CN105202802A

CN105202802A - 一种开放式制冷装置

Info

Publication number: CN105202802A
Application number: CN201510693499.3A
Authority: CN
Inventors: 唐玉敏; 虞红伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-24
Filing date: 2015-10-24
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种开放式制冷装置。包括置物台、制冷片、电连接所述制冷片并为其供直流电的电源；所述制冷片包括用于吸热的冷端、用于散热的热端、设置在所述冷端和热端之间的N型半导体、设置在所述冷端和所述热端之间的P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；所述冷端与所述置物台导热连接；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。相比现有技术中的制冷片，同样的热端温度下能获得更低的冷端温度，大大提高了制冷效果。

Description

一种开放式制冷装置

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种开放式制冷装置。

背景技术

目前，超市采用具有玻璃门的展示冷柜储藏冷冻的鱼、肉等生鲜商品。现有的展示冷柜的玻璃门无法处于长期开启的状态，每次打开其玻璃门取出其中的商品以后需要再次关闭玻璃门以提供一个封闭的制冷环境，维持商品的新鲜度。

随着半导体技术的发展，出现了越来越多的半导体材料。人们发现了帕尔贴原理，利用帕尔贴原理制作出了半导体制冷片。采用半导体制冷片制作的制冷设备通过半导体制冷片的冷端吸收热量对制冷空间进行制冷，不使用制冷剂、结构简单、制冷系统无机械转动，具有无污染、运行可靠、维护方便等优点。特别适用于生鲜的保鲜储藏。但是，现有技术中的半导体制冷片的冷热端温度差一般不会大于60摄氏度，制冷效果及制冷空间很有限，不适于开放式的制冷装置。

发明内容

本发明针对上述问题提出一种开放式制冷装置，包括置物台、设置在所述置物台下方的制冷片、电连接所述制冷片并为其供直流电的电源；所述制冷片包括用于吸热的冷端、用于散热的热端、设置在所述冷端和热端之间的N型半导体、设置在所述冷端和所述热端之间的P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；所述冷端与所述置物台导热连接；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制冷片内的热量转移速度和能力。使得所述制冷片的所述冷端持续产生冷量，所述制冷片的热端持续产生热量，提高所述制冷片热冷端的温度差。相比现有技术中的制冷片，同样的热端温度下能获得更低的冷端温度，大大提高了制冷空间和制冷效果，使得开放式制冷成为可能。

作为优选，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。提高所述制冷片的热冷端温度差至150℃，在通电3S后所述冷端的温度可达至-50℃，所述热端的温度可达100℃，在同样的热端温度下能获得更低的冷端温度，大大提高了制冷制热的能力。

作为优选，所述热端设置散热层。所述散热层及时带走由所述制冷片冷端转移至所述制冷片热端的热量，提高制冷片的制冷效果。

作为优选，所述散热层为石墨烯散热层。所述石墨烯散热层内含有导热率为金属几十倍的石墨烯，可大大提升所述冷端的热传递效率。

作为优选，所述置物台包括设置在下方与所述制冷片的冷端导热连接的导热层和设置在所述导热层上表面的置物层。所述置物层可以以可拆卸的方式安装在所述导热层上，方便进行及时更换、清洗和维修。

作为优选，导热层为石墨烯导热层。所述石墨烯导热层内含有导热率为金属几十倍的石墨烯，可大大提升所述冷端的热传递效率。

作为优选，所述电源设置用于调节所述电源的电流大小的电流调节单元。通过调节所述电源的电流，调整所述制冷片冷热端之间的温度差，从而实现制冷温度可调。

本发明还提出另一种开放式制冷装置，包括置物台、设置在所述置物台下方的制冷片、电连接所述制冷片并为其供直流电的电源；所述制冷片包括用于吸热的冷端、用于散热的热端、设置在所述冷端和热端之间的N型半导体、设置在所述冷端和所述热端之间的P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；所述冷端与所述置物台导热连接；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。半导体内的石墨烯颗粒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，石墨烯颗粒极高的导热性能可以提高所述制冷片内的热量转移速度和能力。使得所述制冷片的所述冷端持续产生冷量，所述制冷片的热端持续产生热量，提高所述制冷片热冷端的温度差。相比现有技术中的制冷片，同样的热端温度下能获得更低的冷端温度，大大提高了制冷空间和制冷效果，使得开放式制冷成为可能。

