一種半導體冷暖扇的制作方法
【專利摘要】一種半導體冷暖扇。一種半導體冷暖,包括第一風道，第一風道包括第一風扇和半導體制冷片的第一面，第一風道內的風在第一風扇的作用下流經半導體制冷片的第一面后排出；還包括第二風道，第二風道上設置有第二風扇和半導體制冷片第二面，所述第二風道內的風在第二風扇的作用下流經半導體制冷片的第二面后排出，制冷片包括第一面和第二面，一面為制熱面，一面為制冷面，其特征在于，半導體制冷片的第一端平面固定熱交換器，在半導體制冷片的第二端平面直接或間接的固定有溫差發電芯片。通過溫差發電芯片的設置，能夠較好的將半導體制冷片工作過程中產生的熱或冷能量，通過溫差轉化為電能，通過與驅動電源連接，直接反饋到輸入端，不僅實現能量的重復回收利用，而且有助提高半導體制冷片的工作效率。
【專利說明】
一種半導體冷暖扇
技術領域
[0001]本發明屬于一種冷暖兩用的風扇，尤其涉及一種利用半導體制冷片進行制冷或制熱，產生冷風或暖風，同時通過溫差發電芯片進行溫差發電，實現能量回收的風扇。【背景技術】
[0002]半導體制冷片，也叫熱電制冷片，是一種熱栗。它是利用半導體材料的peltier效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，可以實現制冷的目的。它具有降溫速度非常快，安裝空間小，無噪音、震動，無滑動和旋轉部件，環保等眾多優點。半導體制冷片在工作時，制冷和加熱同時存在，適用于需要具有加熱或制冷的應用條件與場合。由于半導體制冷片是通過輸入電流驅動的，因此控制輸入電流電壓的大小和方向，即可控制制冷制熱功率及方向。
[0003]半導體溫差發電片，則是采用半導體制冷片的逆向工作原理，通過在溫差發電芯片表面提供的溫差，來發電產生電流。
[0004]隨著半導體制冷片的效果不斷提升，其應用領域也在不斷提升。在實際應用中，出現了采用半導體制冷片進行產生冷風或暖風的風扇，在公告號為CN105465931A的空調扇， 包括有第一風道上包括有第一風扇和所述半導體制冷片的第一面，所述第一風道內的風在所述第一風扇的作用下流經所述半導體制冷片的第一面后排出；第二風道上設置有第二風扇和所述半導體制冷片第二面，所述第二風道內的風在所述第二風扇的作用下流經所述半導體制冷片的第二面后排出，所述制冷片的第一面和第二面，一面為制熱面，一面為制冷面。該專利雖然結構簡單，不僅可以作為單純風扇使用，還可以作為冷風或暖風風扇使用， 但是也存在諸多不足:第一，制冷時產生的熱亦向使用環境排放造成使用環境溫度升高影響制冷效果。第二，制熱時產生的冷亦向使用環境排放造成環境溫度下降影響制熱效果。第三，制冷時熱沒有回收利用實為浪費。第四，制熱時冷沒有回收利用亦為浪費。
【發明內容】

[0005]本發明為解決上述現有技術中的不足，提供一種能夠利用半導體制冷片制冷或制熱，產生冷風或暖風，并利用溫差發電芯片進行發電相應地制冷時熱轉電減少熱排放制熱時冷轉電減少冷排放的風扇。該發明不但可以提高制冷效率和效果還能減少熱排放，亦可以提高制熱效率和效果同時減少冷排放。
[0006]本發明是通過如下技術方案來實現的:
[0007]—種半導體冷暖，包括第一風道，第一風道包括第一風扇和半導體制冷片的第一面，第一風道內的風在第一風扇的作用下流經半導體制冷片的第一面后排出；還包括第二風道，第二風道上設置有第二風扇和半導體制冷片第二面，所述第二風道內的風在第二風扇的作用下流經半導體制冷片的第二面后排出，制冷片包括第一面和第二面，一面為制熱面，一面為制冷面，其特征在于，半導體制冷片的第一端平面固定熱交換器，在半導體制冷片的第二端平面直接或間接的固定有溫差發電芯片。
[0008]所述的熱交換器為中空棱柱，半導體制冷片的第一端平面固定在所述棱柱表面。
[0009]所述的中空棱柱內部設置有互不交叉的棱片。
[0010]所述的溫度交換器包括有熱管、散熱鰭片，熱管一端為一平整的表面，所述表面固定有半導體制冷片的第一端面，熱管另一端表面固定有鰭片。
[0011]所述的第一風扇與熱交換器形成一密閉出風通道，所述出風通道與中空環狀支架內部相連。
[0012 ]所述的中空環狀支架兩端設置有出風口。
[0013]所述的溫差發電芯片為一層或多層疊加結構。
[0014]所述一層或多層疊加結構包括有均溫板，半導體溫差發電芯片和均溫板相互固定，一層或多層疊加。
[0015]所述半導體溫差發電芯片和/或均溫板上設置有絕緣層，絕緣層上設置有至少包括有可焊接部位和電氣連接分布線路層。
[0016]所述半導體溫差發電芯片的電極與驅動電源相互連接。
