CN209655672U - 一种热量回收冷柜 - Google Patents

Abstract

一种热量回收冷柜，包括冷凝器和压缩机；还包括热量回收模块；热量回收模块包括：热电装置，热电装置由热电材料制成；蓄电装置，蓄电装置与热电装置电连接；和照明装置，蓄电装置与照明装置电连接；其中，热电装置具有热端和冷端，冷凝器和压缩机布设在热端的同一侧，热端与冷凝器和压缩机之间形成有空气流通的通道；冷端设置在冷柜壳体外侧；照明装置设置在冷柜壳体中。本实用新型采用热电材料回收利用冷柜中压缩机、冷凝器散发到空气中的热量；利用压缩机、冷凝器周围空气温度和冷柜壳体外部空气温度之间的温度差，通过热量回收模块将其转换为电能存储，并用于冷柜内部的照明，提高了电能利用率，最终达到提升能源利用率的效果。

Description

一种热量回收冷柜

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种热量回收冷柜。

背景技术

实际用冷场合，如食品的低温保鲜贮存或冻结冷藏，药品的低温保存等，需要连续和稳定地供给冷量。对于常见的蒸气压缩式制冷循环来说，制冷剂进行循环，在吸热制冷后变为气态，再次热交换后恢复到液态。制冷剂的流动和相变依靠制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀（或毛细管）和蒸发器四大主件以及管路等组成的压缩式制冷系统实现，达到连续、稳定提供制冷量的目的。

压缩式制冷系统的运行过程中，压缩机和冷凝器的散热都排放到空气中而没有被有效利用。现有技术中公开了一些技术方案以实现热量回收，这些技术方案的基本原理是将热量转换到介质中，然后将其传输至有需求的地方。如中国专利申请（公开号CN104236234A）中所公开的热回收式冰箱，其采用以下结构：“具有保温室，包括制冷单元；与制冷单元连接的制热单元；以及与制冷单元和制热单元连接用于控制制热单元开闭的控制器；其中，制冷单元包括通过管道依次连接的第一冷凝器、压缩机、蒸发器、以及节流阀。制热单元包括第二冷凝器和散热器，第二冷凝器的入口通过阀门组件连接在压缩机和第一冷凝器之间，出口通过三通阀连接在第一冷凝器和节流阀之间。控制器控制阀门组件的通路，当阀门组件与第二冷凝器连通，经压缩机压缩后的制冷剂在第二冷凝器中冷凝放热，散热器吸取第二冷凝器放出的热量用于为保温室提供热量。”上述对比文件是将利用另一个冷凝器将热量转换到保温室处，使得保温室内的温度能够持续处于25摄氏度至35摄氏度的温度范围内。

与理论计算不同，压缩式制冷系统的运行过程中，实际的制冷效率和理论制冷效率存在明显的偏差，排放到空气中没有被有效利用的热量很难仅通过配套的第二冷凝器全部转换，并将保温室的温度维持在理想的范围内，转换效率低。为了维持保温室的温度，大概率还需要配备其它的制热设备，这背离了热量回收的原则。因此，上述技术方案存在实用性差的问题。

