水冷型半导体调温系统的制作方法

本申请涉及半导体调温技术领域，特别是涉及一种水冷型半导体调温系统。

背景技术：

随着热电系统技术的发展，加上智能家居及电子产品和物联网技术的兴起，人们对于结合热电制冷或者热电制热功能的智能化设备的接受程度也在不断提高，随之而来的，就是人们对这些智能化的日常物品也提出了更多的功能需求。随着电子器件的不断发展以及对于高品质生活的追求，热电制冷以其体积小、重量轻、控温准确以及制冷迅速等优势，在生产生活的各领域有着越来越广泛的应用。如半导体冰箱、饮水机、杯子、半导体儿童降温贴，大大方便了人们的生活。

传统技术中，半导体调温系统中的温度交换装置通常采用的是用s型金属片形成的蛇形管道，然而，这种由导热金属制成的温度交换装置可仿形能力差，材料比较硬，舒适度体验不佳。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升待调温的工作端的体验舒适度的水冷型半导体调温系统。

一种水冷型半导体调温系统，其特征是，包括：

控制端，包括热电半导体、水管部件以及水泵，所述水管部件连接所述热电半导体，所述水泵设置在所述水管部件上；

工作端，包括调温产品以及柔性能量交换管网，所述柔性能量交换管网与所述调温产品接触并贴合，所述柔性能量交换管网连接所述控制端的水管部件，所述柔性能量交换管网与所述水管部件构成水循环回路，所述水循环回路内设有液体；

其中，所述柔性能量交换管网包括：

外水管，呈环形结构；

内水管，呈网状阵列结构，连接所述外水管的环形结构内圈，并与所述外水管连通；

进水口，位于所述外水管或内水管上，并与所述控制端的水管部件连接；

出水口，位于所述外水管或内水管上，并与所述控制端的水管部件连接。

在其中一个实施例中：

所述外水管的环形结构的轮廓形状与所述调温产品的外轮廓一致或近似；

所述内水管的网状阵列结构的网状表面的弯曲弧度与所述调温产品的主体弯曲弧度一致或近似。

在其中一个实施例中：所述控制端为一个独立模块。

在其中一个实施例中：所述工作端的所述柔性能量交换管网与所述控制端的所述水管部件通过可分离的连接方式连接。

在其中一个实施例中：在所述热电半导体的热端金属片或冷端金属片上设置散热翅片。

在其中一个实施例中：在对应所述散热翅片的位置设置散热风扇。

在其中一个实施例中：所述柔性能量交换管网设置在所述调温产品内部或表面。

在其中一个实施例中：所述液体为水或油。

在其中一个实施例中：所述内水管的网状阵列结构末端与所述外水管的环形结构内圈的相应位置连通。

在其中一个实施例中：所述内水管的管内全部中空；所述外水管的管内全部中空。

上述水冷型半导体调温系统，具有呈环形结构的外水管以及呈网状阵列结构并连接外水管的环形结构内圈的内水管，结合控制端水泵对水管内液体的循环输送使得能量通过热电半导体向工作端调温产品进行传导起到调温作用，加上网状阵列结构的内水管具有结构分布均匀的特点，以及结合液体本身的流动特性和能量扩散特性，使得调温产品的温度调节均匀舒适性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述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申请的一些实施例，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为本实用新型的一个实施例中的水冷型半导体调温系统的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例中的水冷型半导体调温系统中的计算处理模块的结构框图；

图3为本实用新型的一个实施例中的水冷型半导体调温系统的调温方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种水冷型半导体调温系统，其包括控制端200和工作端100，其中：

控制端200包括热电半导体232、水管部件以及水泵220，水管部件连接热电半导体232，控制端200中的水泵220设置在水管部件上，控制端200用于向工作端100提供调温用的能量；热电半导体232通常包括交替地并列设置的p型热电半导体元件和n型热电半导体元件，相邻p型热电半导体元件和n型热电半导体元件之间通过电臂依次连接形成串联结构，其工作原理是，通过在热电半导体232的两端加载一个直流电压，热量就会从元件的一端流到另一端，改变电流方向，就可以改变热流的方向，将热量输送到另一端，以达到制热或制冷的效果，热电半导体232通常包括一个冷端和一个热端，并且冷端和热端均设置有金属片用于对能量进行传导；控制端200中的水泵220用于控制水管内的液体进行输送以及循环；

工作端100包括调温产品101以及柔性能量交换管网，柔性能量交换管网与调温产品101接触并贴合，柔性能量交换管网连接控制端200的水管部件，柔性能量交换管网与水管部件构成水循环回路，水循环回路内设有液体。作为示例，水管部件可以包括出水连接管211和进水连接管212，出水连接管211连接柔性能量交换管网的进水口，进水连接管212连接柔性能量交换管网的出水口，出水连接管211和进水连接管212在控制端200内是连通状态，以便形成水循环回路，并且与热电半导体232的热端231或冷端233的金属片接触，本实施例中，热电半导体232的热端231的金属片与出水连接管211接触。

