一种半导体空调卡及坐垫、座椅、床垫制造技术

本发明专利技术涉及一种半导体空调卡及坐垫、座椅、床垫，属于高新技术电子产品制造领域。本发明专利技术的半导体空调卡包括半导体制冷芯片、冷端散热鳍片、热端散热鳍片和真空腔溶剂均热板，冷端散热鳍片与半导体制冷芯片冷面相连，半导体制冷芯片热面与真空腔溶剂均热板一端相连，热端散热鳍片与真空腔溶剂均热板另一端相连，本发明专利技术对半导体制冷芯片的工作方式和组成结构进行了创新卡式设计，使其可以应用于多种用途产品中，尤其能够应用于对大小和厚薄有严格要求的坐垫产品，对现有半导体空调制冷技术产生革新性影响。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体空调卡及坐垫、座椅、床垫
本专利技术涉及一种半导体空调卡及坐垫、座椅、床垫，属于高新技术电子产品制造领域。
技术介绍
半导体具有两个重要的物理效应，即塞贝克效应和帕尔帖效应，前者可用于发电和温度检测，而后者则用于制冷。当半导体芯片工作在制冷模式时，通过消耗电能，在芯片的两端产生温度差，即一端吸热，一端放热，如果热端产生的热量能够被有效的带走，那么冷端的热量就可以持续地输送到热端，从而产生制冷效果。因此半导体芯片虽然本身尺寸较小，但是为了使芯片处于良好的工作状态，热端一般都需要一个较大的散热器和强力的风扇，某些较大功率的芯片甚至需要在工作端采用水冷方式，这些问题直接导致了在应用中，半导体制冷模组的实际尺寸比想象中大得多，常规半导体制冷模组的结构如图1所示。所谓半导体空调坐垫或者座椅都是基于上述原理，简单地说，就是将半导体制冷模组与坐垫或座椅结合，配以温控电路和安全控制单元。通过传热媒介(如空气或者水)将坐垫或座椅内的热量传递到冷端，再经过半导体芯片，由热端排放到坐垫或座椅外部，以实现制冷效果。然而在实际应用中，只有在座椅系统中，这一功能才得到了较为完美的运用。半导体空调座椅系统的特点是通过一个强力的涡轮风扇，将高速气流通过半导体芯片两端的散热器，制冷时，将一端产生的冷气流导入座椅的海绵垫内，而另一端的热气流则排出座椅。由于座椅内部具有较大的可操作空间，因此可以使用较大的涡轮风扇和散热器，以确保半导体芯片的工作效率。目前空调座椅已在某些高端车的高配系列开始推广和普及。中国专利文件“一种内置式车用温控座椅”，公告号201989661，公开了一种内置式车用温控座椅，是由座垫，靠背垫，二个带孔真皮套，二个带孔海绵，进气风扇，可伸缩式通风软管道，二个带散热器半导体冷热模块，二个风分离器，控制装置所组合构成，通过风扇带动冷热交换，该专利只能运用在座椅系统中。而空调坐垫技术相对座椅技术来说显得非常不成熟，虽然市面上偶尔也有类似的产品出现，但是由于存着明显的技术缺憾而一直未能普及。现有的空调坐垫技术的特征可概括如下：1)半导体制冷片工作在坐垫外部，这是由于制冷片是一个易碎不耐压的部件，因此无法承受较大的机械压力或形变应力；2)由于制冷片工作在坐垫外部，因此坐垫内部和制冷片冷端的换热需通过固体或者液体传热媒介实现，如采用传热系数高的金属如铝铜板，或者比热大的液体介质如水等；3)散热端部件体积庞大，这是制冷片需要工作在坐垫外部的另一个重要原因，由于半导体制冷片的工作效率相对较低，如目前市面上制冷片的电功效率不到60％，制冷的同时将放出大量热，如果散热不良，将无制冷效果，因此散热端翅片较大，甚至借鉴电脑显卡和CPU散热，采用厚重的热管翅片散热器加风扇以增强散热。现有空调坐垫技术存在下述明显问题：1)为了避免半导体制冷片受压和保证散热端良好散热，坐垫必须做得非常厚，过厚的厚度将极大改变汽车座椅的驾驶视角，甚至妨碍汽车座椅的安全系统；2)采用铜铝板实现坐垫和制冷片之间的热交换实际应用中可行性低，首先为确保传热功率，铜铝板远比想象中的厚，其次由于存在明显温度梯度(铜铝金属板传热机制就是通过温度差异实现热传导，没有温梯就没有热传导)，坐垫的均温性很差，靠近制冷片的区域很冷，远离制冷片的区域基本没有制冷效果；3)现有技术较可行的方案是通过水作为传热介质，即在坐垫外部用半导体制冷技术将水冷却，通过水泵注入坐垫内部进行热交换，这样的工作方式，缺点是显而易见的，首先制冷速率慢，效率低下(水的比热大，需要将水冷却到一定温度才能产生明显的制冷效果)；其次，为了弥补效率不足，往往需采用大功率的半导体芯片，能耗高；最后，坐垫内遍布水管，一旦发生泄漏，可能带来后续的安全隐患。因此，研发一种制冷效果好、轻小便携又易于推广的半导体空调坐垫技术具有十分重要的创新意义及商业价值。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种半导体空调卡；本专利技术还提供了一种包括半导体空调卡的坐垫、座椅及床垫。