CN2514275Y - 半导体冷暖空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气温度调节装置,为解决半导体空调器不能投入实际生产和应用的问题而设计,其结构是在机壳中装有由半导体制冷器和上、下温度传导器组成的机芯组件,以及由整流电路和滤波电路串接组成的控制电路,在上温度传导器上部有冷却装置。所改进之处是在控制电路的整流电路之前接有由两并联电容C₉、C₁₀和在两电容上分别并联的泄流电阻R₁、R₂组成的电容降压电路。采用电容降压电路取代变压器的优点就是可以为半导体制冷器提供所需的较大直流电流,从而满足了半导体制冷器直流低电压、大电流的工作特性。同时该电容降压电路重量和体积甚小,由此解决了原有半导体空调机由于变压器过重过大而不能实用的问题。

Description

半导体冷暖空调器

本实用新型涉及一种空气温度调节装置，具体地说是一种半导体冷暖空调器。

中国专利CN98236326公开了一种半导体空调机，其结构是在机壳中装有由半导体制冷器和上、下温度传导器组成的机芯组件，以及由整流电路、滤波电路和稳压电路串接组成的控制电路，在上温度传导器上部有循环水冷却装置，在下温度传导器下部连接有冷凝室。该半导体空调机利用珀尔帖原理制成半导体，以多片组成串联或者并联的电偶对，由此形成半导体制冷器。控制电路为制冷器提供低压直流电源，使半导体制冷器的一面产生热量，另一面则形成低温制冷。上温度传导器将热量不断传递给循环水冷却装置，而下温度传导器则将低温传入冷凝室，再通过风机将低温气体从出风口吹入房间内，达到调节空气温度的目的。这种半导体空调机由于不需用氟里昂制冷而具有很重要的环保意义和市场前景，但由于存在一个较大的缺陷而不能投入实际生产和使用。这个缺陷就是控制电路在为半导体制冷器提供相应所需的直流电压的同时，还须提供较大的直流电流。目前均是采用变压器作为降压器件来使用，在正常的变压器重量体积下，在满足降压的需要后，不能提供所需的较大直流电流。而要满足半导体制冷器所需要的工作电压和电流，则变压器的体积和重量将是非常之大，以致不能够装入家用中小型空调器的机壳或机柜中。另外，现有半导体空调机均需配置水箱作为冷却装置，以循环水冷却散热器，这既增加了空调器的部件和联接安装难度，又因为循环动力的存在而增加了电耗和使用成本。

本实用新型的目的就是提供一种可供实用且结构较为简单的半导体冷暖空调器。

本实用新型的目的是这样实现的：在机壳中装有由半导体制冷器和上、下温度传导器组成的机芯组件，以及由整流电路和滤波电路串接组成的控制电路，在上温度传导器上部有冷却装置，在控制电路的整流电路之前接有由两并联电容C₉、C₁₀和在两电容上分别并联的泄流电阻R₁、R₂组成的电容降压电路。本电容降压电路由于输入电压和频率基本恒定，故此容抗基本不变，而半导体制冷器的阻抗也恒定，故此该电路的工作电流也是恒定的。采用电容降压电路取代变压器的优点就是可以为半导体制冷器提供所需的较大直流电流，从而满足了半导体制冷器直流低电压、大电流的工作特性，使之能够保持正常的工作状态。同时该电容降压电路中的元器件均为常规电子元件，重量和体积甚小，完全可以满足控制电路在中小型空调器的机壳或机柜中的安装和使用需要，由此解决了原有半导体空调机由于变压器的原因而不能实用的问题。由于本控制电路大大降低了成本和缩小了体积，使得半导体空调便于推广应用。

本实用新型还可以这样实现：空调器硬件部分中的下温度传导器是在温度传导板上固定平行翅片，再外包壳体，进风管和出风管分别连通在下温度传导器的两端，出风管与抽风机相接。在半导体制冷器与上、下温度传导器之间分别夹有铝质导温层。在机壳内上温度传导器上部的冷却装置为风扇，风扇电机通过支架与机壳相接。本实用新型就是通过改造下温度传导器的结构并同时增加铝质导温层，使温度传递效果明显增强，半导体制冷器所产生的热量可以通过上温度传导器(即散热器)很好地散出。而通过对上温度传导器的直接吹风，加之环境气温由于低于上温度传导器的工作温度而具有一定的自然降温作用，所以，本实用新型就可以用风扇代替循环水箱对散热器进行冷却。经实验测试和试用，采用风扇冷却上温度传导器，也完全可以实现本空调器的正常制冷。本装置既简化了空调器的结构，又节省了运行用电及费用。另外在出风管上连接抽风装置，还可以在下温度传导器内产生一定的负压，这就更促进了冷凝的效果，提高了本空调器的制冷效果。另外，本空调器的进风管与出风管均通向房间室内，这就使得空调器在运行时不会加大室内气压，消除了使用原有空调使人产生的不适感；而且不会有外部的尘土吹入室内，保持了室内清洁卫生；重要的是可以使室内的空气不断地经过空调器的冷却，还加速了房间整体温度的下降。在控制电路输出反相的情况下，半导体制冷器的产热和制冷随之反向，本空调器即可由制冷空调变成为供暖空调，而上述的优点和积极效果依然存在。