作为示例，液体可以为价格比较低廉的水或油，当然也可以是其他具有导热功能液体。

作为示例，柔性能量交换管网包括外水管102以及内水管103，其中。外水管102呈环形结构，内水管103呈网状阵列结构，内水管103的网状阵列结构连接外水管102的环形结构内圈，并与外水管102连通，作为示例，内水管103的网状阵列结构末端连接外水管102的环形结构的内圈对应位置；进水口，位于外水管102或内水管103上，并与控制端200的水管部件连接；出水口，位于外水管102或内水管103上，并与控制端200的水管部件连接，本实施例中，进水口与出水口均设置在外水管102上，并且可以位于外水管102的同一侧，以使得柔性能量交换管网的整体结构紧凑，在另一些实施例中，进水口与出水口可以分别位于外水管102的相对两侧上，使液体尽可能以最短路径流进流出，有助于提高液体循环的效率。

本实用新型的水冷型半导体调温系统的工作端调温产品上具有呈环形结构的外水管以及呈网状阵列结构并连接外水管的环形结构内圈的内水管，结合控制端水泵对水管内液体的循环输送使得能量通过热电半导体向工作端调温产品进行传导起到调温作用，加上网状阵列结构的内水管具有结构分布均匀(横向、纵向均分布涉及到)的特点，以及结合液体本身的流动特性和能量扩散特性，使得调温产品在温度调节上更加均匀舒适；再者，水管由于自身的柔韧性和延展性，具有较传统的传导金属材料更强的舒适性，还可以适应性地制成任何调温产品的外形形状，例如调温产品可以是床垫、头贴、衣服、椅子等需要进行温度调节的物品，因此，本实用新型可以扩大热电半导体调温系统的应用范围和应用场景。

其中一个实施例中，外水管102的环形结构的轮廓形状与调温产品101的外轮廓一致或近似；内水管103的网状阵列结构的网状表面的弯曲弧度与调温产品101的主体弯曲弧度一致或近似。

其中一个实施例中，内水管103的网状阵列结构末端与外水管102的环形结构内圈的相应位置连通。当内水管103的管内全部中空，外水管102的管内全部中空时，这样所形成的柔性能量交换装置的水管结构内液体可以四通八达，制热或制冷时能量扩散地更加均匀。

应当注意的是，柔性能量交换管网的实际大小以及结合具体产品结构特点，可选择性的设置在调温产品101内部或调温产品101的表面，例如，对于不太会移动的大型的调温产品101例如床垫上的柔性能量交换管网，可以将柔性能量交换管网设置在其产品内部，节省空间，而对于小型的调温产品101例如椅子上的柔性能量交换管网，可以将柔性能量交换管网设置在其产品表面，方便拆卸，仅在使用时装上。

其中一个实施例中，可以将控制端200设计成一个独立模块，方便控制端200从工作端100上拆卸下来，以适应控制端200的产品升级需要。作为示例，工作端200的柔性能量交换管网与控制端100的水管部件(211、212)通过可分离的连接方式连接，例如在出水连接管233与进水连接管231的末端分别通过一对连接头与柔性能量交换管网的进水口与出水口连接，这样，在分离时，不会对水管部分造成损伤，连接头可以采用包括但不限于内螺纹套以及与之匹配的外螺纹套来实现。

其中一个实施例中，在热电半导体232的热端231金属片或冷端233金属片上设置散热翅片240，具体的，应当选择在不实际起制冷制热作用的一端上设置散热翅片240，例如，当水管部件(211、212)是与热端231金属片接触时，那么散热翅片240就设置在冷端233金属片上，当水管部件(211、212)是与冷端233金属片接触时，那么散热翅片240就设置在热端231金属片上，以使得该一端上无法被传导出去的能量得以扩散避免能量过度聚集对热电半导体232造成损伤，在另一个实施例中，还可以在对应散热翅片240的位置设置散热风扇250，进一步帮助能量扩散。

其中一个实施例中，工作端还包括多个温度检测模块400，多个温度检测模块400分布设置在调温产品101上的不同位置，用于检测调温产品101不同位置处的当前温度数据，多个温度检测模块400可以独立供电也可以通过后文中的供电单元260实现供电，温度检测模块400可以采用温度传感器或者热电偶来实现；控制端还包括显示终端300，显示终端300与多个温度检测模块400连接(连接关系图中未显示)，用于采集多个当前温度数据并基于多个当前温度数据形成热力分布图。作为示例，显示终端300包括数据采集模块、位置信息存储模块、解析模块以及热力分布图生成模块，数据采集模块连接多个温度检测模块400用于采集多个当前温度数据，位置信息存储模块用于预存多个温度检测模块400的位置信息，解析模块与数据采集模块以及位置信息存储模块连接，用于根据多个当前温度数据及与之对应的位置信息结合坐标规则解析生成位置拓扑图，热力分布图生成模块与解析模块连接，用于根据当前温度数据、与之对应的位置信息以及位置拓扑图生成热力分布图，显示模块，用于向用户展示热力分布图，帮助用户了解热量分布情况。

