一种基于热电制冷的便携式冷热一体机及方法技术

本发明专利技术提供一种基于热电制冷的便携式冷热一体机及方法，涉及热电制冷技术领域；包括箱体和半导体制冷元件，半导体制冷元件位于箱体的安装腔内，安装腔将箱体内的冷室和热室分隔；半导体制冷元件的冷端和半导体制冷元件的热端分离，并通过导线连接，冷端为变截面结构以降低焦耳热，冷端与冷室换热，热端为等截面结构并与热室换热；针对目前半导体制冷器工作时热端热量浪费以及冷热量不均、难以进行合理准确的控制调节的问题，将冷端和热端进行分离并隔热，对冷端采用变截面结构、在热端使用等截面结构，有效降低冷端和热端的冷热量差，提高热端热量利用率；增加温度传感器结合控制器实现反馈控制，对半导体制冷元件实现准确控制调节。调节。调节。

【技术实现步骤摘要】
一种基于热电制冷的便携式冷热一体机及方法


[0001]本专利技术涉及热电制冷
，具体涉及一种基于热电制冷的便携式冷热一体机及方法。

技术介绍

[0002]冷热一体机可以同时实现制冷和加热两种功能，集成度高，便于设备安装布置，同时满足保温/加热以及保冷/降温的需求。基于热电制冷的便携式冷热一体机，因为具有便于控制，不涉及化学反应、没有活动部件、不使用工作流体、不产生导致全球变暖的污染物、制冷高效可靠等特点，在便携式冷热一体机领域具有很好的发展潜力。
[0003]然而半导体制冷器在工作时，通常将热端的热量释放到周围环境中而造成能源的浪费，半导体制冷器在进行散热时，通常会附加重量较大、材质坚硬的散热器，而由于传统半导体制冷器的高集成性，不利于热端散热装置的布置和设计，因此，容易导致器件损坏和安全隐患。中国专利(公告号：CN1352467A)公开了一种分体式的热电偶制冷和发电技术，包括P型半导体热电材料、N型半导体热电材料、导线、直流电源和金属连接片，所述的一对同类型的半导体热电材料之间通过导线相连，实现其冷热端的分离。但其存在一定的问题：1.没有将热端的热量进行充分有效的利用，造成了能源浪费；2.冷端和热端的热电材料结构相同，导致相同输入电流下的冷热量相差很大而不能满足适当的冷热需求。3.缺少控制冷热量的反馈系统，不利于确定输入电流的大小。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于热电制冷的便携式冷热一体机及方法，将冷端和热端进行分离并隔热，减少热端与冷端之间的热交换量，对冷端采用变截面结构、在热端使用等截面结构，有效降低冷端和热端的冷热量差，提高热端热量利用率；增加温度传感器结合控制器实现反馈控制，对半导体制冷元件实现准确控制调节。
[0005]本专利技术的第一目的是提供一种基于热电制冷的便携式冷热一体机，采用以下方案：
[0006]包括箱体和半导体制冷元件，半导体制冷元件位于箱体的安装腔内，安装腔将箱体内的冷室和热室分隔；半导体制冷元件的冷端和半导体制冷元件的热端分离，并通过导线连接，冷端为变截面结构以降低焦耳热，冷端与冷室换热，热端为等截面结构并与热室换热。
[0007]进一步地，所述安装腔内设有多个半导体制冷元件，热端通过导热模块建立与热室的热交换，冷端通过导冷模块建立与冷室的热交换。
[0008]进一步地，所述半导体制冷元件包括P型半导体和N型半导体，并在安装腔内依次交替布置。
[0009]进一步地，P型半导体的热端与相邻一N型半导体的热端共同贴合于一金属连接片，该金属连接片贴合于导热模块；P型半导体的冷端与相邻另一N型半导体的冷端共同贴
合于另一金属连接片，该金属连接片贴合于导冷模块。
[0010]进一步地，所述冷端与热端之间设有两个绝缘板，绝缘板上设有供导线通过的通孔，一绝缘板贴合冷端远离冷室的一侧，另一绝缘板贴合热端远离热室的一侧，两个绝缘板间隔布置。
[0011]进一步地，所述安装腔内设有控制器和电源，冷室和热室内分别布置有温度传感器，温度传感器、电源和半导体制冷元件分别接入控制器。
[0012]进一步地，所述箱体包括绝缘外壳和绝热层，绝热层内部形成腔体，腔体划分为依次布置的冷室、安装腔和热室。
[0013]进一步地，所述冷端为沿远离冷室方向上截面积逐渐减小的梯台状结构，冷端朝向冷室的一侧端面呈正方形；热端为朝向热室一侧端面呈正方形的棱柱状结构。
[0014]本专利技术的第二目的是提供一种利用如第一目的所示基于热电制冷的便携式冷热一体机的工作方法，包括：
[0015]半导体制冷元件通电，冷端向冷室传递冷量以将冷室降温，热端向冷室传递热量以将冷室升温；
[0016]测取冷室和热室内的温度，调整半导体制冷元件的工作状态，直至冷室和热室内的温度达到需求。
