一種半導(dǎo)體冷暖扇的制作方法

本實用新型屬于一種冷暖兩用的風(fēng)扇，尤其涉及一種利用半導(dǎo)體制冷片進行制冷或制熱，產(chǎn)生冷風(fēng)或暖風(fēng)，同時通過溫差發(fā)電芯片進行溫差發(fā)電，實現(xiàn)能量回收的風(fēng)扇。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體制冷片，也叫熱電制冷片，是一種熱泵。它是利用半導(dǎo)體材料的peltier效應(yīng)，當直流電通過兩種不同半導(dǎo)體材料串聯(lián)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(xiàn)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(zhuǎn)部件，環(huán)保等眾多優(yōu)點。半導(dǎo)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(yīng)用條件與場合。由于半導(dǎo)體制冷片是通過輸入電流驅(qū)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。

半導(dǎo)體溫差發(fā)電片，則是采用半導(dǎo)體制冷片的逆向工作原理，通過在溫差發(fā)電芯片表面提供的溫差，來發(fā)電產(chǎn)生電流。

隨著半導(dǎo)體制冷片的效果不斷提升，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷提升。在實際應(yīng)用中，出現(xiàn)了采用半導(dǎo)體制冷片進行產(chǎn)生冷風(fēng)或暖風(fēng)的風(fēng)扇，在公告號為CN105465931A的空調(diào)扇，包括有第一風(fēng)道上包括有第一風(fēng)扇和所述半導(dǎo)體制冷片的第一面，所述第一風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)在所述第一風(fēng)扇的作用下流經(jīng)所述半導(dǎo)體制冷片的第一面后排出；第二風(fēng)道上設(shè)置有第二風(fēng)扇和所述半導(dǎo)體制冷片第二面，所述第二風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)在所述第二風(fēng)扇的作用下流經(jīng)所述半導(dǎo)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(jié)構(gòu)簡單，不僅可以作為單純風(fēng)扇使用，還可以作為冷風(fēng)或暖風(fēng)風(fēng)扇使用，但是也存在諸多不足：第一，制冷時產(chǎn)生的熱亦向使用環(huán)境排放造成使用環(huán)境溫度升高影響制冷效果。第二，制熱時產(chǎn)生的冷亦向使用環(huán)境排放造成環(huán)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。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠利用半導(dǎo)體制冷片制冷或制熱，產(chǎn)生冷風(fēng)或暖風(fēng)，并利用溫差發(fā)電芯片進行發(fā)電相應(yīng)地制冷時熱轉(zhuǎn)電減少熱排放制熱時冷轉(zhuǎn)電減少冷排放的風(fēng)扇。該實用新型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。

本實用新型是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種半導(dǎo)體冷暖,包括第一風(fēng)道，第一風(fēng)道包括第一風(fēng)扇和半導(dǎo)體制冷片的第一面，第一風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)在第一風(fēng)扇的作用下流經(jīng)半導(dǎo)體制冷片的第一面后排出；還包括第二風(fēng)道，第二風(fēng)道上設(shè)置有第二風(fēng)扇和半導(dǎo)體制冷片第二面，所述第二風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)在第二風(fēng)扇的作用下流經(jīng)半導(dǎo)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(dǎo)體制冷片的第一端平面固定熱交換器，在半導(dǎo)體制冷片的第二端平面直接或間接的固定有溫差發(fā)電芯片。

所述的熱交換器為中空棱柱，半導(dǎo)體制冷片的第一端平面固定在所述棱柱表面。

所述的中空棱柱內(nèi)部設(shè)置有互不交叉的棱片。

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(dǎo)體制冷片的第一端面，熱管另一端表面固定有鰭片。

所述的第一風(fēng)扇與熱交換器形成一密閉出風(fēng)通道，所述出風(fēng)通道與中空環(huán)狀支架內(nèi)部相連。

所述的中空環(huán)狀支架兩端設(shè)置有出風(fēng)口。

所述的溫差發(fā)電芯片為一層或多層疊加結(jié)構(gòu)。

所述一層或多層疊加結(jié)構(gòu)包括有均溫板，半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片和均溫板相互固定，一層或多層疊加。

所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片和/或均溫板上設(shè)置有絕緣層，絕緣層上設(shè)置有至少包括有可焊接部位和電氣連接分布線路層。

