WO2017166394A1 - 温差电热泵型空调器 - Google Patents

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WO2017166394A1
WO2017166394A1 PCT/CN2016/082590 CN2016082590W WO2017166394A1 WO 2017166394 A1 WO2017166394 A1 WO 2017166394A1 CN 2016082590 W CN2016082590 W CN 2016082590W WO 2017166394 A1 WO2017166394 A1 WO 2017166394A1
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plate
air conditioner
heat transfer
phase change
heat pump
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PCT/CN2016/082590
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李居强
张建中
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浙江嘉熙科技有限公司
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the invention relates to the field of household appliances, and in particular to a thermoelectric heat pump type air conditioner.
  • the heat pump type air conditioner includes: an indoor air conditioner 10, a compressor 11, a first dryer 12, a second dryer 13, a first throttle valve 14, a second throttle valve 15, and a first a check valve 16, a second check valve 17, a four-way switching valve 18, and an outdoor air conditioner 19, the indoor air conditioner 10 including an evaporation/condenser 101 and a cross flow fan 102, the outdoor air conditioner 19 including condensation / evaporator 191 and axial fan 192; the first throttle valve 14, the first dryer 12, the second dryer 13 and the second throttle valve 15 are connected in series, and the An end of the throttle valve 14 away from the first dryer 12 is in communication with one end of the evaporation/condenser 101, and the second throttle valve 15 is away from an end of the second dryer 13 and the condensation One end of the evaporator 191 is in communication; one end of the first check valve 16 is in communication with one end of the first throttle valve 14 away from the first dryer 12, and the other end is connected to the first dryer 12 One end away from the first throttle valve 14 is
  • the connecting end 1 of the four-way switching valve 18 is in communication with the connecting end 4, and the connecting end 2 is in communication with the connecting end 3.
  • the compressor 11 draws in low-temperature low-pressure refrigerant gas and is compressed into a high-pressure high-temperature gas.
  • the cold air discharged to the condensing/evaporator 191 and discharged by the axial flow fan 192 is cooled, and the high temperature and high pressure gas in the condensing/evaporator 191 is condensed into a liquid, and then passed through the second check valve 17 Flowing through the first dryer 12 and the first throttle valve 14 becomes a low pressure cryogenic liquid entering the evaporation/condenser 101 and vaporizing, absorbing the heat of the indoor air sucked by the cross flow fan 102, The indoor air is cooled, and the cooled indoor air is returned to the room via the air passage by the cross flow fan 102.
  • the function of the four-way switching valve 18 is that the refrigerant flows in the system in the opposite direction to that when it is cooled. At this time, the condensation/evaporator 191 absorbs heat in the air, and the evaporation/condenser 101 emits heat. , to achieve indoor side heating, so that the room air temperature.
  • the ambient temperature of a heat pump type air conditioner is usually -7 ° C ⁇ 43 ° C, and the ambient temperature of a heat pump type air conditioner used in a tropical environment can reach -7 ° C ⁇ 52 ° C.
  • the energy efficiency ratio of the existing heat pump type air conditioner is relatively low, especially at low temperature heating, when the surface of the evaporator of the outdoor air conditioner freezes, the compressor It has to be shut down and can be restarted after defrosting, thus affecting the promotion and use of heat pump air conditioners in cold regions.
  • the evaporators and condensers currently sold on the market are in the form of a sleeve-type structure in which aluminum ribs are placed over a copper tube and then passed through a machine.
  • the expansion tube or the hydraulic expansion tube holds the heat-dissipating aluminum fins tightly against the copper tube.
  • Aluminum fins are used to increase the heat exchange area and heat transfer coefficient on the air side of the heat exchanger, thereby increasing the heat exchange capacity of the heat exchanger.
  • the heat resistance between the copper tube and the aluminum rib of the heat exchanger of this structure is large, the heat transfer coefficient is not high, and the indoor air conditioner and the outdoor air conditioner are bulky and cumbersome.
  • the present invention provides a temperature difference electric heat pump type air conditioner for solving the heat pump type air conditioner existing in the prior art, which has low energy efficiency ratio and low working temperature range at low temperature, and cannot be The problem of promotion and use in cold regions, as well as bulky and cumbersome problems.
  • the present invention provides a temperature difference electric heat pump type air conditioner, the temperature difference electric heat pump type air conditioner comprising: an indoor air conditioner and an outdoor air conditioner;
  • the indoor air conditioner includes a first phase change suppression heat transfer plate, a thermoelectric cooling assembly, and a heat exchanger;
  • the first phase change suppression heat transfer plate has a first refrigerant pipe having a certain structural shape and has a first thermal superconductor path having a certain structural shape;
  • the first thermal superconductor road is filled with a first heat transfer medium;
  • one side of the thermoelectric cooling component is attached to the phase change suppression heat transfer plate a surface of the heat exchanger attached to the surface of the temperature difference electric cooling component away from the phase change suppression heat transfer plate, wherein the heat exchanger is formed with a second refrigerant pipe, the second refrigerant pipe One end of the first refrigerant line is in communication with;
  • the outdoor air conditioner includes a second phase change suppression heat transfer plate, and the second phase change suppression heat transfer plate is formed with a third refrigerant line having a certain shape and a second thermal superconductor path having a certain structural shape.
  • the second thermal superconductor road is filled with The second heat transfer medium.
  • the first thermal superconductor path, the second thermal superconductor path, the first refrigerant pipe, and the third refrigerant pipe are both It is formed by an inflation process.
  • the first thermal superconductor road and the first refrigerant pipeline, or the second thermal superconductor pipeline and the third refrigerant pipeline are located between the first plate and the second plate;
  • the first sheet surface, the second sheet surface, or the first sheet and the second sheet surface are formed to correspond to the first hot super conduit or the second hot super conduit a first raised structure and a second raised structure corresponding to the first refrigerant line or the third refrigerant line.
  • the first phase change suppression heat transfer plate and the second phase change suppression heat transfer plate each include: a first plate, a second plate, and a third a first plate, the second plate and the third plate are sequentially stacked, and the first plate and the third plate are respectively located at two sides of the second plate, and the first plate The two plates are compounded by a rolling process;
  • the first thermal superconductor or the second thermal superconductor is located between the first plate and the second plate, and the first plate surface is formed with the first thermal superconductor or a first raised structure corresponding to the second thermal superconductor path;
  • the first phase change suppression heat transfer plate and the second phase change suppression heat transfer plate each include: a first plate, a second plate, and a third a first plate, the second plate and the third plate are sequentially stacked, and the first plate and the third plate are respectively located at two sides of the second plate, and the first plate The two plates are compounded by a rolling process;
  • the first thermal superconductor road or the second thermal superconductor road is located between the first plate and the second plate, the outer surface of the first plate is a plane, and the surface of the second plate is formed a first raised structure corresponding to the first thermal supercatheter pathway or the thermal supercatheter pathway;
  • the first refrigerant pipe or the third refrigerant pipe is located between the second plate and the third plate, and the third plate surface is formed with the first refrigerant pipe or the first The second convex structure corresponding to the three refrigerant pipes.
  • the first phase change suppression heat transfer plate and the second phase change suppression heat transfer plate each include: a first plate, a second plate, and a third Sheet and fourth sheet; the first sheet, the The second plate, the third plate and the fourth plate are sequentially stacked, and the first plate, the second plate, the third plate and the fourth plate are combined by a rolling process;
  • the third plate includes a raised area, and the surface of the raised area is a flat surface
  • the first thermal superconductor path and the second thermal superconductor path each include a plurality of first channels, second channels, and connecting through holes. ;
  • the first channel is located between the first plate and the second plate; the second channel is located between the second plate and the third plate; the connecting through hole runs through the a second plate, and the adjacent first channel and the second channel are connected;
  • thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention two adjacent first channels and two adjacent second channels are separated, and the first channel and the first channel The two channels are staggered in parallel;
  • the connecting through hole is located at two ends of the first channel and the second channel, and connects adjacent ends of the first channel and the second channel.
  • the first channel and the second channel have a trapezoidal shape in cross section; the first channel and the second channel
  • the shape of the longitudinal section is a rectangle; the shape of the connecting through hole is circular or elliptical.
  • the shape of the first thermal superconductor path and the second thermal superconductor path are hexagonal honeycomb, circular honeycomb, quadrilateral honeycomb A plurality of U-shaped, rhombic, triangular, circular, or any combination of any one or more of the patterns in the form of a head and a tail.
  • thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention the shape of the surface of the first phase change suppression heat transfer plate and the surface portion of the thermoelectric cooling module is planar, and the first phase change The surface of other portions of the heat transfer plate is inhibited from being formed with holes, shallow grooves, protrusions, loose-leaf windows or a cover coating to enhance heat transfer.
  • the number of the thermoelectric cooling components is one or more, and the plurality of the thermoelectric cooling components are connected in series, in parallel, and in parallel. Or serial-parallel connections are connected.
  • the thermoelectric cooling assembly includes a plurality of temperature differences An electric unit comprising a P-type thermoelectric component and an N-type thermoelectric component, wherein the P-type thermoelectric component is arranged in parallel with the N-type thermoelectric component, the P-type temperature difference
  • the electrical component and the N-type thermoelectric component each include a first end surface and a second end surface, and the first end surface of the P-type thermoelectric component is connected to the first end surface of the N-type thermoelectric component through an electrode, a second end surface of the P-type thermoelectric element is connected to the second end surface of the N-type thermoelectric element in the thermoelectric unit on an adjacent side thereof through an electrode, and the second end of the N-type thermoelectric element
  • the second end face of the P-type thermoelectric element in the end face and the thermoelectric unit located on the adjacent side thereof is connected by an electrode.
  • thermoelectric cooling assembly further includes an electrical isolation structure, and the electrical isolation structure is respectively placed on the P-type thermoelectric element and the N An outer side of the electrode on the first end surface of the thermoelectric element and an outer side of the electrode on the second end surface of the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element.
  • the material of the P-type thermoelectric element and the N-type thermoelectric element is doped bismuth binary bismuth telluride and its solid solution, ⁇ ternary ⁇ ⁇ and its solid solution.
  • thermoelectric cooling assembly and the exposed outer surface of the heat exchanger are each coated with a heat insulating material layer.
  • the indoor air conditioner further includes a cross flow fan; the cross flow fan is located at the first phase change suppression heat transfer plate to install the thermoelectric cooler The opposite or adjacent sides of one side of the assembly.
  • the outdoor air conditioner further includes an axial flow fan, and the axial flow fan is located in the phase change suppression heat transfer plate of the outdoor air conditioner side.
  • the differential electric heat pump type air conditioner further includes a communication component, a four-way reversing valve, and a compressor;
  • the communication component is located between the indoor air conditioner and the outdoor air conditioner, one end is connected to the other end of the first refrigerant pipeline in the indoor air conditioner, and the other end is in the outdoor air conditioner One end of the first refrigerant pipe is connected;
  • the four-way switching valve is connected to the other end of the second refrigerant line in the heat exchanger, the compressor, and the other end of the first refrigerant line in the outdoor air conditioner .
  • the communication assembly includes a first throttle valve, a second throttle valve, a first dryer, a second dryer, a first check valve, and a first Two check valve
  • the first throttle valve, the first dryer, the second dryer, and the second throttle valve are connected in series, and the first throttle valve is away from one end of the first dryer
  • the other end of the first refrigerant pipe in the indoor air conditioner is in communication
  • the second throttle valve is away from one end of the second dryer and the first refrigerant pipe in the outdoor air conditioner One end of the road is connected;
  • the temperature difference electric heat pump type air conditioner of the present invention has the following advantageous effects:
  • thermoelectric cooling assembly as an auxiliary heat pump can expand the temperature environment range in which the thermoelectric heat pump type air conditioner can operate normally to -10 ° C to 60 ° C, and has high energy efficiency in both high temperature and low temperature operation. ratio.
  • phase change suppression heat transfer plate is used as the evaporator and the condenser, and the heat transfer efficiency is high, and the temperature difference electric heat pump type air conditioner has a high energy efficiency ratio in an ambient temperature range of -10 ° C to 60 ° C widened.
  • the phase change suppression heat transfer plate is used as the evaporator and the condenser, which reduces the volume and weight of the indoor air conditioner and the outdoor air conditioner, and is convenient for hanging on the wall, and has high safety; meanwhile, the indoor air conditioner does not need
  • the outer casing the shape of which can be customized as needed.
  • Fig. 1 is a schematic view showing the structure of a heat pump type air conditioner in the prior art.
  • thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention is a schematic view showing the structure of a thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention.
  • FIG. 3 to FIG. 8 are schematic diagrams showing the structure of a first phase change suppression heat transfer plate in the thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention; wherein, FIG. 3, FIG. 5, FIG. 7 and FIG. 8 are first phases in different examples.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of the corresponding structure of FIG. 3
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the corresponding structure of FIG.
  • Fig. 9 is a perspective view showing the structure of a thermoelectric cooler in a thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention.
  • Fig. 10 is a view showing the structure of a thermoelectric unit in a thermoelectric cooling unit in a thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention.
  • the first heat transfer medium 204 is a fluid.
  • the first heat transfer medium 204 may be a gas or a liquid or a mixture of a gas and a liquid, and more preferably, in this embodiment, The first heat transfer medium 204 is a mixture of a liquid and a gas.
  • the first phase change suppression heat transfer plate 201 may also be a single-sided inflated configuration, and the first raised structure 2015 and the second raised structure 2016 may be simultaneously located on the first plate member 2011. Or at the same time on the second sheet 2012.
  • the surface of the second plate member 2012 is a plane; when the first raised structure 2015 and When the second convex structure 2016 is simultaneously located on the second plate material 2012, the surface of the first plate material 2011 is a plane.
  • the cross-sectional dimension of the first thermal superconductor path 202 and the cross-sectional dimension of the first refrigerant pipe 203 may be set according to actual needs.
  • the first thermal supercatheter The cross-sectional dimension of the road 202 is smaller than the cross-sectional dimension of the first refrigerant line 203.
  • the shape of the first thermal superconductor path 202 may be a hexagonal honeycomb shape, a circular honeycomb shape, a quadrilateral honeycomb shape, a plurality of U-shaped, rhombic, triangular, and circular rings in series. Any combination of more than one graphic.
  • the shape of the first refrigerant pipeline 203 may be a single-way single-loop loop structure, or a two-way two-way loop structure, or a multi-path multi-circuit loop structure, such as three-way into three.
  • the filling port 2024 is sealed by welding after the shape of the first thermal superconductor path 202 is initially formed, so as to achieve sealing of the first thermal superconductor path 202, so that the first thermal supercatheter road 202 is not connected to the outside world.
  • FIG. 4 the first refrigerant line inlet end 2031 and the first refrigerant line outlet end 2032 at both ends of the first refrigerant line 203 are simultaneously illustrated.
  • the first refrigerant pipe 203 is formed between the second plate material 2012 and the third plate material 2013, and the surface of the third plate material 2013 is formed with the first refrigerant pipe
  • the second raised structure 2016 corresponds to the road 203.
  • the cross-sectional dimension of the first thermal superconductor path 202 and the cross-sectional dimension of the first refrigerant pipe 203 may be set according to actual needs.
  • the first thermal supercatheter The cross-sectional dimension of the road 202 is smaller than the cross-sectional dimension of the first refrigerant line 203.
  • the first phase change suppression heat transfer plate 201 may have a thickness of 0.2 mm to 10 mm; and the first thermal superconductor path 202 has an inner diameter of 0.1 mm to 5 mm.
  • the shape of the first thermal superconductor path 202 may be a hexagonal honeycomb shape, a circular honeycomb shape, a quadrilateral honeycomb shape, a plurality of U-shaped, rhombic, triangular, and circular rings in series. Any combination of more than one graphic.
  • the shape of the first refrigerant pipeline 203 may be a single-way single-loop loop structure, or a two-way two-way loop structure, or a multi-path multi-circuit loop structure, such as three-way into three.
  • FIG. 6 Please refer to FIG. 6.
  • the first refrigerant line 203 is located between the second plate material 2012 and the third plate member 2013, the third plate The surface of 2013 is formed with a second raised structure 2016 corresponding to the first refrigerant line 203.
  • the cross-sectional dimension of the first thermal superconductor path 202 and the cross-sectional dimension of the first refrigerant pipe 203 may be set according to actual needs.
  • the first thermal supercatheter The cross-sectional dimension of the road 202 is smaller than the cross-sectional dimension of the first refrigerant line 203.
