CN110752785A - 温差发电装置、电控箱、空调及散热控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了温差发电装置、电控箱、空调及散热控制方法，温差发电装置包括：用于流通冷媒的内导热绝缘管、间隔套在内导热绝缘管上的外导热绝缘管、排布在内导热绝缘管和外导热绝缘管之间的至少一个温差发电模块，温差发电模块的一端与内导热绝缘管接触、另一端与外导热绝缘管接触。温差发电装置安装在电控箱内，内导热绝缘管的两端均设有伸出电控箱的管路，温差发电装置给位于电控箱外部的用电装置供电。本发明提出的空调包括：压缩机、冷凝器、蒸发器和电控箱，内导热绝缘管通过管路连接到空调中以参与其冷媒循环。本发明具备满足散热需要、提高电气安全及热量回收利用等优点。

Description

温差发电装置、电控箱、空调及散热控制方法

技术领域

本发明涉及电控箱散热技术领域，尤其涉及温差发电装置、电控箱、空调及散热控制方法。

背景技术

空调被广泛应用在不同工作场所，其电控箱中由于存在一些发热元件，当空调在高温工况工作时，外界温度过高会造成电控箱无法主动散热，造成电控箱内部温升过大，不利于整机的电气安全。

传统通风散热方式是在电控箱上开设散热孔，不仅散热效率低，还会降低电器盒密封性，不利于EMC的测试。现有技术中已出现了冷媒散热方式，在电控箱中设置用于冷媒流通的管路，这种散热方式虽然效率较高，但由于管路温度较低，电控箱内部容易产生凝露现象，更加不利于电气安全。

上述两种散热方式都没有对电控箱中的热量进行利用，存在较大的能源浪费。

发明内容

为了解决现有散热方式影响电气安全、浪费能源的缺陷，本发明提出温差发电装置、电控箱、空调及散热控制方法。

本发明采用的技术方案是，设计温差发电装置，包括：用于流通冷媒的内导热绝缘管、间隔套在内导热绝缘管上的外导热绝缘管、排布在内导热绝缘管和外导热绝缘管之间的至少一个温差发电模块，温差发电模块的一端与内导热绝缘管接触、另一端与外导热绝缘管接触。

优选的，温差发电模块包括间隔设置且一端相连的N型半导体和P型半导体。相邻的两个温差发电模块串联连接或并联连接。

优选的，任意两个相邻的N型半导体和P型半导体之间均填充有保温材料。

优选的，内导热绝缘管包括第一金属管和覆盖在第一金属管外壁上的第一绝缘层；和/或，外导热绝缘管包括第二金属管和覆盖在第二金属管内壁上的第二绝缘层。

本发明还提出了电控箱，该电控箱内安装有上述的温差发电装置，内导热绝缘管的两端均设有伸出电控箱的管路，温差发电装置给位于电控箱外部的用电装置供电。

本发明还提出了空调，包括：压缩机、冷凝器、蒸发器和上述电控箱，内导热绝缘管通过管路连接到空调中以参与其冷媒循环。

优选的，内导热绝缘管的一端并联接有第一支路和第二支路，第一支路接在蒸发器的入口侧，第二支路接在蒸发器的出口侧，内导热绝缘管的另一端通过管路接到压缩机的吸气侧；第一支路和第二支路上均设有调节其通断状态的开关阀。

优选的，空调还包括温度检测组件和控制器，温度检测组件检测电控箱内部温度、内导热绝缘管温度及外导热绝缘管温度，控制器根据温度检测组件的检测温度控制开关阀的开关状态。

优选的，第一支路和第二支路中至多有一个被接通。

本发明还提出了上述空调的散热控制方法，散热控制方法包括以下步骤：

步骤1、检测所述电控箱内部温度，判断其是否高于预设温度，若是则执行步骤2，否则关闭第一支路和第二支路、返回步骤1；

步骤2、判断所述内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤2，否则执行步骤3；

步骤3、接通所述第二支路，判断内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤3，否则执行步骤4；

步骤4、接通所述第一支路，判断内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤4，否则返回步骤1。

与现有技术相比，本发明通过特殊设计的温差发电装置，利用电控箱内部温度和流动冷媒的温差，将电控箱内部热量转化为电能，给外部的用电装置供电以消耗电能或回收电能，不仅无需在电控箱上开设散热孔，也不会造成凝露现象，同时具备满足散热需要、提高电气安全及热量回收利用等优点。

