專利名稱：一種半導體冷熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體制冷制熱技術領域，更具體地說是涉及一種利用半導體熱 電裝置對食物進行降溫或者加熱的半導體冷熱器。
背景技術：
現有的食物加工器皿，如電炒鍋、電燉鍋等，基本上都是電加熱方式制得，鮮有制 冷和加熱兩者兼具的。若能制造一種既可加熱又能冷卻食物的家用烹調鍋皿，一鍋兩用，可 為人們提供極大的方便，將更能受到用戶的歡迎。眾所周知，半導體熱電裝置可以實現制冷和加熱的轉換，它通過改變直流電壓的 極性來決定在同一制冷片上實現制冷或加熱，在半導體芯片中，當一塊N型半導體材料和 一塊P型半導體材料聯結成電偶對時，在這個電路中接通直流電源后，就能產生能量的轉 移，電流由N型元件流向P型元件，在其接頭吸收熱量，成為冷端；電流由P型元件流向N 型元件，在其接頭釋放熱量，成為熱端。使用一個芯片就可以代替分立的加熱系統和制冷 系統，通過輸入電流大小的控制，則可控制產冷、產熱量，從而可實現高精度的溫度控制 ’另 外，半導體芯片熱慣性非常小，制冷、制熱時間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通 電很短的時間，芯片就能達到最大溫差。由于半導體熱電系統具有制冷和制熱的特性，在人 們生活上具有廣泛的應用前景，市場上常見的有半導體冷熱箱、半導體冷熱杯，卻未見有直 接用于食物烹飪加工處理的。中國實用新型專利CN200420020443. 9公開了一種電子冷熱 鍋，它由導熱鍋體、外殼、半導體熱電器件等部件組成，工作時，半導體熱電器件向導熱鍋體 釋放冷量或者是熱量，直接冷卻或者加熱鍋內的食物，通過改變電源極性來改變冷卻或者 是加熱功能，可以用于如水果沙拉、生魚片。也可以用于熱牛奶。該電子冷熱鍋雖然冷熱處 理可以互換，但是這種電子冷熱鍋卻存在如下的缺點一是當電子冷熱鍋加熱工作時，其 加熱的功率較大時，大電流高溫工作將影響核心部件半導體芯片的可靠性，使芯片工作壽 命減少，整機平均無故障工作時間降低。二是半導體芯片要兼顧制冷、制熱，當芯片在制冷 時的工作參數(電阻、溫差、最大產冷量等)一經設定，電子鍋加熱功率的調節只能通過改 變電壓來實現，加熱功率調節幅度非常有限，通常表現為加熱時間較長，不能滿足用戶的要 求。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是，提供一種可靠性強、加熱或者制冷均能快速地 到達所需溫度的半導體冷熱器，以克服現有技術的不足。為解決上述技術問題，構造一種半導體冷熱器，包括導熱板、半導體芯片、散熱器， 換熱風扇，所述半導體芯片的制冷或加熱工作模式由輸入不同方向的電流實現，所述導熱 板和散熱器分別設在半導體芯片的兩端面，所述導熱板上設有加熱體，所述加熱體僅在半 導體芯片加熱工作模式下是通電工作的。上述的半導體冷熱器中，所述導熱板和半導體芯片間設有熱傳導塊，所述熱傳導塊與導熱板接觸傳導熱量。上述的半導體冷熱器中，連接螺釘依次將導熱板、熱傳導塊、半導體芯片、散熱器 連接為一體。上述的半導體冷熱器中，所述熱傳導塊四周包裹隔熱層結構。上述的半導體冷熱器中，所述導熱板下設凸臺，所述凸臺緊貼在半導體芯片的端 面上。上述的半導體冷熱器中，所述加熱體是加熱片或加熱絲或加熱膜或加熱管。上述的半導體冷熱器中，所述散熱器是翅片式散熱器(擠出或插接)或絲網式散 熱器或針狀散熱器或刨片式散熱器。