CN207279866U - 半导体空调 - Google Patents

Abstract

一种半导体空调，包括：半导体制冷片，其具有冷端与热端；第一散热器与第一风轮，所述第一散热器设于所述冷端，所述第一风轮设于所述第一散热器远离所述冷端的一侧；第二散热器与第二风轮，所述第二散热器设于所述热端，所述第二风轮设于所述第二散热器远离所述热端的一侧；驱动电机，用于同时驱动所述第一风轮与所述第二风轮旋转。本实用新型提供的半导体空调具有结构紧凑、换热效率高的优点，适于广泛地推广应用。

Description

半导体空调

技术领域

本实用新型属于空调技术领域，具体地来说，是一种半导体空调。

背景技术

空调即空气调节器(Air Conditioner)，是一种用人工手段，对建筑/构筑物内环境空气的温度、湿度、洁净度、速度等参数进行调节和控制的设备。随着全球气候变暖，高温天气持续时间日益增加。为了应对温度变化，人们对空调的应用需求迅速增长。

传统的空调一般以制冷剂为工作介质，利用制冷剂的相变来传递热量。换言之，制冷剂在蒸发器中汽化时吸热，在冷凝器中凝结时放热，形成压缩-冷凝-膨胀-蒸发的制冷循环。这种工作原理的负面影响十分明显，造成空调体积庞大、噪音与制冷剂污染严重。

为了解决传统空调的弊端，人们提出了半导体空调的构想。半导体空调采用半导体制冷片作为主要的制冷部件，具有可靠性高、无制冷剂污染、噪音小等优点。半导体制冷片在冷端制冷的同时，热端会堆积大量需要散除的热量，对散热要求很高。

现有的半导体空调一般采用在冷端与热端分别设置一个独立风机的形式进行散热，体积仍然很大，延长热传导路径并增加散热功率损耗，造成换热效率很低，无法满足实际的应用需要。严重时，散热功率损耗甚至会超过冷端的制冷功率，出现得不偿失的现象。由此，半导体空调的应用十分有限，严重制约了行业发展。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种半导体空调，具有结构紧凑、换热效率高的优点，适于广泛地推广应用。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

一种半导体空调，包括：

半导体制冷片，其具有冷端与热端；

第一散热器与第一风轮，所述第一散热器设于所述冷端，所述第一风轮设于所述第一散热器远离所述冷端的一侧；

第二散热器与第二风轮，所述第二散热器设于所述热端，所述第二风轮设于所述第二散热器远离所述热端的一侧；

驱动电机，用于同时驱动所述第一风轮与所述第二风轮旋转。

作为上述技术方案的改进，所述驱动电机具有第一输出轴与第二输出轴，所述第一输出轴与所述第二输出轴同轴且背对分布，所述第一输出轴用于驱动所述第一风轮，所述第二输出轴用于驱动所述第二风轮。

作为上述技术方案的进一步改进，所述半导体制冷片套设于所述驱动电机的定子上，并位于所述第一输出轴与所述第二输出轴之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一输出轴与所述第一风轮共轴连接，所述第二输出轴与所述第二风轮共轴连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述半导体空调外部还设有空调壳体，所述空调壳体包括第一罩体与第二罩体，所述第一罩体与所述第二罩体包围而成一容纳腔，所述第一罩体与所述第二罩体上分别设有通风窗。

作为上述技术方案的进一步改进，所述通风窗包括端部通风窗与侧向通风窗，所述侧向通风窗位于所述端部通风窗接近所述半导体制冷片的一侧，所述端部通风窗的开口方向与所述第一风轮的轴向一致，所述侧向通风窗的开口方向与所述第一风轮的轴向之间的夹角为锐角，所述侧向通风窗包括阵列分布的复数个通风栅格。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一风轮和/或所述第二风轮为离心式风轮。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一散热器和/或所述第二散热器具有阵列分布的复数个散热翅片。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一散热器具有环形圆台结构，所述第一风轮具有圆台内孔，所述第一散热器套设于所述第一风轮的圆台内孔内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二散热器具有环形圆台结构，所述第二风轮具有圆台内孔，所述第二散热器套设于所述第二风轮的圆台内孔内。

本实用新型的有益效果是：

于半导体制冷片的冷端设置第一散热器与第一风轮，并于半导体制冷片的热端设置第二散热器与第二风轮，形成第一风轮、第一散热器、半导体制冷片、第二散热器与第二风轮依次紧贴安装的结构，其中第一风轮与第二风轮由同一驱动电机驱动旋转，使半导体空调具有紧凑的结构而压缩传热路径，半导体制冷片的冷端制冷量与热端发热量得以迅速传导，具有很高的换热效率，适于应用推广。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型实施例1提供的半导体空调的分解结构示意图；

