一种半导体冷暖扇的制作方法

本实用新型属于一种冷暖两用的风扇，尤其涉及一种利用半导体制冷片进行制冷或制热，产生冷风或暖风，同时通过温差发电芯片进行温差发电，实现能量回收的风扇。

背景技术：

半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它是利用半导体材料的peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。它具有降温速度非常快，安装空间小，无噪音、震动，无滑动和旋转部件，环保等众多优点。半导体制冷片在工作时，制冷和加热同时存在，适用于需要具有加热或制冷的应用条件与场合。由于半导体制冷片是通过输入电流驱动的，因此控制输入电流电压的大小和方向，即可控制制冷制热功率及方向。

半导体温差发电片，则是采用半导体制冷片的逆向工作原理，通过在温差发电芯片表面提供的温差，来发电产生电流。

随着半导体制冷片的效果不断提升，其应用领域也在不断提升。在实际应用中，出现了采用半导体制冷片进行产生冷风或暖风的风扇，在公告号为CN105465931A的空调扇，包括有第一风道上包括有第一风扇和所述半导体制冷片的第一面，所述第一风道内的风在所述第一风扇的作用下流经所述半导体制冷片的第一面后排出；第二风道上设置有第二风扇和所述半导体制冷片第二面，所述第二风道内的风在所述第二风扇的作用下流经所述半导体制冷片的第二面后排出，所述制冷片的第一面和第二面，一面为制热面，一面为制冷面。该专利虽然结构简单，不仅可以作为单纯风扇使用，还可以作为冷风或暖风风扇使用，但是也存在诸多不足：第一，制冷时产生的热亦向使用环境排放造成使用环境温度升高影响制冷效果。第二，制热时产生的冷亦向使用环境排放造成环境温度下降影响制热效果。第三，制冷时热没有回收利用实为浪费。第四，制热时冷没有回收利用亦为浪费。

技术实现要素：

本实用新型为解决上述现有技术中的不足，提供一种能够利用半导体制冷片制冷或制热，产生冷风或暖风，并利用温差发电芯片进行发电相应地制冷时热转电减少热排放制热时冷转电减少冷排放的风扇。该实用新型不但可以提高制冷效率和效果还能减少热排放，亦可以提高制热效率和效果同时减少冷排放。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：

一种半导体冷暖,包括第一风道，第一风道包括第一风扇和半导体制冷片的第一面，第一风道内的风在第一风扇的作用下流经半导体制冷片的第一面后排出；还包括第二风道，第二风道上设置有第二风扇和半导体制冷片第二面，所述第二风道内的风在第二风扇的作用下流经半导体制冷片的第二面后排出，制冷片包括第一面和第二面，一面为制热面，一面为制冷面，其特征在于，半导体制冷片的第一端平面固定热交换器，在半导体制冷片的第二端平面直接或间接的固定有温差发电芯片。

所述的热交换器为中空棱柱，半导体制冷片的第一端平面固定在所述棱柱表面。

所述的中空棱柱内部设置有互不交叉的棱片。

所述的温度交换器包括有热管、散热鳍片，热管一端为一平整的表面，所述表面固定有半导体制冷片的第一端面，热管另一端表面固定有鳍片。

所述的第一风扇与热交换器形成一密闭出风通道，所述出风通道与中空环状支架内部相连。

所述的中空环状支架两端设置有出风口。

所述的温差发电芯片为一层或多层叠加结构。

所述一层或多层叠加结构包括有均温板，半导体温差发电芯片和均温板相互固定，一层或多层叠加。

所述半导体温差发电芯片和/或均温板上设置有绝缘层，绝缘层上设置有至少包括有可焊接部位和电气连接分布线路层。

所述半导体温差发电芯片的电极与驱动电源相互连接。

本实用新型的有益效果：

通过温差发电芯片的设置，能够较好的将半导体制冷片工作过程中产生的热或冷能量，通过温差转化为电能，通过与驱动电源连接，直接反馈到输入端，不仅实现能量的重复回收利用，而且有助提高半导体制冷片的工作效率。

通过半导体温差发电芯片的一层或多层叠加结构设置，对温差进行更加高效的利用，从而进一步提高发电效率。同时，均温板的设置和形状变化，一方面使冷或热传递更加均匀，安装更加方便，同时均温板的形状变化，能够使半导体温差发电芯片的一层或多层叠加结构空间分布更加合理。在半导体温差发电芯片和/或均温板上设置有绝缘层和电路层，能够使半导体温差发电芯片的一层或多层叠加结构更加简洁，不仅可以提高结构的稳定性、降低零部件成本，而且生产效率可以大幅提高，成本将进一步降低。

热交换器能够快速将半导体制冷片表面产生的冷或热进行传导，通过增加与出风管道内空气的接触面积，快速将管道内的空气进行冷却或加热，在密闭管道内可以有效减少管道外的环境温度影响，防止灰尘、细小异物等进入，保持管道内部的清洁。