上述的半導體冷熱器中，所述換熱風扇設在散熱器的下方或側面，在所述換熱風 扇外殼上設卡鉤，所述卡鉤可壓扣在散熱器上或通過螺釘固定到散熱器或風道殼體上。上述的半導體冷熱器中，所述換熱風扇順沿著散熱器的翅片方向設在散熱器的一側。本實用新型的半導體冷熱器通過控制器對半導體芯片施以不同極性的電源使內 鍋的食物降溫或者加熱，在加熱狀態時，通過加熱體發熱和半導體芯片小功率制熱共同工 作改善半導體冷熱器的制熱效果，與現有技術相比，本實用新型具有以下優點1)制熱時，半導體芯片以小功率輔助加熱，工作電流小，降低了芯片的故障率、提 高了平均無故障工作時間，同時消除了導熱板熱量通過半導體芯片時的熱短路。2)加熱體參數可調節，加熱功率不受半導體芯片制冷參數的影響，加熱的速度和 溫度可由用戶控制，使用更方便。3)加熱體敷設在緊貼在內鍋下面的導熱板上，而不是設置在鍋體或內鍋上，因而 鍋體可以是僅由單層的金屬薄板制得，內鍋也可以設計為移動式的部件，從而簡化鍋體及 內鍋的制作、裝配工序，提高生產效率。加熱體在導熱板上環形布置的方式可使導熱板熱量 均衡，加熱效果好。本實用新型的半導體冷熱器可以用于冷卻料理、水果沙拉佐拌或加熱食物，也可 以在室內或野外使用，用途多樣，極大地豐富了人們的生活。
圖1是本實用新型一種半導體冷熱器的結構示意圖；圖2是半導體熱電組件結構示意圖；圖3是圖2的A-A剖結構換熱風向示意圖；圖4是本實用新型實施例二的結構示意圖；圖5是本實用新型實施例三的結構示意圖；圖6是本實用新型實施例四的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合本實用新型附圖，對本實用新型的具體實施方式
作描述，顯然，所描述 的具體實施方式
僅是一部分實施例，基于本實用新型的實施方式，本領域普通技術人員在 沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均是本實用新型的保護范圍內。[0026]實施例一參見圖1 4，本實用新型的半導體冷熱器設有鍋體2，鍋體2上設鍋蓋1，在鍋體 2內有金屬內鍋3、半導體冷熱器包括熱傳導塊41、半導體芯片42、散熱器43、導熱板5、換 熱風扇6。熱傳導塊41緊貼導熱板5的中心位置并接觸傳熱，半導體芯片里是由P型溫差 電元件和N型溫差電元件組成的電偶對，通直流電后在冷端吸熱、在熱端釋放熱量，當對半 導體芯片接通不同極性電源時，冷端和熱端互換。而導熱板將半導體組件的熱量傳遞給金 屬內鍋，使之對鍋內食物進行冷熱加工。通常，我們將半導體芯片42向熱傳導塊41傳遞冷 量的過程稱之為制冷工作狀態，當半導體芯片42向熱傳導塊41傳遞熱量的過程稱之為制 熱工作。電氣系統包括電源、開關、控制器、感溫器(圖中未示出)。感溫器設在導熱板5 上，感溫器與控制器連接并傳送溫度實時信息。鍋體2是一金屬的外殼，鍋體上設置進風口和出風口。內有與內鍋3形狀相適應 的導熱板(如圓形或方形等)將鍋體分為上下兩部分，上部放置的是金屬的內鍋3，內鍋3 可以是固定式的，也可以是可移動式的。內鍋設在導熱板上并與導熱板接觸傳導熱量。鍋 體下部的空間放置換熱風扇6及半導體熱電組件4。導熱板5是一塊金屬盤，在導熱板5的 底面上敷設加熱體8，半導體冷熱器制冷時，加熱體8不工作；當半導體冷熱器制熱工作時， 加熱體8工作，同時，半導體芯片42也輔助進入加熱工作狀態。加熱體8的加熱功率通過 改變加熱體的阻值或工作電壓調節。當半導體芯片42輔助加熱時，半導體芯片42通以較 小電流，以小功率向鍋體提供熱量，當半導體芯片42制熱時，其冷熱端面的溫差有效防止 熱量從半導體芯片向外泄漏，使半導體冷熱器的加熱效果更加理想。