[0017]本發明的有益效果:
[0018]通過溫差發電芯片的設置，能夠較好的將半導體制冷片工作過程中產生的熱或冷能量，通過溫差轉化為電能，通過與驅動電源連接，直接反饋到輸入端，不僅實現能量的重復回收利用，而且有助提高半導體制冷片的工作效率。
[0019]通過半導體溫差發電芯片的一層或多層疊加結構設置，對溫差進行更加高效的利用，從而進一步提高發電效率。同時，均溫板的設置和形狀變化，一方面使冷或熱傳遞更加均勻，安裝更加方便，同時均溫板的形狀變化，能夠使半導體溫差發電芯片的一層或多層疊加結構空間分布更加合理。在半導體溫差發電芯片和/或均溫板上設置有絕緣層和電路層，能夠使半導體溫差發電芯片的一層或多層疊加結構更加簡潔，不僅可以提高結構的穩定性、降低零部件成本，而且生產效率可以大幅提高，成本將進一步降低。
[0020]熱交換器能夠快速將半導體制冷片表面產生的冷或熱進行傳導，通過增加與出風管道內空氣的接觸面積，快速將管道內的空氣進行冷卻或加熱，在密閉管道內可以有效減少管道外的環境溫度影響，防止灰塵、細小異物等進入，保持管道內部的清潔。
[0021]出風通道與中空環狀支架相連，一方面可以引導出風口路徑和方向的改變，另一方面中空環狀支架可以外接其他出風結構，進行定向或旋轉出風，提高出風的使用范圍。
[0022]本發明作為一種冷暖兩用風扇，不僅結構簡單，靜音，性能穩定，而且能夠實現風扇工作時熱能的回收利用，從而降低功耗，具有良好的市場應用前景。
【附圖說明】
[0023]圖1為發明一優選實施例的外觀示意圖；
[0024]圖2為發明一優選實施例的立體分解示意圖；
[0025]圖3為發明一優選實施例溫度交換裝置的立體分解示意圖。
[0026]圖4為發明另一優選實施例的外觀示意圖；
[0027]圖5為發明另一優選實施例的立體分解示意圖；
[0028]圖6為發明另一優選實施例溫度交換裝置的立體分解示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例對本發明進一步說明。
[0030]實施例一
[0031]如圖1、2所示，為本發明一優選實施例的外觀和結構分解示意圖。實施例包括有出風環al、環形支架a2、第一風扇a3、熱交換裝置a4、外殼a5、驅動電源a6、第二風扇a7、底座a8等部件。其中，在底座a8上固定有外殼a5，在外殼a5的表面設置有按鈕，如開關、自然風、冷風和暖風等，在外殼a5的內部固定有驅動電源a6，其中驅動電源a6與外殼a5表面按鈕進行電氣連接，從而使按鈕能夠對驅動電源a6進行控制。在外殼a5的下端設置有眾多的開孔a51，在外殼a5的內部固定有熱交換裝置a4，在熱交換裝置a4的上方固定有第一風扇a3，熱交換裝置a4的兩側固定有第二風扇a7，其中第二風扇a7的位置與開孔a51相對應，在外殼a5的上方固定有環形支架a2，在環形支架a2的內兩側通孔a21上固定有出風環al，通過上述部件的固定連接形成一個完整的風扇。
[0032]第一風扇a3與熱交換裝置a4在進風環內部形成一密閉出風通道，出風通道與中空環狀支架a2內部相連，在中空環狀支架a2兩端設置有通孔a21，與出風環al的中空內部相連，通過內部邊緣側的導向片，將風吹向指定方向和范圍。
[0033]在本實施例中，風扇的進風口主要是從外殼a5的后面(與按鈕正相對的面)開孔a51處進風，熱風主要通過第二風扇a7，從外殼a5的側面開孔a51處出風，而冷風主要由第一風扇a3送風，通過環形支架a2，最終從出風環a I的中空開口處出風。在實際使用中，通過改變熱交換裝置a4的輸入電流方向，使半導體制冷片原先制熱的一端進行制冷，而原先制冷端進行制熱，從而也可以實現冷風從外殼a5的側面開孔a51處出風，熱風最終從出風環al的中空處出風。
[0034]如圖3所示，本實施例熱交換裝置a4的立體分解示意圖。熱交換裝置a4主要由熱交換器a9、半導體制冷片alO、均溫板all、溫差發電芯片al2、散熱器al3等組成。其中，半導體制冷片a9的第一端平面固定熱交換器a9，在半導體制冷片alO的第二端平面間接固定有溫差發電芯片al2，即先現在半導體制冷片alO的第二端面固定均溫板all，再在均溫板all的表面固定溫差發電芯片al2，在溫差發電芯片al2的表面再固定散熱器al3，溫差發電芯片al2的電極與驅動電源a6相互連接，直接將電量反饋到輸入端，減少中間的儲能設備，從而減少多次能量存儲傳遞而造成的損耗。
