CN108252050A - 一种热电热管复合式干衣机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热电热管复合式干衣机，包括热电制冷器、预冷换热器、再热换热器、风机及干衣筒，热电制冷器包括热电制冷器冷端与热电制冷器热端，在热电制冷器冷端设有热电制冷器冷端吸热片，在热电制冷器热端设有热电制冷器热端散热片，预冷换热器的制冷剂通道、再热换热器的制冷剂通道通过制冷剂连接管构成制冷剂在内循环的环路热管，再热换热器的空气通道、热电制冷器热端散热片的空气通道、风机、干衣筒、预冷换热器的空气通道、热电制冷器冷端吸热片的空气通道通过风道首尾相连，形成空气循环回路。与现有技术相比，本发明既实现运行时的无噪音、无振动、无磨损，缩小干衣机的体积，又减少了不必要的能量损失，同时缩短干衣时间。

Description

一种热电热管复合式干衣机

技术领域

本发明涉及一种干衣机，尤其是涉及一种使用热电制冷器和环路热管的热电热管复合式干衣机。

背景技术

热电制冷又称半导体制冷，是热电效应(主要是珀尔帖效应)在制冷技术方面的应用。珀尔帖效应是指，把一只P型半导体元件和一只N型半导体元件联结成热电偶，当电流方向从空穴半导体流向电子半导体时(P→N)，接头处温度升高并放出热量(热端)；反之(N→P)，接头处温度降低并从外界吸收热量(冷端)。热电制冷器是一种不使用制冷剂、没有运动部件、容量尺寸宜于小型化、使用直流电工作、易于控制的电器。热电制冷解决了许多特殊场合的制冷难题，其在电子技术、真空技术、生物医学和家用电器等领域的应用有着十分广阔的前景。热电制冷器的具体工作原理与过程可参见专利CN201680648U。

热管是一种新型的传热元件，主要原理是利用介质在热端蒸发后在冷端冷凝的相变过程(即利用液体的蒸发潜热和凝结潜热)，使热量快速传导，其导热能力超过任何已知金属的导热能力。环路热管是一种高效的相变传热装置，它由蒸发器、冷凝器组成，通过气液传输管路连接成回路，利用工质的蒸发和冷凝来传递热量，能够在小温差，长距离的情况下传递大量的热量。环路热管目前已成为航空热控制系统的首选传热元件，在地面电子设备的冷却系统中也正发挥着越来越重要的作用。

目前市场上使用的干衣机主要为电热式干衣机，它利用PTC发热元件，通过电加热的方式提高空气温度，在风机作用下使热空气流经衣物表面，通过热湿交换带走衣物的水分，实现衣物的加速干燥。因其结构简单，价格便宜，电热式干衣机占绝大多市场份额。但是由于电热式干衣机直接使用电热丝加热空气，消耗大量的电能，且通过衣物的较高温高湿的气流直接排入室内，会给室内造成热湿污染。为了解决电热式干衣机的以上问题，催生了热泵干衣机。

热泵干衣机是一种使用热泵技术的新型衣物(或纺织品)干燥设备。热泵干衣机的具体工作原理与过程可参见专利CN107130415A。

然而，现有热泵干衣机技术仍存在问题：(1)压缩机工作过程中存在运动部件，会产生较大的噪音与振动，影响使用者的正常生活环境；(2)由于热泵装置体积较大，会使普通热泵干衣机占据较大的房间空间；(3)为了使除湿效果更好，蒸发温度一般较低，而且空气先经过蒸发器降温除湿，再经过冷凝器进行加热，前后冷热相抵，引起不必要的能量损失。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种热电热管复合式干衣机。本发明通过将环路热管引入热电干衣机，降低热电干衣机的电能消耗，缩短干衣时间。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种热电热管复合式干衣机，包括热电制冷器、预冷换热器、再热换热器、风机及干衣筒，

