一種半導體空調卡及坐墊、座椅、床墊的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種半導體空調卡及坐墊、座椅、床墊，屬于高新技術電子產品制造領域。
【背景技術】
[0002]半導體具有兩個重要的物理效應，即塞貝克效應和帕爾帖效應，前者可用于發電和溫度檢測，而后者則用于制冷。當半導體芯片工作在制冷模式時，通過消耗電能，在芯片的兩端產生溫度差，即一端吸熱，一端放熱，如果熱端產生的熱量能夠被有效的帶走，那么冷端的熱量就可以持續地輸送到熱端，從而產生制冷效果。因此半導體芯片雖然本身尺寸較小，但是為了使芯片處于良好的工作狀態，熱端一般都需要一個較大的散熱器和強力的風扇，某些較大功率的芯片甚至需要在工作端采用水冷方式，這些問題直接導致了在應用中，半導體制冷模組的實際尺寸比想象中大得多，常規半導體制冷模組的結構如圖1所示。
[0003]所謂半導體空調坐墊或者座椅都是基于上述原理，簡單地說，就是將半導體制冷模組與坐墊或座椅結合，配以溫控電路和安全控制單元。通過傳熱媒介(如空氣或者水)將坐墊或座椅內的熱量傳遞到冷端，再經過半導體芯片，由熱端排放到坐墊或座椅外部，以實現制冷效果。然而在實際應用中，只有在座椅系統中，這一功能才得到了較為完美的運用。半導體空調座椅系統的特點是通過一個強力的渦輪風扇，將高速氣流通過半導體芯片兩端的散熱器，制冷時，將一端產生的冷氣流導入座椅的海綿墊內，而另一端的熱氣流則排出座椅。由于座椅內部具有較大的可操作空間，因此可以使用較大的渦輪風扇和散熱器，以確保半導體芯片的工作效率。目前空調座椅已在某些高端車的高配系列開始推廣和普及。
[0004]中國專利文件“一種內置式車用溫控座椅”，公告號201989661，公開了一種內置式車用溫控座椅，是由座墊，靠背墊，二個帶孔真皮套，二個帶孔海綿，進氣風扇，可伸縮式通風軟管道，二個帶散熱器半導體冷熱模塊，二個風分離器，控制裝置所組合構成，通過風扇帶動冷熱交換，該專利只能運用在座椅系統中。
[0005]而空調坐墊技術相對座椅技術來說顯得非常不成熟，雖然市面上偶爾也有類似的產品出現，但是由于存著明顯的技術缺憾而一直未能普及。現有的空調坐墊技術的特征可概括如下:1)半導體制冷片工作在坐墊外部，這是由于制冷片是一個易碎不耐壓的部件，因此無法承受較大的機械壓力或形變應力；2)由于制冷片工作在坐墊外部，因此坐墊內部和制冷片冷端的換熱需通過固體或者液體傳熱媒介實現，如采用傳熱系數高的金屬如鋁銅板，或者比熱大的液體介質如水等；3)散熱端部件體積龐大，這是制冷片需要工作在坐墊外部的另一個重要原因，由于半導體制冷片的工作效率相對較低，如目前市面上制冷片的電功效率不到60%，制冷的同時將放出大量熱，如果散熱不良，將無制冷效果，因此散熱端翅片較大，甚至借鑒電腦顯卡和CPU散熱，采用厚重的熱管翅片散熱器加風扇以增強散熱。
[0006]現有空調坐墊技術存在下述明顯問題:1)為了避免半導體制冷片受壓和保證散熱端良好散熱，坐墊必須做得非常厚，過厚的厚度將極大改變汽車座椅的駕駛視角，甚至妨礙汽車座椅的安全系統；2)采用銅鋁板實現坐墊和制冷片之間的熱交換實際應用中可行性低，首先為確保傳熱功率，銅鋁板遠比想象中的厚，其次由于存在明顯溫度梯度(銅鋁金屬板傳熱機制就是通過溫度差異實現熱傳導，沒有溫梯就沒有熱傳導)，坐墊的均溫性很差，靠近制冷片的區域很冷，遠離制冷片的區域基本沒有制冷效果；3)現有技術較可行的方案是通過水作為傳熱介質，即在坐墊外部用半導體制冷技術將水冷卻，通過水栗注入坐墊內部進行熱交換，這樣的工作方式，缺點是顯而易見的，首先制冷速率慢，效率低下(水的比熱大，需要將水冷卻到一定溫度才能產生明顯的制冷效果)；其次，為了彌補效率不足，往往需采用大功率的半導體芯片，能耗高；最后，坐墊內遍布水管，一旦發生泄漏，可能帶來后續的安全隱患。
[0007]因此，研發一種制冷效果好、輕小便攜又易于推廣的半導體空調坐墊技術具有十分重要的創新意義及商業價值。
【實用新型內容】
[0008]針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種半導體空調卡；
[0009]本實用新型還提供了一種包括半導體空調卡的坐墊、座椅及床墊。
[0010]本實用新型提供的半導體空調卡利用了半導體制冷芯片體積小，質量輕，制冷速度快，環保無噪音等特點，將半導體制冷芯片與散熱鰭片集成為薄卡，直接工作于坐墊和座椅等內部，達到快速制冷的效果。
[0011]本實用新型的技術方案如下:
[0012]—種半導體空調卡，包括半導體制冷芯片、散熱鰭片和真空腔溶劑均熱板，所述的散熱鰭片包括冷端散熱鰭片和熱端散熱鰭片，所述的冷端散熱鰭片與半導體制冷芯片冷面相連，半導體制冷芯片熱面與真空腔溶劑均熱板一端相連，所述的熱端散熱鰭片與所述真空腔溶劑均熱板另一端相連。通過半導體制冷芯片、散熱鰭片和真空腔溶劑均熱板的組合成新型半導體空調卡，既達到優良的制冷效果又降低了體積尺寸。
