半導體風扇的製作方法
2023-06-05 18:07:11 1
專利名稱：半導體風扇的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種冷熱風設備，尤其涉及ー種半導體風扇。
背景技術：
隨著生活水平的不斷提高，人們對生活居住環境也提出的更高的要求，冷熱風設備是改善人們生活環境必不可少的ー種用具，如較為常用的冷熱空調和風扇，對於優化環境具有重大意義，其中用於製冷的風扇是通過促進空氣流動增強物體表面與空氣的熱交換來進行製冷的，製冷效果取決於空氣溫度和流速，通常製冷溫度範圍小而且作用空間範圍有限，工作噪音大，長時間氣流高速流動還容易造成人體不適；熱風扇一般是以製冷風扇為基礎，在排風路徑上安裝電熱網來實現制熱，電熱網一般由熱電阻製成，功率較大，能耗高，使用成本高，工作噪音大，冷、熱風扇功能単一，不能兼製冷制熱於一體，易損壞，使用壽命 一般較短，具有使用上的局限性；而空調的製冷制熱是利用常溫下為氣體但在較低溫度下能夠液化的製冷劑的氣液態轉換實現的，一般包括壓縮機、冷凝器、節流部件和蒸發器四個基本部分，它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統，製冷劑在系統中不斷地循環流動，發生狀態變化，進而與外界進行熱量交換，目前多採用氟利昂作為製冷劑，氟利昂是ー種無色、無臭、透明、幾乎無毒性的製冷劑，但空氣中含量超過80%時會引起人的窒息；氟裡昂不會燃燒也不會爆炸，但與明火接觸或溫度達到400°C以上時，能分解出對人體有害的氟化氫、氯化氫和光氣，若由於空調質量原因導致製冷劑洩漏或發生火災等意外事故造成製冷劑分解則不僅會造成環境汙染而且極易危及到人們的生命安全，不僅如此，空調的製冷是通過製冷劑在密封的循環系統內不停的發生狀態轉化實現的，能耗高，有工作噪音，結構複雜，精密部件多，製造成本高，價格一般較貴。因此，需要ー種安全、可靠、溫度調節範圍大的製冷設備，以彌補現有冷熱風設備在使用上的不足，填補製冷制熱技術的空缺，較可靠的改善人們的生活居住環境，滿足社會發展的需要。
發明內容
有鑑於此，本發明的目的是提供ー種半導體風扇，利用半導體材料的帕爾帖效應進行製冷和制熱，溫度調節範圍大，能滿足人們的需要，不汙染環境，結構簡單，製造成本低，使用壽命長。本發明的半導體風扇，包括殼體、風機I和製冷組件，所述製冷組件至少包括半導體製冷片，所述半導體製冷片安裝於殼體內且其冷端表面與殼體內壁之間形成製冷腔，所述製冷腔設有由風機I鼓風推動進風的進風口和出風的出風ロ。進ー步，半導體製冷片的冷端表面沿風流動方向並列設有翅片，所述翅片、殼體內壁和半導體製冷片的冷端表面之間形成多個製冷通道，所述翅片上還分布有通風孔，位於製冷腔的低點設有與製冷腔相通的用於收集冷凝水的集水箱；所述風機I固定設置於製冷腔內；
進ー步，所述半導體製冷片設置有可切換其電流接入方向的冷熱開關；進ー步，所述半導體製冷片整體內置於殼體內，半導體製冷片的熱端表面與殼體內壁之間還形成散熱腔；進ー步，所述製冷組件還包括水冷系統，所述水冷系統至少包括水泵，所述水泵的進水口連通於集水箱，水泵的出水ロ連通於散熱腔；進ー步，所述半導體製冷片熱端表面沿豎直方向並列設有散熱片，所述散熱片、殼體內壁和半導體製冷片的熱端表面之間形成多個散熱通道，所述散熱片上還分布有通孔；進ー步，所述水冷系統還包括通過輸水管連通於水泵出水ロ的用於將水噴灑於半導體製冷片散熱片表面的噴灑件以及設置於散熱腔低點與散熱腔相通的用於收集冷卻水的儲水箱；
