CN207379108U - 一种液体式半导体热交换器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液体式半导体热交换器，属于热交换技术领域。液体式半导体热交换器包括：外壳、设置在外壳内的换热装置以及与换热装置电连接的驱动装置，换热装置包括半导体热电片、板式液体双面换热器和板式液体单面换热器，板式液体双面换热器位于换热装置的中间，板式液体双面换热器两侧由内向外依次设有半导体热电片和板式液体单面换热器。本实用新型减小了吸热面积，增大了放热面积，使半导体热电片制热效率大于1得到了充分利用，可以作为空气能热水器的核心，也可以作为冷暖空调的核心。
Description
技术领域
本实用新型涉及热交换技术领域，具体涉及一种液体式半导体热交换器。
背景技术
1821年，德国塞贝克(see—beck)在金属中发现温差电效应，仅在测量温度的温差电偶方面得到了应用。半导体出现后，发现它能得到比金属大得多的温差电动势，热能与电能转换有较高的效率，因此，在温差发电、温差致冷方面得到了发展。
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。
目前利用半导体制冷片进行热交换处理主要应用在饮水机、小型冷冻器、恒温器以及露点温度计等方面，也有少量在空调领域方面的应用，但是其制冷效果还有待进一步提高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种液体式半导体热交换器，以解决现有半导体制冷片在应用时制冷效果不佳的问题，尤其是空调制冷方面。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
一种液体式半导体热交换器，包括：外壳、设置在外壳内的换热装置以及与换热装置电连接的驱动装置，换热装置包括半导体热电片、板式液体双面换热器和板式液体单面换热器，板式液体双面换热器位于换热装置的中间，板式液体双面换热器两侧由内向外依次设有半导体热电片和板式液体单面换热器。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述半导体热电片的两侧分别涂覆有导热硅脂层，半导体热电片通过导热硅脂层分别与板式液体双面换热器和板式液体单面换热器连接。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述半导体热电片为碲化铋。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述驱动装置包括驱动电路以及与驱动电路电连接的PWM控制芯片，驱动电路为H桥电路。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述驱动装置安装于外壳上。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述换热装置与外壳之间设有绝热泡沫层。
进一步地，在本实用新型较佳的实施例中，上述液体式半导体热交换器还包括用于夹持固定换热装置的夹持片，夹持片设置于换热装置的两侧，夹持片的两端分别通过螺栓固定连接，夹持片的其中一端通过螺栓固定于外壳内。
本实用新型具有以下有益效果：
(1)本实用新型利用半导体热电片制冷原理进行热交换，可作为作为冷暖空调的核心，也可以空气能热水器的核心。本实用新型可以取缔压缩机在制热、制冷领域的应用，减少氟利昂的使用，减少制冷剂的使用，使人们不再为制冷系统的焊接问题担忧。本实用新型采用半导体热电片进行热交换处理，其为纯电子热交换，无机械滑动，能够避免机械热泵压缩机使用时产生的噪音。而且，由于本实用新型无机械损耗，其使用寿命比压缩机更长。本实用新型通过内外双层的板式液体双面换热器和板式液体单面换热器，减小了半导体热电片的吸热面积，增大了放热面积，使半导热电片制热效率大于1得到了充分利用。
(2)本实用新型采用H桥驱动电路设计，可以使冷暖切换更加自如，使得整个产品更加高效耐用。本实用新型通过H桥电路驱动半导体热电片，可在数秒至数十秒时间实现温度换向，达到冷热交替，避免了普通的冷暖空调在冷热换向时对外接电磁阀的需求。本实用新型通过全桥电路实现换向，没有经过任何机械过程，简单方便。
(3)本实用新型通过PWM控制芯片对H桥驱动电路进行控制，能够精确控制整个热交换器的温差，实现比变频空调压缩机更快的调速，同时更加节能。
(4)本实用新型耗电量更小，并且更加安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型实施例的液体式半导体热交换器在第一视角下的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的液体式半导体热交换器在第二视角下的结构示意图；
图3为本实用新型实施例的液体式半导体热交换器在第三视角下的结构示意图；
图4为本实用新型实施例的液体式半导体热交换器部分结构的爆炸图；
图5为本实用新型实施例的液体式半导体热交换器部分结构的爆炸图。
图中：100-液体式半导体热交换器；110-外壳；120-换热装置；121-半导体热电片；122-板式液体双面换热器；123-板式液体单面换热器；124-导热硅脂层；130-驱动装置；140-夹持片；150-螺栓；151-螺母。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例
请参照图1、图2和图3，本实用新型实施例的液体式半导体热交换器100包括：外壳110、设置在外壳110内的换热装置120以及与换热装置120电连接的驱动装置130。
