本發(fā)明涉及一種便攜式空調(diào)產(chǎn)品，特別涉及一種，將半導(dǎo)體制冷技術(shù)、冷熱分隔技術(shù)，水冷相變熱吸收技術(shù)，模塊化產(chǎn)品技術(shù)，等諸多技術(shù)相結(jié)合的一種空調(diào)產(chǎn)品，屬于制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

空調(diào)的笨重一直是為人詬病的痛點，也決定了它無法適用于任何炎熱環(huán)境的生活與工作中?，F(xiàn)如今，半導(dǎo)體材料的發(fā)展日新月異。輕巧簡便的模式又成為了時代與社會的新寵。于是我們?yōu)榱饲泻蠒r代發(fā)展的需要，結(jié)合最新的半導(dǎo)體制冷技術(shù)和精巧的外觀結(jié)構(gòu)，改良以往笨重的空調(diào)，使其達(dá)到輕巧簡便好用的時代要求，填補(bǔ)便攜式空調(diào)的空白。使人們在炎熱環(huán)境中的生活更加便捷舒適。

熱電制冷是具有熱電能量轉(zhuǎn)換特性的材料，在通過直流電時具有制冷功能，由于半導(dǎo)體材料具有最佳的熱電能量轉(zhuǎn)換性能特性，所以人們把熱電制冷稱為半導(dǎo)體制冷。半導(dǎo)體制冷是建立于塞貝克效應(yīng)、拍爾帖效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)、焦耳效應(yīng)、傅立葉效應(yīng)共五種熱電效應(yīng)基礎(chǔ)上的制冷新技術(shù)。其中，塞貝克效應(yīng)、帕爾貼效應(yīng)和湯姆遜效應(yīng)三種效應(yīng)表明電和熱能相互轉(zhuǎn)換是直接可逆的，另外兩種效應(yīng)是熱的不可逆效應(yīng)。

如附圖1所示，熱電對是由半導(dǎo)體材料組成的。熱電對有兩條分別由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體制成的電偶臂。電偶臂的兩端均存在匯流條，又稱為層壓匯流條，是一種多層層壓結(jié)構(gòu)的功率模塊電連接部件，可以連接多個電路的電力分配處。由n、p型材料組成一對熱電偶，當(dāng)熱電偶通入直流電流后，因直流電通入的方向不同，將在電偶結(jié)點處產(chǎn)生吸熱和放熱現(xiàn)象，稱這種現(xiàn)象為珀爾帖效應(yīng)。上端從外界吸熱；下端從向外界放熱。利用多個這樣的熱電偶就能夠制成一個如圖一中所示的熱電制冷電堆，將其接通電源后，利用多種傳熱器件使其熱端不斷的散熱，從而保持一定溫度。將熱電堆接入裝置中，冷端吸熱降溫從而達(dá)到了對工作環(huán)境制冷的目的。

p型半導(dǎo)體，也稱為空穴型半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體即空穴濃度遠(yuǎn)大于自由電子濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體，導(dǎo)電性主要依靠價帶中的空穴；n型半導(dǎo)體，也稱電子型半導(dǎo)體，自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度的雜質(zhì)半導(dǎo)體，以電子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體。因此從微觀的角度看，當(dāng)接通直流電源后，在冷端接頭的電流方向為由n到p，p型半導(dǎo)體中的空穴向離開冷端接頭的方向移動，接頭處的電子成為自由電子，電子移動在p型半導(dǎo)體中留下了空穴，形成了電子—空穴對。這些自由電子進(jìn)入n型半導(dǎo)體后，在通過接頭處釋放能量。但是這部分釋放的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及電子—空穴對所吸收的能量，同理p型半導(dǎo)體中也會出現(xiàn)相似的情況。因此最終的接頭出成為冷端，通過吸熱來達(dá)到制冷的作用。

模塊化設(shè)計，簡單地說就是將產(chǎn)品的某些要素組合在一起，構(gòu)成一個具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他產(chǎn)品要素進(jìn)行多種組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產(chǎn)品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：將半導(dǎo)體制冷技術(shù)、冷熱分隔技術(shù)、水冷相變熱吸收技術(shù)、模塊化產(chǎn)品技術(shù)等諸多技術(shù)相結(jié)合，成為一種創(chuàng)新小型便攜式半導(dǎo)體制冷空調(diào)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。

