CN107525171A - 半导体空调扇 - Google Patents

Abstract

半导体空调扇，包括外壳、电机及工作风扇，还包括工作鳍片、半导体制冷片、换热鳍片、换热风扇和驱动轴；所述半导体制冷片的两个工作面分别连接所述工作鳍片和所述换热鳍片；所述工作风扇的扇叶和所述换热风扇的扇叶倾斜方向相同，所述工作风扇和所述换热风扇分别安装于所述驱动轴的两端，所述驱动轴由所述电机驱动，所述工作鳍片和所述换热鳍片设置于所述工作风扇和所述换热风扇之间；所述外壳设置有工作进风口、工作出风口、换热进风口和换热出风口，所述工作进风口与所述工作鳍片相接，所述换热出风口与所述换热鳍片相接，所述工作出风口和所述换热进风口分别连通所述工作风扇和所述换热风扇和外界大气。本发明环保、方便、使用寿命长。

Description

半导体空调扇

技术领域

本发明涉及一种风扇，尤其涉及一种半导体空调扇。

背景技术

如今空调已经广泛使用，然而在高温的夏季，为节能计，有时候并不需要打开空调，例如房间内仅有一人伏案工作的情况，此时打开空调虽能降温，却是不低碳环保的。此外，有时候极端怕热体质的人群在写字楼办公，碰上湿热天气难免衣衫尽湿，然而由于未达到大楼开中央空调的温度标准，只能忍耐，十分尴尬；就算打开电风扇，如果空气湿度较大，降温效果有限。冬季则正相反，尤其是在东部沿海等地区，室内没有暖气，若不开空调、取暖器就只能挨冻。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种适于个人使用、尤其适合个人桌面使用的半导体空调扇，旨在调适使用者的空气温度，并在湿热天气起到一定的除湿作用，且使用寿命长。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

半导体空调扇，包括外壳、电机及工作风扇，还包括工作鳍片、半导体制冷片、换热鳍片、换热风扇和驱动轴；所述半导体制冷片的两个工作面分别连接所述工作鳍片和所述换热鳍片；所述工作风扇的扇叶和所述换热风扇的扇叶倾斜方向相同，并且所述工作风扇和所述换热风扇分别安装于所述驱动轴的两端，所述驱动轴由所述电机驱动，所述工作鳍片和所述换热鳍片设置于所述工作风扇和所述换热风扇之间；所述外壳设置有工作进风口、工作出风口、换热进风口和换热出风口，所述工作进风口与所述工作鳍片相接，所述换热出风口与所述换热鳍片相接，所述工作出风口和所述换热进风口分别使外界大气和所述工作风扇、所述换热风扇相通。

根据本发明的一个实施例，所述半导体空调扇还包括工作导热片和换热导热片，所述工作导热片连接所述工作鳍片和所述半导体制冷片之间，而所述换热导热片连接所述换热鳍片和所述半导体制冷片之间。

根据本发明的一个实施例，所述外壳、所述半导体制冷片、所述工作导热片和所述换热导热片限定一保温空腔，所述保温空腔内填充有发泡保温材料。填充的发泡保温材料可显著减少所述工作导热片和所述换热导热片之间的热传递，从而提高空调扇的制冷效率。

根据本发明的一个实施例，所述外壳为筒状，所述外壳的两端分别为工作出风口和换热进风口，所述工作进风口和所述换热出风口贯穿地设置于所述外壳的侧壁。

根据本发明的一个实施例，所述工作进风口和所述换热出风口为开设于所述外壳的网状开口。在外壳具有一定厚度的情况下，所述网状开口在微观上形成气流导向通道，使得流经的气流的流动方向被限定，从而降低了所述工作进风口和所述换热出风口的气流交汇的可能性。

根据本发明的一个实施例，所述半导体空调扇还包括扰流装置，该扰流装置设置于所述外壳的外壁，为一突起，根据所述工作进风口和所述换热出风口在所述外壁上的分布情况而设置，用于分隔所述工作进风口和所述换热出风口，避免气流由所述换热出风口直接进入所述工作进风口。

根据本发明的一个实施例，所述工作进风口和所述换热出风口均为环状设置，所述扰流装置相应地为环状突起。

在此基础上，所述扰流装置由所述外壳外侧表面向外延伸，并具有朝向所述换热出风口的弯折。

根据本发明的一个实施例，所述驱动轴穿过所述工作鳍片和所述换热鳍片，可节省空间，使得空调扇内部结构紧凑。

根据本发明的一个实施例，所述半导体制冷片的数量为至少两片，它们围绕所述驱动轴周向分布。所述半导体制冷片理论上也能制成环状，最大程度地圆周分布，改善半导体空调扇的制冷/制热效果，但是特殊形状的半导体制冷片与方形的半导体制冷片相比，成本会大幅上升而采用周向分布的常规半导体制冷片，有利于取得制冷/制热效果和成本之间的良好平衡；并且，具有多块半导体制冷片结构的半导体空调扇在工作时，可仅给其中的一片或几片通电，达到调节半导体空调扇制冷/制热功率的目的。

