一种射流冲击式热电制冷器模组的制作方法
本发明涉及热电半导体,更具体地说,它涉及一种射流冲击式热电制冷器模组。
背景技术:
1、热电制冷器已被广泛应用于激光器、光通讯、医疗设备等关键领域。随着被冷却器件功率密度的跃升,制冷器热端需排散的热流急剧增加,散热效能直接制约了整个系统的温差与稳定性。目前,主流散热技术主要依赖强制风冷或主动液冷。强制风冷需风扇驱动,在应对大热流时往往体积庞大、噪音显著,且散热能力有限,无法满足大功率制冷器的散热需求。主动液冷虽能力更强,主流散热方式却依赖微通道水冷板为主,入口处温度低,出口端温度高,整体均温性较差。如中国专利申请号2025113452109公开了一种基于热电制冷器组件的快速热响应液冷换热器,第二3d均温板单元与热电制冷器组件的热端接触,液冷板组件固定在第二3d均温板单元上。
2、此外,现有高性能散热器想要调整散热能力,主要依靠调整整体结构尺寸来控制散热能力的大小,很难在维持现有结构尺寸不变的基础上进行功率的调整。
技术实现思路
1、为了克服上述不足,本发明提供了一种射流冲击式热电制冷器模组,它的散热均温性好,从而保证了对热电制冷器的散热效果。
2、为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:一种射流冲击式热电制冷器模组,热电制冷器的热端连接散热器,散热器内设置散热腔,散热腔顶部设置入流口,散热腔底部设置出流口,散热腔内从上往下设置有射流网板、上层泡沫金属和下层泡沫金属;下层泡沫金属的孔隙率小于上层泡沫金属的孔隙率。
3、当热电制冷器开始工作时,吸热面与被制冷设备直接相接触,放热面的热量由散热器散出。冷却液由散热器的入流口进入,经过射流网板均匀进入散热腔,随后流经上层泡沫金属和下层泡沫金属。散热器底部热量通过热传导的方式传递到上层泡沫金属和下层泡沫金属的金属骨架以及散热器外壳,金属骨架和散热器外壳再与冷却液进行对流换热。下层泡沫金属孔隙率较小,固体的金属骨架占比较大,可以将更多的热量通过热传导的方式传递到散热器腔体内。上层泡沫金属孔隙率较大,增大扰动的同时便于冷却液进入下层泡沫金属进行对流换热。
4、通过网板的均匀小孔结构,提高冷却液的流动速度和散热的均温性。还通过泡沫金属的多孔结构,高效传递热电制冷器所产生的热量,从而完成半导体制冷片的冷却效果。而且可以通过调整泡沫金属的孔隙率和渗透率,以适应不同型号产品的散热需求。
5、作为优选,下层泡沫金属底面支撑在散热腔底面上,上层泡沫金属支撑在下层泡沫金属上,上层泡沫金属和下层泡沫金属侧壁均与散热腔内壁贴合。
6、下层泡沫金属直接与散热腔底面接触,上层泡沫金属和下层泡沫金属支撑接触,且上层泡沫金属和下层泡沫金属侧壁均与散热腔内壁接触,热传导效果好,有利于保证散热效果。通过热传导的方式将热量传递到整个散热器,从而增加与冷却液的接触面积,提高散热效果。
7、作为优选,入流口设置在散热腔顶部中心处,出流口周向间隔设置若干个。
8、入流口设置在散热腔中心处,出流口周向间隔设置若干个,有利于冷却液向各个方向流动,从而提高散热腔内的均温效果。
9、作为优选,散热腔底面设置“十”字形的出流凹槽,散热腔侧壁上和出流凹槽的端部对应设置出流口,出流口连接出流管。
10、下层泡沫金属底面支撑到散热腔底面后,冷却液的出流空间受限,而通过出流凹槽的设置,给冷却液提供了排出空间,有利于冷却液的快速排出。
11、作为优选,射流网板表面呈弧形曲面结构,射流网板表面从中心向边缘朝下倾斜。
12、弧形曲面结构的射流网板,从中心向边缘朝下倾斜,有利于冷却液向周围扩散,从而提高散热腔内的均温效果。
13、作为优选,射流网板上盖合调节板,调节板移动设置,调节板上设置和射流网板上的网孔对应的调节孔,调节板上设置齿条,散热器上安装调节齿轮,调节齿轮与齿条啮合传动。
14、移动调节板,调节板上的调节孔与射流网板上的网孔错位,网孔局部被遮盖,从而对射流网板的通流面积进行调节。调节时,转动调节齿轮,通过调节齿轮与齿条的啮合传动实现调节板的移动,进而对射流网板上网孔的露出面积进行调节,从而调节射流网板的通流面积。调节板上的调节孔与射流网板上的网孔完全对准后,此时射流网板的通流面积最大。通过这种结构设置,冷却液的流量能够调节,进而使散热器的散热效果能够调节,满足不同的使用要求。
15、作为优选,散热器外壁上间隔设置若干散热翅片。
