一种底部封闭的电器及散热控制方法与流程

本发明涉及家电技术领域，尤其涉及一种底部封闭的电器及散热控制方法。

背景技术：

厨用电器在人们的日常生活中起着十分重要的作用，而且随着技术的快速发展，传统的厨用电器功能不断完善，同时也出现了很多新型的厨用电器，给人们的生活带来了很大的便捷。但是对于厨用电器来说，大部分都是通过加热来对食物进行烹饪，所以无论是电器的电路板还是加热盘都会在电器的底部产生热量。目前最常见的是采用带有散热孔的底板结构，通过空气自然对流来实现散热，也有采用散热孔和凸起肋板的底板结构。由于厨用电器不需要长时间的运行，所以这种自然对流的散热方式也可以满足其散热要求。

但是，由于传统厨用电器底部区域都是不封闭的，而且具有环境温暖、结构稳定的特点，因此非常适合蟑螂等虫类生活与繁殖。厨用电器的底部区域属于清理的盲区，这就导致很多厨用电器在使用一段时间后底部就完全被虫类所破坏，极大地缩短了其使用寿命，同时也对厨房的卫生条件造成威胁。因此，传统厨用电器的散热结构存在严重的弊端，有必要改进厨用电器底部结构，既保证其封闭性，又能把底部的热量散发出去。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

本发明为了解决现有的问题，提供一种底部封闭的电器及散热控制方法。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种底部封闭的电器，包括：内部工作单元、主电路板、底板、外壳和半导体散热装置，所述内部工作单元在所述主电路板供电的情况下工作，工作过程中产生热量；所述主电路板，设置在所述内部工作单元与所述外壳之间，用于供电；所述底板，设置在所述内部工作单元的底部且具有开孔；所述外壳与所述底板连接且设置在所述内部工作单元的外部；所述半导体散热装置嵌入到与所述开孔的区域形成封闭的底部，所述封闭的底部与所述外壳形成的第一腔体与所述内部工作单元之间有空腔；在所述主电路板供电情况下散热。

优选地，所述半导体散热装置依序包括：半导体制冷片、导冷块和散热模块；所述半导体制冷片用于吸收所述空腔的热量；所述导冷块与在所述半导体制冷片的冷端相连；所述散热模块与在所述半导体制冷片热端相连。

优选地，还包括电流控制器和温度传感器，所述电流控制器与所述半导体制冷片导线相连，与所述主电路板集成在一起；所述温度传感器与所述电流控制器通信连接，安装在所述内部工作单元的外壁上。

优选地，所述电流控制器根据所述温度传感器采集的所述内部工作单元的温度控制所述半导体制冷片的工作电流；当所述电流控制器判定当前温度过高时，则将所述半导体制冷片的工作电流增大；当所述电流控制器判定当前温度过低时，则将所述半导体制冷片的工作电流减小。

优选地，所述导冷块的材料为铝或铝合金，大小与所述半导体制冷片相等，厚度为7-11毫米。

优选地，所述散热模块与所述半导体制冷片的热端相连，大小与所述半导体制冷片相等，是风扇或相变散热器。

优选地，所述底板的材料是塑料或不锈钢，厚度在2-4毫米，所述开孔为长或宽在30-50毫米的方形开孔；所述外壳的材料为塑料或不锈钢，厚度在1-3毫米。

优选地，所述半导体散热装置可拆卸的嵌入到与所述开孔的区域。

优选地，所述半导体制冷片的制冷功率在40-80w。

本发明还提供一种底部封闭的电器的散热控制方法，用于控制如上任一所述的电器，包括如下步骤：在电器供电工作过程中，所述内部工作单元在所述主电路板供电的情况下工作，工作过程中产生热量；所述半导体散热装置在所述主电路板供电情况下散热。

本发明的有益效果为：提供一种底部封闭的电器及散热控制方法，通过半导体散热装置对电器底部进行散热，取代了传统的自然对流换热，全封闭的底部结构在保证散热的同时也能防止外界物质进入，为电器提供了一个安全稳定的工作环境。本发明充分利用了半导体制冷片体积小、工作没有震动和噪声、寿命长、价格低廉、易于控制等优点，能够及时地将底部的热量传递到外界环境中。