一種模塊化便攜式半導(dǎo)體空調(diào)，其特征在于，包括半導(dǎo)體制冷片(7)、水冷壁(5)、冷端翅片(8)、風(fēng)機(jī)(6)、導(dǎo)熱管(11)、水箱(10)、水泵(4)和利用相變原理的水降溫裝置(12)、鋰電池(1)、保險管(2)、遙控開關(guān)(3)、控溫器(9)；水冷壁(5)與半導(dǎo)體制冷片(7)熱端相貼，水泵與水冷壁通過導(dǎo)管相連接，水冷壁和水箱通過導(dǎo)管相連接，水箱再與水泵通過導(dǎo)管連接，水泵、水箱和水冷壁構(gòu)成一個水路循環(huán)；水泵能夠把水冷壁吸收熱量之后的水送入水箱當(dāng)中，進(jìn)而把水箱里溫度較低的水送入水冷壁中，繼續(xù)吸收熱端產(chǎn)生的熱量。同時，水箱還設(shè)有另一循環(huán)管路，由導(dǎo)熱管進(jìn)行循環(huán)，另一循環(huán)管路的導(dǎo)熱管嵌套在利用相變原理的水降溫裝置(12)中，實現(xiàn)對另一循環(huán)管路導(dǎo)熱管中水的降溫。另一循環(huán)管路導(dǎo)熱管中已經(jīng)有了一定溫度的水箱里的水進(jìn)入利用相變原理的水降溫裝置進(jìn)行水熱量的釋放，將水的熱量傳遞給利用相變原理的水降溫裝置里的相變儲能材料，利用相變儲能材料的相變消耗掉水中的熱能，再將釋放熱能之后的水送回水箱之中，繼續(xù)新一輪的循環(huán)；半導(dǎo)體制冷片(7)的冷端設(shè)有冷端翅片(8)，冷端翅片(8)上還設(shè)有風(fēng)機(jī)(6)，使得半導(dǎo)體制冷片(7)冷端的冷氣能夠由風(fēng)機(jī)(6)吹出；鋰電池(1)通過保險管(2)與遙控開關(guān)(3)連接，遙控開關(guān)(3)分別和水泵(4)、半導(dǎo)體制冷片(7)、風(fēng)機(jī)(6)連接，控溫器(9)分別和半導(dǎo)體制冷片的冷端、遙控開關(guān)連接，用于溫度的控制。

所述利用相變原理的水降溫裝置，其中設(shè)有平行并排的槽，槽內(nèi)填充有相變蓄熱材料，水箱的另一循環(huán)管路的導(dǎo)熱管嵌套在相變蓄熱材料中，相變蓄熱材料選自石蠟和月桂酸的一種或兩種；采用兩種材料時，優(yōu)選月桂酸和石蠟在槽內(nèi)交替間隔填充。采用本發(fā)明特制的相變?nèi)萜?，水由?dǎo)熱管在相變蓄熱材料的縫隙內(nèi)流動，從而利用相變原理消耗水的熱能。

利用相變原理的水降溫裝置還裝有高溫檢測裝置(13)，當(dāng)利用相變原理的水降溫裝置相變材料溫度過高時，采取緊急半導(dǎo)體制冷片(7)的措施，保證系統(tǒng)安全；從而使得系統(tǒng)之中的水能夠安全地長時間循環(huán)，消耗熱端的產(chǎn)熱。

半導(dǎo)體制冷片(7)、水冷壁(5)、冷端翅片(8)、風(fēng)機(jī)(6)組裝在一起，形成半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)；

控溫器(9)為單片機(jī)溫控系統(tǒng)。

半導(dǎo)體制冷片采用多組熱電半導(dǎo)體制冷片組合使用。

整個系統(tǒng)由電池供電，電源連接遙控開關(guān)，開關(guān)控制水泵、半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，和單片機(jī)溫控系統(tǒng)。半導(dǎo)體制冷片通電因塞貝克效應(yīng)、拍爾帖效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)、焦耳效應(yīng)、傅立葉效應(yīng)五種熱電效應(yīng)，在多組半導(dǎo)體兩側(cè)形成冷端和熱端，其中我們在冷端安裝翅片，提高冷端散熱效率，本系統(tǒng)在冷端翅片上安加風(fēng)機(jī)或風(fēng)扇，將冷端產(chǎn)生的冷與空氣進(jìn)行熱交換，之后，冷端產(chǎn)生的冷氣流有冷端翅片吹出，以此進(jìn)行對空間的制冷，熱端產(chǎn)生的熱量由水冷壁吸收，水冷壁與半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的半導(dǎo)體制冷片(7)熱端相連貼，水冷壁通過導(dǎo)管與水箱相連，水箱連著水泵，水泵將水泵入水箱，再將水泵入由相變蓄熱材料的利用相變原理的水降溫裝置(12)，以此來構(gòu)成水的循環(huán)，吸收水的熱量?？照{(diào)吹出的冷風(fēng)有電源所連的溫控單片機(jī)控制，在溫度達(dá)到用戶所預(yù)設(shè)的溫度時，單片機(jī)將控制系統(tǒng)斷電，待溫度上升到高于預(yù)設(shè)溫度時，單片機(jī)繼續(xù)恢復(fù)系統(tǒng)供電以此控制溫度。

此外本系統(tǒng)進(jìn)行了模塊化系統(tǒng)設(shè)計，可以有統(tǒng)一的連接接口，還可可加入除露系統(tǒng)裝置模塊、pm2.5凈化系統(tǒng)模塊等，以此完善空調(diào)系統(tǒng)。

