制冷单元的制作方法

本申请涉及制冷辅助系统。更具体而言，本申请涉及一种带有热回收系统的制冷单元，其旨在利用制冷单元中的温差来至少部分地回收能量，以用于提升制冷单元的运行效率。

背景技术：

制冷单元广泛应用于需要产生冷量的生产和生活设施中。例如，制冷单元可部署到移动的车辆上，以提供运输制冷单元(transportationrefrigerationunit，缩写为tru)。运输制冷单元典型地用于提供移动的制冷或冷藏环境。制冷单元通常至少包括压缩机、蒸发器、热力膨胀阀和冷凝器。当现有的制冷单元在制冷模式下运行时，压缩机所消耗的功率以及从蒸发器吸收的热量从冷凝器排放到周围环境中。在一种现有的制冷单元中，当采用发动机来驱动制冷单元时，发动机燃料燃烧所产生的热量中的大约30%排放到环境中。这些排放的热量没有得到充分的利用。

因此，本领域中存在对提高制冷单元运行效率的持续关注。所期望的是新的解决方案能够提高制冷单元的制冷效率。

技术实现要素：

本申请一方面的目的在于提供一种带有热回收系统的制冷单元，其旨在通过回收冷凝热来提高制冷单元的运行效率。

本申请的目的是通过如下技术方案实现的：

一种制冷单元，包括：

制冷回路，其包括连接成回路的压缩机、冷凝器、热力膨胀阀和蒸发器；以及

热回收系统，其包括热电模块、控制模块和电池；

其中，热电模块(thermoelectriccooling，缩写为tec)包括第一侧和第二侧，第一侧设置为与第一热源之间建立热连接，并且第二侧设置为与第二热源之间建立热连接，第一热源和第二热源具有不同的温度，热电模块构造为通过第一热源与第二热源之间的温度差来产生电力；并且

其中，控制模块配置为将热电模块产生的电力存储至电池，电池配置为用于驱动制冷回路。

在上述制冷单元中，可选地，冷凝器包括冷凝器盘管和第一风扇，第一风扇构造为输送环境空气穿过冷凝器盘管；并且

其中，第一热源和第二热源位于环境空气的流动路径上，并且分别位于冷凝器盘管的上游侧和下游侧。

在上述制冷单元中，可选地，热回收系统还配置使用热电模块进行制冷，用于降低位于冷凝器盘管的上游侧的环境空气的温度。

在上述制冷单元中，可选地，热电模块构造为围绕冷凝器盘管的周边布置。

在上述制冷单元中，可选地，第一热源为压缩机的排放管线，并且第二热源为环境空气。

在上述制冷单元中，可选地，第一热源通过第一热交换器来与热电模块建立热连接。

在上述制冷单元中，可选地，环境空气通过第二风扇来与热电模块建立热连接。

在上述制冷单元中，可选地，第一热源为内燃机的排放气体，并且第二热源为环境空气。

在上述制冷单元中，可选地，内燃机的排放气体通过第二热交换器来与热电模块建立热连接。

在上述制冷单元中，可选地，环境空气通过第三风扇来与热电模块建立热连接。

本申请的带有热回收系统的制冷单元具有结构简单、使用方便、运行效率高等优点。通过采用本申请的制冷单元，能够至少部分地将热能回收来用于制冷单元的运行，从而提高了制冷效率。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本申请进行进一步详细描述。本领域技术人员将领会的是：这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本申请范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅是意在概念性地表示所描述对象的组成或构造，并可能包含夸张性显示。附图也并非一定按比例绘制。

图1是制冷单元的结构示意图。

图2是根据本申请的制冷单元的一个实施例的局部结构示意图。

图3是根据本申请的制冷单元的另一个实施例的局部结构示意图。

图4是根据本申请的制冷单元的又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本申请的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是：这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本申请的保护范围。

首先，需要说明的是，在本文中所提到的顶部、底部、朝上、朝下等方位用语是相对于各个附图中的方向来定义的。它们是相对的概念，并且因此能够根据其所处于的不同位置和不同的实用状态而变化。所以，不应将这些或其他方位用语理解为限制性用语。

此外，还应当指出的是，对于本文的实施例中描述或隐含的任意单个技术特征，或在附图中示出或隐含的任意单个技术特征，仍能够在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行组合，从而获得未在本文中直接提及的其他实施例。

