一种可调试半导体热电吸附除菌系统的制作方法

1.本实用新型属于半导体杀菌技术领域，更具体地，涉及一种可调试半导体热电吸附除菌系统。


背景技术：

2.半导体热电片的工作原理是基于帕尔贴效应，当一块n型半导体材料和一块p型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。半导体热电片的优点是：结构简单，具有可扩展性；工作时没有震动和噪音；制冷制热时间很快；便于控制，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制等。
3.目前使用热法除菌的工作与应用也比较多，但整体尺寸一般较大，并且出口的空气处于较高温度，不利于直接的呼吸。
4.基于上述缺陷和不足，本领域亟需提出一种半导体热电吸附除菌系统，充分利用半导体热电片既能够制热又能够制冷的特点，并且在高温段添加多重过滤吸附装置，使整个系统简单小巧。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种可调试半导体热电吸附除菌系统，其中结合半导体热电片自身的特征及多层过滤吸附的工艺特点，半导体热电吸附除菌系统，并对热端和冷端的换热进行强化设计以及在热端放置多层过滤吸附装置，相应的可充分利用半导体热电片制热、制冷的特点，实现对空气进行高温杀菌，并将空气温度降至所需温度，杀菌效果好，能量利用效率高。同时，可根据对空气温度的需求选择不同的半导体热电片，适用性强。
6.为实现上述目的，本实用新型提出了一种可调试半导体热电吸附除菌系统，包括热端进气通道和冷端出气通道，其中，
7.所述热端进气通道和冷端出气通道通过半导体热电片隔开，所述半导体热电片的热端设于靠近热端进气通道中，所述半导体热电片的冷端设于所述冷端出气通道中，所述半导体热电片与电源连接；
8.所述热端进气通道中还设有过滤吸附装置；
9.所述热端进气通道包括第一出气口和第二出气口，所述第一出气口在第二出气口关闭的状态下与冷端出气通道的进气口连接，所述第二出气口在所述第一出气口关闭的状态下直接输出在所述热端进气通道内加热净化后的空气。
10.作为进一步优选的，所述第一出气口与冷端出气通道的进气口的连接处还设有出气口调节板，该出气口调节板活动设置，用于改变所述热端进气通道的出气口，使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第一出气口进入冷端出气通道降温后输出，或者使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第二出气口直接输出。
11.作为进一步优选的，还包括外壳，所述外壳包覆于热端进气通道和冷端出气通道外周，该外壳在所述热端进气通道的进气口处设有开口，在冷端出气通道的出气口处设有开口，所述半导体热电片一端固定设置在所述外壳，另一端与外壳间隔布置，从而使得所述第一出气口与冷端出气通道的进气口连通；
12.所述出气口调节板一端设置在所述外壳上，另一端用于改变所述热端进气通道的出气口，使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第一出气口进入冷端出气通道降温后输出，或者使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第二出气口直接输出。
13.作为进一步优选的，所述过滤吸附装置包括依次布置的第一过滤吸附装置、第二过滤吸附装置以及第三过滤吸附装置，所述第一过滤吸附装置布置于靠近所述热端进气通道的进气口处。
14.作为进一步优选的，所述第一过滤吸附装置、第二过滤吸附装置以及第三过滤吸附装置均为熔喷布或者具有吸附透气功能的纳米布材料。
15.作为进一步优选的，所述半导体热电片的热端的加热温度范围为50℃～160℃。
16.作为进一步优选的，其特征在于，所述热端进气通道内布置有多个呈阵列排布的热端换热片；
17.所述冷端出气通道内布置有多个呈阵列排布的冷端换热片。
18.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
19.1.本实用新型结合半导体热电片自身的特征及多层过滤吸附的工艺特点，相应设计了半导体热电吸附除菌系统，并对热端和冷端的换热进行强化设计以及在热端放置多层过滤吸附装置，相应的可充分利用半导体热电片制热、制冷的特点，实现对空气进行高温杀菌，并将空气温度降至所需温度，杀菌效果好，能量利用效率高。同时，可根据对空气温度的需求选择不同的半导体热电片，适用性强。
20.2.本实用新型空气杀菌温度可超过50℃，优选的，为60℃～90℃，能满足杀菌要求。
