CN111649503B - 一种太阳能散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能散热装置，属于一种环境调节设备，包括太阳能蓄电模块，太阳能蓄电模块包括太阳能电池板以及蓄电池，蓄电池与太阳能电池板电性连接；制冷模块，制冷模块与蓄电池电性连接，制冷模块包括气密外壳以及半导体制冷片，气密外壳内形成有中空的制冷腔，半导体制冷片设置在制冷腔内；气密外壳上开设有与制冷腔连通的进风口以及出风口，进风口与出风口之间形成风道，半导体制冷片设置于风道当中；控制器，控制器分别与太阳能蓄电模块以及制冷模块控制连接；温度检测模块，温度检测模块与控制器电性连接。能够让半导体制冷片在不同场景的应用更易普及，让其更加节能环保，弥补装置生产、购买所带来的成本问题。

Description

一种太阳能散热装置

技术领域

本发明涉及一种环境调节设备，尤其涉及一种太阳能散热装置。

背景技术

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Peltier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。

由于其优越的性能，在各行各业以及各种环境中的应用越来越广，拿汽车举例，目前汽车相当普及，能停进有遮荫棚的小车相当少，大部分都是露天停放在户外，太阳暴晒后车内温度可以达到50－60度，启动车辆开空调后都要几分钟后才敢坐进车内。

现有市场类似的降温设备像车帘，车衣操作起来麻烦，降温效果不大；也有太阳能降温风扇（只是抽风、没有制冷效果），其使用方法是将设备夹在车的玻璃夹缝，太阳能板外置，利用太阳能板驱动风扇将车内的热风排出，这种设备降温效果不大，且太阳能板外置，停放路边很容易被好奇心大的人弄坏，行人过往时也会不小心碰到，目前使用的人还是很少，不利于普及，而将半导体制冷片运用在车辆驾驶室散热降温的方案一般是将半导体制冷片的冷端与驾驶室连通，将半导体制冷片的热端与引擎室或车辆外部连通，这样的方案虽然具有一定的散热效果，但其安装过程需要专业人士对车辆部件进行拆除并将相应设备安装其中，安装过程繁琐，安装成本较高且不利于维修更换，曾经拆分过的车辆部件还有几率影响其物理性能。

如上所述，诸多利用半导体制冷片进行散热的设备以及场景均需对半导体制冷片进行安装，其安装过程繁琐且耗时较长，难以达到广泛的普及应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能散热装置，将半导体制冷片设置在风道中，空气与半导体制冷片的制冷端换热后，一部分冷空气协助半导体散热片的发热端进行散热，另一部分的冷空气对外部环境进行散热，使半导体制冷片在使用过程中更加便捷。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种太阳能散热装置，包括太阳能蓄电模块，所述太阳能蓄电模块包括太阳能电池板以及蓄电池，所述蓄电池与所述太阳能电池板电性连接；制冷模块，所述制冷模块与所述蓄电池电性连接，所述制冷模块包括气密外壳以及半导体制冷片，所述气密外壳内形成有中空的制冷腔，所述半导体制冷片设置在所述制冷腔内；所述气密外壳上开设有与所述制冷腔连通的进风口以及出风口，所述进风口与所述出风口之间形成风道，所述半导体制冷片设置于所述风道当中；控制器，所述控制器分别与所述太阳能蓄电模块以及所述制冷模块控制连接；温度检测模块，所述温度检测模块与所述控制器电性连接。

进一步地，所述风道包括进风通道以及出风通道，所述进风通道一端与所述进风口连通，所述进风口、所述进风通道、所述出风通道以及所述出风口依次连通；所述半导体制冷片具有制冷端以及发热端，所述制冷端设置于所述进风通道，所述发热端设置在所述出风通道。

进一步地，所述发热端安装有散热装置，所述散热装置包括导热件以及导流风机；所述导热件的一侧安装于所述半导体制冷片并贴合于所述发热端，所述导热件内开有散热通道，所述导热件上开设有与所述散热通道连通的散热入口以及散热出口，所述散热入口设置在所述导热件远离所述半导体制冷片的一侧，所述散热出口设置于所述半导体制冷片与所述散热入口之间的其中一侧面，所述导流风机设置在所述散热入口处。