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。提高所述制冷片的热冷端温度差至150℃，在通电3S后所述冷端的温度可达至-50℃，所述热端的温度可达100℃，在同样的热端温度下能获得更低的冷端温度，大大提高了制冷制热的能力。

本发明具有如下有益效果：

1.通过置物台进行接触式的制冷，使得商品得到完美展示的同时能够保持其鲜度。

2.制冷片的热端不要使用散热装置仍然可以正常制冷，简化了开放式制冷装置的结构，节约了成本。

3.提高了制冷片热冷端的温度差，提高了制冷效果，扩大了制冷空间。

4.快速制冷能力，即使频繁开关制冷装置都不会影响其制冷空间内的温度。

5.采用电制冷的方式制冷，不需要使用氟利昂作为制冷剂，在与生鲜等食品接触对其制冷的过程中对食品无污染，更加安全。

6.采用电制冷的方式制冷，避免了实用压缩机的制冷系统，降低了制冷噪音。

7.采用电制冷的方式制冷，制冷系统中无机械运动，运行更稳定。

8.只需采用12V直流电压进行供电，节能环保。

9.提高了制冷片的制冷速度，更适合于开放环境中使用。

附图说明

图1开放式制冷装置结构示意图；

图2制冷片结构示意图一；

图3半导体制冷片结构示意图二；

其中，1-置物台、2-制冷片、3-电源、4-散热层、11-置物层、12-导热层、21-冷端、22-热端、23-N型半导体、24-P型半导体、25-金属导体、26-石墨烯层、27-石墨烯颗粒。

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。一种开放式制冷装置，包括置物台1、制冷片2、电连接制冷片并为其供直流电的电源3。

如图1所示，制冷片2包括用于吸热的冷端21、用于散热的热端22、设置在冷端21和热端22之间的N型半导体23、设置在冷端21和热端22之间的P型半导体24，以及连接N型半导体23和P型半导体24的金属导体25，金属导体25设置用于连接电源3的正负电极。

如图2，N型半导体23或者P型半导体24设置石墨烯层26。其中，N型半导体23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24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24或者N型半导体23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制冷片内的热量转移速度和能力。使得冷端21持续产生冷量，热端22持续产生热量，提高制冷片热冷端的温度差。即使热端22并未设置散热装置所述制冷片也能保护其不会烧毁，保证其正常工作。简化了制冷装置的结构，便携性更好。

为了获得更好的制冷效果可在N型半导体23及P型半导体24内均设置石墨烯层，并且N型半导体23内的石墨烯层的石墨烯纯度高于P型半导体的石墨烯层的石墨烯纯度。提高热端22和冷端21之间的温度差，使得制冷片2的冷端21端的温度在通电以后的3S内即下降至-50摄氏度左右。电源为12V的直流电源，因此该制冷装置的耗电量很小。

如图3，N型半导体23或者P型半导体24也可添加石墨烯颗粒28。N型半导体23内的石墨烯颗粒为掺杂有H2或者其他可以增加石墨烯失电子能力的杂质的N型掺杂石墨烯颗粒；P型半导体24内的石墨烯颗粒为掺杂有NO2或者其他可以增加石墨烯得电子能力的杂质的P型掺杂石墨烯颗粒。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24或者N型半导体3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制冷制热片内的热量转移速度和能力。使得冷端21持续产生冷量，热端22持续产生热量，提高半导体制冷制热片热冷端的温度差。即使热端22并未设置散热装置所述半导体制冷制热片也能保护其不会烧毁，保证其正常工作。

也可以在N型半导体23和P型半导体24内均添加石墨烯层颗粒。此时，需保证N型半导体23中添加的石墨烯颗粒的石墨烯纯度高于P型半导体24中添加的石墨烯颗粒的石墨烯纯度。提高热端22和冷端21之间的温度差，使得制冷片2的冷端21端的温度在通电以后的3S内即下降至-50摄氏度左右。电源为12V的直流电源，因此该制冷装置的耗电量很小。

