CN101418998B - 半导体吸收式制冷系统 - Google Patents

Abstract

一种利用半导体致冷产生的热量推动吸收式制冷的半导体吸收式制冷系统，其特征是吸收式制冷除蒸发器外，其余部件均被安置在半导体致冷传散热的所需的散热翅片、循环热管、母板金属一体化框架当中，工质发生器凸台面积大小与半导体温差电器件规格尺寸相吻合，在其上安装半导体温差电器件的热面，作为半导体致冷与吸收式制冷两者的结合部，利用40℃以上就有较高放气量的低温差热源工质对既是半导体致冷传散热又是吸收式制冷所需的热量承载体，由此构成工质循环、溶液循环、气体循环三个过程，实现两种制冷方式的产冷量相加，实用效率≥57％，该新型制冷方式在移动冰箱、无噪音、无震荡恒温箱中得到广泛应用。

Description

半导体吸收式制冷系统

技术领域

本发明涉及一种将两种制冷方式相互结合的制冷装置，尤其是能够利用半导体致冷过程中产生的热量进行吸收式制冷的半导体吸收式制冷系统。

背景技术

目前，半导体致冷与吸收式制冷是两种不同类的制冷方式，尚未实现有效的结合，从半导体致冷的热量转换方程中：冷面冷量＝热面热量-2倍焦耳热量，例如，现常用的一级半导体温差电器件，其冷热面积为40×40(mm²)，工作电压12V，工作电流为4～6安培，在热面温度≤43℃的条件下，冷面温度可达到-18℃，依照制冷器具测试标准，环境温度应设定在32℃，由于热流密度与热量较大，为了保持热面温度≤43℃，在接触半导体温差电器件热面的散热器温升ΔT≤11℃，则需要很高的传散热速度，即必须将半导体温差电器件工作产生的两倍的焦耳热量快速散出，才能从冷面得到冷量，而这两倍的焦耳热量占全部热面产生热量的大部分，因此，在理论上，温差效率曲线很陡，最大致冷效率＜25％。在吸收式制冷的热量转换方程中：制冷量＝加热量-制冷工质冷凝热量-溶液冷却热量-工质溶解热量，工质与溶液称之为工质对，其中，工质需借助气体实现扩散蒸发并利用重力回流完成循环过程，现有吸收式制冷系统，必须对浓溶液加热到＞85℃，才能发生出够量的气体工质，工质冷凝到＜40℃后，才能得到制冷工质液进入蒸发器，稀溶液经溶液热交换与冷却，以及强化工质向外界散热的条件下，才能再次溶解工质，利用与环境＞53℃的温差，能够较容易地使工质冷凝，但同时也浪费了热量，溶液冷却与气体热交换，进一步加大热量的内耗与浪费，因此，对发生器加热的过程中所产生的热量，在大部分被浪费掉了以后，才换来很少的制冷量，故在理论上温差效率曲线也很陡，最大制冷效率＜26％。在实际产品中，半导体致冷存在传导热阻与热桥，吸收式制冷工质在蒸发吸热后，重新溶解不完全，循环存在逆流，又较大幅度地降低制冷效率，造成实用效率≤20％，由于存在热源浪费的弊端，因此这两种制冷方式只能应用在特殊的制冷产品中。

