CN117145008A - 半导体温差片制水装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体温差片制水装置及方法，包括风扇、散热片、半导体温差片、冷凝装置、外壳和收集装置；风扇、散热片、半导体温差片和冷凝装置安装在外壳内，收集装置设置在外壳下方；风扇和散热片同轴设置，散热片一侧与半导体温差片热端连接，半导体温差片冷端与冷凝装置连接。本发明让空气先经过热端再经过冷端，一是提高了水蒸气占比，二是增大温差，使制水效率更高，并且系统简单，所占空间也很小。

Description

半导体温差片制水装置及方法

技术领域

本发明属于半导体温差片应用技术领域，特别涉及一种半导体温差片制水装置及方法。

背景技术

半导体温差片在工作时，会分别形成冷端和热端，而空气中的水蒸气在遇冷后会液化成小水珠。

现有的空气制水机大部分都是利用的空气压缩制冷的方法进行制水，这种方法系统复杂且装置较大，一些利用半导体温差片制水的制水机也只单一的利用了冷端进行制水，没有充分利用半导体温差片。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的半导体温差片制水装置及方法，让空气先经过热端再经过冷端，一是提高了水蒸气占比，二是增大温差，使制水效率更高，并且系统简单，所占空间也很小。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种半导体温差片制水装置及方法，包括风扇、散热片、半导体温差片、冷凝装置、外壳和收集装置；风扇、散热片、半导体温差片和冷凝装置安装在外壳内，收集装置设置在外壳下方；风扇和散热片同轴设置，散热片一侧与半导体温差片热端连接，半导体温差片冷端与冷凝装置连接。

优选的方案中，所述的风扇、散热片、半导体温差片、冷凝装置、外壳和收集装置的中部均设有轴孔，轴孔设有转轴，转轴一端连接风扇，转轴另一端用于连接驱动设备。

优选的方案中，所述的散热片包括第一环体，第一环体上设有多个导叶叶片；第一环体包括第一上侧表面和第一下侧表面，各导叶叶片由第一环体的第一上侧表面沿轴向突出，所述多个导叶叶片在第一上侧表面上沿周向间隔均匀布置并形成流通面积相同的多个第一导气区 。

优选的方案中，所述的冷凝装置包括第二环体，第二环体上设有多个导叶叶片和多根空心铜管，多根空心铜管上设有多个分层鳍片。

优选的方案中，所述的第二环体包括第三上侧表面和第三下侧表面，各导叶叶片由第二环体的第三下侧表面沿轴向突出，多个导叶叶片在第三下侧表面沿周向间隔均匀布置并形成流通面积相同的多个第二导气区；多个鳍片沿轴向均匀间隔布置且由空心铜管连接；多根空心铜管连接第二环体与各鳍片。

优选的方案中，所述的外壳包括上半壳、下半壳和分层台，上半壳呈空心圆筒状，下半壳呈一个直径逐渐增大的空心圆台状，分层台位于上半壳和下半壳的交汇处，分层台为沿径向内延伸内凹的环体。

优选的方案中，所述的散热片的导叶叶片所形成的第一导气区 的流通面积小于冷凝装置的导叶叶片形成的第二导气区的流通面积。

优选的方案中，所述的冷凝装置表面与外壳内壁附有亲水材料。

优选的方案中，所述的外壳与收集装置之间留有轴向间隙。

优选地，所述的半导体温差片制水装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一、半导体温差片热端与散热片环体接触，半导体温差片冷端与冷凝装置环体接触，

步骤二、工作时半导体温差片热端传热至散热片使其温度升高，半导体温差片冷端传冷至冷凝装置环体使其温度降低后，由空心铜管连接导温至各分层鳍片使鳍片温度降低；

步骤三、工作时风扇转动使空气经过散热片导气区加热后进入与外壳的间隙中，然后热空气向下流动至冷凝装置的导气区进入冷凝装置，在第一导气区处形成的水珠会在离心力的作用下被甩至上半壳内壁然后经过分层台滑至鳍片上，未冷凝的热空气经过冷凝装置内低温度的各分层鳍片接触后冷凝形成水珠附着在鳍片和空心铜管表面；

步骤三、通过转动利用离心力将水珠沿分层鳍片的间隙转出使其附着在外壳的内壁的亲水材料上，沿着下半壳滑落至收集装置内部，剩余气体则从外壳与收集装置之间的间隙中排出。

本发明可达到以下有益效果：

本发明中，让空气先经过热端再经过冷端，一是提高了水蒸气占比，二是增大温差，使制水效率更高；风扇叶片与散热片上下表面导叶叶片的旋向考虑了流体的流动规律，提高了气体流动效率；冷凝装置中采用铜管进行导温，导温效果更佳，冷凝效率更高；多个分层鳍片使热气分层冷凝，从而充分的冷凝液化；下半壳的半径逐渐增大，保证在冷凝后的剩余气体能继续向下流动，避免堵塞造成气体回流；下半壳内部涂有亲水材料，提高了液体的收集效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明整体结构图；

