专利名称：用于热量与能量回收通气的热电热泵的制作方法
技术领域：
本发明大体而言涉及通气系统(ventilation system)，且更具体地说 涉及用于热量与能量回收通气的热电热泵的方法和装置。
背景技术：
通气系统通常再循环空气用于加热和冷却应用。更具体地说，热 量回收通气和能量回收通气能够传递热和/或水分。热量回收通气和能 量回收通气提供诸如增加通气系统整体运行效率和较低的操作成本 的益处。在热量回收通气和能量回收通气中的热泵可通过促进的热传 递进一步增加这些益处。而且，具有更大宽厚比的热泵减小了制造成 本，并且还改进了已知能量回收通气和热量回收通气装置的效率。
因此，存在着对促进能量回收通气和热量回收通气中的热传递的 需要。
本发明的目的在于提供一种用于热量回收通气和能量回收通气 的热电热泵。
本发明的另一目的在于提供一种具有较大宽厚比用于热量回收 通气和能量回收通气的热电热泵。
发明内容
在一个方面，提供一种热电热泵。该热电热泵包括热电阵列和一 个或多个水蒸气传输膜。该热电阵列具有与第一空气流热连通的冷側 和与第二空气流热连通的暖侧。该一个或多个水蒸气传输膜连接至热 电阵列并且与第 一空气流和第二空气流流体连通。
在另 一方面，提供一种在热量回收通气系统或能量回收通气系统 中泵送热的方法，其包括通过热电阵列从第 一 空气流向笫二空气流热电地泵送热和通过多个水蒸气传递膜将水分从第一空气流传递到第 二空气流，这些水蒸气传递膜与热电阵列整体形成并且与第 一 空气流 和第二空气流流体连通。
该热电阵列具有大于或等于ioo的宽厚比。该热电阵列可具有与
多个N型半导体交替的多个P型半导体。多个P型半导体中的每一个 可连接至多个第 一金属元件中的一个和与第 一金属元件中的这一个 相对的多个第二金属元件中的一个。多个N型半导体中的每一个可连 接至多个第 一金属元件中的一个和与第 一金属元件中的这一个相对 的多个笫二金属元件中的一个。这多个P型半导体和多个N型半导体 可通过定位于多个第一金属元件中的一个和多个第二金属元件中的 一个之间而连接。
该一个或多个水蒸汽传递膜可是多个水蒸气传递膜。多个水蒸气 传递膜中的一个可与多个第一金属元件中的每一个整体形成。多个水 蒸汽传递膜中的 一个可与多个第二金属元件中的每一个整体形成。多 个水蒸气传输膜中的每一个可定位于多个P型半导体中的一个与多个 N型半导体中的一个之间。
第 一 空气流可是热且湿的空气流且第二空气流可是冷且千的空 气流。该热电阵列可从热和湿的空气流到冷且干的空气流泵送热。第 一空气流可是冷且干的空气流且第二空气流可是热且湿的空气流。该 热电阵列可从冷且千的空气流向热且湿的空气流泵送热。暖侧和侧部
冷侧各可连接至热交换器，该热交换器选自板式热交换器、鳍片式热 交换器、微通道、泡沫或它们的任何组合。第一空气流可是热且湿的 且第二空气流可是冷且干的。第 一 空气流可是冷且干的且第二空气流 可是热且湿的。该热电阵列可具有冷侧和暖侧。
通过下文的具体介绍、附图和所附权利要求，本公开内容的上文 所介绍的和其它的特征和优点将被本领域技术人员了解和理解。
图l是本发明的热电热泵的示意性侧视图；以及 图2是图1的热电热泵的示意性顶视图。
具体实施例方式
现参看图i,其示出了整体上用标号io表示的热电热泵的示范性
实施例。在热量回收通气系统或能量回收通气系统中热泵10可从热
且湿的空气流向冷且干的空气流泵送热。此外，在热量回收通气系统
或能量回收通气系统中热泵10的运行可是逆反的，以从冷且干的空
气流向热且湿的空气流泵送热用于某些应用，诸如在夏季月份空调的 使用。
在示范性实施例中，热泵IO具有热电阵列30。热电阵列30具有 交替的P型半导体33和N型半导体34。P型半导体33中的每一个连 接至第一金属元件35中的一个和与第一金属元件35相对的第二金属 元件36中的一个。N型半导体34中的每一个连接至第一金属元件35 中的一个和与第一金属元件35相对的第二金属元件36中的一个。通 过交替的笫一金属元件35和第二金属元件36形成与热且湿的空气流 (用箭头50表示)连通的冷侧39和与冷且干的空气流(用箭头40表示) 连通的暖侧38而使P型半导体33与N型半导体连接。应了解第一金 属元件35和第二金属元件36可由任何导电且优选地导热的材料制 成，但在本文中介绍为金属元件。水蒸气传输膜20可结合到热电阵 列30内。水蒸汽传输膜20可与第一金属元件35和第二金属元件36 整体形成，优选地使得水蒸气传输膜20定位于第一金属元件35和第 二金属元件36中P型半导体与N型半导体之间，如图1和图2所示。
