用于控制流体温度的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通过加热和／或冷却控制流体温度的装置。它包括反复排量式泵装置（１２，１４），其将流体从出口（３４）经由调节腔（４０，４０′）推进到出口（３６），流体温度控制在所述调节腔内通过优选地为珀耳帖型的热电式热泵（５０，５０″）实施。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及通过加热和/或冷却控制流体温度的装置。
技术介绍
在这里，术语“流体”指的是气体和液体两者。有许多装置，其中流体温度需要升高和/或降低。一些例子包括“白色商品”，如制冷器和洗衣机；建筑物或车辆中的空气调节器；以及许多工业过程。例如空气调节器、冰箱和制冷器中的常规冷却单元依赖于工作流体的压缩以及随后的绝热膨胀。氟利昂是一种合适的工作流体。当然，这种常规技术应用广泛，并且毋庸置疑很有效，但也有很重要的问题。通常由于其在压缩/膨胀循环(通常称为CFCs)中的有效性而选定的工作流体被认为是重要的温室气体。在生态上需要放弃对它们的使用。还需要放弃给工作流体加压所需的泵压机械。尽管本专利技术在许多领域都有潜在的应用，但其中一种重要的潜在用途涉及空气调节器中空气温度的调节。在这里，术语“空气调节器”指的是传送空气流并具有用于冷却和/或加热所传送的空气的装置的设备。常规的空气调节单元通常借助于工作流体的绝热膨胀来工作，且将被冷却的工作流体提供到热交换器，空气在风机的作用下经过该热交换器。当然，这种调节器通常在温度调节装置的控制下并在必要时利用额外的加热空气的设备而广泛应用于调节建筑物、车辆等中的空气。但是，常规的空气调节器并不能很好地适用于某些应用。它们需要用于使空气流通的风机和作用在工作流体上的泵。它们运行的结果可能产生一定程度的噪声以及振动，而这在某些应用，特别是那些需要较小空气吞吐量的应用中是不能接受的。特别地，还有一些应用中需要将小空气流提供到人的近身区域，例如在气候控制的就寝或就座情况下。这些应用涉及到温度受到调节的空气在闭合系统内的循环。US4853992(YU)提供了一种座垫的例子，该座垫通过循环通过形成所述座垫本身的密闭外壳的空气而被冷却/加热。可选地，受到调节的空气可以释放到人的环境中，从而在他/她的近身区域中提供受到调节的空气。在这两种情况下，空气调节单元通常靠近用户安装，使噪声和振动最小就格外重要。作为依赖于绝热流体膨胀的冷却装置的一种替代方案，已知使用固态热电装置。与该目的最相关的一种装置也称作“珀耳帖”装置，并且起到热泵的作用。这种装置的可广泛商用的例子被形成为夹层结构，其中两个外部陶瓷板绕小的碲化铋元件阵列布置。当DC电流施加到这些“热泵垫”阵列上时，该装置起到将热从一个板泵送到另一板的作用。通过将热从要热被泵送到其上的板吸收，这种装置可用于在另一板上施加冷却效应。固态装置具有重要的优势。它们结构紧凑并且没有活动部件产生噪声或振动。热在装置的板之间的泵送方向可以通过简单地使施加到它们的DC电流反向而反向，因此，同一个装置既可以用于加热又可以用于冷却。法国在先专利FR 2594668(Chareire)公开了一种在睡眠时使用的空气调节系统，其使用“珀耳帖效应新空气发生器”来向睡眠者头上的封腔提供空气。它依赖于风机使空气流通。GB990668(Malaker实验室公司)涉及这样一种制冷系统，其中珀耳帖装置以串联的方式使用，以获得非常低的温度。被冷却的空气在压缩和膨胀器缸体之间循环，经过珀耳帖装置。JP4265482(Kinoshita Masahiko等)公开了在空气通路中设置具有辐射翅片的珀耳帖元件，以冷却进入缸体的空气。EP0672831(Isco)涉及一种用于超临界流体抽吸的装置，其使用热电元件来冷却泵装置。US5242403公开了一种用于分配麻醉流体的计量泵。该装置具有由珀耳帖装置冷却的活塞/缸体装置，并且还具有由另一珀耳帖装置冷却的分离的储存器。在这些现有技术的装置中，有一些使用往复泵来提供流体吞吐的例子。其中，珀耳帖装置冷却泵的缸体以便冷却被泵送的流体。缸体的内壁必须光滑并且没有提供与流体热交换的理想装置。