一种半导体深度除湿机的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种半导体深度除湿机，包括壳体，壳体内设有半导体制冷片，半导体制冷片的一侧设有吸热翅片组，另一侧设有散热翅片组；壳体上设有第一进风口、第二进风口和出风口，机外湿空气从第一进风口和第二进风口进入到壳体内，由第一进风口进入的湿空气先流经吸热翅片组后再流向散热翅片组，由第二进风口进入的机外湿空气直接流向散热翅片组；流过散热翅片组后的空气由出风口排出壳体；第一进风口的进风量小于第二进风口的进风量。本发明使穿越吸热翅片组的空气的显热在制冷片制冷量中的占比大幅、精确降低，空气中水蒸汽的相变潜热在半导体制冷片制冷量中的占比得到有效提高、精确提高，保证吸热翅片组在低相对湿度条件下从空气中滤除水分。
【专利说明】
一种半导体深度除湿机
技术领域
[0001 ]本发明涉及除湿装置设计技术领域，尤其涉及一种半导体深度除湿机。
【背景技术】
[0002] 半导体制冷技术，又称温差电制冷技术，自20世纪50年代快速发展起来。半导体制 冷，它利用半导体材料组成的P-N结，通上直流电即可产生制冷效果，几秒钟就可以使冷端 结霜;它没有压缩机等复杂的机械结构，更不需要制冷剂。
[0003] 虽然半导体制冷的能效比，即制冷量与输入电功的比值，相对较低，只有使用氟利 昂制冷剂的蒸汽压缩式制冷系统的1/10左右，但是半导体制冷技术具有无可比拟的特点和 优势:①无机械运动、无制冷剂、制冷迅速;②可以模块化任意组合，制冷量可以从毫瓦级到 千瓦级，制冷温差可达30---150°C，使用方便，运用广泛;③可以连续调节，改变制冷片的供 电电压，制冷量可以连续变化;④重量轻，体积小，可以做成微型、亚微型、小型半导体制冷 器。
[0004] 半导体制冷技术在微小空间，例如工业电气柜、家庭衣柜橱柜等等，在没有大湿负 荷潮湿空气连续产生的条件下，解决柜内除湿防霉、提高电气绝缘等级防止击穿方面，具有 独特的优势。
[0005] 采用半导体制冷，进行除湿，已经成功并且获得推广。如何进一步提高除湿深度， 将相对湿度降低到50%以下，提高空气的干燥性，防止霉菌产生与发展，成为市场的迫切需 求。
[0006] 发霉是一种常见的自然现象，可出现在食物和木质家具中。木质家具、衣物等受潮 时间长后，容易导致发霉。如果水份活度值低，霉菌不能吸收水分而难以发展;在受潮后水 分活度值升高，霉菌就会吸收水分进而分解和食用食物、纤维中的糖类、碳类养分，快速生 长甚至疯长。
[0007] 霉菌发生和抑制的温湿度条件：
[0009] 从上表可以看出，要将相对湿度降低到50%以下，霉变就不易发生;而要将整个空 间的相对湿度降低到50%，除湿机必须有在低于50 % (例如40 % )以下的相对湿度条件中滤 除空气中水分的能力。
[0010] 目前市场上半导体除湿机，如图1中所示，运行时半导体制冷片17通入直流电，制 冷片右侧吸热、左侧放热，风机11将空气压向与制冷片左侧紧密接触的散热翅片12带走热 量从出风口 18排出除湿机体外；同时，风机11在腔内造成负压，吸引进风口 15的空气流入； 自进风口 15流入的空气，一小部分流过与制冷片右侧紧密接触的吸热翅片16,这一小部分 空气被降温除湿后与大部分未流过吸热翅片的主体空气汇合，再流向散热翅片。这种半导 体除湿机的吸热翅片的通风量，具有不确定性，任何一个外界的扰动都能造成通风量的变 化，不能精准配风，只能在高湿度例如80%RH条件下除湿，而不能在相对较低的湿度例如 40%RH条件下除湿，致使半导体制冷技术的深度除湿"防霉"功能不能实现的问题。
【发明内容】
[0011] 为了解决上述问题，本发明提供了一种半导体深度除湿机，包括壳体，所述壳体内 设置有半导体制冷片，所述半导体制冷片的一侧设有吸热翅片组，另一侧设有散热翅片组； 所述壳体上设置有第一进风口、第二进风口和出风口，除湿机外湿空气自所述分别从第一 进风口和第二进风口进入到所述壳体内，且由第一进风口进入的湿空气先流经所述吸热翅 片组后再流向所述散热翅片组，由第二进风口进入的湿空气直接流向所述散热翅片组;流 经过散热翅片组后的空气经由所述出风口排出所述壳体;其中，所述第一进风口的进风量 小于第二进风口的进风量。