下面结合附图对本实用新型做进一步详述。

图1是本实用新型的控制电路结构框图。

图2是控制电路一个实施例的电原理图。

图3是本实用新型的结构示意图。

图4是下温度传导器中平行翅片的一种结构示意图。

如图1所示，本实用新型中的控制电路是由电容降压电路I、整流电路II和滤波电路III串接组成，其输出端接半导体制冷器IV。为防止由于某一半导体电偶对由于击穿而造成整个半导体制冷器出现连锁损坏，在本控制电路中还加入了检测和保护电路，具体就是在与控制电路的输出端并联有负载电压检测电路V，检测电路的输出接逻辑识别控制电路VI，逻辑识别电路的控制端接在电容降压电路I的输入端上。

图2给出了上述控制电路一个实施例的电原理图。由图2可见，电容降压电路I是由两个电容C₉、C₁₀并联，在每个电容上还分别并联有电阻R₁、R₂，为电路断电后提供放电回路。整流电路II由四个二极管D₄-D₇组成全波整流桥。滤波电路III由两个并联电容C₁、C₂组成，接于整流电路II的输出端。220V交流电源经过该主控电路后，即可为半导体制冷器提供144V的直流电压(即12个半导体电偶对相串联，每个电偶对需12V直流电压)和所需的工作电流。

负载电压检测电路V由串联的电阻R₃、R₄、稳压器W₁和串联的电阻R₅、R₆稳压管DW两支路并联构成电压平衡桥路，平衡桥路的两输出端分别经电阻R₇、R₈接两三极管T₁、T₂的基极，两三级管T₁、T₂的集电极并联后串接电阻R₉和发光二极管LED。在检测电路中，两三极管T₁、T₂采用的是PNP管，两三极管的输入端接入平衡桥路输出端的极性相反，分别在负载电压变高或变低时导通。当半导体制冷器无论短路或开路时，以及由于某一半导体电偶对损坏而出现电压变化时，三极管T₁、T₂中都会有一只导通，经电阻R₉使发光二极管LED点亮发光，发出检测信号。

逻辑识别控制电路VI以时基电路IC₂和电阻R₁₂、电容C₅、C₁₁接成双稳态电路，光敏电阻GR接于时基电路IC₂的6脚输入端，IC₂的3脚输出端分别通过电阻R₁₀、R₁₁分接两三极管T₃、T₄的基极，在两三极管T₃、T₄的集电极和稳压输入电源之间接有两继电器J₁、J₂，两继电器J₁、J₂各有一常开融点J_1-1、J_1-2分别串联在电容降压电路I中的两电容支路上。接在集成芯片IC₂输入端的光敏电阻GR与发光二极管LED封装在一起，组成光耦合器。当光敏电阻GR接到发光管LED的光信号后，将使双稳态电路的3脚输出端由高电位变为低电位，从而使三极管T₃、T₄由导通变为截止，则与之相连的两继电器J₁、J₂断电，其触点J_1-1和J_1-2由闭合变为释放状态，由此切断了控制电路以及制冷器的电源，从而防止了其他半导体电偶对出现的连锁损坏。在图2的逻辑识别控制电路中，电阻R₁₂和电容C₁₁为集成芯片IC₂的触发输入端，提供初始的负脉冲信号，使双稳态电路首先输出高电位，经IC₂的3脚输出，再经电阻R₁₀、R₁₁为三极管T₃、T₄提供基极电流。二极管D₃和电阻R₁₃支路的作用是，当主电路切断后，LED熄灭，而光敏电阻GR的阻值变大，IC₂输入端电位将变低，但由于电源切断(即继电器释放)时，三极管T₃的集电极电位将由低变高，而这个高电位经电阻R₁₃使二极管D₃正偏导通，并维持了IC₂输入端的高电位，IC₂输出端也就维持了低电位。开关K₁、K₂是为维修人员检测电路工作状态而设置。为逻辑识别控制电路所提供的低压直流电源也是从同一交流电源中引入，经小型变压器B降压，二极管D₁、D₂全波整流和电容C₃、C₄滤波，再经三端稳压集成电路IC₁稳压后，为逻辑识别控制电路提供3-5V的直流工作电源。