请参照图4和图5，换热装置120包括半导体热电片121、板式液体双面换热器122和板式液体单面换热器123。板式液体双面换热器122位于换热装置120的中间，板式液体双面换热器122两侧由内向外依次设有半导体热电片121和板式液体单面换热器123。半导体热电片121设置在板式液体双面换热器122和板式液体单面换热器123之间。整个换热装置120以板式液体双面换热器122为中心呈夹心饼干的形状。板式液体双面换热器122和板式液体单面换热器123的壳体均为铝合金抛光壳体，可以增大热传导效率。
如图4和图5所示，半导体热电片121的两侧分别涂覆有导热硅脂层124，半导体热电片121通过导热硅脂层124分别与板式液体双面换热器122和板式液体单面换热器123连接。换热装置120与外壳110之间设有绝热泡沫层(图未示)。
本实用新型实施例采用的半导体热电片121优选为碲化铋，也可以是Bi-Sb-Te-Se体系材料，例如Bi9Sb31Se60，可以是方钴矿结构型材料，例如CoSb3、CoAs3，可以是Clathrates结构型材料，例如Sr8Eu4Ga16Ge30，也可以是其他未列举的现有半导体热电材料。
请参照图4和图5，外壳110具有用于容纳换热装置120的U形腔。外壳110是由三块板构成的U形结构，也可以被理解为是U形板。
请参照图1和图2，驱动装置130安装于外壳110上，位于外壳110的外壁，与半导体热电片121电连接。在图1和图2所示出的实施例中，驱动装置130的数量为两个，两个驱动装置130分别与板式液体双面换热器122两侧的半导体电热片电连接，用于驱动半导体电热片。驱动装置130包括驱动电路以及与驱动电路电连接的PWM控制芯片，驱动电路为H桥电路。本实用新型实施例的驱动电路图采用了全桥接法，可以对半导体热电片121实现换向，其输出端接至半导体热电片121上，通过PWM控制芯片实现对电桥的PWM脉宽调制控制。电桥驱动采用两个大功率驱动芯片BTS7960,可实现温度控制。脉宽调制频率可从50-150KHz，两路PWM输入均可以连接外围系统中的单片机。
请参照图2，液体式半导体热交换器100还包括用于夹持固定换热装置120的夹持片140，夹持片140设置于换热装置120的两侧，夹持片140的两端分别通过螺栓150固定连接，夹持片140的其中一端通过螺栓150固定于外壳110内。显然地，本实用新型包括与螺栓150配套的螺母151。
下面对本实用新型的工作原理进行说明。
本实用新型以半导体热电片121为热传递工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。但是由于半导体自身存在电阻当电流经过半导体时就会产生热量，从而会影响热传递。而且两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。本实用新型将半导体热电片121做成热泵，实现了冷热两端的温差，设置在板式液体双面换热器122两侧的半导体热电片121分别作为冷暖空调的两极，以代替压缩机在空调中的地位，通过板式液体双面换热器122和板式液体单面换热器123的液体热传导，可以更好得为热电片提供工作环境。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种液体式半导体热交换器，其特征在于，包括：外壳、设置在所述外壳内的换热装置以及与换热装置电连接的驱动装置，所述换热装置包括半导体热电片、板式液体双面换热器和板式液体单面换热器，所述板式液体双面换热器位于所述换热装置的中间，所述板式液体双面换热器两侧由内向外依次设有所述半导体热电片和所述板式液体单面换热器。
2.根据权利要求1所述的液体式半导体热交换器，其特征在于，所述半导体热电片的两侧分别涂覆有导热硅脂层，所述半导体热电片通过所述导热硅脂层分别与所述板式液体双面换热器和所述板式液体单面换热器连接。
3.根据权利要求1所述的液体式半导体热交换器，其特征在于，所述半导体热电片为碲化铋。
4.根据权利要求1所述的液体式半导体热交换器，其特征在于，所述驱动装置包括驱动电路以及与所述驱动电路电连接的PWM控制芯片，所述驱动电路为H桥电路。
5.根据权利要求1所述的液体式半导体热交换器，其特征在于，所述驱动装置安装于所述外壳上。
6.根据权利要求1所述的液体式半导体热交换器，其特征在于，所述换热装置与所述外壳之间设有绝热泡沫层。
7.根据权利要求1至6任一项所述的液体式半导体热交换器，其特征在于，所述液体式半导体热交换器还包括用于夹持固定所述换热装置的夹持片，所述夹持片设置于所述换热装置的两侧，所述夹持片的两端分别通过螺栓固定连接，所述夹持片的其中一端通过螺栓固定于所述外壳内。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107975973A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-01 | 成都航空职业技术学院 | 一种液体式半导体热交换器 |
| CN111710446A (zh) * | 2020-06-23 | 2020-09-25 | 中国核动力研究设计院 | 堆芯余热排出的系统和堆芯余热排出的热电换热器 |
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2017
- 2017-11-08 CN CN201721481149.1U patent/CN207379108U/zh not_active Expired - Fee Related
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