CN105202612A - 一种半导体取暖装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及采暖技术领域，尤其涉及一种半导体取暖装置。包括半导体发热单元、与所述半导体发热单元电连接为所述半导体发热单元供电的供电单元；所述半导体发热单元包括半导体发热板，所述半导体发热板包括用于释放热量的热端、用于吸收热量的冷端、设置在所述热端和所述冷端之间的P型半导体和N型半导体、以及连接所述N型半导体和所述P型半导体的金属导体；所述金属导体设置用于连接所述电源的正负电极；其特征在于：所述N型半导体设置石墨烯层，或者所述P型半导体设置石墨烯层，或者所述N型半导体和所述P型半导体均设置石墨烯层。提高所述半导体发热板热冷端的温度差，达到提高半导体发热板制热能力的目的。

Description

一种半导体取暖装置
技术领域
本发明涉及采暖技术领域，尤其涉及一种半导体取暖装置。
背景技术
目前室内取暖的空调的制热速度慢、耗电量大、噪音大等缺点。半导体取暖具有以下特点：不污染环境、体积小、重量轻、结构简单、容易操作；制热速度快，而且便于通过工作电流大小实现可控调节；可在失重或超重等极端环境下运行。但是和常规空调等制热设备相比，半导体取暖还存在制热效率低、制热温差小等不足，这在很大程度上影响了其广泛使用。
发明内容
本发明针对上述问题提出一种半导体取暖装置，包括半导体发热单元、与所述半导体发热单元电连接为所述半导体发热单元供电的供电单元；所述半导体发热单元包括半导体发热板，所述半导体发热板包括用于释放热量的热端、用于吸收热量的冷端、设置在所述热端和所述冷端之间的P型半导体和N型半导体、以及连接所述N型半导体和所述P型半导体的金属导体；所述金属导体设置用于连接所述电源的正负电极；其特征在于：所述N型半导体设置石墨烯层，或者所述P型半导体设置石墨烯层，或者所述N型半导体和所述P型半导体均设置石墨烯层。半导体内的石墨烯具有极高的导热率极高的电子迁移率和导电率，能够促使所述P型半导体和所述N型半导体以更小的能耗更快地形成稳定的P极或者N极；同时，石墨烯极高的导热性能可以提高所述半导体发热板内的热量转移速度和能力。使得所述半导体发热板的热端持续产生热量，提高所述半导体发热板热冷端的温度差，达到提高半导体发热板制热能力的目的。
作为优选，所述所述P型半导体设置石墨烯层；所述N型半导体具有石墨烯纯度高于所述P型半导体的石墨烯层的石墨烯纯度的石墨烯层。提高所述半导体发热板的热冷端温度差至150℃，在通电3S后所述热端的温度可达100℃，大大提高了半导体发热板的制热的能力。
作为优选，还包括送暖单元。所述送暖单元可将所述热端的热量均匀的输送至各采暖位置和空间。
作为优选，所述送暖单元包括导热部和送暖部；所述导热部与所述热端导热连接，将所述热端的热量传递至所述送暖部，所述送暖部将来自所述导热单元的热量输送至需要取暖的空间。
作为优选，所述冷端设置除霜装置。所述冷端温度最低可达零下50℃，所述除霜装置可除去冷端产生的霜，提高使用舒适度。
作为优选，还包括用于调节所述供电单元的电流大小的电流调节单元。通过调节电流的大小，调整半导体发热板的制冷或者制热能力。
本发明还提供一种半导体取暖装置，包括半导体发热单元、与所述半导体发热单元电连接为所述半导体发热单元供电的供电单元；所述半导体发热单元包括半导体发热板，所述半导体发热板包括用于释放热量的热端、用于吸收热量的冷端、设置在所述热端和所述冷端之间的P型半导体和N型半导体、以及连接所述N型半导体和所述P型半导体的金属导体；所述金属导体设置用于连接所述电源的正负电极；其特征在于：所述N型半导体添加石墨烯颗粒，或者所述P型半导体添加石墨烯颗粒，或者所述N型半导体和所述P型半导体均添加石墨烯颗粒。添加有石墨烯颗粒的半导体内的石墨烯具有极高的导热率极高的电子迁移率和导电率，能够促使所述P型半导体和所述N型半导体以更小的能耗更快地形成稳定的P极或者N极；同时，石墨烯极高的导热性能可以提高所述半导体发热板内的热量转移速度和能力。使得所述半导体发热板的热端持续产生热量，提高所述半导体发热板热冷端的温度差，达到提高半导体发热板制热能力的目的。