  • the first phase change suppression heat transfer plate 201 may have a thickness of 0.2 mm to 10 mm; the first thermal superconductor The inner diameter of the pipe 202 is 0.1 mm to 5 mm.
  • the shape of the first thermal superconductor path 202 may be a hexagonal honeycomb shape, a circular honeycomb shape, a quadrilateral honeycomb shape, a plurality of U-shaped, rhombic, triangular, and circular rings in series. Any combination of more than one graphic.
  • the shape of the first refrigerant pipeline 203 may be a single-way single-loop loop structure, or a two-way two-way loop structure, or a multi-path multi-circuit loop structure, such as three-way into three.
  • the connecting through hole 2023 is located at two ends of the first channel 2021 and the second channel 2022, and adjacent to the first channel 2021 and the second channel 2022 Both ends are connected.
  • the material of the first phase change suppression heat transfer plate 201 should be a material having good thermal conductivity; preferably, the present In the embodiment, the material of the first phase change suppression heat transfer plate 201 may be copper, a copper alloy, aluminum, an aluminum alloy, titanium, a titanium alloy, or any combination of any one or more.
  • the first phase change suppression heat transfer plate 201 may have a thickness of 0.2 mm to 10 mm; and the first thermal superconductor path 202 has an inner diameter of 0.1 mm to 5 mm.
  • the shape and structural features of the superconducting passage 202 may be the same as or different from the shape of the first thermal superconducting passage.
  • the specific structure and characteristics of the second phase change suppression heat transfer plate 212 please refer to FIG. 3 to FIG. 8 and related texts for describing the first phase change suppression heat transfer plate 201, which will not be described again.
  • the number of thermoelectric cooling components 205 is one or more, and the plurality of thermoelectric cooling components 205 are connected in series, parallel, parallel-series or series-parallel connection.
  • the electrically isolating structure 2052 can be, but is not limited to, a ceramic sheet or a mica sheet.
  • the indoor air conditioner 20 further includes a cross flow fan 207; the cross flow fan 207 is located opposite or adjacent to the side of the first phase change suppression heat transfer plate 201 on which the thermoelectric cooling assembly 205 is mounted.
  • the side, that is, the cross flow fan 207 may be located on a side of the first phase change suppression heat transfer plate 201 away from the thermoelectric cooling assembly 205, or may be located on the first phase change suppression heat transfer plate 201.
  • the outdoor air conditioner 21 further includes an axial flow fan 211 located at one side of the first phase change suppression heat transfer plate 201 in the outdoor air conditioner 21 .
  • the communication assembly 22 includes a first throttle valve 221, a second throttle valve 222, a first dryer 223, a second dryer 224, a first one-way valve 225, and a second one-way valve 226;
  • the first throttle valve 221, the first dryer 223, the second dryer 224, and the second throttle valve 222 are sequentially connected in series, and the first throttle valve 221 is away from the first drying.
  • One end of the 223 of the device is in communication with the other end of the first refrigerant line 203 in the indoor air conditioner 20, and the second throttle valve 222 is away from one end of the second dryer 224 and the outdoor air conditioner.
  • One end of the third refrigerant line in the machine 21 is in communication; one end of the first check valve 225 is in communication with one end of the first throttle valve 221 away from the first dryer 223, and the other end is
  • the first dryer 223 is in communication with one end of the first throttle valve 221; one end of the second one-way valve 226 is connected to one end of the second dryer 224 away from the second throttle valve 222 The other end is in communication with one end of the second throttle valve 222 away from the second dryer 224.
  • thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention is basically the same as that of the conventional heat pump type air conditioner, and the difference between the temperature difference electric heat pump type air conditioner and the conventional heat pump type air conditioner is that the temperature difference electric heat pump type air conditioner
  • the indoor air conditioner 20 includes a first phase change suppression heat transfer plate 201, a thermoelectric cooling assembly 205, a heat exchanger 206, and a cross flow fan 207
  • the outdoor air conditioner 21 includes a second phase change suppression heat transfer plate 212 and
