一种可逆电流的半导体制冷加热一体化装置的制作方法

本发明涉及一种可逆电流的半导体制冷加热一体化装置，利用光伏发电和半导体制冷原理实现加热和制冷功能，属于新能源技术领域。

背景技术：

随着科学技术的迅猛发展，半导体致冷器件的材料体系、掺杂种类与浓度、制造工艺等技术性难题被攻破。在国内已有陶瓷工艺方法制备半导体制冷材料的技术，据鉴定，通过该技术研制的材料性能指标处于国际先进水平。如今技术的发展使半导体制冷的优势重新显现出来。半导体制冷是一种固体制冷方式，它是靠空穴和电子在运动中直接传递热量来实现的。与压缩机制冷系统相比，没有机械转动部分，无需制冷剂，无噪声，无污染，可靠性高，寿命长，而且可电流反向加热，易于恒温控制等等。由于元件本身性能得到改进，以前认为是不可能应用这一技术的冷冻箱及100l以上的冷藏箱，如今也能应用了。半导体冷藏柜等产品在数十年前还只是一个梦想，现在已完全进入到了实用阶段。不过半导体制冷突出的优势，还在于可实现微小型制冷，功率可做到1w以下，且极轻极小(<50ram3，<1g)，传统的机械式压缩制冷难以替代。比如现在半导体激光器和个人电脑的cpu冷却系统中已经开始应用这一技术。半导体制冷在许多特殊应用领域具有广阔的应用前景。

此外，半导体制冷器件可以用来制作其他许多小家电产品，如帐内小空调、汽车小空调、冷暖机、除湿器、冷饮杯、制冰机、冷暖饮水机、冷暖床垫、空调椅、鱼缸水温调节器、各类芯片制冷器等。

半导体制冷片图册半导体制冷片作为特种冷源，在技术应用上具有以下的优点和特点：

1）不需要任何制冷剂，可连续工作，没有污染源没有旋转部件，不会产生回转效应，没有滑动部件是一种固体片件，工作时没有震动、噪音、寿命长，安装容易；

2）半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1，因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统；

3）半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，很容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统；

4）半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差；

5）半导体制冷片的反向使用就是温差发电，半导体制冷片一般适用于中低温区发电；

6）半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小，但组合成电堆，用同类型的电堆串、并联的方法组合成制冷系统的话，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到几毫瓦到上万瓦的范围；

7）半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。

太阳能光伏发电技术在国内已经产业化，由于2012年欧美对中国光伏产业相继进行“双反”调查，对中国光伏产业产生了巨大的打击。目前国内正在积极拓展国内市场，若将上述的半导体技术与光伏发电技术形成全新的产品，一方面可以满足各类制冷、加热行业的需求，另一方面可以适当的推广国内光伏发电技术的市场。

技术实现要素：

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明一种可逆电流的半导体制冷加热一体化装置的目的是解决单个器件实现加热和制冷双功能的问题。

技术方案：一种可逆电流的半导体制冷加热一体化装置，包括光伏阵列（1）、dc/dc变换器（2）、控制器（3）、蓄电池（4）、电源开关（5）、切换开关（6）、半导体加热与制冷器（7）、光伏阵列负极（8）。

所述光伏阵列（1）的电源输出与dc/dc变换器（2）的输入连接，dc/dc变换器（2）的输出分为两路输出，dc/dc变换器（2）输出一与电源开关（5）的输入连接，dc/dc变换器（2）输出二与蓄电池（4）的充电端口连接，控制器（3）的信号输入端口与dc/dc变换器（2）的检测端口连接，控制器（3）的输出分别与dc/dc变换器（2）的控制端口、蓄电池（4）的控制端口以及切换开关（6）的控制端口连接，电源开关（5）的输出与切换开关（6）的端口一连接，切换开关（6）的端口二与半导体加热与制冷器（7）的电源端口一连接，切换开关（6）的端口三与半导体加热与制冷器（7）的电源端口二连接，切换开关（6）的端口四与光伏阵列负极（8）连接。

一种可逆电流的半导体制冷加热一体化装置，其特征在于半导体加热与制冷器（7）由半导体制冷加热元件（7-1）、保温层（7-2）、不锈钢外罩（7-3）；半导体制冷加热元件（7-1）由两根电源线，不锈钢外罩（7-3）安装在导体制冷加热元件（7-1）外面，锈钢外罩（7-3）与导体制冷加热元件（7-1）中间有0.5cm的间隙，间隙中填充保温层（7-2）。