21.3.本实用新型布置多个呈阵列排布的换热片，以实现对流动空气的多层扰动，一方面以增加空气在流道中的流动时间以及加强空气与所述热端的换热，另一方面可增大空气与换热片的接触面积，进一步提高杀菌效果。
22.4.本实用新型通过对热端高温段添加过滤吸附装置，在满足杀菌的温度条件下，多层吸附使其长期处于高温的环境下，降低了杀菌时间整个因素的影响。
23.5.本实用新型杀菌主要通过两个手段实现，一个是在高温下进行消杀，另一个是通过过滤吸附装置对细菌的吸附，使得被吸附的细菌长时间处于高温下消杀。
附图说明
24.图1是本实用新型优选实施例涉及的一种可调试半导体热电吸附除菌系统的结构示意图；
25.图2是本实用新型优选实施例涉及的一种可调试半导体热电吸附除菌系统的三维结构示意图；
26.图3是本实用新型实施例涉及的一种可调试半导体热电吸附除菌系统的模拟计算
沿流程加热的温升曲线。
27.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1
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半导体热电片，2
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冷端换热片，3
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外壳，4
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热端换热片，5
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第一过滤吸附装置，6
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第二过滤吸附装置，7
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第三过滤吸附装置，8
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出气口调节板，9
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第一出气口，10
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第二出气口。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
29.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的一种可调试半导体热电吸附除菌系统，包括热端进气通道和冷端出气通道，其中，所述热端进气通道和冷端出气通道通过半导体热电片隔开，所述半导体热电片的热端设于靠近热端进气通道中，所述半导体热电片的冷端设于所述冷端出气通道中，所述半导体热电片与电源连接；所述热端进气通道中还设有过滤吸附装置；所述热端进气通道包括第一出气口9和第二出气口10，所述第一出气口9在第二出气口10关闭的状态下与冷端出气通道的进气口连接，所述第二出气口10在所述第一出气口9关闭的状态下直接输出在所述热端进气通道内加热净化后的空气。即在本实用新型中，冷端出气通道的出气口输出的是杀菌净化后的冷空气，第二出气口10输出的收杀菌净化后的热空气，在本实用新型中，第一出气口9和第二出气口10不同时开放，即在第一出气口9开放的状态下，第二出气口10封闭，第二出气口10开放的状态下，第一出气口9封闭。一般而言，半导体热电片热端的加热温度为50℃～160℃。半导体热电片冷端的制冷温度可根据需要进行设定，如该净化后的空气用于呼吸，则一般调试为15℃至25℃，其他满足需求、半导体热电片工作性能的其他温度也适用于本实用新型。
30.更具体而言，在本实用新型的一个优选实施例中，可调试半导体热电吸附除菌系统还包括外壳3，该外壳3套设于热端进气通道和冷端出气通道的外周，该外壳3的结构可根据需要进行特定性的设计，一般而言，其可设计为矩形结构、圆柱形结构、梯形结构或者其他类型的结构。半导体热电片可直接嵌设于该外壳3上，也可通过固定支架固定设于该外壳3上，以此方式，将外壳3分为上下两个单独的空间，其中一个空间用于放置半导体热电片的热端，该空间也就是本实用新型中涉及的热端进气通道。更具体而言，本实用新型中，热端进气通道主要用于对输入的空气进行加热杀毒和净化，当然，为了使得空气能够实现充分消杀和净化，在热端进气通道中还设置有多个热端换热片4，该热端换热片的一端与半导体热电片的热端固定连接，一方面加速空气与半导体热电片的换热，另一方面，增强空气的扰流作用，当然，还可以使得接触该热端换热片的细菌或者病毒直接被热端换热片吸附，进行长时间的消杀。一般而言，该半导体热电片的热端的加热温度范围为50℃～160℃。
