本实用新型涉及空气干燥技术，特别是涉及一种半导体热电干燥系统。
背景技术：
半导体制冷技术利用材料的珀尔贴效应实现小冷量制冷。根据能量守恒定律，半导体制冷芯片(TEC，Thermoelectric Cooler)的热端产热量Qh＝冷端产冷量Qc+电输入功率Pi，因此，TEC的热端的制热效率(Qh/Pi)>1，故将TEC的热端作为热源可实现高效加热功能。与电阻(PTC)加热不同，TEC在热端产热的同时，在其冷端同样会有冷量产生，而且冷量产生越多，TEC热端的产热效率越高。
目前，空气干燥方式通常有两种：第一种方式是利用加热部件，对环境进行加热，使水汽高温蒸发，降低环境空气湿度，该种方式能耗较大；第二种方式是采用制冷，将需干燥的空气经过制冷的低温蒸发器，使其在低温蒸发器表面凝露，达到降低空气湿度、干燥空气的作用，该方式同样电功率下除湿效果虽然高于第一种方式，但其技术方案仅利用制冷功能降低湿度，导致能源利用率不高。因此，能否综合利用TEC的制冷及加热双重功完成空气干燥、湿度调节作用，从而提升单纯加热或单纯除湿干燥效果且降低能耗是本专利的着眼点。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种半导体热电干燥系统，能有效地对空气完成一体化除湿、加热干燥，提高了能源利用效率。
上述技术问题通过以下技术方案进行解决：
一种半导体热电干燥系统，包括壳体、半导体制冷芯片、冷端换热器、导热器、热管和热端换热器；所述壳体设有进气口、安装通口和出气口；所述冷端换热器内嵌于所述壳体并密封地设于所述安装通口；所述半导体制冷芯片、导热器、所述半导体制冷芯片的冷端与所述冷端换热器接合，所述半导体制冷芯片的热端与所述导热器接合；所述热管的一端与所述导热器接合，所述热管的另一端与所述热端换热器接合，所述热端换热器内嵌于所述壳体；所述进气口、冷端换热器、热端换热器、出气口沿气流方向依次设置。
本实用新型相对现有技术，具有以下有益效果：
利用半导体热电制冷技术，通过热管对半导体制冷芯片产生的热量与冷量进行分离，并搬运至壳体内，在壳体内形成冷量、热量的集中，对输入空气完成一体化除湿、加热干燥，提高了能源利用率；而且将半导体制冷芯片、导热器，能提高半导体制冷芯片的产热、冷量，促使除湿、加热干燥效果更好。
在其中一个实施例中，所述半导体热电干燥系统还包括设于所述壳体并位于所述进气口处的第一风机或/和设于所述壳体并位于所述出气口处的第二风机。
在其中一个实施例中，当所述半导体热电干燥系统包括所述第一风机和所述第二风机时，所述第一风机为离心风机，所述第二风机为轴流风机。
在其中一个实施例中，所述壳体上与所述第二风机相对的内壁与所述第二风机之间的距离大于等于3mm。
在其中一个实施例中，所述进气口、冷端换热器、热端换热器、出气口从下至上设置，所述热管的形状为侧倒U形。
在其中一个实施例中，当所述半导体热电干燥系统在进气设有所述第一风机时，所述壳体还设有位于所述冷端换热器与所述第一风机之间的集水段，所述集水段与所述冷端换热器之间的夹角为钝角，所述集水段的底面设有引流槽，所述引流槽与所述冷端换热器沿上下方向正相对。
在其中一个实施例中，所述半导体热电干燥系统还包括隔热垫；所述隔热垫套设在所述半导体制冷芯片上并位于所述导热器与所述壳体之间。
在其中一个实施例中，所述半导体热电干燥系统还包括隔热材料件；所述隔热材料件设于所述热管的外侧。
在其中一个实施例中，所述半导体热电干燥系统还包括温度热保护继电器；所述温度热保护继电器设于所述导热器上，并串联接在电源与所述半导体制冷芯片之间。
本实用新型还提供一种除湿干燥设备，其包括箱体，还包括本实用新型所述的半导体热电干燥系统；所述箱体的侧壁上设置第一风口和第二风口；所述半导体热电干燥系统设于所述箱体的外侧，所述进气口、出气口位于所述壳体的同一侧，所述进气口/出气口分别与所述第一风口/第二风口密封接合。
上述除湿干燥设备通过设置本实用新型所述的半导体热电干燥系统，更为有效地实现空气的除湿、干燥。
附图说明
图1为半导体热电干燥系统的一种角度结构示意图；
图2为沿图1的B1-B1线的剖视图；
图3为半导体热电干燥系统的另一种角度结构示意图；
图4为沿图3的B2-B2线的剖视图；
图5为半导体热电干燥系统的爆炸图；
图6为除湿干燥设备的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
结合图1至图5，一种半导体热电干燥系统100，包括壳体1、半导体制冷芯片2、冷端换热器3、导热器4、热管5和热端换热器6；壳体1设有进气口101、安装通口102和出气口103；冷端换热器3内嵌于壳体1并密封地设于安装通口102；半导体制冷芯片2、导热器4、热管5的一段设于壳体1外，另一段设在通道内，半导体制冷芯片2的冷端与冷端换热器3接合，半导体制冷芯片2的热端与导热器4接合；热管5的一端与导热器4接合，热管5的另一端与热端换热器6接合，热端换热器6内嵌于壳体1；进气口101、冷端换热器3、热端换热器6、出气口103沿气流方向依次设置。
