端嵌入槽13，所述热端嵌入槽13的每个侧面分别有两个热端固定螺丝孔8，所述热端绝热嵌块4每个侧面分别也有两个热端固定螺丝孔8，所述导热块2通过所述热端嵌入槽13与所述热端绝热嵌块4之间吻合的热端固定螺丝孔8嵌合固定，所述导冷块3侧边有冷端嵌入槽14，所述冷端嵌入槽14的每个侧面分别有两个冷端固定螺丝孔9，所述冷端绝热嵌块5每个侧面分别也有两个冷端固定螺丝孔9，所述导冷块3通过所述冷端嵌入槽14与所述冷端绝热嵌块5之间吻合的冷端固定螺丝孔9嵌合固定，所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5每个侧面各有一个紧固螺栓孔10，所述半导体制冷片1夹在导热块2和导冷块3之间，所述结构通过所述热端绝热嵌块4的紧固螺栓孔10和冷端绝热嵌块5的紧固螺栓孔10相连接夹紧实现。
2.根据权利要求1所述的半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，其特征是所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5上的紧固螺栓孔10数量为两个或多个。
3.根据权利要求1所述的半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，其特征是所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5上的紧固螺栓孔10位置为对侧或四周。
4.根据权利要求1所述的半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，其特征是所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5为圆环形、方环形等具备同功能的形状。
5.根据权利要求1所述的半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，其特征是所述热端绝热嵌块4和冷端绝热嵌块5为独立结构，根据导热块2和导冷块3的具体规格采用不同的大小。
6.根据权利要求1所述的半导体制冷装置导热块与导冷块固定结构，其特征是所述导热块2和导冷块3顶部皆设有两个或多个散热片固定螺丝孔11与导冷板固定螺丝孔12，所述散热片固定螺丝孔11和导冷板固定螺丝孔12与所述散热片6和导冷板7上的螺孔相匹配，通过螺丝锁紧固定。
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