发明内容

本实用新型提供一种热量回收冷柜，旨在更为有效地回收压缩机、冷凝器排放到空气中的热量，避免配备其它的制热设备，提高热量回收的实用性。

一种热量回收冷柜，包括冷凝器和压缩机；

还包括热量回收模块；

所述热量回收模块包括：

热电装置，所述热电装置由热电材料制成；

蓄电装置，所述蓄电装置与所述热电装置电连接；和

照明装置，所述蓄电装置与所述照明装置电连接；

其中，所述热电装置具有热端和冷端，所述冷凝器和压缩机布设在所述热端的同一侧，所述热端与所述冷凝器和压缩机之间形成有空气流通的通道；所述冷端设置在冷柜壳体外侧；

所述照明装置设置在所述冷柜壳体中。

为了防止蓄电装置对热电装置逆放电，所述蓄电装置和热电装置之间设置有二极管，所述二极管的正极连接所述热电装置，所述二极管的负极连接所述蓄电装置。

为了延长充放电周期，确保电能有效利用，所述蓄电装置和照明装置之间设置有开关；当冷柜门体关闭时，所述开关断开；当所述冷柜门体打开时，所述开关闭合。

为了确保冷柜正常工作，同时达到充分利用热能的目的，还包括：

风机挡板，所述风机挡板上开设有至少一个出风口；

所述热电装置安装在所述风机挡板上并位于所述出风口的一侧，所述热端背离所述出风口的空气流动方向延伸，所述冷端沿所述出风口的空气流动方向延伸。

为了避免冷端和热空气接触，所述出风口处设置有导流部，所述导流部垂直于所述风机挡板所在平面并沿所述出风口的空气流动方向向外延伸。

优选的，所述导流部的延伸长度大于所述冷端的延伸长度。

为了提高热端和热空气的接触面积，所述风机挡板上均匀开设有多个出风口，多个热电装置间隔设置在所述出风口之间，多个所述热电装置并联连接。

优选的，所述风机挡板的面积大于等于所述冷凝器的面积。

为了加快冷端和冷柜外部空气的热交换效率，降低冷端表面温度，所述冷端上涂覆有碳纳米管涂料。

优选的，所述风机挡板通过螺栓固定设置在所述冷柜壳体上。

本实用新型所公开的热量回收冷柜，采用热电材料回收利用冷柜中压缩机、冷凝器散发到空气中的热量；利用压缩机、冷凝器周围空气温度和冷柜壳体外部空气温度之间的温度差，通过热量回收模块将其转换为电能存储，并用于冷柜内部的照明，提高了电能利用率，最终达到提升能源利用率的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所公开的热量回收冷柜的部分内部结构示意图；

图2为风机挡板的使用状态结构示意图；

图3为图2的横向剖视图；

图4为本实用新型所公开的热量回收模块的电路连接示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图4所示，本实用新型旨在设计并提供一种热量回收冷柜，针对压缩机和冷凝器在运行过程中排放到空气中没有被有效利用的热量的特点，本实用新型基于热电材料的特性，将热量转换为电能，并为冷柜中的照明装置供电，最终达到提升能源利用率的效果。在本实用新型中，热电材料是指能将电能和热能互相转换的材料。根据第一热电效应（赛贝克效应），两种不同电导体或半导体的温度差异会引起两种物质间的电势差，热电材料两端的温差越大，产生的电势差就越大。

具体来说，本实用新型所公开的热量回收冷柜包括冷凝器102和压缩机101，在制冷运行中，冷凝器102和压缩机101正常运行散热。与现有技术完全不同，本实用新型还包括热量回收模块104。热量回收模块104进一步包括热电装置104-1、蓄电装置104-2和照明装置104-3。

其中，热电装置104-1是实现能量转换的载体，由热电材料制成。在本实用新型中，热电材料优选为BiTe体系的热电材料，其工作温度在300K至500K，在室温条件下，BiTe体系的热电材料的ZT值可以达到1；其中，ZT值是用于表征热电材料的热电转换能力的物理量，BiTe体系的热电材料的热电转换效率大约7%左右。当然，在本实用新型中，并不仅限定为BiTe体系的热电材料，还可以采用其它低温类型的热电材料。热电装置104-1具有热端104-11和冷端104-12。冷凝器102和压缩机101布设在热端104-11的同一侧，热端104-11与冷凝器102和压缩机101之间形成有空气流通的通道（图中未示出），裸露的热端104-11充分和冷凝器102和压缩机101周围的空气进行热交换，接收压缩机101和冷凝器102散发到空气中的热量。冷端104-12设置在冷柜壳体100的外侧，具有较低的温度。从而在热端104-11和冷端104-12之间形成温差，并利用热电材料的特性产生电势差，将热能转换为电能。图1中标号103处示出了一个热电装置104-1的优选设置位置。

蓄电装置104-2与热电装置104-1电连接，以实现对电能的存储。

照明装置104-3优选为LED灯珠、灯带或类似的照明设备，其设置在冷柜壳体中。蓄电装置104-2与照明装置104-3电连接，为照明装置104-3供电。照明装置104-3主要为低温贮存仓室提供照明。照明装置104-3所需的能耗低，一方面可以有效地利用压缩机101、冷凝器102工作过程中散发到空气中的小部分热能，另一方面可以保证照明装置104-3的正常工作，提高了热能的利用率。

作为上述技术方案的进一步优化，在蓄电装置104-2和热电装置104-1之间设置有二极管104-4。二极管104-4的正极连接热电装置104-1，二极管104-4的负极连接蓄电装置104-2，防止蓄电装置104-2对热电装置104-1逆放电，起到对热电装置104-1的保护作用。蓄电装置104-2优选为蓄电池，蓄电装置104-2设置在冷柜壳体中。

作为上述技术方案的进一步优化，为了延长蓄电装置104-2的充放电周期和供电时间，蓄电装置104-2和照明装置104-3之间设置有开关104-5。开关104-5与冷柜门体联动，当冷柜门体关闭时，开关104-5断开，当冷柜门体打开时，开关104-5闭合。开关104-5可以采用磁性吸合，接近传感器、干簧管等多种方式。