图2是图1中半导体空调的A处放大示意图；

图3是图1中半导体空调的B处放大示意图；

图4是本实用新型实施例1提供的半导体空调去除空调壳体的结构示意图。

主要元件符号说明：

1000-半导体空调，0100-半导体制冷片，0110-冷端，0120-热端，0200-第一散热器，0210-第一散热翅片，0220-第一固定孔，0300-第一风轮，0310-第一圆台内孔，0400-第二散热器，0410-第二散热翅片，0420-第二固定孔，0500-第二风轮，0510-第二圆台内孔，0600-驱动电机，0610-第一输出轴，0620-第二输出轴，0700-空调壳体，0710-第一罩体，0711-端部通风窗，0712-侧向通风窗，0712a-通风栅格，0720-第二罩体。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对半导体空调进行更全面的描述。附图中给出了半导体空调的优选实施例。但是，半导体空调可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对半导体空调的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在半导体空调的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，半导体空调1000包括半导体制冷片0100、第一散热器0200、第一风轮0300、第二散热器0400、第二风轮0500与驱动电机0600，提供一种结构紧凑、换热效率高而具有良好的应用前景的空调设备。在此，半导体空调1000的结构设置至关重要，以下一一进行详细介绍。

请结合参阅图2，作为半导体空调1000的热转换部件，半导体制冷片0100具有冷端0110与热端0120。半导体制冷片0100利用帕尔帖效应制成，所谓帕尔帖效应是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，电偶一端吸热、一端放热的现象。换言之，半导体制冷片0100由两种半导体材料制成，形成冷端0110与热端0120。

应当理解，由帕尔帖效应引起的上述现象是可逆的。本实施例中的冷端0110与热端0120仅为叙述方便而标记，不对半导体制冷片0100的实质结构进行限制，而应当与实际电流方向相适应并符合帕尔帖效应。当电流方向被改变时，冷端0110与热端0120随之改变。

如上所述，在当前电流方向下，半导体制冷片0100的冷端0110持续吸热，实现制冷；相应地，半导体制冷片0100的热端0120持续放热，将冷端0110的吸热量与焦耳热一并发出。

由此，半导体制冷片0100于内部环境与外部环境中形成制冷或制热循环。于制冷循环中，冷端0110与室内环境连通，热端0120与室外环境连通；于制热循环中，冷端0110与室外环境连通，热端0120与室内环境连通。制冷与制热循环的转换，可通过改变电流方向实现。

半导体制冷片0100的冷端0110设有第一散热器0200，用于实现热量的传递，加速热交换过程。于制冷循环中，第一散热器0200吸取室内环境中的热量，并传导至冷端0110，以供冷端0110吸取而降低室内温度。

第一散热器0200应具有较大的导热系数，以保证热交换及时。优选地，第一散热器0200采用金属材料制成。进一步优选，第一散热器0200采用铝合金制成，取得热交换效率与制造成本的平衡。

第一散热器0200可采用多种结构，如实心结构、空心结构等。优选地，第一散热器0200具有阵列分布的复数个第一散热翅片0210。换言之，第一散热翅片0210环布于第一散热器0200的外表面上，用以增加第一散热器0200的有效换热面积。第一散热翅片0210之间具有间隙，形成风道以便冷却前后的空气通过，使第一散热器0200具有同步通风与导热的能力，进一步优化热交换效率。

第一散热器0200与半导体制冷片0100可通过多种形式进行连接，包括螺纹连接、卡接、压合、粘接等形式。优选地，第一散热器0200与半导体制冷片0100的冷端0110之间涂抹导热硅脂后紧贴连接为一体，进一步优化热传导效率。

第一散热器0200远离冷端0110的一侧设有第一风轮0300，用于将室内环境中的空气送入半导体制冷片0100的冷端0110进行冷却，并将冷却后的空气送回到室内环境中，实现半导体空调1000与室内环境的空气循环。在一个示范性的实施例中，第一风轮0300由叶片与轮毂组成。

第一风轮0300可采用多种形式，如轴流结构、涡流结构等。优选地，第一风轮0300为离心式风轮，具有涡流结构。换言之，室内空气经第一风轮0300的轴向进入半导体空调1000，经过第一散热器0200与冷端0110冷却后，沿第一风轮0300的径向排出半导体空调1000。在此结构下，半导体空调1000的风道得到较大程度的压缩，在提高换热效率的同时亦起到节约空间的作用。