進ー步，所述製冷組件還包括風冷系統，所述風冷系統至少包括風機II，所述風機II固定設置於散熱腔內，散熱腔設置有由風機II鼓風推動進風的進風通道和出風的出風通道；進ー步，所述進風通道和出風通道均為連通散熱腔到室外的通風管，所述半導體製冷片熱端表面沿進風通道到出風通道方向並列設有散熱片，所述散熱片、殼體內壁和半導體製冷片的熱端表面之間形成多個散熱通道，所述散熱片上還分布有通孔；進ー步，所述製冷組件還包括與半導體製冷片熱端導熱連接井伸至室外的導熱管和導熱連接於導熱管位於室外端的散熱器，所述散熱器外部設有罩売。本發明的有益效果是本發明的半導體風扇，利用半導體材料的帕爾帖效應進行製冷和制熱，即當直流電通過由不同半導體材料串聯而成的電偶時，在點偶的兩端可分別吸收和放出熱量，能夠實現零下130°C到零上90°C溫差範圍的調節，溫度調節範圍大，能滿足人們的需要，無需任何氣、液工作介質，不汙染環境，結構簡單，部件少，製造成本低，是ー種安全、可靠的冷熱風扇。
下面結合附圖和實施例對本發明作進ー步描述圖I為本發明的半導體風扇一體式水冷結構示意圖；圖2為本發明的半導體風扇一體式風冷結構示意圖；圖3為本發明的半導體風扇室內外分離式結構示意圖；圖4為半導體製冷片冷端翅片結構示意5為半導體製冷片接入電路及冷熱開關電路圖。
具體實施例方式實施例一圖I為本發明的半導體風扇一體式水冷結構示意圖，圖4為半導體製冷片冷端翅片結構示意圖，圖5為半導體製冷片接入電路及冷熱開關電路圖，如圖所示本實施例的半導體風扇，包括殼體I、風機I 2和製冷組件3，所述製冷組件3至少包括半導體製冷片31，所述半導體製冷片31安裝於殼體I內且其冷端表面與殼體I內壁之間形成製冷腔13，所述製冷腔13設有由風機I 2鼓風推動進風的進風ロ 11和出風的出風ロ 12，半導體製冷片31通過密封隔板4以冷、熱端分隔的密封固定於殼體I內，位於殼體I上設置用於控制半導體製冷片31電源通斷及接入電流方向的控制開關，通過控制開關改變接入半導體製冷片31的電流方向即可實現製冷或制熱，控制方便，能夠實現零下130°C到零上90°C溫差範圍的調節，溫度調節範國大，能滿足人們的需要，不汙染環境，結構簡単，製造成本低，使用壽命長，位於製冷腔13靠近出風ロ 12 —端可設置用於對空氣進行過濾加溼的加溼裝置5，可保持經製冷腔13循環冷卻的室內空氣的溼度，避免因室內空氣過於乾燥導致的人體不適感，加溼裝置5可以是設置於製冷腔13內出風ロ 12處並浸入冷凝水的吸水孔棉，通過吸水孔棉對空氣的過濾滋潤作用以增加空氣溼度，也可以採用以冷凝水為加溼用水的負氧離子空氣加溼機。本實施例中，半導體製冷片31的冷端表面沿風流動方向並列設有翅片32，所述翅片32、殼體I內壁和半導體製冷片31的冷端表面之間形成多個製冷通道，所述翅片32上還分布有通風孔321，位於製冷腔13的低點設有與製冷腔13相通的用於收集冷凝水的集水箱15，如圖4所示，通風孔321位於相鄰兩翅片32上分別靠近和遠離半導體製冷片冷端311設置，每個翅片32的通風孔321可設置為多個並沿平行於半導體製冷片冷端311表面 的直線均勻排布，通風孔321孔徑及數量以空氣在風機I 2的推動下能夠暢通流過為準，空氣由進風ロ 11進入製冷腔13後，沿各翅片32之間間隙和通風孔321構成的曲折通路流動至出風ロ 12處排出，空氣與各翅片32表面接觸充分，熱交換作用面積大，半導體製冷片31的冷量或熱量利用率高，製冷制熱效果好。