附图说明

图1是本发明实施例中第一种底部封闭的电器的示意图。

图2是本发明实施例中第二种底部封闭的电器的示意图。

图3是本发明实施例中第一种散热控制方法的示意图。

图4是本发明实施例中第二种散热控制方法的示意图。

图5是本发明实施例中一种电饭煲的结构示意图。

图6是本发明实施例中导冷块和相变散热器的温度(半导体制冷片冷热端温度)与半导体制冷片工作电流的变化关系示意图。

图7是本发明实施例中一种面包机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

半导体制冷是一种非常有效的制冷技术，具有广阔的应用前景。半导体制冷是利用半导体的热电效应(珀尔贴效应)来实现热量传递的，而热电效应是指电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热之外，在不同导体的接头处随着电流方向的不同分别出现吸热、放热现象。

半导体制冷不需要制冷剂，没有旋转部件，工作时没有震动、噪声，寿命长，而且可以通过输入电流的控制实现高精度的温度控制。虽然半导体制冷的制冷系数较低，但是对于厨用电器的散热来说，半导体制冷是一个很好的选择，一是厨用电器底部的散热量相对较小，二是半导体制冷片的体积较小便于安装，而且价格低廉。因此本发明通过使用半导体制冷改造厨用电器的底部结构，以解决上述传统技术的问题。

如图1和图2所示，本发明提供一种底部封闭的电器，包括：内部工作单元18、主电路板17、底板2、外壳1和半导体散热装置，

所述内部工作单元18在所述主电路板供电的情况下工作，工作过程中产生热量；

所述主电路板17，设置在所述内部工作单元与所述外壳之间，用于供电；

所述底板2，设置在所述内部工作单元的底部且具有开孔；

所述外壳1与所述底板2连接且设置在所述内部工作单元18的外部；

所述半导体散热装置嵌入到与所述开孔的区域形成封闭的底部，所述封闭的底部与所述外壳1形成的第一腔体与所述内部工作单元18之间有空腔；在所述主电路板17供电情况下散热。

本发明利用半导体散热装置对电器底部进行散热，取代了传统的自然对流换热，全封闭的底部结构在保证散热的同时也能防止外界物质进入，为电器提供了一个安全稳定的工作环境。本发明充分利用了半导体制冷片体积小、工作没有震动和噪声、寿命长、价格低廉、易于控制等优点，能够及时地将底部的热量传递到外界环境中。

可以理解的是，本发明的底部封闭的电器包括厨用电器，也可以包括其他电器。电器的内部工作单元在工作过程中产生热量有散热需求即可，空腔中的热量来自于内部工作单元。外壳1与底板2连接，用来保护内部工作单元，外壳1与底板2是独立设置的，如果电器的主电路板货其他出现问题，方便拆卸底板2进行维修。

在本发明的一种实施例中，半导体散热装置依序包括：半导体制冷片6、导冷块5和散热模块；

半导体制冷片6用于吸收所述空腔的热量；

导冷块5与在所述半导体制冷片6的冷端相连；

散热模块与在所述半导体制冷片6热端相连。

本发明通过半导体制冷片吸收空腔的热量，进一步通过导冷块5和散热模块将热量散发出去。

如图3所示，对应的，本发明提供一种底部封闭的电器的散热控制方法，用于控制如上所述的电器，包括如下步骤：

在电器供电工作过程中，所述内部工作单元在所述主电路板供电的情况下工作，工作过程中产生热量；

所述半导体散热装置在所述主电路板供电情况下散热。

在本发明的一种实施例中，还包括电流控制器4和温度传感器7，所述电流控制器4与所述半导体制冷片导线6相连，与所述主电路板17集成在一起；图1和图2中为了区分电流控制器4和主电路板17保持了一定距离。所述温度传感器7与所述电流控制器4通信连接，安装在所述内部工作单元18的外壁上，具体位置可以根据电器的不同而不同，比如可以安装在内部工作单元18的底部，也可以安装在内部工作单元18的侧壁上。电流控制器4根据所述温度传感器采集的所述内部工作单元的温度控制所述半导体制冷片的工作电流；当所述电流控制器4判定当前温度过高时，则将所述半导体制冷片6的工作电流增大；当所述电流控制器4判定当前温度过低时，则将所述半导体制冷片6的工作电流减小。