发明内容

为了克服上述不足，本发明针对现有半导体致冷与吸收式制冷热源浪费的弊端，提供将两种不同类的制冷方式结合起来技术方案，解决半导体致冷与吸收式制冷相互结合的结构，解决半导体致冷与吸收式制冷相互结合所使用的低温差工质对，解决半导体致冷与吸收式制冷相互结合的循环动力及其过程的单向性，即将吸收式制冷工质对及气体的三路循环管路安置在半导体致冷的散热系统中，将半导体致冷散热系统中的循环热管结构进行功能细分，形成吸收式制冷所需的三路循环的结构，利用半导体致冷热面产生的焦耳热量为动力去发生吸收式制冷系统中的低温差工质，以蒸气压与温度的高低推动吸收式制冷工质对的循环过程，使半导体致冷与吸收式制冷各自独立工作时热量浪费的劣势转变为相互利用的优势，既利于半导体致冷热面的传散热，得到良好的半导体致冷量，又得到了吸收式制冷的制冷量，同时借助于低温差工质对，降低吸收式制冷过程中的工质冷凝与溶液冷却的热量浪费，其中，工质借助第三方气体促进加快扩散蒸发吸收热量的过程，从而产生一种新型制冷方式，使得半导体致冷与吸收式制冷的产冷量叠加，达到利用半导体致冷过程中产生的低温差热源实现高效率制冷的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种由半导体致冷产生的焦耳热量用于推动吸收式制冷的半导体吸收式制冷系统，其特征是吸收式制冷装置中除工质扩散蒸发器外，其余的工质发生器、工质蒸馏器、冷凝器、溶液热交换器、工质吸收器、溶液罐、气体管均被安置在供半导体致冷传散热所用的由良导热体制成的散热翅片、循环热管、母板金属一体化的框架中，将循环热管结构功能细分，转化成上述各器、罐及管件，利用在40℃以上就有较高放气量的工质对，作为既是半导体致冷传散热所需又是吸收式制冷所需的热量承载体，由此构成工质循环、溶液循环、气体循环三个全程密封的结构与过程，工质发生器安置在母板的内侧面上，外形为圆方台体突出而形成的空心凸台，在凸台顶的内表面上有虹吸翅片，便于溶液受热沸腾而发生工质，凸台内上方侧壁有工质对泵管的出口，凸台内下方有浓溶液泵入管，在泵入管上有节流阀，由此构成在母板内侧面上凸台状的工质发生器，工质发生器凸台顶的外表面为凸台面，其面积大小与半导体温差电器件规格尺寸相吻合，在其上焊接或粘结半导体温差电器件的热面，其工作时产生的热量推动吸收式制冷，作为半导体致冷与吸收式制冷两者的结合部，半导体温差电器件的冷面与导热皿粘结，导热皿与制冷板或罐粘结，工质发生器、半导体温差电器件、导热皿三者的高度构成隔热系统的厚度，由此将半导体温差电器件冷面产生的冷量，通过导热皿、制冷板或罐与隔热系统内的热量进行交换，从而实现半导体致冷的结构与过程，在吸收式制冷的结构中，泵管从发生器上方侧壁出发，穿出隔热层，从稀溶液管口下方处进入上行，泵管口高于稀溶液管口，并进入到工质蒸馏器中，形成稀溶液管口套泵管，工质蒸馏器套泵管口的连通管错落结构，使稀溶液管口成为上行的蒸馏器与下行的稀溶液管的交界口，成为气体工质与溶液两路循环各行其道的气液分流器，工质蒸馏器的管壁纵向有平行折叠的条楞，环接起来其截面呈星管状，扩大了与外界空气的热交换面，蒸馏器连通冷凝器，冷凝器由良导热体制成的散热翅片、冷凝管构成，在散热翅片上分布排热孔，其孔径与散热翅片的厚度相同，在散热翅片底部均具有底折面，在冷凝管内壁上平行分布便于液态工质虹吸的螺旋纹，通过若干散热翅片以一定间隔平行分布进行排列组合，形成所需的散热面积，冷凝管俯角曲折或垂直环绕穿行在散热翅片的装配圆孔中，冷凝管数量与穿行线路根据冷凝器整体温升分布的需要来进行，通过冷凝器散热，将其内气态工质冷凝聚积为高压液态工质，冷凝器末段进入隔热系统通过节流阀与扩散蒸发器连通，蒸发器贴附在制冷板或罐的侧壁上，其内液态工质通过节流阀蒸发吸收隔热系统内的热量，转变成低压气态工质，并推动气态工质循环，蒸发器末段穿出隔热系统与工质气流管连通，稀溶液管自稀溶液管口处下行并穿过下方的散热翅片经直接散热，或经溶液热交换器后上行，工质气流管在稀溶液管拐口或工质吸收器侧口处插入并连通，工质气流管壁上分布工质逸出孔，利用余压增大气体工质溶解到稀溶液中的机会，拐口或侧口处内成为气体工质与溶液的气液汇流器，稀溶液管拐口与工质吸收器连通或稀溶液管直接与工质吸收器连通，工质吸收器是在内壁上可具备液体与气体螺旋混合道的循环热管，通过稀溶液螺旋流动充分与气体工质混合，或直接利用稀溶液的涡流充分与气体工质混合，将气体工质溶解形成浓溶液，工质吸收器可穿行在散热翅片中，其末段成为浓溶液输入管，从上方穿过散热翅片进入溶液罐，溶液罐也穿行在散热翅片中，充分散发溶解热，在溶液罐有浓溶液出口并与浓溶液输出管相通，浓溶液输出管穿入稀溶液管内，构成管套管的溶液热交换器，随同稀溶液管穿行在散热翅片中，进行热交换后，浓溶液输出管穿出稀溶液管，进入隔热层到工质发生器下侧壁，与在工质发生器内的浓溶液泵入管接通，或浓溶液输出管密封穿过母板直接与工质发生器内的浓溶液泵入管接通，浓溶液通过泵入管上的节流阀进入工质发生器，进入再循环，工质发生器是溶液平衡的中心，同时利用冷凝器、蒸发器与工质吸收器、溶液罐之间的结构落差，避免溶液进入到冷凝器与蒸发器中，或工质吸收器也可不穿行在散热翅片中直接与溶液罐相通合成一体，溶液罐向上穿行在散热翅片中，充分散发溶解热，实现有关管路简化，在蒸馏器与稀溶液管口连接处，利用增大的蒸气压与高管位差，将其内的稀溶液与蒸馏后的稀溶液，压向管位差较低的稀溶液管的拐口处与工质吸收器中，或直接利用垂直落差，将稀溶液流落到工质吸收器中，以此为动力推动工质与溶液的循环，在工质吸收器与工质蒸发器进端之间有一气体管，随同工质循环过程中蒸气压与温度的变化为动力形成第三方气体循环，引领液态工质蒸发吸热，提高吸收式制冷进程，由吸收式三路结构细分的各器、罐及管件分布穿行在散热翅片中，构成半导体吸收式栅排，将此栅排所有散热翅片的底折面与母板的外侧面通过焊接形成金属一体化的半导体吸收式制冷系统，由此利用半导体致冷过程中热面产生的热量，推动工质对进行了三个循环过程，其中利用贴附在制冷板或罐侧壁上的蒸发器，与隔热系统内的热量进行交换，从而实现吸收式致冷的过程，当栅排中散热翅片垂直水平面使用时，为立式半导体吸收式制冷系统，当栅排中散热翅片平行水平面使用时，为卧式半导体吸收式制冷系统。