根据本发明的一个实施例，所述电机设置于所述换热风扇和所述换热鳍片之间。

根据本发明的一个实施例，所述电机周向设置有散热鳍片。

根据本发明的一个实施例，所述半导体空调扇还包括集水器和导流装置，所述集水器和所述导流装置相连，所述导流装置设置于工作进风口或换热出风口，以提供冷凝水通道。

根据本发明的一个实施例，所述导流装置为导流板，所述集水器为集水盒，并且所述导流板限定形成所述集水盒的至少一个侧面。

半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的珀耳帖效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它是一种产生负热阻的制冷技术，其特点是无运动部件，可靠性也比较高。通过半导体制冷片的叠加，可进一步增大两工作面的温差，提升制冷或制热的效果。同时，改变通过半导体制冷片的电流方向，即可交换半导体制冷片的冷端和热端，实现制冷和制热之间的转换。

本发明通过应用上述半导体制冷片作为核心部件，不涉及空调中常用的冷媒，环保无污染、使用寿命长，配合鳍片及同轴的风扇，在一个轴向上安排各部件，结构紧凑，维护简单，使用方便，只需改变通入半导体制冷片的电流方向即可改变该半导体制冷扇的制冷/制热模式。

附图说明

图1为本发明一种半导体空调扇的总体结构示意图；

图2示出了图1中的半导体空调扇的内部结构；

图3为图2中半导体空调扇的爆炸结构图，并示出了外壳和发泡保温材料的位置关系；

图4示出了图1中半导体空调扇工作时，换热出风口和工作进风口处的气流状态；

图5为本发明一种具有碗状结构扰流装置的半导体空调扇总体结构示意图；

图6为另一种半导体空调扇的爆炸结构图，并示出了外壳和发泡保温材料的位置关系；

图7为本发明一种带有支架和集水盒的半导体空调扇。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

下面结合附图对本发明进行详细的描述：

实施例一

参考图1，半导体空调扇，主体包括出风罩10、外壳20和进风罩30，外壳20为两端开口的圆筒状，出风罩10和进风罩30分别盖在外壳20的两端。圆筒状的主体结构有助于节省半导体空调扇占用的空间。外壳20中部设置有连续的、突出于其外侧表面的扰流环25，外壳20在扰流环25两侧贯通地设置有网状开口，靠近出风罩10的网状开口为工作进风口21，靠近进风罩30的网状开口为换热出风口24。工作进风口21和换热出风口24分别在外壳20上形成闭合的环状。

参考图2，其示出了该半导体空调扇的内部结构，出风罩10、外壳20和进风罩30均以剖视的形式示出。在该半导体空调扇的圆筒状外壳20内部、由出风罩10到进风罩30的方向上，轴向依次设置有工作风扇41、工作鳍片42、夹层50、换热鳍片62、电机71和换热风扇61。其中，电机71的外侧表面还设置有用于为电机散热的散热鳍片73。工作鳍片42和换热鳍片62均呈圆柱状放射并贴合外壳20的内侧表面设置，且导流方向适于气流沿该半导体空调扇的轴向流动，制作材料为铜或铝，或其他导热良好的材料，翅片尽可能薄且平整、光滑，以加强导热性和减小气流通过工作鳍片42、换热鳍片62时的摩擦阻力。翅片数量按需设置。夹层50的位置在外壳20的轴向上正对扰流环25的位置设置，工作进风口21和换热出风口24尽可能靠近扰流环25的位置。

夹层50与外壳20内侧表面紧密接触，将外壳20内部空间分为两个腔。称包含工作鳍片的腔为工作腔，而包含换热鳍片的腔为换热腔。从图2所示位置的右侧看去，电机71同时驱动工作风扇41和换热风扇61顺时针转动。就工作腔而言，工作风扇41驱动气流由工作进风口21进入，并经过工作鳍片42之后向右流动；就换热腔而言，换热风扇61则驱动气流向右流动，并经过换热鳍片62之后由换热出风口24流出。

工作进风口21在外壳20轴向的最大长度小于工作鳍片42的高度，而换热出风口24在外壳20轴向的最大长度小于换热鳍片62的高度，这样做的好处是，降低工作腔内的气流不经工作鳍片42就被直接抽出、以及换热腔内的气流不经换热鳍片42就被直接排出的可能性，气流可与工作鳍片42或换热鳍片62充分进行热交换，提高本半导体空调扇的工作效率。

参考图3，驱动轴72即为电机71的电机轴，其一端安装有换热风扇61，另一端则依次穿过换热鳍片62、夹层50和工作鳍片42之后，安装有工作风扇41。工作风扇41和换热风扇61的扇叶倾角朝向是相同的。