本實施例中，所述半導體製冷片31設置有有可切換其電流接入方向的冷熱開關16，冷熱開關16安裝於殼體I，設置有與電源連接的一對動觸點電極161和互為反向接入半導體製冷片31可切換電流接入方向的兩對定觸點電極(分別為圖5中162a、162b)，結構簡單，製造成本低，所述電源為直流電源，將市電通過整流器整流實現；冷熱開關16還可設置一個與兩對定觸點電極並列的用於切斷半導體製冷片31與電源連接的斷開檔163，集半導體製冷片的電源通斷設置於一體，控制較方便。本實施例中，所述半導體製冷片31整體內置於殼體I內，半導體製冷片31的熱端表面與殼體I內壁之間還形成散熱腔14，半導體製冷片31冷熱兩端隔離可有效避免因環境滲透造成的部分溫度中和，保證半導體製冷片31所產生冷量或熱量的充分利用，還可設置水冷或風冷系統35來對半導體製冷片熱端312產生熱量進行集中冷卻，通過主動散熱的方式來降低熱端溫度，使直流電源電流不變的情況下進一歩降低冷端溫度，提高其製冷效果。本實施例中，所述製冷組件3還包括水冷系統34，所述水冷系統34至少包括水泵341，所述水泵341的進水口連通於集水箱15，水泵341的出水ロ連通於散熱腔14，通常半導體製冷片冷、熱端的溫差可以達到40°C 65°C之間，當本發明的半導體風扇用於製冷時，可開啟水冷系統34採取主動散熱的方式來降低熱端溫度，在直流電源電流不變的情況下可進ー步降低冷端溫度，進而達到更低的溫度，製冷量大，能滿足人們的需要，水冷系統34可靠性高，散熱效果好。本實施例中，所述半導體製冷片熱端312表面沿豎直方向並列設有散熱片33，所述散熱片33、殼體I內壁和半導體製冷片31的熱端表面之間形成多個散熱通道,所述散熱片33上還分布有通孔331，可增大半導體製冷片熱端312表面積以及與冷卻水的接觸面積，冷卻效率高。
本實施例中，所述水冷系統34還包括通過輸水管342連通於水泵341出水ロ的用於將水噴灑於半導體製冷片31散熱片33表面的噴灑件343以及設置於散熱腔14低點與散熱腔14相通的用於收集冷卻水的儲水箱344，輸水管固定於密封隔板4，結構設計合理，利於冷卻水與散熱片33的充分接觸，儲水箱344可設置液位器及排水閥以便於觀察其內部水面高度和及時的排水。實施例ニ 圖2為本發明的半導體風 扇一體式風冷結構示意圖，圖4為半導體製冷片冷端翅片結構示意圖，圖5為半導體製冷片接入電路及冷熱開關電路圖，如圖所示本實施例的半導體風扇，包括殼體I、風機I 2和製冷組件3，所述製冷組件3至少包括半導體製冷片31，所述半導體製冷片31安裝於殼體I內且其冷端表面與殼體I內壁之間形成製冷腔13，所述製冷腔13設有由風機I 2鼓風推動進風的進風ロ 11和出風的出風ロ 12，半導體製冷片31通過密封隔板4以冷、熱端分隔的密封固定於殼體I內，位於殼體I上設置用於控制半導體製冷片31電源通斷及接入電流方向的控制開關，通過控制開關改變接入半導體製冷片31的電流方向即可實現製冷或制熱，控制方便，能夠實現零下130°C到零上90°C溫差範圍的調節，溫度調節範國大，能滿足人們的需要，不汙染環境，結構簡單，製造成本低，使用壽命長，位於製冷腔13靠近出風ロ 12 —端可設置用於對空氣進行過濾加溼的加溼裝置5，可保持經製冷腔13循環冷卻的室內空氣的溼度，避免因室內空氣過於乾燥導致的人體不適感，加溼裝置5可以是設置於製冷腔13內出風ロ 12處並浸入冷凝水的吸水孔棉，通過吸水孔棉對空氣的過濾滋潤作用以增加空氣溼度，也可以採用以冷凝水為加溼用水的負氧離子空氣加溼機。