其中一个实施例中，控制端200还包括温度设定模块290、电流切换电路270、计算处理模块280以及供电模块260；温度设定模块290用于设定目标温度数据，目标温度数据即用户需要调温产品300所达到的温度；电流切换电路270与热电半导体232连接，用于对流经热电半导体232的电流方向进行切换；计算处理模块280与温度设定模块290、多个温度检测模块400以及电流切换电路270连接，用于采集多个当前温度数据，并根据多个当前温度数据与目标温度数据确定实际制冷或制热需求，并根据实际制冷或制热需求来控制电流切换电路270切换到相应状态以使得电流以相应电流方向流经热电半导体232，以此实现本水冷型半导体调温系统的自动制冷与制热调节，免去传统技术中需要手动选择与冷端或热端进行连接以此达到制冷与制热调节的麻烦；供电模块260与温度设定模块290、电流切换电路270、多个温度检测模块400以及计算处理模块280连接，用于供电。

其中一个实施例中，计算处理模块280还根据多个当前温度数据的温度变化率确定温度是否调节的过快或过慢，以及在温度调节过快时控制通过电流切换电路270输入到热电半导体232的电流变小，以及在温度调节过慢时控制通过电流切换电路270输入到热电半导体232的电流变大。

作为示例，如图2所示，计算处理模块280包括：采集单元283，与多个温度检测模块连接，用于获取多个当前温度数据；通讯单元282，与温度设定模块290连接，用于获取目标温度数据；计算单元284，与采集单元283及通讯单元282连接，用于根据目标温度数据与当前温度数据确定实际制冷或制热需求，以及用于根据多个当前温度数据的温度变化率确定温度是否调节的过快或过慢；控制单元281，与计算单元284及电流切换电路270连接，用于根据实际制冷或制热需求来控制电流切换电路270切换到相应状态以使得电流以相应电流方向流经热电半导体232，以及用于在温度调节过快时控制通过电流切换电路270输入到热电半导体232两端的电流变小，在温度调节过慢时控制通过电流切换电路270输入到热电半导体232的电流变大；电流切换电路270可以采用全桥电路来实现。计算处理模块280可以通过微处理器芯片来实现，或者还可以通过fpga来实现，本示例中，计算控制模块3通过dsp处理器来实现。

作为示例，根据目标温度数据与当前温度数据确定实际制冷或制热需求的方式可以包括，当目标温度数据大于当前温度数据，判断为制热需求，当目标温度数据小于当前温度数据，判断为制冷需求，对应的，控制单元281控制电流切换电路270切换到相应状态以使得电流以相应电流方向流经热电半导体232，具体的，全桥电路通常包括4个电子开关，利用高电平导通，低电平关闭的原理，通过使对角线上的一对电子开关与另一对角线上的一对电子开关切换导通来实现电流的方向切换以达到制热、制冷的切换目的。

作为示例，根据多个当前温度数据的温度变化率确定温度是否调节的过快或过慢的方式可以包括，温度变化率为预设时间内的温度变化量，预设时间可以根据实际情况进行设定，也即，在制热或制冷开启后的预设时间内通过多个温度检测模块400对当前温度进行检测，并根据多个当前检测到的温度数据在预设时间开始和结束时的平均值的变化量与预设时间进行比较得到温度变化率，例如，预设时间为半分钟，预设时间开始时多个当前检测到的温度数据的平均值为15摄氏度，预设时间结束时多个当前检测到的温度数据的平均值为17摄氏度，那么温度变化率就是4摄氏度/分钟，通过设定温度变化率基准值来与温度变化率进行比较以判断温度是否调节的过快或过慢，例如，若温度变化率＞温度变化率基准值，那么判定为温度调节过快，若温度变化率＜温度变化率基准值，那么判定为温度调节过慢；计算控制模块280还包括pwm模块285，pwm模块285与控制单元281连接，pwm模块285用于生成pwm信号；pwm模块285通过pwm驱动放大电路连接全桥电路；控制单元281通过调节pwm模块285生成的pwm信号的占空比来调整热电半导体232的输入电流大小，以调节热电半导体232的运行功率，使得加快或减慢热电半导体232的加热、制冷速度，使得温度调节的方式更加柔性舒适，进一步提升用户的体验舒适度。

如图3所示，本实用新型还提供了一种水冷型半导体调温系统的调温方法，其包括：

s1：获取多个温度检测模块检测的调温产品不同位置处的当前温度数据，调温产品与柔性能量交换管网接触并贴合，多个温度检测模块分布设置在调温产品上的不同位置；

s2：获取目标温度数据；

s3：根据多个当前温度数据的温度变化率确定温度是否调节的过快或过慢；

s4：在温度调节过快时控制输入到热电半导体的电流变小，以及在温度调节过慢时控制输入到热电半导体的电流变大。

其中一个实施例中，水冷型半导体调温系统的调温方法，还包括：

s5：基于多个当前温度数据形成热力分布图。

应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-onlymemory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，sram)或动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)等。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。