本发明的有益效果是：由于合理地解决了半导体致冷与吸收式制冷相互结合的结构，在其热量转换方程中：半导体吸收式制冷量＝半导体热面热量-制冷工质冷凝热量-溶液冷却热量-工质溶解热量，半导体致冷的产冷量几乎不变，吸收式制冷的产冷量就是工质再次溶解到溶液时所散发的热量，经计算，半导体吸收式制冷量比各自单独工作时增加了0.73倍，工质冷凝散出的热量，工质溶解的热量，溶液冷却散出的热量，这三种热量和仅等于1.27倍的焦耳热量，其中0.73倍的焦耳热量转换成有用功，实现了冷量相加的积极效果，由于有效地利用了低温差热源，形成了工质快速散发溶解热量的结构，加快了吸收式制冷的循环速度，在理论上实现冰箱最大制冷效率≤67％，并在结构设计中尽量消除热桥与循环逆流的负作用，避免一切能源的浪费，使终端产品的实用制冷效率≥57％，这种新型制冷方式将在移动冰箱、无噪音、无震荡恒温箱中得到广泛的应用，为节约能源保护环境作出应有贡献。

附图说明

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明实施例主体结构关系的分解示意。

图2为本发明第一个实施例立式半导体吸收式制冷系统示意。

图3为本发明第一个实施例立式半导体吸收式制冷系统纵剖面示意。

图4为本发明第二个实施例卧式半导体吸收式制冷系统示意。

图5为本发明第二个实施例卧式半导体吸收式制冷系统纵剖面示意。

图中：1.蒸发器 2.发生器 3.蒸馏器 4.冷凝器 5.溶液热交换器 6.吸收器 7.溶液罐 8.气体管 9.散热翅片 10.母板 11.凸台 12.凸台面 13.半导体温差电器件 14.虹吸翅片 15.泵管 16.泵入管 17.节流阀 18.导热皿 19.制冷板或罐 20.泵管口 21.条楞 22.排热孔 23.底折面 24.螺旋纹 25.气流管 26.稀溶液管 27.逸出孔 28.稀溶液管口 29.混合道 30.输入管 31.浓溶液出口 32.输出管 33.栅排