附图说明

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明中温差发电装置的结构示意图；

图2是本发明中温差发电装置的剖面示意图；

图3是本发明中温差发电装置填充有保温材料的剖面示意图；

图4是本发明中空调的结构示意图；

图5是本发明中控制器的连接示意图；

图6是本发明中散热控制方法的流程示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明提出的温差发电装置，包括：内导热绝缘管1、外导热绝缘管2以及至少一个温差发电模块3，内导热绝缘管1用于流通冷媒，外导热绝缘管2套在内导热绝缘管1上，外导热绝缘管2和内导热绝缘管1同轴设置，且两者之间设有间距。温差发电模块3安装在内外导热绝缘管之间的间距内，其一端与内导热绝缘管1接触、另一端与外导热绝缘管2接触，温差发电模块3上与内导热绝缘管1接触的一端为冷端、与外导热绝缘管2接触的另一端为热端。在优选实施例中，内外导热绝缘管之间安装有多个环绕其轴线排布的温差发电模块3。

如图2、3所示，温差发电模块3包括N型半导体和P型半导体，N型半导体和P型半导体间隔设置并且一端相连，相邻的两个温差发电模块3串联连接或并联连接。以相邻两个温差发电模块3串联连接举例，同一温差发电模块中N型半导体和P型半导体的第一端相连，一温差发电模块中N型半导体的第二端与其相邻的另一温差发电模块中的P型半导体的第二端相连。为了有效阻隔内外导热绝缘管之间的热量传递，内导热绝缘管1和外导热绝缘管2之间填充保温材料16，更详细的说，任意两个相邻的N型半导体和P型半导体之间均填充有保温材料。

在优选实施例中，内导热绝缘管1采用第一金属管以提高导热性能，第一金属管的外壁上覆盖有第一绝缘层，外导热绝缘管2采用第二金属管以提高导热性能，第二金属管的内壁上覆盖有第二绝缘层，金属管可以采用铜管等。

温差发电装置的工作原理是热电材料的塞贝克效应，处在温差环境中的两种具有不同自由电子密度（或载流子密度）的金属导体（或半导体）相互接触时，接触面上的电子从高浓度向低浓度扩散，且电子的扩散速率与接触区的温度差成正比。因此，只要保持两接触导体间的温差，电子就能持续扩散，两导体另两个端点之间就会形成稳定的电压。

如图4所示，本发明还提出了电控箱4，该电控箱4内安装有上述的温差发电装置，温差发电装置给位于电控箱4外部的用电装置5供电，用电装置5可以是消耗电能的电器或者是回收电能的蓄电设备。内导热绝缘管1的两端均设有伸出电控箱4的管路，用以连接冷媒循环系统。电控箱4上开设有用于管路穿过的安装孔，安装孔与管路之间的缝隙密封设置，提高电控箱4的密封性，当然，为了进一步提高电控箱4的密封性，温差发电装置与用电装置5之间的连接线密封穿过电控箱4，密封的手段有多种，例如采用密封圈或者填充胶体密封等。

如图4所示，本发明还提出了具有该电控箱的空调，包括：压缩机6、冷凝器7、蒸发器8和上述电控箱4，冷凝器7和蒸发器8之间串联有截止阀9，内导热绝缘管1通过管路连接到空调中以参与其冷媒循环。在优选实施例中，内导热绝缘管1一端的管路分别为并联连接的第一支路和第二支路，第一支路接在蒸发器8的入口侧，第二支路接在蒸发器8的出口侧，内导热绝缘管1另一端的管路接到压缩机6的吸气侧，第一支路上有调节其通断状态的第一开关阀10，第二支路上有调节其通断状态的第二开关阀11，第一支路和第二支路中至多有一个被接通。

在空调中蒸发器8入口侧冷媒大约在7摄氏度左右，蒸发器8出口侧冷媒大约在13摄氏度左右，在蒸发器8的入口侧和出口侧引流可以控制流过温差发电装置的冷媒温度，使得整个温度发电装置具有两级调节方式。

当第一支路接通、第二支路关闭时，压缩机6排出的冷媒经过冷凝器7降温后，一部分冷媒从蒸发器8送回压缩机6的吸气口，另一部分冷媒从第一支路经过温差发电装置送回压缩机6的吸气口。

当第一支路关闭、第二支路接通时，压缩机6排出的冷媒经过冷凝器7降温后送入到蒸发器8，从蒸发器8流出的一部分冷媒直接送回压缩机6的吸气口，另一部分冷媒从第二支路经过温差发电装置送回压缩机6的吸气口。