  • the axial flow fan 211 is subjected to the heat treatment of the thermoelectric cooling assembly 205 and the heat exchanger 206 without affecting its normal operation.
  • the working principle of the thermoelectric heat pump type air conditioner of the present invention is specifically as follows:
  • the two colds generated by the thermoelectric cooling assembly 205 and the compressor 24 are in the first phase change suppression heat transfer plate 201 by the first pass in the first thermal superconductor path 202
  • the hot working medium 204 is quickly and evenly transferred, and is dispersed into the room by the cross flow fan 207 by forced convection.
  • the heat generated by the compressor 24 is carried into the second phase change suppression heat transfer plate 212 in the outdoor air conditioner 21 through the refrigerant, and the heat transfer is suppressed by the second phase change.
  • the second heat transfer medium in the second thermal superconductor path in the plate 212 is quickly and uniformly transmitted, and is dispersed by the axial flow fan 211 to the outside by forced convection.
  • the temperature difference electric heat pump type air conditioner of the present invention the temperature difference electric refrigeration unit is used as an auxiliary heat pump, and the temperature environment range in which the temperature difference electric heat pump type air conditioner can operate normally can be extended to -10 ° C to 60 ° C, and at a high temperature and High energy efficiency ratio at low temperature operation; phase change suppression heat transfer plate as evaporator and condenser, high heat transfer efficiency, the temperature difference electric heat pump type is made in the wide temperature range of -10 ° C ⁇ 60 ° C
  • the air conditioner has a higher energy efficiency ratio; the phase change suppression heat transfer plate is used as the evaporator and the condenser, which reduces the volume and weight of the indoor air conditioner and the outdoor air conditioner, and is convenient for hanging on the wall, and has high safety; At the same time, the indoor air conditioner does not require a casing, and its shape can be customized as needed.

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Abstract

一种温差电热泵型空调器,包括室内空调机(20)和室外空调机(21)。室内空调机(20)包括第一相变抑制传热板(201)、温差电致冷组件(205)及热交换器(206)。第一相变抑制传热板(201)内形成有第一冷媒管路(203)和第一热超导管路(202),第一热超导管路(202)内填充有第一传热工质(204)。温差电致冷组件(205)的一面贴置于相变抑制传热板(201)的表面,热交换器(206)贴置于温差电致冷组件(205)远离相变抑制传热板(201)的表面。热交换器(206)内形成有第二冷媒管路。室外空调机(21)包括第二相变抑制传热板(212),第二相变抑制传热板(212)内形成有第三冷媒管路和第二热超导管路,第二热超导管路内填充有第二传热工质。

Description

温差电热泵型空调器 技术领域
本发明涉及家电领域,特别是涉及一种温差电热泵型空调器。
背景技术
空气调节器是用于向封闭的房间、空间或区域直接提供经过处理的空气的一种空气调节电器,通常简称为空调器。目前大量生产和应用的分体式热泵型空调器采用压缩机作为热泵,其结构如图1所示。由图1可知,所述热泵型空调器包括:室内空调机10、压缩机11、第一干燥器12、第二干燥器13、第一节流阀14、第二节流阀15、第一单向阀16、第二单向阀17、四通换向阀18及室外空调机19,所述室内空调机10包括蒸发/冷凝器101及贯流风机102,所述室外空调机19包括冷凝/蒸发器191及轴流风机192;所述第一节流阀14、所述第一干燥器12、所述第二干燥器13及所述第二节流阀15依次串联,且所述第一节流阀14远离所述第一干燥器12的一端与所述蒸发/冷凝器101的一端相连通,所述第二节流阀15远离所述第二干燥器13的一端与所述冷凝/蒸发器191的一端相连通;所述第一单向阀16一端与所述第一节流阀14远离所述第一干燥器12的一端相连通,另一端与所述第一干燥器12远离所述第一节流阀14的一端相连通;所述第二单向阀17一端与所述第二干燥器13远离所述第二节流阀15的一端相连通,另一端与所述第二节流阀15远离所述第二干燥器13的一端相连通;所述四通换向阀18包括①②③④四个连接端,连接端①及连接端③与所述压缩机11相连接,连接端②与所述蒸发/冷凝器101的另一端相连通,连接端④与所述冷凝/蒸发器191的另一端相连通;所述贯流风机102连接于所述蒸发/冷凝器101与所述连接端②之间,所述轴流风机192位于所述冷凝/蒸发器191一侧。所述热泵型空调器的工作原理为:
制冷时,所述四通换向阀18的连接端①与连接端④相连通,连接端②与连接端③相连通,所述压缩机11吸入低温低压制冷剂气体,经压缩成为高压高温气体排往所述冷凝/蒸发器191并被所述轴流风机192排出的冷空气冷却,使所述冷凝/蒸发器191内的高温高压气体冷凝成液体,然后经过所述第二单向阀17流经所述第一干燥器12及所述第一节流阀14变为低压低温液体进入所述蒸发/冷凝器101并汽化,吸收由所述贯流风机102运转吸入的室内空气的热量,使室内空气冷却,冷却后的室内空气在所述贯流风机102的作用下,经由风道又送回室内。
制热时,所述四通换向阀18的连接端①与连接端②相连通,连接端③与连接端④相连通,所述压缩机11吸入低温低压制冷剂气体,经压缩成高压高温气体排往所述蒸发/冷凝器101, 并被所述贯流风机102排出用以加热室内的冷空气,所述蒸发/冷凝器101内的高压高温气体冷凝成液体,然后经过所述第一单向阀16流经所述第二干燥器13及所述第二节流阀15变为低压低温液体进入所述冷凝/蒸发器191并汽化。所述四通换向阀18的功能是制冷剂在系统内流向为与制冷时相反的方向,这时,所述冷凝/蒸发器191吸收空气中的热量,所述蒸发/冷凝器101放出热量,达到室内侧制热,使房间内空气升温。
目前,我国国内,热泵型空调器工作时的环境温度通常为-7℃~43℃,热带环境使用的热泵型空调器工作时的环境温度可达-7℃~52℃。但是,在环境温度较低或较高范围运行时,现有的热泵型空调器的能效比都比较低,特别是在低温制热时,当室外空调机的蒸发器表面结冰时,压缩机不得不停机,除霜后才能重新启动运行,因而影响了热泵型空调器在寒冷地区的推广和使用。
此外,目前市场上出售的蒸发器和冷凝器(及上述的蒸发/冷凝器101及冷凝/蒸发器191)都采用套片式结构形式,即将铝肋片套在紫铜管上,然后通过机械胀管或液压胀管将散热铝肋片紧紧胀靠在铜管上。铝肋片用于增加换热器空气侧的热交换面积及传热系数,从而提高换热器的热交换量。但是,这种结构形式热交换器铜管和铝肋片之间的热阻较大,传热系数并不高,而且室内空调机与室外空调机体积较大、比较笨重。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明提出了一种温差电热泵型空调器,用于解决现有技术中存在的热泵型空调器低温加热时能效比低、工作环境温度范围较小,不能在寒冷地区推广和使用的问题,以及体积大,比较笨重的问题。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种温差电热泵型空调器,所述温差电热泵型空调器包括:室内空调机及室外空调机;
所述室内空调机包括第一相变抑制传热板、温差电致冷组件及热交换器;所述第一相变抑制传热板内形成有具有一定结构形状的第一冷媒管路及具有一定结构形状的第一热超导管路;所述第一热超导管路内填充有第一传热工质;所述温差电致冷组件的一面贴置于所述相变抑制传热板的表面;所述热交换器贴置于所述温差电致冷组件远离所述相变抑制传热板的表面,所述热交换器内形成有第二冷媒管路,所述第二冷媒管路的一端与所述第一冷媒管路的一端相连通;