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于控制流体温度的装置，包括流体入口、流体出口以及往复排量式泵装置，该泵装置布置成通过入口吸入流体并通过出口排出流体，其中所述泵装置经由调节腔与入口和出口之一连通，流体在从入口到出口的路径上经过所述调节腔，并且在所述调节腔内实施流体温度控制，所述装置还包括至少一个固态热电式热泵，其具有与调节腔内的流体热连接的第一侧和布置成将热传递至热沉或接收来自热源的热的第二侧，使得通过该热电式热泵，调节腔壁以及调节腔内的流体的温度是可控制的。使用泵装置推进流体通过分离的调节腔使得可以按下述方式形成该腔的内部，即其促进与流体的热交换。调节腔的内部可成形为提供高表面积以用于热交换。优选的实施例包括调节腔内的热交换特征，所述热交换特征具有暴露给调节腔内的流体的表面，以与流体进行热交换，所述热交换特征还与所述热电式热泵热连接以与之进行热交换。该特征毋庸置疑促进了流体与热电式热泵之间的热交换。它们可以包括翅片。优选地，它们与调节腔壁一体地形成。泵装置优选地包括缸体和往复活塞。在结构方便的实施例中，缸体为圆形，所述调节腔为围绕所述缸体并与之同心的大体环形或半环形空腔。调节腔壁绕所述缸体的至少一部分布置，所述调节腔限定在所述缸体的外表面和所述调节腔壁的内表面之间。在本专利技术的装置用于冷却的情况下，它优选地包括热沉，其布置成接收来自所述热电式热泵的第二侧的热。在这一实施例中，热沉形成围绕所述调节腔壁的罩。在本专利技术的特别优选的实施例中，缸体被活塞分成第一和第二工作腔，使得沿一个方向的活塞运动将流体抽吸到第一工作腔中并从第二工作腔中排出，沿相反方向的活塞运动将流体从第一工作腔中排出并将流体抽吸到第二工作腔中，所述单元还包括阀装置，其选择性地将任意时刻正排出流体的任一个工作腔连接至泵出口，从而提供通过出口的单方向流。优选地，每个工作腔与布置成从该腔排出流体并连接至出口的相应单向阀连通。更优选地，每个腔另外与布置成允许流体进入该腔的相应的单向阀连通。原则上，两个工作腔都可以供给单个调节腔。但是，优选地，本专利技术的装置包括第一和第二调节腔，其分别可与缸体内的第一和第二工作腔连通。方便地，所述第一和第二调节腔一起形成围绕缸体的环。这可以通过下述结构实现，在该结构中，第一和第二调节腔两者都限定在缸体和调节腔壁之间。往复式泵可能造成很大的振动，但事实上对于其中流体吞吐量需求较小并且泵内的工作容积足够大的情况，泵的往复部件以及它们运动的频率可以足够小以至于产生很小的振动和噪声。根据本专利技术的第二方面，提供了一种流体冷却装置，其包括往复排量式泵以及与冷却腔相连用以在流体通过冷却腔时冷却它的至少一个固态热电式热泵，该往复排量式泵布置成使流体单方向地经由至少一个冷却腔从入口到出口流通。附图说明现在将仅通过例子并参考附图描述本专利技术的具体实施例，附图中图1是依据本专利技术构造的流体温度控制装置的轴向示意性剖视图；图1a是图1所示的装置的径向示意性剖视图；图2是依据本专利技术构造的另一流体温度控制装置的主要部件的分解视图； 图3显示图2所示装置沿轴向平面的剖视图；图4显示同一装置沿径向平面的剖视图；图5是同一装置的外部的透视图；图6显示同一装置的端板的平面图；和图7显示用在所述装置中的球阀的轴向剖视图。具体实施例方式图1是具体实施本专利技术的装置的稍微简化的视图，其用于图示一些相关原理。该装置10为独立整体式，包括使流体循环的泵和用于调节流体的热交换装置。泵为反复排量式，具有活塞12，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制流体温度的装置，包括：流体入口、流体出口以及往复排量式泵装置，该泵装置布置成通过入口吸入流体并通过出口排放流体，其中所述泵装置经由调节腔与入口和出口之一连通，流体在从入口到出口的路径上经过所述调节腔，并且在所述调节腔内实施流体温度控制，所述装置还包括至少一个固态热电式热泵，其具有与调节腔内的流体热连接的第一侧和布置成将热传递至热沉或接收来自热源的热的第二侧，使得通过该热电式热泵，调节腔壁以及调节腔内的流体的温度是可控制的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P伯恩斯，
申请(专利权)人：舒雅世界有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]