上述半导体热电干燥系统100，利用导热器4、热管5实现半导体制冷芯片2的热端与热端换热器6的分离，将半导体制冷芯片2产生的热量搬运至设置内嵌于壳体1的热端换热器6，即实现了半导体制冷芯片2制冷过程中，产生热量的分离、输运、交换，使半导体制冷芯片2产生的冷量、热量均集成在了空气流通的壳体1内，当需要干燥的空气(通常为高温、高湿状态)由半导体热电干燥系统100的进气口101进入壳体1内，首先经过冷端换热器3，因半导体制冷芯片2产生的冷量造成冷端换热器3处于低温状态(低于经过的空气温度)，对经过冷端换热器3的空气进行除湿、冷凝、干燥，使空气湿度降低；空气再通过热端换热器6，由于半导体制冷芯片2产生的热量经过热管5集中在热端换热器6，因此，经过热端换热器6的空气的温度上升，即完成了空气加热升温，由于半导体制冷芯片2的制热效率大于1(高于PTC加热器)，即从热端换热器6排出的空气温度高于进入冷端换热器3的空气温度。因此，从半导体热电干燥系统100的进气口101进入的空气，在湿度降低的同时，温度得到了提高，既干燥了空气又加热了空气，即对空气完成一体化除湿、加热干燥，基于TEC电输入功率转换制冷、加热双重功能均得到了充分、有效利用，提高了能源利用率。
上述半导体热电干燥系统100，将半导体制冷芯片2、导热器4、热管5设于壳体1外，一方面能减少了壳体1内高温高湿空气对半导体制冷芯片2的热端换热的影响，使导热器4、热管5集中对半导体制冷芯片2产生的热量进行换热，提高了导热器4、热管5对半导体制冷芯片2的换热效率，从而提高半导体制冷芯片2的产热、产冷量，促使除湿、加热干燥效果更好；另一方面有效避免了“半导体制冷芯片2在高温壳体内高湿空气环境下长期工作，潮气进入半导体制冷芯片2内部对半导体材料粒子产生原电池效应导致的半导体制冷性能下降带来的制冷量减少、除湿效果变差、加热干燥性能下降的问题”，提升了半导体制冷芯片2的稳定、可靠工作性，从而提高了半导体制冷芯片2的产热、冷量，促使除湿、加热干燥效果更好。因此，上述半导体热电干燥系统100更为有效地对空气完成一体化除湿、加热干燥。
其中一个实施例中，上述壳体1包括沿长度方向相互扣合的第一侧壳体111和第二侧壳体112；进气口101、安装通口102、出气口103均设于第二侧壳体112。当然，进气口101、安装通口102、出气口103也可以分别设于第一侧壳体111或第二侧壳体112。该方案的壳体1便于装置的组装。
根据不同的应用场景，上述进气口101、出气口103可以设于壳体1的同一侧或不同侧。
其中一个实施例中，上述热端换热器6包括热管61及与热管接合的翅片组62，热管61与热管5相接合。该实施例给出了热端换热器6的一种具体结构。在本实施例中，导热器4、热管5、热端换热器6形成较为熟知的热管换热器。
其中一个实施例中，从较优的设计角度，冷端换热器3的端面与安装通口102持平。当然，冷端换热器3的端面也可以低于或高于安装通口102。
其中一个实施例中，上述半导体热电干燥系统100还包括设于壳体1并位于进气口101处的第一风机7或/和设于壳体1并位于出气口103处的第二风机8。上述半导体热电干燥系统100通过设置第一风机7或/和第二风机8，促使空气流动。第一风机7、第二风机8可以分别设于壳体1外或/和壳体1内。优选地，第一风机7、第二风机8均设于壳体1内，易于缩小装置的整体体积，以减少使用空间的占用。
由于上述半导体热电干燥系统100的整体厚度相对较薄，为了保证壳体1内的风压、风量，优选地，上述半导体热电干燥系统100在进气口101、出气口103分别设置第一风机7和第二风机8。
其中，当上述半导体热电干燥系统100包括第一风机7和第二风机8时，第一风机7为离心风机，第二风机8为轴流风机。由背景技术的描述可知，制冷芯片的热端热量产生量要大于冷端产生量，通常的设计，热端换热器6的外形体积会大于冷端换热器3的外形体积，为此，该方案采用离心风机和轴流风机进行配合，在进气口101设置离心风机，易于提高风压、集中风量以加大气流的流动速度；当气流由冷端换热器3流向热端换热器6的过程，气流的扩散空间相对增大，气流速度自然相对变慢，因此，在出气口103设置轴流风机，在满足速度的匹配要求下，能保证气流相对顺畅、均匀流动，同时又能加大气流的扩散面积以加快热气流的扩散速度，提高散热干燥效果。
当第二风机8为轴流风机时，壳体1上与第二风机8相对的内壁与第二风机8之间的距离大于等于3mm。由于轴流风机是从背面进风，因此，第二风机8与壳体1之间必须留有一定的空间，才可以满足气流流速、流量的设计要求。
