專利名稱：閉路水循環(huán)半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閉路水循環(huán)半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)裝置，屬于半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空氣濕度是一項與人類活動、社會發(fā)展密切相關(guān)的環(huán)境參數(shù)物理量。例如，人在高濕度環(huán)境下生活、工作，會感到身體不適、煩躁不安、神疲力乏、難以忍受。較高的濕度使一些生物污染物如真菌(包括霉菌)、細菌、病毒迅速繁殖擴散，危害極大。許多貴重物品、精 密儀表的保存與安置空間對濕度都有嚴格限制。不少輕工、化工產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝對環(huán)境濕度上限有明確規(guī)定。因此，將給定環(huán)境空間潮濕空氣過高的空氣濕度降到允許值以內(nèi)，在很多領(lǐng)域都是重要的。目前廣泛應(yīng)用的降濕技術(shù)(有些人習(xí)慣稱“除濕”)主要有兩大類一類是用固體或液體吸濕性材料制成的吸濕劑對待處理空氣中的水氣進行吸附(或吸收)，然后通過加熱的方法使吸濕劑解吸附(解吸收)，吸濕劑恢復(fù)對水氣的吸濕性能即所謂“再生”，依此循環(huán)達到降濕效果；另一類機械壓縮制冷式降濕，是利用低沸點的制冷工質(zhì)液體吸收環(huán)境介質(zhì)即待處理空氣的熱量而蒸發(fā)，待處理空氣降溫。壓縮機將氣化的制冷工質(zhì)再轉(zhuǎn)換成液體，制冷過程在一個封閉的體系內(nèi)不斷地循環(huán)。當(dāng)待處理空氣溫度降到露點以下，液態(tài)冷凝水析出，達到降濕效果。依據(jù)上述降濕技術(shù)而生產(chǎn)的降濕設(shè)備，在眾多方面已發(fā)揮了重要作用。但是，這些傳統(tǒng)技術(shù)除各自本身的某些不足外，都存在設(shè)備體積大，需占用較大安裝位置甚至還有室內(nèi)、室外機等的特點，在一些特定方面的需求例如裝甲車廂、潛艇及船艦的某些艙室、某些貴重物品及精密儀表的存放安置室等與外界大氣環(huán)境隔斷的相對獨立密閉小型空間的應(yīng)用，傳統(tǒng)的吸附(吸收)式、機械壓縮制冷式降濕設(shè)備就難以使用；并且，這些空間通常是被鋼鐵殼體與外界大氣環(huán)境相隔離，因而任何降濕空氣調(diào)節(jié)設(shè)備所產(chǎn)生的熱量也難以直接用風(fēng)冷卻方式經(jīng)風(fēng)冷管道排出到外界大氣。為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，適應(yīng)這些小型特定空間范圍降濕空氣調(diào)節(jié)的需要，本發(fā)明提供一種新的技術(shù)方案，應(yīng)用半導(dǎo)體制冷器組件為制冷源，待處理的濕熱空氣在制冷箱內(nèi)經(jīng)預(yù)冷室、冷凝室的處理后成為低于露點的過飽和空氣，液態(tài)水凝結(jié)析出，空氣降濕降溫，閉路水循環(huán)散熱器組件對半導(dǎo)體制冷器組件的柵片式散熱器進行強制水冷降溫，全機采用單片機工控單元自控運行。本發(fā)明構(gòu)建的是一種體積小、重量輕、堅固耐用、無污染、基本無噪音，單體結(jié)構(gòu)的降濕空氣調(diào)節(jié)裝置。半導(dǎo)體制冷器件(俗稱熱電堆)，是塞貝克效應(yīng)(Seeback Effect)的逆效應(yīng)帕爾帖效應(yīng)(Peltier Effect)在制冷技術(shù)方面的應(yīng)用，隨著半導(dǎo)體材料技術(shù)的發(fā)展,半導(dǎo)體制冷已成為一種新型的制冷方式，用戶可將半導(dǎo)體制冷器件與外圍部件結(jié)合設(shè)計成不同結(jié)構(gòu)不同用途的制冷組件或系統(tǒng)。半導(dǎo)體制冷器實質(zhì)上就是電流控制型的電子熱泵，無需另外制冷工質(zhì)。半導(dǎo)體制冷結(jié)構(gòu)簡單，無機械運動部件，體積小，可靠性強，無噪聲，無振動，長壽命。半導(dǎo)體制冷器件熱慣性非常小，制冷制熱時間很快，而且交換電流方向即可實現(xiàn)制冷制熱端互換，調(diào)節(jié)電流大小即可改變制冷制熱量的輸出。