请结合参阅图1～2及图4，优选地，第一散热器0200与第一风轮0300采用嵌入式结构。换言之，第一散热器0200嵌入安装于第一风轮0300内，进一步压缩半导体空调1000的尺寸与风道，改善换热效率。

第一散热器0200与第一风轮0300可采用的嵌入式结构多种多样，依实际需要而以轴孔配合实现。优选地，第一散热器0200具有环形圆台结构，第一风轮0300具有第一圆台内孔0310，第一散热器0200套设于第一圆台内孔0310内。在一个示范性的实施例中，第一风轮0300具有环形结构。

其中，用一个平行于圆锥底面的平面去截圆锥，底面与截面之间的部分叫做圆台。环形圆台结构，则指圆台沿其轴向开设通孔而形成的结构，亦即第一散热器0200内部具有第一固定孔0220，第一固定孔0220优选为通孔。进一步优选，环形圆台结构的外轮廓较大的一端与半导体制冷片0100的冷端0110紧贴安装，外轮廓较小的一端嵌入于第一风轮0300内，保证第一散热器0200与冷端0110之间的有效换热面积。

半导体制冷片0100的热端0120设有第二散热器0400，用于实现热量的传递，加速热交换过程。于制冷循环中，第二散热器0400吸取热端0120的热量，并传导至室外环境中，使热端0120的热量得以持续释放，加速冷端0110与热端0120之间的热传递。

第二散热器0400可采用多种结构，如实心结构、空心结构等。优选地，第二散热器0400具有阵列分布的复数个第二散热翅片0410。换言之，第二散热翅片0410环布于第二散热器0400的外表面上，用以增加第二散热器0400的有效换热面积。第二散热翅片0410之间具有间隙，形成风道以便冷却前后的空气通过，使第二散热器0400具有同步通风与导热的能力，进一步优化热交换效率。

第二散热器0400远离冷端0110的一侧设有第二风轮0500，用于将室外环境中的空气送入半导体制冷片0100的热端0120以吸收热量，并将吸热后的热空气送回到室外环境中，实现半导体空调1000与室外环境的空气循环。在一个示范性的实施例中，第二风轮0500由叶片与轮毂组成。

第二风轮0500可采用多种形式，如轴流结构、涡流结构等。优选地，第二风轮0500为离心式风轮，具有涡流结构。换言之，室外空气经第二风轮0500的轴向进入半导体空调1000，经过第二散热器0400与热端0120时吸收热量，随即沿第二风轮0500的径向排出半导体空调1000。在此结构下，半导体空调1000的风道得到较大程度的压缩，在提高换热效率的同时亦起到节约空间的作用。

优选地，第二散热器0400与第二风轮0500采用嵌入式结构。换言之，第二散热器0400嵌入安装于第二风轮0500内，进一步压缩半导体空调1000的尺寸与风道，改善换热效率。

第二散热器0400与第二风轮0500可采用的嵌入式结构多种多样，依实际需要而以轴孔配合实现。优选地，第二散热器0400具有环形圆台结构，第二风轮0500具有第二圆台内孔0510，第二散热器0400套设于第二圆台内孔0510内。在一个示范性的实施例中，第二散热器0400内部具有第二固定孔0420，第二风轮0500具有环形结构。其中，第二固定孔0420优选为通孔。

进一步优选，环形圆台结构的外轮廓较大的一端与半导体制冷片0100的冷端0110紧贴安装，外轮廓较小的一端嵌入于第一风轮0300内，保证第二散热器0400与冷端0110之间的有效换热面积。

驱动电机0600用于同时驱动第一风轮0300与第二风轮0500旋转，换言之，第一风轮0300与第二风轮0500同时连接于同一驱动电机0600上。在此结构下，第一风轮0300与第二风轮0500上不再设置独立的动力源，使第一风轮0300与第二风轮0500的结构得以简化、尺寸得以压缩，导热效率更为良好。其中，驱动电机0600具有正反转结构，用于驱动第一风轮0300与第二风轮0500进行吸气或排气。

优选地，驱动电机0600具有第一输出轴0610与第二输出轴0620，第一输出轴0610与第二输出轴0620同轴且背对分布，第一输出轴0610用于驱动第一风轮0300，第二输出轴0620用于驱动第二风轮0500。在一个示范性的实施例中，驱动电机0600为双出轴电机。第一输出轴0610与第二输出轴0620自两端伸出，适于半导体空调1000的结构分布。

