专利名称：半导体除湿机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种室内空气处理设备，具体地说，涉及一种室内使用的半导体空气除湿机。
人们日常生活和工作中，很多情况下都要求室内空气保持一定的湿度，特别是生活在潮湿地区的人们，或者在阴雨的日子，尤其需要适时地排出室内的潮气，不仅可使人们生活的更舒适，同时也是保证人们身体健康的必要条件。除此而外，很多科研和生产的环境更是常常对周围的小气候环境提出较为严格的湿度要求。
现有的空气除湿设备多为冷凝除湿装置，如机械制冷除湿机和半导体制冷除湿设备。采用机械制冷除湿虽然除湿功率较大，但不能连续除湿，特别是在低温条件(如15℃)下尤难实现有效的除湿。近年来出现的半导体制冷除湿装置虽然在提高除湿效率方面有所改进，但其突出的缺点是除湿量小，因而使用范围极为局限。
题为《微型半导体制冷去湿机》的CN 96 2 07768．2号中国实用新型专利称，该半导体制冷去湿机只适用于较小的密闭空间，它利用最佳效率原理选择冷板工作点电流，并在冷板和冷凝器周围设置严密的保温层。该机虽然比以前的半导体制冷去湿机较为省电，但其冷凝翅片和散热翅片间隙较大，造成热传导性能不高，因而半导体致冷块的实际致冷效率不高，所以其除湿范围仍然有限，只适用于诸如储藏柜等小型空间。
本发明的目的在于提供一种效率高，除湿功率大，使用方便，适于室内除湿的半导体除湿机。
为实现上述目的，本发明提供一种半导体除湿机，它包括气流导向室、热交换器、冷凝室和散热气道；所述热交换器由多片彼此平行并相间布置的第一气道隔框和第二气道隔框组成，每个气道隔框的两侧都覆有隔离膜，形成进气道或出气道，从而进气道与出气道成交错布置，并且形成相邻进气道和出气道共用隔离膜；所述冷凝室中设置由制冷导热基板和散热导热基板及夹在其间的半导体致冷块组成的冷凝器，所述制冷导热基板和散热导热基板上分别设有冷凝翅片和散热翅片；所述冷凝翅片和散热翅片的间隙都较小，相应地在冷凝导热基板上还固定有刮水器；所述气流导向室与热交换器相通，并且所述热交换器与冷凝室通过各自的进气道和出气道彼此对应连通。
采用本发明的除湿机，利用半导体器件为冷凝部件，特别由于缩小了冷凝翅片和散热翅片的翅间距离，并且配合使用刮水器，使半导体致冷块的致冷效率大大提高，进而提高了整机的除湿效率。与同类半导体致冷除湿机相比，其除湿功率较大。另外，与压缩机式除湿机相比，具有本发明结构的除湿机可明显降低其制造成本及维护成本。此外，由于其除湿效率高，并且可连续除湿，因而能够充分满足广泛的除湿需求。
以下结合附图，通过对实施例的详细描述，将使本发明半导体除湿机的结构及其工作过程，以及优点愈为清晰，其中
图1是本发明一种实施例半导体除湿机的总体结构纵剖面示意图；图2是图1实施例除湿机中所用冷凝器结构的A-A剖面示意图；图3是图1实施例除湿机中所用热交换器结构的B-B剖面示意图；图4a和4b分别示出图1实施例除湿机中所用刮水器的剖面图和俯视图；图5a表示图4a刮水器中的传动螺杆结构的示意图，图5b表示沿图5a中C-C线所取的剖面图；图6是图1实施例半导体除湿机控制电路图。
参照图1，它表示本发明一种实施例半导体除湿机的总体结构纵剖面图。本实施例涉及的半导体除湿机在气温25℃及相对湿度80％条件下，可达100ml／h的除湿量。
本实施例的半导体致冷除湿机包括气流导向室93、热交换器4、冷凝室6和散热气道92。
如图所示，气流导向室93的进口处装有轴流风扇2，它可将潮湿空气引入与之相连的进气道3和风量孔9，所述风量孔9与气流导向室出气道10相通。