所述热电制冷器含有热电制冷电路，且包括热电制冷器冷端与热电制冷器热端，在热电制冷器冷端设有热电制冷器冷端吸热片，所述热电制冷器冷端吸热片具有空气通道，在热电制冷器热端设有热电制冷器热端散热片，所述热电制冷器热端散热片具有空气通道，

所述预冷换热器具备制冷剂通道和空气通道，所述再热换热器具备制冷剂通道和空气通道，

所述预冷换热器的制冷剂通道、所述再热换热器的制冷剂通道通过制冷剂连接管构成制冷剂在内循环的环路热管，

所述再热换热器的空气通道、热电制冷器热端散热片的空气通道、风机、干衣筒、预冷换热器的空气通道、热电制冷器冷端吸热片的空气通道通过风道首尾相连，形成空气循环回路。

所述热电制冷电路为闭合回路，包括直流电源、导线、开关与多级热电堆，直流电流通过导线依次经过直流电源正极、开关、多级热电堆、直流电源负极。

多级热电堆中的每个基本单元为制冷电偶，所述制冷电偶包括直流电源正极、直流电源负极、N型半导体元件、冷端连接片、P型半导体元件、第一热端连接片、第二热端连接片，通电时，电流依次流经第一热端连接片、N型半导体元件、冷端连接片、P型半导体元件、第二热端连接片，回到电源负极。

冷端连接片所处环境即为热电制冷器冷端，第一热端连接片、第二热端连接片所处环境即为热电制冷器热端。

当电流依次经过N型半导体元件、冷端连接片、P型半导体元件时，电流方向是N→P，温度下降并吸热，。当电流流经第二热端连接片、第一热端连接片时，电流方向是P→N，温度上升并放热。当多个制冷电偶通过级间串联、并联或串并联组成多级热电堆时，多级热电堆的冷端温度下降并吸热，可以使得流经热电制冷器冷端吸热片的空气冷却除湿；多级热电堆的热端温度上升并放热，可以加热流经热电制冷器热端散热片的空气。

所述环路热管为重力驱动的环路热管或制冷剂泵驱动的环路热管。

所述环路热管为重力驱动的环路热管，所述重力驱动的环路热管为闭式循环，单个闭式循环的重力驱动的环路热管中，制冷剂通过制冷剂连接管依次经过预冷换热器的制冷剂通道和再热换热器的制冷剂通道，且再热换热器制冷剂通道高于预冷换热器制冷剂通道。

所述环路热管为制冷剂泵驱动的环路热管，所述制冷剂泵驱动的环路热管为闭式循环，单个闭式循环的制冷剂泵驱动的环路热管中，制冷剂通过制冷剂连接管依次经过预冷换热器的制冷剂通道、制冷剂泵和再热换热器的制冷剂通道。

所述空气循环回路为闭式循环，空气通过风道依次流经风机、干衣筒、预冷换热器的空气通道、热电制冷器冷端吸热片的空气通道、再热换热器的空气通道和热电制冷器热端散热片的空气通道。

所述的热电制冷器冷端吸热片，联接在热电制冷器的冷端上，且具有空气通道。热电制冷器冷端吸热片的空气通道在空气循环回路中通过风道与预冷换热器、再热换热器连通。

所述的热电制冷器热端散热片，联接在热电制冷器的热端上，且具有空气通道。热电制冷器热端散热片的空气通道在空气循环回路中通过风道与再热换热器、风机连通。

所述的预冷换热器，具备制冷剂通道和空气通道。预冷换热器的制冷剂通道在环路热管回路中通过制冷剂连接管与再热换热器连通，预冷换热器的空气通道在空气循环回路中通过风道与干衣筒、热电制冷器冷端吸热片连通。

所述的再热换热器，具备制冷剂通道和空气通道。再热换热器的制冷剂通道在环路热管回路中通过制冷剂连接管与预冷换热器连通，再热换热器的空气通道在空气循环回路中通过风道与热电制冷器热端散热片、热电制冷器冷端吸热片连通。