圖2清楚地說明了半導體熱電組件4的的結構，如圖中所示，半導體芯片42夾在 熱傳導塊41與散熱器43之間，熱傳導塊41與散熱器43均是熱的良導體，倘若半導體芯片 42不工作時，半導體熱電組件則成為本冷熱鍋熱量的輸出口，造成熱短路的現象。因此，在 本實用新型的半導體冷熱器制熱時，使半導體熱電組件4以小功率輔助性加熱方式投入工 作狀態，可避免鍋內的熱量從半導體熱電組件4這個導熱的“窗口，，散發到鍋外。半導體熱 電組件4所產生的熱量是作為加熱體加熱的熱量輔助補充，其更重要的作用在于有效隔斷 了熱量從鍋內向鍋外的散失，從而提高了半導體冷熱器的工作效率。由于在鍋體上設置了 加熱體8，使半導體冷熱器可以兼顧制冷和制熱不同狀態對工作電流和電壓要求的差異，從 而使產品的制冷、制熱均能滿足要求。在制冷狀態時，半導體芯片42的工作電流是3A 8A， 在制熱狀態時，半導體芯片5的工作電流是IA 2A，高溫小電流工作使半導體芯片的工作 可靠性、壽命大大延長。使用時，內鍋3置于導熱板5上方，導熱板5下的熱傳導塊41與半導體芯片42的 一個端面相貼合，依次從上至下各零部件分別是導熱板5、熱傳導塊41、半導體芯片42、散 熱器43、換熱風扇6。安裝時，用連接螺釘將上述部件連接成一體。換熱風扇6設在散熱器 43的下方或側面，在換熱風扇6的外殼上設卡鉤，卡鉤可壓扣在散熱器43上或通過螺釘將 換熱風扇6固定在散熱器上。對應散熱器43的翅片走向，在鍋體的下部壁面相應位置均勻 開有多個散熱孔(附圖中未示出)，參見圖3，當換熱風扇6啟動后，風從底座下部吸進散熱 器43，并順著翅片方向從鍋體壁面的散熱孔吹出并帶走散熱器43的熱量。在鍋體2內設有 隔風擋板7，隔風擋板7設在散熱器43與換熱風扇6之間，從而將鍋體的下部區域細分為獨立的進風和出風區域，由于出風口在鍋體2的側壁上，進風和出風風向各異，避免了冷熱風 的交混造成的熱短路，提高了產品的能效比。在熱傳導塊41與半導體芯片42的四周設計密封式隔熱結構，具體是在熱傳導塊 的周圍包裹有隔熱材料如泡沫或玻璃纖維，在隔熱材料的上方設密封板，在隔熱材料的 下方是密封海綿，在密封板上設有密封硅膠圈。嚴密保溫的結構使得半導體芯片絕大部分 的熱量傳遞給導熱板，提高了半導體冷熱器的工作效率。半導體冷熱器的電源插座、開關、冷熱轉換按鈕、檔位調節按鈕、指示燈在鍋體的 外殼表面，半導體冷熱器的電源可以是外接直流電源，也可以外接交流電經直流轉換后接 通半導體芯片，也可以接可充電電源或干電池。在本實用新型中，加熱體可以采用加熱片、加熱絲、加熱膜、加熱管等部件，例如， 在導熱板的底面上敷設加熱絲，或者是在導熱板內插入加熱管，設加熱體的目的是向導熱 板提供熱量，兩者間的連接方式包括敷設、接觸、插入等方式。散熱器優選翅片式散熱器，但 也可以選用絲網式散熱器、針狀散熱器或者是刨片式散熱器。換熱風扇可以以卡扣方式固 定在散熱器上，也可以螺釘固定在散熱器。實施例二在本實施例中，半導體冷熱器是一塊平板式結構，它由熱傳導塊41、半導體芯片 42、散熱器43、導熱板5、換熱風扇6、外殼等組成，導熱板5在外殼的上表面，熱傳導塊41、 半導體芯片42、散熱器43、換熱風扇6安裝在外殼內。它取消了實施例一的鍋體和鍋蓋，其 余結構與實施例一相同，在此不作贅述。用戶在使用時將盛有食物的鍋置于半導體冷熱器 上使用即可，用戶可選擇家里已有的鍋，同時鍋的規格和款式都不受限制，方便用戶使用。 