对应的，在本发明的底部封闭的电器工作之前，需要进行如下步骤：

将所述电流控制器4与所述半导体制冷片6相连接；

将所述温度传感器7与所述电流控制器4通信连接；

所述温度传感器7将温度实时传递到所述电流控制器4上；

所述电流控制器4根据所述温度传感器7采集到的温度数据来调节所述半导体制冷片6的电流值；

通过电流的控制可直接调节所述半导体散热装置的散热量，从而控制电器内部的温度。

如图4所示，在一种具体实施例中，所述散热控制方法包括如下步骤：

s1、接通电源，电器开始工作；

s2、温度传感器实时采集所述内部工作单元外壁的温度数据，并传输给电流控制器；

s3、电流控制器根据接收到的温度数据调节半导体制冷片的电流；预先设定温度阈值，将温度传感器传来的温度数据与温度阈值进行比较，当温度数据大于温度阈值时，则适当增大半导体制冷片的电流值；当温度数据低于温度阈值时，则减小半导体制冷片的电流值；

s4、半导体散热装置在电流控制器调节的电流下进行散热。

可以理解的是，半导体制冷片的制冷功率会随电流的变化而变化(二者成正相关)，从而控制电器内部的温度。

在本发明的一种实施例中，电流控制器与半导体制冷片通过导线连接，导线的材料可以选用但不限于铜(cu)，温度传感器与电流控制器的连接包括但不限于无线连接。电流控制器4与主电路板17集成到一起，也可以设置一个独立的模块。

本发明可以根据温度传感器采集的温度实时调节半导体散热装置的散热量，所述电流控制器通过接收到的温度数据判断电器底部空腔的温度状态，从而调节半导体制冷片的工作电流，优化电器的散热方式。

本发明提供的电器的散热装置的可靠性强，且所需部件价格成本低，实用性强。与现有的电器散热结构相比，本发明提供了封闭式且可自动调节的半导体散热装置，尤其适用于厨用电器，但不仅限于某一特定的厨用电器，其适应性强，通用性广。

可以理解的是，对于不同的电器，温度的判断标准不相同，可以根据电器的实际情况预先设置温度阈值。

在一种优选的实施例中，底板2具有方形开孔，除所述方形开孔外不具有其他散热孔结构，材料为塑料或不锈钢，厚度在2-4毫米范围内，底板2的厚度要求是考虑强度和散热问题，厚度小于2毫米则底板2的强度不满足要求，厚度大于4毫米会使得电器整体质量多大且不利于散热，方形开孔尺寸在30-50毫米范围内，当所述方形开孔尺寸处于该范围内时可以同时保证结构的稳定性和散热需求。

在优选的实施例中，外壳1与底板2固定连接，材料为塑料或不锈钢，以保证整个电器结构的稳定性，综合考虑整体的强度和经济性，优选地，厚度在1-3毫米范围内。

在优选的实施例中，半导体散热装置嵌入到方形开孔区域形成一个封闭的底部结构，其冷端处于电器底部空腔，热端处于外部环境中，封闭的底部结构可以保证电器底部空腔处于一个安全稳定的环境，可以有效地保护电器部件，增长其使用寿命。

可以理解的是，开孔也可以是圆形或椭圆形。

在优选的实施例中，所述半导体散热装置包括半导体制冷片6、导冷块5和散热模块，其是一个整体且可拆卸，其与底板2的连接可以选用但不限于卡扣式，可拆卸的连接方式便于半导体散热装置的清理和维修。

在优选的实施例中，半导体制冷片6尺寸与所述开孔相等，为了保证足够的散热功率，优选地，其最大制冷功率在40-80w范围内。

在优选的实施例中，导冷块5的材料为铝或铝合金，与所述半导体制冷片6的冷端相连，长宽尺寸与所述半导体制冷片6相等，综合考虑所述半导体制冷片6的冷端热量传递效率和电器底部空间限制，优选地，所述导冷块5的厚度在7-11毫米范围内。

在不同的实施例中，散热模块可以是不同的装置，优选地，散热模块选择风扇3和相变散热器8两种，

在优选的实施例中，所述风扇3与所述半导体制冷片6的热端相连，尺寸与所述半导体制冷片6相等，优选地，其额定功率在6-12v范围内，功率过小则不能满足所述半导体制冷片6热端的散热需求，功率多大则会产生较大的噪音。

在优选的实施例中，所述相变散热器8与所述半导体制冷片6的热端相连接，尺寸与所述半导体制冷片6相等。

实施例1

如图5所示，本发明提供了一种使用半导体制冷的封闭式电饭煲的结构示意图，包括锅盖16、主电路板17、外壳1、隔热层9、温度传感器7、导冷块5、支撑脚10、半导体制冷片6、相变散热器8、底板2、加热盘11、电流控制器4和内胆12。其中，半导体散热装置热端的散热模块选择相变散热器8，底板2材料为塑料，厚度为4mm，方形开孔尺寸为40mm×40mm，外壳1材料选取塑料，厚度为2mm，半导体制冷片6最大制冷功率为60w，导冷块5的材料为铝，厚度为7mm，半导体散热装置与底板2采用卡扣式连接。