所述室外空调机包括第二相变抑制传热板,所述第二相变抑制传热板内形成有具有一定形状的第三冷媒管路及具有一定结构形状的第二热超导管路,所述第二热超导管路内填充有 第二传热工质。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一热超导管路、所述第二热超导管路、所述第一冷媒管路及所述第三冷媒管路均通过吹胀工艺形成。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材及第二板材;所述第一板材及所述第二板材通过辊压工艺复合在一起;
所述第一热超导管路与所述第一冷媒管路,或所述第二热超导管路与所述第三冷媒管路均位于所述第一板材及所述第二板材之间;所述第一板材表面、所述第二板材表面、或所述第一板材及所述第二板材表面形成有与所述第一热超导管路或所述第二热超导管路相对应的第一凸起结构及与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材、第二板材及第三板材;所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置,所述第一板材及所述第三板材分别位于所述第二板材的两侧,并与所述第二板材通过辊压工艺复合在一起;
所述第一热超导管路或所述第二热超导管路位于所述第一板材及所述第二板材之间,所述第一板材表面形成有与所述第一热超导管路或所述第二热超导管路相对应的第一凸起结构;
所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路形成于所述第二板材及所述第三板材之间,所述第三板材表面形成有与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材、第二板材及第三板材;所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置,所述第一板材及所述第三板材分别位于所述第二板材的两侧,并与所述第二板材通过辊压工艺复合在一起;
所述第一热超导管路或所述第二热超导管路位于所述第一板材及所述第二板材之间,所述第一板材的外表面为平面,所述第二板材表面形成有与所述第一热超导管路或所述热超导管路相对应的第一凸起结构;
所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路位于所述第二板材及所述第三板材之间,所述第三板材表面形成有与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材、第二板材、第三板材及第四板材;所述第一板材、所 述第二板材、所述第三板材及所第四板材依次叠置,所述第一板材、所述第二板材、所述第三板材及所述第四板材通过辊压工艺复合在一起;
所述第三板材包括凸起区域,所述凸起区域的表面为平面;
所述第一热超导管路或所述第二热超导管路位于所述第一板材与所述第三板材之间,且所述第一热超导管路或所述第二热超导管路分布的区域与所述凸起区域相对应;
所述第一冷媒管路或所述第二冷媒管路位于所述第三板材与所述第四板材之间,且所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路分布的区域与所述凸起区域相对应。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一热超导管路及所述第二热超导管路均包括若干个第一槽道、第二槽道及连接通孔;
所述第一槽道位于所述第一板材与所述第二板材之间;所述第二槽道位于所述第二板材与所述第三板材之间;所述连接通孔贯穿所述第二板材,且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道相连通;
所述第二板材表面形成有与所述第一槽道及所述第二槽道相对应的第一凸起结构;所述第四板材表面形成有与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,相邻两所述第一槽道及相邻两所述第二槽道均相隔离,且所述第一槽道与所述第二槽道交错平行分布;
所述连接通孔位于所述第一槽道及所述第二槽道的两端,且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道的两端相连通。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一槽道及所述第二槽道横截面的形状均为梯形;所述第一槽道及所述第二槽道纵截面的形状均为矩形;所述连接通孔的形状为圆形或椭圆形。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一热超导管路及所述第二热超导管路的形状均为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形,或其中任一种以上图形的任意组合。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述第一相变抑制传热板与所述温差电致冷组件贴合部分表面的形状为平面状,所述第一相变抑制传热板其他部分的表面形成有孔洞、浅槽、突起、活页窗或覆盖涂层以强化传热。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述温差电致冷组件的数量为一个或多个,多个所述温差电致冷组件之间以串联、并联、并-串联或串-并联的连接方式相连接。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述温差电致冷组件包括多个温差 电单体,所述温差电单体包括一个P型温差电元件及一个N型温差电元件,所述P型温差电元件与所述N型温差电元件平行间隔排布,所述P型温差电元件及所述N型温差电元件均包括第一端面及第二端面,所述P型温差电元件的第一端面与所述N型温差电元件的第一端面通过电极相连接,所述P型温差电元件的第二端面与位于其相邻侧的所述温差电单体中的所述N型温差电元件的第二端面通过电极相连接,所述N型温差电元件的第二端面与位于其相邻侧的所述温差电单体中的所述P型温差电元件的第二端面通过电极相连接。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述温差电致冷组件还包括电隔离结构,所述电隔离结构分别贴置于位于所述P型温差电元件及所述N型温差电元件第一端面的所述电极的外侧及位于所述P型温差电元件及所述N型温差电元件第二端面的所述电极的外侧。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述P型温差电元件及所述N型温差电元件的材料为掺杂的赝二元碲化铋及其固溶体、赝三元碲化铋及其固溶体。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述温差电致冷组件及所述热交换器裸露的外表面均包覆有绝热材料层。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述室内空调机还包括贯流风机;所述贯流风机位于所述第一相变抑制传热板安装所述温差电致冷组件一侧的相对或相邻侧。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述室外空调机还包括轴流风机,所述轴流风机位于所述室外空调机中的所述相变抑制传热板的一侧。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述温差电热泵型空调器还包括连通组件、四通换向阀及压缩机;
所述连通组件位于所述室内空调机与所述室外空调机之间,一端与所述室内空调机中的所述第一冷媒管路的另一端相连通,另一端与所述室外空调机中的所述第一冷媒管路的一端相连通;
所述四通换向阀与所述换热器中的所述第二冷媒管路的另一端、所述压缩机及所述室外空调机中的所述第一冷媒管路的另一端相连接。
作为本发明的温差电热泵型空调器的一种优选方案,所述连通组件包括第一节流阀、第二节流阀、第一干燥器、第二干燥器、第一单向阀及第二单向阀;
所述第一节流阀、所述第一干燥器、所述第二干燥器及所述第二节流阀依次串联,且所述第一节流阀远离所述第一干燥器的一端与所述室内空调机中的所述第一冷媒管路的另一端相连通,所述第二节流阀远离所述第二干燥器的一端与所述室外空调机中的所述第一冷媒管 路的一端相连通;
所述第一单向阀一端与所述第一节流阀远离所述第一干燥器的一端相连通,另一端与所述第一干燥器远离所述第一节流阀的一端相连通;所述第二单向阀一端与所述第二干燥器远离所述第二节流阀的一端相连通,另一端与所述第二节流阀远离所述第二干燥器的一端相连通。
如上所述,本发明的温差电热泵型空调器,具有以下有益效果:
1)温差电致冷组件作为辅助热泵,可以将所述温差电热泵型空调器能够正常运行的温度环境范围扩大到-10℃~60℃,并且在高温和低温运行时均具有较高的能效比。
2)采用相变抑制传热板作为蒸发器和冷凝器,传热效率高,在-10℃~60℃拓宽的环境温度范围内使所述温差电热泵型空调器具有较高的能效比。
3)采用相变抑制传热板作为蒸发器和冷凝器,减轻了室内空调机及室外空调机的体积和重量,便于在墙上悬挂,具有较高的安全性;同时,室内空调机不需要外壳,其形状可以根据需要进行个性化定制。
附图说明
图1显示为现有技术中的热泵型空调器的结构示意图。
图2显示为本发明的温差电热泵型空调器的结构示意图。
图3至图8显示为本发明的温差电热泵型空调器中的第一相变抑制传热板的结构示意图;其中,图3、图5、图7及图8为不同示例中第一相变抑制传热板沿长度方向的截面结构示意图,图4为图3对应结构的表面剖视图,图6为图5对应结构的表面剖视图。
图9显示为本发明的温差电热泵型空调器中的温差电致冷组件的立体结构示意图。
图10显示为本发明的温差电热泵型空调器中的温差电致冷组件中的温差电单体的结构示意图。
元件标号说明
10     室内空调机
101    蒸发/冷凝器
102    贯流风机
11     压缩机
12     第一干燥器
13     第二干燥器
14     第一节流阀
15     第二节流阀
16     第一单向阀
17     第二单向阀
18     四通换向阀
19     室外空调机
191    冷凝/蒸发器
192    轴流风机
20     室内空调机
201    第一相变抑制传热板
2011   第一板材
2012   第二板材
2013   第三板材
2014   第四板材
2015   第一凸起结构
2016   第二凸起结构
2017   非管道部分
202    第一热超导管路
2021   第一槽道
2022   第二槽道
2023   连接通孔
2024   灌装口
203    第一冷媒管路
2031   第一冷媒管路进口端
2032   第一冷媒管路出口端
204    第一传热工质
205    温差电致冷组件
2051   温差电单体
20511  P型温差电元件
20512  N型温差电元件
20513  电极
2052   电隔离结构
206    热交换器
207    贯流风机
21     室外空调机
211    轴流风机
212    第二相变抑制传热板
22     连通组件
221    第一节流阀
222    第二节流阀
223    第一干燥器
224    第二干燥器
225    第一单向阀