[0012] 较佳地，所述第一进风口上设置有第一配风板，所述第一配风板上均布有多个第 一通孔；
[0013] 所述第二进风口上设置有第二配风板，所述第二配风板上均布有多个第二通孔。
[0014] 较佳地，第一通孔的直径或当量直径 < 第二通孔的直径或当量直径，所述第一通 孔的数量<所述第二通孔的数量
[0015] 较佳地，所述第一通孔和/或所述第二通孔为，所述第一通孔、所述第二通孔为圆 形、椭圆形、矩形、菱形、三角形或其它多边形。
[0016] 较佳地，所述吸热翅片组下方设置有接水盘。
[0017] 较佳地，所述接水盘连接有一水箱。
[0018] 较佳地，所述散热翅片组的出风端与所述出风口之间设置有风机，用于推动壳体 内空气的流动。
[0019] 本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效 果：
[0020] 本发明提供的一种半导体深度除湿机，通过将进风口分为两个进风口，并对两进 风口的风量进行精准的分配、控制，使得穿越吸热翅片组的风量小于穿越散热翅片组的风 量，从而使穿越吸热翅片组的空气的显热在半导体制冷片制冷量中的占比大幅降低、精确 降低，空气中水蒸汽的相变潜热在制冷片制冷量中的占比得到有效提高、精确提高，保证半 导体制冷片的吸热翅片在低相对湿度(例如40%)条件下从空气中滤除水分，从而将半导体 除湿机所处空间内的相对湿度降低到50%以下，以有效抑制霉菌的发生。
【附图说明】
[0021] 结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本发明的上述及其他特征和 优点，其中：
[0022] 图1为现有技术中半导体除湿机的结构示意图；
[0023] 图2为本发明提供的半导体深度除湿机的结构示意图；
[0024] 图3为本发明中吸热翅片组、散热翅片组的结构示意图；
[0025] 图4为本发明中通孔为圆孔的第一配分板的结构示意图；
[0026] 图5为本发明中通孔为圆孔的第二配分板的结构示意图；
[0027] 图6为本发明中通孔为矩形孔的第一配分板的结构示意图；
[0028] 图7为本发明中通孔为矩形孔的第二配分板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029] 参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以 许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。相反，提出这些实施例是 为了达成充分及完整公开，并且使本技术领域的技术人员完全了解本发明的范围。这些附 图中，为清楚起见，可能放大了层及区域的尺寸及相对尺寸。
[0030] 采用半导体制冷进行除湿操作，其关键，在于半导体制冷片的散热翅片组和吸热 翅片组的风量控制，在于如何解决"散热翅片组需要大风量与吸热翅片组需要小风量"这样 一对矛盾。
[0031] 当前的半导体除湿机制冷片，由于半导体P-N结自身的物理特性，其制冷效率较 低，一般只有0.3左右;通常制冷片的制冷量都比较小，以V为单位时，制冷量通常只有10 的1次方数量级或2次方数量级。半导体除湿机运行时，如果吸热翅片组配风不够精准，穿越 吸热翅片组的空气流量偏大，半导体制冷片就没有对空气进行深度除湿(将空气相对湿度 降低到50%以下）的能力；这是因为，空气只有在温度降低到其露点温度之下才能滤出水 分;而当穿越半导体制冷片的吸热翅片组的空气流量偏大时，半导体制冷片的制冷量首先 用于空气降温过程中露点温度以上的显热的吸收，并在吸收位于露点温度以上的空气显热 时半导体制冷片的制冷量通常就消耗殆尽，因而没有富余的制冷量再用于此时达到饱和或 者接近饱和的空气中水蒸汽冷凝热的吸收，即不再有能力将将空气中水蒸汽冷凝为水。
