CN205825287U - 一种新型节能半导体空气调节模组 - Google Patents

Abstract

一种新型节能半导体空气调节模组，包括有半导体制冷片、温差发电片、均温体，所述的半导体制冷片一端表面固定有热交换装置，在半导体制冷片的另一端表面固定有温差发电片或均温体或水胆，在所述温差发电片或均温体或水胆的另一端表面固定有均温体，在所述均温体或温差发电片的表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体叠加排列，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置。本实用新型具有高效节能、无热或冷排放，无外机，结构简单、机械部件少、无噪声、可靠性高、安装体积小，重量轻，成本低等众多优点，不仅适用于大批量的工业化生产，而且应用领域广阔，市场前景良好。

Description

一种新型节能半导体空气调节模组

技术领域

本发明涉及一种利用半导体制冷片进行空气调节的装置，尤其是一种同时利用温差发电片进行能量回收的新型节能半导体空气调节模组。

背景技术

传统空调设备，目前主流产品主要仍是采用机械压缩式的制冷装置，其基本的主要元件包括有压缩机、蒸发器、热交换器和节流装置，在其工作回路中充填有制冷介质。目前该技术发展的比较成熟，在实际中得到了大范围的应用，但是也存在有诸多不足，例如制冷介质（如氟利昂）存在泄漏危险，不环保，耗电大，热污染和噪音大等。因此在现有技术上产生了采用半导体制冷片设计的新型空调，能够较好的解决上述问题。其中关键部件是半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它利用半导体材料的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。它不需要化学反应且无机械移动部分，因此具有节能环保、体积小、结构简单、无噪声、启动快等优势而被广泛应用。

在现有技术中，已公开有用半导体制冷片进行空气调节的装置，如在公告号为CN204739708A的一种半导体制冷空调结构，包括有鼓风机、铜翅片、半导体制冷片和水冷排，铜翅片包括地面以及一体成型于底面一侧的翅片，翅片设置在鼓风机的出风路径上，底面与半导体制冷片的冷面接触，半导体制冷片的热面与水冷排接触，水冷排上设置有分别与水管相连的进水口和出水口。

该专利在结构上使用风扇后置式设计，即鼓风机设置在铜翅片后面，气流先被吹出再被冷却，气流不会吸收风扇自身工作发出的热量，提高了制冷效果。利用半导体制冷片制冷，相比压缩机制冷的方式，无噪声、无污染、设备体积小、成本低、结构紧凑，可应用与小空间制冷或者便携设备上，故障部件替换方便，便于后期维护。

但是，在该专利中，采用散热翅片的结构，随着翅片的长度增加，其冷热传导效率将大幅降低，因此制作较大散热翅片时就会受到限制；另一方面，制冷片工作时产生的热量直接通过水冷进行散热，没有进行回收高效利用，使半导体制冷空调的相对节能效果大幅降低。

发明内容

本发明针对上述不足，提供一种利用高效半导体制冷片进行空气调节，同时利用高效温差发电片进行能量高效回收利用的新型节能半导体空气调节模组。该模组通过温差发电片对热或冷高效回收转换为电加以利用实现节能同时将实现制冷时无热或制热时无冷排放的创新效果，通过切换直流电的正负方向即可实现调换制冷或制热功能同时进行热或冷转电回收能量。因此该空气调节模组做成的空调高效节能，没有外机不需安装外机连接管路，形成灵活移动一机多用，方便安装的空气调节器。

为了实现上述目的，本发明采用高效半导体制冷温差发电片组成空气调节模组的技术方案是：

一种新型节能半导体空气调节模组，包括有半导体制冷片、温差发电片、均温体，所述的半导体制冷片一端表面固定有热交换装置，在半导体制冷片的另一端表面固定有温差发电片或均温体或水胆，在所述温差发电片或均温体或水胆的另一端表面固定有均温体，在所述均温体的表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体叠加排 列，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置。

一种新型节能半导体空气调节模组，包括有半导体制冷片、温差发电片、均温体，所述的半导体制冷片一端表面固定有热交换装置，在半导体制冷片的另一端表面固定有温差发电片或均温体或水胆，在所述温差发电片或均温体或水胆的另一端表面固定有温差发电片，在所述温差发电片的表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体叠加排列，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置。

所述热交换装置周围设置有风扇。

所述热交换装置为带有散热鳍片的热管或带有水泵的水循环装置。

所述均温体形状为长方体，棱锥体，“L”字型或“U”字型结构。

所述温差发电片和/或均温体上设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层。

所述线路层至少包括有可焊接部位和电气连接分布。

所述固定方式为焊接和/或粘结固化。

本发明的有益效果：

本发明通过热交换装置，例如热管与翅片结构、水胆水箱等，可以快速将制冷片产生的热或冷进行传递，不受高度或体积大小的影响，不仅传导效率更高，而且适用范围广阔。

通过温差发电片和/或均温体的多层叠加结构设置，对热量进行充分利用发电回收，从而进一步提高发电效率。其中均温体的形状可以进行设计，例如长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等多种结构，尤其是最靠近热源的第一均温体形状可以进行多样化设计，从而改变空间和位置分布，便于进行模块化设计。