本实施例除湿机的热交换器4由各为48个彼此平行并相间布置的第一气道隔框17和第二气道隔框16组成，每个气道隔框17、16的两侧都覆有隔离膜18，形成进气道5或出气道8，从而进气道5与出气道8成交错布置，并且形成相邻进气道5和出气道8共用隔离膜18。
对照图3，第二气道隔框16(或第一气道隔框17)的上下两端凹槽19，它属于该框所形成的气道的组成部分。在相邻的凹槽19之间还布置有气流通过孔20，这些通过孔与相邻的气道连通。位于气道内上端的凹槽19与位于同一气道内下端的凹槽19分别为进气口或出气口；相应地，位于气道内上端的通过孔20与位于同一气道内下端的通过孔20分别作为与该气道相邻气道的出气口或进气口。如此布置的进(出)气口与进(出)气流通过孔成交错排列，足以保证气体在所述气流通道内的均匀流动。
也即，第一气道隔框17与第二气道隔框16的结构相同，只是它的进(出)气口与进(出)气流通过孔的位置恰与第二气道隔框16的布置相反。
对照图2，冷凝室22中设置由制冷导热基板13和散热导热基板14及夹在其间的半导体致冷块14组成的冷凝器，所述制冷导热基板13和散热导热基板14上分别设有冷凝翅片7和散热翅片11。制冷导热基板13紧贴在半导体致冷块14致冷面141上，散热导热基板15紧贴在半导体致冷块14的放热面142上。为保证接触面导热性能，在这两对接触表面上涂覆导热硅脂。根据产品不同功率需要，冷凝器导热基极13与散热导热基板15之间放置四块TECI-12708型半导体致冷块14，它们分为2组并联，每组由2块串联。制冷导热基板13与散热导热基板15之间的空隙填充发泡塑料24。两块基板用螺栓连接。
本实施例中冷凝翅片7共有121片，翅间距离小于或等于1．5mm；最好为1mm。它们由铝合金制成，其表面喷涂诸如聚四氟己烯等低表面能材料。散热翅片11共有264片，翅间距离小于或等于1．5mm，最好为1mm，它们由黄铜带材制成；采用软钎焊焊在散热导热基板15上。
上述翅片的翅间距离均小于同类装置中翅片的翅间距离，这是为了提高凝水效率所作的改进，但随之而来的问题是翅片表面结水后，水的积聚会造成冷凝气道堵塞，最终导致停止凝水除湿。为解决这一新问题，本实施例除湿机中增加刮水器。
参照图4a、4b和图5a、5b，刮水器25包括运动滑块27和固定于其上的刮水刷26，运动滑块27套装在传动螺杆28上，使刮水刷26可随运动滑块27一起运动。还包括伺服电机30，所述伺服电机30通过齿轮31驱动传动螺杆28。在传动螺杆28轴向两侧与运动滑块27之间分别装有传动珠32，传动珠32位于传动螺杆28上的螺纹内，使得传动螺杆28通过传动珠32驱动运动滑块27在导向槽29中往返运动。如此构成的刮水器25通过导向槽29用螺钉安装在制冷导热基板13上。而上述结构的刮水器25与冷凝器一起从侧面插进冷凝室的冷凝器定位槽(见图1的标号D)，再在侧面用密封板封住冷凝室。
刮水刷26注塑成形，然后再镀一层高表面能，如铬或镍等金属材料的膜层，或者可以用同样材料的高表面能金属丝(片)弯曲成型。传动螺杆28安装在导向槽29两端的轴孔内，其中一端由止动片34限位，另一端由卡簧35卡住传动螺杆28的限位槽36(见图5a)实现轴向限位。由于传动螺杆28具有交错的、螺距相同的左旋传动螺纹和右旋传动螺纹(见图5a)，传动螺杆28两端螺纹结束处各有一个顺螺纹方向将两螺纹连通的连接槽37，距传动螺杆28两端螺纹结束处约0．5倍于螺距的位置各有一个连接槽38，所述连接槽38顺螺纹方向将两螺纹连通。当传动珠32从左螺纹进入右螺纹时，两个传动珠32的相对螺旋角发生变化，这时，安装在弹簧止动片39一侧的传动珠32，就会在螺旋力的作用下顶起限位铆钉40，进入对面空位，从而适应相对螺旋角的变化。
