[发明专利]用于除雾和除霜应用的热电装置

说明书

【技术领域】

本申请涉及一种热电冷却器的用途，该热电冷却器用于对与气候受控空间(climate-controlled space)相关联的冷表面提供除雾或除霜，而同时没有明显地影响气候受控空间内的状况。

【背景技术】

各种封闭装置和机箱结构包括多个表面，这些表面可以是透明的或反射的，并且典型地需要在整个工作寿命期间、尤其在空气调节或制冷设备操作期间维持这种透明或反射功能。举例而言，在杂货商店里，经常在冷藏容器内展示物品。在冷藏容器内，玻璃门典型地对封闭的冷藏空间进行密封而与外部环境隔开，并且同时容许冷藏容器内的容纳物能被展示和接近。冷却空气在冷藏容器的气候受控空间内进行循环。门在一个表面上面对较热并且典型地更潮湿的外部环境，而在它的另一个表面上面对封闭装置的冷空气或制冷空气。事实上，经常沿门的内表面输送空气幕，以例如在门被打开时的期间内阻止外部空气进入。虽然冷藏容器的玻璃门被典型地良好隔热，但是门的频繁打开以及冷藏容器内的产品呼吸作用能导致玻璃门起雾，这是非常不希望出现的。

与气候受控空间相关联的其它各种透明的或反射的冷表面可能也会遭遇类似问题。例如，在诸如瓶装饮料冷却器、自动售卖机、货架(merchandiser)、浴室等静止设施，以及诸如商务和私人汽车、移动冰柜等移动设施中的窗户或镜件也可能会变得起雾。相似地，这些类型的表面中的一些能被暴露而结霜。

近来已提出的用于结合进制冷系统内的一种选择是使用热电冷却器。热电冷却器本质上是利用了不同半导体材料的特定热电性能，并且基于在热电装置操作期间同时发生的两个现象-珀耳帖效应(Peltier effect)和塞贝克效应(Seeback effect)。珀耳帖效应与在电流存在时，在由不同材料制成并保持在恒温下的两个导电体的结(junction)处有限热流的释放或吸收相关联。类似地，塞贝克效应与相同的配置相关，其中两个结被维持在不同温度，这可产生有限的电势差、以及可在闭环电路中驱动电流的电动势。

珀耳帖效应和塞贝克效应在优选地由具有不同绝对温差电动势的材料所制成的热电冷却器内同时存在。通过两个结的有限电流引发两个热传递相互作用，因为两个冷库和热库保持在不同温度。为了稳定的热电冷却器操作，与两个结相关联的热流应该具有相反的标记。如果外部系统维持电势差并驱动抵消该电势差的电流，则两个结系统变成为热电冷却装置。

典型的热电冷却器由充当两个不同导体的P型半导体元件和N型半导体元件阵列组成。P型材料具有数量不足的电子，而N型材料具有额外的电子。N型材料内的这些电子和P型材料内所谓的“空穴”，除了承载电流外，还变成为运输介质以将热从冷结转移到热结。热传输速率取决于通过电路的电流和运动的电子-空穴对的数量。当电流通过一对或多对P-N元件时，在冷结处出现温度降低，导致来自待冷却目标的热被吸收。当电子从高能态移向低能态时，通过电子运输将热携载通过热电冷却器并在热结处释放。

虽然热电装置本身是不可逆的，但由于热和电流在它们操作期间必须流动通过电路，因此热电装置没有使其极度可靠和安静的运动部件。

热电装置没有被应用于对与气候受控空间相关联的冷表面提供除雾或除霜以解决上述的问题，而同时不明显影响气候受控空间内的状况。

【发明内容】

在本发明的公开实施方式中，提供了一种受控表面，其与在气候受控空间内部进行循环的冷空气流直接接触。空气调节或制冷设备将冷却空气流提供给气候受控空间。热电装置与受控表面相关联，并保持受控表面不形成雾气、霜冻或冷凝物。受控表面可以是永久性地透明的或反射的，并且在空气调节或制冷设备操作期间将维持这些性能而不会起雾或霜冻。另一方面，受控表面可由诸如铝、钢或塑料的传统构造材料制成，并且将不容许形成导致在气候受控空间内不期望位置中出现滴液和湿斑(wet spot)的任何冷凝物。

与受控表面相关联的热电装置位于气候受控空间内部，并且热电装置的热结被放置于气流路径内，并且热电装置为受控表面提供除雾、除霜或冷凝物蒸发。热电装置的冷结可在气流路径上被放置于热结的下游，以朝向气流的初始值降低空气温度并且除去了气流中的至少一些湿气量。收集在冷结上的这种冷凝物被引导到排放盘，并且从气候受控空间除去，同时受控表面被除雾、除霜或干燥。这种除雾或除霜功能由热电装置提供，并且不中断冷却操作模式。