其中一个实施例中，进气口101、冷端换热器3、热端换热器6、出气口103从下至上设置，热管5的形状为复合U形。本方案在壳体1内将热端换热器6设置在上、冷端换热器3设置在下，以及将热管5的形状设计为复合U形，使得壳体1和热管5都能利用热量向上顺向高效传导特点，进一步提升半导体制冷芯片2的制冷量和转换效率。
在安装时，由于热端换热器6的沿厚度方向中心面和导热器4的沿厚度方向中心面会不处于同一平面，在此情况下，为了实现热端换热器6与导热器4之间的接合，热管5的形状设计为不规则的侧倒U形。
其中，当上述半导体热电干燥系统100在进气口101设有第一风机7时，上述壳体1还设有位于冷端换热器3与第一风机7之间的集水段104，用于收集冷端换热器上的冷凝水，集水段104与冷端换热器3之间的夹角为钝角，集水段104的底面设有引流槽105，引流槽105与冷端换热器3沿上下方向正相对。该方案通过设置相对于冷端换热器3倾斜的集水段104，将冷端换热器3与第一风机7错开设置，在实际使用过程中，冷端换热器3在换热过程中会形成冷凝水，冷凝水朝集水段104进行下落并且受到气流产生的背向第一风机7的作用力，冷凝水最终流向引流槽105，确保冷凝水不会流至第一风机7。
其中一个实施例中，上述半导体热电干燥系统100还包括隔热垫9；隔热垫9套设在半导体制冷芯片2上并位于导热器4与壳体1之间。该实施例的方案设置隔热垫9，起到隔热和隔潮的作用，可以防止冷端换热器与导热器4之间的热量干扰，从而进一步提升半导体制冷芯片2工作的稳定性、可靠性。
其中，隔热垫9优选为高密度弹性海绵。
其中一个实施例中，为减少半导体制冷芯片2的热端热量损失、提升传导效率，上述半导体热电干燥系统100还包括隔热材料件10，隔热材料件10设于热管5的外侧，以降低半导体制冷芯片2产生的热量在热管5传导过程中的损失。隔热材料件10优选为保温海绵。
其中一个实施例中，在实际使用中，若由导热器4、热管5和热端换热器6构成的热管换热组件失效，会导致半导体制冷芯片2的热端热量堆积，温度大幅度升高以至着火，为了避免此种现象，上述半导体热电干燥系统100还包括温度热保护继电器11，温度热保护继电器11设于导热器4上并串联接在用于给半导体制冷芯片2供电的电源与半导体制冷芯片2之间。当半导体制冷芯片2的热端温升超过温度阈值时，温度热保护继电器11自动切断半导体制冷芯片2与电源的连接，半导体制冷芯片2停止工作，从而确保整个系统工作的安全性。
结合图1至图6，本具体实施方式还提供一种除湿干燥设备，包括述半导体热电干燥系统100和箱体200：箱体200的侧壁上设置第一风口和第二风口，第一风口和第二风口的方位关系优选为第一风口位于下、第二风口位于下；半导体热电干燥系统100设于箱体200的外侧，半导体热电干燥系统100的进气口101、出气口103位于壳体1的同一侧，进气口101、出气口103分别与第一风口、第二风口密封接合。箱体200内部空气从第一风口被第一风机7吸入半导体热电干燥系统，经过整个干燥系统，由第二风机在第二风口排出与箱体200内部空间连通形成一个密闭体。
当上述除湿干燥设备为洗碗机时，在设计上，将半导体制冷片、第一风机7、第二风机8与洗碗机控制器相连接，实现洗碗机的整体控制。在洗碗机在洗碗程序时，外置的半导体热电干燥系统100不工作。当洗碗机完成洗碗程序进入干燥程序时，启动半导体热电干燥系统100，箱体200内的高温高湿空气从下风口被第一风机7吸入半导体热电干燥系统100，先经过冷端换热器3吸收半导体制冷芯片2产生的冷量以完成高温高湿空气的冷凝过程，借助热空气的自然上升及与上升方向一致的气流方向设计，经过热端换热器6进行加热升温，再经过第二风机8在上风口排入箱体200内，完成一个完整的循环过程。箱体200内高温高湿的气体从下风口进入半导体热电干燥系统100到从上风口排出的整个过程，完成了湿度降低及空气升温，空气温升有助于箱体200内空气水分的蒸发，湿度降低直接加速了箱体200内的空气干燥。可见，半导体热电干燥系统100结合至洗碗机，缩短了洗碗机的干燥时间，降低了能耗，对能源利用率提升起到了积极的作用。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设于”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
上述各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不再本实用新型要求的保护范围。
应当指出的是，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。