在图2中，控制电路的输出端上还接有双刀双掷开关K₃，以控制直流输出电压的正反相，由此决定本空调器是制冷还是供暖。

本空调器的硬件结构如图3、图4所示，半导体制冷器10的两面分别有上温度传导器5和下温度传导器7，由三者连接所构成的机芯组件安装于机壳1内，机壳1上开有通风孔，端盖8与机壳1固定连接。下温度传导器7是将密封的壳体固定于温度传导板9上，在壳体内连接有平行翅片14。也可将平行翅片14与温度传导板9整体铸造于一体，以简化结构。由图4可见，平行翅片14的一端有折弯，其目的是用以增大风阻，提高导温效率。在壳体两端分别连通有进风管和出风管11。平行翅片14的翅片方向与进风管的走向相同。进出风管分别穿出机壳1，再引入在房间内安装的室内机中，室内机中可装入抽风机并与出风管11相接，实现向室内送风。

上温度传导器5的结构是在温度传导板12上制有或连接有平直的平行翅片。在半导体制冷器10与上、下温度传导器5、7之间分别夹有铝质导温层6，紧固螺钉13固定于上、下温度传导器5、7之间，同时将铝质导温层6夹紧在半导体制冷器10的两面。上、下温度传导器5、7均由铝材制成，以保证良好的温度传导效果。

由于这种机芯组件的结构所具有的良好导温性能，使得该空调器的冷却装置无需循环水冷却，而直接采用风扇冷却。如图3所示，风扇4位于温度传导器5的上部，与风扇电机3相接，风扇电机3通过支架2与机壳1相接。

本空调器的工作机理是：当半导体制冷器10的下面制冷时，通过铝质导温层6使下温度传导器7冷却，抽风机通过出风管11连续不断地从下温度传导器7中抽出经与传导器交换而冷却的空气，并将该冷空气送入室内降温。而半导体制冷器10上面产生的热量，则通过铝质导温层6使上温度传导器5升温，在风扇4的吹风作用下实现散热，由此同时由于环境温度最高在40℃左右，远低于制冷器的工作温度(约70℃)，所以大气环境本身对上温度传导器5也具有一定的冷却降温作用，保证了半导体制冷器10的连续正常工作。

扳动开关K₃，则控制电路即提供反相的直流电压，此时半导体制冷器10的下面产生热量，通过下温度传导器7向室内送热风。半导体制冷器10上面制冷，并通过铝质导温层6和上温度传导器5传出。由于此时上温度传导器5成为了散冷器，因此也无需启动风扇4，因而更进一步节省了电力。

本空调器由于没有使用循环水冷却装置，因而不存在冬季因室外气温过低而出现的冻结现象，所以是一种更适合于冬夏两季使用的冷暖空调器。

Claims (7)

1、一种半导体冷暖空调器，在壳体(1)中装有由半导体制冷器(10)和上、下温度传导器(5、7)组成的机芯组件，以及由整流电路(II)和滤波电路(III)串接组成的控制电路，上温度传导器(5)上部有冷却装置，其特征在于在控制电路的整流电路(II)之前接有由两并联电容C₉、C₁₀和在两电容上分别并联的泄流电阻R₁、R₂组成的电容降压电路(I)。

2、根据权利要求1所述的半导体冷暖空调器，其特征在于在控制电路输出端并联有负载电压检测电路(V)，检测电路的输出接逻辑识别控制电路(VI)，逻辑识别控制电路的控制端接在电容降压电路(I)的输入端上。

3、根据权利要求2所述的半导体冷暖空调器，其特征在于负载电压检测电路(V)由串联的电阻R₃、R₄、稳压器W和串联的电阻R₅、R₆、稳压管DW两支路并联构成电压平衡桥路，平衡桥路的两输出端分别经电阻R₇、R₈接两三极管T₁、T₂的基极，两三级管T₁、T₂的集电极并联后串接电阻R₉和发光二极管LED。

4、根据权利要求2所述的半导体冷暖空调器，其特征在于逻辑识别控制电路(VI)以时基电路IC₂和电阻R₁₂、电容C₅、C₁₁接成双稳态电路，光敏电阻GR接于时基电路IC₂的6脚输入端，IC₂的3脚输出端分别通过电阻R₁₀、R₁₁分接两三极管T₃、T₄的基极，在两三极管T₃、T₄的集电极和稳压输入电源之间接有两继电器J₁、J₂，两继电器J₁、J₂各有一常开融点J_1-1、J_1-2分别串联在电容降压电路(I)中的两电容支路上。

5、根据权利要求1所述的半导体冷暖空调器，其特征在于下温度传导器(7)是在温度传导板(9)上固定平行翅片(14)，再外包壳体，进风管和出风管(11)分别连通在下温度传导器(7)的两端，出风管(11)与抽风机相接。

6、根据权利要求5所述的半导体冷暖空调器，其特征在于在半导体制冷器(10)与上、下温度传导器(5、7)之间分别夹有铝质导温层(6)。

7、根据权利要求6所述的半导体冷暖空调器，其特征在于机壳(1)内上温度传导器(5)上部的冷却装置为风扇(4)，风扇电机(3)通过支架(2)与机壳(1)相接。

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