所述的风机，在空气循环回路中通过风道与热电制冷器热端散热片、干衣筒连通。

所述的干衣筒，在空气循环回路中通过风道与风机、预冷换热器连通。

所述热电热管复合式干衣机还包括水槽，所述水槽用于接收从热电制冷器冷端吸热片的空气通道流出的空气中的冷凝水。

本发明的主要工作过程为：经热电制冷器热端散热片加热的高温干燥空气在风机作用下进入干衣筒，高温干燥的空气通过热湿交换，提高衣物温度，并带走衣物中的水分，变成低温高湿空气。之后，低温高湿空气进入预冷换热器，制冷剂吸热蒸发，实现空气的预冷。预冷后的空气在经过热电制冷器冷端吸热片时进一步降温除湿，变为低温低湿空气。最后，低温低湿空气进入再热换热器，制冷剂放热冷凝，实现空气的再热。再热后的空气在热电制冷器热端散热片处进一步加热，变为高温干燥空气，重新具备较强吸湿能力。

本发明的特征是在干衣机中：(1)使用热电制冷器，其效率比电加热效率高，同时相比于热泵，其无噪音、无振动、无磨损；(2)使用环路热管，减少制冷器冷端吸热片前后冷热相抵，降低负荷，节约电能。

本发明将环路热管引入热电干衣机，既实现运行时的无噪音、无振动、无磨损，缩小干衣机的体积，又减少了不必要的能量损失。通过热电装置冷端加环路热管组合，来实现热电装置冷端前后的预冷和再热，从而进一步降低热电干衣机的电能消耗，同时缩短干衣时间。

专利CN107130415A公开的热泵热管复合式干衣机，是在传统热泵系统的基础上引入环路热管，实现对经过蒸发器前后的空气进行预冷与再热，但是由于有运动部件，存在噪音大、振动大、有磨损等问题，且占据空间较大。而本发明是在热电制冷器的基础上引入环路热管，由于没有运动部件，在热电制冷器运行时，无噪音、无振动、无磨损，且占据空间较小。

专利CN103344105A公开的烘干机(热电制冷)，采用余热回收器对经过冷却腔的空气进行预冷和再热。而本发明通过环路热管实现空气经过热电制冷器冷端吸热片前后的预冷和再热，既可以减小由于设置余热回收器而占据的较大空间，又可以避免空气流经余热回收器时的较大的阻力损失，而且本发明采用环路热管对空气进行预冷与再热，换热效果远远好于余热回收器中的空气与空气之间的换热。因此，本发明可以进一步降低热电干衣机的电能消耗，缩短干衣时间。

因此，本发明的有益效果是：(1)减少了系统不必要的能量损失。通过环路热管实现空气经过热电制冷器冷端吸热片前后的预冷和再热，减少前后的冷热相抵，从而进一步降低了热电干衣机的电能消耗，缩短干衣时间。(2)不会对居住环境造成影响。热电干衣机既不会产生严重的热湿污染，又无噪音、无振动，不会对人的生活环境造成热湿污染与噪音污染。

将已经应用于普通热电干衣机可以提高干衣速度和系统能效的技术应用于本发明，不应视为对本发明进行了实质性改进，故仍属于本专利的保护范围。

附图说明

图1为实施例1中热电热管复合式干衣机的结构示意图；

图2为制冷电偶结构示意图；

图3为实施例2中热电热管复合式干衣机的结构示意图。

图中：1为热电制冷器冷端，2为热电制冷器热端，3为热电制冷器冷端吸热片，4为热电制冷器热端散热片，5为预冷换热器，6为再热换热器，7为风机，8为干衣筒，9为水槽，10、11、12、13、14、15为风道，16、17、18为制冷剂连接管，19为制冷剂泵，20为直流电源正极，26为直流电源负极，22为N型半导体元件，23为冷端连接片，24为P型半导体元件，21为第一热端连接片、25为第二热端连接片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种热电热管复合式干衣机，结构如图1所示，包括热电制冷器、预冷换热器5、再热换热器6、风机7及干衣筒8。