本专利技术提供的半导体空调卡利用了半导体制冷芯片体积小，质量轻，制冷速度快，环保无噪音等特点，将半导体制冷芯片与散热鳍片集成为薄卡，直接工作于坐垫和座椅等内部，达到快速制冷的效果。本专利技术的技术方案如下：一种半导体空调卡，包括半导体制冷芯片、散热鳍片和真空腔溶剂均热板，所述的散热鳍片包括冷端散热鳍片和热端散热鳍片，所述的冷端散热鳍片与半导体制冷芯片冷面相连，半导体制冷芯片热面与真空腔溶剂均热板一端相连，所述的热端散热鳍片与所述真空腔溶剂均热板另一端相连。通过半导体制冷芯片、散热鳍片和真空腔溶剂均热板的组合成新型半导体空调卡，既达到优良的制冷效果又降低了体积尺寸。根据本专利技术优选的，所述的半导体空调卡还包括制冷端底座，所述的半导体制冷芯片和冷端散热鳍片通过制冷端底座与真空腔溶剂均热板一端相连。进一步优选的，所述的制冷端底座设有进气口分流挡片。所述的制冷端底座为隔热塑料材质，主要起以下两方面作用：a)对半导体制冷芯片和冷端散热鳍片进行安装固定；b)制冷端底座一端的进气口分流挡片将气流分为两部分，一部分气流通过半导体空调卡的冷端散热鳍片产生制冷空气，另一部分气流则通过热端散热鳍片，将半导体制冷芯片产生的热量带走。根据本专利技术优选的，所述的半导体空调卡还包括半导体空调卡壳体，所述半导体空调卡壳体位于半导体空调卡外部，半导体空调卡壳体为一个两端开口的扁长形盒体，盒体的中部设置有半导体空调卡插槽用于连接半导体空调卡，盒体的中部设有进气口，盒体底部设有进风口、出风口和热气流出口。半导体空调卡壳体起以下几方面作用:c)防止半导体空调卡和外部发生不良热交换；d)分配冷端和热端的气流量，实现最佳匹配；e)在散热鳍片表面产生高速气流，提升散热鳍片的热交换比；f)对半导体空调卡提供一定的机械防护，防止半导体空调卡因压力过大而损坏。半导体空调卡的工作原理为：当半导体制冷芯片工作时，半导体制冷芯片的发热端即热面产生的热量会使真空腔溶剂均热板一端腔体内的低沸点溶剂迅速挥发，产生的蒸汽可以迅速扩散到真空腔溶剂均热板另一端，在热端散热鳍片高速流动空气的冷却下，蒸汽被重新冷凝，通过毛细作用回流到连接有半导体制冷芯片的真空腔溶剂均热板一端，从而产生一个快速的热交换循环。与普通热管相比，真空腔溶剂均热板更适合进行超薄设计，并且真空腔溶剂均热板具有更大的散热面积、更高的热交换效率。一种坐垫，包括网状垫体和如上所述的半导体空调卡，所述半导体空调卡位于网状垫体内部。根据本专利技术优选的，所述坐垫还包括支撑内衬，所述支撑内衬用于连接半导体空调卡和网状垫体。支撑内衬将半导体空调卡和坐垫的网状垫体连接，起着缓冲和传热的作用，并进一步增加乘坐的舒适性和安全性，材质为柔性阻燃的有机聚合物。进一步优选的，所述支撑内衬包括匹配连接的内衬上部与内衬下部，半导体空调卡设置于内衬上部与内衬下部之间。内衬上部与内衬下部的结构对称，通过安装孔连接固定。进一步优选的，所述支撑内衬设置有微气孔。微气孔用于更好的使半导体空调卡产生的冷气均匀的散向坐垫中。进一步优选的，所述支撑内衬设置有缓冲垫圈。缓冲垫圈是为增加乘坐的舒适性。根据本专利技术优选的，所述的坐垫还包括循环风路系统，所述的循环风路系统设置于坐垫外部，循环风路系统包括风机和通风管道，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体空调卡，其特征在于，包括半导体制冷芯片、散热鳍片和真空腔溶剂均热板，所述的散热鳍片包括冷端散热鳍片和热端散热鳍片，所述的冷端散热鳍片与半导体制冷芯片冷面相连，半导体制冷芯片热面与真空腔溶剂均热板一端相连，所述的热端散热鳍片与所述真空腔溶剂均热板另一端相连。

【技术特征摘要】
1.一种半导体空调卡，其特征在于，包括半导体制冷芯片、散热鳍片和真空腔溶剂均热板，所述的散热鳍片包括冷端散热鳍片和热端散热鳍片，所述的冷端散热鳍片与半导体制冷芯片冷面相连，半导体制冷芯片热面与真空腔溶剂均热板一端相连，所述的热端散热鳍片与所述真空腔溶剂均热板另一端相连；所述的半导体空调卡还包括制冷端底座，所述的半导体制冷芯片和冷端散热鳍片通过制冷端底座与真空腔溶剂均热板一端相连；所述的制冷端底座设有进气口分流挡片；所述的半导体空调卡还包括半导体空调卡壳体，所述半导体空调卡壳体位于半导体空调卡外部，半导体空调卡壳体为一个两端开口的扁长形盒体，盒体的中部设置有半导体空调卡插槽用于连接半导体空调卡，盒体的中部设有进气口，盒体底部设有进风口、出风口和热气流出口。2.一种坐垫，其特征在于，所述坐垫包括网状垫体和如权利要求1所述的半导体空调卡，所述半导体空调卡位于网状垫体内部。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：夏盛清，
申请(专利权)人：夏盛清，
类型：发明
国别省市：山东;37