專利名稱：基于半導體熱電效應的灶廚具的制作方法
技術領域：
本發明涉及節能技術，尤其涉及一種利用半導體熱電效應的灶廚具。
背景技術：
在許多家庭或者企業都使用電加熱灶廚具，電能作為一種清潔和方便的能源，使得以電能為能源的灶廚具比使用傳統能源的灶廚具更具優越性。目前電加熱灶廚具通常采用對電阻類器件通電，電熱圈、電熱絲、電熱管、電熱片等器件因電阻原因而發熱，通過熱傳導的方式把熱量傳到料筒上，使料筒等被加熱物體發熱。另一種電加熱灶廚具是利用電磁感應原理將電能轉換成熱能的電器，在電磁設備控制機芯內部，由整流電路將50HZ/60HZ的交流電變換成直流電壓，再經過控制電路將直 流電壓轉換頻率為20-40KHZ的高頻電壓，高速變化的電流通過線圈會產生高速變化的磁場，磁場作用于自身或采用磁感應傳輸到其它相鄰進入發熱體內，當磁場磁力線通過金屬時，會在金屬體內產生無數的小旋渦流，還是渦流因金屬自身電阻轉換成熱能，使料筒等被加熱物體本身發熱，從而起到加熱的效果。其它還有很多加熱方式，如紅外加熱把電能轉化為紅外線，被加熱物體接受紅外線轉化熱能；微波加熱把電能轉化微波能，被加熱物體適合接受并接受微波能，因分子振動加速轉化熱能。現有各種技術的電加熱灶廚具都存在電能轉化熱能的效率理論上沒有一個能達到100%，造成能源浪費。而且，現有技術的電加熱灶廚具均沒有考慮熱量中和問題，最終必然會有大量熱量失散到空氣中，導致周圍環境溫度上升，進一步因為制冷降溫造成二次能源消耗；同時失散到空氣中的熱量整體造成全球溫度上升，對環境不友好。
發明內容
本發明實施例提供了一種基于半導體熱電效應的灶廚具，用以提供一種節能的。根據本發明的一個方面，提供了一種基于半導體熱電效應的灶廚具，包括半導體制冷器、灶面、散熱裝置、電源模塊；所述電源模塊與所述半導體制冷器電氣相連，用以為所述半導體制冷器提供直流電源；所述灶面固定于所述半導體制冷器的熱端極板上；所述散熱裝置安裝于所述半導體制冷器的冷端極板下。其中，所述散熱裝置具體為散熱片；或者，所述散熱裝置具體包括支架、散熱片和風機；所述支架支撐所述散熱片和風機，并開有通風口 ；所述散熱片與所述半導體制冷器的冷端極板接觸，安裝于所述半導體制冷器的冷端極板下；所述風機用于加速支架內空氣與支架外的空氣的交換。所述半導體制冷器為多個；以及，多個半導體制冷器為串聯連接，或者并聯連接。進一步，所述灶廚具還包括溫度傳感器、控制單元和開關模塊；
所述開關模塊電氣連接于所述電源模塊和半導體制冷器之間，用以控制所述電源模塊和半導體制冷器之間的電路通斷；所述溫度傳感器設置于所述灶面，用以檢測灶面的溫度；所述控制單元用以接收所述溫度傳感器檢測的溫度值，若判斷出接收的溫度值超過設定值，則通過開關模塊的控制端控制開關模塊斷開電路。進一步，所述灶廚具還包括按鍵模塊和電流控制模塊；所述電流控制模塊電氣連接于電源模塊和半導體制冷器之間，用以控制輸入到半導體制冷器的電流的大小；控制單元還用于接收從所述按鍵模塊輸入的按鍵信息，并根據所述按鍵信息通過所述電流控制模塊控制輸入到半導體制冷器的電流的大小。
較佳地，所述灶面內部為中空，并填充以導熱油。本發明實施例的灶廚具由于采用半導體制冷器件進行制熱，其制熱能效比和電阻類的制熱管相比，能效比從I提高為I. 3 I. 5，更節約能源。其次，采用半導體制冷器件的灶廚具在制熱的同時還產生一定的制冷量，減少了對大氣綜合熱量的排放，改善了環境溫度；并且，還可以避免在灶廚具的工作空間內增配空調設備進行降溫，進一步減少了能耗。