作为优选，所述N型半导体添加石墨烯颗粒，所述P型半导体添加石墨烯颗粒，并且所述N型半导体的石墨烯颗粒的石墨烯纯度高于所述P型半导体的石墨颗粒的石墨烯纯度。提高所述半导体发热板的热冷端温度差至150℃，在通电3S后所述热端的温度可达100℃，大大提高了半导体发热板的制热的能力。
作为优选，还包括送暖单元。所述送暖单元可将所述热端的热量均匀的输送至各采暖位置和空间。
作为优选，所述送暖单元包括导热部和送暖部；所述导热部与所述热端导热连接，将所述热端的热量传递至所述送暖部，所述送暖部将来自所述导热单元的热量输送至需要取暖的空间。
作为优选，所述冷端设置除霜装置。所述冷端温度最低可达零下50℃，所述除霜装置可除去冷端产生的霜，提高使用舒适度。
作为优选，还包括用于调节所述供电单元的电流大小的电流调节单元。通过调节电流的大小，调整半导体发热板的制冷或者制热能力。
本发明具有如下有益效果：
1.半导体采暖装置采用板式的半导体发热板作为发热单元，结构简单；
2.半导体发热板具有快速的制热能力，能够在很短的时间内将采暖空间内的温度提升至指定范围；
3.12V直流电就可以进行工作，节约能耗；
4.制热温度范围可调，适用各种场合；
5.采用电制热的方式制热，避免了使用压缩机式的制热系统，降低了制热噪音。
6.采用电制热的方式制热，制热系统中无机械运动，运行更稳定。
7.通过在半导体中添加石墨烯，提高了半岛体发热板的制热速度。
附图说明
图1半导体采暖装置结构系统图；
图2实施例一半导体发热板板结构示意图；
图3实施例二半导体发热板板结构示意图；
其中，1-供电单元、2-半导体发热单元、3-送暖单元、4-采暖空间、5-除霜装置、21-热端、22-冷端、23-P型半导体、24-N型半导体、25-金属导体、26-石墨烯层、27-石墨烯颗粒、31-导热部、32-送暖部。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
如图1，一种半导体取暖装置，包括半导体发热单元2、与半导体发热单元电连接并为半导体发热单元供电的供电单元1；半导体发热单元包括半导体发热板，半导体发热板包括用于释放热量的热端21、用于吸收热量的冷端22、设置在热端21和冷端22之间的P型半导体23和N型半导体24、以及连接N型半导体24和P型半导体23的金属导体25；金属导体25设置用于连接供电单元1的正负电极。
实施例一
N型半导体24或者P型半导体23内夹有石墨烯层26。N型半导体24内的石墨烯层为掺杂有H2或者其他可以增加石墨烯失电子能力的杂质的N型掺杂石墨烯层；P型半导体23内的石墨烯层为掺杂有NO2或者其他可以增加石墨烯得电子能力的杂质的P型掺杂石墨烯层。石墨烯具有极高的导热率极高的电子迁移率和导电率，能够促使P型半导体23或者N型半导体24以更小的能耗更快地形成稳定的P极或者N极。同时，石墨烯极高的导热性能可以提高所述半导体发热板内的热量转移速度和能力。使得热端22持续产生热量，提高半导发热板热冷端的温度差，提升了半导体取暖装置的制暖性能。
也可以在N型半导体24和P型半导体23内均设置石墨烯层26，如图1。此时，需保证N型半导体具有石墨烯纯度高于P型半导体的P型掺杂石墨烯层的石墨烯纯度的N型掺杂石墨烯层。以使得热端释放更多热量，在热端22可以获得100℃的高温。
如图2，为了将热量均匀的输送至采暖空间4，取暖装置还包括送暖单元3。送暖单元3包括导热部31和送暖部32；导热部31与热端22导热连接，将热端22的热量传递至送暖部32，送暖部32将来自导热部31的热量输送至需要取暖的空间。另外，冷端设置除霜装置5，以去除冷端低温所造成的霜。
为了方便控制调节采暖装置的制热温度，供电单元1还包用于调节供电单元的电流大小的电流调节单元。
实施例二
如图3，N型半导体24或者P型半导体23添加有石墨烯颗粒27。N型半导体24内的石墨烯层为掺杂有H2或者其他可以增加石墨烯失电子能力的杂质的N型掺杂石墨烯层；P型半导体23内的石墨烯层为掺杂有NO2或者其他可以增加石墨烯得电子能力的杂质的P型掺杂石墨烯层。石墨烯具有极高的导热率极高的电子迁移率和导电率，能够促使P型半导体23或者N型半导体24以更小的能耗更快地形成稳定的P极或者N极。同时，石墨烯极高的导热性能可以提高所述半导体发热板内的热量转移速度和能力。使得热端22持续产生热量，提高半导体发热板热冷端的温度差，提升了半导体取暖装置的制暖性能。