[0032] 本发明提供了一种半导体深度除湿机，通过将进风口分为两个进风口，使得穿越 吸热翅片组的风量小于穿越散热翅片组的风量，使穿越吸热翅片组的微小风量得到精确控 制，从而使穿越吸热翅片组的空气的显热在制冷片制冷量中的占比大幅降低、精确降低，空 气中水蒸汽的相变潜热在制冷片制冷量中的占比得到有效提高、精确提高，保证半导体制 冷片的吸热翅片组在低相对湿度(例如40%)条件下从空气中滤除水分，从而将半导体除湿 机所处空间内的相对湿度降低到50%以下，以有效抑制霉菌的发生。
[0033] 具体的，参照图2,本发明提供的半导体深度除湿机包括有一壳体10,壳体10内设 置有半导体制冷片3,半导体制冷片3的一侧设置有吸热翅片组7,另一侧设置有散热翅片组 2;壳体10上设置有第一进风口、第二进风口和出风口9，外界湿空气自分别从第一进风口和 第二进风口进入到壳体10内，且由第一进风口进入的湿空气先流经吸热翅片组7后再流向 散热翅片组2，由第二进风口进入的湿空气直接流向散热翅片组2;来自第一进风口和第二 进风口的空气一起流经散热翅片组2后经由出风口9排出壳体10;其中，第一进风口的进风 量小于第二进风口的进风量。
[0034] 如图3中所示，吸热翅片组7和散热翅片组2具体由一基板和多个平行间隔设置基 板上的翅片组成，吸热翅片组7、散热翅片组2的基板一侧压制在半导体制冷片3上；当半导 体制冷片3通电工作后，吸热翅片组7吸热、散热翅片组2放热，湿空气流经吸热翅片组7被降 温除湿，变成低温饱和空气，然后流经散热翅片组2带走散热翅片组2上的热量。
[0035] 第一进风口连通有第一进风通道，吸热翅片组7位于第一进风通道内；第二进风口 连通有第二进风通道，第一进风通道和第二进风通道相互独立，且在散热翅片组2的进风端 汇合;散热翅片组2的出风端通过一出风通道与出风口 9连通;从第一进风通道进来的被降 温除湿后的空气和从第二进风通道进入的空气汇合后流流向散热翅片组2,带走散热翅片 组2上的热量后经由出风通道从出风口 9排出壳体。
[0036] 第一进风口上设置有第一配风板8，第二进风口上设置有第二配风板4，第一配风 板8和第二配风板4用于实现对第一进风口、第二进风口的进风量的精确分配，在本实施例 中第一配风板8准确控制小流量空气进入，第二配风板4准确控制相对较大的空气流量进 入。本发明将流过吸热翅片组的风量控制为小于散热翅片组的通风量，从而使穿越吸热翅 片组的空气的显热在半导体制冷片制冷量中的占比大幅降低、精确降低，空气中水蒸汽的 相变潜热在制冷片制冷量中的占比得到有效提尚、精确提尚。
[0037] 进一步的，第一配风板8上设置有多个第一通孔，第二配风板4上设置有多个第二 通孔，其中第一通孔、第二通孔可以为如图4-5中所示的圆孔，也可为如图6-7中所示的矩形 孔;在其他实施例中，第一通孔、第二通孔也可为椭圆形、菱形、三角形或其它多边形，此处 均不作限制。本发明可以通过控制第一通孔、第二通孔的设置数量、尺寸来精确控制第一配 风板8和第二配风板4的进风量，从而来精确控制吸热翅片组7、散热翅片组2的通风量;例如 在本实施例中，第一通孔和第二通孔的尺寸相同，通过控制第一配风板8上第一通孔的设置 数目少于第二配风板4上第二通孔的设置数目，从而准确控制第一进风口的通风量小于第 二进风口的进风量，准确控制吸热翅片组7的通风量小于散热翅片组2的通风量。又例如，第 一通孔的直径或当量直径 < 第二通孔的直径或当量直径，第一通孔的数量 < 所述第二通孔 的数量，从而使得吸热翅片组7的通风量小于散热翅片组2的通风量。