本實施例中，半導體製冷片31的冷端表面沿風流動方向並列設有翅片32，所述翅片32、殼體I內壁和半導體製冷片31的冷端表面之間形成多個製冷通道，所述翅片32上還分布有通風孔321，位於製冷腔13的低點設有與製冷腔13相通的用於收集冷凝水的集水箱15，本實施例中集水箱15為六面體結構，集水箱15通過其頂面與殼體I底面固定連接並且位於集水箱15頂面和殼體I底面開設有使集水箱15與製冷腔13相通的孔，如圖4所示，通風孔321位於相鄰兩翅片32上分別靠近和遠離半導體製冷片冷端311設置，每個翅片32的通風孔321可設置為多個並沿平行於半導體製冷片冷端311表面的直線均勻排布，通風孔321孔徑及數量以空氣在風機I 2的推動下能夠暢通流過為準，空氣由進風ロ 11進入製冷腔13後，沿各翅片32之間間隙和通風孔321構成的曲折通路流動至出風ロ 12處排出，空氣與各翅片32表面接觸充分，熱交換作用面積大，半導體製冷片31的冷量或熱量利用率高，製冷制熱效果好。本實施例中，所述半導體製冷片31設置有有可切換其電流接入方向的冷熱開關16，冷熱開關16安裝於殼體1，設置有與電源連接的一對動觸點電極161和互為反向接入半導體製冷片31可切換電流接入方向的兩對定觸點電極(分別為圖5中162a、162b)，結構簡單，製造成本低，所述電源為直流電源，將市電通過整流器整流實現；冷熱開關16還可設置一個與兩對定觸點電極並列的用於切斷半導體製冷片31與電源連接的斷開檔163，集半導體製冷片的電源通斷設置於一體，控制較方便。本實施例中，所述半導體製冷片31整體內置於殼體I內，半導體製冷片31的熱端表面與殼體I內壁之間還形成散熱腔14，半導體製冷片31冷熱兩端隔離可有效避免因環境滲透造成的部分溫度中和，保證半導體製冷片31所產生冷量或熱量的充分利用，還可設置水冷或風冷系統35來對半導體製冷片熱端312產生熱量進行集中冷卻，通過主動散熱的方式來降低熱端溫度，使直流電源電流不變的情況下進一歩降低冷端溫度，提高其製冷效果。本實施例中，所述製冷組件3還包括風冷系統35，所述風冷系統35至少包括風機
II351，所述風機II 351固定設置於散熱腔14內，散熱腔14設置有由風機II 351鼓風推動進風的進風通道352和出風的出風通道353，通常半導體製冷片冷、熱端的溫差可以達到40°C 65°C之間，當本發明的半導體風扇用於製冷吋，開啟風冷系統35採取主動散熱的方式來降低熱端溫度，在直流電源電流不變的情況下可進ー步降低冷端溫度，進而達到更低的溫度，製冷量大，能滿足人們的需要。本實施例中，所述進風通道352和出風通道353均為連通散熱腔14到室外的通風管，所述半導體製冷片熱端312表面沿進風通道352到出風通道353方向並列設有散熱片33，所述散熱片33、殼體I內壁和半導體製冷片31的熱端表面之間形成多個散熱通道，所述散熱片33上還分布有通孔331，可增大半導體製冷片熱端312表面積以及與空氣對流面 積，冷卻效率高，散熱管和進風管均為可伸至室外的長管結構，位於進風管管壁還設置有與室內相通的進風孔354，以充分利用室內外空氣對半導體製冷片熱端312進行冷卻並將溫度中和後氣體排至室外，不至於影響室內溫度，結構簡單，設計合理，製造成本低。