TWI597184B - 加熱致冷裝置 - Google Patents

Description

加熱致冷裝置

本發明係關於一種加熱致冷裝置，特別是關於應用在金屬3D列印設備的一種加熱致冷裝置。

3D快速成型(也稱為3D列印)的主要技術內容是把數據資料及原料放進3D列印機中，透過鋪粉裝置將產品一層一層的列印出來，而形成最終成品。3D列印主要包括選擇性雷射燒結(Selective Laser Sintering，SLS)、選擇性雷射熔化(Selective Laser Melting，SLM)、直接金屬粉料雷射燒結(Direct Metal Laser Sintering，DMLS)，及電子束熔化(Electron Beam Melting,EBM)等技術。SLS是利用低功率雷射燒結低熔點高分子粉料；SLM是利用高能束雷射直接熔化金屬粉料；DMLS是採用雷射對二元金屬進行燒結；而EBM採用電子束熔化金屬粉料。

在3D列印領域中，其中的雷射金屬熔融製程設備由於使用之粉末不同，必須因應粉末特性需求而將製程中的工作平台進行特定的溫度加熱或冷卻。然而，現有的加熱或冷卻裝置皆係獨立運作，無法對特性需求將製程底板進行較即時的致熱及致冷，因而較容易影響到產品的加工效率。

故，有必要提供一種改良的加熱致冷裝置，以解決習知技術所存在的問題。

本發明之主要目的在於提供一種加熱致冷裝置，利用加熱單元及調溫單元的設計，使工作平台能夠可達到即致冷或即加熱的製程。

為達上述之目的，本發明提供一種加熱致冷裝置，設置在一金屬熔融設備中，該加熱致冷裝置包含一底座、一加熱單元、一引導單元、一調溫單元、一傳導底板及多個致冷晶片；該一底座具有一本體、一凹陷部及一斷熱片，該凹陷部形成在該本體上，該斷熱片容置在該凹陷部中；該加熱單元設置在該底座上，且該加熱單元具有一加熱板及一加熱盤管，該加熱盤管穿伸在該加熱板內；該引導單元設置在該加熱單元上；該調溫單元可插拔的設置在該引導單元中，並與該加熱單元相間隔；該傳導底板設置在該引導單元上，用以傳導該加熱單元或該調溫單元的溫度至該金屬熔融設備的一工作平台；該等致冷晶片呈棋盤狀排列地設置在該板體及該傳導底板之間。

在本發明之一實施例中，該加熱致冷裝置另包含一隔熱罩，用以容置該底座及該加熱單元，其中該隔熱罩具有一底壁及一圍繞壁。

在本發明之一實施例中，該引導單元具有二滑軌，設置在該加熱單元的相對二側，用以供該調溫單元在該等滑軌內移動。

在本發明之一實施例中，該引導單元具有更具有二固定柱，分別組合在該兩滑軌上，該調溫單元具有二滑槽，分別與該兩固定柱相配合滑動。

在本發明之一實施例中，該調溫單元具有一板體及一流道管，該流道管嵌設在該板體中。

在本發明之一實施例中，該傳導底板具有多個底板區塊，分別對應該等致冷晶片，用以使每一致冷晶片對相對應的底板區塊進行溫度傳導。

在本發明之一實施例中，該板體包含多個板體區塊，分別對應設置該等致冷晶片，且該調溫單元具有多個流道管，分別設置在該等板體區塊中。

如上所述，本發明的加熱致冷裝置的傳導底板能夠透過該加熱單元進行加熱，以及透過該調溫單元進行冷卻，使該工作平台可達到即致冷或即加熱的製程，而且由於該調溫單元為可插拔的設計，因此較方便將該板體取出更換或維修。

100‧‧‧加熱致冷裝置

101‧‧‧工作平台

2‧‧‧底座

21‧‧‧本體

22‧‧‧凹陷部

23‧‧‧斷熱片

3‧‧‧加熱單元

31‧‧‧加熱板

32‧‧‧加熱盤管

4‧‧‧引導單元

41‧‧‧滑軌

42‧‧‧固定柱

5‧‧‧調溫單元

51‧‧‧板體

511‧‧‧板體區塊

52‧‧‧流道管

53‧‧‧滑槽

6‧‧‧傳導底板

61‧‧‧底板區塊

7‧‧‧隔熱罩

71‧‧‧底壁

72‧‧‧圍繞壁

8‧‧‧溫度感測器

9‧‧‧致冷晶片

第1圖是根據本發明加熱致冷裝置的一較佳實施例的一組合圖；第2圖是根據本發明加熱致冷裝置的一較佳實施例的一立體分解圖；及第3至7圖是第2圖之加熱致冷裝置的底板區塊被加熱或致冷的一示意圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。再者，本發明所提到的方向用語，例如上、下、頂、底、前、後、左、右、內、外、側面、周圍、中央、水平、橫向、垂直、縱向、軸向、徑向、最 上層或最下層等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