进一步地，所述进风通道和所述出风通道相互远离的一端相连通形成导风通道，所述进风通道和所述出风通道相互靠近的一端相连通形成回风通道，所述回风通道一端与所述出风通道连通，所述回风通道的另一端与所述散热出口连通；所述回风通道与所述出风口之间设置有导风板。

进一步地，所述导热件包括多块散热翅片，任意两相邻的所述散热翅片之间形成所述散热通道。

进一步地，所述制冷端设置有温度扩散装置，所述温度扩散装置包括储热片以及导热管；所述储热片贴合于所述制冷端，所述导热管的一端与所述储热片连接，所述导热管的另一端朝远离所述进风口的方向延伸。

进一步地，所述制冷模块还储液箱，所述储液箱设置在所述气密外壳的底部，所述出风通道的底部形成过液通道，所述储液箱的相对两端分别形成有进液口以及出液口，所述进液口与所述出液口分别与所述过液通道的相对两端连通，所述进液口与所述过液通道之间设置有单向阀，所述出液口与所述过液通道之间设置有液泵；所述储液箱上还设置有与外部连通的进气口，所述进气口上设置有进气阀，所述气密外壳上设置有与所述风道连通的排气口，所述排气口上设置有排气阀。

进一步地，所述太阳能散热装置还包括空气质量检测模块以及空气净化组件，所述空气质量检测模块设置在所述进风口，所述空气净化组件设置在所述风道内；所述空气净化组件包括覆盖于所述风道横截面的一级滤芯以及二级滤芯，所述一级滤芯内填充PP滤芯，该PP滤芯由超细聚丙烯纤维热熔缠结制成，丝径5-25微米，纤维呈现蜂窝网状结构，蜂窝孔平均直径小于40微米，平均孔率大于75％；所述二级滤芯内填充以椰子壳为原料的活性炭。

进一步地，所述太阳能电池板包括一块主板体以及至少一块副板体，所述主板体与所述副板体之间铰接配合，以使所述主板体与所述副板体之间可相对收折或展开。

进一步地，所述太阳能散热装置还包括通信模块和显示器，所述通信模块和所述显示器均与所述控制器相连。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

太阳能蓄电模块包括太阳能电池板以及蓄电池，制冷模块包括气密外壳以及半导体制冷片，太阳能蓄电模块可安装在制冷模块的上部，与制冷模块形成一个整体便于携带安置，也可与制冷模块分体式电路连接，方便把太阳能电池板安装在更利于吸收太阳能的位置上，并把制冷模块安装在需要散热的空间当中；

气密外壳内形成有中空的制冷腔，气密外壳上开设有与制冷腔连通的进风口以及出风口，进风口与出风口之间形成风道，半导体制冷片设置于风道当中，从进风口进入制冷腔中的空气会与半导体制冷片的制冷端进行换热，而换热后的一部分冷空气会对半导体制冷片的发热端进行散热，同时，另一部分冷空气会从出风口排出气密外壳，与气密外壳的外部环境的空气进行换热，协助装置外的空间进行降温散热，这样的设置方式不但无需对半导体散热片进行特定的安装，节省了安装过程带来的繁琐之余，还提高了该设备的通用性以及便携性，让本发明的散热装置更加容易被普及。

控制器，控制器分别与太阳能蓄电模块以及制冷模块控制连接，温度检测模块与控制器电性连接，控制器用于获取太阳能电池板在光电效应下的状态信号，获取蓄电池的充电状态信号以及电量信号，同时能够对温度检测模块进行设置，让温度检测模块在达到额定温度时即对制冷模块传递相应的控制信号使其运作散热，同时，如将其运用于车辆，还可把控制器与汽车的控制台电信号连接，让汽车在熄火后对控制器传递相应的信号，从而让其启动制冷模块，避免汽车熄火后驾驶时温度过高的情况发生，提高驾驶员进入驾驶室瞬间的舒适度，而蓄电池与太阳能电池板电性连接，使太阳能电池板能够给蓄电池充电之余，还可让蓄电池与汽车的电源连接，让汽车启动过程中同样给蓄电池释放电能让其充电，避免太阳能电池板吸收光照强度不足的情况。

