CN103216971A - 微型热泵装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型热泵装置(100)，包括泵体(10)、微型电机、供电电源和控制电路板(20)，该控制电路板(20)安装固定在所述泵体(10)内；泵体(10)内设有通道型空腔(11)，该空腔(11)的两端口延伸出至泵体(10)表面之外，一端口为通道入口(111)，另一端口为通道出口(112)；微型电机连接有叶轮，该叶轮处于靠近通道出口(112)的那段空腔内；靠近通道入口(111)的空腔段下方，设置有半导体夹心陶瓷片(30)；微型电机和半导体夹心陶瓷片(30)均与控制电路板(20)及供电电源电连接。同现有技术相比较，本发明微型热泵装置具有体积小巧、成本低廉且功耗小等优点。

Description

微型热泵装置及系统

技术领域  本发明涉及热调节装置，尤其涉及微型热泵装置及系统。

背景技术  热泵技术是近年来在全世界倍受关注的新能源技术。热泵，就是一种利用人工技术将低温热能转换为高温热能而达到供热效果的机械装置。热泵由低温热源(如周围环境的自然空气、地下水、河水、海水、污水等)吸热能，然后转换为较高温热源释放至所需的空间(或其它区域)内。这种装置即可用作供热采暖设备，又可用作制冷降温设备，从而达到一机两用的目的。热泵在工作时，它本身消耗一部分能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装置所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。

现有热泵的能量转换，是利用其压缩机的作用，通过消耗一定的辅助能量(如电能)，在压缩机和换热系统内循环的制冷剂的共同作用下，由环境热源(如水、空气)中吸取较低温热能，然后转换为较高温热能释放至循环介质(如水、空气)中成为高温热源输出。在此因压缩机的运转做工而消耗了电能，压缩机的运转使不断循环的制冷剂在不同的系统中产生的不同的变化状态和不同的效果(即蒸发吸热和冷凝放热)从而达到了回收低温热源制取高温热源的作用和目的。

虽然热泵技术具有节能高效，环保无排放，维护成本低，使用寿命长等许多优点。但现有的热泵存在一次性投入成本高，体积大，功率大等不足，导致目前市场认可度不高，使用场合和范围相当局限，限制了热泵技术在节能减排中应当发挥的积极作用。

发明内容  本发明要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提出体积小巧、成本低廉且功耗小的微型热泵装置和系统。

本发明解决所述技术问题可以通过采用以下技术方案来实现：

设计、制作一种微型热泵装置，包括泵体和微型电机、以及供电电源；还包括控制电路板，该控制电路板安装固定在所述泵体内；所述泵体内设有通道型空腔，该空腔的两端口延伸出至所述泵体表面之外，一端口为通道入口，另一端口为通道出口；所述微型电机连接有叶轮，该叶轮处于靠近通道出口的那段空腔内；靠近通道入口的空腔段下方，设置有半导体夹心陶瓷片；所述微型电机和半导体夹心陶瓷片均与所述控制电路板及供电电源电连接。

所述微型电机包括定子线圈和转子部分，所述定子线圈经绝缘处理后与所述泵体一并注塑成型，所述转子部分包括转轴和由磁体与叶轮一体注塑成型的转子；所述转轴位于所述定子线圈的中心轴线上且转轴的一端与所述泵体固定，所述转子部分借助轴套和轴承可转动地安装在所述转轴上；所述定子线圈与所述控制电路板及供电电源电连接。

所述半导体夹心陶瓷片外表贴敷有一层高导热石墨膜。

本发明的另一目的在于提供一种采用所述微型热泵装置构成的微型热泵系统。

设计、制作一种微型热泵系统，包括至少一台所述微型热泵装置和导热管道，所述微型热泵装置的通道入口和通道出口与所述导热管道连通。

所述微型热泵装置为一台，还包括散热片和散热风扇，所述散热片紧贴所述微型热泵装置的下端，所述散热风扇再紧贴所述散热片。

所述微型热泵装置有两台，该两台微型热泵装置有半导体夹心陶瓷片的端部相向紧贴。

由于采用半导体夹心陶瓷片，结合通道型空腔及微型电机等独特结构设计，使本发明微型热泵装置能够做到体积小巧，成本低廉且功耗小，便于安置，适应面广，便于热泵节能技术的普及；采用本发明微型热泵装置做成的微型热泵系统可以方便地使用到日常人们所需温度调节的各个环节和用品，也同样适用于野外活动用品，以及对电气设备进行温度调节改善设备的运行环境。

