CN207230799U - 半导体空调模组 - Google Patents

Abstract

一种半导体空调模组，包括有箱体、半导体制冷片和导冷板，其特征在于所述半导体制冷片的冷端固定有导冷板，所述导冷板表面固定有蓄冷结构和导冷鳍片，所述蓄冷结构、导冷鳍片分别位于箱体内部，箱体表面设置有至少两个接口。本实用新型不仅可以采用风冷或水冷的方式，尤其是水冷方式适合于长距离的制冷传输，或者是风冷和水冷同时使用，短距离时采用风冷结构，长距离时采用水冷结构进行制冷传输。

Description

半导体空调模组

技术领域

本实用新型涉及一种空气调节装置，尤其是一种由半导体制冷片制冷，采用蓄冷结构、导冷鳍片等多种方式，通过风冷或水冷方式进行空气调节，并能够对半导体制冷片产生的热量进行回收发电的空调模组。

背景技术

传统的空调一般采用压缩机结构，通过几十年的发展，其结构得到进一步完善和改进，成熟性和可靠性使其在市场中也得到了大面积应用。但是它也存在诸多不足，例如制冷介质(氟利昂)存在泄漏危险，不环保，耗电大，热污染和噪音大等。随着技术的发展，尤其是半导体技术发展的日新月异，出现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。它的关键部件为半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。其利用半导体材料的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。由于不需要化学反应且无机械移动部分，因此具有节能环保、空气净化，可以除湿，体积小可移动、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，已公开有利用半导体制冷片进行制冷制热的空调，利用半导体制冷片冷端产生的冷和热端产生的热，通过控制器的开关控制，以及鼓风机的送风，从而实现对空调周围空气的温度调节。该技术方案虽然能够充分利用半导体制冷片工作的制冷和制热功能，但是对于空调在制冷过程中，难以对热端产生的热量进行回收利用，而且还需要对热端的热量进行降温；在制冷过程中，鼓风机难以长距离的进行制冷，结构上不能采用水冷结构；结构上难以实现模块化，在生产和使用过程中，无法进行多种安装和组合使用。

实用新型内容

本实用新型针对上述不足，提供一种通过风冷或水冷方式调节空气温度，并对半导体制冷片产生的多余热量回收发电的空调模组。

为了实现上述目的，本实用新型采用蓄冷、导冷鳍片等多种方式，通过风冷或水冷方式进行空气调节，并能够对半导体制冷片产生的热量进行回收发电的空调模组。其技术方案如下：一种半导体空调模组，包括有箱体、半导体制冷片和导冷板，其特征在于所述半导体制冷片的冷端固定有导冷板，所述导冷板表面固定有蓄冷结构和导冷鳍片，所述蓄冷结构、导冷鳍片分别位于箱体内部，箱体表面设置有至少两个接口。

所述箱体接口连接有鼓风机和过滤网。

所述箱体的内部安装有发热器，呈网状分布。

所述箱体接口连接有导冷管，所述导冷管连接冷交换器、水泵和箱体形成循环通路，所述通路内部填充有防冻储冷夜，在所述冷交换器的一侧固定有鼓风机。

所述箱体表面的半导体制冷片热端固定有至少两层均温板。

所述均温板表面固定有温差发电芯片。

所述温差发电芯片和/或均温板上设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层，线路层与驱动电源连接。

所述的温差发电片和均温板之间交错固定多层叠加。

所述温差发电芯片随着层数的增加逐渐减少。

所述温差发电芯片的冷端固定有半导体制冷片。

本实用新型的有益效果：

本实用新型不仅可以采用风冷或水冷的方式，尤其是水冷方式适合于长距离的制冷传输，或者是风冷和水冷同时使用，短距离时采用风冷结构，长距离时采用水冷结构进行制冷传输。

通过在半导体制冷片的冷端固定蓄冷结构，能够加速制冷并在半导体制冷片停止工作时，延长制冷效果，减少制冷时的温度波动，甚至出现短时间停电时，蓄冷结构仍能发挥作用，能够在一定时间内减缓空调周围空气的温度上升。

在半导体制冷片的热端固定温差发电芯片，从而实现热量的回收发电。通过温差发电片和/或均温板的多层叠加结构设置，对热量进行充分利用发电回收，基本上实现无热排放，尤其是在温差发电芯片的冷端固定有半导体制冷片的冷端，提高温差发电芯片两端的温度差，从而进一步提高发电效率。

均温板采用模块化的结构设计，多个模组进行组合使用，能够根据不同的应用场景来选择不同的功率大小和安装方式，适用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型的第一优选实施例的立体示意图；