附图说明

图1为本发明太阳能散热装置系统结构示意图；

图2为本发明太阳能散热装置整体结构示意图；

图3为本发明制冷模块结构剖视结构示意图。

图中：10、太阳能电池板；11、主板体；12、副板体；20、制冷模块；21、气密外壳；211、进风口；212、出风口；213、风道；214、进风通道；215、出风通道；216、导风通道；217、回风通道；218、导风板；22、半导体制冷片；221、制冷端；222、发热端；23、散热装置；231、导热件；232、导流风机；233、散热入口；234、散热出口；24、温度扩散装置；241、储热片；242、导热管；30、控制器；40、温度检测模块；50、储液箱；51、过液通道；52、单向阀；53、液泵；60、一级滤芯；70、二级滤芯；80、蓄电池。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1-图3所示，为了让半导体制冷片22在制冷散热领域中更利于普及，本发明公开一种太阳能散热装置23，其包括太阳能蓄电模块，太阳能蓄电模块用于将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能，并将电能储存以供装置所使用，太阳能蓄电模块包括太阳能电池板10以及蓄电池80，蓄电池80与太阳能电池板10电性连接，在本发明使用过程中太阳能电池板10可置于太阳光照强度高的位置，以应用于汽车领域为例，传统利用太阳能电池板10为半导体制冷片22蓄电的方案一般会将太阳能电池板10设置在车顶，而为了防盗，本方案可将太阳能电池板10设置在车辆仪表台的上部，由于车辆仪表台上部一般呈朝向驾驶室外部倾斜的结构，并且较为靠近车辆挡风玻璃，因此将太阳能电池板10架设于该位置，能够较好地吸收太阳辐射能的同时，避免盗窃。

为了达到给空间降温散热的效果，本发明还包括制冷模块20，制冷模块20与蓄电池80电性连接，蓄电池80为制冷模块20供电，在制冷模块20使用过程中，制冷模块20通过太阳能电池板10对其供电，直接对制冷模块20释放电能，在制冷模块20非使用状态下，蓄电池80对太阳能电池板10所提供的电能进行储蓄，便于后续为制冷模块20供电。制冷模块20包括气密外壳21以及半导体制冷片22，气密外壳21作为制冷模块20的支撑主体，本例中为正方体或长方体结构，也可为其他几何体作为气密外壳21的结构，气密外壳21内形成有中空的制冷腔，半导体制冷片22设置在制冷腔内，气密外壳21上开设有与制冷腔连通的进风口211以及出风口212，进风口211与出风口212之间形成风道213，半导体制冷片22具体设置于风道213当中，在本发明使用过程中，温度较高的空气从进风口211进入制冷腔的风道213当中，随后温度较高的空气会与半导体制冷片22的制冷端221进行换热，使空气降温形成冷空气，一部分的冷空气会从半导体制冷片22的发热端222经过，为其散热，保证半导体制冷片22制冷端221的制冷性能，而另一部分的冷空气则会从出风口212排出气密外壳21，与气密外壳21外部环境的空气进行散热，使空间温度得到下降，优选的，太阳能蓄电模块可设置在制冷模块20（气密外壳21）的上部，该过程中，仍然以汽车应用为例，装置整体可架装在驾驶位和副驾驶位之间的扶手位置处，利用从挡风玻璃以及部分汽车所拥有的天窗进入的阳光对装置整体进行蓄电或供电，也可分体式安装，将太阳能电池板10如上述般架于汽车仪表台的上部，将制冷模块20置于驾驶室的任意位置，在不需要使用本发明时实现分体式分别收纳，节省空间，本例中，可将气密外壳21嵌置在车厢内壁上节省空间的占用，协助汽车空调进行散热或在汽车熄火过程中避免车厢温度过高的情况。

