CN114851555B - 一种半导体散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体散热技术领域，尤其涉及一种半导体散热装置。一种半导体散热装置，包括打印头主体、连接管、半导体制冷器件、第一散热块和散热风扇，所述打印头主体包括第二散热块和连接头，所述半导体制冷器件的热端面与所述第一散热块相贴合，所述半导体制冷器件的冷端面与所述第二散热块相贴合，所述散热风扇设置于所述第二散热块的远离所述第一散热块的一侧，且所述散热风扇的吹风方向朝向所述第二散热块和所述第一散热块设置。所述半导体散热装置，能够保证料筒内的物料温度不受喷头加热的温度变化影响，节约成本的同时工作效率高，保证作业效果，解决了现有喷头加热时容易导致料筒内的物料温度升高，影响打印或焊接等作业效果的问题。

Description

一种半导体散热装置

技术领域

本发明涉及半导体散热技术领域，尤其涉及一种半导体散热装置。

背景技术

随着热电技术的发展，应用热电技术的产品越来越广泛。对于3D打印头、激光设备、焊枪等应用，物料通常由料筒供料后进入打印头内，物料在经过加热熔融后，从喷头出料，在喷头处进行物料的加热熔融工作时，由于加热温度较高，在热量传递的作用下，较高的加热温度容易导致料筒处的温度升高，进而导致料筒内的物料温度升高，料筒内的物料温度升高，容易影响打印或者焊接等作业效果。

发明内容

针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种半导体散热装置，能够保证料筒内的物料温度不受喷头加热的温度变化影响，节约成本的同时工作效率高，保证作业效果，解决了现有喷头加热时容易导致料筒内的物料温度升高，影响打印或焊接等作业效果的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种半导体散热装置，包括打印头主体、连接管、半导体制冷器件、第一散热块和散热风扇，所述打印头主体包括第二散热块和连接头，所述半导体制冷器件的热端面与所述第一散热块相贴合，所述半导体制冷器件的冷端面与所述第二散热块相贴合，所述散热风扇设置于所述第二散热块的远离所述第一散热块的一侧，且所述散热风扇的吹风方向朝向所述第二散热块和所述第一散热块设置；

所述连接头的进料端与料筒相连通，所述连接头的出料端与所述第二散热块的进料端相连通，所述第二散热块的出料端与所述连接管的进料端相连通，所述连接管的出料端与打印喷头相连通。

更进一步说明，所述第一散热块包括第一连接部以及连接于所述第一连接部两侧的若干个第一散热翅片，所述第二散热块包括第二连接部以及连接于所述第二连接部两侧的若干个第二散热翅片；

所述半导体制冷器件的热端面与所述第一连接部相贴合，所述半导体制冷器件的冷端面与第二连接部相贴合，所述连接头的出料端与所述第二连接部的进料端相连通，所述第二连接部的出料端与所述连接管的进料端相连通。

更进一步说明，相邻的两个所述第一散热翅片之间形成有第一风道，相邻的两个所述第二散热翅片之间形成有第二风道，所述第一风道与所述第二风道一一对应设置，且所述第一风道与所述第二风道相连通。

更进一步说明，所述第二连接部的内部沿所述第二散热翅片的排列方向贯穿设有第一连接腔；

所述连接头的出料端与所述第一连接腔的一端相连通，所述第一连接腔的另一端可拆卸地安装有所述连接管。

更进一步说明，所述第二散热块与所述连接头为一体成型结构，所述连接头连接于所述第二连接部的远离所述连接管的一侧。

更进一步说明，所述第一连接腔贯穿设置于所述第二连接部和所述连接头，所述第一连接腔的一端与料筒相连通，所述第一连接腔的另一端可拆卸地安装有所述连接管。

更进一步说明，还包括导热块，所述导热块的内部贯穿设有第二连接腔，所述连接管的一端可拆卸地安装于所述第一连接腔内，所述连接管的另一端可拆卸地安装于所述第二连接腔内；

所述连接管的内部贯穿设有过料腔，所述过料腔的一端与所述第一连接腔相连通，所述过料腔的另一端与所述第二连接腔的的一端相连通，所述第二连接腔的另一端与打印喷头相连通。