圖I為本發明實施例所應用的具有熱電效應的半導體示意圖；圖2為本發明實施例的基于半導體熱電效應的灶廚具結構示意圖；圖3為本發明實施例的電熱鍋結構示意圖。
具體實施例方式本發明的發明人考慮到利用半導體的熱電效應來制造灶廚具。半導體制冷器(Thermoelectric cooler)即為利用半導體的熱電效應制取冷量的器件,又稱熱電制冷器，由具有熱電效應的半導體構成。如圖I所示，一個N型半導體和一個P型半導體聯接成電偶對，稱為一對半導體熱電元件。接通直流電源后，電子由負極出發，首先經過P型半導體，在此吸收熱量，到了 N型半導體，又將熱量放出，從而熱量由一邊被送到另外一邊，造成溫差，形成冷熱端。半導體制冷器中通常排列有多對半導體熱電元件，這些半導體熱電元件可以是串聯，也可以是并聯。接通直流電后，半導體制冷器在兩端極板會產生一定的溫差，釋放熱量的一端稱為熱端極板，吸收熱量的一端稱為冷端極板。利用半導體制冷器的這個特性，本發明實施例的基于半導體熱電效應的灶廚具的結構，如圖2所示，包括半導體制冷器101、灶面102、散熱裝置103、電源模塊(圖中未標)。電源模塊與半導體制冷器101電氣相連，用以為半導體制冷器101提供穩定的直流電源，例如，提供12V直流電源。半導體制冷器101在接通直流電源后，有一端極板發熱，即為熱端極板；有一端極板變冷，即為冷端極板。灶面102固定于半導體制冷器101的熱端極板上。灶面102為導熱材料，例如，銅、鋁等金屬材質，或者導熱陶瓷。需要加熱的器皿，如鍋等置于灶面102上，吸收熱量，從而加熱器皿內的食品。灶面102固定到半導體制冷器101的熱端極板上的方式可以有多種例如，通過焊接方式將灶面102固定到半導體制冷器101的熱端極板上；或者，采用導熱性能較好的粘合劑將灶面102粘合到半導體制冷器101的熱端極板上；或者，采用螺柱壓縮固定的方法在灶面102的安裝面和半導體制冷器101的熱端極板均勻的涂上很薄的一層導熱硅脂，然后將灶面102的安裝面和半導體制冷器101的熱端極板平行接觸，確保接觸良好，再用螺絲將兩者緊固。顯然，本領域技術人員還可以采 用其它方式進行固定。灶面102可以是平板形狀的，也可以是U型形狀的，或者凸型形狀的。對于U型形狀的灶面102，可以將加熱器皿，如鍋等放置在U型形狀的灶面的凹口內，從而對鍋底和四周同時加熱。灶面102內部可以是中空的，并填充以導熱油，便于熱量的傳導。灶面與被加熱物(如鍋體、食物等)之間的熱傳導方式可以是直接接觸的熱傳導方式，也可以采用水、汽轉化的間接的熱傳導方式。圖3示出了一種本發明的灶廚具的應用——電熱鍋。鍋體與灶面良好接觸，灶面是凸型形狀的，鍋體的底部是與灶面形狀向契合的凹型形狀，從而灶面的熱量可以很好地傳導到鍋體，鍋體為熱的良導體材料制成，鍋體底部和四周都被加熱，可以用以煮米飯、粥等。進一步，在灶面102的外圍還可以增設保溫層，防止熱量的散失。半導體制冷器101可以是一個也可以是多個。多個半導體制冷器101之間可以是并聯連接，也可以是串聯連接。通過多個半導體制冷器101可以產生較大溫差，滿足蒸、煮、炒等高溫加熱需求。在半導體制冷器101的冷端極板下安裝散熱裝置103。散熱裝置103有助于半導體制冷器101的冷端極板從周圍環境中吸取熱量。類似地，散熱裝置103固定于半導體制冷器101的冷端極板下的方式也可以有多種，例如，焊接方式、粘合方式，或者螺柱固定方式等。一種簡單的散熱裝置103即為散熱片，散熱片由鋁合金，黃銅或青銅等金屬做成板狀，片狀，多片狀等。