[0013]根據本實用新型優選的，所述的半導體空調卡還包括制冷端底座，所述的半導體制冷芯片和冷端散熱鰭片通過制冷端底座與真空腔溶劑均熱板一端相連。
[0014]進一步優選的，所述的制冷端底座設有進氣口分流擋片。
[0015]所述的制冷端底座為隔熱塑料材質，主要起以下兩方面作用:a)對半導體制冷芯片和冷端散熱鰭片進行安裝固定山)制冷端底座一端的進氣口分流擋片將氣流分為兩部分，一部分氣流通過半導體空調卡的冷端散熱鰭片產生制冷空氣，另一部分氣流則通過熱端散熱鰭片，將半導體制冷芯片產生的熱量帶走。
[0016]根據本實用新型優選的，所述的半導體空調卡還包括半導體空調卡殼體，所述半導體空調卡殼體位于半導體空調卡外部，半導體空調卡殼體為一個兩端開口的扁長形盒體，盒體的中部設置有半導體空調卡插槽用于連接半導體空調卡，盒體的中部設有進氣口，盒體底部設有進風口、出風口和熱氣流出口。
[0017]半導體空調卡殼體起以下幾方面作用:c)防止半導體空調卡和外部發生不良熱交換；d)分配冷端和熱端的氣流量，實現最佳匹配；e)在散熱鰭片表面產生高速氣流，提升散熱鰭片的熱交換比；f)對半導體空調卡提供一定的機械防護，防止半導體空調卡因壓力過大而損壞。
[0018]半導體空調卡的工作原理為:當半導體制冷芯片工作時，半導體制冷芯片的發熱端即熱面產生的熱量會使真空腔溶劑均熱板一端腔體內的低沸點溶劑迅速揮發，產生的蒸汽可以迅速擴散到真空腔溶劑均熱板另一端，在熱端散熱鰭片高速流動空氣的冷卻下，蒸汽被重新冷凝，通過毛細作用回流到連接有半導體制冷芯片的真空腔溶劑均熱板一端，從而產生一個快速的熱交換循環。與普通熱管相比，真空腔溶劑均熱板更適合進行超薄設計，并且真空腔溶劑均熱板具有更大的散熱面積、更高的熱交換效率。
[0019]一種坐墊，包括網狀墊體和如上所述的半導體空調卡，所述半導體空調卡位于網狀墊體內部。
[0020]根據本實用新型優選的，所述坐墊還包括支撐內襯，所述支撐內襯用于連接半導體空調卡和網狀墊體。支撐內襯將半導體空調卡和坐墊的網狀墊體連接，起著緩沖和傳熱的作用，并進一步增加乘坐的舒適性和安全性，材質為柔性阻燃的有機聚合物。
[0021]進一步優選的，所述支撐內襯包括匹配連接的內襯上部與內襯下部，半導體空調卡設置于內襯上部與內襯下部之間。內襯上部與內襯下部的結構對稱，通過安裝孔連接固定。
[0022]進一步優選的，所述支撐內襯設置有微氣孔。微氣孔用于更好的使半導體空調卡產生的冷氣均勻的散向坐墊中。
[0023]進一步優選的，所述支撐內襯設置有緩沖墊圈。緩沖墊圈是為增加乘坐的舒適性。
[0024]根據本實用新型優選的，所述的坐墊還包括循環風路系統，所述的循環風路系統設置于坐墊外部，循環風路系統包括風機和通風管道，通風管道與半導體空調卡外部的半導體空調卡殼體相連。循環風路系統的設計能夠迅速地實現散熱，有效改善了坐墊的均溫性能。
[0025]一種座椅，包括座椅本體和如上所述的半導體空調卡，所述的半導體空調卡設置于座椅本體內部。
[0026]一種床墊，包括床墊本體和如上所述的半導體空調卡，所述的半導體空調卡設置于床墊本體內部。
[0027]本實用新型的有益效果在于，本實用新型進行了以下幾項技術革新:
[0028]I)利用本實用新型的技術方案，可以不使用水等液體作為傳熱媒介，半導體制冷芯片可以直接工作于坐墊、座椅等內部，最大限度的降低了制冷過程中的熱損失，極大提升了半導體制冷芯片的制冷效率，工作效率非常高，可以用小功率的芯片就達到很好的制冷效果；
[0029]2)由于不存在水等高比熱容間接傳熱介質，工作速度非常快，半導體制冷芯片電源一啟動熱傳遞就能有效進行，制冷迅速；
[0030]3)本實用新型的技術方案為了適應使用產品尤其是坐墊的厚度要求，對半導體制冷芯片的工作方式和組成結構進行了創新設計，提出了半導體空調卡的設計概念，將半導體制冷芯片集成化、超薄化和標準化，采用卡式設計，該設計的半導體空調卡厚度可以控制在1-2厘米，這樣的設計不僅可以使用到空調坐墊系統，還可對現有空調座椅系統產生革新性影響；
[0031]4)本實用新型采用了高效的熱交換方式和獨特的散熱設計，特別設計了循環風路系統，不但可以在坐墊內部形成一個自然的循環風道，提升散熱效率，同時可以大大降低風機的噪音，使用較小的風機就可以使半導體制冷芯片高效工作，風機噪音低，噪音<30dB，更為環保和節能。
【附圖說明】
[0032]圖1為現有技術中常規半導體制冷模組結構示意圖；
[0033]圖2為本實用新型半導體空調卡工作原理及立體結構示意圖；
[0034]圖3為本實用新型半導