在示范性实施例中，热电阵列30从与冷侧39连通的热和湿空气 流50向与暖侧38连通的干和冷空气流40传导或泵送热。此外，水 蒸气传输膜20可从热且湿的空气流50到冷且干的空气流40传递水 分，如箭头60所表示。而且，热电阵列30可^v与冷側39连通的冷且干空气流向与暖侧38连通的热且湿的空气流热电传导或泵送热。 水蒸气传输膜20还可从冷且干的空气流向热且湿的空气流传递水分。 在示范性实施例中，空间70被才是供于交替的P型半导体33和N型半 导体34之间。空间70定位于水蒸气传输膜20中的每一个的上方或 下方从而促进水分流入到空气流40内。可以改变P型半导体33和N 型半导体34相对于第一金属元件35和第二金属元件36的特定定位 以促进空气流40与50之间热的流动。在示范性实施例中，P型半导 体33和N型半导体34沿着第一金属元件35和第二金属元件36的相 对端部定位且空间70定位于金属元件的中部。
可根据热泵10的特定需要来改变所用热电阵列30的P型半导体 33、 N型半导体34、第一金属元件35和第二金属元件36的特定类型， 包括材料、尺寸和形状。可^f务改暖侧38和冷侧39以增加与冷且千的 空气流40和热且湿的空气流50的直接或间接接触表面。热泵10的 宽度w与厚度t的比例可大于100。因此，可减少制造成本并且可改 进已知能量回收通气和热量回J]文通气装置的效率。
可根据热泵10的特定需要来改变所用水蒸气传输膜20的每一个 的特定类型，包括材料、尺寸和大小。
此外，可将板式和/或鳍片式热交换器或其它类型的热交换器(例 如，微通道或泡沫)附接到暖侧38和冷侧39的表面上以改进热传递。 而且，还可使用P型半导体33和N型半导体34的备选配置。用于递 送能量且用于热电阵列30的特定结构和/或方法还可由本领域的一般 技术人员改变以促进热传递，并且可包括各种电气部件，包括电源。
虽然已经参看一个或多个示范性实施例介绍了上述公开内容，但 本领域技术人员应了解在不背离本发明的范围的情况下，可做出各种 变化而且可利用等同物来代替本发明的元件。此外，在不背离本发明 的范围的情况下，可对本公开内容的教导内容做出许多修改来适应特 定情形或材料。因此，预期本7>开内容并不限于特定实施例(这些实施 例被认为是执行本发明的最佳方式)，而是本发明将包括属于所附权利要求的范围内的所有实施例。
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权利要求
1. 一种热电热泵(10)，包括热电阵列(30)，具有与第一空气流热连通的冷侧(39)和与第二空气流热连通的暖侧(38)；和一个或多个水蒸气传输膜(20)，连接至所述热电阵列(30)并且与所述第一空气流和第二空气流流体连通。
2. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO),其特征在于，所述热电 阵列(30)具有大于或等于100的宽度(w)与厚度(t)比例。
3. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO)，其特征在于，所述热电 阵列(30)具有与多个N型半导体(34)交替的P型半导体(33)，所述多个 P型半导体(33)中的每一个连"^姿至多个第一金属元件(35)中的一个和 与所述第一金属元件(35)中的所述一个相对的多个第二金属元件(36) 中的一个，所述多个N型半导体(34)中的每一个连接至所述多个第一 金属元件(35)中的一个和与所述第一金属元件(35)中的所述一个相对 的所述多个第二金属元件(36)中的一个，且所述多个P型半导体(33) 和所述多个N型半导体(34)通过定位于所述多个第一金属元件(35)中 的一个与所述多个第二金属元件(36)中的一个之间而连接。
4. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO),其特征在于，所述一个 或多个水蒸气传递膜(20)是多个水蒸气传递膜(20)，且所述多个水蒸气 传递膜(20)中的一个与所述多个第一金属元件(35)中的每一个整体形 成。
5. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO)，其特征在于，所述一个 或多个水蒸气传递膜(20)是多个水蒸气传递膜(20),且所述多个水蒸气 传递膜(20)中的一个与所述多个第二金属元件(36)中的每一个整体形 成。
6. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO)，其特征在于，所述一个 或多个水蒸气传递膜(20)是多个水蒸气传递膜(20),且所述多个水蒸气传递膜(20)中的一个与所述多个第一金属元件(35)和所述多个第二金 属元件(36)中的每一个整体形成，且所述多个水蒸气传输膜(20)中的每 一个定位于所述多个P型半导体(33)中的一个与所述多个N型半导体 (34)中的一个之间。
7. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO)，其特征在于，所述笫一 空气流是热且湿的空气流(50)，而所述第二空气流是冷且干的空气流 (40),且所述热电阵列(30)从所述热且湿的空气流(50)向所述冷且干的 空气流(40)泵送热。
8. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO),其特征在于，所述第一 空气流是是冷且千的空气流(40)，而所述第二空气流热且湿的空气流 (50)，且所述热电阵列(30)从所述冷且干的空气流(40)向所述热且湿的 空气流(50)泵送热。
9. 根据权利要求1所述的热电热泵(IO)，其特征在于，所述暖侧 (38)和侧部冷侧(39)各连接至热交换器，所述热交换器选自板式热交换 器、鳍片式热交换器、微通道、泡沫或它们的任何组合。
10. —种在热量回收通气系统或能量回收通气系统中泵送热的方 法，所述方法包括通过热电阵列(30)从第 一空气流向第二空气流热电地泵送热；以及经由多个水蒸气传递膜(20)从所述第 一空气流向所述第二空气流 传递水分，所述多个水蒸气传递膜(20)与所述热电阵列(30)整体形成并 且与所述第 一 空气流和第二空气流流体连通。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一空气 流是热且湿的且所述第二空气流是冷且干的。
12. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，述第一空气流 是冷且干的且所述第二空气流是热且湿的。
13. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述热电阵列(30) 具有冷侧(39)和暖側(38)。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述暖侧(38) 和侧部冷侧(39)各连接至热交换器，所述热交换器选自板式热交换器、 鳍片式热交换器、微通道、泡沫或它们的任何组合。
15. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述热电阵列(30) 具有与多个N型半导体(34)交4#的多个P型半导体(33)，所述多个P 型半导体(33)中的每一个连接至多个第 一金属元件(35)中的一个和与 所述笫一金属元件(35)中的所述一个相对的多个笫二金属元件(36)中 的一个，所述多个N型半导体(34)中的每一个连接至所述多个第一金 属元件(35)中的一个和与所述第一金属元件(35)中的所述一个相对的 所述多个第二金属元件(36)中的一个，且所述多个P型半导体(33)和所 述多个N型半导体(34)通过定^f立于所述多个第一金属元件(35)中的一 个与所述多个第二金属元件(36)中的一个之间而连"l妄。
16. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述多个水蒸 气传递膜(20)中的一个与所述多个第 一金属元件(35)和所述多个第二 金属元件(36)中的每一个整体形成，且所述多个水蒸气传输膜(20)中的 每一个定位于所述多个P型半导体(33)中的一个和所述多个N型半导 体(34)中的一个之间。
17. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述多个水蒸 气传递膜(20)中的一个与所述多个第一金属元件(35)中的每一个整体 形成。
18. 根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述多个水蒸 气传递膜(20)中的一个与所述多个第二金属元件(36)中的每一个整体 形成。
19. 一种如在本文中参照附图中的图l和图2所介绍的在热量回 收通气系统或能量回收通气系统中泵送热的方法。
20. —种如在本文中参照附图中的图l和图2所介绍的热电热泵(10)。
全文摘要
本发明提供一种热电热泵(10)，其包括具有交替P型和N型半导体(33、34)的热电阵列(30)和一个或多个水传输膜(20)。
文档编号F25B21/00GK101443604SQ200580051787
公开日2009年5月27日 申请日期2005年8月15日 优先权日2005年8月15日
发明者蔡崇义 申请人:开利公司