16、散热翅片能够增大散热器的散热面积,提高散热效果。
17、作为优选,散热器内设置散热风洞,散热风洞穿过散热腔。
18、散热风洞的设置能够增加散热器的散热面积,而且空气流经散热风洞带走热量,从而提高散热效果。
19、作为优选,散热风洞外围转动套装外环,外环上周向间隔设置若干叶片,外环和叶片置于散热腔中;散热风洞内转动安装内环,内环上周向间隔设置若干风叶;外环上安装外磁块,内环上安装内磁块;内磁块和外磁块相互吸引,外环转动带动内环转动使风叶吹出气流。
20、冷却液在散热腔内流动的过程中,驱动叶片转动,从而使外环转动,由于外环上的外磁块与内环上的内磁块相互吸引,因此外环转动能够带动内环转动,从而使风叶转动产生气流,对散热风洞进行吹风冷却,提高冷却效果。
21、作为优选,热电制冷器包括冷面基板、热面基板、若干热电半导体粒子,热电半导体粒子连接在冷面基板和热面基板之间。
22、相邻的热电半导体粒子连接到冷面基板上形成的pn节通电后达到制冷的效果。相邻的热电半导体粒子连接到热面基板上形成的pn节通电后发热,通过散热器进行散热。
23、与现有技术相比,本发明的有益效果是:(1)射流冲击式热电制冷器模组的散热器内冷却液经过射流网板均匀进入散热腔,随后流经上层泡沫金属和下层泡沫金属,散热器底部热量通过热传导的方式传递到上层泡沫金属和下层泡沫金属的金属骨架以及散热器外壳,金属骨架和散热器外壳再与冷却液进行对流换热,散热均温性好,保证了对热电制冷器的散热效果;(2)冷却液在散热腔内流动的过程中,驱动叶片转动,从而使外环转动,外环转动能够带动内环转动,从而使风叶转动产生气流,对散热风洞进行吹风冷却,提高冷却效果。
1.一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,热电制冷器的热端连接散热器,散热器内设置散热腔,散热腔顶部设置入流口,散热腔底部设置出流口,散热腔内从上往下设置有射流网板、上层泡沫金属和下层泡沫金属;下层泡沫金属的孔隙率小于上层泡沫金属的孔隙率。
2.根据权利要求1所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,下层泡沫金属底面支撑在散热腔底面上,上层泡沫金属支撑在下层泡沫金属上,上层泡沫金属和下层泡沫金属侧壁均与散热腔内壁贴合。
3.根据权利要求1所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,入流口设置在散热腔顶部中心处,出流口周向间隔设置若干个。
4.根据权利要求1所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,散热腔底面设置“十”字形的出流凹槽,散热腔侧壁上和出流凹槽的端部对应设置出流口,出流口连接出流管。
5.根据权利要求1所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,射流网板表面呈弧形曲面结构,射流网板表面从中心向边缘朝下倾斜。
6.根据权利要求1所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,射流网板上盖合调节板,调节板移动设置,调节板上设置和射流网板上的网孔对应的调节孔,调节板上设置齿条,散热器上安装调节齿轮,调节齿轮与齿条啮合传动。
7.根据权利要求1所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,散热器外壁上间隔设置若干散热翅片。
8.根据权利要求1所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,散热器内设置散热风洞,散热风洞穿过散热腔。
9.根据权利要求8所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,散热风洞外围转动套装外环,外环上周向间隔设置若干叶片,外环和叶片置于散热腔中;散热风洞内转动安装内环,内环上周向间隔设置若干风叶;外环上安装外磁块,内环上安装内磁块;内磁块和外磁块相互吸引,外环转动带动内环转动使风叶吹出气流。
10.根据权利要求1至9任意一项所述的一种射流冲击式热电制冷器模组,其特征是,热电制冷器包括冷面基板、热面基板、若干热电半导体粒子,热电半导体粒子连接在冷面基板和热面基板之间。