所述半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片的電極與驅(qū)動電源相互連接。

本實用新型的有益效果：

通過溫差發(fā)電芯片的設(shè)置，能夠較好的將半導(dǎo)體制冷片工作過程中產(chǎn)生的熱或冷能量，通過溫差轉(zhuǎn)化為電能，通過與驅(qū)動電源連接，直接反饋到輸入端，不僅實現(xiàn)能量的重復(fù)回收利用，而且有助提高半導(dǎo)體制冷片的工作效率。

通過半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片的一層或多層疊加結(jié)構(gòu)設(shè)置，對溫差進行更加高效的利用，從而進一步提高發(fā)電效率。同時，均溫板的設(shè)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(dǎo)體溫差發(fā)電芯片的一層或多層疊加結(jié)構(gòu)空間分布更加合理。在半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片和/或均溫板上設(shè)置有絕緣層和電路層，能夠使半導(dǎo)體溫差發(fā)電芯片的一層或多層疊加結(jié)構(gòu)更加簡潔，不僅可以提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、降低零部件成本，而且生產(chǎn)效率可以大幅提高，成本將進一步降低。

熱交換器能夠快速將半導(dǎo)體制冷片表面產(chǎn)生的冷或熱進行傳導(dǎo)，通過增加與出風(fēng)管道內(nèi)空氣的接觸面積，快速將管道內(nèi)的空氣進行冷卻或加熱，在密閉管道內(nèi)可以有效減少管道外的環(huán)境溫度影響，防止灰塵、細小異物等進入，保持管道內(nèi)部的清潔。

出風(fēng)通道與中空環(huán)狀支架相連，一方面可以引導(dǎo)出風(fēng)口路徑和方向的改變，另一方面中空環(huán)狀支架可以外接其他出風(fēng)結(jié)構(gòu)，進行定向或旋轉(zhuǎn)出風(fēng)，提高出風(fēng)的使用范圍。

本實用新型作為一種冷暖兩用風(fēng)扇，不僅結(jié)構(gòu)簡單，靜音，性能穩(wěn)定，而且能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)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(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為實用新型一優(yōu)選實施例的外觀示意圖；

圖2為實用新型一優(yōu)選實施例的立體分解示意圖；

圖3為實用新型一優(yōu)選實施例溫度交換裝置的立體分解示意圖。

圖4為實用新型另一優(yōu)選實施例的外觀示意圖；

圖5為實用新型另一優(yōu)選實施例的立體分解示意圖；

圖6為實用新型另一優(yōu)選實施例溫度交換裝置的立體分解示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本實用新型進一步說明。

實施例一

如圖1、2所示，為本實用新型一優(yōu)選實施例的外觀和結(jié)構(gòu)分解示意圖。實施例包括有出風(fēng)環(huán)a1、環(huán)形支架a2、第一風(fēng)扇a3、熱交換裝置a4、外殼a5、驅(qū)動電源a6、第二風(fēng)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(shè)置有按鈕，如開關(guān)、自然風(fēng)、冷風(fēng)和暖風(fēng)等，在外殼a5的內(nèi)部固定有驅(qū)動電源a6，其中驅(qū)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?qū)︱?qū)動電源a6進行控制。在外殼a5的下端設(shè)置有眾多的開孔a51，在外殼a5的內(nèi)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(fēng)扇a3，熱交換裝置a4的兩側(cè)固定有第二風(fēng)扇a7，其中第二風(fēng)扇a7的位置與開孔a51相對應(yīng)，在外殼a5的上方固定有環(huán)形支架a2，在環(huán)形支架a2的內(nèi)兩側(cè)通孔a21上固定有出風(fēng)環(huán)a1，通過上述部件的固定連接形成一個完整的風(fēng)扇。

第一風(fēng)扇a3與熱交換裝置a4在進風(fēng)環(huán)內(nèi)部形成一密閉出風(fēng)通道，出風(fēng)通道與中空環(huán)狀支架a2內(nèi)部相連，在中空環(huán)狀支架a2兩端設(shè)置有通孔a21，與出風(fēng)環(huán)a1的中空內(nèi)部相連，通過內(nèi)部邊緣側(cè)的導(dǎo)向片，將風(fēng)吹向指定方向和范圍。

在本實施例中，風(fēng)扇的進風(fēng)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(fēng)，熱風(fēng)主要通過第二風(fēng)扇a7，從外殼a5的側(cè)面開孔a51處出風(fēng)，而冷風(fēng)主要由第一風(fēng)扇a3送風(fēng)，通過環(huán)形支架a2，最終從出風(fēng)環(huán)a1的中空開口處出風(fēng)。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(dǎo)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(xiàn)冷風(fēng)從外殼a5的側(cè)面開孔a51處出風(fēng)，熱風(fēng)最終從出風(fēng)環(huán)a1的中空處出風(fēng)。