因而，传动螺杆28的单向旋转，可使运动滑块27带动刮水刷26作直线往返运动，将附着在冷凝齿片7表面的结水刮下。被刮下的水滴落入冷凝器下方的接水槽，经与接水槽连通的出水管41，流入储水盒。
以下参照图1至6说明本实施例半导体致冷除湿机的工作过程。
如图1所示，室内空气经空气尘滤网1被轴流风扇2送入气流导向室进气道3。在此使导入的气流被分为两股，其中一股气流流入热交换器4中的成平行弯折状的进气道5，然后流入冷凝室6中的冷凝翅片7形成的冷凝气道22(见图1)，再流向热交换器4中的出气道8。另一股气经气流导向室3的风量孔9流入气流导向室93的出气道10，并与前述一股气流在此汇合，一起流到由散热翅片11形成的散热气道92。
散热进气道分为两段，其中主散热进气道在气流导向室10内，另一段为副散热进气道由底部密封板12、除湿机外壳、气流导向室93、冷凝室6和热交换器4组成。
流经冷凝翅片7的潮湿空气中所含的热量被冷凝翅片7吸收，通过冷凝器室内的冷凝器的制冷导热基板13传给与之接触的半导体致冷块14的致冷面141。根据帕尔帖效应，半导体致冷块14将前述致冷面141得到的热量传导至其放热面142，并通过散热导热基板15传导至散热翅片11，由流过散热翅片11周围的空气将热量带入大气。
当流过冷凝气道22的空气的温度降至露点以下时，其中所含的水分被析出，并在冷凝翅片7上凝结成水滴，或凝霜。
从冷凝气道22流出的低温空气，与由轴流风扇2送入的高温空气在热交换器4内逆向流动。由于热交换器4的出气道8与进气道5相互重叠，且气道厚度极小，因此，低温空气与高温空气在热交换器4内的相邻点能形成较大的导热温度梯度。因而由轴流风扇2送入的高温空气在热交换器4内，沿流动方向各点的温度都接近相邻点的低温空气温度。这样，高温空气在进入冷凝气道22时，其温度已被冷却到接近冷凝气道22中低温空气的温度，使系统效率大大提高。
气流导向室3的进／出气口，与热交换器4的进／出气口(孔)对应，并与之对接。
冷凝室6的进／出气口，也与热交换器4的进／出气口(孔)对应，而且与之对接。从热交换器4出来的气流进入冷凝室6以后，被通道21引向上方，然后通过安装在冷凝室6中的冷凝气道22流向下方，最后通过出气口23进入热交换器4。
以下参照图6所示的控制电路说明本实施例半导体除湿机的除霜过程。
当环境温度较低时，附着在冷凝翅片7表面的水滴会冷凝成霜。为保证刮水器25正常工作，必须除霜。冷凝翅片7表面的水滴是否冷凝成霜，是由冷凝器温度感应电路确定的。冷凝器温度感应电路包括由安装在制冷导热基板13上的电阻式热敏传感器Rt1，可变电阻RW组成的温度校准电路，电压比较器IC2，电压比较器IC3，与由电阻R3、R4、R5组成的参考电压电路。
延时电压信号送往与门G4的A端，来自感应温度的电压比较器IC3的信号送到与门G4的B端。与门G4的Y端信号经二极管D4送往上升沿J-K触发器IC5的CP2端。
经过一段时间的制水后，电容器C2完成充电，使时基集成电路IC1输出端3翻转，产生的高电平信号被送往与门G4的A端。若此时冷凝器温度低于结霜温度点t1，温度感应电路的电压比较器IC3产生高电平信号达到与门G4的B端，于是与门G4的Y端产生高电平信号，触发上升沿J-K触发器IC5的CP2端，使上升沿J-K触发器IC5的Q2端处于高电平，这个高电平信号经电阻R6至功率三极管T1，形成驱动两个继电器J1、J2工作的电流。由于致冷块ZLK电极正端接继电器J1的选通点，负端接继电器J2的选通点；而给致冷块14供电的直流电源正极接继电器J1的常闭点与继电器J2的常开点，负极接继电器J1的常开点与继电器J2的常闭点，所以，当两个继电器在驱动电流的作用下其选通点同时与各自常开点接通时，通向半导体致冷块14的电流方向就翻转，使致冷块原来的致冷面141发热，而致冷块原来的放热面142制冷。