226    第二单向阀
23     四通换向阀
24     压缩机
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图2至图10,需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图2,本发明提供一种温差电热泵型空调器,所述温差电热泵型空调器包括:室内空调机20及室外空调机21;所述室内空调机20包括第一相变抑制传热板201、温差电致冷组件205及热交换器206;所述第一相变抑制传热板201内形成有具有一定结构形状的第 一冷媒管路203及具有一定结构形状的第一热超导管路202;所述第一热超导管路202内填充有第一传热工质204;所述温差电致冷组件205的一面贴置于所述第一相变抑制传热板201的表面;所述热交换器206贴置于所述温差电致冷组件205远离所述第一相变抑制传热板201的表面,所述热交换器206内形成有第二冷媒管路(未示出),所述第二冷媒管路的一端与所述第一冷媒管路203的一端相连通;
所述室外空调机21包括第二相变抑制传热板212,所述第二相变抑制传热板212内形成有具有一定形状的第三冷媒管路(未示出)及具有一定结构形状的第二热超导管路,所述第二热超导管路内填充有第二传热工质。
作为示例,所述第一传热工质204为流体,优选地,所述第一传热工质204可以为气体或液体或气体与液体的混合物,更为优选地,本实施例中,所述第一传热工质204为液体与气体的混合物。
作为示例,所述第一冷媒管路203与所述第一热超导管路202,及所述第三冷媒管路与所述第二热超导管路均通过吹胀工艺形成。
在一示例中,请参阅图3,所述第一相变抑制传热板201包括第一板材2011及第二板材2012;所述第一板材2011及所述第二板材2012通过辊压工艺复合在一起;所述第一热超导管路202及所述第一冷媒管路203位于所述第一板材2011及所述第二板材2012之间;所述第一相变抑制传热板201为双面吹胀形态,所述第一板材2011及所述第二板材2012的表面均形成有与所述第一热超导管路202相对应的第一凸起结构2015及与所述第一冷媒管路203相对应的第二凸起结构2016。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201还可以为单面吹胀形态,所述第一凸起结构2015及所述第二凸起结构2016可以同时位于所述第一板材2011上或同时位于所述第二板材2012上。当所述第一凸起结构2015及所述第二凸起结构2016同时位于所述第一板材2011上时,所述第二板材2012的表面为平面;当所述第一凸起结构2015及所述第二凸起结构2016同时位于所述第二板材2012上时,所述第一板材2011的表面为平面。
作为示例,所述第一热超导管路202的截面尺寸与所述第一冷媒管路203的截面尺寸可以根据实际需要进行设定,优选地,本实施例中,所述第一热超导管路202的截面尺寸小于所述第一冷媒管路203的截面尺寸。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的材料(应为导热性良好的材料;优选地,本实施例中,所述第一相变抑制传热板201的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、或任一种以上的任意组合。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的厚度可以为0.2mm~10mm;所述第一热超导管路202的内径为0.1mm~5mm。
作为示例,所述第一热超导管路202的形状可以为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形,或其中任一种以上图形的任意组合。所述第一冷媒管路203的形状可以为单路进单路回循环结构,也可以为两路进两路回循环结构,也可以为多路进多路回循环结构,譬如三路进三路回循环结构、四路进四路回循环结构、五路进五路回循环结构,还可以为并联式循环结构。请参阅图4,图4以所述第一热超导管路202的形状为六边形蜂窝状,所述第一冷媒管路203的形状为单路进单路回循环结构作为示例,但实际结构中并不以此为限。如图4所示,所述第一相变抑制传热板201的边缘部分及六边形部分为非管道部分2017,环绕各六边形周围并相互连通的结构即为所述第一热超导管路202。需要说明的是,由于所述第一热超导管路202通过吹胀工艺制备而成,所以在形成所述第一热超导管路202的过程中,所述第一相变抑制传热板201上形成有灌装口2024,即亦为充工质口。所述灌装口2024在所述第一热超导管路202的形状初步形成以后,通过焊接方式密封,以实现所述第一热超导管路202的密封,使得所述第一热超导管路202不与外界导通。图4中,同时示意出了所述第一冷媒管路203两端的第一冷媒管路进口端2031及第一冷媒管路出口端2032。
在另一示例中,请参阅图5,所述第一相变抑制传热板201包括第一板材2011、第二板材2012及第三板材2013;所述第一板材2011、所述第二板材2012及所述第三板材2013依次叠置,所述第一板材2011及所述第三板材2013分别位于所述第二板材2012的两侧,并与所述第二板材2012通过辊压工艺复合在一起;所述第一热超导管路202位于所述第一板材2011及所述第二板材2012之间,所述第一板材2011表面形成有与所述第一热超导管路202相对应的第一凸起结构2015;所述第一冷媒管路203形成于所述第二板材2012及所述第三板材2013之间,所述第三板材2013表面形成有与所述第一冷媒管路203相对应的第二凸起结构2016。
作为示例,所述第一热超导管路202的截面尺寸与所述第一冷媒管路203的截面尺寸可以根据实际需要进行设定,优选地,本实施例中,所述第一热超导管路202的截面尺寸小于所述第一冷媒管路203的截面尺寸。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的材料应为导热性良好的材料;优选地,本实施例中,所述第一相变抑制传热板201的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、或任一种以上的任意组合。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的厚度可以为0.2mm~10mm;所述第一热超导管路202的内径为0.1mm~5mm。
作为示例,所述第一热超导管路202的形状可以为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形,或其中任一种以上图形的任意组合。所述第一冷媒管路203的形状可以为单路进单路回循环结构,也可以为两路进两路回循环结构,也可以为多路进多路回循环结构,譬如三路进三路回循环结构、四路进四路回循环结构、五路进五路回循环结构,还可以为并联式循环结构。请参阅图6,图6以所述第一热超导管路202的形状为六边形蜂窝状作为示例,但实际结构中并不以此为限。如图6所示,所述第一相变抑制传热板201的边缘部分及六边形部分为非管道部分2017,环绕各六边形周围并相互连通的结构即为所述第一热超导管路202。需要说明的是,由于所述第一热超导管路202通过吹胀工艺制备而成,所以在形成所述第一热超导管路202的过程中,所述第一相变抑制传热板201上形成有灌装口2024,即亦为充工质口。所述灌装口2024在所述第一热超导管路202的形状初步形成以后,所述灌装口2024通过焊接方式密封,以实现所述第一热超导管路202的密封,使得所述第一热超导管路202不与外界导通。图6中,同时示意出了所述第一冷媒管路203两端的第一冷媒管路进口端2031及第一冷媒管路出口端2032。
在又一示例中,请参阅图7,所述第一相变抑制传热板201包括第一板材2011、第二板材2012及第三板材2013;所述第一板材2011、所述第二板材2012及所述第三板材2013依次叠置,所述第一板材2011及所述第三板材2013分别位于所述第二板材2012的两侧,并与所述第二板材2012通过辊压工艺复合在一起;所述第一热超导管路202位于所述第一板材2011及所述第二板材2012之间,所述第一板材2011的外表面为平面,所述第二板材2012表面形成有与所述第一热超导管路202相对应的第一凸起结构2015;所述第一冷媒管路203位于所述第二板材2012及所述第三板材2013之间,所述第三板材2013表面形成有与所述第一冷媒管路203相对应的第二凸起结构2016。
作为示例,所述第一热超导管路202的截面尺寸与所述第一冷媒管路203的截面尺寸可以根据实际需要进行设定,优选地,本实施例中,所述第一热超导管路202的截面尺寸小于所述第一冷媒管路203的截面尺寸。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的材料应为导热性良好的材料;优选地,本实施例中,所述第一相变抑制传热板201的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、或任一种以上的任意组合。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的厚度可以为0.2mm~10mm;所述第一热超导 管路202的内径为0.1mm~5mm。
作为示例,所述第一热超导管路202的形状可以为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形,或其中任一种以上图形的任意组合。所述第一冷媒管路203的形状可以为单路进单路回循环结构,也可以为两路进两路回循环结构,也可以为多路进多路回循环结构,譬如三路进三路回循环结构、四路进四路回循环结构、五路进五路回循环结构,还可以为并联式循环结构。
在又一示例中,请参阅图8,所述第一相变抑制传热板201包括第一板材2011、第二板材2012、第三板材2013及第四板材2014;所述第一板材2011、所述第二板材2012、所述第三板材2013及所第四板材2014依次叠置,所述第一板材2011、所述第二板材2012、所述第三板材2013及所第四板材2014通过辊压工艺复合在一起;所述第三板材2013包括凸起区域,所述凸起区域的表面为平面;所述第一热超导管路202位于所述第一板材2011与所述第三板材2013之间,且所述第一热超导管路202分布的区域与所述凸起区域相对应;所述第一冷媒管路203位于所述第三板材2013与所述第四板材2014之间,且所述第一冷媒管路203分布的区域与所述凸起区域相对应。
作为示例,所述第一热超导管路202包括若干个第一槽道2021、第二槽道2022及连接通孔2023;所述第一槽道2021位于所述第一板材2011与所述第二板材2012之间;所述第二槽道2022位于所述第二板材2012与所述第三板材2013之间;所述连接通孔2023贯穿所述第二板材2012,且将相邻的所述第一槽道2021及所述第二槽道2022相连通;所述第二板材2012表面形成有与所述第一槽道2021及所述第二槽道2022相对应的第一凸起结构2015;所述第四板材2014表面形成有与所述第一冷媒管路203相对应的第二凸起结构2016。