也可以在N型半导体24和P型半导体23内均添加石墨烯颗粒27，如图3。此时，需保证N型半导体具有石墨烯纯度高于P型半导体的P型掺杂石墨烯层的石墨烯纯度的N型掺杂石墨烯层。以使得热端释放更多热量，在热端22可以获得100℃的高温。
为了将热量均匀的输送至采暖空间4，取暖装置还包括送暖单元3。送暖单元3包括导热部31和送暖部32；导热部31与热端22导热连接，将热端22的热量传递至送暖部32，送暖部32将来自导热部31的热量输送至需要取暖的空间。另外，冷端设置除霜装置5，以去除冷端低温所造成的霜。
为了方便控制调节采暖装置的制热温度，供电单元1还包用于调节供电单元的电流大小的电流调节单元。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种半导体取暖装置，包括半导体发热单元（2）、与所述半导体发热单元（2）电连接并为所述半导体发热单元（2）供电的供电单元（1）；所述半导体发热单元（2）包括半导体发热板，所述半导体发热板包括用于释放热量的热端（21）、用于吸收热量的冷端（22）、设置在所述热端（21）和所述冷端（22）之间的P型半导体（23）和N型半导体（24）、以及连接所述N型半导体（24）和所述P型半导体（23）的金属导体（25）；所述金属导体（25）设置用于连接所述供电单元（1）的正负电极；其特征在于：所述N型半导体（24）设置石墨烯层，或者所述P型半导体（23）设置石墨烯层，或者所述N型半导体（24）和所述P型半导体（23）均设置石墨烯层（26）。
2.根据权利要求1所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：所述所述P型半导体（23）设置石墨烯层（26）；所述N型半导体（23）具有石墨烯纯度高于所述P型半导体（24）的石墨烯层的石墨烯纯度的石墨烯层。
3.根据权利要求1或2所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：还包括送暖单元（3）。
4.根据权利要求1或2所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：所述冷端（22）设置除霜装置（5）。
5.根据权利要求1或2所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：还包括用于调节所述供电单元（1）的电流大小的电流调节单元。
6.一种半导体取暖装置，包括半导体发热单元（2）、与所述半导体发热单元（2）电连接并为所述半导体发热单元（2）供电的供电单元（1）；所述半导体发热单元（2）包括半导体发热板，所述半导体发热板包括用于释放热量的热端（21）、用于吸收热量的冷端（22）、设置在所述热端（21）和所述冷端（22）之间的P型半导体（23）和N型半导体（24）、以及连接所述N型半导体（24）和所述P型半导体（23）的金属导体（25）；所述金属导体（25）设置用于连接所述供电单元（1）的正负电极；其特征在于：所述N型半导体（24）添加石墨烯颗粒，或者所述P型半导体（23）添加石墨烯颗粒，或者所述N型半导体（24）和所述P型半导体（23）均添加石墨烯颗粒。
7.根据权利要求7所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：所述N型半导体（3）添加石墨烯颗粒，所述P型半导体（4）添加石墨烯颗粒，并且所述N型半导体的石墨烯颗粒的石墨烯纯度高于所述P型半导体（4）的石墨颗粒的石墨烯纯度。
8.根据权利要求7或8所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：还包括送暖单元（3）。
9.根据权利要求7或8所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：所述冷端（22）设置除霜装置（5）。
10.根据权利要求7或8所述的一种半导体取暖装置，其特征在于：还包用于调节所述供电单元（1）的电流大小的电流调节单元。
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