發(fā)明內(nèi)容
一種閉路水循環(huán)半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)裝置，包括有制冷箱、半導(dǎo)體制冷器組件、集水托盤、冷凝水引流細管、儲水箱、閉路水循環(huán)散熱器組件、軸流風(fēng)扇、溫度濕度傳感器、單片機工控單元等構(gòu)成，制冷箱外敷有聚氨酯隔熱保溫層，制冷箱內(nèi)由相互平行的兩塊垂直隔板依水平排列分隔成預(yù)冷室、氣流換向通道、冷凝室，預(yù)冷室隔板下端開有氣流出口，冷凝室隔板上端開有氣流入口，預(yù)冷室隔板和冷凝室隔板之間的較窄空間是氣流換向通道；制冷箱內(nèi)底部有集水托盤，制冷箱外底部下方有儲水箱，集水托盤上有冷凝水引流細管與儲水箱連通，將制冷箱內(nèi)生成的冷凝水引流到儲水箱；在預(yù)冷室的空氣入口和冷凝室的空氣出口設(shè)置了溫度濕度傳感器；預(yù)冷室、冷凝室內(nèi)設(shè)置有柵片式散冷器，柵片方向與氣流方向平行；兩組結(jié)構(gòu)相同的半導(dǎo)體制冷器組件分別對預(yù)冷室、冷凝室制冷降溫，半導(dǎo)體制冷器組件由半導(dǎo)體制冷器件、梯形導(dǎo)冷塊、梯形導(dǎo)熱塊、柵片式散冷器、柵片式水冷散熱器 構(gòu)成，梯形導(dǎo)冷塊的窄面與半導(dǎo)體制冷器件的冷面緊密聯(lián)接，寬面與安置在預(yù)冷室、冷凝室內(nèi)的柵片式散冷器緊密聯(lián)接，梯形導(dǎo)熱塊的窄面與半導(dǎo)體制冷器件的熱面緊密聯(lián)接，寬面與安置在閉路水循環(huán)散熱器組件的水冷卻箱內(nèi)柵片式水冷散熱器緊密聯(lián)接，大小形狀相同的梯形導(dǎo)冷、導(dǎo)熱塊由紫銅或鋁制成，窄面大小與半導(dǎo)體制冷器件的冷、熱面相同，寬面與窄面每邊長度比大體為I. 5 1，梯形高度等于窄面平均單邊長度(市場上現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷器件主要為正方形和長方形兩種形狀)，這樣的結(jié)構(gòu)有較好的熱擴散效果，梯形導(dǎo)冷塊與梯形導(dǎo)熱塊的兩個寬面之間包括半導(dǎo)體制冷器件在內(nèi)的整個空間用聚氨酯硬泡沫塑料填充絕熱；閉路水循環(huán)散熱器組件包括有兩個結(jié)構(gòu)相同的傳導(dǎo)散熱箱Hl及H2、兩個結(jié)構(gòu)相同的水冷卻箱LI及L2、微型水泵、水循環(huán)回路聯(lián)接管道、加水閥門、放水閥門等構(gòu)成，預(yù)冷室、冷凝室兩組半導(dǎo)體制冷器組件(圖標D1、D2)的柵片式水冷散熱器分別安置在水冷卻箱LI、L2內(nèi)，柵片方向與水流方向平行，傳導(dǎo)散熱箱H1、H2內(nèi)有柵片式散熱器，柵片方向與水流方向平行，閉路水循環(huán)散熱器組件的整個循環(huán)回路中以水為換熱載體，微型水泵提供水循環(huán)動力，附圖箭頭指示水流方向，水循環(huán)回路管道的聯(lián)接是水冷卻箱LI的出口聯(lián)接到傳導(dǎo)散熱箱H2的入口，傳導(dǎo)散熱箱H2的出口聯(lián)接到水冷卻箱L2的入口，水冷卻箱L2的出口聯(lián)接到傳導(dǎo)散熱箱Hl的入口，傳導(dǎo)散熱箱Hl的出口聯(lián)接到到水冷卻箱LI的入口。