本實(shí)用新型屬于熱電過(guò)冷器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二氧化碳熱電過(guò)冷器。

背景技術(shù)：

能源短缺和環(huán)境污染成為制約社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩大問(wèn)題。對(duì)于制冷空調(diào)行業(yè)，CFCs、HCFCs和HFCs等制冷劑的廣泛使用是造成臭氧破壞和溫室效應(yīng)問(wèn)題的主要原因。國(guó)際社會(huì)出臺(tái)相應(yīng)政策法規(guī)以削減或替代常規(guī)高GWP或非零ODP制冷劑。因此，自然工質(zhì)CO₂由于其節(jié)能環(huán)保、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，重新引起了人們的廣泛關(guān)注。

CO₂的臨界壓力高達(dá)7.38MPa，臨界溫度僅為31.1℃，導(dǎo)致其放熱過(guò)程線在臨界點(diǎn)之上，為跨臨界循環(huán)。CO₂是最具潛力的制冷劑，適用于各種制冷空調(diào)系統(tǒng)。然而，由于CO₂運(yùn)行壓力較高、節(jié)流損失大，造成其效率低于常規(guī)制冷劑系統(tǒng)，循環(huán)效率低于傳統(tǒng)制冷循環(huán)，限制其推廣應(yīng)用。CO₂制冷系統(tǒng)有待進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化。

CO₂跨臨界制冷系統(tǒng)更適用于環(huán)境較低的地區(qū)，對(duì)于氣候溫暖或炎熱的地區(qū)，CO₂跨臨界制冷系統(tǒng)的效率明顯降低。目前我國(guó)的CO₂制冷應(yīng)用還處于起步階段，并且我國(guó)大部分地區(qū)夏季炎熱，同樣也會(huì)面臨效率較低的問(wèn)題。因此，迫切需要新的技術(shù)來(lái)改變這種現(xiàn)狀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題而提供一種二氧化碳熱電過(guò)冷器，此熱電過(guò)冷器采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，由于帕耳貼效應(yīng)，通電即制冷，并且工作無(wú)噪音、穩(wěn)定可靠。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種二氧化碳熱電過(guò)冷器，包括熱電冷卻模塊，所述熱電冷卻模塊的上側(cè)面貼合有二氧化碳管路，所述熱電冷卻模塊的下側(cè)面貼合有風(fēng)冷散熱模塊或水冷散熱模塊。

所述二氧化碳管路采用多孔扁管。

所述風(fēng)冷散熱模塊包括風(fēng)冷熱沉以及設(shè)在所述風(fēng)冷熱沉下方的風(fēng)扇。

所述水冷散熱模塊為水冷管路。

本實(shí)用新熱電過(guò)冷器采用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，由于帕耳貼效應(yīng)，通電即制冷，并且工作無(wú)噪音、穩(wěn)定可靠，明顯提升了制冷系統(tǒng)的性能，制冷量也得到了提高，制冷劑采用自然工質(zhì)CO₂。CO₂的GWP為1，ODP為0，安全無(wú)毒不可燃、廉價(jià)易獲取，是環(huán)境友好的制冷劑，大大緩解了溫室效應(yīng)，環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的風(fēng)冷式二氧化碳熱電過(guò)冷器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的水冷式二氧化碳熱電過(guò)冷器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的二氧化碳熱電過(guò)冷器應(yīng)用系統(tǒng)原理圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于所列的實(shí)施例。

實(shí)施例1，如圖1所示，一種二氧化碳熱電過(guò)冷器，包括熱電冷卻模塊1，所述熱電冷卻模塊的上側(cè)面貼合有二氧化碳管路2，所述熱電冷卻模塊的下側(cè)面貼合有風(fēng)冷散熱模塊。

所述熱電冷卻模塊1由若干對(duì)熱電偶N、P構(gòu)成，連接電源裝置5，為現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)帕耳貼效應(yīng)，當(dāng)電流流過(guò)熱電冷卻模塊，在熱電冷卻模塊的冷端產(chǎn)生制冷效應(yīng)，在熱電冷卻模塊的另外一段發(fā)生制熱效應(yīng)。

其中，所述風(fēng)冷散熱模塊包括風(fēng)冷熱沉4以及設(shè)在所述風(fēng)冷熱沉下方的風(fēng)扇3。所述二氧化碳管路2具有二氧化碳進(jìn)入端21以及流出端22，用于二氧化碳的進(jìn)入與流出進(jìn)行過(guò)冷。

由于CO₂壓力高，因此適合用微通道結(jié)構(gòu)的換熱裝置，用于CO₂自一端流入，到另一端流出。采用微通道換熱器有很多優(yōu)點(diǎn)：1.強(qiáng)化換熱；2.減小制冷劑的充灌量；3.承壓能力強(qiáng)；4.結(jié)構(gòu)緊湊，以鋁代銅，重量輕；5.良好的耐腐蝕性；6.易于回收處理等。

優(yōu)選的，所述CO₂熱電過(guò)冷器的二氧化碳管采用多孔扁管，多孔扁管的水力直徑較小，因此其承壓能力大大提高。這樣的結(jié)構(gòu)還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，即二氧化碳管的換熱通道壁面能夠和熱電冷卻模塊的熱電片緊密貼合，如果是圓形通道就很難貼合。