[0038] 当第一配风板8和第二配风板4均为孔板的时候，即第一通孔和第二通孔均为圆孔 的时候，通过对孔板上圆孔的直径和数量的设置，调节空气流过孔板的阻力，就可以精确调 节吸热翅片组、散热翅片组的通风量，可以精确调整吸热翅片组通风量与散热翅片组通风 量的比例；即可以实现"增加散热翅片组通风量以降低散热翅片组的工作温度、提高半导体 制冷片的制冷效率"，又可以实现"减少吸热翅片组通风量使空气的显热在制冷片制冷量中 的占比大幅降低、精确降低，空气中水蒸汽的相变潜热在制冷片制冷量中的占比得到有效 提高、可靠提高，从而将半导体除湿机所在的工业与家用空间的相对湿度降低到50%以下。
[0039] 当第一配风板8和第二配风板4均为缝板的时候，即第一通孔和第二通孔均为矩形 缝眼，的时候，通过对缝板上缝眼的长度宽度和数量的设置，调节空气流过缝板的阻力，就 可以精确调节吸热翅片组、散热翅片组的通风量，可以精确调整吸热翅片组通风量与散热 翅片组通风量的比例；即可以实现"增加散热翅片组通风量以降低散热翅片组的工作温度、 提高半导体制冷片的制冷效率"，又可以实现"减少吸热翅片组通风量使空气的显热在制冷 片制冷量中的占比大幅降低、精确降低，空气中水蒸汽的相变潜热在制冷片制冷量中的占 比得到有效提高、可靠提高，从而将半导体除湿机所在的工业与家用空间的相对湿度降低 到50%以下。
[0040] 吸热翅片组7的下方设置有接水盘6,用于收集吸热翅片组7上形成的冷凝水;接水 盘6还连接有一水箱5，接水盘6内的水直接排到水箱内。
[0041] 散热翅片组2的出风端与出风口9之间设置有风机1，即设置在出风通道内，风机1 用于推动壳体内空气的流动。风机1启动后，使得壳体内部形成负压，从而使得外界空气顺 从第一进风口、第二进风口进入到壳体内。
[0042]下面就本发明提供的半导体深度除湿机的工作原理做进一步的说明：
[0043]首先，半导体制冷片3通电启动后，右侧的吸热翅片组7吸收热量，右侧的散热翅片 组2散发热量;风机1启动，使得外界湿空气分别从第一进风口、第二进风口进入到壳体内； 从第一进风口进入的湿空气经过第一配风板8后均匀流过吸热翅片组7,被降温除湿，成为 低温饱和空气后流向散热翅片组2;从第二进风口进入的湿空气经过第二配风板8后均匀流 向散热翅片组2;来自第一进风通道内的低温饱和空气与来自第二进风通道内的湿空气一 起流向散热翅片组2,并对散热翅片组2降温，最后再从出风口 9排出，如此循环达到除湿的 效果。
[0044]下面就具体实施例对本发明做进一步的说明：
[0045] 实施例1
[0046] 在本实施例中，半导体制冷片功率为50W，制冷量为15W，制热量为65W;通过控制第 一配风板、第二配风板上通孔的数量、尺寸，使得吸热翅片组风量为2m3/h，散热翅片风量为 50m 3/h;因此，吸热端通风量只有散热端的1/25,进出散热翅片组的温差为3.9°C;采取本发 明的第一配风板、第二配风板的配风技术，能精确控制吸热翅片组和散热翅片组的通风量， 保证低湿度条件下的除湿效果。
[0047] (1)3(TC60%RH 工况下
[0048] 吸热翅片组的进风露点21.392Γ，焓71.302kJ/kg，含湿量16.039g/kg，处理焓差 为 15/(2*1.2/3.6) =22.5kJ/kg，处理后的空气状态点为 17.304°C，焓48.802kJ/kg，含湿量 为 12 · 367g/kg 干，除湿量为 2*1 · 2( 16 · 039-12 · 367) =8 · 8g/h [0049] (2)在30°C40%RH 工况下
[0050] 吸热翅片组的进风露点15°C，焓57.402kJ/kg，含湿量10.601g/kg，处理焓差为15/ (2*1.2/3.6) = 22.5kJ/kg，处理后的空气状态点为12.3 °C，焓34.902kJ/kg，含湿量为 8 · 907g/kg 干，除湿量为 2*1 · 2 (10 · 601-8 · 907) = 4 · 06g/h
[0051]如果不采用本发明提供的除湿机，吸热翅片组的通风量将轻易超过lg/s，即大于 3m3/h，则半导体制冷片的15W制冷量将被流过吸热翅片组的空气的显热消耗殆尽，半导体 制冷片没有制冷量再用于空气中水蒸汽的冷凝热吸收，没有冷凝水滤出.