具体实施方式

在图1中：半导体吸收式制冷系统的主体结构是除工质扩散蒸发器1外，其余的工质发生器2、工质蒸馏器3、冷凝器4、溶液热交换器5、工质吸收器6、溶液罐7、气体管8均被安置在供半导体致冷传散热所用的由良导热体制成的散热翅片9、循环热管、母板10金属一体化的框架中，将循环热管结构功能细分，转化成上述各器、罐及管件，利用在40℃以上就有较高放气量的工质对，作为既是半导体致冷传散热所需又是吸收式制冷所需的热量承载体，由此构成工质循环、溶液循环、气体循环三个全程密封的结构与过程，工质发生器安置在母板的内侧面上，外形为圆方台体突出而形成的空心凸台11，底为圆口，顶为方形，底大顶小，形似倒扣在母板上的茶杯，顶的外表面为凸台面12，其面积大小与半导体温差电器件13规格尺寸相吻合，在其上焊接或粘结半导体温差电器件的热面，其工作时产生的热量推动吸收式制冷，作为半导体致冷与吸收式制冷两者的结合部，在凸台顶的内表面上有虹吸翅片14，便于溶液受热沸腾而发生工质，凸台内上方侧壁有工质对泵管15的出口，凸台内下方有浓溶液泵入管16，在泵入管上有节流阀17，由此构成在母板内侧面上凸台状的工质发生器，半导体温差电器件的冷面与导热皿18粘结，导热皿与制冷板或罐19粘结，工质发生器、半导体温差电器件、导热皿三者的高度构成隔热系统的厚度，由此将半导体温差电器件冷面产生的冷量，通过导热皿、制冷板或罐与隔热系统内的热量进行交换，从而实现半导体致冷的结构与过程，在吸收式制冷的结构中，泵管从发生器上方侧壁出发，穿出隔热层，从稀溶液管口28下方处进入上行，泵管口20高于稀溶液管口，并进入到工质蒸馏器中，形成稀溶液管口套泵管，工质蒸馏器套泵管口的连通管错落结构，使稀溶液管口成为上行的蒸馏器与下行的稀溶液管的交界口，成为气体工质与溶液两路循环各行其道的气液分流器，工质蒸馏器的管壁纵向有平行折叠的条楞21，环接起来其截面呈星管状，扩大了与外界空气的热交换面，蒸馏器上行连通冷凝器，冷凝器由良导热体制成的散热翅片、冷凝管构成，在散热翅片上分布排热孔22，其孔径与散热翅片的厚度相同，在散热翅片底部均具有底折面23，在冷凝管内壁上平行分布便于液态工质虹吸的螺旋纹24，通过若干散热翅片以一定间隔平行分布进行排列组合，形成所需的散热面积，冷凝管俯角曲折穿行在散热翅片的装配圆孔中，冷凝管数量与穿行线路根据冷凝器整体温升分布的需要来进行，通过散热翅片的散热，将其内气态工质冷凝聚积为高压液态工质，冷凝器末段进入隔热系统通过节流阀17与扩散蒸发器连通，蒸发器贴附在制冷板或罐的侧壁上，其内液态工质通过节流阀蒸发吸收隔热系统内的热量，转变成低压气态工质，并推动气态工质循环，蒸发器末段穿出隔热系统与工质气流管25连通，稀溶液管26自稀溶液管口处下行并穿过下方的散热翅片经溶液热交换器后上行，工质气流管在稀溶液管上行拐口处插入并连通，工质气流管壁上分布工质逸出孔27，利用余压增大气体工质溶解到稀溶液中的机会，稀溶液管拐口处内成为气体工质与溶液的气液汇流器，拐口与工质吸收器连通，工质吸收器是内壁上具备液体与气体螺旋混合道29的循环热管，通过螺旋流动充分使气体工质与稀溶液混合溶解形成浓溶液，工质吸收器穿行在散热翅片中，其末段成为浓溶液输入管30，从上方穿过散热翅片进入溶液罐，溶液罐也穿行在散热翅片中，充分散发溶解热，在溶液罐下方有浓溶液出口31并与浓溶液输出管32相通，浓溶液输出管穿入稀溶液管内下行，构成管套管的溶液热交换器，随同稀溶液管穿行在散热翅片中，进行热交换后，浓溶液输出管穿出稀溶液管，进入隔热层到工质发生器下侧壁，与在工质发生器内的浓溶液泵入管接通，浓溶液通过泵入管上的节流阀进入工质发生器，进入再循环，工质发生器是溶液平衡的中心，同时利用冷凝器、蒸发器与工质吸收器、溶液罐之间的结构落差，避免溶液进入到冷凝器与蒸发器中，在蒸馏器与稀溶液管口连接处，利用增大的蒸气压与高管位差，将其内的稀溶液与蒸馏后的稀溶液，压向管位差较低的稀溶液管的拐口处与工质吸收器中，以此为动力推动工质与溶液的循环，在工质吸收器与工质蒸发器进端之间有一气体管，随同工质循环过程中蒸气压与温度的变化为动力形成第三方气体循环，引领液态工质蒸发吸热，提高吸收式制冷进程，由吸收式三路结构细分的各器、罐及管件分布穿行在散热翅片中，构成半导体吸收式栅排33，将此栅排所有散热翅片的底折面与母板的外侧面通过焊接形成金属一体化的半导体吸收式制冷系统，由此利用半导体致冷在进行过程中热面产生的热量，同时推动工质对进行了三个循环过程，其中利用贴附在制冷板或罐侧壁上的蒸发器，与隔热系统内的热量进行交换，从而实现吸收式制冷的过程，当栅排中散热翅片垂直水平面使用时，为立式半导体吸收式制冷系统，当栅排中散热翅片平行水平面使用时，为卧式半导体吸收式制冷系统。

