CN212591582U

CN212591582U - 一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲

Info

Publication number: CN212591582U
Application number: CN202021559420.0U
Authority: CN
Inventors: 屈宇琛; 孙宇迪; 侯翔天; 丁连博; 李嘉婉; 冯松
Original assignee: Nanhua University
Current assignee: Nanhua University
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2021-02-26
Anticipated expiration: 2030-07-30

Abstract

本实用新型公开了一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，涉及电饭煲技术领域，包括煲体，所述煲体内分别设有内胆、加热组件和散热片，且所述煲体位于所述散热片两侧设有通风口，其中；所述加热组件分别与所述内胆和所述散热片贴合，所述内胆位于所述散热片的上方，且所述散热片的底端设有散热扇，所述散热扇与所述通风口相匹配；所述加热组件包括半导体制冷器。本实用新型通过电能加热的同时，从空气中吸收热量用于加热，从而提高热效率，节约能源，另外同时具备给食物制冷保鲜，功能性高，实用性强，应用范围广。

Description

一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲

技术领域

本实用新型涉及电饭煲技术领域，具体来说，涉及一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲。

背景技术

电饭煲又称作电锅、电饭锅。是利用电能转变为热能的炊具，具有对食品进行蒸、煮、炖、煲、煨等多种加热操作功能，使用方便、安全可靠。它不但能够把食物做熟，而且能够保温，使用起来清洁卫生，没有污染，省时省力，是家务劳动现代化不可缺少的用具之一。

烹饪耗能的多少不仅取决于不同的烹饪方式，也在很大程度上取决于厨具的热效率。厨具的热效率较低会浪费大量的能源，典型的燃气类灶具的热效率仅能保证达到50％以上，电器类灶具的情况相对较好，热效率能达到80％左右。

目前对于厨具热效率优化的研究很多，但其作用都较为有限，且传统的加热方式热效率较低，使用时存在一定局限性。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，通过电能加热的同时，从空气中吸收热量用于加热，从而提高热效率，节约能源，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，包括煲体，所述煲体内分别设有内胆、加热组件和散热片，且所述煲体位于所述散热片两侧设有通风口，其中；

所述加热组件分别与所述内胆和所述散热片贴合，所述内胆位于所述散热片的上方，且所述散热片的底端设有散热扇，所述散热扇与所述通风口相匹配；

所述加热组件包括半导体制冷器，且多组所述半导体制冷器进行叠加用于作为热泵进行对内胆工作；

所述煲体的底端且位于所述散热片的下方设有散热口。

进一步的，所述半导体制冷器包括相互匹配的陶瓷板，所述陶瓷板之间设有P型半导体和N型半导体，且位于底部的陶瓷板设有Cu导电片，所述Cu导电片分别与所述P型半导体和所述N型半导体之间设有焊料层。

进一步的，所述内胆外套设有隔热外壁，且所述内胆与所述隔热外壁之间填充有导热相变材料。

进一步的，多组所述半导体制冷器之间分别设有温度传感器，所述温度传感器通过导线与设于所述煲体内处理器连接，所述处理器与所述煲体顶部显示面板连接进行数值显示。

进一步的，所述煲体底部且位于所述散热口两侧设有多组脚柱。

本实用新型的有益效果：

本实用新型基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，通过电能加热的同时，从空气中吸收热量用于加热，从而提高热效率，节约能源，另外同时具备给食物制冷保鲜，功能性高，实用性强，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲的内部部分剖视示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲的半导体制冷器叠加示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲的半导体制冷器结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲的原理框图。

图中：

1、煲体；2、内胆；3、加热组件；4、散热片；5、通风口；6、散热扇；7、半导体制冷器；8、散热口；9、脚柱；10、温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲。

如图1-图5所示，根据本实用新型实施例的基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，包括煲体1，所述煲体1内分别设有内胆2、加热组件3和散热片4，且所述煲体1位于所述散热片4两侧设有通风口(5)，其中；

所述加热组件3分别与所述内胆2和所述散热片4贴合，所述内胆2位于所述散热片4的上方，且所述散热片4的底端设有散热扇6，所述散热扇6与所述通风口5相匹配；

所述加热组件3包括半导体制冷器7，且多组所述半导体制冷器7进行叠加用于作为热泵进行对内胆2工作；

所述煲体1的底端且位于所述散热片4的下方设有散热口8。

其中，所述半导体制冷器7包括相互匹配的陶瓷板，所述陶瓷板之间设有P型半导体和N型半导体，且位于底部的陶瓷板设有Cu导电片，所述Cu导电片分别与所述P型半导体和所述N型半导体之间设有焊料层。

其中，所述内胆2外套设有隔热外壁，且所述内胆2与所述隔热外壁之间填充有导热相变材料。

其中，多组所述半导体制冷器7之间分别设有温度传感器10，所述温度传感器10通过导线与设于所述煲体1内处理器连接，所述处理器与所述煲体1顶部显示面板连接进行数值显示。

其中，所述煲体1底部且位于所述散热口8两侧设有多组脚柱9。

借助于上述方案，基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，通过电能加热的同时，从空气中吸收热量用于加热，从而提高热效率，节约能源，另外同时具备给食物制冷保鲜，功能性高，实用性强，应用范围广。

另外，具体的，在使用时，加热组件3的每一层都有独立的温度传感器10，并且每一层半导体制冷器7都独立受控。加热组件3的上端直接连接内胆2进行加热，散热扇6转动迫使空气从侧边通风口5流向底部散热口8，散热片4在此过程中吸收空气中的热量。内胆2外有隔热外壁，减少热量的散失。当电饭煲开启制冷模式时，半导体制冷器7上的电流方向会反转，此时半导体制冷器7从内胆2中向空气中吸收热量，实现给内胆2中食物降温的功能。