图2为本实用新型的第一优选实施例的剖面示意图；

图3为本实用新型的第一优选实施例的导冷板与导冷鳍片的示意图；

图4为本实用新型的第二优选实施例的立体示意图；

图5为本实用新型的第二优选实施例的剖面示意图；

图6为本实用新型的第二优选实施例的导冷板与导冷鳍片的示意图；

图7为本实用新型的第三优选实施例的剖面示意图；

图8为本实用新型的第三优选实施例的导冷板与导冷鳍片的示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，为本实用新型第一优选实施例主要由箱体1、导冷板2、固定板3、盖板4、导冷鳍片5、第一半导体制冷片6、第一均温板7、第二均温板8、温差发电芯片9、第三均温板10、第二半导体制冷片11、散热器12、水泵13、交换器14、鼓风机15、过滤网16、导冷管17、防冻储冷夜18等部件组成。其中，第一半导体制冷片6的冷端固定有导冷板2，导冷板2表面固定有导冷鳍片5，导冷鳍片5位于箱体1的内部，在箱体1表面设置有至少两个接口。在本实施例中，上述接口连接有导冷管17，导冷管17连接冷交换器14、水泵 13和箱体1形成循环通路。在通路内部填充有防冻储冷夜18，冷交换器14的一侧固定有鼓风机15，在冷交换器14的另一侧固定有过滤网16，过滤网16位于鼓风机15的进风口一侧，过滤空气后，使吸入到鼓风机15内的空气保持清洁和卫生。尤其是过滤网采用活性炭、PM2.5滤网的材料后，能更进一步净化空气，使模组可以单独作为空气净化器来使用。

冷交换器14是一种将其内部的冷与外部空气进行冷热交换的装置，为提高其冷热交换效率，在本实施例中，导冷管17采用多个U字型结构，其表面固定多个导冷片，如铝合金材质制作的，将导冷管17内的冷快速传到导冷片的表面，从而实现其与空气之间的高效冷热交换。在冷交换器14一侧固定的鼓风机15，吸入进过冷交换器14后温度下降的空气，从鼓风机15的出风口处吹出，从而实现空气的制冷。

在箱体1采用塑料或金属材料制作，在箱体1的内部表面设置有保温层，从而实现箱体1内外部温度的隔离，为上方开口的长方体结构。在箱体1的上方固定有盖板4，盖板4上设置有众多的开孔，在开孔内固定有第一半导体制冷片6 及其导冷结构。固定方式为：第一半导体制冷片6的冷端固定有导冷板2，导冷板2的表面安装有导冷鳍片5，第一半导体制冷片6、导冷板2和导冷鳍片5通过固定板3紧压后，由螺丝固定在盖板4上，并进行密封。

通过上述结构的固定，从而将第一半导体制冷片6冷端产生的冷密封在箱体 1的内部空间，通过导冷板2延伸到箱体1的内部，并在导冷板2的表面固定导冷鳍片15，扩大冷传导的接触面，提高冷传导效率。在箱体1内部空间填充有防冻储冷夜18，其在通过在箱体1内部与导冷管17、冷交换器14等结构的内部管路循环，将导冷鳍片15的冷进行快速传导。

导冷板2作为冷传导结构，作用是将第一半导体制冷片6冷端的冷传导到众多的导冷鳍片15。导冷板2的形状一般为平面的板状结构，其结构类似于均温板，内部设置有众多的热管。在本实施例中，导冷板2通过弯曲，实现了从水平分布到垂直分布的位置转换，在垂直面固定有众多的导冷鳍片15。

防冻储冷液18是指具有防冻、储(蓄)冷和导冷功能为一体的液体，含有高分子聚合物，如高分子纳米聚合碳粉，可以长时间稳定在零下15-18度的低温范围。

上述通过水冷方式进行冷传导，尤其适合于长距离的制冷传输，例如大型的中央空调等。

在第一半导体制冷片6的热端直接或间接的固定有温差发电芯片，例如在半导体制冷片6热端固定有至少两层均温板。优选的固定方式为：在半导体制冷片 6的热端固定有第一均温板7，再在第一均温板7的另一端固定有第二均温板8、在第二均温板8的另一端固定温差发电芯片9，温差发电芯片9的另一端固定有第三均温板10，第三均温板10的另一端固定有第二半导体制冷片11，在第二半导体制冷片11的另一端(热端)固定于散热器12的底部表面，通过散热器12 表面的散热片进行散热。

第二半导体制冷片11的冷端固定在温差发电芯片9的冷端，其作用是提高温差发电芯片9两端的温度差，从而进一步提高其发电效率。

通过第一半导体制冷片6、第一均温板7、第二均温板8、温差发电芯片9 和第三均温板10之间的交错多层叠加固定，一方面可以均匀扩大第一半导体制冷片6热端产生的热量分布面积，从而提高温差发电芯片9在均温板上的分布，另一方面第一均温板7和第二均温板8的双层叠加，可以进行蓄热，提高热容。同时，均温板可以改变热量的传递方向，引申出更多不同方向和面积的安装面，从而改变安装在其表面的温差发电芯片的空间和位置分布。

例如，均温板形状可以为长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等，可以改变90度方向的空间空间分布，从而实现温差发电芯片、均温板等不同的空间和位置分布。

温差发电芯片随着层数的增加逐渐减少。在本实施例中，温差发电芯片9的数量为4片，但是随着后期层数的增加，第一半导体制冷片6的热端热量被逐层回收了，热量减少，因此如果采用多层温差发电芯片，那么其随着层数的增加而逐渐减少。