更进一步说明，所述连接管包括第一料管、第二料管和第三料管，所述第二料管连接于所述第一料管和所述第三料管之间，所述过料腔依次贯穿所述第一料管、所述第二料管和所述第三料管；

所述第一料管的纵截面的截面面积和所述第三料管的纵截面的截面面积分别大于所述第二料管的纵截面的截面面积，所述第一料管可拆卸地安装于所述第二连接腔内，所述第三料管可拆卸地安装于所述第一连接腔内。

更进一步说明，所述打印头主体的材质为金属材质。

与现有技术相比，本发明的实施例具有以下有益效果：

1、通过设置半导体制冷器件，当半导体制冷器件制冷时，半导体制冷器件的冷端面产出的冷量通过第二散热块导出，对打印头主体内的物料进行降温，此外，通过设置散热风扇，由于散热风扇朝向第二散热块和第一散热块吹风，一方面散热风扇吹出的风能够直接使第二散热块降温，另一方面散热风扇吹出的风将第二散热块导出的无效冷量吹向第一散热块，从而带走第一散热块中由于贴紧半导体制冷器件的热端面而产生的热量，即散热风扇不仅能够对第二散热块进行直接吹风降温，使打印头主体内的物料直接降温，也可以间接使得第一散热块快速高效地散热，提升散热效果，有效增加制冷效率，提升制冷量，从而通过半导体制冷器件进一步提升对打印头主体内物料的降温效果；

2、由于半导体制冷器件的冷端面与第二连接部相贴合，接触式的制冷使得半导体制冷器件的冷端面传递的冷量首先快速传导至所述第二连接部，此时由于物料经过第二连接部，从而能够直接对第二连接部内的物料进行降温，提高物料的降温效率，而在保证第二连接部的降温效果后，半导体制冷器件的冷端面传导出来的更多冷量则传导至第二散热翅片，这些过多的冷量作为无效冷量位于第二散热翅片中，保证对物料的降温效果；此外，由于半导体制冷器件的热端面与第一连接部相贴合，使得半导体制冷器件的热端面导出的热量首先传导至第一连接部，随后进入第一散热翅片中，由第一散热翅片对热量进行散发，保证散热效果；

3、由于第一风道与第二风道一一对应设置，此时由于散热风扇的吹风方向朝向第二散热块和第一散热块设置，散热风扇吹出的风一部分直接吹至第二散热块的第二连接部和第二散热翅片，对第二散热块进行直接的降温，而另一部分的风则通过第二风道吹向第一散热块，这部分的风能够将第二散热翅片中的无效冷量带至第一散热块中，实现对第一散热块的降温；由于相邻的两个第二散热翅片之间形成有第二风道，使得散热风扇吹出的风不仅能够吹向第一散热翅片，还可以吹向相邻的两个第一散热翅片之间的第一风道，从而增加了第一散热块与冷风的接触面积，有效提高对第一散热块的降温效率。

附图说明

图1是本发明一个实施例的半导体散热装置的立体结构示意图；

图2是本发明一个实施例的半导体散热装置的爆炸结构示意图；

图3是本发明一个实施例的半导体散热装置的打印头主体的立体结构示意图；

图4是本发明一个实施例的半导体散热装置的第一散热块的立体结构示意图；

图5是本发明一个实施例的半导体散热装置的俯视结构示意图；

图6是图5的A-A截面示意图；

图7是本发明一个实施例的半导体散热装置的侧视结构示意图；

图8是图7的B-B截面示意图；

附图中：打印头主体1、第二散热块11、第二连接部111、第一连接腔1111、第二散热翅片112、第二风道113、连接头12、连接管2、过料腔21、第一料管22、第二料管23、第三料管24、半导体制冷器件3、第一散热块4、第一连接部41、第一散热翅片42、第一风道43、散热风扇5、导热块6、第二连接腔61。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图8所示，一种半导体散热装置，包括打印头主体1、连接管2、半导体制冷器件3、第一散热块4和散热风扇5，所述打印头主体1包括第二散热块11和连接头12，所述半导体制冷器件3的热端面与所述第一散热块4相贴合，所述半导体制冷器件3的冷端面与所述第二散热块11相贴合，所述散热风扇5设置于所述第二散热块11的远离所述第一散热块4的一侧，且所述散热风扇5的吹风方向朝向所述第二散热块11和所述第一散热块4设置；