在图2、3中：立式半导体吸收式制冷系统中的散热翅片垂直水平面，母板长方向平行水平面，除工质扩散蒸发器1外，其余的工质发生器2、工质蒸馏器3、冷凝器4、溶液热交换器5、工质吸收器6、溶液罐7、气体管8均被安置在供半导体致冷传散热所用的由良导热体制成的散热翅片9、循环热管、母板10金属一体化的框架中，将循环热管结构功能细分，转化成上述各器、罐及管件，一种在40℃以上就有较高放气量的工质对，作为既是半导体致冷传散热所需又是吸收式制冷所需的热量承载体，由此构成工质循环、溶液循环、气体循环三个全程密封的结构与过程，工质发生器安置在母板的内侧面上，外形为圆方台体突出而形成的空心凸台11，底为圆口，顶为方形，底大顶小，形似倒扣在母板上的茶杯，顶的外表面为凸台面12，其面积大小与半导体温差电器件13规格尺寸相吻合，在其上焊接或粘结半导体温差电器件的热面，其工作时产生的热量推动吸收式制冷，作为半导体致冷与吸收式制冷两者的结合部，在凸台顶的内表面上有虹吸翅片14，便于溶液受热沸腾而发生工质，凸台内斜上方侧壁有工质对泵管15的出口，凸台内下方有浓溶液泵入管16，在泵入管上有节流阀17，由此构成在母板内侧面上凸台状的工质发生器，半导体温差电器件的冷面与导热皿18粘结，导热皿与制冷板或罐19粘结，工质发生器、半导体温差电器件、导热皿三者的高度构成隔热系统的厚度，由此将半导体温差电器件冷面产生的冷量，通过导热皿、制冷板或罐与隔热系统内的热量进行交换，从而实现半导体致冷的结构，在吸收式制冷的结构中，泵管从发生器斜上方侧壁出发，穿出隔热层，从在框架侧部垂直水平的稀溶液管口28下方处进入上行，泵管口20高于稀溶液管口，并进入到工质蒸馏器中，形成稀溶液管口套泵管，工质蒸馏器套泵管口的连通管错落结构，使稀溶液管口成为上行的蒸馏器与下行的稀溶液管的交界口，成为气体工质与溶液两路循环各行其道的气液分流器，工质蒸馏器的管壁纵向有平行折叠的条楞21，环接起来其截面呈星管状，扩大了与外界空气的热交换面，蒸馏器上行连通冷凝器，冷凝器由良导热体制成的散热翅片、冷凝管构成，在散热翅片上分布排热孔22，其孔径与散热翅片的厚度相同，在散热翅片底部均具有底折面23，在冷凝管内壁上平行分布便于液态工质虹吸的螺旋纹24，若干散热翅片以一定间隔垂直水平分布，形成所需的散热面积，冷凝管曲折穿行在散热翅片的装配圆孔中，并与水平面形成俯角，冷凝管数量与穿行线路根据冷凝器整体温升分布的需要来进行，通过散热翅片的散热，将其内气态工质冷凝聚积为高压液态工质，冷凝器末段进入隔热系统通过节流阀17与扩散蒸发器连通，蒸发器水平贴附在制冷板或罐的侧壁上，其内液态工质通过节流阀蒸发吸收隔热系统内的热量，转变成低压气态工质，并推动气态工质循环，蒸发器末段穿出隔热系统与工质气流管25连通，稀溶液管26自稀溶液管口处下行并穿过下方的散热翅片经溶液热交换器后上行，工质气流管在稀溶液管上行拐口处插入并连通，工质气流管壁上分布工质逸出孔27，利用余压增大气体工质溶解到稀溶液中的机会，稀溶液管拐口处内成为气体工质与溶液的气液汇流器，拐口与工质吸收器连通，工质吸收器是内壁上具备液体与气体螺旋混合道29的循环热管，通过螺旋流动充分使气体工质与稀溶液混合溶解形成浓溶液，工质吸收器穿行在散热翅片中，其末段成为浓溶液输入管30，从上方穿过散热翅片进入溶液罐，溶液罐也穿行在散热翅片中，充分散发溶解热，在溶液罐下方有浓溶液出口31并与浓溶液输出管32相通，浓溶液输出管穿入稀溶液管内下行，构成管套管的溶液热交换器，随同稀溶液管穿行在散热翅片中，进行热交换后，浓溶液输出管穿出稀溶液管，进入隔热层到工质发生器下侧壁，与在工质发生器内的浓溶液泵入管接通，浓溶液通过泵入管上的节流阀进入工质发生器，进入再循环，工质发生器是溶液平衡的中心，同时利用冷凝器、蒸发器与工质吸收器、溶液罐之间的结构落差，避免溶液进入到冷凝器与蒸发器中，在蒸馏器与稀溶液管口连接处，利用增大的蒸气压与高管位差，将其内的稀溶液与蒸馏后的稀溶液，压向管位差较低的稀溶液管的拐口处与工质吸收器中，以此为动力推动工质与溶液的循环，在工质吸收器与工质蒸发器进端之间有一气体管，随同工质循环过程中蒸气压与温度的变化为动力形成第三方气体循环，引领液态工质蒸发吸热，提高吸收式制冷进程，由吸收式三路结构细分的各器、罐及管件分布穿行在散热翅片中，构成立式半导体吸收式栅排33，将此栅排所有散热翅片的底折面与母板的外侧面通过焊接构成立式半导体吸收式制冷系统，