本實施例的冷熱器便于運輸和攜帶，同時，取消了鍋體和鍋蓋后可使售價適當下調，使產品 更具競爭力。實施例三圖1的實施例一和實施例二中，導熱板是一塊金屬薄板，其下是熱傳導塊41。在本 實施例三，我們在導熱板下方設計一凸臺，由凸臺緊貼在半導體芯片的端面上并傳遞半導 體芯片的熱量。本實施例將導熱板與熱傳導塊設計為一整體結構，更有利于熱量的傳遞。實施例四見圖4，在本實施例中，在鍋體內的散熱器43與換熱風扇6并排設置，換熱風扇是 離心風機，對流空氣從進風口進入，沿散熱器的翅片橫肋流動，從出風口離開，并帶走散熱 器的熱量。本實施例的半導體冷熱器其余結構參見實施例一，在此不一一說明。本實施例 的半導體冷熱器結構緊湊，其鍋體的高度較小，整個半導體冷熱器小巧輕便，屬于迷你型的 款式。實施例五為使產品更加節能，在實施例一、三、四的基礎上，在鍋體與內鍋之間設置一層保 溫層，即是在由導熱板5分隔的鍋體上部殼體與內鍋間的空隙填充絕熱保溫材料。絕熱保 溫材料可選擇玻璃纖維隔熱棉。
權利要求1.一種半導體冷熱器，包括導熱板(5)、半導體芯片(42)、散熱器(43)，換熱風扇(6)， 所述半導體芯片G2)的制冷或加熱工作模式由輸入不同方向的電流實現，所述導熱板(5) 和散熱器^幻分別設在半導體芯片0 的兩端面，其特征在于所述導熱板( 上設有加 熱體(8)，所述加熱體(8)僅在半導體芯片02)加熱工作模式下是通電工作的。
2.根據權利要求1所述的半導體冷熱器，其特征在于所述導熱板(5)和半導體芯片(42)間設有熱傳導塊(41)，所述熱傳導塊與導熱板( 接觸傳導熱量。
3.根據權利要求2所述的半導體冷熱器，其特征在于連接螺釘依次將導熱板(5)、熱 傳導塊(41)、半導體芯片(42)、散熱器03)連接為一體。
4.根據權利要求3所述的半導體冷熱器，其特征在于所述熱傳導塊四周包裹隔 熱層結構。
5.根據權利要求1所述的半導體冷熱器，其特征在于所述導熱板( 下設凸臺，所述 凸臺緊貼在半導體芯片的端面上。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的半導體冷熱器，其特征在于所述加熱體 (8)是加熱片或加熱絲或加熱膜或加熱管。
7.根據權利要求6所述的半導體冷熱器，其特征在于所述散熱器是翅片式散熱 器或絲網式散熱器或針狀散熱器或刨片式散熱器。
8.根據權利要求7所述的半導體冷熱器，其特征在于所述換熱風扇(6)設在散熱器(43)的下方，所述換熱風扇通過外殼上的卡鉤壓扣在散熱器上或者是通過螺釘固定在散熱 器或風道殼體上。
9.根據權利要求7所述的半導體冷熱器，其特征在于所述換熱風扇(6)設在散熱器 (43)的一側。
專利摘要本實用新型公開了一種半導體冷熱器，包括導熱板、半導體芯片、散熱器，換熱風扇，所述半導體芯片的制冷或加熱工作模式由輸入不同方向的電流實現，所述導熱板和散熱器分別設在半導體芯片的兩端面，所述導熱板上設有加熱體，所述加熱體僅在半導體芯片加熱工作模式下是通電工作的。本實用新型的半導體冷熱器加熱體設在導熱板上，簡化了制造工藝；而且，本實用新型的半導體冷熱器兼顧制冷和制熱不同狀態對工作電流和電壓要求的差異，制熱狀態增加加熱體制熱，制熱功率可調，避免半導體熱電組件成為本冷熱鍋熱量的輸出口所造成的熱短路現象，能廣泛應用在半導體冷熱器、半導體電燉鍋等產品上。
文檔編號A47J36/24GK201831708SQ20102051291
公開日2011年5月18日 申請日期2010年9月1日 優先權日2010年9月1日
發明者高俊嶺 申請人:廣東富信電子科技有限公司