其中，所述的多孔扁管為微通道扁管，其內(nèi)部軸向方向具有多個(gè)均勻布置的孔徑微小的制冷劑通道，通道間相互封閉，可以采用鋁材質(zhì)制作而成。

其中，風(fēng)扇3和風(fēng)冷熱沉4是用來(lái)幫助維持恒定溫度的，在電流流過(guò)熱電模塊1時(shí)，由于帕爾貼效應(yīng)，會(huì)吸收二氧化碳管路2中二氧化碳的熱量，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的過(guò)冷。

實(shí)施例2：如圖2所示，一種二氧化碳熱電過(guò)冷器，包括熱電冷卻模塊1，所述熱電冷卻模塊的上側(cè)面貼合有二氧化碳管路3，所述熱電冷卻模塊的下側(cè)面貼合有水冷散熱模塊2，二氧化碳管路3具有二氧化碳進(jìn)入端31以及流出端32，用于二氧化碳的進(jìn)入與流出進(jìn)行過(guò)冷。

所述熱電冷卻模塊由若干對(duì)熱電偶N、P構(gòu)成，連接電源裝置4，為現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)帕耳貼效應(yīng)，當(dāng)電流流過(guò)熱電冷卻模塊，在熱電冷卻模塊的冷端產(chǎn)生制冷效應(yīng)，在熱電冷卻模塊的另外一段發(fā)生制熱效應(yīng)。

如實(shí)施例1所述，其中，所述的多孔扁管為微通道扁管，其內(nèi)部軸向方向具有多個(gè)均勻布置的孔徑微小的制冷劑通道，通道間相互封閉，可以采用鋁材質(zhì)制作而成。

其中，所述水冷散熱模塊為水冷管路，具有進(jìn)水口與出水口，實(shí)現(xiàn)冷卻水循環(huán)輸送。

其中，水冷散熱模塊2可以保證其恒溫狀態(tài)，在電流流過(guò)熱電冷卻模塊1時(shí)，由于帕爾貼效應(yīng)，會(huì)吸收二氧化碳管路中二氧化碳的熱量，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的過(guò)冷。

實(shí)施例3：圖3為配有本實(shí)用新型提供的熱電過(guò)冷器的CO₂制冷循環(huán)，熱電過(guò)冷器由若干對(duì)熱電偶構(gòu)成。根據(jù)帕耳貼效應(yīng)，當(dāng)電流流過(guò)熱電過(guò)冷器，在冷端產(chǎn)生制冷效應(yīng)，在另外一段發(fā)生制熱效應(yīng)。冷端與制冷劑管路發(fā)生熱量交換，CO₂流體的熱量由冷端泵送至熱端。最終過(guò)冷器出口的CO₂溫度降低，甚至可降低至環(huán)境溫度以下。

請(qǐng)參閱圖3，為熱電過(guò)冷器輔助CO₂跨臨界制冷系統(tǒng)，采用熱電過(guò)冷器對(duì)CO₂制冷系統(tǒng)氣體冷卻器出口的CO₂流體進(jìn)行過(guò)冷，以增加制冷量、提高系統(tǒng)效率。此系統(tǒng)由壓縮機(jī)1、冷凝器2、熱電過(guò)冷器3、節(jié)流閥4、蒸發(fā)器5組成。熱電過(guò)冷器3可采用風(fēng)冷式CO₂熱電過(guò)冷器和水冷式CO₂熱電過(guò)冷器，它們都需要有恒溫環(huán)境，由熱電冷卻模塊、CO₂管路、水冷或風(fēng)冷式的冷卻裝置等組成。此系統(tǒng)的工作原理如下：

第一步：CO₂在壓縮機(jī)1中進(jìn)行絕熱壓縮過(guò)程；隨后進(jìn)入冷凝器2，在冷凝器2中進(jìn)行等壓放熱過(guò)程；此時(shí)的CO₂已經(jīng)成為液態(tài)。

第二部：CO₂在熱電過(guò)冷器3中進(jìn)行再冷卻過(guò)程。

第三部：CO₂在節(jié)流閥4中進(jìn)行節(jié)流過(guò)程，然后在蒸發(fā)器5中進(jìn)行等壓吸熱過(guò)程。完成制冷循環(huán)。

對(duì)冷凝器(也稱之為氣體冷卻器)出口的CO₂流體可以進(jìn)行過(guò)冷處理，以增加CO₂流體的過(guò)冷度，這樣就可減小進(jìn)入節(jié)流閥4的CO₂流體的焓值，進(jìn)而增加制冷量，提升系統(tǒng)COP。過(guò)冷可通過(guò)回?zé)崞鬟^(guò)冷、機(jī)械過(guò)冷、熱電過(guò)冷等公知的過(guò)冷方式實(shí)施。相對(duì)其它措施，熱電過(guò)冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、體積小、無(wú)噪音、不會(huì)對(duì)壓縮機(jī)性能造成影響。

本實(shí)用新型所述的CO₂熱電過(guò)冷器，可將氣體冷卻器(冷凝器)出口的CO₂流體進(jìn)行過(guò)冷，以提高CO₂跨臨界循環(huán)的性能。采用這種技術(shù)甚至可以將氣冷器出口的CO₂溫度降低至環(huán)境溫度以下，明顯提升了制冷系統(tǒng)的性能，制冷量也得到了提高。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。