在图4、5中：卧式半导体吸收式制冷系统中的散热翅片与水平面平行，母板长方向垂直水平面，除工质扩散蒸发器1外，其余的工质发生器2、工质蒸馏器3、冷凝器4、溶液热交换器5、工质吸收器6、溶液罐7、气体管8均被安置在供半导体致冷传散热所用的由良导热体制成的散热翅片9、循环热管、母板10金属一体化的框架中，将循环热管结构功能细分，转化成上述各器、罐及管件，一种在40℃以上就有较高放气量的工质对，作为既是半导体致冷传散热所需又是吸收式制冷所需的热量承载体，由此构成工质循环、溶液循环、气体循环三个全程密封的结构与过程，工质发生器安置在母板的内侧面上，外形为圆方台体突出而形成的空心凸台11，底为圆口，顶为方形，底大顶小，形似倒扣在母板上的茶杯，顶的外表面为凸台面12，其面积大小与半导体温差电器件13规格尺寸相吻合，在其上焊接或粘结半导体温差电器件的热面，其工作时产生的热量推动吸收式制冷，作为半导体致冷与吸收式制冷两者的结合部，在凸台顶的内表面上有虹吸翅片14，便于溶液受热沸腾而发生工质，凸台内正上方侧壁有工质对泵管15的出口，凸台内下方有浓溶液泵入管16，在泵入管上有节流阀17，由此构成在母板内侧面上凸台状的工质发生器，半导体温差电器件的冷面与导热皿18粘结，导热皿与制冷板或罐19粘结，工质发生器、半导体温差电器件、导热皿三者的高度构成隔热系统的厚度，由此将半导体温差电器件冷面产生的冷量，通过导热皿、制冷板或罐与隔热系统内的热量进行交换，从而实现半导体致冷的结构，在吸收式制冷的结构中，泵管从发生器正上方侧壁出发，穿出隔热层，从在框架顶部与水平形成仰角的稀溶液管口28下方处进入上行，泵管口20高于稀溶液管口，并进入到工质蒸馏器中，形成稀溶液管口套泵管，工质蒸馏器套泵管口的连通管错落结构，使稀溶液管口成为上行的蒸馏器与下行的稀溶液管的交界口，成为气体工质与溶液两路循环各行其道的气液分流器，工质蒸馏器的管壁纵向有平行折叠的条楞21，环接起来其截面呈星管状，扩大了与外界空气的热交换面，在蒸馏器仰角最高处下行连通冷凝器，冷凝器由良导热体制成的散热翅片、冷凝管构成，在散热翅片上分布排热孔22，其孔径与散热翅片的厚度相同，在散热翅片底部均具有底折面23，在冷凝管内壁上平行分布便于液态工质虹吸的螺旋纹24，若干散热翅片以一定间隔平行水平分布，形成所需的散热面积，冷凝管垂直环绕穿行在散热翅片的装配圆孔中，冷凝管数量与穿行线路根据冷凝器整体温升分布的需要来进行，通过散热翅片的散热，将其内气态工质冷凝聚积为高压液态工质，冷凝器末段进入隔热系统通过节流阀17与扩散蒸发器连通，蒸发器垂直贴附在制冷板或罐的侧壁上，其内液态工质通过节流阀蒸发吸收隔热系统内的热量，转变成低压气态工质，并推动气态工质循环，蒸发器末段穿出隔热系统与工质气流管25连通，工质气流管垂直向下穿行到散热翅片的装配圆孔中，稀溶液管26自稀溶液管口处垂直向下穿行到散热翅片的装配圆孔中，两者经先行散热后直接通到在框架底部不穿行在散热翅片中的工质吸收器中，工质气流管由工质吸收器侧口进入，工质气流管末端壁上分布工质逸出孔27，利用余压增大气体工质溶解到稀溶液中的机会，侧口处内成为气体工质与溶液的气液汇流器，稀溶液利用垂直下行产生的涡流充分使稀溶液与气体工质混合溶解形成浓溶液，工质吸收器与溶液罐相连合成一体，溶液罐向上穿行在散热翅片中，充分将工质溶解过程中的热量散发出去，从而无需溶液热交换器等有关管路，实现系统简化，在溶液罐上方有浓溶液出口31并与浓溶液输出管32相通，浓溶液输出管密封穿过母板上过孔进入到工质发生器中，与浓溶液泵入管接通，浓溶液通过泵入管上的节流阀进入工质发生器，进入再循环，工质发生器是溶液平衡的中心，利用冷凝器、蒸发器与工质吸收器、溶液罐之间的结构落差，避免溶液进入到冷凝器与蒸发器中，直接利用垂直落差，将稀溶液流落到工质吸收器中，以此为动力推动工质与溶液的循环，在工质吸收器与工质蒸发器进端之间有一气体管，随同工质对循环过程中蒸气压与温度的变化为动力形成第三方气体循环，引领液态工质蒸发吸热，提高吸收式制冷进程，由吸收式三路结构细分的各器、罐及管件分布穿行在散热翅片中，构成卧式半导体吸收式栅排33，可以共用一套发生器、吸收器与溶液罐，并以此为中心形成两套对称型系统，也可以一套发生器、吸收器与溶液罐，形成一套非对称型的系统，将此栅排所有散热翅片的底折面与母板的外侧面通过焊接构成卧式半导体吸收式制冷系统。

