热电半导体空调座椅模组及座椅空调系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种新的热电半导体空调座椅模组及座椅空调系统，它包括至少有一个热电组件，安装在每一个热电组件上的外侧散热片单元和内侧散热片单元，共用一个轴流式风扇，而且风扇出风口与所述内、外侧散热片单元的热传导器件的热传导方向一致；基板和隔热垫位于内、外侧散热片单元的热传导器件之间；以及每一个相对独立的热电模组通过直流电极性交变实现冷热转换提供连通接口的器件。本实用新型专利技术是改进的用于座椅空调的热电模组，可克服现有技术的不足。结构简单，能效比高，冷热转换，安全可靠，便于安装，大大的提高了司乘车人员座椅的舒适性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种座椅的气候人工控制技术。具体说，本技术涉及一种 TEC (Thermoelectric Cooler，半导体致冷器)热电半导体空调座椅模组及座椅空调系统。
技术介绍
汽车座椅空调系统作为汽车空调系统的有效补充，具有调节座椅表面温度及湿度 的功能，可以最大限度地满足不同司乘人员在不同季节对座椅表面温度的要求，提高了司 乘人员的舒适性，有助于司乘人员保持充沛的精力和清醒的反应力。据统计由于司乘人员 的清醒反应力，可以提高驾车的安全性并促使有效的降低油耗。目前汽车座椅空调系统有两种形式一种是利用汽车本身已有的空调系统提供， 其原理是利用风扇直接从汽车本身的空调系统中取出一部分冷量，“送”到汽车座椅需要的 部位。输“送”冷量的方式也有两种一种是从汽车本身空调主出风口取风，用管道输送，这 种方式安装比较复杂；另一种是不使用管道，直接从车内空间取风。所有这些都必需要求汽 车本身原有的空调系统十分强劲。准确地讲，这两种都应称之为通风型“空调”座椅系统， 因其本质就是都离不开汽车本身的空调系统。换言之，如果汽车本身无空调系统，或者汽车 本身空调系统能力有限，那么这些座椅的空调系统也就不具备十分有效的制冷功能。此外 这种汽车座椅空调系统的制热功能都是采用电加热丝，即直接使用汽车电能来获得的。利用热电半导体组件本身具有的电致冷热的原理构建的另一种汽车座椅空调系 统中的制冷(热)不是依赖于汽车原有的空调系统，而是利用汽车的电能驱动热电半导体 空调模组直接实现座椅系统制冷(热)的功能。该方式使用电力直接转换成冷热来实现座 椅的空调功能，可以体现环境友好型的气候调节，是汽车等交通工具发展的方向。中国专利CN 95194981. 0和CN200580043893. 7公开了 “可调温度座椅气温控制系 统”和“用于交通工具温度模块的控制系统”。两个专利是同一家公司前后相隔10年连续 在中国申请的，其核心的装置都是相同的即把已有的冷热面都带翅片的热电半导体模块 直接插入到离心式风扇出风口中组合而成。实验证明目前该技术的能效比尚不理想，该装 置具有一定的局限性和缺点众所周知，热电半导体组件工作时，其一面制冷，另一面同时在制热，而且制热能 力大于制冷能力。如果制热面的热量不能及时扩散到附近的空间，其热面本身的温度就要 升高，其结果就要影响冷面的制冷效果。该技术只是把热电半导体组件连同附加在其两个 表面上的翅片直接插入离心式风扇的出风口。由于离心式风扇出风口截面很小，而且冷热 风同时被限制在狭小的通风口内，这样做的结果是不利于热电半导体组件的制冷功能。同 时由于出风口截面很小，附加在热电半导体组件两个表面上的翅片都很小，而且两个翅片 形状及散热表面积完全相同，这本身又不符合热电半导体组件对两侧散热面积及通风量的 要求，结果只能严重影响热电半导体模块的制冷效果。上述分析与实际对实物样品的检测 结果是一致的在环境温度30°C，对此结构的实物样品通12V直流电，结果是在该座椅热 电半导体模组的主出风口热风十分明显，几乎感觉不到冷风。经检测热面翅片一侧温度在358°C以上，冷面翅片一侧温度仅。为了弥补该不足，现有技术要求在每个模组都要按装 至少一个废热交换器风扇，降低热电组件本身的热面温度，借此提高制冷能力。这就从另一 个方面说明，现有的专利技术只能在高档汽车中应用，原因在于其热电半导体模块制冷能 力不足，需要高档汽车本身强劲的空调能力来保证。从这一点来看，在制冷方面该技术与通 风型座椅空调系统没有实际上的差别。目前中国已成为全世界汽车产销量第一的大国，高档轿车只是其中很少的一部 分。