除霜完毕，冷凝器温度高于化霜温度点t2，温度感应电路的电压比较器IC2就产生高电平信号，送往上升沿J-K触发器IC5的K2端。同时又经过反向器G9变成低电平信号，送往上升沿J-K触发器IC5的J2端，再经过反向器G8变成高电平信号，一路(另一路送往刮水器控制电路)经过二极管D5送往上升沿J-K触发器IC5的CP2端，使处于高电平的上升沿J-K触发器IC5的Q2端发生翻转为低电平，于是功率三极管T1中断驱动继电器J1、J2的电流，使通向半导体致冷块14的电流方向恢复正常。
图6还示出本实施例半导体除湿机的刮水器的控制电路。它由逻辑电路，功率放大电路组成。延时电压信号从时基集成电路IC1的3端送往与门G2的A端，来自电压比较器IC3的信号经反向器G1后达到与门G2的B端。与门G2的Y端信号经二极管D3送往上升沿J-K触发器IC4的CP1端。
经过一段时间的制水后，电容器C2完成充电，当时基集成电路IC1输出端3翻转而处于高电平时，产生一个高电平信号，送往与门G2的A端。若此时冷凝器温度高于结霜温度点t1，温度感应电路的电压比较器IC3就产生低电平信号，经反向器G1后，变成高电平信号，达到与门G2的B端，于是与门G2的Y端产生一个高电平信号，触发上升沿J-K触发器IC4的CP1端，使上升沿J-K触发器IC4的Q1端处于高电平，这个高电平信号经功率三极管T2转换为驱动刮水器伺服电机M2的电流；若此时冷凝器温度低于结霜温度点t1，温度感应电路的电压比较器IC3就产生高电平信号，使除霜电路被触发。除霜完毕，冷凝器温度高于化霜温度点t2，温度感应电路的电压比较器IC2就产生高电位信号给与门G7的A端，与门G7的B端信号来自上升沿J-K触发器IC4的-Q端。由于当刮水执行部件在原电位未动，上升沿J-K触发器IC4的-Q端处于高电平，与门G7的Y端便产生一个高电平信号，经过二极管D1触发上升沿J-K触发器IC4的CP1端，使处于低电平的上升沿J-K触发器IC4的Q1端发生翻转，成为高电平。这个高电平信号经功率三极管T2转换为驱动刮水器伺服电机M2的电流。
当刮水执行部件回到原电位时，在位光开关发出一个高电平信号，送往上升沿J-K触发器IC4的J1端、K1端，再经过反向器G3变成低电平信号，一路送往上升沿J-K触发器IC4的SD1端、RD1端；另一路经过反向器G5变成高电平信号，送往与门G6的A端，与门G6的B端信号来自上升沿J-K触发器IC4的Q1端。由于当刮水执行部件回到原电位的瞬间上升沿J-K触发器IC4的Q1端处于高电平，与门G6的Y端便产生一个高电平信号，经过二极管D2触发上升沿J-K触发器IC4的CP1端，使处于高电平的上升沿J-K触发器IC4的Q1端发生翻转，成为低电平，于是功率三极管T2中断驱动刮水器伺服电机M2的电流。
本实施例的半导体除湿机的额定工作电压设计为12V，整机功率约为60W。
继续参照图6说明本实施例半导体除湿机运行的安全保证。当轴流风扇2由于故障而停止转动时，散热翅片11表面就没有冷却气流通过，散热翅片11表面温度就会过高，损坏器件，甚至引起火灾。因此，必须在轴流风扇2发生故障时停止给轴流风扇2及半导体制冷块14供电。
第一级保险在轴流风扇2的供电回路上，设置保险丝RC。当轴流风扇2的电机M1超负荷运行时，必然引起通过的电流增大，从而熔断保险丝，停止给轴流风扇2及变压器BY供电，即停止给半导体制冷块14供电。