夹层50分为三层，其靠近换热鳍片62的一侧，为换热导热片63，换热导热片63是中央有孔供驱动轴72穿过的圆盘，而边缘与外壳20的内表面紧密接触；夹层50靠近工作鳍片42的一侧，则为工作导热片43，工作导热片43也是中央有孔供驱动轴72穿过的圆盘，而边缘与外壳20的内表面紧密接触。换热导热片63和工作导热片43分别与换热鳍片62和工作鳍片42制作材料相同，并且分别与换热鳍片62和工作鳍片42相接触，各自的接触面上涂覆有导热硅脂，协助热量传递。

换热导热片63和工作导热片43之间，则夹有四块方形的半导体制冷片51，半导体制冷片51围绕驱动轴72周向均匀分布，同极性导线相连并连接电源，从而使四块半导体制冷片51工作时的冷端和热端方向一致。以制冷工作模式为例，电机71工作、制冷片51通电后，制冷片51将热量由右侧转移到左侧，即左侧为热端、右侧为冷端，并且分别通过换热导热片63和工作导热片43，升高换热鳍片62的温度、降低工作鳍片42的温度。可补充参考图2，换热风扇61驱使空气经外壳20左侧的开口，即换热进风口23，流入换热腔并与换热鳍片62充分接触，带走一部分经换热导热片63传入换热鳍片62的热量，再由换热出风口24排出；而工作风扇41驱使空气经工作进风口21流入工作腔并与工作鳍片42充分接触，一部分热量被工作鳍片42带走并传递给工作导热片43，从而气流的温度降低后再由外壳20右侧的开口，即工作出风口22，排出工作腔，吹向使用者。

当使用者需要得到热风时，无需改变电机71的转向，仅需对换半导体制冷片51的极性、改变其内的电流方向，则半导体制冷片51的左侧变为冷端，右侧变为热端，换热腔和工作腔内的热量传递方向发生变化，半导体空调扇进入制热工作模式，工作原理与制冷工作模式相似，类推可得，略去不表。

为尽可能减少换热导热片63和工作导热片43之间的辐射热传递和空气介质的对流热传递，在换热导热片63和工作导热片43之间、半导体制冷片51以外的空间填充发泡保温材料52。发泡保温材料52为预先挖去中央圆孔和半导体制冷片51预留位置的泡沫塑料。

电机71工作时会产生大量热量，尤其是在半导体空调扇工作在制冷状态时，换热腔内热量积聚，电机71的工作环境尤为恶劣。若是仅靠被动散热，电机71会发生性能劣化甚至被烧毁。因此在电机71的外壳上发散地设置散热鳍片73，经换热风扇61鼓入换热腔的外界空气首先经过散热鳍片73，为电机71降温，再和换热鳍片62进行热交换。

还需要考虑由换热出风口24排出的热空气或冷空气直接被吸入工作进风口21，进而降低半导体空调扇制冷或制热能效的问题。结合参考图4。图4示出了换热出风口24的换热出风81和工作进风口21的工作进风82的气流方向，两股气流的流向大致如图中流线所示。流线是用来描述流场中各点流动方向的曲线，是某时刻流速场中的一条矢量线，即在此线上任意点的切线方向与该点在该时刻的速度矢量方向一致，流线的疏密程度也可反映可压缩流体(如空气)的疏密程度。换热出风81在喷出换热出风口24之前已被换热风扇61加速加压而具有较高的初速度，气流方向也被在外壳20上网状开口形成的换热出风口24限定的气道确定。故其流线的发散程度较低，即气流比较集中；而工作进风82在被吸入工作腔之前，则需从速度为零开始加速，因而工作进风82是由较为发散的角度被集中到工作进风口21，接近外壳20表面的空气也会被吸入，工作进风82的流线由更为发散的状态开始集中。由此可见，换热出风81和工作进风82的流动路径不同，换热出风81对工作进风82的影响较小。然而工作进风82在工作进风口21处形成的低压区仍可能将一部分换热出风81吸入，气流的交汇还会形成紊流，降低进排气效率。为此，在换热出风口24和工作进风口21之间设置将二者相隔的、突出于外壳20表面的扰流环25，即可进一步隔离换热出风81和工作进风82，并且阻断上述低压区对换热出风81的影响，避免紊流的形成。

需要注意的是，本例中的扰流环25为垂直于外壳20外表面向外延伸而成的。参考图5，扰流环25也可以在向外延伸的同时，具有朝向换热出风口24的弯折，形成一个碗状结构，将换热出风81向换热进风口23的方向导向，形状复杂，加工难度更大，但是隔离效果更佳。