實施例三圖3為本發明的半導體風扇室內外分離式結構示意圖，圖4為半導體製冷片冷端翅片結構示意圖，圖5為半導體製冷片接入電路及冷熱開關電路圖，如圖所示本實施例的半導體風扇，包括殼體I、風機I 2和製冷組件3，所述製冷組件3至少包括半導體製冷片31，所述半導體製冷片31安裝於殼體I內且其冷端表面與殼體I內壁之間形成製冷腔13，所述製冷腔13設有由風機I 2鼓風推動進風的進風ロ 11和出風的出風ロ 12，半導體製冷片31通過密封隔板4以冷、熱端分隔的密封固定於殼體I內，位於殼體I上設置用於控制半導體製冷片31電源通斷及接入電流方向的控制開關，通過控制開關改變接入半導體製冷片31的電流方向即可實現製冷或制熱，控制方便，能夠實現零下130°C到零上90°C溫差範圍的調節，溫度調節範國大，能滿足人們的需要，不汙染環境，結構簡単，製造成本低，使用壽命長，位於製冷腔13靠近出風ロ 12 —端可設置用於對空氣進行過濾加溼的加溼裝置5，可保持經製冷腔13循環冷卻的室內空氣的溼度，避免因室內空氣過於乾燥導致的人體不適感，加溼裝置5可以是設置於製冷腔13內出風ロ 12處並浸入冷凝水的吸水孔棉，通過吸水孔棉對空氣的過濾滋潤作用以增加空氣溼度，也可以採用以冷凝水為加溼用水的負氧離子空氣加溼機。本實施例中，半導體製冷片31的冷端表面沿風流動方向並列設有翅片32，所述翅片32、殼體I內壁和半導體製冷片31的冷端表面之間形成多個製冷通道，所述翅片32上還分布有通風孔321，位於製冷腔13的低點設有與製冷腔13相通的用於收集冷凝水的集水箱15，如圖4所示，通風孔321位於相鄰兩翅片32上分別靠近和遠離半導體製冷片冷端311設置，每個翅片32的通風孔321可設置為多個並沿平行於半導體製冷片冷端311表面的直線均勻排布，通風孔321孔徑及數量以空氣在風機I 2的推動下能夠暢通流過為準，空氣由進風ロ 11進入製冷腔13後，沿各翅片32之間間隙和通風孔321構成的曲折通路流動至出風ロ 12處排出，空氣與各翅片32表面接觸充分，熱交換作用面積大，半導體製冷片31的冷量或熱量利用率高，製冷制熱效果好。本實施例中，所述半導體製冷片31設置有有可切換其電流接入方向的冷熱開關16，冷熱開關16安裝於殼體I，設置有與電源連接的一對動觸點電極161和互為反向接入半導體製冷片31可切換電流接入方向的兩對定觸點電極(分別為圖5中162a、162b)，結構簡單，製造成本低，所述電源為直流電源，將市電通過整流器整流實現；冷熱開關16還可設置一個與兩對定觸點電極並列的用於切斷半導體製冷片31與電源連接的斷開檔163，集半導體製冷片的電源通斷設置於一體，控制較方便。本實施例中，所述製冷組件3還包括與半導體製冷片熱端312導熱連接井伸至室外的導熱管36和導熱連接於導熱管36位於室外端的散熱器37，所述散熱器37外部設有罩殼6，室內外分離式結構可縮小室內機體積進而減小佔地面積，節約空間，散熱器37可設置為導熱板和導熱連接固定於導熱板兩側面的用於將熱量導出的散熱翅片32結構，可通過散熱器37充分利用室外空氣自然對流作用進行散熱，保證半導體製冷片熱端312溫度不致過高，使半導體製冷片冷端311處於較低溫度，能夠滿足人們生活工作環境的製冷需要，能 耗較低，利於推廣使用。