本發(fā)明涉及一種可逆電流的半導(dǎo)體制冷加熱一體化裝置，利用光伏發(fā)電和半導(dǎo)體制冷原理實(shí)現(xiàn)加熱和制冷功能，屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，半導(dǎo)體致冷器件的材料體系、摻雜種類與濃度、制造工藝等技術(shù)性難題被攻破。在國內(nèi)已有陶瓷工藝方法制備半導(dǎo)體制冷材料的技術(shù)，據(jù)鑒定，通過該技術(shù)研制的材料性能指標(biāo)處于國際先進(jìn)水平。如今技術(shù)的發(fā)展使半導(dǎo)體制冷的優(yōu)勢(shì)重新顯現(xiàn)出來。半導(dǎo)體制冷是一種固體制冷方式，它是靠空穴和電子在運(yùn)動(dòng)中直接傳遞熱量來實(shí)現(xiàn)的。與壓縮機(jī)制冷系統(tǒng)相比，沒有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分，無需制冷劑，無噪聲，無污染，可靠性高，壽命長，而且可電流反向加熱，易于恒溫控制等等。由于元件本身性能得到改進(jìn)，以前認(rèn)為是不可能應(yīng)用這一技術(shù)的冷凍箱及100l以上的冷藏箱，如今也能應(yīng)用了。半導(dǎo)體冷藏柜等產(chǎn)品在數(shù)十年前還只是一個(gè)夢(mèng)想，現(xiàn)在已完全進(jìn)入到了實(shí)用階段。不過半導(dǎo)體制冷突出的優(yōu)勢(shì)，還在于可實(shí)現(xiàn)微小型制冷，功率可做到1w以下，且極輕極小(<50ram3，<1g)，傳統(tǒng)的機(jī)械式壓縮制冷難以替代。比如現(xiàn)在半導(dǎo)體激光器和個(gè)人電腦的cpu冷卻系統(tǒng)中已經(jīng)開始應(yīng)用這一技術(shù)。半導(dǎo)體制冷在許多特殊應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

此外，半導(dǎo)體制冷器件可以用來制作其他許多小家電產(chǎn)品，如帳內(nèi)小空調(diào)、汽車小空調(diào)、冷暖機(jī)、除濕器、冷飲杯、制冰機(jī)、冷暖飲水機(jī)、冷暖床墊、空調(diào)椅、魚缸水溫調(diào)節(jié)器、各類芯片制冷器等。

半導(dǎo)體制冷片圖冊(cè)半導(dǎo)體制冷片作為特種冷源，在技術(shù)應(yīng)用上具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：

1）不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動(dòng)部件是一種固體片件，工作時(shí)沒有震動(dòng)、噪音、壽命長，安裝容易；

2）半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠(yuǎn)大于1，因此使用一個(gè)片件就可以代替分立的加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)；

3）半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制，再加上溫度檢測(cè)和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制，便于組成自動(dòng)控制系統(tǒng)；

4）半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差；

5）半導(dǎo)體制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于中低溫區(qū)發(fā)電；

6）半導(dǎo)體制冷片的單個(gè)制冷元件對(duì)的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)的話，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的范圍；

7）半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從正溫90℃到負(fù)溫度130℃都可以實(shí)現(xiàn)。

太陽能光伏發(fā)電技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，由于2012年歐美對(duì)中國光伏產(chǎn)業(yè)相繼進(jìn)行“雙反”調(diào)查，對(duì)中國光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了巨大的打擊。目前國內(nèi)正在積極拓展國內(nèi)市場(chǎng)，若將上述的半導(dǎo)體技術(shù)與光伏發(fā)電技術(shù)形成全新的產(chǎn)品，一方面可以滿足各類制冷、加熱行業(yè)的需求，另一方面可以適當(dāng)?shù)耐茝V國內(nèi)光伏發(fā)電技術(shù)的市場(chǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對(duì)上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本發(fā)明一種可逆電流的半導(dǎo)體制冷加熱一體化裝置的目的是解決單個(gè)器件實(shí)現(xiàn)加熱和制冷雙功能的問題。

技術(shù)方案：一種可逆電流的半導(dǎo)體制冷加熱一體化裝置，包括光伏陣列（1）、dc/dc變換器（2）、控制器（3）、蓄電池（4）、電源開關(guān)（5）、切換開關(guān)（6）、半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）、光伏陣列負(fù)極（8）。

所述光伏陣列（1）的電源輸出與dc/dc變換器（2）的輸入連接，dc/dc變換器（2）的輸出分為兩路輸出，dc/dc變換器（2）輸出一與電源開關(guān)（5）的輸入連接，dc/dc變換器（2）輸出二與蓄電池（4）的充電端口連接，控制器（3）的信號(hào)輸入端口與dc/dc變換器（2）的檢測(cè)端口連接，控制器（3）的輸出分別與dc/dc變換器（2）的控制端口、蓄電池（4）的控制端口以及切換開關(guān)（6）的控制端口連接，電源開關(guān)（5）的輸出與切換開關(guān)（6）的端口一連接，切換開關(guān)（6）的端口二與半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）的電源端口一連接，切換開關(guān)（6）的端口三與半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）的電源端口二連接，切換開關(guān)（6）的端口四與光伏陣列負(fù)極（8）連接。

一種可逆電流的半導(dǎo)體制冷加熱一體化裝置，其特征在于半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）由半導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）、保溫層（7-2）、不銹鋼外罩（7-3）；半導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）由兩根電源線，不銹鋼外罩（7-3）安裝在導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）外面，銹鋼外罩（7-3）與導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）中間有0.5cm的間隙，間隙中填充保溫層（7-2）。