附图说明

图1是本发明微型热泵装置的剖视结构示意图；

图2是采用所述微型热泵装置的微型热泵系统实施例一结构示意图；

图3是所述微型热泵系统实施例二结构示意图；

图4是所述微型热泵系统实施例三结构示意图。

具体实施方式以下结合附图所示之优选实施例作进一步详述。

一种微型热泵装置100，如图1所示，包括泵体10和微型电机40、以及供电电源(图中，供电电源未画出)；还包括控制电路板20，该控制电路板20安装固定在所述泵体10内；所述泵体10内设有通道型空腔11，该通道型空腔11呈侧卧式“U”型，该空腔11的两端口延伸出至所述泵体10表面之外，一端口为通道入口111，另一端口为通道出口112；所述微型电机连接有叶轮，该叶轮处于靠近通道出口112的那段空腔内；靠近通道入口111的空腔段下方，设置有半导体夹心陶瓷片30；所述微型电机40和半导体夹心陶瓷片30均与所述控制电路板20及供电电源电连接。

本发明中，如图1所示，所述定子线圈41经绝缘处理后与所述泵体10一并注塑成型，所述转子部分42包括转轴421和由磁体与叶轮一体注塑成型的转子422；所述转轴421位于所述定子线圈41的中心轴线上且转轴421的一端与所述泵体10固定，所述转子部分42借助轴套和轴承可转动地安装在所述转轴421上；所述定子线圈与所述控制电路板20及供电电源电连接。

为了使微型热泵装置100的温度调节效果更好，所述半导体夹心陶瓷片30外表贴敷有一层高导热石墨膜50。

本发明中，所述控制电路板20经保护处理后也通过浇灌或者超声波焊接的方式与所述泵体形10一体成型。这样使微型热泵装置100结构更加紧凑。

本发明中，所述控制电路板20引出四根导线21与外界电连接，其中两根用于连接供电电源的正、负极，另外两根用于传输转速信号和温度信号。

图2至图4示意出采用本发明微型热泵装置100做成的微型热泵系统几个优选实施例，下面结合图2至图4说明下本发明微型热泵系统对热调节对象500进行热量调节也即温度调节的调节过程。

实施例一：

该实施例一主要用于热量调节需求相对小的热调节对象，例如鞋帽等小日用品或其它小器件(诚然，如果半导体夹心陶瓷片30功率相对高，也能够适用于热量调节相对大的热调节对象)，如图2所示，一种微型热泵系统，包括一台微型热泵装置100、散热片400、散热风扇300和一根导热管道200，以及风扇防尘罩301。所述微型热泵装置100的通道入口111和通道出口112与所述导热管道200的两端连通，导热管道200内灌装有流体导热介质，导热管道200大部分置于热调节对象500的内部，为了使热调节对象500受热均匀，导热管道200在热调节对象500的内部采用迂回均匀布置。所述散热片400紧贴所述微型热泵装置100的下端，所述散热风扇300再紧贴所述散热片400，然后借助风扇防尘罩301将散热风扇300盖住。

当热调节对象500需要制冷时，控制电路板20控制所述半导体夹心陶瓷片30和微型电机40启动，此时，半导体夹心陶瓷片30紧贴通道型空腔11的一面温度变低(而靠近散热片400的一面则温度升高)，这样，由于半导体夹心陶瓷片温度低的一面与热调节对象500(温度高)形成温差，导热管道200内流体导热介质在微型电机40带动叶轮转动的作用下，在导热管道200内循环流动，从而将热调节对象500上的热量传递到微型热泵装置100，微型热泵装置100再将热量传递给散热片400，最后通过散热风扇300将热量传递到空气中去，如此循环往复，使热调节对象的温度降低而被制冷。

反之，当热调节对象500需要制热时，相对于制冷调节，切换一下所述半导体夹心陶瓷片30连接的正负电极，此时，半导体夹心陶瓷片30紧贴通道型空腔11的一面温度变高(而靠近散热片400的一面则温度降低)，这样，由于半导体夹心陶瓷片温度高的一面与热调节对象500(温度低)形成温差，导热管道200内流体导热介质在微型电机40带动叶轮转动的作用下，在导热管道200内循环流动，通过散热风扇300和散热片400将空气外界的热量吸收并传递到热调节对象500，如此循环往复，使热调节对象500的温度升高而被制热。

实施例二：

本实施例二热调节原理基本与实施例一相同，不同之处在于采用两台微型热泵装置100，主要用于热量调节需求相对小的热调节对象。如图3所示，所述微型热泵装置100有两台，该两台微型热泵装置100有半导体夹心陶瓷片30的端部相向紧贴，两块半导体夹心陶瓷片30通电工作时形成类似“电路串联”连接，即形成“冷---热---冷---热”或“热---冷---热---冷”的结构方式。第一个微型热泵装置100所接的导热管道200的大部分安置在热调节对象500内。第二个微型热泵装置100所接的导热管道200的另一端与水排600联通，形成导热循环，水排600上再安装散热风扇300。