图2为本发明风扇、散热片、半导体温差片和冷凝装置连接结构图;

图3为本发明风扇结构图；

图4为本发明散热片结构图；

图5为本发明半导体温差片结构图；

图6为本发明冷凝装置结构图；

图7为本发明外壳结构图；

图8为本发明收集装置结构图;

图9为本发明驱动设备安装示意图。

图中：风扇1、上侧表面11、下侧表面12、叶片13、散热片2、导叶叶片21、第一环体22、第一上侧表面221、第一下侧表面222、半导体温差片3、第二侧表面31、第二下侧表面32、冷凝装置4、第二环体41、第三上侧表面411、第三下侧表面412、导叶叶片42、鳍片43、空心铜管44、外壳5、上半壳51、下半壳52、分层台53、收集装置6、驱动设备7。

具体实施方式

实施例1：

优选的方案如图1至图9所示，一种半导体温差片制水装置，包括风扇1、散热片2、半导体温差片3、冷凝装置4、外壳5和收集装置6；风扇1、散热片2、半导体温差片3和冷凝装置4安装在外壳5内，收集装置6设置在外壳5下方；风扇1和散热片2同轴设置，散热片2一侧与半导体温差片3热端连接，半导体温差片3冷端与冷凝装置4连接。

风扇1包括上侧表面11，下侧表面12和叶片13；风扇1的直径小于散热片导叶叶片21周向布置形成圆环的内直径。

风扇、散热片、半导体温差片、冷凝装置由上至下按顺序轴向同心布置；半导体温差片3包括第二侧表面31和第二下侧表面32；收集装置6呈一上开口的空心圆柱体。

进一步地，风扇1、散热片2、半导体温差片3、冷凝装置4、外壳5和收集装置6的中部均设有轴孔，轴孔设有转轴，转轴一端连接风扇1，转轴另一端用于连接驱动设备。散热片第一环体22、半导体温差片3、冷凝装置的第二环体41的直径相等。散热片环体的第一下侧表面222与半导体温差片的第二侧表面31重合接触；半导体温差片的第二下侧表面32与冷凝装置环体的第三上侧表面411重合接触。外壳的上半壳51圆筒部分的直径大于散热片第一环体22、半导体温差片3、冷凝装置的第二环体41的直径。

进一步地，散热片2包括第一环体22，第一环体22上设有多个导叶叶片21；第一环体22包括第一上侧表面221和第一下侧表面222，各导叶叶片21由第一环体22的第一上侧表面221沿轴向突出，所述多个导叶叶片21在第一上侧表面221上沿周向间隔均匀布置并形成流通面积相同的多个第一导气区。

冷凝装置4包括第二环体41，第二环体41上设有多个导叶叶片42和多根空心铜管44，多根空心铜管44上设有多个分层鳍片43。

散热片2的导叶叶片21所形成的第一导气区 的流通面积小于冷凝装置4的导叶叶片42形成的第二导气区的流通面积。

散热片的导叶叶片21所形成的第一导气区的流通面积小于冷凝装置导叶叶片叶片42形成的第二导气区的流通面积。风扇的叶片13与散热片导叶叶片21的朝向要在设备运作时能在离心力的作用下使空气向外排。

进一步地，第二环体41包括第三上侧表面411和第三下侧表面412，各导叶叶片42由第二环体41的第三下侧表面412沿轴向突出，多个导叶叶片42在第三下侧表面412沿周向间隔均匀布置并形成流通面积相同的多个第二导气区；多个鳍片43沿轴向均匀间隔布置且由空心铜管44连接；多根空心铜管44连接第二环体41与各鳍片43。风扇的叶片13与散热片导叶叶片21的朝向要在设备运作时能在离心力的作用下使空气向外排。设备工作时，风扇1高速旋转；散热片2、半导体温差片3、冷凝装置4整体低速旋转；外壳5与收集装置6不旋转。

具体地，外壳5包括上半壳51、下半壳52和分层台53，上半壳51呈空心圆筒状，下半壳52呈一个直径逐渐增大的空心圆台状，分层台53位于上半壳51和下半壳52的交汇处，分层台53为沿径向内延伸内凹的环体。

冷凝装置表面与外壳内壁附有亲水材料。

外壳5与收集装置6之间留有轴向间隙。

一种半导体温差片制水装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一、半导体温差片热端与散热片环体接触，半导体温差片冷端与冷凝装置环体接触，