应当注意的是，在不同的附图中，相同的参考标号表示相同或大致相同的组件。

图1是制冷单元的结构示意图。出于清楚的目的，图1中并没有示出根据本申请的热回收系统。制冷单元100包括制冷回路，制冷回路典型地包括连接成回路的压缩机110、冷凝器120、热力膨胀阀130和蒸发器140。回路中包括工作流体。在图示的实施例中，工作流体大致沿逆时针方向运行。例如，工作流体在箭头a1所示的方向上离开压缩机110并进入冷凝器120。冷凝器120带有第一风扇121；第一风扇121转动来提供环境空气。环境空气可在箭头a3所示的方向上流动，并且因此与冷凝器120以及其中的工作流体之间建立热连接(即进行热交换)。工作流体随后在箭头a2所示的方向上离开冷凝器120。

当在本文中使用时，“建立热连接”指的是存在直接的热交换关系，并且能够持续地进行热交换。

类似地，蒸发器140也可带有蒸发器风扇141，蒸发器风扇141转动来提供工作气体的流。工作气体可在箭头a4所示的方向上流动，并且因此与蒸发器140以及其中的工作流体之间建立热连接(即进行热交换)。在一个实施例中，制冷单元100可为设置在可移动的车辆上的运输制冷单元，用于控制车辆冷藏车厢中的空气温度。

如图2所示，根据本申请的制冷单元还包括热回收系统。热回收系统包括热电模块210、控制模块220和电池230。热电模块210包括第一侧210a和第二侧210b。第一侧210a设置为与第一热源之间建立热连接，并且第二侧210b设置为与第二热源之间建立热连接。第一热源和第二热源具有不同的温度。热电模块210还构造为通过第一热源与第二热源之间的温度差来产生电力。该热电模块可以采用任何合适该应用场合的已知的温差发电设备。控制模块220配置为将热电模块210产生的电力存储至电池230，电池230可配置为用于驱动制冷回路100。例如，电池230可用于直接地或间接地驱动压缩机110、第一风扇121或蒸发器风扇141中的一个或多个。

此外，热电模块210还可配置为进行制冷操作，以便通过与第一热源和/或第二热源之间的热连接来接收热量，以根据期望来改变第一热源和/或第二热源的温度。

图2是根据本申请的制冷单元的一个实施例的局部结构示意图。冷凝器120包括冷凝器盘管120a和第一风扇121。第一风扇121构造为输送环境空气穿过冷凝器盘管120a。工作流体在箭头a1和a2所示的方向上进入和离开冷凝器盘管120a。具体而言，环境空气在箭头a3所示的方向上移动，以形成环境空气的流动路径。热电模块210的第一侧210a和第二侧210b分别邻近第一热源和第二热源设置。第一热源和第二热源位于环境空气的流动路径上，并且分别位于冷凝器盘管120a的上游侧和下游侧。

本文中所称的上游侧指的是流体的流动路径的上游所处的位置，而下游侧指的是流体的流动路径的下游所处的位置。例如在图2中，由于作为流体的环境空气示意性地示出为从下方朝上方流动，因此，冷凝器盘管120a的上游侧指的是冷凝器盘管120a下方的一侧，而冷凝器盘管120a的下游侧指的是冷凝器盘管120a上方的一侧。

当环境空气在箭头a3所示的方向上流经冷凝器盘管120a时，环境空气会与冷凝器盘管120a内的工作流体之间建立热连接并且进行热交换。具体而言，位于冷凝器盘管120a的上游侧的环境空气将具有较低的温度，而位于冷凝器盘管120a的下游侧的环境空气将具有较高的温度。因此，第一热源的温度将大致低于第二热源的温度，由此建立了在热电模块210的第一侧210a与第二侧210b之间的温度差。热电模块因此会产生电力。此时，第一侧210a处的温度将大致低于第二侧210b处的温度，因此，在图2所示的实施例中，第一侧210a又称为冷侧，而第二侧210b又称为热侧。

图2、3、4中所示的虚线意在代表用于传输电力的导线。热电模块210所产生的电力通过图2中的导线收集到控制模块220。热电模块所产生的电力可以是直流电的形式，并且随后存储到电池230中。

此外，热回收系统还可配置使用热电模块210进行制冷，用于降低位于冷凝器盘管120a的上游侧的环境空气的温度。在此情况下，电池230还构造为用于驱动热电模块210，使得热电模块210产生制冷效果，从而使冷凝器盘管120a的上游侧的环境空气温度降低。该功能可用于制冷单元的制冷容量不足的情况。例如，在需要在受限的时间内进行快速冷却时，冷凝器盘管120a的制冷量可能会不足。通过热电模块210的辅助制冷操作，有助于进行快速冷却操作。。