同样的，第一均温板7和第二均温板8的两片叠加，减少到第三均温板10 的一片，第一均温板7和第二均温板8的叠加是由于第一半导体制冷片6热端的热量集中，为了能够更好的扩大热容，提高热传导效率，从而采用二片叠加方式，随着热量传递过程中的减少，应此均温板的数量也随之减少。

在实际的应用过程中，根据第一半导体制冷片6产生热量的大小，选择多片的均温板进行叠加，或是取消均温板，直接采用温差发电芯片进行叠加或多层叠加。

均温板，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，常用为包括有铜、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。在本实施例中，以第三均温板10为例，均温板内部设置有众多的热管，热管内壁设置有凹凸面或是填充有网状织物，热管内部填充有相变材料，通过相变材料气液态的改变，实现热量的快速传导。

如图4、5、6所示，为本实用新型第二优选实施例主要由箱体1、导冷板2、固定板3、盖板4、导冷鳍片5、第一半导体制冷片6、第一均温板7、第二均温板8、温差发电芯片9、第三均温板10、第二半导体制冷片11、散热器12、鼓风机15、过滤网16、发热器20、驱动电源22等部件组成。本实施例与第一实施例的区别在于：在箱体1的接口连接有鼓风机15和过滤网16，鼓风机15直接安装在箱体1的接口处，通过驱动电源21的驱动进行工作。在鼓风机15的外面(进风口)处设置有过滤网16，对进行鼓风机15内部的空气进行过滤，空气通过过滤网16，吸入到鼓风机15中，经过箱体1内部，空气经过降温或加温后，从箱体的另一接口处吹出。

在箱体1的内部固定有导冷板2、导冷鳍片5之外，还固定有发热器20，发热器20固定于箱体1的内部上端，且成网状分布。发热器20是指将电能转化成热量的电器，如发热电阻丝，发热管等。导冷鳍片5上分布有百叶窗式的开孔 19，导冷板2一侧的开孔19为朝上方向，另一侧的开孔19为朝下方向，通过导冷鳍片5和开孔19的空气能够快速的降温，尤其通过百叶窗式的开孔19，增加空气流通的路径，可提高空气降温效率。

上述通过鼓风机15的方式，能够实现对空气的制冷或是制暖功能，实现了能暖两用，使用功能更加广泛。

在本实施中，温差发电芯片和/或均温板的表面设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层的表面分别设置有绝缘层，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，线路层与驱动电源22 连接，一方面半导体制冷片需要通过驱动电源22的电能驱动工作，另一方面温差发电芯片发电后产生的电能，可以反馈到驱动电源22进行能量补充使用。线路层至少包括有可焊接部位和电气连接分布，温差发电芯片分别固定在可焊接部位，各个温差发电芯片之间的电气连接为串联和/或并联，使每个均温温差发电层的温差发电芯片形成电气连接为整体，根据需要，每个均温温差发电芯片层上作为单位再进行彼此的电气连接，统一输出电压和电流，反馈到驱动电源22处。

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。

如图7、8所示，为本实用新型第三优选实施例，与第二实施例相比基本相同，区别在于在导冷板2的表面先固定有蓄冷板21，在蓄冷板21的表面再固定导冷鳍片5，同样的导冷鳍片5表面设置分布有百叶窗式的开孔19，增加空气流通路径。

蓄冷板21由一般都外壳和内部的蓄冷液组成，其作用是储蓄导冷板2传递的冷，并具有良好的导冷性能。其中，蓄冷液也叫储冷剂或冷冻液，与防冻储冷夜18的成分相似。

通过蓄冷板21的设置，能够加速制冷并在第一半导体制冷片6停止工作时，延长制冷效果，保持导冷鳍片5表面温度的稳定性。

以上所述的实施例，只是本实用新型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实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.半导体空调模组，包括有箱体、半导体制冷片和导冷板，其特征在于所述半导体制冷片的冷端固定有导冷板，所述导冷板表面固定有蓄冷结构和导冷鳍片，所述蓄冷结构、导冷鳍片分别位于箱体内部，箱体表面设置有至少两个接口，所述箱体接口连接有鼓风机和过滤网，所述箱体的内部安装有发热器，呈网状分布。

2.根据权利要求1所述的半导体空调模组，其特征在于所述箱体接口连接有导冷管，所述导冷管连接冷交换器、水泵和箱体形成循环通路，所述通路内部填充有防冻储冷夜，在所述冷交换器的一侧固定有鼓风机。

3.根据权利要求1或2所述的半导体空调模组，其特征在于所述箱体表面的半导体制冷片热端固定有至少两层均温板。

4.根据权利要求3所述的半导体空调模组，其特征在于所述均温板表面固定有温差发电芯片。

5.根据权利要求4所述的半导体空调模组，其特征在于所述温差发电芯片和/或均温板上设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层，线路层与驱动电源连接。

6.根据权利要求5所述的半导体空调模组，其特征在于所述的温差发电片和均温板之间交错固定多层叠加。

7.根据权利要求6所述的半导体空调模组，其特征在于所述温差发电芯片随着层数的增加逐渐减少。

8.根据权利要求7所述的半导体空调模组，其特征在于所述温差发电芯片的冷端固定有半导体制冷片。