在制冷片、温差发电片或水胆之间通过粘结固化和焊接的方式进行固定，能够最大限度的减少传统机械接触、硅酯等产生的热阻，不仅有利于热量工作中产生的热量传递散热，更可以提高温差发电片的发电效率。

本发明具有高效节能、无热或冷排放，无外机，结构简单、机械部件少、无噪声、可靠性高、安装体积小，重量轻，成本低等众多优点，不仅适用于大批量的工业化生产，而且应用领域广阔，市场前景良好。

附图说明

图1为本发明的一优选实施例的剖面示意图；

图2为本发明的另一优选实施例的示意图；

图3为本发明的另一优选实施例的示意图和局部放大示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明的一优选实施例，由热交换装置1、半导体制冷片2、第一温差发电片3、第二均温体4、外壳支架5、散热器6、第二温差发电片7、第一均温体8、第一风扇9等部件组成。其中，半导体制冷片2的一端表面固定有热交换装置1，在半导体制冷片2的另一端表面固定有第一均温体8，在第一均温体8的另一端表面固定有第一温差发电片3，在第一温差发电片3的另一端固定有第二均温体4，在第二均温体4表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体叠加排列，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置6，以上部件固定在外壳支架5上，形成一完整模组。

在本实施例中，在半导体制冷片2的另一端表面固定有第一温差发电片3，也可以采用均温体或水胆固定，主要是根据不同的结构或实际应用需要进行调整，同样的，对应的温差发电片或均温体或水胆 的另一端表面，固定有均温体或温差发电片。

热交换装置1采用热管制冷换热器，将热管固定在半导体制冷片2的表面，半导体制冷片2产生的冷或热通过热管快速传递到热管上的散热鳍片，在热交换装置周围设置有第一风扇9，通过第一风扇9将热管与散热鳍片周围的热风或冷风送出。在实际应用中，热交换装置1也可以根据需要采用有水泵的水循环装置，或同时散热鳍片的热管或带有水泵的水循环装置来实现快速的冷或热交换。

均温体，是指导热系数高、热阻小，受热后能够快速将热量传导和均匀分布的物体或装置，常用的为铜、热管、铝合金、相变材料、碳纤维、石墨烯等中的一种金属、非金属或装置。其中，均温体的形状可以为长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等，在其表面固定温差发电片和均温体，从而改变温差发电片和其他均温体的空间位置分布。

在第一温差发电片3、第二均温体4、第二温差发电片7、第一均温体8等表面设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层，采用搪瓷或阳极氧化方式制作。绝缘层上设置有线路层，采用印刷、电镀、复合或喷涂方式制作。一般来说，采用传统印刷的方式能够较好适用，尤其是在表面强度和耐久度，适合于批量化生产。线路层至少包括有可焊接部位和电气连接分布，温差发电片分别固定在可焊接部位，各个温差发电片之间的电气连接为串联和/或并联，使每个温差发电片形成电气连接为整体，统一输出电压和电流。

在线路层上除至少包括有可焊接部位和电气连接分布外，还可以设置有静电保护电路，整流、限压、电流控制等电路中的一种或多种，以满足不同的功能需要。

在本实施列中，散热装置为被动散热，即采用散热器6，优选采 用常用的铝合金材质，由于铝合金材料具有较高导热系数，在230W/mK左右，而且金属稳定性较好，成本较低，通过铝挤压等工艺便于成型。除了本实施例的散热器6外，还可以采用热管、风扇、水冷、铝合金散热器、翅片散热器等中的一种或多种组合，以满足不同环境和散热强度要求。

本实施例所述的固定方式为焊接或固化粘结，固化粘结如使用高导热水泥进行粘结。根据需要会优先考虑进行焊接，如表面由于材料难以焊接，可以在表面通过电镀、复合、喷涂等方式涂覆一金属层后再进行焊接。通过焊接的方式，其接触热阻可以大幅度的减少，有助于提高热传导效率，另一面该生产制作工艺简单，适合于批量化的大规模生产，有助于提高生产效率，减少生产成本。

如图2所示，为本发明的另一优选实施例，主要由半导体制冷片2、第一温差发电片3、第二均温体4、第二温差发电片7、第一风扇9、散冷器10、第一循环水泵11、第二循环水泵12、水胆13、第一水箱14、第二水箱15、水箱散热器16、第二风扇17、第三循环水泵18等组成。其中，半导体制冷片2的表面固定有水胆13，在半导体制冷片2的另一端表面固定有第一水箱14，在所述第一水箱14的另一端表面固定有第一温差发电片3，在第一温差发电片3的另一端固定有第二均温体4，在第二均温体4的另一端表面固定第二温差发电片7，在第二温差发电片7的另一端表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置。