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗g和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種半導體風扇，其特徵在於包括殼體、風機I和製冷組件，所述製冷組件至少包括半導體製冷片，所述半導體製冷片安裝於殼體內且其冷端表面與殼體內壁之間形成製冷腔，所述製冷腔設有由風機I鼓風推動進風的進風口和出風的出風口。
2.根據權利要求I所述的半導體風扇，其特徵在於半導體製冷片的冷端表面沿風流動方向並列設有翅片，所述翅片、殼體內壁和半導體製冷片的冷端表面之間形成多個製冷通道，所述翅片上還分布有通風孔，位於製冷腔的低點設有與製冷腔相通的用於收集冷凝水的集水箱；所述風機I固定設置於製冷腔內。
3.根據權利要求2所述的半導體風扇，其特徵在於所述半導體製冷片設置有有可切換其電流接入方向的冷熱開關。
4.根據權利要求3所述的半導體風扇，其特徵在於所述半導體製冷片整體內置於殼體內，半導體製冷片的熱端表面與殼體內壁之間還形成散熱腔。
5.根據權利要求4所述的半導體風扇，其特徵在於所述製冷組件還包括水冷系統，所述水冷系統至少包括水泵，所述水泵的進水口連通於集水箱，水泵的出水口連通於散熱腔。
6.根據權利要求5所述的半導體風扇，其特徵在於所述半導體製冷片熱端表面沿豎直方向並列設有散熱片，所述散熱片、殼體內壁和半導體製冷片的熱端表面之間形成多個散熱通道，所述散熱片上還分布有通孔。
7.根據權利要求6所述的半導體風扇，其特徵在於所述水冷系統還包括通過輸水管連通於水泵出水口的用於將水噴灑於半導體製冷片散熱片表面的噴灑件以及設置於散熱腔低點與散熱腔相通的用於收集冷卻水的儲水箱。
8.根據權利要求4所述的半導體風扇，其特徵在於所述製冷組件還包括風冷系統，所述風冷系統至少包括風機II，所述風機II固定設置於散熱腔內，散熱腔設置有由風機II鼓風推動進風的進風通道和出風的出風通道。
9.根據權利要求8所述的半導體風扇，其特徵在於所述進風通道和出風通道均為連通散熱腔到室外的通風管，所述半導體製冷片熱端表面沿進風通道到出風通道方向並列設有散熱片，所述散熱片、殼體內壁和半導體製冷片的熱端表面之間形成多個散熱通道，所述散熱片上還分布有通孔。
10.根據權利要求3所述的半導體風扇，其特徵在於所述製冷組件還包括與半導體製冷片熱端導熱連接並伸至室外的導熱管和導熱連接於導熱管位於室外端的散熱器，所述散熱器外部設有罩殼。
全文摘要
本發明公開了一種半導體風扇，包括殼體、風機Ⅰ和製冷組件，所述製冷組件至少包括半導體製冷片，所述半導體製冷片安裝於殼體內且其冷端表面與殼體內壁之間形成製冷腔，所述製冷腔設有由風機Ⅰ鼓風推動進風的進風口和出風的出風口，本發明的半導體風扇，利用半導體材料的帕爾帖效應進行製冷，製冷溫度範圍大，能滿足人們的需要，無需任何氣、液工作介質，不汙染環境，結構簡單，部件少，製造成本低，是一種安全、可靠的冷熱風扇。
文檔編號F24F5/00GK102818324SQ20121028180
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月9日 優先權日2012年8月9日
發明者鄒兵 申請人:鄒兵