所述水箱導(dǎo)管由pvc材質(zhì)制成。

所述冷端翅片為鋁合金材質(zhì)。

所述溫控器為單片機(jī)溫控器。

所述蓄電池為12v鋰電池。

本發(fā)明的有益效果：由于半導(dǎo)體制冷具有清潔、無噪音污染和有害物質(zhì)排放、壽命長、堅固、可靠性高、穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點,符合綠色環(huán)保要求,半導(dǎo)體比普通空調(diào)制冷速度快上許多，如附圖3，由于傳統(tǒng)空調(diào)采用壓縮機(jī)技術(shù)制冷速度較慢，本產(chǎn)品重量比傳統(tǒng)空調(diào)輕減許多，易方便攜帶本產(chǎn)品成本價格相對較低，本產(chǎn)品對溫度的控制迅速且靈敏。本產(chǎn)品采用了半導(dǎo)體制冷技術(shù)，將冷端與熱端分開最終能提供所需的低溫氣流，甚至能夠提供低于零點的空氣。對于個人小型利用的空調(diào)而言，既能夠滿足人們對于舒適環(huán)境的需求，又因為其有較小的體積和質(zhì)量，因此能夠便于攜帶。除此之外，本產(chǎn)品還利用了模塊化設(shè)計技術(shù)，可因用戶的使用需求增加或刪減模塊以完善功能。

附圖說明

圖1為半導(dǎo)體電熱偶原理示意圖。

圖2為模塊化便攜式半導(dǎo)體空調(diào)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3半導(dǎo)體空調(diào)模型冷熱端溫度變化圖

圖4為多組半導(dǎo)體組合使用冷熱端形成原理圖。

1鋰電池，2保險管，3遙控開關(guān)，4水泵，5水冷壁，6風(fēng)機(jī),7半導(dǎo)體制冷片,8冷端翅片,9控溫器,10水箱,11導(dǎo)熱管，12利用相變原理的水降溫裝置，13高溫檢測裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。

實施例1

結(jié)構(gòu)參見圖2和圖4。半導(dǎo)體制冷器：本制冷器由多種半導(dǎo)體組成，在多組半導(dǎo)體兩側(cè)形成冷端和熱端，其中在冷端安裝翅片，提高冷端散熱效率，我們在冷端翅片上安加風(fēng)扇，將冷端產(chǎn)生的冷與空氣進(jìn)行熱交換，之后，冷端產(chǎn)生的冷氣流有冷端翅片吹出，以此進(jìn)行對空間的制冷，熱端產(chǎn)生的熱量由水冷壁吸收，水冷壁與水冷系統(tǒng)相連，水冷壁通過導(dǎo)管與水箱相連，水箱連著水泵，水泵將水泵入水箱，再將水泵入由月桂酸和石蠟組成的水冷相變系統(tǒng)中進(jìn)行冷卻。半導(dǎo)體進(jìn)行冷端和熱端交換，冷端的冷氣由風(fēng)機(jī)6吹出，熱端的熱量由翅片8吸收，之后由水箱10中的水吸收，水通過泵4進(jìn)行循環(huán)，在水冷相變系統(tǒng)中進(jìn)行再度冷卻以此來將冷端與熱端分隔以此保證空調(diào)制冷量。電流從鋰電池1流出進(jìn)入遙控開關(guān)3，遙控開關(guān)3分別控制水循環(huán)的水泵系統(tǒng)和半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)由冷端翅片8、水冷壁5、半導(dǎo)體制冷片7和風(fēng)機(jī)6四部分組成。此外為控制空調(diào)溫度，我們利用單片機(jī)控溫器進(jìn)行溫度控制。

表1為半導(dǎo)體冷端溫度變化。

表1半導(dǎo)體冷端溫度變化

加入冷端翅片可以大幅增加半導(dǎo)體的散熱效率，相對于一般的直接散熱器，冷端翅片可以將風(fēng)扇與半導(dǎo)體進(jìn)行一定的分隔，使制冷效率大幅上升。

本產(chǎn)品對熱端的處理是用水冷相變系統(tǒng)，目的是將冷端與熱端充分分開，熱端連著水冷壁，水冷壁連著水箱和相變系統(tǒng)，本系統(tǒng)結(jié)合了普通水冷散熱器和相變散熱器的優(yōu)點，能夠高效的將熱量轉(zhuǎn)化。

以半導(dǎo)體作為制冷原的空調(diào)相比于傳統(tǒng)空調(diào)來說有一下優(yōu)點：

(1)制冷制熱時間快因為半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差。

(2)本產(chǎn)品重量比傳統(tǒng)空調(diào)輕減許多，易方便攜帶

(3)本產(chǎn)品成本價格相對較低

(4)本產(chǎn)品對溫度的控制迅速且靈敏

(5)本產(chǎn)品無環(huán)境污染因為不需要使用制冷劑，所以不存在配套制冷管路制冷劑泄漏和對環(huán)境污染問題。

本產(chǎn)品可以用在校園無空調(diào)的室內(nèi)情況，同時也可以放入防化服，化工服等專業(yè)服飾之中，同時也可服務(wù)于戶外作業(yè)人員。