为了提高本发明的适用性，还包括控制器30以及温度检测模块40，控制器30分别与太阳能蓄电模块以及制冷模块20控制连接，控制器30可设置在制冷腔内，更为便携，控制器30可获取太阳能电池板10在光电效应下的状态信号，获取蓄电池80的充电状态信号以及电量信号，同时能够对温度检测模块40的温度检测值进行预设，让气密外壳21外的温度在达到额定温度时即对制冷模块20传递相应的控制信号使其运作散热，而该操作只需在控制器30内安装有温控模块即可，本例中，温度检测模块40可设置在气密外壳21的外部，同时，如将其运用于车辆，还可把控制器30与汽车的控制台电信号连接，让汽车在熄火后对控制器30传递相应的信号，从而让其启动制冷模块20，避免汽车熄火后驾驶时温度过高的情况发生，提高驾驶员进入驾驶室瞬间的舒适度，而蓄电池80与太阳能电池板10电性连接，使太阳能电池板10能够给蓄电池80充电之余，还可让蓄电池80与汽车的电源连接，让汽车启动过程中同样给蓄电池80释放电能让其充电，避免太阳能电池板10吸收光照强度不足的情况。温度检测模块40与控制器30电性连接，进一步，本例中的太阳能电池板10功率需高于制冷模块20的功率，这样，即使制冷模块20在使用过程中也能对蓄电池80进行充电，此外，本例中的太阳能散热装置还可设置喇叭（图未示），喇叭与控制器30电性连接，在温度高于温度检测模块40的额定温度时，喇叭可发出警报声，从而提醒装置周围的人对其进行断电、降温等措施。

进一步，为了提高本发明的散热效能，风道213包括进风通道214以及出风通道215，进风通道214一端与进风口211连通，进风口211、进风通道214、出风通道215以及出风口212依次连通，本例中，进风口211、进风通道214、出风通道215以及出风口212依次连接呈“U”形结构，进风通道214和出风通道215之间设置有隔风板，隔风板远离进风口211、出风口212的一端连通进风通道214与出风通道215，半导体制冷片22具有制冷端221以及发热端222，制冷端221设置于进风通道214，发热端222设置在出风通道215，具体的，隔风板上开设有安装槽，安装槽的两端分别连通进风通道214与出风通道215，而半导体制冷片22则安装于该安装槽当中，制冷端221置于进风通道214的一侧，与从进风口211进入的空气进行热交换形成冷空气，发热端222置于出风通道215的一侧，能让一部分冷空气协助其散热，另一部分冷空气则经由出风口212排出风道213。

为了提高发热端222的散热效能，进一步提高制冷端221的制冷性能，发热端222安装有散热装置23，散热装置23包括导热件231以及导流风机232，导热件231的一侧安装于半导体制冷片22并贴合于发热端222，用于与发热端222进行热交换，导热件231内开有散热通道，导热件231与发热端222进行热交换后，导热件231的温度会上升，而发热端222温度会下降，从而起到为其散热的效果，导热件231上开设有与散热通道连通的散热入口233以及散热出口234，散热入口233设置在导热件231远离半导体制冷片22的一侧，散热出口234设置于半导体制冷片22与散热入口233之间的其中一侧面，导流风机232设置在散热入口233处，以将位于出风通道215中的部分冷空气抽入散热通道当中，让部分冷空气充分与导热件231进行热交换，最终空气从散热出口234排出，虽然从散热出口234排出的空气温度会稍有上升，但由于位于出风通道215中仍有部分冷空气，因此，另一部分的冷空气会与从散热出口234排出的空气进行热交换，但这一过程并不会对冷空气整体造成太大的影响，从出风口212排出的空气温度仍然会低于从进风口211进入的空气温度。

为了进一步提高本发明的散热效能，进风通道214和出风通道215相互远离的一端相连通形成导风通道216，进风通道214和出风通道215相互靠近的一端相连通形成回风通道217，回风通道217一端与出风通道215连通，回风通道217的另一端与散热出口234连通，回风通道217与出风口212之间设置有导风板218，导风板218会将从散热出口234排出的空气重新导入进风通道214当中，制冷端221会与该部分空气进行热交换重新形成冷空气，再次进入出风通道215为散热端进行散热或排出气密外壳21对其外部环境进行降温。

