CN100404977C - 电子热能转换制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冰箱、空调设备中的制冷系统。所要解决的技术问题是提供的制冷系统应具有无机械运动、无振动、无噪声以及环保、节能、寿命长等特点。技术方案是：电子热能转换制冷系统，其中含有包括发生器、蒸发虹吸管、精馏器、冷凝器、蒸发器、热交换器、吸收器和贮液器在内的吸收式制冷子系统，还配有半导体制冷器和吸热子系统；半导体制冷器的热端面与发生器的外表面紧密贴合；半导体制冷器的冷端面与吸热子系统的储液罐的外表面紧密贴合；吸热子系统采用管道接通电子泵和储液罐，以便于冷却水循环；该管道还延伸至冷凝器外表面并与其紧密联结，以便于吸热；该系统还配有半导体制冷器控温用的温度控制器。发生器内还装有氢氧分离器。

Description

电子热能转换制冷系统

技术领域

本发明涉及一种制冷系统，尤其是冰箱、空调设备中的制冷系统。

背景技术

常规的制冷系统有压缩式、吸收式和电子式三种，它们各自具有优缺点。其中吸收式制冷系统的特点是无运动部件，无振动，噪声小，运行工作平稳，制造成本低，无需电源，使用寿命长等特点，但它的缺点是制冷效率低，它需要很大的热源才能工作(这是吸收式制冷方式目前不能广泛推广的主要原因)；要达到一定的制冷功率和制冷速度，首先要解决热源问题。用油、气能够达到很好的效果，但是存在结构复杂及安全问题，而且不方便，耗能也较大，达不到节能效果。如果用普通电热，不但达不到节能效果，而且影响其制冷功率及制冷速度。压缩式制冷系统则由压缩泵驱动制冷剂在系统内循环，因而具有机械噪声，还需要电源作动力源。而电子式(半导体)制冷系统的特点是没有运动部件，没有振动和噪声，工作可靠使用寿命长等。缺点是冷热两端的温差固定，使用电源是DC直流，低电压、大电流，制造大功率产品一要解决电源问题，二是解决它的散热效果问题，制造成本比机械压缩式要高，制造工艺复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种制冷系统的改进，该制冷系统应具有无机械运动、无振动、无噪声以及环保、无污染排放、节能、寿命长等特点。

本发明采用的技术方案是：电子热能转换制冷系统，其中含有包括发生器、蒸发虹吸管、精馏器、冷凝器、蒸发器、热交换器、吸收器和贮液器在内的吸收式制冷子系统，还配有半导体制冷器和吸热子系统；半导体制冷器的热端面与所述的发生器的外表面紧密贴合，以便于对发生器内的制冷剂加热；半导体制冷器的冷端面与所述的吸热子系统的储液罐的外表面紧密贴合，以便于对储液罐内的冷却液降温；所述的吸热子系统采用管道接通电子泵和储液罐，以便于电子泵驱动冷却液在管道内进行循环；该管道还延伸至所述的冷凝器外表面并与该外表面紧密联结，以便于管道内的冷却液吸收冷凝器所产生的热量；该制冷系统还配有半导体制冷器控温用的温度控制器。

所述的发生器内装有氢氧分离器。

所述的冷凝器与管道之间还采用热交换用的散热翅片进行联接。

所述的冷却液是冷却水。

本发明采用了吸收式制冷与电子式制冷相结合的方式，形成了独特的制冷思路：制冷子系统采用吸收式制冷方式，利用半导体制冷器的热端面作气化热源，而半导体制冷器的冷端面则通过吸热子系统来帮助冷凝器降温。由此带来的积极效果是：

1、由于制冷子系统无机械运动，因而无振动、超静音，以及环保、无污染排放；吸热子系统中的电子泵工作时的噪声极低，近处也几乎无法听到。

2、因为半导体是直流电供电(DC)的安全电压，安全可靠、使用寿命长。

3、整机温度控制是由温度控制器输出给半导体的直电流的大小和电压大小来控制的，控温精度高，安全可靠。

4、利用半导体的热端面做制冷子系统的气化热源，其制热速度快，据测可达每秒1.5℃；而且节能，据制热量测试，输入800W电功率，输出达1.17千瓦热功率，比普通电热节省约21％。

5、利用半导体的冷端面给气化冷凝器降温冷却，无须再设置冷凝器的散热机构，节约散热机构的电器功耗(由于无排热机构，若空调设备可做成一体机，不但移动方便，而且无需专业人员安装)。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，该电子热能转换制冷系统，其中含有包括发生器1、蒸发虹吸管1-1、精馏器、冷凝器10、蒸发器(即图中9至7之间的管道部位，可直接用于空调设备；如用于冰箱时，则9为冷冻室蒸发器，7为冷藏室蒸发器)、热交换器(可分为上部热交换器8和下部热交换器6)、吸收器5和贮液器4在内的吸收式制冷子系统，该系统的结构与现有的吸收式制冷系统的结构相同(为图面清晰，系统中的精馏器、节流阀、溶液泵省略未画)。