[0035]熱交換裝置a4主要作用是通過半導體制冷片a9產生的冷或熱，使熱交換器a9內腔中的空氣制冷或加熱，通過風扇a3將風道內的空氣送出，從而實現冷風或暖風。在半導體制冷片a9的工作過程中，半導體制冷片a9的第一端面制冷，風扇輸出冷風，第二端面產生的熱量通過溫差發電芯片al2進行發電；同理，半導體制冷片a9的第一端面制熱，風扇輸出暖風，第二端面產生的冷與環境之間的溫差來發電，從而使風扇工作的更加節能環保。
[0036]熱交換器a9為中空棱柱，具體為六棱柱，半導體制冷片a9的第一端平面固定在所述棱柱表面，優選采用在六個棱柱表面同時固定半導體制冷片a9，一方面可以更加高效的利用空間，另一方面可以提高制冷或制熱的整體功率。為更好的提高傳導效率，增加溫度交換器a9中空內部與空氣的接觸，在中空棱柱內部設置有互不交叉的棱片，從而增加傳導面積，進一步提高傳導效率。同時，中空棱柱的內部還可以設置有凹槽、凸起等結構，提高與空腔內置的液體介質接觸面積。而棱片的互不交叉相連可以有效的提高內部氣流的流通速率，避免由于某一通道堵塞而氣流的不通暢。
[0037]熱交換器a9是一種熱傳導部件，能夠將半導體制冷片alO產生的冷或熱快速傳導并均勻分布，一般制作材質為金屬、復合金屬或陶瓷等。其中溫度交換器a9的表面為平面、或是多面體平面，如需要擴大安裝半導體發電芯片的數量，一般采用多面體平面的表面，形狀為中空的棱柱體。
[0038]溫差發電芯片al2可以為多層疊加結構，即在其表面先固定均溫板，再在均溫板上固定溫差發電芯片，使溫差發電芯片和均溫板之間相互固定，一層或多層疊加，從而提高溫差發電效率。上述一層或多層疊加結構，主要由溫差發電片直接疊加或溫差發電片與均溫板規則或非規則的相互疊加，例如:溫差發電片與均溫板交錯疊加，或者是直接疊加在均溫板表面等。在疊加層數上，可以根溫差大小，以及安裝空間的分布，結合價格、生產等因素，進行綜合選擇考慮一層或多層。
[0039]均溫板all是指導熱系數高、熱阻小，受熱后能夠快速將熱量傳導和均勻分布的物體或裝置，常用的為銅、熱管、鋁合金、相變材料、碳纖維、石墨烯等中的一種金屬、非金屬或裝置。在本實施例中，均溫板al I為一場長方形的平板結構，其形狀也可以為長方體、棱錐體、“L”字型、“U”字型結構等，在其表面固定溫差發電片和均溫板，從而改變溫差發電芯片和其他均溫板的空間位置分布。均溫板all的面積一般大于溫差發電芯片，具有以下幾個方面優勢:一方面可以使溫差發電芯片的熱傳導更加均勻和高效；另一方面考慮到生產安裝的效率提升，便于形成模塊化結構。
[0040]在均溫板all、溫差發電芯片al2等表面設置有絕緣層，絕緣層上設置有線路層，采用搪瓷或陽極氧化方式制作。絕緣層上設置有線路層，采用印刷、電鍍、復合或噴涂方式制作。一般來說，采用傳統印刷的方式能夠較好適用，尤其是在表面強度和耐久度，適合于批量化生產。線路層至少包括有可焊接部位和電氣連接分布，溫差發電芯片分別固定在可焊接部位，各個溫差發電芯片之間的電氣連接為串聯和/或并聯，使每個溫差發電芯片形成電氣連接為整體，統一輸出電壓和電流。
[0041]在線路層上除至少包括有可焊接部位和電氣連接分布外，還可以設置有靜電保護電路，整流、限壓、電流控制等電路中的一種或多種，以滿足不同的功能需要。
[0042]半導體制冷片alO、均溫板all、溫差發電芯片al2、散熱器al3等部件之間的固定方式為焊接和/或粘結固化，固化粘結可以采用高導熱水泥進行粘結。根據需要會優先考慮進行焊接，如表面由于材料難以焊接，可以在表面通過電鍍、復合、噴涂等方式涂覆一金屬層后再進行焊接。通過焊接的方式，其接觸熱阻可以大幅度的減少，有助于提高熱傳導效率，另一面該生產制作工藝簡單，適合于批量化的大規模生產，有助于提高生產效率，減少生產成本。
[0043]散熱器al3為鋁合金散熱器，其主要作用是將溫差發電芯片工作的熱量散發掉或是作為溫差發電工作時的熱端，保證溫差發電芯片的高效運行，在實際應用中，還可以采用帶有散熱器片的熱管、風扇、水冷、翅片散熱器等中的一種或多種組合。
[0044]如圖4、5所示，為本發明一優選實施例的外觀和結構分解示意圖。實施例包括有出風環bl、第一風扇b2、第一風道管b3、外殼b4、第二風扇b5、通風側蓋b6、熱交換裝置b7、第二風道管b8、蓄水盤b9、進風環blO、底座bll等部件。其中，在底座bll上固定有進風環bll，在進風環bl I內部依次固定有蓄水盤b9，第二風道管b8，在第二風道管b8內固定有熱交換裝置b7，在進風環bll上固定有外殼b4，夕卜殼b4的兩側固定有第二風扇b5和通風側蓋b6，在外殼b4的中央，與熱交換裝置b7對應固定有第一風道管b3和第一風扇b2，在外殼b4的上端固定有風環bl，通過上述部件的固定連接形成一個完整的風扇。