电饭煲在煮饭工作模式下加热盘11的温度会达到103℃左右，在保温状态下加热盘11的温度会保持在65℃附近。由于隔热层9的存在，大部分热量都会储存在隔热层9内部的腔体内，只有小部分的热量会通过隔热层9进入外部的腔体。普通的电饭煲底部采用散热孔结构，热量通过电器底部与外界环境进行自然对流换热。本实施例提供的电饭煲则是利用半导体散热装置进行散热。正常情况下，空气自然对流换热系数为5-25w/m²k，外界环境温度tf为25℃左右，半导体制冷片6的最大制冷功率qmax为60w，电饭煲底部的换热面积大约为0.05m²。根据牛顿冷却公式：

qmax＝ah(tmax-tf)

可以大致估算电饭煲底部的可承受的最大温度tmax为125℃，但电饭煲实际工作状态下隔热层外的温度远远没有达到tmax，因此可以认为本实施例中的半导体散热结构能够很好地满足电饭煲底部的散热要求，且存在很大的余量。如果半导体制冷片6在最大功率下工作散热量会过大，而且电饭煲在煮饭模式和保温模式下所需的散热量不同，如果将半导体制冷片6的工作电流始终设置为固定值，可能会导致电饭煲底部的散热量过大或过小。而本实施例中的散热控制方法可以很好地解决这一问题，其散热控制方法包括如下步骤：

步骤1、接通电源，电饭煲开始工作。

步骤2、安装在隔热层9下的温度传感器7采集电饭煲底部的环境温度数据，并实时传输给电流控制器4。

步骤3、电流控制器4根据接收到的温度数据调节半导体制冷片6的电流。

步骤4、当判定底部温度过高时，则适当增大电流值；当判定底部温度过低时，则减小其电流值。

步骤5、半导体制冷片6的制冷功率会随工作电流的变化而变化(二者成正相关)，从而控制电器底部腔体的温度。例如，当电饭煲底部空腔温度超过40℃时，则可以认为电饭煲底部温度过高，电流控制器4会增大半导体制冷片6的工作电流，增加其制冷功率以达到散热降温的作用。从而保护电饭煲底部空腔内的电子器件，有利于提高电饭煲的使用寿命。此外，当电饭煲底部空腔温度低于25℃时，电流控制器4会减小半导体制冷片6的工作电流，减少其散热量让底部空腔温度达到正常水平，从而减少加热内腔向底部腔体的热量损耗，增加电饭煲煮饭的效率。

如图6所示，是导冷块5和相变散热器8的温度(半导体制冷片6冷热端温度)与半导体制冷片6工作电流的变化关系示意图。可以看出冷端吸热量和热端散热量与半导体制冷片6的工作电流成正相关，因此利用电流控制其半导体散热装置的散热量是可行的。

实施例2

如图5所示，本发明提供了一种使用半导体制冷的封闭式电饭煲的结构示意图，包括锅盖16、主电路板17、外壳1、隔热层9、温度传感器7、导冷块5、支撑脚10、半导体制冷片6、相变散热器8、底板2、加热盘11、电流控制器4和内胆12。其中，半导体散热装置热端的散热模块选择风扇，底板材料为塑料，厚度为3mm，方形开孔尺寸为40mm×40mm，外壳材料选取塑料，厚度为2mm，半导体制冷片最大制冷功率为60w，导冷块的材料为铝合金，厚度为9mm，半导体散热装置与底板采用卡扣式连接。

电饭煲在煮饭工作模式下加热盘11的温度会达到103℃左右，在保温状态下加热盘11的温度会保持在65℃附近。由于隔热层9的存在，大部分热量都会储存在隔热层9内部的腔体内，只有小部分的热量会通过隔热层9进入外部的腔体。普通的电饭煲底部采用散热孔结构，热量通过电器底部与外界环境进行自然对流换热。本实施例提供的电饭煲则是利用半导体散热装置进行散热。如果半导体制冷片6在最大功率下工作散热量会过大，而且电饭煲在煮饭模式和保温模式下所需的散热量不同，如果将半导体制冷片6的工作电流始终设置为固定值，可能会导致电饭煲底部的散热量过大或过小。而本实施例中的散热控制方法可以很好地解决这一问题，其散热控制方法包括如下步骤：