所述热电制冷器含有热电制冷电路，且包括热电制冷器冷端1与热电制冷器热端2，在热电制冷器冷端1设有热电制冷器冷端吸热片3，所述热电制冷器冷端吸热片3具有空气通道，在热电制冷器热端2设有热电制冷器热端散热片4，所述热电制冷器热端散热片4具有空气通道。

所述预冷换热器5具备制冷剂通道和空气通道，所述再热换热器6具备制冷剂通道和空气通道。

本实施例中，所述环路热管为重力驱动的环路热管，所述重力驱动的环路热管为闭式循环，单个闭式循环的重力驱动的环路热管中，所述预冷换热器5的制冷剂通道、制冷剂连接管16、所述再热换热器6的制冷剂通道、制冷剂连接管17首尾相连，制冷剂依次经过预冷换热器的制冷剂通道和再热换热器的制冷剂通道，且再热换热器制冷剂通道高于预冷换热器制冷剂通道。

所述再热换热器6的空气通道、风道15、热电制冷器热端散热片4的空气通道、风道10、风机7、风道11、干衣筒8、风道12、预冷换热器5的空气通道、风道13、热电制冷器冷端吸热片3的空气通道、风道14首尾相连，形成空气循环回路。

所述热电热管复合式干衣机还包括水槽9，所述水槽9用于接收从热电制冷器冷端吸热片的空气通道流出的空气中的冷凝水。

所述热电制冷电路为闭合回路，包括直流电源、导线、开关与多级热电堆，直流电流通过导线依次经过直流电源正极、开关、多级热电堆、直流电源负极。在热电制冷电路中，电流经过直流电源正极，流经开关，进入多级热电堆。

参考图2，多级热电堆中的每个基本单元为制冷电偶，所述制冷电偶包括直流电源正极20、直流电源负极26、N型半导体元件22、冷端连接片23、P型半导体元件24、第一热端连接片21、第二热端连接片25，通电时，电流依次流经第一热端连接片21、N型半导体元件22、冷端连接片23、P型半导体元件24、第二热端连接片25，回到电源负极26。

冷端连接片所处环境即为热电制冷器冷端，第一热端连接片、第二热端连接片所处环境即为热电制冷器热端。

当电流依次经过N型半导体元件22、冷端连接片23、P型半导体元件24时，电流方向是N→P，温度下降并吸热，。当电流流经第二热端连接片25、第一热端连接片21时，电流方向是P→N，温度上升并放热。当多个制冷电偶通过级间串联、并联或串并联组成多级热电堆时，多级热电堆的冷端温度下降并吸热，可以使得流经热电制冷器冷端吸热片3的空气冷却除湿；多级热电堆的热端温度上升并放热，可以加热流经热电制冷器热端散热片4的空气。

在环路热管中，制冷剂在预冷换热器5中吸热蒸发成为制冷剂气体，对空气通道内的空气起到预冷的效果。气态制冷剂经制冷剂连接管16进入再热换热器6的制冷剂通道，冷凝成为制冷剂液体，释放出热量，对空气通道内的空气起到再热的效果。之后，液态制冷剂通过重力或毛细力作用，经制冷剂连接管17回到预冷换热器5的制冷剂通道，完成环路热管循环。

在空气循环回路中，经热电制冷器热端散热片4加热的高温干燥空气通过风道10进入风机7，在风机7作用下，经风道11进入干衣筒8，吹过衣物表面。高温干燥的空气通过热湿交换，提高衣物温度，并带走衣物中的水分，空气温度下降相对湿度上升，变成低温高湿空气。从干衣筒8排出的空气经风道12进入预冷换热器5的空气通道，放热给预冷换热器5内的制冷剂，空气实现了预冷。预冷后的空气经风道13进入热电制冷器冷端吸热片3的空气通道，空气被进一步降温除湿，冷凝水被排到水槽9，空气变为低温低湿空气。之后，空气经风道14进入再热换热器6的空气通道，吸收再热换热器6内制冷剂的冷凝散热量，实现空气的再热。再热后的空气经风道15进入热电制冷器热端散热片4的空气通道，进一步被加热，变为高温干燥的空气，重新具备较强吸湿能力。最后，高温干燥空气经风道10回到风机7，完成空气循环。