所述连接头12的进料端与料筒相连通，所述连接头12的出料端与所述第二散热块11的进料端相连通，所述第二散热块11的出料端与所述连接管2的进料端相连通，所述连接管2的出料端与打印喷头相连通。

需要说明的是，所述连接管2的出料端与打印喷头相连通，所述连接头12的进料端与料筒相连通，料筒中装有物料，打印时物料从所述连接头12的进料端进入所述半导体散热装置，依次经过所述连接头12和所述第二散热块11后从所述连接管2出料至打印喷头，出料后通过导热块6加热将物料熔融并从打印喷头打印出料。

通过设置所述半导体制冷器件3，当所述半导体制冷器件3制冷时，所述半导体制冷器件3的冷端面产出的冷量通过所述第二散热块11导出，对所述打印头主体1内的物料进行降温，此外，通过设置所述散热风扇5，由于所述散热风扇5朝向所述第二散热块11和所述第一散热块4吹风，一方面所述散热风扇5吹出的风能够直接使所述第二散热块11降温，另一方面所述散热风扇5吹出的风将所述第二散热块11导出的无效冷量吹向所述第一散热块4，从而带走所述第一散热块4中由于贴紧所述半导体制冷器件3的热端面而产生的热量，即所述散热风扇5不仅能够对所述第二散热块11进行直接吹风降温，使所述打印头主体1内的物料直接降温，也可以间接使得所述第一散热块4快速高效地散热，提升散热效果，有效增加制冷效率，提升制冷量(由于半导体制冷技术属于温差制冷，只有当热端面的温度在合理的范围内，才能进一步的增加半导体制冷器件的功率，实现更大制冷量)，从而通过所述半导体制冷器件3进一步提升对所述打印头主体1内物料的降温效果。

此外，只需设置一个所述散热风扇5，在给打印头主体1降温的同时也可以给所述第一散热块4进行降温，使得所述打印头主体1的与所述第一散热块4的冷热温差不会过大，进而使得所述打印头主体1的物料保持恒温，保证料筒内的物料温度不受喷头加热的温度变化影响，节约成本的同时工作效率高，保证作业效果，解决了现有喷头加热时容易导致料筒内的物料温度升高，影响打印或焊接等作业效果的问题。

需要说明的是，本发明的半导体散热装置除了应用在3D打印头设备外，还可以应用在激光设备、焊枪等领域。

更进一步说明，所述第一散热块4包括第一连接部41以及连接于所述第一连接部41两侧的若干个第一散热翅片42，所述第二散热块11包括第二连接部111以及连接于所述第二连接部111两侧的若干个第二散热翅片112；

所述半导体制冷器件3的热端面与所述第一连接部41相贴合，所述半导体制冷器件3的冷端面与第二连接部111相贴合，所述连接头12的出料端与所述第二连接部111的进料端相连通，所述第二连接部111的出料端与所述连接管2的进料端相连通。

由于所述半导体制冷器件3的冷端面与第二连接部111相贴合，接触式的制冷使得所述半导体制冷器件3的冷端面传递的冷量首先快速传导至所述第二连接部111，此时由于物料经过所述第二连接部111，从而能够直接对所述第二连接部111内的物料进行降温，提高物料的降温效率，而在保证所述第二连接部111的降温效果后，所述半导体制冷器件3的冷端面传导出来的更多冷量则传导至所述第二散热翅片112，这些过多的冷量作为无效冷量位于所述第二散热翅片112中，保证对物料的降温效果；

此外，由于所述半导体制冷器件3的热端面与所述第一连接部41相贴合，使得所述半导体制冷器件3的热端面导出的热量首先传导至所述第一连接部41，随后进入所述第一散热翅片42中，由所述第一散热翅片42对热量进行散发，保证散热效果。

更进一步说明，相邻的两个所述第一散热翅片42之间形成有第一风道43，相邻的两个所述第二散热翅片112之间形成有第二风道113，所述第一风道43与所述第二风道113一一对应设置，且所述第一风道43与所述第二风道113相连通。