請參照第1及2圖所示，為本發明加熱致冷裝置100的一較佳實施例，設置在一金屬熔融設備中，該加熱致冷裝置100包含一底座2、一加熱單元3、一引導單元4、一調溫單元5、一傳導底板6、一隔熱罩7、多個溫度感測器8及多個致冷晶片9，本發明將於下文詳細說明各元件的細部構造、組裝關係及其運作原理。

續參照第1及2圖所示，該底座2具有一本體21、一凹陷部22及一斷熱片23；該凹陷部22形成在該本體21上；該斷熱片23容置在該凹陷部22中。在本實施例中，該凹陷部22係呈一矩形，當該斷熱片23放置在該凹陷部22中，該本體21的表面與該斷熱片23的表面齊平。

續參照第1及2圖所示，該加熱單元3設置在該底座2上，且該加熱單元3具有一加熱板31及一加熱盤管32，其中該加熱盤管32穿伸在該加熱板31內。在本實施例中，該加熱板31具有多個貫穿通道，該加熱盤管32係穿設在該等通道中。

續參照第1及2圖所示，該引導單元4設置在該加熱單元3上，且該引導單元4具有二滑軌41及二固定柱42，其中該兩滑軌41設置在該加熱單元3的相對二側，用以供該調溫單元5在該等滑軌41內移動，並且使該調溫單元5與該加熱單元3相間隔，而該兩固定柱42分別組合在該兩滑軌41的內側。

續參照第1及2圖所示，該調溫單元5可插拔的設置在該引導單元4中，並與該加熱單元3相間隔，而且該調溫單元5具有一板體51、一流 道管52及二滑槽53，其中該流道管52嵌設在該板體51中，用以流通冷卻液體，該等滑槽53形成在該板體51的相對二側，而且該等滑槽53分別與該兩固定柱42相配合滑動。要說明的是，在其他實施例中，該流道管52也可同時設置有熱流道及冷流道，其中的熱流道可迅速輔助與平均受熱於該加熱板31，而冷流道可達成即時降溫或冷卻的效果。

續參照第1及2圖所示，該傳導底板6設置在該引導單元4上，用以傳導該加熱單元3的加熱板31的溫度至該金屬熔融設備的一工作平台101而進行升溫，或傳導該調溫單元5的板體51的溫度至該工作平台101進行降溫。

續參照第1及2圖所示，該隔熱罩7用以容置該底座2及該加熱單元3，其中該隔熱罩7具有一底壁71及一圍繞壁72，該圍繞壁72自該底壁71周緣向上延伸。在本實施例中，該底壁71及圍繞壁72可完整包覆該底座2及該加熱單元3，藉此防止內部熱能洩出。

續參照第1及2圖所示，該等溫度感測器8設置在該加熱單元3的加熱板31的一側。在本實施例中，該等溫度感測器8係等距間隔安裝在該加熱板31的一側，透過該等溫度感測器8與該加熱板31接觸而能夠感測該加熱板31即時的加熱溫度。

續參照第1及2圖所示，該等致冷晶片9呈棋盤狀排列地設置在該板體51及該傳導底板6之間，可經由電性連接至一電源(未繪示)而收到驅動；另外，該傳導底板6具有多個底板區塊61，分別對應該等致冷晶片9上，用以使每一致冷晶片9對相對應的底板區塊61進行溫度傳導，且該板體51包含多個板體區塊511，分別對應設置該等致冷晶片9下，而且該調溫單 元5具有多個流道管52，分別設置在該等板體區塊511中，其中每一流道管52可依照實際需求設置為熱流道或冷流道，使該等板體區塊511能夠調整不同的溫度(如第4至8圖所示)，同時每一致冷晶片9也能夠對相對應的板體區塊511進行溫度傳導。