作为上述技术方案的进一步优化，如图2和图3所示，本实用新型所公开的热量回收冷柜还包括风机挡板105。在风机挡板105上开设有至少一个出风口105-1，出风口105-1用于在风扇的作用下将冷柜壳体100中的气体引导至冷柜壳体外部，热电装置104-1安装在风机挡板105上并设置于出风口105-1的一侧。优选的，风机挡板105的面积大于等于冷凝器102的面积，压缩机101、冷凝器102和风机挡板105依次设置，以确保安装在风机挡板105上的热电装置104-1的热端104-11的面积足够大，足以和热空气充分接触。风机挡板105通过螺栓105-3固定设置在冷柜壳体100上。与压缩机101和冷凝器102热交换形成的热空气在风扇的作用下经由出风口105-1排出冷柜壳体，确保冷柜的正常运行，同时，热空气与热电装置104-1的热端104-11充分接触，使得热电装置104-1的热端104-11的温度尽可能地升高。

优选的，在风机挡板105上开设多个出风口105-1，多个出风口105-1呈长条状且均匀布设。热电装置104-1整体也呈长条状并间隔设置在出风口105-1之间，多个热电装置104-1用导线105-2并联连接。每一个热电装置104-1的热端104-11均沿背离出风的空气流动方向延伸，每一个热电装置104-1的冷端104-12均沿出风口105-1的空气流动方向延伸。这样，热端104-11可以与冷柜壳体内吹出的热风充分接触，充分吸收热风中的热量，而冷端104-12不会与热风接触，使得冷端104-12和热端104-11之间的温差尽可能的大，以产生较高的电势差。

为了充分避免冷端104-12接触到出风口105-1排出的热空气，作为上述技术方案的优选实施方式，在出风口105-1处设置有导流部105-11。导流部105-11为环绕出风口105-1形成的折边，导流部105-11垂直于风机挡板105所在平面并沿出风口105-1的空气流动方向向外延伸。优选的，设置导流部105-11的延伸长度大于冷端104-12的延伸长度，以将每个热电装置的冷端104-12通过导流部105-11和排出冷柜壳体的热风隔离开，避免热空气吹送到冷端104-12表面。在冷端104-12的外表面涂覆有碳纳米管涂料，有利于将冷端104-12的热量及时散发到外界环境中，降低冷端温度。

本实用新型所公开的热量回收冷柜，采用热电材料回收利用冷柜中压缩机、冷凝器散发到空气中的小部分热量；利用压缩机、冷凝器周围空气温度和冷柜壳体外部空气温度之间的温度差，通过热量回收模块将其转换为电能存储，并用于冷柜内部的照明，提高了电能利用率，最终达到提升能源利用率的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种热量回收冷柜，包括冷凝器和压缩机；其特征在于：

还包括热量回收模块；

所述热量回收模块包括：

热电装置，所述热电装置由热电材料制成；

蓄电装置，所述蓄电装置与所述热电装置电连接；和

照明装置，所述蓄电装置与所述照明装置电连接；

其中，所述热电装置具有热端和冷端，所述冷凝器和压缩机布设在所述热端的同一侧，所述热端与所述冷凝器和压缩机之间形成有空气流通的通道；所述冷端设置在冷柜壳体外侧；

所述照明装置设置在所述冷柜壳体中。

2.根据权利要求1所述的热量回收冷柜，其特征在于，所述蓄电装置和热电装置之间设置有二极管，所述二极管的正极连接所述热电装置，所述二极管的负极连接所述蓄电装置。

3.根据权利要求2所述的热量回收冷柜，其特征在于，所述蓄电装置和照明装置之间设置有开关；当冷柜门体关闭时，所述开关断开；当所述冷柜门体打开时，所述开关闭合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的热量回收冷柜，其特征在于，

还包括：

风机挡板，所述风机挡板上开设有至少一个出风口；

所述热电装置安装在所述风机挡板上并位于所述出风口的一侧，所述热端背离所述出风口的空气流动方向延伸，所述冷端沿所述出风口的空气流动方向延伸。

5.根据权利要求4所述的热量回收冷柜，其特征在于，

所述出风口处设置有导流部，所述导流部垂直于所述风机挡板所在平面并沿所述出风口的空气流动方向向外延伸。

6.根据权利要求5所述的热量回收冷柜，其特征在于，

所述导流部的延伸长度大于所述冷端的延伸长度。

7.根据权利要求6所述的热量回收冷柜，其特征在于，

所述风机挡板上均匀开设有多个出风口，多个热电装置间隔设置在所述出风口之间，多个所述热电装置并联连接。

8.根据权利要求7所述的热量回收冷柜，其特征在于，

所述风机挡板的面积大于等于所述冷凝器的面积。

9.根据权利要求8所述的热量回收冷柜，其特征在于，

所述冷端上涂覆有碳纳米管涂料。

10.根据权利要求9所述的热量回收冷柜，其特征在于，

所述风机挡板通过螺栓固定设置在所述冷柜壳体上。