由于所述第一风道43与所述第二风道113一一对应设置，此时由于所述散热风扇5的吹风方向朝向所述第二散热块11和所述第一散热块4设置，所述散热风扇5吹出的风一部分直接吹至所述第二散热块11的第二连接部111和第二散热翅片112，对所述第二散热块11进行直接的降温，而另一部分的风则通过所述第二风道113吹向所述第一散热块4，这部分的风能够将所述第二散热翅片112中的无效冷量带至所述第一散热块4中，实现对所述第一散热块4的降温；

更进一步说明，由于相邻的两个所述第二散热翅片112之间形成有所述第二风道113，使得所述散热风扇5吹出的风不仅能够吹向所述第一散热翅片42，还可以吹向相邻的两个所述第一散热翅片42之间的第一风道43，从而增加了所述第一散热块4与冷风的接触面积，有效提高对所述第一散热块4的降温效率。

更进一步说明，所述第二连接部111的内部沿所述第二散热翅片112的排列方向贯穿设有第一连接腔1111；

所述连接头12的出料端与所述第一连接腔1111的一端相连通，所述第一连接腔1111的另一端可拆卸地安装有所述连接管2。

通过在所述第二连接部111的内部贯穿设有所述第一连接腔1111，物料进入所述第一连接腔1111内，从而进入所述第二连接部111，由于所述半导体制冷器件3的冷端面与所述第二连接部111相贴合，能够保证物料的恒温，避免料筒中的物料受到喷头对物料加热的影响。

更进一步说明，所述第二散热块11与所述连接头12为一体成型结构，所述连接头12连接于所述第二连接部111的远离所述连接管2的一侧。

通过将所述第二散热块11与所述连接头12设置为一体成型的结构，制造所述半导体散热装置时，设计对应的模具即可制得所述第二散热块11和所述连接头12一体成型的结构，有效降低装置的制造成本，提高装置的制造效率，且有利于提高装置的稳固性的同时方便装置的安装。

具体地，所述第一连接腔1111贯穿设置于所述第二连接部111和所述连接头12，所述第一连接腔1111的一端与料筒相连通，所述第一连接腔1111的另一端可拆卸地安装有所述连接管2。

在本实施例中，所述第二散热块11与所述连接头12为一体成型结构，所述第一连接腔1111贯穿设置于所述第二连接部111和所述连接头12，实现所述连接头12的进料端与料筒相连通，所述连接头12的出料端与所述第二散热块11的进料端相连通，所述第二散热块11的出料端与所述连接管2的进料端相连通，保证物料供料的顺畅性。

更进一步说明，还包括导热块6，所述导热块6的内部贯穿设有第二连接腔61，所述连接管2的一端可拆卸地安装于所述第一连接腔1111内，所述连接管2的另一端可拆卸地安装于所述第二连接腔61内；

所述连接管2的内部贯穿设有过料腔21，所述过料腔21的一端与所述第一连接腔1111相连通，所述过料腔21的另一端与所述第二连接腔的61的一端相连通，所述第二连接腔61的另一端与打印喷头相连通。

由于所述连接管2的一端可拆卸地安装于所述第一连接腔1111内，所述连接管2的另一端可拆卸地安装于所述第二连接腔61内，所述散热风扇5和所述半导体制冷器件3对所述第二连接部111进行降温时，使得安装于所述第一连接腔1111内的所述连接管2也保持恒温，从而保证所述连接管2内的物料不受所述导热块6加热的影响，物料从料筒进入所述第一连接腔1111内，然后进入所述过料腔21内，再进入所述第二连接腔61内，此时所述导热块6对物料进行加热熔融，最后从所述打印喷头打印出料，物料在进入所述导热块6之前都能够保持恒温，从而保证了物料的打印效果。

具体地，所述导热块6内可以设置加热丝等加热电路，实现对物料在打印前的加热熔融出料。

需要说明的是，所述第二散热块11与所述连接头12之间也可以采用分体的结构，此时所述第二散热块11与所述连接头12可拆卸连接，所述连接头12可以通过紧固件如螺钉、螺栓等固定安装于所述第二散热块11上。

更进一步说明，所述连接管2包括第一料管22、第二料管23和第三料管24，所述第二料管23连接于所述第一料管22和所述第三料管24之间，所述过料腔21依次贯穿所述第一料管22、所述第二料管23和所述第三料管24；