无论立式或卧式半导体吸收式制冷系统，通电工作时，在半导体致冷与吸收式制冷两者的结合部，半导体温差电器件产生温差，其冷面产生的冷量通过导热皿、制冷板或罐与隔热系统内的热量进行交换，从而实现半导体致冷的过程，其热面产生的温度≥40℃时，其高热流密度大功率热量透过工质发生器的凸台面，通过虹吸翅片使浓溶液大面积受热沸腾，迅速使工质对以气体泡的方式从浓溶液中发生出来，迅速提高工质发生器内的蒸气压，随之泵管增压，推动工质对进行循环，工质对气体泡行至泵管口处时，气体泡开始分离出气体工质、工质对蒸气与稀溶液，逸出工质的溶液成为稀溶液，顺泵管口利用重力直接经稀溶液管口流向稀溶液管，逸出的工质形成气体工质与工质对蒸气，两者进入工质蒸馏器，在蒸馏器内，气体工质上升，工质对蒸气利用蒸馏器星管状侧壁与外界空气扩大了的热交换面，初次进行热交换并分馏，进一步分离出气体工质继续上升，将蒸馏析出的稀溶液虹吸在条楞管壁内并利用重力聚积下流，顺稀溶液管口侧壁下流到稀溶液管，由此实现工质对气液分流，高压气态工质进入冷凝器，通过散热翅片的散热，气体工质冷凝被虹吸到冷凝管内壁的螺旋纹中，利用虹吸力聚积，通过冷凝管与水平形成的俯角，或垂直水平面，利用重力使冷凝成液态的高压工质下流，进入隔热系统内，流经节流阀17到扩散工质蒸发器中，在扩散蒸发器中液态工质蒸发，或借助联通工质吸收器与扩散蒸发器两者的气体管，在第三方气体引导扩散后蒸发，通过蒸发吸热，将隔热系统内的热量吸收到工质中，即工质在蒸发吸热的过程中是在节流阀的控制下进行的，将高压液态工质转变成携带热量的低压气态工质，并利用低蒸气压将气态工质排放到隔热系统外的工质气流管25中，工质气流管进入到稀溶液管拐口处中，利用余压在其末端的工质逸出孔与稀溶液扩大接触机会后，由拐口进入到穿行在散热翅片中的工质吸收器中，通过稀溶液螺旋流动充分与气体工质混合溶解，再进入到穿行在散热翅片中的浓溶液输入管中，或直接利用稀溶液垂直向下产生的涡流在工质吸收器侧口处充分与气体工质混合溶解，使稀溶液转变成浓溶液，含有吸收热量的工质一方面可以在被稀溶液溶解形成浓溶液过程中通过散热翅片散发溶解热量，即边溶解边散发到外界，另一方面也可以将含有热量的工质及稀溶液直接通过散热翅片，先行散掉工质与稀溶液内的热量，然后双双到工质吸收器中溶解成浓溶液，最后通过向上穿行在散热翅片中的浓溶液罐散发溶解热，从而将隔热系统内的热量排放到外界，实现了吸收式制冷的过程，散热后的浓溶液通过浓溶液输入管或通过合为一体的工质吸收器进入到溶液罐，溶液罐也穿行在散热翅片中，使溶液罐在保持浓度的前提下进行预温，或在往发生器输送的过程中通过溶液热交换器，将稀溶液中的热量交换给浓溶液进行预温，并将多余热量通过散热翅片散掉，经预温的浓溶液经浓溶液输出管与浓溶液泵入管相连，浓溶液通过泵入管上的节流阀进入到工质发生器中，重新被半导体温差电器件的热面加热，进入下一次的循环，在发生出工质气体泡的同时，将稀溶液上升推到泵管口，利用泵管口高管位差与增大的蒸气压将稀溶液压到稀溶液管的拐口处，或直接利用落差，为溶液的循环提供了动力，由此利用半导体致冷的过程中，热面产生的热量，同时推动工质对进行了三个循环过程，工质循环：工质发生器→泵管→泵管口→蒸馏器→冷凝器→节流阀→蒸发器→工质气流管→吸收器→浓溶液输入管→溶液罐→浓溶液输出管→泵入管→节流阀→工质发生器；溶液循环：工质发生器→泵管→泵管口→蒸馏器→稀溶液管口→稀溶液管→工质气流管→吸收器→浓溶液输入管→溶液罐→浓溶液输出管→泵入管→节流阀→工质发生器；气体循环：气体管→蒸发器→工质气流管→吸收器→气体管，从而利用半导体致冷过程中产生的低温差热源实现高效率的半导体吸收式制冷过程。

Claims (3)