[0052]在本实施例中，采用本发明提供的半导体深度除湿机，其采用精准的配风板进行 配风，精确实现吸热翅片组的小风量2m3/h，在30°C40 %RH工况下从空气中滤出水分4.06g/ h，保证半导体除湿机所在空间的相对湿度低于50%，从而能够有效除湿并且抑制霉菌的发 生和发展。
[0053] 实施例2
[0054] 在本实施例中，半导体制冷片的功率为50W，制冷量为15W，制热量为65W;通过控制 第一配风板、第二配风板上通孔的数量、尺寸，使得吸热翅片组风量为lm3/h，散热翅片风量 为50m 3/h;因此，吸热翅片组通风量只有散热翅片组通风量的1/50,进出散热翅片的温差为 3.9°C。采取本发明的第一配风板、第二配风板的配风技术，能精确控制吸热翅片组和散热 翅片组的通风量，保证低湿度条件下的除湿效果。
[0055] (1)在301：80%1^工况下
[0056] 吸热翅片组的进风露点26.14°C，焓85.44kJ/kg，含湿量21.57g/kg，处理焓差为 15/( 1*1.2/3.6) =45kJ/kg，处理后的空气状态点为14.408°C，焓40.44kJ/kg，含湿量为 10 · 242g/kg 干，除湿量为 1*1 · 2(21 · 57-10 · 242) = 13 · 6g/h;
[0057] (2)在3(TC60%RH 工况下
[0058] 吸热翅片组的进风露点21.392Γ，焓71.302kJ/kg含湿量16.039g/kg，处理焓差为 15/( 1*1.2/3.6) =45kJ/kg，处理后的空气状态点为8.672°C，焓26.302kJ/kg，含湿量为 6 · 97g/kg 干，除湿量为 1*1 · 2( 16 · 039-6 · 97) = 10 · 9g/h [0059] (3)在3(TC40%RH 工况下
[0060] 吸热翅片组的进风露点15°C，焓57.402kJ/kg，含湿量10.601g/kg，处理焓差为15/ (1*1.2/3.6)=451^/1^，处理后的空气状态点为1.695°(：，焓12.4021^/1^，含湿量为 4 · 269g/kg 干，除湿量为 1*1 · 2( 10 · 601-4 · 269) = 7 · 6g/h
[0061] 在本实施例中，采用本发明提供的半导体深度除湿机，其采用精准的配风板进行 配风，精确实现吸热翅片组的小风量lm3/h，在30°C40%RH工况下从空气中滤出7.6g/h水 分，保证半导体除湿机所在空间的相对湿度低于50%，从而能够有效除湿并且抑制霉菌的 发生和发展。
[0062] 本技术领域的技术人员应理解，本发明可以以许多其他具体形式实现而不脱离本 发明的精神或范围。尽管已描述了本发明的实施例，应理解本发明不应限制为这些实施例， 本技术领域的技术人员可如所附权利要求书界定的本发明精神和范围之内作出变化和修 改。
【主权项】
1. 一种半导体深度除湿机，其特征在于，包括壳体，所述壳体内设置有半导体制冷片， 所述半导体制冷片的一侧设有吸热翅片组，另一侧设有散热翅片组;所述壳体上设置有第 一进风口、第二进风口和出风口，除湿机外湿空气自所述分别从第一进风口和第二进风口 进入到所述壳体内，且由第一进风口进入的湿空气先流经所述吸热翅片组后再流向所述散 热翅片组，由第二进风口进入的湿空气直接流向所述散热翅片组;流经过散热翅片组后的 空气经由所述出风口排出所述壳体;其中，所述第一进风口的进风量小于第二进风口的进 风量。2. 据权利要求1所述的半导体深度除湿机，其特征在于，所述第一进风口上设置有第一 配风板，所述第一配风板上均布有多个第一通孔； 所述第二进风口上设置有第二配风板，所述第二配风板上均布有多个第二通孔。3. 据权利要求2所述的半导体深度除湿机，其特征在于，第一通孔的直径或当量直径< 第二通孔的直径或当量直径，所述第一通孔的数量<所述第二通孔的数量。4. 据权利要求2或3所述的半导体深度除湿机，其特征在于，所述第一通孔、所述第二通 孔为圆形、椭圆形、矩形、菱形、三角形或其它多边形。5. 据权利要求1所述的半导体深度除湿机，其特征在于，所述吸热翅片组下方设置有接 水盘。6. 据权利要求5所述的半导体深度除湿机，其特征在于，所述接水盘连接有一水箱。7. 据权利要求1所述的半导体深度除湿机，其特征在于，所述散热翅片组的出风端与所 述出风口之间设置有风机，用于推动壳体内空气的流动。
【文档编号】F24F3/14GK106091472SQ201610675560
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月15日 公开号201610675560.6, CN 106091472 A, CN 106091472A, CN 201610675560, CN-A-106091472, CN106091472 A, CN106091472A, CN201610675560, CN201610675560.6
【发明人】薛世山, 叶海林, 诸葛水明, 耿世彬, 韩旭, 苏晓声, 曾金辉, 袁丽, 朗润泽
【申请人】浙江普林艾尔电器工业有限公司