[实用新型]采用变压、变流技术控制的温差电致冷器

说明书

本实用新型涉及温差电致冷及控制技术。

温差电致冷量在珀尔帖效应基础上，利用两种导体中的电子和空穴在通电回路中产生的势能变化和吸热、放热现象，形成冷、热端，进而实现致冷性能的。由于致冷组件运行时有电流通过温差电偶则产生焦耳热，同时热端的温度也将传入冷端，故在热平衡状态下，冷端的热平衡方程为：

Qc＝αpnTcI-0.5T²R-K(Th-Tc)

即冷端的致冷量等于冷端产生的珀尔帖冷量减去带入冷端的1/2焦耳热，再减去由付里叶热传导定律决定的热端传入冷端的热量。由上式可知，要提高致冷性能，除了要改善温差电致冷组件的传导散热方式，减少冷热端因温度积累形成的热交换，降低冷热端温差，即减小第三项外，还需选择适当的工作电流和电功率，以相对减少电流引起的焦耳热。若电流I取值偏小，会使第一项αpnTcI即珀尔帖冷量减小；I取值大，会造成第二项0.5I²R和第三项K(Th-Tc)增加，有可能导致输入电功率增加，功耗加大，致冷量Qc不但没增加，反而减少。因此，当温差电致冷器传导散热结构确定后，选取合适的工作电流即工作状态，对于提高温差电致冷器致冷效率，增加致冷量，改善致冷效果，扩大致冷容积，使之在更多的领域广泛应用，具有极其重要的意义。

目前广泛应用的温差电致冷器，散热大部分采用铝型材加风扇结构，由于散热结构不尽合理，致冷量较小，一般致冷器采用恒定电压(因致冷器电阻值一定，则电流恒定)工作方式，即温差电致冷器两端电压在工作过程中始终保持为一常数，无控制部分，不仅造成致冷系统功耗增加，而且致冷效率降低，致冷量减小，大大限制了温差电致冷器的应用领域。因此，除积极开发研制高效传冷散热装置外(如我公司研制开发的“采用热管传导的温差电致冷器”专利申请号98202764.8)，尚需挖掘温差电致冷器的致冷潜力，优化温差电致冷器工作控制方式，使其达到最佳的致冷效果仍是温差电致冷技术发展中亟待解决的重要课题。

本实用新型的目的是设计一种变压、变流技术控制的温差电致冷器。它主要由温度传感器、工作电压控制电路及安装在致冷组件冷、热端的热管传导板和热管散热器组成，温度传感器将致冷状态下的温度、温差参数传输给控制电路，由控制电路根据参数值调整、变化温差电致冷器供电电压，使之始终在最佳电流状态下工作，从而降低功耗，减小致冷器冷热端温差，获取最大致冷量。

本实用新型所属的变压、变流技术控制的温差电致冷器，其技术方案主要包括：(一)由温差电致冷组件5、冷传导板4和热管散热器6组成的冷热端传导、散热装置(如图1)；(二)由安装在致冷空间内、散热器上、控制电路上(用于检测环境温度)的温度传感器1组成的温度检测装置(如图1)；(三)由电源(AC/DC)8组成的供电装置(如图1)；(四)由主控制电路7组成的变压、变流控制装置(如图1)。采用变压、变流技术控制的温差电致冷器和控制电路所需的直流低电压，温度传感器将环境温度、致冷空间温度和散热器温度传输给控制电路，由于起始工作，冷热端温差较小，控制电路给温差电致冷器提供一较高值工作电压，即此时工作电流较大，致冷量大，随着热端散热器温度的升高和冷端温度下降，散热器和环境温差、冷热端温差(Th-Tc)增大，此时适当调整工作电压(即工作电流)使其减小，则可以降低温差造成致冷量损失项K(Th-Tc)及焦耳热0.5I²R，从而保证一定的致冷量值。由于工作电流I减小，散热器和环境温差相应减小，当小到设定值时，可调大工作电流，增加珀尔帖致冷量，此时K(Th-Tc)相应值小，则总致冷量较大，整个温差电致冷器始终在这一可变电流、变压状态下工作，以达到耗电小，致冷量大的目的。当致冷空间达到设定的温度下限值后，控制电路供给温差电致冷器一低电压(大约为工作电压的1/3)以维持珀尔贴效应，进入间歇工作期，但不能给其断电，否则珀尔贴效应消失，冷热端会通过温差电致冷器形成热短路。当致冷空间温度超过设定上限值时，控制电路再提供一高电压，重复最初的工作过程，周而复始工作，完成温差电致冷器变压变流控制过程。本实用新型所述采用变压、变流技术控制的温差电致冷器具有致冷量大、耗电小、节能之特点，对于提高温差电致冷器致冷效率，改善致冷效果，扩大温差电致冷器应用领域具有重大的意义。

本实用新型所述的采用变压、变流技术控制的温差电致冷器附图说明如下：

图1变压、变流控制的温差电致冷器结构示意图；

图2根据致冷空间温度进行变压、变流控制的温差电致冷电气原理图；