依據上述的結構，本發明加熱致冷裝置100可由該加熱單元3的加熱板31加熱，並透過該傳導底板6傳導至該工作平台101進行升溫，而且，也可以由該調溫單元5的板體51致冷，並透過該傳導底板6傳導至該工作平台101進行降溫，藉此使該工作平台101能夠達到即冷或即熱製程。另外，由於該調溫單元5為可插拔的設計，因此較方便將該板體51取出更換或維修。而且利用該等致冷晶片9並配合上方的該等底板區塊61及下方的該等板體區塊511而呈矩陣排列，使該傳導底板6能夠分區域性的致冷或加熱，能夠針對不同的底板區塊61作溫度調整，進而達到在一工作平面上雷射熔融製程中同時有致冷或加熱的溫度差異。另外，該傳導底板6分割成多個底板區塊61排列，能夠讓致冷區域及加熱區域不互相干擾，而達到不同區塊溫度控制。

藉由上述的設計，該傳導底板6能夠透過該加熱單元3進行加熱，以及透過該調溫單元5進行冷卻，使該工作平台101可達到即致冷或即加熱的製程。而且由於該調溫單元5為可插拔的設計，因此較方便將該板體51取出更換或維修。又，由於該等致冷晶片9係呈棋盤狀排列在該板體51上，而且每一個致冷晶片9單獨致冷或致熱，因此，該等致冷晶片9可分區性的致冷或致熱，進而針對不同區塊進行溫度的調整，進而達到在該工作平台101中所實施的雷射熔融製程同時有冷熱溫度的差異。再者，也可以在 該工作平台101內依不同區塊決定其冷熱的溫度，藉此符合加工作業的特殊需求。另外，藉由將該傳導底板6分割成多個底板區塊61排列，能夠讓致冷區域及加熱區域不互相干擾，而達到不同區塊溫度控制。

如上所述，該傳導底板6能夠透過該加熱單元3進行加熱，以及透過該調溫單元5進行冷卻，使該工作平台101可達到即致冷或即加熱的製程。而且由於該調溫單元5為可插拔的設計，因此較方便將該板體51取出更換或維修。同時，利用該等致冷晶片9係呈棋盤狀排列，可分區性的致冷或致熱，藉此滿足不同區塊決定其冷熱溫度的加工作業。

雖然本發明已以較佳實施例揭露，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝之人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧加熱致冷裝置

2‧‧‧底座

21‧‧‧本體

22‧‧‧凹陷部

23‧‧‧斷熱片

3‧‧‧加熱單元

31‧‧‧加熱板

32‧‧‧加熱盤管

4‧‧‧引導單元

41‧‧‧滑軌

42‧‧‧固定柱

5‧‧‧調溫單元

51‧‧‧板體

511‧‧‧板體區塊

52‧‧‧流道管

53‧‧‧滑槽

6‧‧‧傳導底板

61‧‧‧底板區塊

7‧‧‧隔熱罩

71‧‧‧底壁

72‧‧‧圍繞壁

8‧‧‧溫度感測器

9‧‧‧致冷晶片

Claims (5)

1. 一種加熱致冷裝置，設置在一金屬熔融設備中，該加熱致冷裝置包含：一底座，具有：一本體；一凹陷部，形成在該本體上；及一斷熱片，容置在該凹陷部中；一加熱單元，設置在該底座上，且該加熱單元具有一加熱板及一加熱盤管，該加熱盤管穿伸在該加熱板內；一引導單元，設置在該加熱單元上；一調溫單元，可插拔的設置在該引導單元中，並與該加熱單元相間隔，其中該調溫單元具有一板體及多個流道管，且該板體包含多個板體區塊，該等流道管分別嵌設在該等板體區塊中；一傳導底板，設置在該引導單元上，用以傳導該加熱單元或該調溫單元的溫度至該金屬熔融設備的一工作平台；及多個致冷晶片，呈棋盤狀排列地設置在該板體及該傳導底板之間，其中該等致冷晶片分別設置在該等板體區塊上，能夠對相對應的板體區塊進行溫度傳導。
2. 如申請專利範圍第1項所述之加熱致冷裝置，另包含一隔熱罩，用以容置該底座及該加熱單元，其中該隔熱罩具有一底壁及一圍繞壁。
3. 如申請專利範圍第1項所述之加熱致冷裝置，其中該引導單元具有二滑軌，設置在該加熱單元的相對二側，用以供該調溫單元在該等滑軌內移動。
4. 如申請專利範圍第3項所述之加熱致冷裝置，其中該引導單元更具有二固定柱，分別組合在該兩滑軌上，該調溫單元具有二滑槽，分別與該兩固定柱相配合滑動。
5. 如申請專利範圍第1項所述之加熱致冷裝置，其中該傳導底板具有多個底板區塊，分別對應該等致冷晶片，用以使每一致冷晶片對相對應的底板區塊進行溫度傳導。