出风通道与中空环状支架相连，一方面可以引导出风口路径和方向的改变，另一方面中空环状支架可以外接其他出风结构，进行定向或旋转出风，提高出风的使用范围。

本实用新型作为一种冷暖两用风扇，不仅结构简单，静音，性能稳定，而且能够实现风扇工作时热能的回收利用，从而降低功耗，具有良好的市场应用前景。

附图说明

图1为实用新型一优选实施例的外观示意图；

图2为实用新型一优选实施例的立体分解示意图；

图3为实用新型一优选实施例温度交换装置的立体分解示意图。

图4为实用新型另一优选实施例的外观示意图；

图5为实用新型另一优选实施例的立体分解示意图；

图6为实用新型另一优选实施例温度交换装置的立体分解示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步说明。

实施例一

如图1、2所示，为本实用新型一优选实施例的外观和结构分解示意图。实施例包括有出风环a1、环形支架a2、第一风扇a3、热交换装置a4、外壳a5、驱动电源a6、第二风扇a7、底座a8等部件。其中，在底座a8上固定有外壳a5，在外壳a5的表面设置有按钮，如开关、自然风、冷风和暖风等，在外壳a5的内部固定有驱动电源a6，其中驱动电源a6与外壳a5表面按钮进行电气连接，从而使按钮能够对驱动电源a6进行控制。在外壳a5的下端设置有众多的开孔a51，在外壳a5的内部固定有热交换装置a4，在热交换装置a4的上方固定有第一风扇a3，热交换装置a4的两侧固定有第二风扇a7，其中第二风扇a7的位置与开孔a51相对应，在外壳a5的上方固定有环形支架a2，在环形支架a2的内两侧通孔a21上固定有出风环a1，通过上述部件的固定连接形成一个完整的风扇。

第一风扇a3与热交换装置a4在进风环内部形成一密闭出风通道，出风通道与中空环状支架a2内部相连，在中空环状支架a2两端设置有通孔a21，与出风环a1的中空内部相连，通过内部边缘侧的导向片，将风吹向指定方向和范围。

在本实施例中，风扇的进风口主要是从外壳a5的后面(与按钮正相对的面)开孔a51处进风，热风主要通过第二风扇a7，从外壳a5的侧面开孔a51处出风，而冷风主要由第一风扇a3送风，通过环形支架a2，最终从出风环a1的中空开口处出风。在实际使用中，通过改变热交换装置a4的输入电流方向，使半导体制冷片原先制热的一端进行制冷，而原先制冷端进行制热，从而也可以实现冷风从外壳a5的侧面开孔a51处出风，热风最终从出风环a1的中空处出风。

如图3所示，本实施例热交换装置a4的立体分解示意图。热交换装置a4主要由热交换器a9、半导体制冷片a10、均温板a11、温差发电芯片a12、散热器a13等组成。其中，半导体制冷片a9的第一端平面固定热交换器a9，在半导体制冷片a10的第二端平面间接固定有温差发电芯片a12，即先现在半导体制冷片a10的第二端面固定均温板a11，再在均温板a11的表面固定温差发电芯片a12，在温差发电芯片a12的表面再固定散热器a13，温差发电芯片a12的电极与驱动电源a6相互连接，直接将电量反馈到输入端，减少中间的储能设备，从而减少多次能量存储传递而造成的损耗。

热交换装置a4主要作用是通过半导体制冷片a9产生的冷或热，使热交换器a9内腔中的空气制冷或加热，通过风扇a3将风道内的空气送出，从而实现冷风或暖风。在半导体制冷片a9的工作过程中，半导体制冷片a9的第一端面制冷，风扇输出冷风，第二端面产生的热量通过温差发电芯片a12进行发电；同理，半导体制冷片a9的第一端面制热，风扇输出暖风，第二端面产生的冷与环境之间的温差来发电，从而使风扇工作的更加节能环保。

热交换器a9为中空棱柱，具体为六棱柱，半导体制冷片a9的第一端平面固定在所述棱柱表面，优选采用在六个棱柱表面同时固定半导体制冷片a9，一方面可以更加高效的利用空间，另一方面可以提高制冷或制热的整体功率。为更好的提高传导效率，增加温度交换器a9中空内部与空气的接触，在中空棱柱内部设置有互不交叉的棱片，从而增加传导面积，进一步提高传导效率。同时，中空棱柱的内部还可以设置有凹槽、凸起等结构，提高与空腔内置的液体介质接触面积。而棱片的互不交叉相连可以有效的提高内部气流的流通速率，避免由于某一通道堵塞而气流的不通畅。

热交换器a9是一种热传导部件，能够将半导体制冷片a10产生的冷或热快速传导并均匀分布，一般制作材质为金属、复合金属或陶瓷等。其中温度交换器a9的表面为平面、或是多面体平面，如需要扩大安装半导体发电芯片的数量，一般采用多面体平面的表面，形状为中空的棱柱体。

