[发明专利]热电式冰箱的箱体及其实现方法

说明书

注意

本发明中的多个部分是根据(美国)国家航空和航天局授予的合同No.NAS8-5000和转包合同No.GY5509，在美国政府的协助下完成的，因此美国政府可以根据上述合同而对该发明拥有一定权利。

发明的技术领域

本发明涉及若干热电装置。更具体地说，本发明涉及一种具有增强的绝热性能和能量贮存能力的热电式冰箱。发明背景

各种热电装置的基本理论和工作原理已经研究有许多年了。通常，各种现代的热电装置包括一个热电偶的阵列，该热电偶阵列利用珀尔帖效应进行工作。各种热电装置本质上就是各种各样的小型热泵，这些小型热泵如同各种机械式的热泵、冰箱或任何一种用于传递热能的装置一样，遵循各种热动力学的定律。与各种比较传统的机械式/流体式加热和冷却元件比较，主要的区别是：各种热电装置是利用各种固态的电气元件(热电偶)进行工作的。

当将直流电源加在具有热电偶阵列的一个热电装置上时，该多个热电偶的冷端吸收热量，并且被吸收的热量通过该多个热电偶，在该多个热电偶的热端散失掉。为了帮助热量从该多个热电偶散失到周围环境中去，最好在该热电装置的热端安装一个散热装置(有时称为“吸热装置”)。同样，为了帮助热量从周围环境中散失，经常在该热电装置的冷端安装一个散热装置(有时称为“冷穴”)。各种热电装置有时又称为各种热电冷却器。然而，由于各种热电装置是热泵的一种形式，因此，各种热电装置可以起一个冷却器或一个加热器的作用。

现在已有各种各样的容器和箱体，这些容器和箱体设计成使其内部可以保持在一个选定的温度范围内。这种内部能保持在一个选定温度范围内的容器和箱体的例子包括，但不仅仅限于，各种冰箱、野餐用的冷却装置、包含有灵敏的电子设备的各种箱盒、和各种用于器官移植的容器。在各种冰箱和轻便的冷却装置中，使用各种利用直流电压系统进行工作的热电装置来保持所希望的各种工作温度已是众所周知的了。在美国专利4,726,193中公布了一个具有一个热电式冷却器的容器的一个例子，该美国专利的名称为“温度可控制的野餐盒”。在名为“一种热电式冰箱”的美国专利2,837,899中，名为“一种热电式冰箱”的美国专利3,177,670中和名为“一种冰箱成套部件结构”的美国专利的3,280,573中公布了利用一个热电装置进行工作的各种冰箱的多个例子。美国专利5,168,339中公布了一种电子致冷板，该专利名称为“一种排气抽成真空的、具有一个多孔结构的热电半导体和利用多个P-型与N-型热电半导体的一种热电式板”。

一般，各种通常的冰箱是由一个带有一个中心冷却系统的绝缘箱体构成的。该中心冷却系统是基于氟化的碳氢化合物(氟利昂)或其他形式的碳氢化合物的蒸气压缩循环工作的。通常，该冷却系统具有比在该冷却系统中产生的实际热负荷大的冷却容量，因此，该冷却系统以双工作循环方式间歇地工作-或者接通，或者断开。因为当压缩机断开时，该冰箱升温，而当该压缩机运转时，冰箱冷却，因此，这种双工作循环会造成温度变化。这样，在一个典型的常用冰箱中，温度是不稳定的，冰箱温度在其上限和下限之间变动。这种压缩机循环会降低该有关冷却系统的工作效率。

目前各种常用的冷却系统通常包括一个空气/蒸发器界面。为了得到最好的冷却效率和防止在该蒸发器上形成霜或冰，该空气/蒸发器界面需要较大的空气流量。这个空气流量经常超过冷却该冰箱内部所需要的空气流速，结果造成该冷却系统的效率进一步降低。最后，各种蒸气压缩冷却系统经常使用各种CFC(各种含氯氟烃)作为工作流体，例如氟利昂。各种含氯氟烃对环境的负面影响是众所周知的，目前在各个国家和国际上都有许多规定禁止使用这类含氯氟烃。其他各种碳氟化合物，例如HCFC和HFC，在各种冰箱冷却系统中使用也有其多种局限性和各种问题。

发明梗概

根据本发明，基本上减少或清除了以前各种热电式冰箱在保持这类冰箱内的选定温度方面存在各种缺点和问题。本发明提供了一种冰箱系统。该冰箱系统可在全地球范围内和微重力条件下使用。该冰箱系统将多种超绝热材料与多种热电装置结合，从而提供了一种对环境有益的系统。该对环境有益的系统，能量利用率高，并能在长时间内保持可以接受的各种温度，而只需给冰箱供给少量的电能或不需要供给电能。