第二级保险如果第一级保险因固未能动作，则散热翅片11表面温度就会升高，同时也引起散热气道的空气温度升高，安装在散热气道内的温度敏感电阻RT2感应这一情况。当温度超过其居里点时，电阻极大，引起三极管T5基极电压上升，三极管T5导通，可控硅T4触发，使三极管T3导通，继电器J2动作，触点接向高电位，由于半导体制冷块14另一端已被继电器JI常闭点接向高电位，所以半导体制冷块14供电电压消失；同时，由于时基集成电路IC1的设置端(管脚4)接到可控硅的正极，可控硅触发后，其电位就由高变为低位，时基集成电路IC1的输出端就被定在低电位，于是，除霜电路，刮水电路失去触发信号，不再动作。
权利要求
1．一种半导体除湿机，它包括气流导向室、热交换器、冷凝室和散热气道；所述热交换器由多片彼此平行并相间布置的第一气道隔框和第二气道隔框组成，每个气道隔框的两侧都覆有隔离膜，形成进气道或出气道，从而进气道与出气道成交错布置，并且形成相邻进气道和出气道共用隔离膜；所述冷凝室中设置由制冷导热基板和散热导热基板及夹在其间的半导体致冷块组成的冷凝器，所述制冷导热基板和散热导热基板上分别设有冷凝翅片和散热翅片；所述冷凝翅片和散热翅片的间隙都较小，相应地在冷凝导热基板上还固定有刮水器；所述气流导向室与热交换器相通，并且所述热交换器与冷凝室通过各自的进气道和出气道彼此对应连通。
2．如权利要求1所述的半导体除湿机，其特征在于，所述冷凝翅片(7)的翅间距离小于或等于1．5mm。
3．如权利要求1所述的半导体除湿机，其特征在于，所述刮水器(25)包括运动滑块(27)和固定于其上的刮水刷(26)，运动滑块(27)套装在传动螺杆(28)上；还包括伺服电机(30)，它通过齿轮(31)驱动传动螺杆(28)；传动螺杆(28)轴向两侧与运动滑块(27)之间分别装有传动珠(32)，传动珠(32)位于传动螺杆(28)上的螺纹内。
4．如权利要求3所述的半导体除湿机，其特征在于，所述传动螺杆(28)具有交错的、螺距相同的左旋传动螺纹和右旋传动螺纹；其两端螺纹结束处有顺螺纹方向将两螺纹连通的连接槽(37)，距传动螺杆(28)两端螺纹结束处约0．5倍于螺距处都有一个顺螺纹方向将两螺纹相连通的连接槽(38)。
5．如权利要求1所述的半导体除湿机，其特征在于，所述半导体致冷块(14)的致冷面(141)紧贴制冷导热基板(13)，而半导体致冷块(14)的放热面(142)紧贴散热导热基板(15)。
6．如权利要求5所述的半导体除湿机，其特征在于，在所述两对接触表面上涂覆导热硅脂。
7．如权利要求1至5任一项所述的半导体除湿机，其特征在于，所述半导体致冷块(14)由四块TECI-12708型致冷块，分为2组并联，每组由2块串联而成。
8．如权利要求1所述的半导体除湿机，其特征在于，还包括冷凝器温度感应电路，它包含由电阻式热敏传感器Rt1，可变电阻RW组成的温度校准电路，电压比较器IC2，电压比较器IC3，与由电阻R3、R4、R5组成的参考电压电路。
9．如权利要求1或2所述的半导体除湿机，其特征在于，所述制冷导热基极(13)与冷凝翅片(7)铝合金制成。
10．如权利要求1或2所述的半导体除湿机，其特征在于，所述散热翅片(11)由黄铜带材弯曲成型。
全文摘要
半导体除湿机,其中热交换器包含各自成平行弯折状并且彼此交叠配置的进气道和出气道;冷凝室中设置由制冷导热基板、半导体致冷块和散热导热基板依次相接组成的冷凝器,制冷导热基板和散热导热基板上分别设有冷凝翅片和散热翅片。冷凝翅片的间隙为1mm,相应地在导热基板上固定有刮水器。本除湿机以半导体器件为致冷部件,特别因缩小冷凝翅片的翅间的距离,并使用刮水器,大大提高了凝水和除湿效率。
文档编号F24F3/14GK1293341SQ00129900
公开日2001年5月2日 申请日期2000年10月24日 优先权日2000年10月24日
发明者张征宇, 朱旦 申请人:张征宇, 朱旦