所述光伏陣列（1）由薄膜光伏電池構(gòu)成，或者單晶硅光伏電池構(gòu)成，輸出電能用導(dǎo)線與dc/dc變換器（2）的輸入連接。

所述dc/dc變換器（2）由直流-直流斬波器構(gòu)成，用于將光伏陣列（1）的輸出電能轉(zhuǎn)換為符合蓄電池（4）的充電要求和半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）的用電需求。

所述控制器（3）單片機(jī)構(gòu)成，輸入端口采集dc/dc變換器（2）的電壓與電流，根據(jù)檢測(cè)信號(hào)，控制蓄電池（4）的充、放電狀態(tài)。控制器（3）還控制切換開關(guān)（6）的工作狀態(tài)。

所述蓄電池（4）由鉛酸免維護(hù)蓄電池構(gòu)成。

所述電源開關(guān)（5）由普通開關(guān)構(gòu)成，用于控制半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）的通電或者斷電。

所述切換開關(guān)（6）由四個(gè)端口，端口一與端口二連接，并且端口三與端口四連接，此時(shí)電流方向?yàn)檎?，半?dǎo)體加熱與制冷器（7）工作在制冷狀態(tài)，當(dāng)端口一與端口三連接，并且端口二與端口四連接，此時(shí)電流方向?yàn)榉聪?，半?dǎo)體加熱與制冷器（7）工作在加熱狀態(tài)。

所述半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）由半導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）、保溫層（7-2）、不銹鋼外罩（7-3）；半導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）由兩根電源線，不銹鋼外罩（7-3）安裝在導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）外面，銹鋼外罩（7-3）與導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）中間有0.5cm的間隙，間隙中填充保溫層（7-2）

所述光伏陣列負(fù)極（8）用于返回電流，形成電路回路。

工作原理：光伏陣列（1）將太陽能轉(zhuǎn)換為直流電能，送至dc/dc變換器（2），dc/dc變換器（2）將電能轉(zhuǎn)換為滿足蓄電池（4）充電要求和半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）用電要求。打開電源開關(guān)（5）后，直流電能經(jīng)過切換開關(guān)（6）送至半導(dǎo)體加熱與制冷器（7），電流最后達(dá)到光伏陣列負(fù)極（8）端?？刂破鳎?）控制切換開關(guān)（6）四個(gè)端口的接通或者斷開狀態(tài)，可以改變半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）的電流方向，實(shí)現(xiàn)制冷或者加熱的功能。

有益效果，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）本發(fā)明使用光伏發(fā)電技術(shù)提供電能，實(shí)現(xiàn)制冷或者加熱功能，當(dāng)光伏發(fā)電出現(xiàn)剩余時(shí)，剩余的電能送至蓄電池，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

（2）本發(fā)明改變供電電流的方向，實(shí)現(xiàn)制冷與加熱的切換，同一裝置可實(shí)現(xiàn)兩種功能，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠。

（3）本發(fā)明采用半導(dǎo)體制冷原理，功率小，無任何有害氣體排放。

（4）本發(fā)明在結(jié)構(gòu)、大小設(shè)計(jì)靈活，應(yīng)用市場(chǎng)廣泛。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)制冷電流方向示意圖；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)加熱電流方向示意圖；

圖3為本發(fā)明的半導(dǎo)體加熱與制冷器示意圖；

圖4為本發(fā)明的切換開關(guān)端口示意圖。

圖中：1是光伏陣列、2是dc/dc變換器、3是控制器、4是蓄電池（4）、5是電源開關(guān)、6是切換開關(guān)、7是半導(dǎo)體加熱與制冷器、8是接地；7-1是半導(dǎo)體制冷加熱元件、7-2是保溫層、7-3是不銹鋼外罩。

具體實(shí)施方式：結(jié)合附圖1至圖4進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明解釋。

一種可逆電流的半導(dǎo)體制冷加熱一體化裝置，包括光伏陣列（1）、dc/dc變換器（2）、控制器（3）、蓄電池（4）、電源開關(guān)（5）、切換開關(guān)（6）、半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）、光伏陣列負(fù)極（8）。

所述光伏陣列（1）的電源輸出與dc/dc變換器（2）的輸入連接，dc/dc變換器（2）的輸出分為兩路輸出，dc/dc變換器（2）輸出一與電源開關(guān)（5）的輸入連接，dc/dc變換器（2）輸出二與蓄電池（4）的充電端口連接，控制器（3）的信號(hào)輸入端口與dc/dc變換器（2）的檢測(cè)端口連接，控制器（3）的輸出分別與dc/dc變換器（2）的控制端口、蓄電池（4）的控制端口以及切換開關(guān)（6）的控制端口連接，電源開關(guān)（5）的輸出與切換開關(guān)（6）的端口一連接，切換開關(guān)（6）的端口二與半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）的電源端口一連接，切換開關(guān)（6）的端口三與半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）的電源端口二連接，切換開關(guān)（6）的端口四與光伏陣列負(fù)極（8）連接。

一種可逆電流的半導(dǎo)體制冷加熱一體化裝置，其特征在于半導(dǎo)體加熱與制冷器（7）由半導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）、保溫層（7-2）、不銹鋼外罩（7-3）；半導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）由兩根電源線，不銹鋼外罩（7-3）安裝在導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）外面，銹鋼外罩（7-3）與導(dǎo)體制冷加熱元件（7-1）中間有0.5cm的間隙，間隙中填充保溫層（7-2）。

本發(fā)明特別適用車載冰箱系統(tǒng)，一方面可以起到制冷作用，另一方面可以起到加熱作用，為汽車提供溫水或者冰水等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不以上述實(shí)施方式為限，但凡本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所揭示內(nèi)容所作的等效修飾或變化，皆應(yīng)納入權(quán)利要求書中記載的保護(hù)范圍內(nèi)。