如图5所示，空调还包括温度检测组件和控制器12，温度检测组件检测电控箱内部温度、内导热绝缘管温度及外导热绝缘管温度，温度检测组件可选用感温包，开关阀可选用电磁阀。在优选实施例中，控制器12采用128单片机，其连接有检测电控箱4内部温度的第一热敏电阻13、检测内导热绝缘管温度的第二热敏电阻14、检测外导热绝缘管温度的第三热敏电阻15，第二热敏电阻14与内导热绝缘管1的管壁贴合接触，第三热敏电阻15与外导热绝缘管2的管壁贴合接触，控制器12根据温度检测组件的检测温度控制开关阀的开关状态。

如图6所示，空调的散热控制方法包括以下步骤：

步骤1、检测电控箱4内部温度，判断其是否高于预设温度，若是则执行步骤2，否则不需要散热，关闭第一开关阀10和第二开关阀11，返回步骤1继续检测电控箱内部温度；

步骤2、检测内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度，判断内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤2，否则执行步骤3；

步骤3、接通第二开关阀11，此时第一开关阀10仍然处于关闭状态，检测内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度，判断内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤3，否则执行步骤4；

步骤4、关闭第二开关阀11、接通第一开关阀10，检测内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度，判断内导热绝缘管温度和外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤4，否则返回步骤1。

本发明通过温差发电装置吸收电控箱内部热量转化为电能，将所产生电能通过线路转移至外部的用电装置进行消耗或回收，经过发电、转移、消耗实现对电控箱内部温度的降低。另外，本发明可以实现两档降温工作方式，通过实时采集温度点，可以对降温工作进行灵活调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温差发电装置，其特征在于，包括：用于流通冷媒的内导热绝缘管、间隔套在所述内导热绝缘管上的外导热绝缘管、排布在所述内导热绝缘管和所述外导热绝缘管之间的至少一个温差发电模块，所述温差发电模块的一端与所述内导热绝缘管接触、另一端与所述外导热绝缘管接触。

2.如权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，所述温差发电模块包括间隔设置且一端相连的N型半导体和P型半导体；相邻的两个温差发电模块串联连接或并联连接。

3.如权利要求2所述的温差发电装置，其特征在于，任意两个相邻的N型半导体和P型半导体之间均填充有保温材料。

4.如权利要求1所述的温差发电装置，其特征在于，所述内导热绝缘管包括第一金属管和覆盖在所述第一金属管外壁上的第一绝缘层；和/或，所述外导热绝缘管包括第二金属管和覆盖在所述第二金属管内壁上的第二绝缘层。

5.一种电控箱，其特征在于，所述电控箱内安装有如权利要求1至4任一项所述的温差发电装置，所述内导热绝缘管的两端均设有伸出电控箱的管路，所述温差发电装置给位于所述电控箱外部的用电装置供电。

6.一种空调，包括：压缩机、冷凝器和蒸发器，其特征在于，还包括如权利要求5所述的电控箱，所述内导热绝缘管通过所述管路连接到所述空调中以参与其冷媒循环。

7.如权利要求6所述的空调，其特征在于，所述内导热绝缘管的一端并联接有第一支路和第二支路，所述第一支路接在所述蒸发器的入口侧，所述第二支路接在所述蒸发器的出口侧，所述内导热绝缘管的另一端通过管路接到所述压缩机的吸气侧；

所述第一支路和所述第二支路上均设有调节其通断状态的开关阀。

8.如权利要求7所述的空调，其特征在于，所述空调还包括温度检测组件和控制器，所述温度检测组件检测所述电控箱内部温度、内导热绝缘管温度及外导热绝缘管温度，所述控制器根据所述温度检测组件的检测温度控制所述开关阀的开关状态。

9.如权利要求7所述的空调，其特征在于，所述第一支路和第二支路中至多有一个被接通。

10.一种如权利要求7至9任一项所述空调的散热控制方法，其特征在于，所述散热控制方法包括以下步骤：

步骤1、检测所述电控箱内部温度，判断其是否高于预设温度，若是则执行步骤2，否则关闭所述第一支路和第二支路、返回步骤1；

步骤2、判断所述内导热绝缘管温度和所述外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤2，否则执行步骤3；

步骤3、接通所述第二支路，判断所述内导热绝缘管温度和所述外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤3，否则执行步骤4；

步骤4、接通所述第一支路，判断所述内导热绝缘管温度和所述外导热绝缘管温度之间的差值是否满足预设温差，若是则返回步骤4，否则返回步骤1。

Images