本实施例仅用于展示一种半导体空调扇的主要机械结构，其他必要的部件，如开关、电源、导线、电流方向切换装置、安装支架等，均可由本领域的技术人员根据常规设置安排，不予赘述。

实施例二

参考图6，本实施例与实施例一的区别为，工作鳍片42和工作导热片43是一体成型的，而换热鳍片62和换热导热片63也是一体成型的。取消导热硅脂并改为一体成型的设计，使得热量在工作鳍片42和工作导热片43之间、换热鳍片62和换热导热片63的传递更为直接，热效率更高，从而半导体空调扇的效能更高。

本例中其他所有部件和它们的连接关系与实施例一完全相同，工作原理也完全一致，不予赘述。

实施例三

参考图7，在实施例二的基础上，本实施例提供的半导体空调扇还包括前支架26和后支架27，用于支承半导体空调扇的主体部分，从而适于放置于桌面等平面上。前支架26靠近工作出风口22，后支架27则靠近换热进风口23。其中，前支架26包括一个方形的集水盒261，集水盒261设置在工作进风口21的下方。前支架26内侧形成集水盒261的四个盒壁，并且其中一个盒壁由扰流环25延伸而成，构成导流板262。补充参考图2，夏季湿热天气下，空气湿度大，将半导体空调扇置于制冷工作状态下，工作鳍片42温度降低到露点以下会发生结露现象。此时，冷凝水由工作进风口21流出，沿着导流板262的表面流动而集中到集水盒261中，从而避免冷凝水流到放置半导体空调扇的平面(如桌面)上。

实施例四

实施例一中的转动部件包括工作风扇41、电机71和换热风扇61，固定部件包括外壳20、出风罩10、进风罩30、工作鳍片42、夹层50、换热鳍片62。在实施例一的基础上，将外壳设置为扁圆的筒状，并在其中安排两组转动部件，这两组转动部件共用一套固定部件，即，组成双风扇系统，则可在更大的面积上达到制冷/制热的效果。依此，还可组成具备更多转动部件的半导体空调扇。

本例中其他所有部件和它们的连接关系与实施例一完全相同，工作原理也完全一致，不予赘述。

以上是本发明的较佳具体实施例。应当理解，本发明中的实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本发明保护范围内。

Claims (10)

1.半导体空调扇，包括外壳、电机及工作风扇，其特征在于，还包括工作鳍片、半导体制冷片、换热鳍片、换热风扇和驱动轴；所述半导体制冷片的两个工作面分别连接所述工作鳍片和所述换热鳍片；所述工作风扇的扇叶和所述换热风扇的扇叶倾斜方向相同，并且所述工作风扇和所述换热风扇分别安装于所述驱动轴的两端，所述驱动轴由所述电机驱动，所述工作鳍片和所述换热鳍片设置于所述工作风扇和所述换热风扇之间；所述外壳设置有工作进风口、工作出风口、换热进风口和换热出风口，所述工作进风口与所述工作鳍片相接，所述换热出风口与所述换热鳍片相接，所述工作出风口和所述换热进风口分别使外界大气和所述工作风扇、所述换热风扇相通。

2.根据权利要求1所述的半导体空调扇，其特征在于，还包括工作导热片和换热导热片，所述工作导热片连接所述工作鳍片和所述半导体制冷片之间，而所述换热导热片连接所述换热鳍片和所述半导体制冷片之间。

3.根据权利要求2所述的半导体空调扇，其特征在于，所述外壳、所述半导体制冷片、所述工作导热片和所述换热导热片限定一保温空腔，所述保温空腔内填充有发泡保温材料。

4.根据权利要求1所述的半导体空调扇，其特征在于，所述外壳为筒状，所述外壳的两端分别为工作出风口和换热进风口，所述工作进风口和所述换热出风口贯穿地设置于所述外壳的侧壁。

5.根据权利要求4所述的半导体空调扇，其特征在于，还包括扰流装置，该扰流装置为设置于所述外壳的外壁的环状突起，分隔所述工作进风口和所述换热出风口，避免气流由所述换热出风口直接进入所述工作进风口。

6.根据权利要求1所述的半导体空调扇，其特征在于，所述驱动轴穿过所述工作鳍片和所述换热鳍片。

7.根据权利要求1所述的半导体空调扇，其特征在于，所述电机设置于所述换热风扇和所述换热鳍片之间。

8.根据权利要求7所述的半导体空调扇，其特征在于，所述电机周向设置有散热鳍片。

9.根据权利要求1-8任一项所述的半导体空调扇，其特征在于，还包括集水器和导流装置，所述集水器和所述导流装置相连，所述导流装置设置于工作进风口或换热出风口，以提供冷凝水通道。

10.根据权利要求9所述的半导体空调扇，其特征在于，所述导流装置为导流板，所述集水器为集水盒，并且所述导流板限定形成所述集水盒的至少一个侧面。