当热调节对象500需要制冷时，控制电路板20控制两台微型热泵装置100的半导体夹心陶瓷片30和微型电机40同时启动，此时，第一个微型热泵装置的半导体夹心陶瓷片与第二个微型热泵装置的半导体夹心陶瓷片形成“冷---热---冷---热”结构，从而第一个微型热泵装置的半导体夹心陶瓷片紧贴通道型空腔11的一面温度变得更低(而第二个微型热泵装置的半导体夹心陶瓷片的变热的那一面温度变得更高)，导致热调节对象500与第二个微型热泵装置之间形成更高的冷热温差，这样，在第一个微型热泵装置的导热管道200内流体导热介质的传导下，热调节对象500上的热量经第一微型热泵装置传导第二微型热泵装置，再经第二微型热泵装置的导热管道内的流体导热介质传导到水排600，经散热风扇300散发出去，如此循环往复，使热调节对象的温度降低而被制冷。

反之，当热调节对象500需要制热时，第一个微型热泵装置的半导体夹心陶瓷片与第二个微型热泵装置半导体夹心陶瓷片形成“热---冷---热---冷”结构，通过吸收外界空气的热量，传递给热调节对象500，使热调节对象500的温度升高而被制热。

实施例三：

本实施例三与实施例二的热调节原理基本相同，不同之处在于，如图4所示，第一个微型热泵装置和第二个微型热泵装置所连接的导热管道分别安置在不同的热调节对象内，工作时，一个热调节对象被制热，而同时另一个热调节对象被制冷。具体过程不在赘述。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换(例如微型热泵装置的台数可根据具体调节需要而具体设计，等等)，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种微型热泵装置(100)，包括泵体(10)和微型电机、以及供电电源；其特征在于：还包括控制电路板(20)，该控制电路板(20)安装固定在所述泵体(10)内；所述泵体(10)内设有通道型空腔(11)，该空腔(11)的两端口延伸出至所述泵体(10)表面之外，一端口为通道入口(111)，另一端口为通道出口(112)；所述微型电机连接有叶轮，该叶轮处于靠近通道出口(112)的那段空腔内；靠近通道入口(111)的空腔段下方，设置有半导体夹心陶瓷片(30)；所述微型电机和半导体夹心陶瓷片(30)均与所述控制电路板(20)及供电电源电连接。

2.如权利要求1所述的微型热泵装置(100)，其特征在于：所述微型电机包括定子线圈(41)和转子部分(42)，所述定子线圈(41)经绝缘处理后与所述泵体(10)一并注塑成型，所述转子部分(42)包括转轴(421)和由磁体与叶轮一体注塑成型的转子(422)；所述转轴(421)位于所述定子线圈(41)的中心轴线上且转轴(421)的一端与所述泵体(10)固定，所述转子部分(42)借助轴套和轴承可转动地安装在所述转轴(421)上；所述定子线圈与所述控制电路板(20)及供电电源电连接。

3.如权利要求2所述的微型热泵装置(100)，其特征在于：所述半导体夹心陶瓷片(30)外表贴敷有一层高导热石墨膜(50)。

4.如权利要求2所述的微型热泵装置(100)，其特征在于：所述控制电路板(20)经保护处理后也通过浇灌或者超声波焊接的方式与所述泵体形(10)一体成型。

5.如权利要求2所述的微型热泵装置(100)，其特征在于：所述通道型空腔(11)呈侧卧式“U”型。

6.一种微型热泵系统，其特征在于：包括至少一台如权利要求1至5之任一项所述的微型热泵装置(100)和导热管道(200)，所述微型热泵装置(100)的通道入口(111)和通道出口(112)与所述导热管道(200)连通。

7.如权利要求6所述的微型热泵系统，其特征在于：所述微型热泵装置(100)为一台，还包括散热片(400)和散热风扇(300)，所述散热片(400)紧贴所述微型热泵装置(100)的下端，所述散热风扇(300)再紧贴所述散热片(400)。

8.如权利要求7所述的微型热泵系统，其特征在于：还包括风扇防尘罩(301)。

9.如权利要求6所述的微型热泵系统，其特征在于：所述微型热泵装置(100)有两台，该两台微型热泵装置(100)有半导体夹心陶瓷片(30)的端部相向紧贴。

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