[0017]进一步地，在冷端和热端之间设置绝缘板，阻断热端和冷端之间的热量传递。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0019](1)针对目前半导体制冷器工作时热端热量浪费以及冷热量不均、难以进行合理准确的控制调节的问题，将冷端和热端进行分离并隔热，减少热端与冷端之间的热交换量，对冷端采用变截面结构、在热端使用等截面结构，有效降低冷端和热端的冷热量差，提高热端热量利用率；增加温度传感器结合控制器实现反馈控制，对半导体制冷元件实现准确控制调节。
[0020](2)通过半导体制冷元件进行制冷，保证加热效果和冷却效果，安装腔将冷室和热室进行隔离，减少其相互影响，充分利用冷量和热量，提高能源利用率和能效系数，减少了能源的浪费。
[0021](3)半导体制冷元件在冷端采用变截面结构，在热端使用等截面结构，通过此设置能够降低冷端的体积从而降低其所产生的焦耳热，减少冷端的损耗，从而减少半导体制冷元件冷端和热端之间的冷热量差，降低了冷室和热室控温的难度。
[0022](4)箱体内部设置绝热层可以避免外界环境对箱体内温度的影响，而减少冷量及热量损失，保持箱体温度，绝缘外壳可以实现热绝缘和电绝缘，在保证安全性的同时可以减少能量的耗散和提高能效。
附图说明
[0023]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0024]图1为本专利技术实施例1和2中基于热电制冷的便携式冷热一体机的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术实施例1和2中半导体制冷元件的布置示意图。
[0026]其中，1.绝缘外壳，2.绝热层，3.冷室，4.热室，5.温度传感器，6.导冷模块，7.冷
端，8.绝缘片，9.热端，10.导热模块，11.导线，12.控制器，13.电源，14.金属连接片。
具体实施方式
[0027]实施例1
[0028]本专利技术的一个典型实施例中，如图1
‑
图2所示，给出一种基于热电制冷的便携式冷热一体机。
[0029]目前采用半导体制冷器工作时，存在热端9热量浪费以及冷热量不均的问题，并且，便携式一体机的缺少控制冷热量的反馈系统，不利于确定输入电流的大小，从而导致难以进行合理准确的控制调节。
[0030]基于此，本实施例提供一种基于热电制冷的便携式冷热一体机，将冷端7和热端9进行分离并隔热，减少热端9与冷端7之间的热交换量，对冷端7采用变截面结构、在热端9使用等截面结构，有效降低冷端7和热端9的冷热量差，提高热端9热量利用率；增加温度传感器5结合控制器12实现反馈控制，对半导体制冷元件实现准确控制调节。
[0031]下面，结合附图对上述基于热电制冷的便携式冷热一体机进行详细说明。
[0032]参见图1，基于热电制冷的便携式冷热一体机的主体为箱体，箱体内设有安装腔，安装腔将箱体分隔为冷室3和热室4，安装腔内布置制冷和制热模块，冷室3和热室4可以用于存放物品。制冷和制热模块采用半导体制冷元件，半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于热电制冷的便携式冷热一体机，其特征在于，包括箱体和半导体制冷元件，半导体制冷元件位于箱体的安装腔内，安装腔将箱体内的冷室和热室分隔；半导体制冷元件的冷端和半导体制冷元件的热端分离，并通过导线连接，冷端为变截面结构以降低焦耳热，冷端与冷室换热，热端为等截面结构并与热室换热。2.如权利要求1所述的基于热电制冷的便携式冷热一体机，其特征在于，所述安装腔内设有多个半导体制冷元件，热端通过导热模块建立与热室的热交换，冷端通过导冷模块建立与冷室的热交换。3.如权利要求2所述的基于热电制冷的便携式冷热一体机，其特征在于，所述半导体制冷元件包括P型半导体和N型半导体，并在安装腔内依次交替布置。4.如权利要求3所述的基于热电制冷的便携式冷热一体机，其特征在于，P型半导体的热端与相邻一N型半导体的热端共同贴合于一金属连接片，该金属连接片贴合于导热模块；P型半导体的冷端与相邻另一N型半导体的冷端共同贴合于另一金属连接片，该金属连接片贴合于导冷模块。5.如权利要求1所述的基于热电制冷的便携式冷热一体机，其特征在于，所述冷端与热端之间设有两个绝缘板，绝缘板上设有供导线通过的通孔，一绝缘板贴合冷端远离冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩吉田，杨金文，牟朝阳，葛艺，朱万超，梁文兴，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：