实施例2

参考图3，与实施例1不同之处在于，本实施例中，所述环路热管为制冷剂泵驱动的环路热管，所述重力驱动的环路热管为闭式循环，单个闭式循环的重力驱动的环路热管中，所述预冷换热器5的制冷剂通道、制冷剂连接管16、所述再热换热器6的制冷剂通道、制冷剂连接管17、制冷剂泵19、制冷剂连接管18首尾相连，制冷剂通过制冷剂连接管依次经过预冷换热器的制冷剂通道、制冷剂泵和再热换热器的制冷剂通道。

与实施例1相比，仅环路热管的驱动方式由重力变为了制冷剂泵。在环路热管中，液态制冷剂在制冷剂泵19的作用下，经制冷剂连接管17、18回到预冷换热器5的制冷剂通道，功能未发生改变。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，包括热电制冷器、预冷换热器、再热换热器、风机及干衣筒，

所述热电制冷器含有热电制冷电路，且包括热电制冷器冷端与热电制冷器热端，在热电制冷器冷端设有热电制冷器冷端吸热片，所述热电制冷器冷端吸热片具有空气通道，在热电制冷器热端设有热电制冷器热端散热片，所述热电制冷器热端散热片具有空气通道，

所述预冷换热器具备制冷剂通道和空气通道，所述再热换热器具备制冷剂通道和空气通道，

所述预冷换热器的制冷剂通道、所述再热换热器的制冷剂通道通过制冷剂连接管构成制冷剂在内循环的环路热管，

所述再热换热器的空气通道、热电制冷器热端散热片的空气通道、风机、干衣筒、预冷换热器的空气通道、热电制冷器冷端吸热片的空气通道通过风道首尾相连，形成空气循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，所述热电制冷电路为闭合回路，包括直流电源、导线、开关与多级热电堆，直流电流通过导线依次经过直流电源正极、开关、多级热电堆、直流电源负极。

3.根据权利要求2所述的一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，多级热电堆中的每个基本单元为制冷电偶，所述制冷电偶包括直流电源正极、直流电源负极、N型半导体元件、冷端连接片、P型半导体元件、第一热端连接片、第二热端连接片，

通电时，电流依次流经第一热端连接片、N型半导体元件、冷端连接片、P型半导体元件、第二热端连接片，回到电源负极。

4.根据权利要求1所述的一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，所述环路热管为重力驱动的环路热管或制冷剂泵驱动的环路热管。

5.根据权利要求4所述的一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，所述环路热管为重力驱动的环路热管，所述重力驱动的环路热管为闭式循环，单个闭式循环的重力驱动的环路热管中，制冷剂通过制冷剂连接管依次经过预冷换热器的制冷剂通道和再热换热器的制冷剂通道，且再热换热器制冷剂通道高于预冷换热器制冷剂通道。

6.根据权利要求4所述的一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，所述环路热管为制冷剂泵驱动的环路热管，所述制冷剂泵驱动的环路热管为闭式循环，单个闭式循环的制冷剂泵驱动的环路热管中，制冷剂通过制冷剂连接管依次经过预冷换热器的制冷剂通道、制冷剂泵和再热换热器的制冷剂通道。

7.根据权利要求1所述的一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，所述空气循环回路为闭式循环，空气通过风道依次流经风机、干衣筒、预冷换热器的空气通道、热电制冷器冷端吸热片的空气通道、再热换热器的空气通道和热电制冷器热端散热片的空气通道。

8.根据权利要求1所述的一种热电热管复合式干衣机，其特征在于，所述热电热管复合式干衣机还包括水槽，所述水槽用于接收从热电制冷器冷端吸热片的空气通道流出的空气中的冷凝水。