步骤二、工作时半导体温差片热端传热至散热片使其温度升高，半导体温差片冷端传冷至冷凝装置环体使其温度降低后，由空心铜管连接导温至各分层鳍片使鳍片温度降低；

步骤三、工作时风扇转动使空气经过散热片导气区加热后进入与外壳的间隙中，然后热空气向下流动至冷凝装置的导气区进入冷凝装置，在第一导气区处形成的水珠会在离心力的作用下被甩至上半壳内壁然后经过分层台滑至鳍片上，未冷凝的热空气经过冷凝装置内低温度的各分层鳍片接触后冷凝形成水珠附着在鳍片和空心铜管表面；

步骤三、通过转动利用离心力将水珠沿分层鳍片的间隙转出使其附着在外壳的内壁的亲水材料上，沿着下半壳滑落至收集装置内部，剩余气体则从外壳与收集装置之间的间隙中排出。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体温差片制水装置，其特征在于：包括风扇（1）、散热片（2）、半导体温差片（3）、冷凝装置（4）、外壳（5）和收集装置（6）；风扇（1）、散热片（2）、半导体温差片（3）和冷凝装置（4）安装在外壳（5）内，收集装置（6）设置在外壳（5）下方；风扇（1）和散热片（2）同轴设置，散热片（2）一侧与半导体温差片（3）热端连接，半导体温差片（3）冷端与冷凝装置（4）连接。

2.根据权利要求1所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：风扇（1）、散热片（2）、半导体温差片（3）、冷凝装置（4）、外壳（5）和收集装置（6）的中部均设有轴孔，轴孔设有转轴，转轴一端连接风扇（1），转轴另一端用于连接驱动设备。

3.根据权利要求2所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：散热片（2）包括第一环体（22），第一环体（22）上设有多个导叶叶片（21）；第一环体（22）包括第一上侧表面（221）和第一下侧表面（222），各导叶叶片（21）由第一环体（22）的第一上侧表面（221）沿轴向突出，所述多个导叶叶片（21）在第一上侧表面（221）上沿周向间隔均匀布置并形成流通面积相同的多个第一导气区 。

4.根据权利要求1所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：冷凝装置（4）包括第二环体（41），第二环体（41）上设有多个导叶叶片（42）和多根空心铜管（44），多根空心铜管（44）上设有多个分层鳍片（43）。

5.根据权利要求4所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：第二环体（41）包括第三上侧表面（411）和第三下侧表面（412），各导叶叶片（42）由第二环体（41）的第三下侧表面（412）沿轴向突出，多个导叶叶片（42）在第三下侧表面（412）沿周向间隔均匀布置并形成流通面积相同的多个第二导气区；多个鳍片（43）沿轴向均匀间隔布置且由空心铜管（44）连接；多根空心铜管（44）连接第二环体（41）与各鳍片（43）。

6.根据权利要求5所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：外壳（5）包括上半壳（51）、下半壳（52）和分层台（53），上半壳（51）呈空心圆筒状，下半壳（52）呈一个直径逐渐增大的空心圆台状，分层台（53）位于上半壳（51）和下半壳（52）的交汇处，分层台（53）为沿径向内延伸内凹的环体。

7.根据权利要求6所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：散热片（2）的导叶叶片（21）所形成的第一导气区 的流通面积小于冷凝装置（4）的导叶叶片（42）形成的第二导气区的流通面积。

8.根据权利要求1所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：冷凝装置表面与外壳内壁附有亲水材料。

9.根据权利要求1所述的半导体温差片制水装置，其特征在于：外壳（5）与收集装置（6）之间留有轴向间隙。

10.根据权利要求1-8中任意一项所述的半导体温差片制水装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、半导体温差片热端与散热片环体接触，半导体温差片冷端与冷凝装置环体接触，

步骤二、工作时半导体温差片热端传热至散热片使其温度升高，半导体温差片冷端传冷至冷凝装置环体使其温度降低后，由空心铜管连接导温至各分层鳍片使鳍片温度降低；

步骤三、工作时风扇转动使空气经过散热片导气区加热后进入与外壳的间隙中，然后热空气向下流动至冷凝装置的导气区进入冷凝装置，在第一导气区处形成的水珠会在离心力的作用下被甩至上半壳内壁然后经过分层台滑至鳍片上，未冷凝的热空气经过冷凝装置内低温度的各分层鳍片接触后冷凝形成水珠附着在鳍片和空心铜管表面；

步骤三、通过转动利用离心力将水珠沿分层鳍片的间隙转出使其附着在外壳的内壁的亲水材料上，沿着下半壳滑落至收集装置内部，剩余气体则从外壳与收集装置之间的间隙中排出。