置物台1的导热层12为铜等高传热系数的材料制成。导热层12与冷端21导热连接的表面光滑平整以使得其与制冷片2的冷端21紧密贴合进行热传递。导热层的另一面与置物层11导热连接，导热层12与冷端21和物质层11导热连接的两端具有温度差，将放置在置物层上物品的热量传递至冷端21转移。为了获得更好的导热性能，导热层12也可以采用导热性能更优的石墨烯导热层。石墨烯导热层含有石墨烯材料，石墨烯材料高于金属十几倍的导热系数使得导热层12的散热效果更好。置物层11以可拆卸的方式安装在导热层12上，在展示生鲜类食品时，可以为不同种类的食品采用不同的置物层11，以防止肉类、蔬菜等食品沾染海鲜、鱼类食品的腥味；同时，也方便定期将置物层11拆卸进行清理，保持置物台1的台面整洁。

为了提高开放式制冷装置的制冷效果，在热端22设置散热层4。热端22产生的热量及时的被散热层散发转移，保证冷端21持续稳定的制冷能力。

为了获得更好的散热效果，散热层4采用石墨烯为石墨烯散热层。石墨烯散热层内含有石墨烯材料，具有良好的散热性能。

为了满足各种使用环境中对制冷温度的需求，电源3设置用于调节电源的电流大小的电流调节单元。通过调整制冷片2的工作电流，控制制冷片的制冷温度范围，使其在-1~-50摄氏度的范围内可调整。

在使用该开放式制冷装置时，只需要开启该制冷装置的电源，将物品放置在置物台的置物层上，物品的热量通过置物层经导热层传递至制冷片的冷端被吸走。如果需要调整制冷温度，只需通过电源的电流调节单元调节制冷片的工作电流即可实现。

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

1.一种开放式制冷装置，包括置物台（1）、设置在所述置物台（1）下方的制冷片（2）、电连接所述制冷片（2）并为其供直流电的电源（3）；所述制冷片（2）包括用于吸热的冷端（21）、用于散热的热端（22）、设置在所述冷端（21）和热端（22）之间的N型半导体（23）、设置在所述冷端（21）和所述热端（22）之间的P型半导体（24），以及连接所述N型半导体（23）和所述P型半导体（24）的金属导体（25），所述金属导体（25）设置用于连接所述电源（3）的正负电极；所述冷端（21）与所述置物台（1）导热连接；其特征在于：所述N型半导体（23）设置石墨烯层，或者所述P型半导体（24）设置石墨烯层，或者所述N型半导体（23）和所述P型半导体（24）均设置石墨烯层（26）。

2.根据权利要求1所述的一种开放式制冷装置，其特征在于：所述P型半导体（24）设置石墨烯层；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所述的开放式制冷装置，其特征在于：所述热端（22）设置石墨烯散热层。

4.根据权利要求1或2所述的开放式制冷装置，其特征在于：所述置物台（1）包括设置在下方与所述制冷片（2）的冷端（21）导热连接的石墨烯导热层和设置在所述石墨烯导热层上表面的置物层（11）。

5.根据权利要求1或2所述的开放式制冷装置，其特征在于：所述电源（3）设置用于调节所述电源（3）的电流大小的电流调节单元。

6.一种开放式制冷装置，包括置物台（1）、设置在所述置物台（1）下方的制冷片（2）、电连接所述制冷片（2）并为其供直流电的电源（3）；所述制冷片（2）包括用于吸热的冷端（21）、用于散热的热端（22）、设置在所述冷端（21）和热端（22）之间的N型半导体（23）、设置在所述冷端（21）和所述热端（22）之间的P型半导体（24），以及连接所述N型半导体（23）和所述P型半导体（24）的金属导体（25），所述金属导体（25）设置用于连接所述电源（3）的正负电极；所述冷端（21）与所述置物台（1）导热连接；其特征在于：所述N型半导体（23）添加石墨烯颗粒，或者所述P型半导体（24）添加石墨烯颗粒，或者所述N型半导体（23）和所述P型半导体（24）均添加石墨烯颗粒（28）。

7.根据权利要求1所述的一种开放式制冷装置，其特征在于：所述N型半导体（23）添加石墨烯颗粒，所述P型半导体（24）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（24）的石墨颗粒的石墨烯纯度。

8.根据权利要求6或7所述的开放式制冷装置，其特征在于：所述热端（22）设置石墨烯散热层。

9.根据权利要求6或7所述的开放式制冷装置，其特征在于：所述置物台（1）包括设置在下方与所述制冷片（2）的冷端（21）导热连接的石墨烯导热层和设置在所述石墨烯导热层上表面的置物层（11）。

10.根据权利要求6或7所述的开放式制冷装置，其特征在于：所述电源（3）设置用于调节所述电源（3）的电流大小的电流调节单元。