本发明在该系统上加配了半导体制冷器15和吸热子系统(吸收式制冷子系统与吸热子系统是各自完全独立且封闭的两个循环系统)。半导体制冷器的外形为平面板形状，正反两个面分别是热端面和冷端面；具体配备方式是：半导体制冷器的热端面15-1与所述的发生器的外表面紧密贴合，以便于对发生器内的制冷剂(一般为氨液)加热；半导体制冷器的冷端面15-2与所述的吸热子系统的储液罐14的外表面紧密贴合，以便于对储液罐内的冷却液(一般可用冷却水)降温；显然，为保证热传导的效率，两个面(发生器的外表面与半导体制冷器的热端面，以及储液罐的外表面与半导体制冷器的冷端面)之间的贴合应尽可能紧密；由于半导体制冷器的热端面和冷端面一般均为平面，因而与之贴合接触的发生器以及储液罐的外表面也应制成相适应的平面，以利于热量传导。所述的吸热子系统采用管道接通电子泵12和储液罐14，管道中制有出水口11和回水口13，以便于电子泵驱动冷却液(如冷却水)在管道内进行循环；该管道还延伸并联结在所述的冷凝器外表面(为图面清晰，该部分管道图中予以省略，只用双点划线断开)，以便与冷凝器进行热交换，使得管道内的冷却液(如冷却水)吸收冷凝器所产生的热量；该制冷系统还配有半导体制冷器控温用的温度控制器16。

由于半导体制冷器已经是成熟产品，具有不同功率的多种规格。因而所采用的半导体制冷器的功率以及数量，只需根据制冷系统的功率就可外购进行匹配；相应的温度控制器16也可外购进行匹配。具体使用时，尚需接上直流电源(图中未画出)。

由于吸热子系统的主要作用是对冷凝器吸热，因而所述的吸热子系统与冷凝器之间热交换的方式及热效率应当予以考虑。一般可采用散热翅片把吸热子系统的管道与冷凝器外部进行联接；或者就直接在二者之间采用常规的热交换器(如板式热交换器或管壳式热交换器)换热。

为保持制冷子系统中的氢气含量，所述的发生器内装有氢氧分离器。图中氢氧分离器包括氢气发生器3和氧气发生器2，该装置也可直接外购得到。

最后尚需指出，整个系统中的相关部件之间应有绝热保温层，这有助系统热效率的提高。

本发明的工作原理是：

利用半导体温差组件的热端面对发生器内的浓溶液(如氨液)进行热气化，所形成的氨蒸气通过蒸发虹吸管提升到冷凝器被冷却散热液化为液氨；之后液氨流入蒸发器，与蒸发器中的氢气接触，氨向氢气中扩散，形成“蒸发(吸热制冷)过程”；吸热(制冷)后已扩散的氨、氢混合气，由于重量增加，向下流入吸收器；另外，氢氧分离器将稀溶液中的氢、氧进行分离，由电子压泵(图中未画出)将稀溶液的氢氧混合液输送到蒸发器与液氨接触，氨向氢气中扩散形成“蒸发(制冷)过程”，吸热(制冷)后已扩散的氨氢混合气，由于冷热温差变小，混合液重量变重，向下流入吸收器；之后，混合液态被冷却分解为浓氨液和氢气，浓氨液因重量大回流到发生器，氢气重量最轻则向上流回蒸发器。如此不断地进行制冷循环。

系统工作循环吸收制冷是利用在同一时间压力下其不同蒸发温度的溶液进行热力循环达到制冷目的。其中氨完成制冷功能，稀溶液完成吸收氨蒸汽的功能：氢气起扩散作用，这样整个系统形成工作循环。

Claims (3)

1.电子热能转换制冷系统，其中含有包括发生器(1)、蒸发虹吸管(1-1)、精馏器、冷凝器(10)、蒸发器、热交换器、吸收器和贮液器(4)在内的吸收式制冷子系统，其特征在于该制冷系统还配有半导体制冷器(15)和吸热子系统；半导体制冷器的热端面(15-1)与所述的发生器(1)的外表面紧密贴合，以便于对发生器内的制冷剂加热；半导体制冷器的冷端面(15-2)与所述的吸热子系统的储液罐(14)的外表面紧密贴合，以便于对储液罐内的冷却液降温；所述的吸热子系统采用管道接通电子泵(12)和储液罐，以便于电子泵驱动冷却液在管道内进行循环；该管道还延伸至所述的冷凝器外表面并与该外表面紧密联结，以便于管道内的冷却液吸收冷凝器所产生的热量；该制冷系统还配有半导体制冷器控温用的温度控制器(16)；所述的发生器内装有氢氧分离器。

2.根据权利要求1所述的电子热能转换制冷系统，其特征在于所述的冷凝器与管道之间还采用热交换用的散热翅片进行联接。

3.根据权利要求1或2所述的电子热能转换制冷系统，其特征在于所述的冷却液是冷却水。

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