作为示例,相邻两所述第一槽道2021及相邻两所述第二槽道2022均相隔离,且所述第一槽道2021与所述第二槽道2022交错平行分布;即位于所述第一板材2011与所述第二板材2012之间的所述第一槽道2021之间互不连通,位于所述第二板材2012与所述第三板材2013之间的所述第二槽道2022之间互不连通。
作为示例,所述连接通孔2023位于所述第一槽道2021及所述第二槽道2022的两端,且将相邻的所述第一槽道2021及所述第二槽道2022的两端相连通。
作为示例,,所述第一槽道2021及所述第二槽道2022横截面的形状均可以为但不仅限于梯形;所述第一槽道2021及所述第二槽道2022纵截面的形状均可以为但不仅限于矩形;所述连接通孔2023的形状可以为但不仅限于圆形或椭圆形。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的材料应为导热性良好的材料;优选地,本实 施例中,所述第一相变抑制传热板201的材料均可以为铜、铜合金、铝、铝合金、钛、钛合金、或任一种以上的任意组合。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201的厚度可以为0.2mm~10mm;所述第一热超导管路202的内径为0.1mm~5mm。
作为示例,所述第一冷媒管路203的形状可以为单路进单路回循环结构,也可以为两路进两路回循环结构,也可以为多路进多路回循环结构,譬如三路进三路回循环结构、四路进四路回循环结构、五路进五路回循环结构,还可以为并联式循环结构。
需要说明的是,所述第二相变抑制传热板212的结构如图3至图8所示的所述第一相变抑制传热板201的结构及材料大致相同,其中,所述第二相变抑制传热板212中的所述第三冷媒管路形状及结构特征可参阅所述第一相变抑制传热板201中的所述第一冷媒管路203的形状及结构特征,但在同一示例中,所述第三冷媒管路的形状与所述第一冷媒管路203的形状可以相同,也可以不同;即所述第三冷媒管路的形状可以如所述第一冷媒203的形状一样可以为单路进单路回循环结构,也可以为两路进两路回循环结构,也可以为多路进多路回循环结构,譬如三路进三路回循环结构、四路进四路回循环结构、五路进五路回循环结构,还可以为并联式循环结构,但在同一示例中,所述第三冷媒管路与所述第一冷媒203的具体形状可以为上述多种形状结构中相同的一种,也可以为不同的两种;所述第二相变抑制传热板212中的所述第二热超导管路的形状及结构特征可参阅所述第一相变抑制传热板201中的所述第一热超导管路202的形状及结构特征,但在同一示例中,所述第二热超导管路的形状与所述第一热超导管路的形状可以相同,也可以不同。所述第二相变抑制传热板212的具体结构及特征请参阅图3至图8及相关文字对所述第一相变抑制传热板201的描述,此次不再累述。
需要进一步说明的是,所述第一冷媒管路203、所述第二冷媒管路及所述第三冷媒管路内充入相同的冷媒;所述第二热超导管路与所述第一热超导管路202均为独立互不连通的管路,所述第二热超导管路中通入的所述第二传热工质与所述第一热超导管路202中通入的所述第一传热工质可以相同,也可以不同。
作为示例,所述第一相变抑制传热板201与所述温差电致冷组件205贴合部分表面的形状为平面状,所述第一相变抑制传热板201其他部分的表面形成有孔洞、浅槽、突起、活页窗或覆盖涂层以强化传热。
作为示例,所述温差电致冷组件205的数量为一个或多个,多个所述温差电致冷组件205之间以串联、并联、并-串联或串-并联的连接方式相连接。
作为示例,请参阅图9及图10,所述温差电致冷组件205包括多个温差电单体2051,所述温差电单体2051包括一个P型温差电元件20511及一个N型温差电元件20512,所述P型温差电元件20511与所述N型温差电元件20512平行间隔排布,所述P型温差电元件20511及所述N型温差电元件20512均包括第一端面及第二端面,所述P型温差电元件20511的第一端面与所述N型温差电元件20512的第一端面通过电极20513相连接,所述P型温差电元件20511的第二端面与位于其相邻侧的所述温差电单体2051中的所述N型温差电元件20512的第二端面通过电极20513相连接,所述N型温差电元件20512的第二端面与位于其相邻侧的所述温差电单体2051中的所述P型温差电元件20511的第二端面通过电极20513相连接。将多个所述温差电单体2051组合起来,可获得较大的输出电压和输出电功率。
作为示例,所述温差电致冷组件205还包括电隔离结构2052,所述电隔离结构2052分别贴置于位于所述P型温差电元件20511及所述N型温差电元件20512第一端面的所述电极20513的外侧及位于所述P型温差电元件20511及所述N型温差电元件20512第二端面的所述电极20513的外侧。
作为示例,所述电隔离结构2052可以为但不仅限于陶瓷片或云母片。
作为示例,所述P型温差电元件20511及所述N型温差电元件20512的材料为掺杂的赝二元碲化铋及其固溶体、赝三元碲化铋及其固溶体。
作为示例,所述温差电致冷组件205及所述热交换器206裸露的外表面均包覆有绝热材料层(未示出),以防止漏热损失及与所述第一相变抑制传热板201之间的热短路。
作为示例,所述室内空调机20还包括贯流风机207;所述贯流风机207位于所述第一相变抑制传热板201安装所述温差电致冷组件205一侧的相对或相邻侧,即所述贯流风机207可以位于所述第一相变抑制传热板201远离所述温差电致冷组件205的一侧,也可以位于所述第一相变抑制传热板201的上下两端。
请继续参阅图1,所述室外空调机21还包括轴流风机211,所述轴流风机211位于所述室外空调机21中的所述第一相变抑制传热板201的一侧。
作为示例,所述温差电热泵型空调器还包括连通组件22、四通换向阀23及压缩机24;所述连通组件22位于所述室内空调机20与所述室外空调机21之间,一端与所述室内空调机20中的所述第一冷媒管路203的另一端相连通,另一端与所述室外空调机21中的所述第三冷媒管路的一端相连通;所述四通换向阀23包括①②③④四个连接端,连接端①及连接端③与所述压缩机24相连接,连接端②与所述热交换器206中的所述第二冷媒管路的另一端相连通,连接端④与所述室外空调机21中的所述第三冷媒管路的另一端相连通。
作为示例,所述连通组件22包括第一节流阀221、第二节流阀222、第一干燥器223、第二干燥器224、第一单向阀225及第二单向阀226;所述第一节流阀221、所述第一干燥器223、所述第二干燥器224及所述第二节流阀222依次串联,且所述第一节流阀221远离所述第一干燥器的223一端与所述室内空调机20中的所述第一冷媒管路203的另一端相连通,所述第二节流阀222远离所述第二干燥器224的一端与所述室外空调机21中的所述第三冷媒管路的一端相连通;所述第一单向阀225一端与所述第一节流阀221远离所述第一干燥器223的一端相连通,另一端与所述第一干燥器223远离所述第一节流阀221的一端相连通;所述第二单向阀226一端与所述第二干燥器224远离所述第二节流阀222的一端相连通,另一端与所述第二节流阀222远离所述第二干燥器224的一端相连通。
需要说明的是,位于所述室内空调机20中的所述第一相变抑制传热板201、所述第一节流阀221、所述第二节流阀222、所述第一干燥器223、所述第二干燥器224、所述第一单向阀225、所述第二单向阀226、位于所述室外空调机21中的所述第二相变抑制传热板212、所述四通阀、所述压缩机及所述热交换器206中,需要连通的元件均通过管路相连通。
本发明的温差电热泵型空调器运行方式与传统的热泵型空调器的运行方式基本相同,所述温差电热泵型空调器与传统的热泵型空调器的区别在于,所述温差电热泵型空调器的室内空调机20包括第一相变抑制传热板201、温差电致冷组件205、热交换器206及贯流风机207,且室外空调机21包括第二相变抑制传热板212及轴流风机211,由于所述温差电致冷组件205及所述热交换器206进行了绝热处理,不会影响其正常运行。本发明的温差电热泵型空调器的工作原理具体为:
制冷工况,当环境温度在25℃~45℃时,所述温差电致冷组件205不工作,当环境温度达到45℃和超过45℃时,所述温差电致冷组件205接通电源执行制冷运行模式,此时,所述压缩机24产生的冷量经管路由制冷剂(即冷媒)经过所述热交换器206带入所述室内空调机20中的所述第一相变抑制传热板201中;所述温差电致冷组件205紧贴在所述第一相变抑制传热板201的一端,将其产生的冷量直接传递到所述第一相变抑制传热板201,在所述压缩机24制冷量的基础上增加了制冷量。所述温差电致冷组件205及所述压缩机24产生的两股冷量在所述第一相变抑制传热板201中由所述第一热超导管路202中的所述第一传热工质204快速、均匀地传递开,并由所述贯流风机207通过强迫对流方式散布到室内。此时,所述压缩机24产生的热量由制冷剂经过管路带入所述室外空调机21中的所述第二相变抑制传热板212中,由所述第二相变抑制传热板212中的所述第二热超导管路中的所述第二传热工质快速、均匀地传递开,并由所述轴流风机211通过强迫对流方式散布到室外。
制热工况,当环境温度在10℃~25℃范围时,所述温差电致冷组件不工作,当环境温度降低到10℃时,所述温差电致冷组件205接通电源执行制热运行模式,所述压缩机24产生的热量通过管路由制冷剂(冷媒)经所述热交换器206带入到所述室内空调机20中的所述第一相变抑制传热板201中;所述温差电致冷组件205紧贴在所述第一相变抑制传热板201的一端,将其产生的热量直接传递到所述第一相变抑制传热板201,在所述压缩机24的制热量基础上增加了制热量。所述温差电致冷组件205及所述压缩机24产生的两股热量在所述第一相变抑制传热板201中由所述第一热超导管路202中的所述第一传热工质204快速、均匀地传递开,并由所述贯流风机207通过强迫对流方式散布到室内。此时,所述压缩机24产生的冷量由制冷剂经过管路带入所述室外空调机21中的所述第二相变抑制传热板212中,由所述第二相变抑制传热板212中的所述第二热超导管路中的所述第二传热工质快速、均匀地传递开了,并由所述轴流风机211通过强迫对流方式吸收室外热量加热。
综上所述,本发明提供一种温差电热泵型空调器,所述温差电热泵型空调器包括:所述温差电热泵型空调器包括:室内空调机及室外空调机;所述室内空调机包括第一相变抑制传热板、温差电致冷组件及热交换器;所述第一相变抑制传热板内形成有具有一定结构形状的第一冷媒管路及具有一定结构形状的第一热超导管路;所述第一热超导管路内填充有第一传热工质;所述温差电致冷组件的一面贴置于所述相变抑制传热板的表面;所述热交换器贴置于所述温差电致冷组件远离所述相变抑制传热板的表面,所述热交换器内形成有第二冷媒管路,所述第二冷媒管路的一端与所述第一冷媒管路的一端相连通;所述室外空调机包括第二相变抑制传热板,所述第二相变抑制传热板内形成有具有一定形状的第三冷媒管路及具有一定结构形状的第二热超导管路,所述第二热超导管路内填充有第二传热工质。本发明的温差电热泵型空调器中,温差电致冷组件作为辅助热泵,可以将所述温差电热泵型空调器能够正常运行的温度环境范围扩大到-10℃~60℃,并且在高温和低温运行时均具有较高的能效比;采用相变抑制传热板作为蒸发器和冷凝器,传热效率高,在-10℃~60℃拓宽的环境温度范围内使所述温差电热泵型空调器具有较高的能效比;采用相变抑制传热板作为蒸发器和冷凝器,减轻了室内空调机及室外空调机的体积和重量,便于在墙上悬挂,具有较高的安全性;同时,室内空调机不需要外壳,其形状可以根据需要进行个性化定制。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (20)