面对大量的普通的中低档轿车，甚至本身无空调的货车、工程车等机动车，都急需推动 大力发展更先进的能效比高的热电半导体空调座椅装置，不断提高司乘车人员座椅的舒适 性将具有重要的现实意义。因此，有必要对热电半导体空调座椅模组及座椅空调系统进行 改进。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种新的热电半导体空调座椅模组及座椅空调系统， 它是改进的用于座椅空调的热电半导体模组及座椅空调系统，可以克服现有技术的不足。 本技术能效比高，结构简单，安全可靠，安装方便，大大的提高了司乘人员座椅的舒适 性。本技术提供的一种热电半导体空调座椅模组(以下简称热电模组)。包括至少有一个热电半导体组件(以下简称热电组件)，安装在每一个热电组件上的 外侧散热单元和内侧散热单元共用一个轴流式风扇，且风扇出风口与所述内、外侧散热片 单元的热传导器件的热传导方向一致。内侧散热单元的热传导器件高度低于外侧散热单元的热传导器件的高度。例如为 2/3。基板和隔热垫位于内、外侧散热单元的热传导器件之间；以及每一个相对独立的 热电模组通过直流电极性交变实现冷热转换提供连通接口的器件。本技术提供的一种热电模组包括热电组件、外侧散热片单元、内侧散热片单 元、轴流风扇(小型)、基板、隔热垫，其主要特征是每个热电模组至少有一个热电组件，安装在每一个热电组件上的外侧散热片单元 和内侧散热片单元共用一个轴流式风扇，且风扇出风口与前所述内、外侧散热片单元的翅片方向一致。内侧散热片单元的翅片高度低于外侧散热片单元翅片的高度。可选的是内侧散热 翅片高度是外侧散热翅片高度的60%。基板和隔热垫位于内、外侧散热片单元之间，即除热电组件所占用的面积外，内外 侧散热片之间必须用基板和隔热垫把热电模组的冷热功能直接分开；每一个相对独立的热电模组必须有公用的外侧通风罩、内侧通风罩及接线端子， 为热电模组通过直流电极性交变来实现其冷热转换提供的接口。在制冷工况下，环境温度30°C时，热电模组外侧散热片单元表面温度升高不大于 10°C。同时，内侧散热片单元表面温度降低不小于8°C。这样可以提高热电模组的制冷效 率，同时也不需要对外侧散热片单元另外附加废热交换器风扇。这样就为空调系统制冷能 力较差或没有空调系统的车辆直接提供制冷空调座椅提供了可能。本技术的另一个方面是提供了用改进后的座椅空调热电模组制作成的座椅 空调系统。包括空调座椅热电模组总成、通风网层。座椅主体，空调座椅热电模组一体化的总成结构置于其中。总成结构包括若干空 调座椅热电模组，若干空调座椅热电模组共用基板、隔热垫、外侧通风罩、内侧通风罩、电源 接口以及控温元件(可采用公知的控温元件)。依据不同车辆的使用场合、环境、温度、供电制式及座椅尺寸规格，制作成不同规 格的空调座椅热电模组总成。总成内分别包括2、4、6个或者更多热电模组，具体数目依据 座椅主体的椅座和靠背的场合和环境来确定，最好对称分布，构成的座椅空调系统可以独 立提供座椅所需的冷热空调功能，对汽车本身有无空调没有要求。同时也可以使用到其它 (除轿车以外也可以包括货车、工程车、飞机、轮船、火车、剧场及办公用座椅等)需要空调 座椅系统的场合。所述的热电模组对称分布于热电模组总成的两侧，出风口相对，不需另外使用“管 道”，可以自动形成空调气候空间。上述热电模组总成结构内有共用的基板和隔热垫，除了把每个热电组件的冷热散 热片单元隔开外，同时对总成内空调气候空间起到支撑、隔热和保温的作用。共用内通风罩本身的通风孔是按照人体与座位接触部位分布的，因此本身也就是 空调座椅的总出风口。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种热电半导体空调座椅模组，其特征在于它包括：至少有一个热电半导体组件，安装在每一个热电半导体组件上的外侧散热单元和内侧散热单元共用一个轴流式风扇，而且风扇出风口与所述内、外侧散热单元的热传导器件的热传导方向一致；基板和隔热垫位于内、外侧散热单元的热传导器件之间；以及每一个相对独立的热电模组通过直流电极性交变实现冷热转换提供连通接口的器件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵厚福，赵岩，姜大伟，
申请(专利权)人：天津大福杉峰电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：12