热电温差式冰箱制造技术

提出了一种冰箱，它将超级热绝缘材料（４６）的优点与热电装置（９０）和相变材料（１１０）相结合以便提出一种对环境有益的系统，这种系统能量高效，并能在持续时间间隔内维持相对均匀的温度，而需要的电能则相对的低。这种冰箱包括热电组件（９０），它具有包含有热的潭（１００）和冷却的潭（１０２）的热电装置。超级热绝缘材料包括若干真空。该冰箱由具有门（２２）的密封设备构成。真空板可包含在密封设备的壁内和门内。通过将热电组件安装在门上，密封设备的生产简化，冰箱的总体Ｒ等级增加。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热电温差装置，特别涉及具有强化热绝缘和贮能能力的热电温差式冰箱。
技术介绍
热电温差装置的基础理论和运行已发展了若干年。现代热电温差装置通常包含一组采用珀尔帖效应进行运行的电热偶。热电温差装置基本上是小型热泵，它们和诸如机械热泵、冰箱或任何其它用于输送热能的设备一样遵从热力学定律。主要差别是热电温差装置应用固态电元件(热电偶)进行运行，而不是更为传统的机械/流体加热和冷却元件。当直流(DC)电功率施加给一台具有一组热电偶的热电温差装置时，在热电偶的冷侧，热量被吸收和通过热电偶，并在热电偶的热侧散失。最好在热电温差装置的热侧连接一个热谭(有时称作“热的谭”)以促使将来自热电偶的热量散失至附近的环境中。同样，在热电温差装置的冷侧也经常连接一个热谭(有时称作“冷的谭”)以促使将来自附近环境的热量移走。有时热电温差装置也称作热电致冷器；然而，由于它们是一类热泵，因此，热电装置能或像致冷器，或象加热器一样运行。存在着各种种样的容器和密封设备，它们被设计成保持在所选的温度范围内。这种容器和密封设备的例子包括，但不限于，冰箱，野餐致冷器，包含敏感电子设备的箱柜和器管移植容器，熟知的依靠直流电压系统进行运行的热电温差装置的用途是保持在冰箱和手提致冷器的要求的运行温度。在名为“温度可控制野餐箱”的美国专利NO.4726193中展示了具有热电致冷器容器的一个例子。在名为“热电温差式冰箱”的美国专利2837899；名为“热电温差式冰箱”的美国专利3177670；和名为“冰箱一密封布局”的美国专利3280573中展示了应用热电温差装置进行运行的冰箱例子。在名为“具有抽成真空的孔隙结构和采用P-型和N-型热电半导体的热电板的热电半导体”的美国专利5168339公开了电子致冷板。常规的冰箱通常由具有中央控制冷却系统的热绝缘密封设备构成，中央控制冷却系统是基于氟化碳氢化合物(氟利昂)或其它类型的碳氢化合物的蒸汽压缩循环工作的。冷却系统具有的冷却容量通常比实际的热负载大，造成冷却系统在双负载循环间隙地动作-或者接通或者切断。由于在压缩机断开时，冰箱升温，在压缩机运行时，冰箱冷却，因此双负载循环造成温度变动。这样，在常用的冰箱中温度是不稳定的，而是在上限和下限之间循环。这样的压缩机循环可能会降低有关联的冷却系统的运行效率。现有的冷却系统通常包括空气/蒸发器接口，它要求相对高的空气流率以便获得最好的冷却效率和阻止在蒸发器上形成霜或冰。这样的空气流率常常超过冷却冰箱内部所需的空气速度，而这又进一步造成系统的低效率。蒸汽压缩冷却循环通常采用CFCs(氯-碳氟化合物)，诸如氟利昂，作为工作流体。CFCs对环境的反面效应是人所共知的，存在有国和国际两方面的规定取缔使用这种CFCs。其它碳氟化合物，诸如HCFCs和HFCs在制冷系统中使用时也有它们本身的限制和问题。
技术实现思路
按照本专利技术，与使用过去热电温差式冰箱相比将这种冰箱内部维持在所选温度的有关缺点和问题已大大减少或消除。本专利技术提供一种高效，无碳氟化合物的冰箱系统，它把超级热绝缘材料与热电温差装置以及相变材料相结合，从而提出一种能量高效，对环境有益的系统。根据本专利技术的一个观点，冰箱在其内部设置有热电组件，诸如每英寸R值大于20(R20/英寸)的热传量高阻抗的热绝缘材料，和空气流动控制系统，它们相互配合，从而大大改进由此得到的冰箱的性能系数。通过采用每英寸R值大于20(R20/英寸)的热绝缘材料(有时称作“超级热绝缘材料”)，与操作冰箱有关的热负载大大降低，从而采用热电组件以便为冰箱提供冷却系统成为可能。还可在冰箱内部包括各种类型的热能贮存箱和相变材料以便进一步提高性能系数，使热电组件和每英寸R值大于20(R20/英寸)的绝热材料相结合的好处达到最大。