散熱片可以焊接、粘合、螺柱固定等方式安裝在半導體制冷器101的冷端極板下，有助于半導體制冷器101的冷端極板從周圍環境中吸取熱量。另一種具體的散熱裝置103，包括支架、散熱片和風機。支架支撐散熱片和風機，并開有通風口，通風口包括進風口和出風口。散熱片半導體制冷器101的冷端極板接觸，使周圍空氣中的熱量更有效的傳導到半導體制冷器101的冷端極板，便于半導體制冷器101的冷端極板吸收周圍空氣的熱量。散熱裝置103中的風機轉動后，有利于空氣流動，加速支架內空氣與支架外的空氣的交換，不斷將周圍較熱的空氣補充進來。在灶廚具工作空間中，往往因為加熱食品的過程中會向四周散發熱量，會導致周圍環境的溫度逐漸上升，讓人感覺越來越熱。然而，本發明實施例的灶廚具，由于利用具有制冷制熱特性的半導體制冷器來制作灶廚具，因此，灶廚具工作空間里的熱空氣循環到半導體制冷器101的冷端極板周圍時，半導體制冷器101的冷端極板從空氣中吸收熱量，達到為灶廚具工作空間降溫的目的。從而減少了熱量排放，相對同樣發熱量的傳統灶廚具則改善了環境溫度，也不用額外安裝空調對灶廚具工作空間進行降溫處理，進一步節約了能源。進一步，在半導體制冷器101、灶面102、散熱裝置103三者所構成的灶廚具的間隙之中填充絕熱材料，防止熱量從四周散發，從而更好地利用熱能；或者，在灶廚具的外圍設有絕熱材料的保溫層。進一步，本發明實施例的基于半導體熱電效應的灶廚具還可以包括溫度傳感器、控制單元、開關模塊。開關模塊電氣連接于電源模塊和半導體制冷器101之間，用以控制電源模塊和半導體制冷器101之間的電路通斷。溫度傳感器設置于灶面102，用以檢測灶面102的溫度。控制單元與溫度傳感器電氣相連，還與開關模塊的控制端電氣相連，用以接收溫度傳感器檢測的溫度值，若判斷出接收的溫度值超過設定值，比如設定值為110°c，則通過開關模塊的控制端控制開關模塊斷開電路；否則，保持開關模塊為接通狀態。進一步，本發明實施例的基于半導體熱電效應的灶廚具還可以包括按鍵模塊和 電流控制模塊。半導體制冷器冷熱端的溫差大小與電流有關系，通過控制輸入到半導體制冷器的電流可以實現對灶廚具加熱溫度的控制。控制單元與按鍵模塊可以是電氣相連，也可以是通過無線進行通信，控制單元還用于接收灶廚具使用者通過按鍵模塊輸入的按鍵信息。電流控制模塊電氣連接于電源模塊和半導體制冷器101之間，也就是說，電源模塊與電流控制模塊的電流輸入端電氣相連，電流控制模塊的電流輸出端與半導體制冷器101電氣相連。電流控制模塊用以控制輸入到半導體制冷器的電流的大小。如果，電源模塊和半導體制冷器101之間已經連接有開關模塊，則電流控制模塊可以連接于開關模塊和半導體制冷器101之間，以控制輸入到半導體制冷器的電流的大小。控制單元與電流控制模塊的控制端電氣相連，用以根據接收的按鍵信息，通過電流控制模塊控制輸入到半導體制冷器的電流的大小。具體地，控制單元根據接收的按鍵信息，通過對電流控制模塊的控制端的控制，使得電流控制模塊相應地控制輸入到半導體制冷器的電流的大小，進而起到調節灶廚具溫度的作用。本發明實施例的灶廚具由于采用半導體制冷器件制熱，其制熱能效比和電阻類的制熱管相比，能效比從I提高為I. 3 I. 5，更節約能源。其次，采用半導體制冷器件的灶廚具在制熱的同時還產生一定的制冷量，減少了對大氣綜合熱量的排放，改善了環境溫度；并且，還可以避免在灶廚具的工作空間內增配空調設備進行降溫，進一步減少了能耗。而且，采用半導體制冷器件的灶廚具，由于半導體制冷器件噪音低、無振動、結構簡單、免維護、體積小，制熱量大于制冷量，啟動停止快等，便于攜帶使用，應用于家用環境和一般非專業應用場合。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種基于半導體熱電效應的灶廚具，包括半導體制冷器、灶面、散熱裝置、電源模塊； 所述電源模塊與所述半導體制冷器電氣相連，用以為所述半導體制冷器提供直流電源； 所述灶面固定于所述半導體制冷器的熱端極板上； 所述散熱裝置安裝于所述半導體制冷器的冷端極板下。