制冷箱冷凝室下端氣流出口的軸流風(fēng)扇(圖標F)將經(jīng)過降溫降濕處理后的空氣排出到本裝置所處環(huán)境空間的同時，將待處理的空氣從預(yù)冷室上端的氣流進口吸入，在預(yù)冷室向下流動并降溫，然后經(jīng)預(yù)冷室隔板下端的氣流出口進入氣流換向通道上行，通過冷凝室隔板上端的氣流進口后進入冷凝室下行并進一步降溫，冷凝室的空間容積大于預(yù)冷室，空氣在冷凝室流速減緩，有利充分地?zé)峤粨Q，使空氣繼續(xù)降溫，當(dāng)空氣的溫度在冷凝室降到露點以下時，過飽和的水氣將在柵片式散冷器的柵片上凝結(jié)成液態(tài)水，在重力作用下滴進制冷箱內(nèi)底部的集水托盤。集水托盤的冷凝水引流細管將冷凝水引流到儲水箱，可以附加一個管式換熱器對低溫冷凝水的冷量再利用，例如給進入預(yù)冷室前的空氣熱交換降溫。儲水箱中的冷凝水可隨時傾倒?？諝庵兴牟糠謿鈶B(tài)水在冷凝室內(nèi)轉(zhuǎn)成液態(tài)水而從空氣中分離出來，空氣的水氣含量降低，成為降濕低溫空氣，經(jīng)冷凝室下部氣流出口的軸流風(fēng)扇輸送到需做降濕空氣調(diào)節(jié)的本裝置所處環(huán)境空間。多數(shù)情況下的人處小環(huán)境空間是希望將高溫高濕空氣調(diào)節(jié)成低溫低濕空氣。對于某些只要求降濕而不希望降溫的情況下應(yīng)用，可在水冷卻箱L2入口下方設(shè)置一個管式換熱器，將冷凝室排出的降濕低溫空氣經(jīng)過該換熱器與循環(huán)水熱交換增溫后而排出。閉路水循環(huán)散熱器組件以水為載體，對半導(dǎo)體制冷器組件Dl、D2熱端的柵片式水冷散熱器進行強制水冷卻。傳導(dǎo)散熱箱Hl流出的冷水進入到水冷卻箱LI，與安置在LI內(nèi)的預(yù)冷室半導(dǎo)體制冷器組件Dl熱端的柵片式水冷散熱器進行熱交換，帶走熱量成為熱水，流入傳導(dǎo)散熱箱H2，經(jīng)H2內(nèi)安置的柵片式散熱器進行熱交換，從傳導(dǎo)散熱箱H2流出的冷水進入水冷卻箱L2，與安置在L2內(nèi)的冷凝室半導(dǎo)體制冷器組件D2熱端的柵片式水冷散熱器進行墊交換，帶走熱量成為熱水，流入傳導(dǎo)散熱箱H1，經(jīng)Hl內(nèi)安置的柵片式散熱器進行熱交換成為涼水流出，依此循環(huán)。傳導(dǎo)散熱箱H1、H2內(nèi)的柵片式散熱器導(dǎo)熱底座與本設(shè)備安置空間鋼鐵壁平面間有導(dǎo)熱硅脂薄膜，緊密壓接將熱水?dāng)y帶的熱量傳導(dǎo)擴散至外周，流入、傳導(dǎo)散熱箱的熱水經(jīng)傳熱后成為涼水從傳導(dǎo)散熱箱出口流出。半導(dǎo)體制冷器組件是電子熱泵，將制冷箱內(nèi)空氣的熱量泵出(導(dǎo)致空氣降溫冷凝降濕)，經(jīng)柵片式水冷散熱器將熱量轉(zhuǎn)移給水載體，水再將熱量經(jīng)傳導(dǎo)散熱箱通過所處空間鋼鐵殼壁傳導(dǎo)擴散到外周。在預(yù)冷室的空氣入口和冷凝室的空氣出口設(shè)置了溫度濕度傳感器TR1、TR2，監(jiān)測待處理空氣及降溫降濕處理后空氣的溫度、濕度數(shù)據(jù)輸送到單片機工控單元進行分析處理。由單片微型計算機及外圍電路、開關(guān)控制電路等構(gòu)成的單片機工控單元上有溫度、濕度信息輸入總線，半導(dǎo)體制冷器組件供電控制總線，制冷箱軸流風(fēng)扇及閉路水循環(huán)散熱器組件微型水泵供電控制總線；上還有本裝置故障告警顯示。TRl測定的所處環(huán)境空間溫度、濕度超過設(shè)定閾值時，單片機工控單元啟動全機工作，也可以手動控制。如果將對半導(dǎo)體制冷器組件D1、D2直流供電的極性反向，本裝置成為向所安置環(huán)境空間提供熱風(fēng)的設(shè)備，此情況下的運行應(yīng)將閉路水循環(huán)散熱器組件內(nèi)的水換成防凍液以防結(jié)冰。