进一步，导热件231包括多块散热翅片，任意两相邻的散热翅片之间形成散热通道，能够让发热端222散热更快，从而提高制冷端221的制冷效能。

为了让从进风口211进入的空气更快地与制冷端221发生热交换，所示制冷端221设置有温度扩散装置24，温度扩散装置24包括储热片241以及导热管242，储热片241贴合于制冷端221，与制冷端221形成热交换关系，导热管242的一端与储热片241连接，导热管242的另一端朝远离进风口211的方向延伸，即，导热管242的另一端朝导风通道216方向延伸，尽可能增加导热管242与空气的接触面积，让位于进风通道214中的空气降温更快，从而提高发热端222的散热效能以及外部环境的降温速度。

为了提高本发明的安全性能以及散热性能，制冷模块20还储液箱50，储液箱50设置在气密外壳21的底部，出风通道215的底部形成过液通道51，储液箱50的相对两端分别形成有进液口以及出液口，进液口与出液口分别与过液通道51的相对两端连通，进液口与过液通道51之间设置有单向阀52，出液口与过液通道51之间设置有液泵53，本例中，储液箱50内储存有冷却液，当然也可为水，液泵53能够将储液箱50内的冷却液抽出，让过液通道51上具有一层冷却液，冷却液会经过过液通道51并从单向阀52回流到储液箱50中，从而对位于出风通道215中的空气进行散热，当本发明运行过程中温度过高时，单向阀52可关闭，这样，储液箱50中的冷却液会被大量注入制冷腔中，对制冷腔中进行降温散热，避免火灾的发生，当装置温度重新下降，单向阀52会重新打开，让冷却液回流到储液箱50中，结合上述方案，在温度超过温度检测模块40的设定温度后，可先通过启动喇叭报警，在喇叭报警持续一段时间未能降温、断电的情况下，再通过关闭单向阀52从而让冷却液充入制冷腔当中。

为了避免储液箱50中形成负压、制冷腔中形成正压，导致冷却液无法大量注入制冷腔，储液箱50上还设置有与外部连通的进气口，进气口上设置有进气阀，气密外壳21上设置有与风道213连通的排气口，排气口上设置有排气阀。

进一步，太阳能散热装置23还包括空气质量检测模块以及空气净化组件，空气质量检测模块设置在进风口211，空气净化组件设置在风道213内，空气净化组件包括覆盖于风道213横截面的一级滤芯60以及二级滤芯70，一级滤芯60内填充PP滤芯，该PP滤芯由超细聚丙烯纤维热熔缠结制成，丝径5-25微米，纤维呈现蜂窝网状结构，蜂窝孔平均直径小于40微米，平均孔率大于75％；二级滤芯70内填充以椰子壳为原料的活性炭。

为了让本发明更便携，同时储能效率更高，太阳能电池板10包括一块主板体11以及至少一块副板体12，主板体11与副板体12之间铰接配合，以使主板体11与副板体12之间可相对收折或展开，本例中，副板体12具有两块，分别铰接于主板体11的两侧边之上。

优选的，太阳能散热装置23还包括通信模块和显示器，通信模块和显示器均与控制器30相连，通信模块可与手机控制终端进行连接，从而让装置温度、环境温度显示在手机控制终端上，对其进行监控，同时，还能在手机控制终端上对其进行操控，以汽车为例，若驾驶员需要较长时间离开车辆，可在手机控制终端关闭装置，在准备需要用车时再操控其打开，预先对驾驶室温度进行下调，节能的同时能够延长装置的使用寿命。

通过实施上述技术方案，能够让半导体制冷片22在不同场景的应用更易普及，形成一种便携式的散热装置23的同时，让其更加节能环保，弥补装置生产、购买所带来的成本问题，而除了将该装置应用于汽车驾驶室内以外，还可以实施在室内降温方面，相较于目前普及的纯空气流动和加冰、加水装置，这种半导体制冷装置更易操作、降温效果更明显。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种太阳能散热装置，其特征在于包括：