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(dǎo)體制冷片a10、均溫板a11、溫差發(fā)電芯片a12、散熱器a13等組成。其中，半導(dǎo)體制冷片a9的第一端平面固定熱交換器a9，在半導(dǎo)體制冷片a10的第二端平面間接固定有溫差發(fā)電芯片a12，即先現(xiàn)在半導(dǎo)體制冷片a10的第二端面固定均溫板a11，再在均溫板a11的表面固定溫差發(fā)電芯片a12，在溫差發(fā)電芯片a12的表面再固定散熱器a13，溫差發(fā)電芯片a12的電極與驅(qū)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(shè)備，從而減少多次能量存儲傳遞而造成的損耗。

熱交換裝置a4主要作用是通過半導(dǎo)體制冷片a9產(chǎn)生的冷或熱，使熱交換器a9內(nèi)腔中的空氣制冷或加熱，通過風(fēng)扇a3將風(fēng)道內(nèi)的空氣送出，從而實現(xiàn)冷風(fēng)或暖風(fēng)。在半導(dǎo)體制冷片a9的工作過程中，半導(dǎo)體制冷片a9的第一端面制冷，風(fēng)扇輸出冷風(fēng)，第二端面產(chǎn)生的熱量通過溫差發(fā)電芯片a12進行發(fā)電；同理，半導(dǎo)體制冷片a9的第一端面制熱，風(fēng)扇輸出暖風(fēng)，第二端面產(chǎn)生的冷與環(huán)境之間的溫差來發(fā)電，從而使風(fēng)扇工作的更加節(jié)能環(huán)保。

熱交換器a9為中空棱柱，具體為六棱柱，半導(dǎo)體制冷片a9的第一端平面固定在所述棱柱表面，優(yōu)選采用在六個棱柱表面同時固定半導(dǎo)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(dǎo)效率，增加溫度交換器a9中空內(nèi)部與空氣的接觸，在中空棱柱內(nèi)部設(shè)置有互不交叉的棱片，從而增加傳導(dǎo)面積，進一步提高傳導(dǎo)效率。同時，中空棱柱的內(nèi)部還可以設(shè)置有凹槽、凸起等結(jié)構(gòu)，提高與空腔內(nèi)置的液體介質(zhì)接觸面積。而棱片的互不交叉相連可以有效的提高內(nèi)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。

熱交換器a9是一種熱傳導(dǎo)部件，能夠?qū)雽?dǎo)體制冷片a10產(chǎn)生的冷或熱快速傳導(dǎo)并均勻分布，一般制作材質(zhì)為金屬、復(fù)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(dǎo)體發(fā)電芯片的數(shù)量，一般采用多面體平面的表面，形狀為中空的棱柱體。

溫差發(fā)電芯片a12可以為多層疊加結(jié)構(gòu)，即在其表面先固定均溫板，再在均溫板上固定溫差發(fā)電芯片，使溫差發(fā)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(fā)電效率。上述一層或多層疊加結(jié)構(gòu)，主要由溫差發(fā)電片直接疊加或溫差發(fā)電片與均溫板規(guī)則或非規(guī)則的相互疊加，例如：溫差發(fā)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(shù)上，可以根溫差大小，以及安裝空間的分布，結(jié)合價格、生產(chǎn)等因素，進行綜合選擇考慮一層或多層。

均溫板a11是指導(dǎo)熱系數(shù)高、熱阻小，受熱后能夠快速將熱量傳導(dǎo)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a11為一場長方形的平板結(jié)構(gòu)，其形狀也可以為長方體、棱錐體、“L”字型、“U”字型結(jié)構(gòu)等，在其表面固定溫差發(fā)電片和均溫板，從而改變溫差發(fā)電芯片和其他均溫板的空間位置分布。均溫板a11的面積一般大于溫差發(fā)電芯片，具有以下幾個方面優(yōu)勢：一方面可以使溫差發(fā)電芯片的熱傳導(dǎo)更加均勻和高效；另一方面考慮到生產(chǎn)安裝的效率提升，便于形成模塊化結(jié)構(gòu)。