在本实施例中，所述的热交换装置主要由第二循环水泵12、散冷器10和第一风扇9组成，是采用管道连通的水循环装置。半导体制冷片2产生的冷或热通过水胆13传递到内部的液体介质，由第二 热循环水泵12带动内部液体流动，使散冷器10内部的液体介质温度达到平衡，在散冷器10周围设置有第一风扇9，通过第一风扇9将散冷器10周围的热风或冷风送出。

在制冷片2表面固定的第一水箱14，通过第一循环水泵11，带动第一水箱14内的液体介质达到温度平衡，更好实现第二温差发电片2的冷热端温差，提高发电效率。

散热装置在本实施例中，同样采用水冷的方式进行散热，主要部件由第二水箱15、水箱散热器16、第二风扇17、第三循环水泵18等组成，通过第三循环水泵18，带动第二水箱15内的液体介质达到温度平衡，从而将温差发电片热端产生的热量传导到水箱散热器16，由第二风扇17带动周围空气流动实现热交换散热。

如图3所示，为本发明的另一优选实施例，主要由半导体制冷片2、第一温差发电片3、均温体4、散热器6、第一均温体8、第一风扇9、散冷器10、第二循环水泵12、水胆13、水箱散热器16、第二风扇17、第三循环水泵18等组成。

其中，在热交换装置的水胆13表面固定有半导体制冷片2，在半导体制冷片2的另一端表面固定有第一均温体8，在第一均温体8的另一端表面固定有第一温差发电片3，在第一温差发电片3的表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置。

在本实施例中，热交换装置由水胆13、第二循环水泵12、第一风扇9、散冷器10等部件组成。半导体制冷片2产生的冷或热通过水胆13传递到水胆13内部空腔的液体介质，由第二热循环水泵12带动内部液体流动，使散冷器10内部的液体介质温度达到平衡，在散冷器10周围设置有风扇，通过风扇将散冷器10周围的热风或冷风 送出。其中，水胆13为正六棱柱的结构，内部设置有空腔，空腔内分布有散热片，从而增加传导面积，进一步提高冷热传导效率。水胆13的结构一般为类似棱柱的中空多面体，一般为中空的长方体、五棱柱等，在中空的内腔分布可以设置有凹槽、凸起或散热片等结构，提高与空腔内置的液体介质接触面积。本水胆13的六棱柱状表面设置，能够在有效空间内扩大制冷片和温差发电片的数量，提高单位面积内的热或冷转换效率。

散热装置主要部件由散热器6、水箱散热器16、第二风扇17、第三循环水泵18等组成。其中，六个散热器6的内腔分别通过两端的端子进行连接，形成内腔接口的统一汇总为一个进口和一个出口。散热器6内腔的结构与水胆13内腔的结构类似，通过第三循环水泵18，带动散热器6内腔的液体介质达到温度平衡，从而将温差发电片热端产生的热量传导到水箱散热器16，由第二风扇17带动周围空气流动实现热交换散热。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在技术方案范围内进行的通常变化和替换都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型节能半导体空气调节模组，包括有半导体制冷片、温差发电片、均温体，其特征在于，所述的半导体制冷片一端表面固定有热交换装置，在半导体制冷片的另一端表面固定有温差发电片或均温体或水胆，在所述温差发电片或均温体或水胆的另一端表面固定有均温体，在所述均温体的表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体叠加排列，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置。

2.一种新型节能半导体空气调节模组，包括有半导体制冷片、温差发电片、均温体，其特征在于，所述的半导体制冷片一端表面固定有热交换装置，在半导体制冷片的另一端表面固定有温差发电片或均温体或水胆，在所述温差发电片或均温体或水胆的另一端表面固定有温差发电片，在所述温差发电片的表面固定有一个及以上的温差发电片和/或均温体叠加排列，在最外侧的温差发电片表面或均温体表面，固定有散热装置。

3.根据权利要求1或2所述一种新型节能半导体空气调节模组，其特征在于，所述热交换装置周围设置有风扇。

4.根据权利要求1或2所述一种新型节能半导体空气调节模组，其特征在于，所述热交换装置为带有散热鳍片的热管和/或带有水泵的水循环装置。

5.根据权利要求4所述一种新型节能半导体空气调节模组，其特征在于，所述均温体形状为长方体,棱锥体,“L”字型或“U”字型结构。

6.根据权利要求5所述一种新型节能半导体空气调节模组，其特征在于，所述温差发电片和/或均温体上设置有绝缘层，绝缘层上 设置有线路层。

7.根据权利要求6所述一种新型节能半导体空气调节模组，其特征在于，所述线路层至少包括有可焊接部位和电气连接分布。

8.根据权利要求7所述一种新型节能半导体空气调节模组，其特征在于，所述固定方式为焊接和/或粘结固化。