  1. 一种温差电热泵型空调器,其特征在于,所述温差电热泵型空调器包括:室内空调机及室外空调机;
    所述室内空调机包括第一相变抑制传热板、温差电致冷组件及热交换器;所述第一相变抑制传热板内形成有具有一定结构形状的第一冷媒管路及具有一定结构形状的第一热超导管路;所述第一热超导管路内填充有第一传热工质;所述温差电致冷组件的一面贴置于所述相变抑制传热板的表面;所述热交换器贴置于所述温差电致冷组件远离所述相变抑制传热板的表面,所述热交换器内形成有第二冷媒管路,所述第二冷媒管路的一端与所述第一冷媒管路的一端相连通;
    所述室外空调机包括第二相变抑制传热板,所述第二相变抑制传热板内形成有具有一定形状的第三冷媒管路及具有一定结构形状的第二热超导管路,所述第二热超导管路内填充有第二传热工质。
  2. 根据权利要求1所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一热超导管路、所述第二热超导管路、所述第一冷媒管路及所述第三冷媒管路均通过吹胀工艺形成。
  3. 根据权利要求2所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材及第二板材;所述第一板材及所述第二板材通过辊压工艺复合在一起;
    所述第一热超导管路与所述第一冷媒管路,或所述第二热超导管路与所述第三冷媒管路均位于所述第一板材及所述第二板材之间;所述第一板材表面、所述第二板材表面、或所述第一板材及所述第二板材表面形成有与所述第一热超导管路或所述第二热超导管路相对应的第一凸起结构及与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
  4. 根据权利要求2所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材、第二板材及第三板材;所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置,所述第一板材及所述第三板材分别位于所述第二板材的两侧,并与所述第二板材通过辊压工艺复合在一起;
    所述第一热超导管路或所述第二热超导管路位于所述第一板材及所述第二板材之间, 所述第一板材表面形成有与所述第一热超导管路或所述第二热超导管路相对应的第一凸起结构;
    所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路形成于所述第二板材及所述第三板材之间,所述第三板材表面形成有与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
  5. 根据权利要求2所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材、第二板材及第三板材;所述第一板材、所述第二板材及所述第三板材依次叠置,所述第一板材及所述第三板材分别位于所述第二板材的两侧,并与所述第二板材通过辊压工艺复合在一起;
    所述第一热超导管路或所述第二热超导管路位于所述第一板材及所述第二板材之间,所述第一板材的外表面为平面,所述第二板材表面形成有与所述第一热超导管路或所述第二热超导管路相对应的第一凸起结构;
    所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路位于所述第二板材及所述第三板材之间,所述第三板材表面形成有与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
  6. 根据权利要求2所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一相变抑制传热板及所述第二相变抑制传热板均包括:第一板材、第二板材、第三板材及第四板材;所述第一板材、所述第二板材、所述第三板材及所第四板材依次叠置,所述第一板材、所述第二板材、所述第三板材及所述第四板材通过辊压工艺复合在一起;
    所述第三板材包括凸起区域,所述凸起区域的表面为平面;
    所述第一热超导管路或所述第二热超导管路位于所述第一板材与所述第三板材之间,且所述第一热超导管路或所述第二热超导管路分布的区域与所述凸起区域相对应;
    所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路位于所述第三板材与所述第四板材之间,且所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路分布的区域与所述凸起区域相对应。
  7. 根据权利要求6所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一热超导管路及所述第二热超导管路均包括若干个第一槽道、第二槽道及连接通孔;
    所述第一槽道位于所述第一板材与所述第二板材之间;所述第二槽道位于所述第二板材与所述第三板材之间;所述连接通孔贯穿所述第二板材,且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道相连通;
    所述第二板材表面形成有与所述第一槽道及所述第二槽道相对应的第一凸起结构;所 述第四板材表面形成有与所述第一冷媒管路或所述第三冷媒管路相对应的第二凸起结构。
  8. 根据权利要求7所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:
    相邻两所述第一槽道及相邻两所述第二槽道均相隔离,且所述第一槽道与所述第二槽道交错平行分布;
    所述连接通孔位于所述第一槽道及所述第二槽道的两端,且将相邻的所述第一槽道及所述第二槽道的两端相连通。
  9. 根据权利要求8所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一槽道及所述第二槽道横截面的形状均为梯形;所述第一槽道及所述第二槽道纵截面的形状均为矩形;所述连接通孔的形状为圆形或椭圆形。
  10. 根据权利要求1所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一热超导管路及所述第二热超导管路的形状均为六边形蜂窝状、圆形蜂窝状、四边形蜂窝状、首尾串联的多个U形、菱形、三角形、圆环形,或其中任一种以上图形的任意组合。
  11. 根据权利要求1所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述第一相变抑制传热板与所述温差电致冷组件贴合部分表面的形状为平面状,所述第一相变抑制传热板其他部分的表面形成有孔洞、浅槽、突起、活页窗或覆盖涂层以强化传热。
  12. 根据权利要求1所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述温差电致冷组件的数量为一个或多个,多个所述温差电致冷组件之间以串联、并联、并-串联或串-并联的连接方式相连接。
  13. 根据权利要求1或12所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述温差电致冷组件包括多个温差电单体,所述温差电单体包括一个P型温差电元件及一个N型温差电元件,所述P型温差电元件与所述N型温差电元件平行间隔排布,所述P型温差电元件及所述N型温差电元件均包括第一端面及第二端面,所述P型温差电元件的第一端面与所述N型温差电元件的第一端面通过电极相连接,所述P型温差电元件的第二端面与位于其相邻侧的所述温差电单体中的所述N型温差电元件的第二端面通过电极相连接,所述N型温差电元件的第二端面与位于其相邻侧的所述温差电单体中的所述P型温差电元件的第二端面通过电极相连接。
  14. 根据权利要求13所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述温差电致冷组件还包括电隔离结构,所述电隔离结构分别贴置于位于所述P型温差电元件及所述N型温差电元件第一端面的所述电极的外侧及位于所述P型温差电元件及所述N型温差电元件第二端面的所述电极的外侧。
  15. 根据权利要求13所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述P型温差电元件及所述N型温差电元件的材料为掺杂的赝二元碲化铋及其固溶体、赝三元碲化铋及其固溶体。
  16. 根据权利要求1所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述温差电致冷组件及所述热交换器裸露的外表面均包覆有绝热材料层。
  17. 根据权利要求1所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述室内空调机还包括贯流风机;所述贯流风机位于所述第一相变抑制传热板安装所述温差电致冷组件一侧的相对或相邻侧。
  18. 根据权利要求1所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述室外空调机还包括轴流风机,所述轴流风机位于所述室外空调机中的所述相变抑制传热板的一侧。
  19. 根据权利要求18所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述温差电热泵型空调器还包括连通组件、四通换向阀及压缩机;
    所述连通组件位于所述室内空调机与所述室外空调机之间,一端与所述室内空调机中的所述第一冷媒管路的另一端相连通,另一端与所述室外空调机中的所述第一冷媒管路的一端相连通;
    所述四通换向阀与所述换热器中的所述第二冷媒管路的另一端、所述压缩机及所述室外空调机中的所述第一冷媒管路的另一端相连接。
  20. 根据权利要求19所述的温差电热泵型空调器,其特征在于:所述连通组件包括第一节流阀、第二节流阀、第一干燥器、第二干燥器、第一单向阀及第二单向阀;
    所述第一节流阀、所述第一干燥器、所述第二干燥器及所述第二节流阀依次串联,且所述第一节流阀远离所述第一干燥器的一端与所述室内空调机中的所述第一冷媒管路的 另一端相连通,所述第二节流阀远离所述第二干燥器的一端与所述室外空调机中的所述第一冷媒管路的一端相连通;
    所述第一单向阀一端与所述第一节流阀远离所述第一干燥器的一端相连通,另一端与所述第一干燥器远离所述第一节流阀的一端相连通;所述第二单向阀一端与所述第二干燥器远离所述第二节流阀的一端相连通,另一端与所述第二节流阀远离所述第二干燥器的一端相连通。
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