优选地，半导体制冷片0100具有环形结构，而可套设于驱动电机0600的定子上，并位于第一输出轴0610与第二输出轴0620之间。进一步地，结合前述的第一散热器0200及第二散热器0400具有的环形圆台结构，半导体制冷片0100、第一散热器0200与第二散热器0400紧密连接后一并套设于驱动电机0600的定子上，使半导体空调1000的结构更为紧凑，同时避免传统结构下动力源对散热通风的负面影响。其中，第一固定孔0220、第二固定孔0420分别与驱动电机0600的定子连接。

优选地，第一输出轴0610与第一风轮0300共轴连接，第二输出轴0620与第二风轮0500共轴连接。在一个示范性的实施例中，第一输出轴0610、第一风轮0300、第一散热器0200、半导体制冷片0100、第二散热器0400、第二风轮0500、第二输出轴0620一并共轴分布。

请结合参阅图1及图3，优选地，半导体空调1000外部还设有空调壳体0700，以对半导体空调1000的内部结构进行保护，且利于进行安装使用。空调壳体0700包括第一罩体0710与第二罩体0720，第一罩体0710与第二罩体0720包围而成一容纳腔，以便容纳各类部件。其中，第一罩体0710与第二罩体0720均设有通风窗，分别与第一风轮0300、第二风轮0500形成完整的风道，保证半导体空调1000的空气循环顺畅。

优选地，通风窗包括端部通风窗0711与侧向通风窗0712，侧向通风窗0712位于端部通风窗0711接近半导体制冷片0100的一侧，端部通风窗0711的开口方向与第一风轮0300的轴向一致，侧向通风窗0712的开口方向与第一风轮0300的轴向之间的夹角为锐角。在此结构下，端部通风窗0711与侧向通风窗0712紧贴于第一风轮0300及第二风轮0500，适应第一风轮0300与第二风轮0500具有的离心式风轮结构。

进一步优选，侧向通风窗0712包括阵列分布的复数个通风栅格0712a，形成阵列式的多个风道，于栅格内实现加速射流，进一步改善半导体空调1000的空气循环效果。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种半导体空调，其特征在于，包括：

半导体制冷片，其具有冷端与热端；

第一散热器与第一风轮，所述第一散热器设于所述冷端，所述第一风轮设于所述第一散热器远离所述冷端的一侧；

第二散热器与第二风轮，所述第二散热器设于所述热端，所述第二风轮设于所述第二散热器远离所述热端的一侧；

驱动电机，用于同时驱动所述第一风轮与所述第二风轮旋转。

2.根据权利要求1所述的半导体空调，其特征在于，所述驱动电机具有第一输出轴与第二输出轴，所述第一输出轴与所述第二输出轴同轴且背对分布，所述第一输出轴用于驱动所述第一风轮，所述第二输出轴用于驱动所述第二风轮。

3.根据权利要求2所述的半导体空调，其特征在于，所述半导体制冷片套设于所述驱动电机的定子上，并位于所述第一输出轴与所述第二输出轴之间。

4.根据权利要求2所述的半导体空调，其特征在于，所述第一输出轴与所述第一风轮共轴连接，所述第二输出轴与所述第二风轮共轴连接。

5.根据权利要求1所述的半导体空调，其特征在于，所述半导体空调外部还设有空调壳体，所述空调壳体包括第一罩体与第二罩体，所述第一罩体与所述第二罩体包围而成一容纳腔，所述第一罩体与所述第二罩体上分别设有通风窗。

6.根据权利要求5所述的半导体空调，其特征在于，所述通风窗包括端部通风窗与侧向通风窗，所述侧向通风窗位于所述端部通风窗接近所述半导体制冷片的一侧，所述端部通风窗的开口方向与所述第一风轮的轴向一致，所述侧向通风窗的开口方向与所述第一风轮的轴向之间的夹角为锐角，所述侧向通风窗包括阵列分布的复数个通风栅格。

7.根据权利要求6所述的半导体空调，其特征在于，所述第一风轮和/或所述第二风轮为离心式风轮。

8.根据权利要求1所述的半导体空调，其特征在于，所述第一散热器和/或所述第二散热器具有阵列分布的复数个散热翅片。

9.根据权利要求1所述的半导体空调，其特征在于，所述第一散热器具有环形圆台结构，所述第一风轮具有圆台内孔，所述第一散热器套设于所述第一风轮的圆台内孔内。

10.根据权利要求1所述的半导体空调，其特征在于，所述第二散热器具有环形圆台结构，所述第二风轮具有圆台内孔，所述第二散热器套设于所述第二风轮的圆台内孔内。