1.一种由半导体致冷产生的焦耳热量用于推动吸收式制冷的半导体吸收式制冷系统，其特征是吸收式制冷装置中除工质扩散蒸发器外，其余的工质发生器、工质蒸馏器、冷凝器、溶液热交换器、工质吸收器、溶液罐、气体管均被安置在供半导体致冷传散热所用的由良导热体制成的散热翅片、循环热管、母板金属一体化的框架中，将循环热管结构功能细分，转化成上述各器、罐及管件，利用在40℃以上就有较高放气量的工质对，作为既是半导体致冷传散热所需又是吸收式制冷所需的热量承载体，由此构成工质循环、溶液循环、气体循环三个全程密封的结构与过程，工质发生器安置在母板的内侧面上，外形为圆方台体突出而形成的空心凸台，在凸台顶的内表面上有虹吸翅片，便于溶液受热沸腾而发生工质，凸台内上方侧壁有工质对泵管的出口，凸台内下方有浓溶液泵入管，在泵入管上有节流阀，由此构成在母板内侧面上凸台状的工质发生器，工质发生器凸台顶的外表面为凸台面，其面积大小与半导体温差电器件规格尺寸相吻合，在其上焊接或粘结半导体温差电器件的热面，其工作时产生的热量推动吸收式制冷，作为半导体致冷与吸收式制冷两者的结合部，半导体温差电器件的冷面与导热皿粘结，导热皿与制冷板或罐粘结，工质发生器、半导体温差电器件、导热皿三者的高度构成隔热系统的厚度，由此将半导体温差电器件冷面产生的冷量，通过导热皿、制冷板或罐与隔热系统内的热量进行交换，从而实现半导体致冷的结构与过程，在吸收式制冷的结构中，泵管从发生器上方侧壁出发，穿出隔热层，从稀溶液管口下方处进入上行，泵管口高于稀溶液管口，并进入到工质蒸馏器中，形成稀溶液管口套泵管，工质蒸馏器套泵管口的连通管错落结构，使稀溶液管口成为上行的蒸馏器与下行的稀溶液管的交界口，成为气体工质与溶液两路循环各行其道的气液分流器，工质蒸馏器的管壁纵向有平行折叠的条楞，环接起来其截面呈星管状，扩大了与外界空气的热交换面，蒸馏器连通冷凝器，冷凝器由良导热体制成的散热翅片、冷凝管构成，在散热翅片上分布排热孔，其孔径与散热翅片的厚度相同，在散热翅片底部均具有底折面，在冷凝管内壁上平行分布便于液态工质虹吸的螺旋纹，通过若干散热翅片以一定间隔平行分布进行排列组合，形成所需的散热面积，冷凝管俯角曲折或垂直环绕穿行在散热翅片的装配圆孔中，冷凝管数量与穿行线路根据冷凝器整体温升分布的需要来进行，通过冷凝器散热，将其内气态工质冷凝聚积为高压液态工质，冷凝器末段进入隔热系统通过节流阀与扩散蒸发器连通，蒸发器贴附在制冷板或罐的侧壁上，其内液态工质通过节流阀蒸发吸收隔热系统内的热量，转变成低压气态工质，并推动气态工质循环，蒸发器末段穿出隔热系统与工质气流管连通，稀溶液管自稀溶液管口处下行并穿过下方的散热翅片经直接散热，或经溶液热交换器后上行，工质气流管在稀溶液管拐口或工质吸收器侧口处插入并连通，工质气流管壁上分布工质逸出孔，利用余压增大气体工质溶解到稀溶液中的机会，拐口或侧口处内成为气体工质与溶液的气液汇流器，稀溶液管拐口与工质吸收器连通或稀溶液管直接与工质吸收器连通，工质吸收器是在内壁上可具备液体与气体螺旋混合道的循环热管，通过稀溶液螺旋流动充分与气体工质混合，或直接利用稀溶液的涡流充分与气体工质混合，将气体工质溶解形成浓溶液，工质吸收器可穿行在散热翅片中，其末段成为浓溶液输入管，从上方穿过散热翅片进入溶液罐，溶液罐也穿行在散热翅片中，充分散发溶解热，在溶液罐有浓溶液出口并与浓溶液输出管相通，浓溶液输出管穿入稀溶液管内，构成管套管的溶液热交换器，随同稀溶液管穿行在散热翅片中，进行热交换后，浓溶液输出管穿出稀溶液管，进入隔热层到工质发生器下侧壁，与在工质发生器内的浓溶液泵入管接通，或浓溶液输出管密封穿过母板直接与工质发生器内的浓溶液泵入管接通，浓溶液通过泵入管上的节流阀进入工质发生器，进入再循环，工质发生器是溶液平衡的中心，同时利用冷凝器、蒸发器与工质吸收器、溶液罐之间的结构落差，避免溶液进入到冷凝器与蒸发器中，或工质吸收器也可不穿行在散热翅片中直接与溶液罐相通合成一体，溶液罐向上穿行在散热翅片中，充分散发溶解热，实现有关管路简化，在蒸馏器与稀溶液管口连接处，利用增大的蒸气压与高管位差，将其内的稀溶液与蒸溜后的稀溶液，压向管位差较低的稀溶液管的拐口处与工质吸收器中，或直接利用垂直落差，将稀溶液流落到工质吸收器中，以此为动力推动工质与溶液的循环，在工质吸收器与工质蒸发器进端之间有一气体管，随同工质循环过程中蒸气压与温度的变化为动力形成第三方气体循环，引领液态工质蒸发吸热，提高吸收式制冷进程，由吸收式三路结构细分的各器、罐及管件分布穿行在散热翅片中，构成半导体吸收式栅排，将此栅排所有散热翅片的底折面与母板的外侧面通过焊接形成金属一体化的半导体吸收式制冷系统，由此利用半导体致冷过程中热面产生的热量，推动工质对进行了三个循环过程，其中利用贴附在制冷板或罐侧壁上的蒸发器，与隔热系统内的热量进行交换，从而实现吸收式致冷的过程，当栅排中散热翅片垂直水平面使用时，为立式半导体吸收式制冷系统，当栅排中散热翅片平行水平面使用时，为卧式半导体吸收式制冷系统。

2.根据权利要求1所述的半导体吸收式制冷系统，其特征是立式半导体吸收式制冷系统中的母板长方向平行水平面。

3.根据权利要求1所述的半导体吸收式制冷系统，其特征是卧式半导体吸收式制冷系统中的母板长方向垂直水平面。

Images