如4所示，半导体制冷器7是一种基于Peltier效应的新型制冷器件。同常规的压缩式制冷方式相比，半导体制冷技术具有无运动部件、无噪音、体积小、质量轻、无污染、寿命长、易于实现小型化、集成化和可靠性高等特点。

另外，具体的，其温度传感器10测量堆叠半导体制冷器7每一层的温度，以达到更好的保护作用和效率优化。温度传感器10采用热敏电阻产生电压模拟信号，通过A/D信号转换为数字信号，传输给处理器识别并读取温度信息。

而处理器采用嵌入式的Arduino单片机，Arduino单片机系统集成了A/D转换器和D/A转换器、I/O引脚有自带的PWM控制功能。选择Arduion单片机作为控制系统的处理器，可大幅度简化外围电路，降低控制电路的设计和调试难度。并且Arduino单片机的编程器集成了下载和串口调试的功能，方便软件方面的调试。Arduino的编程软件整合了许多种类的库文件，可大大减轻程序编写和调试的负担，是一类非常方便可靠的单片机系统。

另外，煲体1内还设有电源系统，其电源系统负责给整个电饭煲供电，其中单片机工作的电压为5V，而半导体制冷器7工作的电压为12V左右。为半导体制冷器供电的开关电源受单片机控制，单片机通过D/A转换器输出的模拟信号可以控制开关电源的电压大小以及方向，以此来进行半导体制冷器7的功率极性调节。

此外，具体的，对于上述半导体制冷器7来说，利用Peltier效应，其物理现象如下：

电流流经两种不同材料组合成的闭合回路时，材料接头处一端会放出热量Qp，另一端则吸收热量Qpo。这种吸收或散发的热量叫做Peltier热，由电流的方向决定放热或吸热面，研究推得的热量计算公式可表示为:Q＝πI。其中，π为Peltier系数，与温差电动势率有关，π＝(a1－a2)T，a1、a2为组成回路的2种材料的温差电动势，T为相关接头的温度。

假设半导体材料的物性参数不随温度变化，当半导体制冷器稳定工作时，其内部热电单元三维稳态传热微分方程的为：

其中，λ为热导率，σ为电导率，β为汤姆逊系数，

为电流矢量，α为塞贝克系数。i代表器件内部各部件及其接触部分。汤姆逊系数和塞贝克系数的关系如式：

另外，具体的，对于上述导热相变材料来说，其导热相变材料(PC)是热量增强聚合物，设计用于使功率消耗型电子器件和与之相连的散热片之间的热阻力降低到最小。

导热相变化材料关键性能是其相变的特性：在室温下材料是固体，并且便于处理，可以将其作为干垫清洁而坚固地，用于散热片或器件的表面。当达到器件工作温度时，相变材料变软，加一点加紧力，材料就像热滑脂一样很容易就和两个配合表面整合了。这种完全填充界面气隙和器件与散热片间空隙的能力，使得相变垫优于非流动弹性体或石墨基热垫，并且获得类似于热滑脂的性能。

导热相变化材料是不导电的，但是由于材料在通常的散热片安装中经受了相变，有可能金属与金属接触，因此相变材料不能作为电气绝缘来使用。小热阻变相界面垫不是结构粘贴合剂，不能直接连接散热片到器件上，必须用夹子或其他机械紧固件来维持散热片到器件的夹紧压力。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，可实现如下效果：

1)通过半导体制冷器，从空气中吸收热量，将电饭煲的加热能效提升到100％以上，节约大量电能。

2)操作和控制简便，内置处理器，可以实现任意温度的保温功能，功能更多，用途更广，性能稳定。

3)基于半导体制冷器，电饭煲同时具备给食物加热和制冷的功能。

4)半导体制冷器制冷，给食物降温保鲜，或制作冷饮类，适合偏远农村无电冰箱家，方便实用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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

1.一种基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，其特征在于，包括煲体(1)，所述煲体(1)内分别设有内胆(2)、加热组件(3)和散热片(4)，且所述煲体(1)位于所述散热片(4)两侧设有通风口(5)，其中；

所述加热组件(3)分别与所述内胆(2)和所述散热片(4)贴合，所述内胆(2)位于所述散热片(4)的上方，且所述散热片(4)的底端设有散热扇(6)，所述散热扇(6)与所述通风口(5)相匹配；

所述加热组件(3)包括半导体制冷器(7)，且多组所述半导体制冷器(7)进行叠加用于作为热泵进行对内胆(2)工作；

所述煲体(1)的底端且位于所述散热片(4)的下方设有散热口(8)。

2.根据权利要求1所述的基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，其特征在于，所述半导体制冷器(7)包括相互匹配的陶瓷板，所述陶瓷板之间设有P型半导体和N型半导体，且位于底部的陶瓷板设有Cu导电片，所述Cu导电片分别与所述P型半导体和所述N型半导体之间设有焊料层。

3.根据权利要求1所述的基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，其特征在于，所述内胆(2)外套设有隔热外壁，且所述内胆(2)与所述隔热外壁之间填充有导热相变材料。

4.根据权利要求1所述的基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，其特征在于，多组所述半导体制冷器(7)之间分别设有温度传感器(10)，所述温度传感器(10)通过导线与设于所述煲体(1)内处理器连接，所述处理器与所述煲体(1)顶部显示面板连接进行数值显示。

5.根据权利要求1所述的基于半导体Peltier效应的高效节能电饭煲，其特征在于，所述煲体(1)底部且位于所述散热口(8)两侧设有多组脚柱(9)。