在均溫板a11、溫差發(fā)電芯片a12等表面設(shè)置有絕緣層，絕緣層上設(shè)置有線路層，采用搪瓷或陽極氧化方式制作。絕緣層上設(shè)置有線路層，采用印刷、電鍍、復(fù)合或噴涂方式制作。一般來說，采用傳統(tǒng)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(chǎn)。線路層至少包括有可焊接部位和電氣連接分布，溫差發(fā)電芯片分別固定在可焊接部位，各個溫差發(fā)電芯片之間的電氣連接為串聯(lián)和/或并聯(lián)，使每個溫差發(fā)電芯片形成電氣連接為整體，統(tǒng)一輸出電壓和電流。

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(shè)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。

半導(dǎo)體制冷片a10、均溫板a11、溫差發(fā)電芯片a12、散熱器a13等部件之間的固定方式為焊接和/或粘結(jié)固化，固化粘結(jié)可以采用高導(dǎo)熱水泥進行粘結(jié)。根據(jù)需要會優(yōu)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(fù)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(dǎo)效率，另一面該生產(chǎn)制作工藝簡單，適合于批量化的大規(guī)模生產(chǎn)，有助于提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)成本。

散熱器a13為鋁合金散熱器，其主要作用是將溫差發(fā)電芯片工作的熱量散發(fā)掉或是作為溫差發(fā)電工作時的熱端，保證溫差發(fā)電芯片的高效運行，在實際應(yīng)用中，還可以采用帶有散熱器片的熱管、風(fēng)扇、水冷、翅片散熱器等中的一種或多種組合。

如圖4、5所示，為本實用新型一優(yōu)選實施例的外觀和結(jié)構(gòu)分解示意圖。實施例包括有出風(fēng)環(huán)b1、第一風(fēng)扇b2、第一風(fēng)道管b3、外殼b4、第二風(fēng)扇b5、通風(fēng)側(cè)蓋b6、熱交換裝置b7、第二風(fēng)道管b8、蓄水盤b9、進風(fēng)環(huán)b10、底座b11等部件。其中，在底座b11上固定有進風(fēng)環(huán)b11，在進風(fēng)環(huán)b11內(nèi)部依次固定有蓄水盤b9，第二風(fēng)道管b8，在第二風(fēng)道管b8內(nèi)固定有熱交換裝置b7，在進風(fēng)環(huán)b11上固定有外殼b4，外殼b4的兩側(cè)固定有第二風(fēng)扇b5和通風(fēng)側(cè)蓋b6，在外殼b4的中央，與熱交換裝置b7對應(yīng)固定有第一風(fēng)道管b3和第一風(fēng)扇b2，在外殼b4的上端固定有風(fēng)環(huán)b1，通過上述部件的固定連接形成一個完整的風(fēng)扇。

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b12、第一熱管b13、半導(dǎo)體制冷片b14、均溫板b15、溫差發(fā)電芯片b16、第二熱管b17、第二鰭片b18等組成。其中第一熱管b13的一端為一平整的表面，所述表面固定有半導(dǎo)體制冷片b14的第一端面，第一熱管b13的另一端表面固定有第一鰭片b12。通過第一熱管b13和第一鰭片b12的設(shè)置，可以快速的將半導(dǎo)體制冷片b14第一端面產(chǎn)生的冷或熱傳導(dǎo)到第一鰭片b12，通過第一鰭片b12擴大與周圍空氣的接觸面積，提高風(fēng)道內(nèi)部空氣的制冷或制熱效率。

在半導(dǎo)體制冷片b14的第二端平面間接的固定有溫差發(fā)電芯片b16，即先現(xiàn)在半導(dǎo)體制冷片b14的第二端面固定均溫板b15，再在均溫板b15的表面固定溫差發(fā)電芯片b16，在溫差發(fā)電芯片b16的表面再固定第二熱管b17一端的平整表面，在第二熱管的另一端表面固定有第二鰭片b12。

第二鰭片b12、第二風(fēng)扇b5和通風(fēng)側(cè)蓋b6三者位于同一水平線上，通過第二風(fēng)扇b5將第二鰭片b12的熱量通過通風(fēng)側(cè)蓋內(nèi)的通風(fēng)口導(dǎo)出，或者是作為溫差發(fā)電過程中的熱端使用。

本實用新型較優(yōu)選的具體實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在技術(shù)方案范圍內(nèi)進行的通常變化和替換都應(yīng)該包括在本實用新型的保護范圍內(nèi)。