所述第一料管22的纵截面的截面面积和所述第三料管24的纵截面的截面面积分别大于所述第二料管23的纵截面的截面面积，所述第一料管22可拆卸地安装于所述第二连接腔61内，所述第三料管24可拆卸地安装于所述第一连接腔1111内。

具体地，通过设置所述第一料管22和第三料管24，所述第一料管22与所述第二连接腔61通过过盈配合实现所述连接管2可拆卸地安装于所述第二连接腔61内，所述第三料管24与所述第一连接腔1111通过过盈配合实现所述连接管2可拆卸地安装于所述第一连接腔1111内。

优选地，所述打印头主体1的材质为金属材质。

通过所述打印头主体1的材质采用金属材质，即所述第二散热块11和所述连接头12的材质均采用金属材质，能够提高导热效率，使得所述半导体制冷器件3散发的冷量能够快速通过所述第二散热块11导出，从而能够快速对物料进行降温，具体地，所述打印头主体1可以采用铝或者铜等金属材质。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半导体散热装置，其特征在于，包括打印头主体、连接管、半导体制冷器件、第一散热块和散热风扇，所述打印头主体包括第二散热块和连接头，所述半导体制冷器件的热端面与所述第一散热块相贴合，所述半导体制冷器件的冷端面与所述第二散热块相贴合，所述散热风扇设置于所述第二散热块的远离所述第一散热块的一侧，且所述散热风扇的吹风方向朝向所述第二散热块和所述第一散热块设置；

所述连接头的进料端与料筒相连通，所述连接头的出料端与所述第二散热块的进料端相连通，所述第二散热块的出料端与所述连接管的进料端相连通，所述连接管的出料端与打印喷头相连通；

所述第一散热块包括第一连接部以及连接于所述第一连接部两侧的若干个第一散热翅片，所述第二散热块包括第二连接部以及连接于所述第二连接部两侧的若干个第二散热翅片；

所述半导体制冷器件的热端面与所述第一连接部相贴合，所述半导体制冷器件的冷端面与第二连接部相贴合，所述连接头的出料端与所述第二连接部的进料端相连通，所述第二连接部的出料端与所述连接管的进料端相连通；

相邻的两个所述第一散热翅片之间形成有第一风道，相邻的两个所述第二散热翅片之间形成有第二风道，所述第一风道与所述第二风道一一对应设置，且所述第一风道与所述第二风道相连通。

2.根据权利要求1所述的半导体散热装置，其特征在于，所述第二连接部的内部沿所述第二散热翅片的排列方向贯穿设有第一连接腔；

所述连接头的出料端与所述第一连接腔的一端相连通，所述第一连接腔的另一端可拆卸地安装有所述连接管。

3.根据权利要求2所述的半导体散热装置，其特征在于，所述第二散热块与所述连接头为一体成型结构，所述连接头连接于所述第二连接部的远离所述连接管的一侧。

4.根据权利要求3所述的半导体散热装置，其特征在于，所述第一连接腔贯穿设置于所述第二连接部和所述连接头，所述第一连接腔的一端与料筒相连通，所述第一连接腔的另一端可拆卸地安装有所述连接管。

5.根据权利要求4所述的半导体散热装置，其特征在于，还包括导热块，所述导热块的内部贯穿设有第二连接腔，所述连接管的一端可拆卸地安装于所述第一连接腔内，所述连接管的另一端可拆卸地安装于所述第二连接腔内；

所述连接管的内部贯穿设有过料腔，所述过料腔的一端与所述第一连接腔相连通，所述过料腔的另一端与所述第二连接腔的一端相连通，所述第二连接腔的另一端与打印喷头相连通。

6.根据权利要求5所述的半导体散热装置，其特征在于，所述连接管包括第一料管、第二料管和第三料管，所述第二料管连接于所述第一料管和所述第三料管之间，所述过料腔依次贯穿所述第一料管、所述第二料管和所述第三料管；

所述第一料管的纵截面的截面面积和所述第三料管的纵截面的截面面积分别大于所述第二料管的纵截面的截面面积，所述第一料管可拆卸地安装于所述第二连接腔内，所述第三料管可拆卸地安装于所述第一连接腔内。

7.根据权利要求1所述的半导体散热装置，其特征在于，所述打印头主体的材质为金属材质。