附圖I為閉路水循環(huán)半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)裝置技術(shù)示意圖。如圖I所示待處理空氣入口 1，預(yù)冷室2，預(yù)冷室隔板3，氣流換向通道4，冷凝室隔板5，制冷箱6，冷凝室7，柵片式散冷器8，加水閥門9，聯(lián)接管道10，水冷卻箱11 (圖標LI、L2)，柵片式水冷散熱器12，梯形導(dǎo)冷塊13，半導(dǎo)體制冷器件14，梯形導(dǎo)熱塊15，聚氨酯硬泡沫塑料絕熱填充層16，溫度濕度傳感器17 (圖標TRl、TR2)，軸流風(fēng)扇18 (圖標F)，微型水泵19 (圖標P)，冷凝水引流細管20，集水托盤21，儲水箱22，傳導(dǎo)散熱箱23 (圖標Hl、H2)，放水閥門24 (圖標Kl、K2)，柵片式散熱器25，單片機工控單元26。
具體實施例方式根據(jù)所需進行降濕空氣調(diào)節(jié)的空間大小，常規(guī)微氣候的濕度、溫度、大氣壓力范圍，降濕空氣調(diào)節(jié)后的目標濕度、溫度范圍，估算出預(yù)冷室和冷凝室的制冷量，據(jù)此按一定余量選擇半導(dǎo)體制冷器件。根據(jù)設(shè)定制冷量，本裝置設(shè)備給定的供電直流電壓，例如DC12伏、24伏、48伏等確定被選型號規(guī)格的半導(dǎo)體制冷器件由幾個單片串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)建成預(yù)冷室、冷凝室的半導(dǎo)體制冷器組件。市場上現(xiàn)有半導(dǎo)體制冷器件單片主要為正方形和長方形兩種形狀；梯形導(dǎo)冷、導(dǎo)熱塊由紫銅或鋁材質(zhì)鑄造銑刨加工制成。依據(jù)氣流速度、溫度，理論制冷溫度，熱交換量，估算出預(yù)冷室、冷凝室柵片式散冷器的柵片面積結(jié)構(gòu)尺寸選擇定型產(chǎn)品使用，通常染黑或氧化工藝鋁制成品都可以。半導(dǎo)體制冷器實質(zhì)上就是電流控制型的電子熱泵，在熱端放出的熱量Qh等于輸入電功率P與冷端產(chǎn)冷量Qc之和Qh = P+Qc ;根據(jù)預(yù)冷室、冷凝室的產(chǎn)冷量及輸入電功率確定熱端需散放出的熱量選擇柵片式水冷散熱器的規(guī)格，可選用定型產(chǎn)品。依據(jù)本裝置使用的環(huán)境溫度范圍，預(yù)冷室、冷凝室半導(dǎo)體制冷器組件的柵片式水冷散熱器需移走的熱量、水流速及鋼材熱傳導(dǎo)系數(shù)等估算出傳導(dǎo)散熱箱內(nèi)的柵片式散熱器的結(jié)構(gòu)面積，選用定型產(chǎn)品。水冷卻箱、傳導(dǎo)散熱箱、儲水箱為不銹鋼結(jié)構(gòu)，在水冷卻箱內(nèi)的柵片式水冷散熱器和傳導(dǎo)散熱箱內(nèi)的柵片式散熱器為防腐處理的鋁制品或不銹鋼制品。低壓直流供電的微型水泵為定型產(chǎn)品。依據(jù)前述本降濕空氣調(diào)節(jié)裝置的應(yīng)用環(huán)境的技術(shù)條件選擇冷凝室降濕后氣流出口軸流風(fēng)扇F，它是風(fēng)量可電控的直流供電軸流 風(fēng)扇定型產(chǎn)品。溫度濕度傳感器TR1、TR2可以是溫度和濕度的組合傳感器，也可以是分立傳感器，選用市場標準產(chǎn)品，中等精度即可。單片微型計算機簡稱單片機，市場上規(guī)格較多，本發(fā)明可選用8位單片機配相應(yīng)的外圍器件構(gòu)成工控單元。單片機工控單元按常規(guī)方法編程。
權(quán)利要求