构成本专利技术的冰箱的显著技术优点包括由于系统运行效率总体改进造成的低功率消耗。由于冷却系统包括热电组件，与通常氟化碳氢化合物蒸汽压缩机的双循环有关的功率脉冲已被消除。热电温差装置的有效功率消耗正比于由于采用超级热绝缘材料而引起的被降低的热负载。采用每英寸R值大于20(R20/英寸)的热绝缘材料使得冰箱的壁厚能降低，这造成在相同总体外型形状下有较大的内部体积。通过在制造冰箱中采用超级热绝缘材料，在冰箱内部可在相当长的时期内维持所要求的温度或温度范围，甚至没有功率可用于热电组件时也如此。这一能力在冰箱用于药物贮存或作为航运容器时特别有用。还有，采用超级热绝缘材料可消除或减少任何类型在外部的竖框加热器的需要，因为湿气不可能在密封设备的表面上冷凝。构成本专利技术的冰箱的又一有意义的技术优点在于具有将热电组件和冷却系统的其它部件安装在冰箱门组件上的能力。这一布置造成密封设备在电学上是钝化的，没有或几乎没有开口或焊接熔接，这可以改进冰箱的总体运行效率和/或使生产更为容易，且成本少一些。这样的布置也使部件的维修和更换容易些。本专利技术冰箱的还有另一技术优点是热电组件与超级热绝缘材料相配合的设置。采用热电组件避免了与蒸汽压缩机相伴随的接通-切断循环。还有，热电组件是与超级热绝缘材料相伴随的被降低的热负载相匹配的。简单的调节温度设置，同一个装置就能作为冰箱或冷冻机运行。此外，该布置只包含非常少的运动部件，从而可减少磨损，增加可靠性。还有，较少的运动部件减少必须润滑的事物，并可提高部件故障的平均间隔时间。更有甚者，这一布置有助于减少系统的嘈声和振动。本专利技术另一有意义的技术优点在于本专利技术提出的热电组件，超级热绝缘板和相变材料的结合，从而可为各种多样的容器，盒子或其它类型的密封设备提供冷却。按本专利技术提出的，将冷却系统的各种部件安装在密封设备的门上，使得在密封设备中为移走密封设备内部的热量所需的开口数目能大大减少，并使制造更为容易。还有采用热电组件作为冰箱冷却系统的一部分，消除了CFCs的应用。采用超级热绝缘板作为冰箱的一部分也很为可取地使其生产的冰箱可不采用碳氟化合物。这产品是一个对环境有益的系统，它符合国家和国际对碳氟化合物的所有规定的要求。根据本专利技术的另一观点所提出的冰箱，其中冷却系统安装在冰箱门上。较为可取的是，冷却系统包括热电组件，该热电组件具有与热电温差装置热侧相固定的第一热谭和与热电温差装置冷侧相固定的第二热谭。冰箱门和冰箱的密封设备还可取地包括超级热绝缘材料。冰箱的密封设备令人满意地包括内衬垫和外衬垫，在它们之间设置有超级热绝缘材料，电动马达可安装在门上，并靠近热电组件。电动马达包括旋转轴，它通过马达和门而延伸。在旋转轴的每一端可安装一个叶轮或螺旋桨以促进空气相对相应的热的谭和冷的谭的循环。安装在门内部的叶轮和/或螺旋桨也促进冰箱内部中的空气循环。附图概述现在参照下述说明，结合附图对本专利技术及其优点进行更为全面的了解，其中附图说明图1是一台冰箱或密封设备的等轴侧图，它构成本专利技术的一个实施例，具有热电组合件，超级热绝缘板和内部空气流动道；图2是沿图1中2-2线，部分断去后的截面图，它表示与图1中冰箱相连系的超级热绝缘板，内部空气流动道的一部分以及内部柜室；图3a-3d是部分断去后的示意截面图，它表示在冰箱或密封设备内的冷却系统的不同安装位置，冰箱或密封设备具有按本专利技术一个观点提出的超级绝热材料和内部空气流动道；图4a-4d是冰箱或密封设备部分断本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，用于控制密封设备内部的温度，该密封设备具有一扇门以提供通向密封设备的入口，该装置包括：安装在门上的热电装置，其中第一热潭放置在该热电装置的一侧，而第二热潭放置在该热电装置的另一侧；第二热潭被放置在门中的外部，而第二热潭被放置在门中的内部；用于相对第一热潭进行空气循环的装置；和用于相对密封设备内部和第二热潭进行空气循环的装置。２、如权利要求１所述的装置，它还包括由热绝缘材料构成的密封设备，热绝缘材料的每英寸Ｒ值约大于２０（Ｒ２０／英寸）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布赖恩V帕克，小马尔科姆C史密斯，迈克尔D吉利，兰斯克里斯科洛，约翰L尼尔森，拉尔夫D麦格拉斯，
申请(专利权)人：马洛工业公司，海洋工程国际公司，欧文斯柯宁，
类型：发明
国别省市：US[美国]