步骤1、接通电源，电饭煲开始工作。

步骤2、安装在隔热层9下的温度传感器7采集电饭煲底部的环境温度数据，并实时传输给电流控制器4。

步骤3、电流控制器4根据接收到的温度数据调节半导体制冷片6的电流。

步骤4、当判定底部温度过高时，则适当增大电流值；当判定底部温度过低时，则减小其电流值。

步骤5、半导体制冷片6的制冷功率会随工作电流的变化而变化(二者成正相关)，从而控制电器底部腔体的温度。例如，当电饭煲底部空腔温度超过40℃时，则可以认为电饭煲底部温度过高，电流控制器4会增大半导体制冷片6的工作电流，增加其制冷功率以达到散热降温的作用。从而保护电饭煲底部空腔内的电子器件，有利于提高电饭煲的使用寿命。此外，当电饭煲底部空腔温度低于25℃时，电流控制器4会减小半导体制冷片6的工作电流，减少其散热量让底部空腔温度达到正常水平，从而减少加热内腔向底部腔体的热量损耗，增加电饭煲煮饭的效率。

实施例3

如图7所示，本发明提供了一种使用半导体制冷的封闭式面包机的结构示意图，包括锅盖16、主电路板17、控制板15、外壳1、隔热层9、温度传感器7、导冷块5、支撑脚10、半导体制冷片6、风扇3、底板2、加热盘11、电流控制器4、搅拌棒14、烤箱体13和内胆12。其中，半导体散热装置热端的散热模块选择风扇3，考虑到面包机中有运动部件，在实际运行过程中会有震动，底板2材料为不锈钢，厚度为3mm，方形开孔尺寸为30mm×30mm，外壳1材料选取不锈钢，厚度为3mm，半导体制冷片最大制冷功率为40w，导冷块5的材料为铝，面包机底部空腔空间较大，因此选取厚度为11mm，半导体散热装置与底板2采用卡扣式连接。

面包机在发酵模式下内腔温度为30℃左右，在烘烤模式下内腔温度会达到180-200℃，但是由于隔热层9的存在，只有小部分热量会通过隔热层9传递到空腔。但在不同的工作模式下空腔的环境温度是不同，而且工作时可能会受到周围环境的影响，如果将半导体制冷片6的散热量设置为固定值，可以实现面包机底部的散热，但是面对不同工作模式、外界环境不能动态调节散热量。所以需要对面包机的半导体散热装置进行散热控制，其散热控制方法包括如下步骤：

步骤1、将面粉、配料放入到内胆12中，接通电源，面包机开始工作。

步骤2、安装在隔热层9右侧的温度传感器7采集面包机外腔的环境温度数据，并实时传输给电流控制器4。

步骤3、电流控制器4根据接收到的温度数据调节半导体制冷片6的电流。

步骤4、当判定底部温度过高时，则适当增大电流值；当判定底部温度过低时，则减小其电流值。

步骤5、半导体制冷片6的制冷功率会随工作电流的变化而变化(二者成正相关)，从而控制电器外部腔体的温度。例如，当面包机底部空腔温度超过40℃时，则可以认为面包机外腔温度过高，电流控制器4会增大半导体制冷片6的工作电流，增加其制冷功率以达到散热降温的作用。从而保护面包机外部空腔内的电子器件，有利于提高面包机的使用寿命。此外，当面包机外部空腔温度低于25℃时，电流控制器4会减小半导体制冷片6的工作电流，减少其散热量让外部空腔温度达到正常水平，从而减少加热内腔向外部腔体的热量损耗，增加面包机的工作效率。

本发明实施例的使用半导体制冷的封闭式的电器结构可以应用于不同的厨用电器或其他电器，半导体制冷片体积小、工作没有震动和噪声、寿命长、价格低廉、易于控制等特点。将半导体散热装置安装到电器底部，在保证电器底部空腔安全稳定的情况下，能够很好地满足其散热需求。而且本发明实施例中的散热控制方法可以优化厨用电器底部的散热方式，既可以保护电饭煲底部空腔内的电子器件，也可以减少其耗电量，为新型电饭煲的研究和开发提供了新的技术途径。

本发明中半导体散热装置在给定电流后的散热量是固定的，但是电器在不同的工作状态下所需的散热量是不同的，如果散热量固定可能会导致电器的空腔的温度过高或过低。针对这一问题，本发明提供了一种半导体制冷装置的散热控制方法，通过所述电流控制器和所述温度传感器可以实现对所述半导体散热装置散热量的控制，从而优化电器底部的散热。本发明提供的封闭式电器结构可靠性强，且所需部件价格成本低，实用性强。与现有的厨用电器散热结构相比，本发明提供了封闭式且可自动调节的半导体散热装置，尤其适用于厨用电器，但不仅限于某一特定的厨用电器，其适应性强，通用性广。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。