温差发电芯片a12可以为多层叠加结构，即在其表面先固定均温板，再在均温板上固定温差发电芯片，使温差发电芯片和均温板之间相互固定，一层或多层叠加，从而提高温差发电效率。上述一层或多层叠加结构，主要由温差发电片直接叠加或温差发电片与均温板规则或非规则的相互叠加，例如：温差发电片与均温板交错叠加，或者是直接叠加在均温板表面等。在叠加层数上，可以根温差大小，以及安装空间的分布，结合价格、生产等因素，进行综合选择考虑一层或多层。

均温板a11是指导热系数高、热阻小，受热后能够快速将热量传导和均匀分布的物体或装置，常用的为铜、热管、铝合金、相变材料、碳纤维、石墨烯等中的一种金属、非金属或装置。在本实施例中，均温板a11为一场长方形的平板结构，其形状也可以为长方体、棱锥体、“L”字型、“U”字型结构等，在其表面固定温差发电片和均温板，从而改变温差发电芯片和其他均温板的空间位置分布。均温板a11的面积一般大于温差发电芯片，具有以下几个方面优势：一方面可以使温差发电芯片的热传导更加均匀和高效；另一方面考虑到生产安装的效率提升，便于形成模块化结构。

在均温板a11、温差发电芯片a12等表面设置有绝缘层，绝缘层上设置有线路层，采用搪瓷或阳极氧化方式制作。绝缘层上设置有线路层，采用印刷、电镀、复合或喷涂方式制作。一般来说，采用传统印刷的方式能够较好适用，尤其是在表面强度和耐久度，适合于批量化生产。线路层至少包括有可焊接部位和电气连接分布，温差发电芯片分别固定在可焊接部位，各个温差发电芯片之间的电气连接为串联和/或并联，使每个温差发电芯片形成电气连接为整体，统一输出电压和电流。

在线路层上除至少包括有可焊接部位和电气连接分布外，还可以设置有静电保护电路，整流、限压、电流控制等电路中的一种或多种，以满足不同的功能需要。

半导体制冷片a10、均温板a11、温差发电芯片a12、散热器a13等部件之间的固定方式为焊接和/或粘结固化，固化粘结可以采用高导热水泥进行粘结。根据需要会优先考虑进行焊接，如表面由于材料难以焊接，可以在表面通过电镀、复合、喷涂等方式涂覆一金属层后再进行焊接。通过焊接的方式，其接触热阻可以大幅度的减少，有助于提高热传导效率，另一面该生产制作工艺简单，适合于批量化的大规模生产，有助于提高生产效率，减少生产成本。

散热器a13为铝合金散热器，其主要作用是将温差发电芯片工作的热量散发掉或是作为温差发电工作时的热端，保证温差发电芯片的高效运行，在实际应用中，还可以采用带有散热器片的热管、风扇、水冷、翅片散热器等中的一种或多种组合。

如图4、5所示，为本实用新型一优选实施例的外观和结构分解示意图。实施例包括有出风环b1、第一风扇b2、第一风道管b3、外壳b4、第二风扇b5、通风侧盖b6、热交换装置b7、第二风道管b8、蓄水盘b9、进风环b10、底座b11等部件。其中，在底座b11上固定有进风环b11，在进风环b11内部依次固定有蓄水盘b9，第二风道管b8，在第二风道管b8内固定有热交换装置b7，在进风环b11上固定有外壳b4，外壳b4的两侧固定有第二风扇b5和通风侧盖b6，在外壳b4的中央，与热交换装置b7对应固定有第一风道管b3和第一风扇b2，在外壳b4的上端固定有风环b1，通过上述部件的固定连接形成一个完整的风扇。

如图6所示，本实施例热交换装置b7的立体分解示意图。热交换装置b7主要由第一鳍片b12、第一热管b13、半导体制冷片b14、均温板b15、温差发电芯片b16、第二热管b17、第二鳍片b18等组成。其中第一热管b13的一端为一平整的表面，所述表面固定有半导体制冷片b14的第一端面，第一热管b13的另一端表面固定有第一鳍片b12。通过第一热管b13和第一鳍片b12的设置，可以快速的将半导体制冷片b14第一端面产生的冷或热传导到第一鳍片b12，通过第一鳍片b12扩大与周围空气的接触面积，提高风道内部空气的制冷或制热效率。

在半导体制冷片b14的第二端平面间接的固定有温差发电芯片b16，即先现在半导体制冷片b14的第二端面固定均温板b15，再在均温板b15的表面固定温差发电芯片b16，在温差发电芯片b16的表面再固定第二热管b17一端的平整表面，在第二热管的另一端表面固定有第二鳍片b12。

第二鳍片b12、第二风扇b5和通风侧盖b6三者位于同一水平线上，通过第二风扇b5将第二鳍片b12的热量通过通风侧盖内的通风口导出，或者是作为温差发电过程中的热端使用。

本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在技术方案范围内进行的通常变化和替换都应该包括在本实用新型的保护范围内。