[0045]如圖6所示，本實施例熱交換裝置b7的立體分解示意圖。熱交換裝置b7主要由第一鰭片bl2、第一熱管bl3、半導體制冷片bl4、均溫板bl5、溫差發電芯片bl6、第二熱管bl7、第二鰭片bl8等組成。其中第一熱管bl3的一端為一平整的表面，所述表面固定有半導體制冷片bl4的第一端面，第一熱管bl3的另一端表面固定有第一鰭片bl2。通過第一熱管bl3和第一鰭片bl2的設置，可以快速的將半導體制冷片bl4第一端面產生的冷或熱傳導到第一鰭片bl2，通過第一鰭片bl2擴大與周圍空氣的接觸面積，提高風道內部空氣的制冷或制熱效率。
[0046]在半導體制冷片bl4的第二端平面間接的固定有溫差發電芯片bl6，即先現在半導體制冷片bl4的第二端面固定均溫板bl5，再在均溫板bl5的表面固定溫差發電芯片bl6，在溫差發電芯片bl6的表面再固定第二熱管bl7—端的平整表面，在第二熱管的另一端表面固定有第二鰭片bl2。
[0047]第二鰭片bl2、第二風扇b5和通風側蓋b6三者位于同一水平線上，通過第二風扇b5將第二鰭片bl2的熱量通過通風側蓋內的通風口導出，或者是作為溫差發電過程中的熱端使用。
[0048]本發明較優選的【具體實施方式】，本領域的技術人員在技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應該包括在本發明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種半導體冷暖，包括第一風道，第一風道包括第一風扇和半導體制冷片的第一面， 第一風道內的風在第一風扇的作用下流經半導體制冷片的第一面后排出；還包括第二風 道，第二風道上設置有第二風扇和半導體制冷片第二面，所述第二風道內的風在第二風扇 的作用下流經半導體制冷片的第二面后排出，制冷片包括第一面和第二面，一面為制熱面， 一面為制冷面，其特征在于，半導體制冷片的第一端平面固定熱交換器，在半導體制冷片的 第二端平面直接或間接的固定有溫差發電芯片。2.根據權利要求1所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述的熱交換器為中空棱 柱，半導體制冷片的第一端平面固定在所述棱柱表面。3.根據權利要求2所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述的中空棱柱內部設置有 互不交叉的棱片。4.根據權利要求1所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述的溫度交換器包括有熱 管、散熱鰭片，熱管一端為一平整的表面，所述表面固定有半導體制冷片的第一端面，熱管 另一端表面固定有鰭片。5.根據權利要求1-4任意一權利要求所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述的第 一風扇與熱交換器形成一密閉出風通道，所述出風通道與中空環狀支架內部相連。6.根據權利要求5所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述的中空環狀支架兩端設 置有出風口。7.根據權利要求5所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述的溫差發電芯片為一層 或多層疊加結構。8.根據權利要求7所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述一層或多層疊加結構包 括有均溫板，半導體溫差發電芯片和均溫板相互固定，一層或多層疊加。9.根據權利要求8所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述半導體溫差發電芯片 和/或均溫板上設置有絕緣層，絕緣層上設置有至少包括有可焊接部位和電氣連接分布線 路層。10.根據權利要求6-8所述的一種半導體冷暖扇，其特征在于，所述半導體溫差發電芯 片的電極與驅動電源相互連接。
【文檔編號】F25B21/02GK105972735SQ201610472731
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月24日
【發明人】諸建平
【申請人】浙江聚珖科技股份有限公司