所述光伏阵列（1）由薄膜光伏电池构成，或者单晶硅光伏电池构成，输出电能用导线与dc/dc变换器（2）的输入连接。

所述dc/dc变换器（2）由直流-直流斩波器构成，用于将光伏阵列（1）的输出电能转换为符合蓄电池（4）的充电要求和半导体加热与制冷器（7）的用电需求。

所述控制器（3）单片机构成，输入端口采集dc/dc变换器（2）的电压与电流，根据检测信号，控制蓄电池（4）的充、放电状态。控制器（3）还控制切换开关（6）的工作状态。

所述蓄电池（4）由铅酸免维护蓄电池构成。

所述电源开关（5）由普通开关构成，用于控制半导体加热与制冷器（7）的通电或者断电。

所述切换开关（6）由四个端口，端口一与端口二连接，并且端口三与端口四连接，此时电流方向为正向，半导体加热与制冷器（7）工作在制冷状态，当端口一与端口三连接，并且端口二与端口四连接，此时电流方向为反向，半导体加热与制冷器（7）工作在加热状态。

所述半导体加热与制冷器（7）由半导体制冷加热元件（7-1）、保温层（7-2）、不锈钢外罩（7-3）；半导体制冷加热元件（7-1）由两根电源线，不锈钢外罩（7-3）安装在导体制冷加热元件（7-1）外面，锈钢外罩（7-3）与导体制冷加热元件（7-1）中间有0.5cm的间隙，间隙中填充保温层（7-2）

所述光伏阵列负极（8）用于返回电流，形成电路回路。

工作原理：光伏阵列（1）将太阳能转换为直流电能，送至dc/dc变换器（2），dc/dc变换器（2）将电能转换为满足蓄电池（4）充电要求和半导体加热与制冷器（7）用电要求。打开电源开关（5）后，直流电能经过切换开关（6）送至半导体加热与制冷器（7），电流最后达到光伏阵列负极（8）端。控制器（3）控制切换开关（6）四个端口的接通或者断开状态，可以改变半导体加热与制冷器（7）的电流方向，实现制冷或者加热的功能。

有益效果，本发明具有以下优点：

（1）本发明使用光伏发电技术提供电能，实现制冷或者加热功能，当光伏发电出现剩余时，剩余的电能送至蓄电池，系统稳定可靠。

（2）本发明改变供电电流的方向，实现制冷与加热的切换，同一装置可实现两种功能，结构简单、性能可靠。

（3）本发明采用半导体制冷原理，功率小，无任何有害气体排放。

（4）本发明在结构、大小设计灵活，应用市场广泛。

附图说明

图1为本发明结构制冷电流方向示意图；

图2为本发明结构加热电流方向示意图；

图3为本发明的半导体加热与制冷器示意图；

图4为本发明的切换开关端口示意图。

图中：1是光伏阵列、2是dc/dc变换器、3是控制器、4是蓄电池（4）、5是电源开关、6是切换开关、7是半导体加热与制冷器、8是接地；7-1是半导体制冷加热元件、7-2是保温层、7-3是不锈钢外罩。

具体实施方式：结合附图1至图4进一步对本发明解释。

一种可逆电流的半导体制冷加热一体化装置，包括光伏阵列（1）、dc/dc变换器（2）、控制器（3）、蓄电池（4）、电源开关（5）、切换开关（6）、半导体加热与制冷器（7）、光伏阵列负极（8）。

所述光伏阵列（1）的电源输出与dc/dc变换器（2）的输入连接，dc/dc变换器（2）的输出分为两路输出，dc/dc变换器（2）输出一与电源开关（5）的输入连接，dc/dc变换器（2）输出二与蓄电池（4）的充电端口连接，控制器（3）的信号输入端口与dc/dc变换器（2）的检测端口连接，控制器（3）的输出分别与dc/dc变换器（2）的控制端口、蓄电池（4）的控制端口以及切换开关（6）的控制端口连接，电源开关（5）的输出与切换开关（6）的端口一连接，切换开关（6）的端口二与半导体加热与制冷器（7）的电源端口一连接，切换开关（6）的端口三与半导体加热与制冷器（7）的电源端口二连接，切换开关（6）的端口四与光伏阵列负极（8）连接。

一种可逆电流的半导体制冷加热一体化装置，其特征在于半导体加热与制冷器（7）由半导体制冷加热元件（7-1）、保温层（7-2）、不锈钢外罩（7-3）；半导体制冷加热元件（7-1）由两根电源线，不锈钢外罩（7-3）安装在导体制冷加热元件（7-1）外面，锈钢外罩（7-3）与导体制冷加热元件（7-1）中间有0.5cm的间隙，间隙中填充保温层（7-2）。

本发明特别适用车载冰箱系统，一方面可以起到制冷作用，另一方面可以起到加热作用，为汽车提供温水或者冰水等。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。