2.如權利要求I所述的灶廚具，其特征在于，所述散熱裝置具體為散熱片； 或者，所述散熱裝置具體包括支架、散熱片和風機；所述支架支撐所述散熱片和風機，并開有通風口 ；所述散熱片與所述半導體制冷器的冷端極板接觸，安裝于所述半導體制冷器的冷端極板下；所述風機用于加速支架內空氣與支架外的空氣的交換。
3.如權利要求2所述的灶廚具，其特征在于，所述半導體制冷器為多個；以及，多個半導體制冷器為串聯連接，或者并聯連接。
4.如權利要求3所述的灶廚具，其特征在于，還包括溫度傳感器、控制單元和開關模塊； 所述開關模塊電氣連接于所述電源模塊和半導體制冷器之間，用以控制所述電源模塊和半導體制冷器之間的電路通斷； 所述溫度傳感器設置于所述灶面，用以檢測灶面的溫度； 所述控制單元用以接收所述溫度傳感器檢測的溫度值，若判斷出接收的溫度值超過設定值，則通過開關模塊的控制端控制開關模塊斷開電路。
5.如權利要求3所述的灶廚具，其特征在于，還包括按鍵模塊和電流控制模塊； 所述電流控制模塊電氣連接于電源模塊和半導體制冷器之間，用以控制輸入到半導體制冷器的電流的大小； 控制單元還用于接收從所述按鍵模塊輸入的按鍵信息，并根據所述按鍵信息通過所述電流控制模塊控制輸入到半導體制冷器的電流的大小。
6.如權利要求4或5所述的灶廚具，其特征在于，所述灶面為導熱材料，其與被加熱物之間采用接觸式直接熱傳導，或者采用水、汽轉化方式的間接熱傳導；以及，所述灶面的形狀為平板型，或者U型或者凸型。
7.如權利要求6所述的灶廚具，其特征在于，所述灶面內部為中空，并填充以導熱油。
8.如權利要求7所述的灶廚具，其特征在于，所述灶面固定于半導體制冷器的熱端極板上的方式包括焊接方式、粘合方式，或者螺柱固定方式。
9.如權利要求8所述的灶廚具，其特征在于，所述散熱裝置安裝于所述半導體制冷器的冷端極板下的安裝固定方式包括焊接方式、粘合方式，或者螺柱固定方式。
10.如權利要求1-5或7-9所述的灶廚具，在所述灶廚具的間隙之間填充了絕熱材料；或者，所述灶廚具的外圍設有絕熱材料的保溫層。
全文摘要
本發明公開了一種基于半導體熱電效應的灶廚具。所述灶廚具包括半導體制冷器、灶面、散熱裝置、電源模塊；所述電源模塊與所述半導體制冷器電氣相連，用以為所述半導體制冷器提供直流電源；所述灶面固定于所述半導體制冷器的熱端極板上；所述散熱裝置安裝于所述半導體制冷器的冷端極板下。由于灶廚具采用半導體制冷器件進行制熱，具有較高的制熱能效比，更為節約能源。其次，采用半導體制冷器件的灶廚具在制熱的同時還產生一定的制冷量，減少了對大氣綜合熱量的排放，改善了環境溫度；并且，還可以避免在灶廚具的工作空間內增配空調設備進行降溫，進一步減少了能耗。
文檔編號F24C15/00GK102777944SQ20121002662
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月7日 優先權日2012年2月7日
發明者茍仲武 申請人:茍仲武