[发明专利]半导体交互吸收式制冷装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体交互吸收式制冷装置，属于半导体制冷与吸收式制冷相结合的技术领域。

背景技术

吸收式制冷是通过一种物质(吸收剂)对另一种物质(制冷剂)的吸收和解吸收，产生物质的相态变化，从而伴随吸热和放热过程。目前应用最多的是溴化锂吸收式制冷设备，以水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂。溴化锂是无毒白色晶体，极易溶于水。在相同温度下，溴化锂水溶液液面上的水蒸气饱和分压力远小于纯水的饱和分压力，因而有强烈的吸湿性；并且，溴化锂水溶液液浓度越高、温度越低，液面上的水蒸气饱和分压力就越小。在相同的温度条件下，溴化锂水溶液吸收水气的能力就越强，这就是通常溴化锂吸收式制冷设备制冷的理论基础。溴化锂吸收式制冷装置利用热能为动力，溴化锂水溶液/水为工质对，具有无臭、无毒、无害，无高压爆炸危险等优点，近30多年来，作为大中型空气调节设施，在国内外已有广泛应用，是制冷领域的重要组成部份。由于它整机体积大，部件多，必需配有一套热源、冷却源系统，及溴化锂水溶液结晶导致溶液泵故障而损坏整机运行等因素，至今在一些需要体积小、结构简单、坚固耐用的特殊环境中应用的溴化锂吸收式制冷装置尚未有突破。

半导体制冷又称温差电制冷、热电制冷。它是塞贝克效应(Seeback Effect)的逆效应帕尔帖效应(Peltier Effect)在制冷技术方面的应用，随着半导体材料技术的发展，半导体制冷已经成为一种新型的制冷方式。所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过重掺杂的N型和P型的碲化铋两种半导体材料组成的电偶对时，其一端吸热，另一端放热的现象。如果电流方向反过来，则冷热端相互转换。由于一个电偶产生冷、热效应较小，在半导体器件的工业生产上，是将几十、上百对电偶联制成半导体制冷器件(俗称热电堆)，用户将若干个器件串、并联组成更大功率的制冷、制热装置系统。半导体制冷结构简单，无机械运动部件，体积小，可靠性强，无噪声，无振动，长寿命；半导体制冷器件热惯性非常小，制冷制热时间很快，而且改变电流方向即可实现制冷制热端互换，调节电流大小即可调控制冷制热量输出。半导体制冷器实质上就是电流控制型的电子热泵，在热端放出的热量Qh等于输入电功率P与冷端产冷量Qc之和：Qh＝P+Qc；冷端产冷量Qc等于热端放出的热量Qh与输入电功率P之差：Qc＝Qh-P。半导体制冷器的热端制热效率很高，永远大于1，但冷端的制冷效率一般却不高，在环境制冷应用时，冷端的制冷量是被热端能否有效散发热量所限制，这些不足对于许多适宜半导体制冷技术特点，又需求一定制冷功率的领域的进一步拓展应用受到制约。

将半导体制冷、吸收式制冷两种制冷机理和特点结合互补，研制出适合某些方面需求的新型制冷装置，这也许是有价值的途径。中国专利CN200810172252.7的技术方案是单向利用半导体制冷过程中，热端产生的热量推动吸收式制冷，在半导体制冷的散热系统中安置了工质循环、溶液循环、气体循环等三路循环管路系统，其循环流程及配置遵循溴化锂吸收式制冷机的模式，整机结构繁琐复杂，具体实现也较困难。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术方案的不足，提供一种新的半导体交互吸收式制冷装置，以低压直流电源供电，结构简单、体积小、无转动部件、基本上无噪声、无毒无污染、坚固耐用，能较大地提高能源制冷效率，以满足车辆、船舶舰艇等移动载体及可应用太阳能风能供电的野外、边远山区、海岛等特殊领域范围对制冷空调装置的需求。为实现上述目的，本技术方案将半导体制冷与吸收式制冷两种机理的主要特点结合起来，在吸收器单元内设置有栅片式散热器，吸收器单元内放置有吸收剂溶液，栅片式散热器沉没在吸收剂溶液中，一个半导体制冷器组件的热端和冷端的PN结端面分别与2个吸收器单元内的栅片式散热器外端面紧密联接，单片机工控单元指令可控硅继电器模块控制半导体制冷器组件供电通断及输出功率、改变负载电流方向使冷热端互换，一个半导体制冷器组件的热端和冷端的交互运行，同步驱动相联的2个吸收器单元进行加热/解吸收、冷却/吸收的交互运行，整机配置了两个半导体制冷器组件及与之相匹配的4个结构相同的吸收器单元，在单片机工控单元的指令控制下，两个半导体制冷器组件依程序进行制冷端与制热端的交互运行，驱动了4个吸收器单元内的吸收剂依程序进行稀溶液加热/解吸收气化放热/转化为浓溶液；浓溶液冷却/吸收制冷剂水气/转化为稀溶液的连续交互循环运行，导致蒸发器内制冷剂工质不断气化吸热产冷。