在图示的实施例中，热电模块210构造为围绕冷凝器盘管120a的周边布置。根据实际需要，也可将热电模块210以其他结构或构造来布置。

图3是根据本申请的制冷单元的另一个实施例的局部结构示意图。在图示的实施例中，用于热电模块210的第一热源为压缩机(未示出)的排放管线，并且第二热源为环境空气。第一热源通过第一热交换器310来与热电模块210建立热连接。环境空气通过第二风扇122来与热电模块建立热连接。

具体而言，如图3所示，压缩机(未示出)的排放管线连接到冷凝器盘管120a的输入侧上，并且工作流体在排放管线中流动，如箭头a1所示。通过在排放管线上安装第一热交换器310，将热电模块210的第一侧210a安装为邻近第一热交换器310，并且将热电模块210的第二侧210b安置为邻近环境空气，可以在热电模块210的两侧之间获得温度差。当制冷单元在工作中时，制冷单元的排气侧的温度总是大致高于环境空气的温度，因此有可能建立稳定的温度差。热电模块210利用上述温度差来产生电力，并且电力通过控制模块220和电池230来进行存储和使用。此时，第一侧210a处的温度将大致高于第二侧210b处的温度。因此，在图3所示的实施例中，第一侧210a又称为热侧，而第二侧210b又称为冷侧。

在一个实施例中，热电模块210也可操作来向排放管线中的工作流体提供冷量，从而达到期望的温度调节目的。例如，可降低工作流体的温度，从而有助于促进冷凝器120的操作。

环境空气可由第二风扇122来带动。第二风扇122可为设置在制冷单元的壳体之外的风扇，或复用制冷单元中的合适的风扇来实现第二风扇122的功能。

图4是根据本申请的制冷单元的又一个实施例的结构示意图。用于热电模块210的第一热源为内燃机的排放气体，并且第二热源为环境空气。

在图4中所示的实施例中，制冷单元100与内燃机400来配合工作，内燃机400例如可用于驱动制冷单元100中的各种部件。内燃机400例如可在箭头a8所示的方向上吸入环境空气。在内燃机400中经历了燃烧过程之后，废气从内燃机中排出并且在箭头a7所示的方向上移动。废气可选地通过消音器410，并且然后通过第二换热器320来与热电模块210的第一侧210a建立热连接。同时，环境空气通过第三风扇123来带动并且在箭头a6所示的方向上移动，以便与热电模块210的第二侧210b建立热连接。废气的温度通常显著地高于环境空气的温度，因此有可能建立稳定的温度差。热电模块210利用上述温度差来产生电力，并且电力通过控制模块220和电池230来进行存储和使用。此时，第一侧210a处的温度将大致高于第二侧210b处的温度，因此，在图3所示的实施例中，第一侧210a又称为热侧，而第二侧210b又称为冷侧。

环境空气可由第三风扇123来带动。第三风扇123可为设置在制冷单元的壳体之外的风扇，或复用制冷单元中的合适的风扇来实现第三风扇123的功能。

上文所描述的各个实施例可以单独实施，也可将两个或更多个实施例结合在一起来实施。例如，可以在制冷单元中设置多组热电模块，并且各组热电模块分别采用上述实施例之一的原理来构建。多组热电模块产生的电力可以收集到同一电池中以用于驱动制冷单元。

通过采用根据本申请的制冷单元，能够利用制冷单元运行时产生的热量来回收电力。回收的电力用于驱动制冷单元，从而降低了制冷单元的能耗并提高了制冷单元的制冷效率。根据本申请的一个实施例，热电模块的发电效率取决于第一侧与第二侧之间的温度差。温度差越大，则发电效率越高。根据本申请的一个实施例，在热电模块具有1%至4%的发电效率的情况下，制冷效率可相应地提高2%至10%不等。根据本申请的制冷单元可用于使用内燃机的常规运输车辆，也可用于采用电动机驱动的电动车辆。

本说明书参考附图来公开本申请，并且还使本领域中的技术人员能够实施本申请，包括制造和使用任何装置或系统、选用合适的材料以及使用任何结合的方法。本申请的范围由请求保护的技术方案限定，并且包含本领域中的技术人员想到的其他实例。只要此类其他实例包括并非不同于请求保护的技术方案字面语言的结构元件，或此类其他实例包含与请求保护的技术方案的字面语言没有实质性区别的等价结构元件，则此类其他实例应当被认为处于由本申请请求保护的技术方案所确定的保护范围内。