31.另外一个空间则用于放置半导体热电片的冷端，也就是形成本实用新型中涉及的冷端出气通道。更具体而言，本实用新型中，冷端出气通道中还设置有多个冷端换热片2，该冷端换热片2的一端与半导体热电片的冷端固定连接，一方面加速空气与半导体热电片的换热，加速空气的降温，另一方面，增强空气的扰流作用。
32.为了增强可调试半导体热电吸附除菌系统的适应性，本实用新型系统可直接输出
热空气，也可根据需要输出冷空气，具体而言，热端进气通道包括第一出气口9和第二出气口10，所述第一出气口9在第二出气口10关闭的状态下与冷端出气通道的进气口连接，所述第二出气口10在所述第一出气口9关闭的状态下直接输出在所述热端进气通道内加热净化后的空气。
33.在本实用新型的一个实施例中，所述第一出气口9与冷端出气通道的进气口的连接处还设有出气口调节板8，该出气口调节板8活动设置，用于改变所述热端进气通道的出气口，使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第一出气口9进入冷端出气通道降温后输出，或者使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第二出气口10直接输出。即，该外壳3在所述热端进气通道的进气口处设有开口，在冷端出气通道的出气口处设有开口，所述半导体热电片一端固定设置在所述外壳3，另一端与外壳3间隔布置，从而使得所述第一出气口9与冷端出气通道的进气口连通，所述出气口调节板8一端设置在所述外壳3上，另一端用于改变所述热端进气通道的出气口，使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第一出气口9进入冷端出气通道降温后输出，或者使得在所述热端进气通道内加热净化的空气通过第二出气口10直接输出。
34.当然上述仅为实现本实用新型的一个实施例，其他可实现调节热端进气通道出气口的任何方式都在本实用新型的保护范围内。如：可直接在第一出气口和第二出气口处设置两块挡板，当需要输出热空气时，开启第二出气口的挡板，当需要输出冷空气时，开启第一出气口的挡板。
35.在本实用新型的另一个实施例中，所述过滤吸附装置包括依次布置的第一过滤吸附装置5、第二过滤吸附装置6以及第三过滤吸附装置7，所述第一过滤吸附装置5布置于靠近所述热端进气通道的进气口处。所述第一过滤吸附装置5、第二过滤吸附装置6以及第三过滤吸附装置7均为熔喷布或者具有吸附透气功能的纳米布材料，用于高温下吸附细菌或者病毒，实现长时间对细菌和病毒的消杀。
36.本实用新型结合半导体热电片自身的特征及多层过滤吸附的工艺特点，相应设计了半导体热电吸附除菌系统，并对热端和冷端的换热进行强化设计以及在热端放置多层过滤吸附装置，相应的可充分利用半导体热电片制热、制冷的特点，实现对空气进行高温杀菌，并将空气温度降至所需温度，杀菌效果好，能量利用效率高。同时，可根据对空气温度的需求选择不同的半导体热电片，适用性强。
37.在本实用新型的一个实施例中，如图2所示，整个半导体电热吸附除菌系统中涉及的外壳的相关尺寸如下：b＝130mm,w＝l＝60mm,h＝44mm,g＝20mm。空气从下方流入进入热端，在热端经过与热端换热片4接触充分换热后，温度升高，在折回至冷端，与冷端换热片2接触充分换热后流出，热端流道和冷端流道的高度相等，冷端换热片2和热端换热片4采用铜、铝等金属材料，并对称布置，使得热端和冷端的换热基本一致。外壳3采用一些热导率较低的材料，防止热量散失，换热效果变差。
38.如图3所示，用软件ansys fluent对其进行模拟，得到热端沿流动方向的温升曲线，其中，x为热端沿流动方向的长度，可以发现仅需流动1cm左右即可达到56℃，流动3cm左右即可达到70℃，升温非常快，而科学研究表明56℃及以上可以对新冠病毒进行消杀，所以此系统设计在温度方面可以达到消杀的要求。
39.然而消杀效果还与时间有关，相关研究显示在56℃的情况下大部分消杀新冠病毒
需要15
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20分钟，在70摄氏度下需要5分钟左右。该系统在半导体热电片1热端流动方向3cm后的位置添加了第一过滤吸附装置5，第二过滤吸附装置6，第三过滤吸附装置7，这些过滤装置采用熔喷布或者纳米材料等吸附性较好的材料，用于吸附病毒，使其长时间处于70℃以上，降低了时间这一因素的影响。
40.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。