太阳能蓄电模块，所述太阳能蓄电模块包括太阳能电池板以及蓄电池，所述蓄电池与所述太阳能电池板电性连接；

制冷模块，所述制冷模块与所述蓄电池电性连接，所述制冷模块包括气密外壳以及半导体制冷片，所述气密外壳内形成有中空的制冷腔，所述半导体制冷片设置在所述制冷腔内；

所述气密外壳上开设有与所述制冷腔连通的进风口以及出风口，所述进风口与所述出风口之间形成风道，所述半导体制冷片设置于所述风道当中；

控制器，所述控制器分别与所述太阳能蓄电模块以及所述制冷模块控制连接；

温度检测模块，所述温度检测模块与所述控制器电性连接；

所述风道包括进风通道以及出风通道，所述进风通道一端与所述进风口连通，所述进风口、所述进风通道、所述出风通道以及所述出风口依次连通；所述半导体制冷片具有制冷端以及发热端，所述制冷端设置于所述进风通道，所述发热端设置在所述出风通道；

所述制冷模块还包括储液箱，所述储液箱设置在所述气密外壳的底部，所述出风通道的底部形成过液通道，所述储液箱的相对两端分别形成有进液口以及出液口，所述进液口与所述出液口分别与所述过液通道的相对两端连通，所述进液口与所述过液通道之间设置有单向阀，所述出液口与所述过液通道之间设置有液泵；所述储液箱上还设置有与外部连通的进气口，所述进气口上设置有进气阀，所述气密外壳上设置有与所述风道连通的排气口，所述排气口上设置有排气阀。

2.如权利要求1所述的太阳能散热装置，其特征在于：所述发热端安装有散热装置，所述散热装置包括导热件以及导流风机；

所述导热件的一侧安装于所述半导体制冷片并贴合于所述发热端，所述导热件内开有散热通道，所述导热件上开设有与所述散热通道连通的散热入口以及散热出口，所述散热入口设置在所述导热件远离所述半导体制冷片的一侧，所述散热出口设置于所述半导体制冷片与所述散热入口之间的其中一侧面，所述导流风机设置在所述散热入口处。

3.如权利要求2所述的太阳能散热装置，其特征在于：所述进风通道和所述出风通道相互远离的一端相连通形成导风通道，所述进风通道和所述出风通道相互靠近的一端相连通形成回风通道，所述回风通道一端与所述出风通道连通，所述回风通道的另一端与所述散热出口连通；

所述回风通道与所述出风口之间设置有导风板。

4.如权利要求2所述的太阳能散热装置，其特征在于：所述导热件包括多块散热翅片，任意两相邻的所述散热翅片之间形成所述散热通道。

5.如权利要求1所述的太阳能散热装置，其特征在于：所述制冷端设置有温度扩散装置，所述温度扩散装置包括储热片以及导热管；

所述储热片贴合于所述制冷端，所述导热管的一端与所述储热片连接，所述导热管的另一端朝远离所述进风口的方向延伸。

6.如权利要求1所述的太阳能散热装置，其特征在于：所述太阳能散热装置还包括空气质量检测模块以及空气净化组件，所述空气质量检测模块设置在所述进风口，所述空气净化组件设置在所述风道内；

所述空气净化组件包括覆盖于所述风道横截面的一级滤芯以及二级滤芯，所述一级滤芯内填充PP滤芯，该PP滤芯由超细聚丙烯纤维热熔缠结制成，丝径5-25微米，纤维呈现蜂窝网状结构，蜂窝孔平均直径小于40微米，平均孔率大于75％；所述二级滤芯内填充以椰子壳为原料的活性炭。

7.如权利要求1所述的太阳能散热装置，其特征在于：所述太阳能电池板包括一块主板体以及至少一块副板体，所述主板体与所述副板体之间铰接配合，以使所述主板体与所述副板体之间可相对收折或展开。

8.如权利要求1所述的太阳能散热装置，其特征在于：所述太阳能散热装置还包括通信模块和显示器，所述通信模块和所述显示器均与所述控制器相连。

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