1.ー種閉路水循環(huán)半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)裝置，包括有制冷箱、半導(dǎo)體制冷器組件、集水托盤、冷凝水引流細管、儲水箱、閉路水循環(huán)散熱器組件、軸流風(fēng)扇、溫度濕度傳感器、單片機エ控單元構(gòu)成，其特征是制冷箱外敷有聚氨酯隔熱保溫層，制冷箱內(nèi)由相互平行的兩塊垂直隔板依水平排列分隔成預(yù)冷室、氣流換向通道、冷凝室，預(yù)冷室隔板下端開有氣流出ロ，冷凝室隔板上端開有氣流入ロ，預(yù)冷室隔板和冷凝室隔板之間的較窄空間是氣流換向通道；制冷箱內(nèi)底部有集水托盤，制冷箱外底部下方有儲水箱，集水托盤上有冷凝水引流細管與儲水箱連通；在預(yù)冷室的空氣入口和冷凝室的空氣出口設(shè)置了溫度濕度傳感器；預(yù)冷室、冷凝室內(nèi)設(shè)置有柵片式散冷器，柵片方向與氣流方向平行；兩組結(jié)構(gòu)相同的半導(dǎo)體制冷器組件分別對預(yù)冷室、冷凝室制冷降溫，半導(dǎo)體制冷器組件由半導(dǎo)體制冷器件、梯形導(dǎo)冷塊、梯形導(dǎo)熱塊、柵片式散冷器、柵片式水冷散熱器構(gòu)成，梯形導(dǎo)冷塊的窄面與半導(dǎo)體制冷器件的冷面緊密聯(lián)接，寬面與安置在預(yù)冷室、冷凝室內(nèi)的柵片式散冷器緊密聯(lián)接，梯形導(dǎo)熱塊的窄面與半導(dǎo)體制冷器件的熱面緊密聯(lián)接，寬面與安置在閉路水循環(huán)散熱器組件的水冷卻箱內(nèi)柵片式水冷散熱器緊密聯(lián)接，梯形導(dǎo)冷塊與梯形導(dǎo)熱塊的兩個寬面之間包括半導(dǎo)體制冷器件在內(nèi)的整個空間用聚氨酯硬泡沫塑料填充絕熱；閉路水循環(huán)散熱器組件包括有兩個結(jié)構(gòu)相同的傳導(dǎo)散熱箱(Hl)及(H2)、兩個結(jié)構(gòu)相同的水冷卻箱(LI)及(L2)、微型水泵、水循環(huán)回路聯(lián)接管道、加水閥門、放水閥門構(gòu)成，預(yù)冷室、冷凝室兩組半導(dǎo)體制冷器組件(Dl)、(D2)的柵片式水冷散熱器分別安置在水冷卻箱(LI)、(L2)內(nèi)，柵片方向與水流方向平行，傳導(dǎo)散熱箱(HI)、(H2)內(nèi)有柵片式散熱器，柵片方向與水流方向平行，水循環(huán)回路管道的聯(lián)接是水冷卻箱(LI)的出口聯(lián)接到傳導(dǎo)散熱箱(H2)的入口，傳導(dǎo)散熱箱(H2)的出口聯(lián)接到水冷卻箱(L2)的入口，水冷卻箱(L2)的出口聯(lián)接到傳導(dǎo)散熱箱(Hl)的入口，傳導(dǎo)散熱箱(Hl)的出口聯(lián)接到到水冷卻箱(LI)的入口。
2.如權(quán)利要求I所述的閉路水循環(huán)半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)裝置，其特征是由單片微型計算機及外圍電路、開關(guān)控制電路構(gòu)成的單片機エ控單元上有溫度、濕度信息輸入總線，半導(dǎo)體制冷器組件供電控制總線，制冷箱軸流風(fēng)扇及閉路水循環(huán)散熱器組件微型水泵供電控制總線；上還有本裝置故障告警顯示。
全文摘要
一種閉路水循環(huán)半導(dǎo)體制冷降濕空氣調(diào)節(jié)裝置，包括有制冷箱、半導(dǎo)體制冷器組件、集水托盤、冷凝水引流細管、儲水箱、閉路水循環(huán)散熱器組件、軸流風(fēng)扇、溫度濕度傳感器、單片機工控單元等構(gòu)成，用半導(dǎo)體制冷器組件為制冷源，濕熱空氣在制冷箱內(nèi)經(jīng)預(yù)冷室、冷凝室處理后液態(tài)水凝結(jié)析出，空氣降濕降溫，閉路水循環(huán)散熱器組件對半導(dǎo)體制冷器組件柵片式散熱器進行強制水冷降溫，全機采用單片機工控單元自控運行。本發(fā)明提供一種體積小、重量輕、堅固耐用、無污染、基本無噪音，單體結(jié)構(gòu)的降濕空氣調(diào)節(jié)裝置。適用于一些特定方面的需求例如裝甲車廂、潛艇及船艦的某些艙室、某些貴重物品及精密儀表的存放安置室等與外界大氣環(huán)境隔斷的相對獨立密閉的小型空間的應(yīng)用。
文檔編號F24F11/02GK102661618SQ20121015525
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者程剛 申請人:程剛