專利名稱：用于熱量與能量回收通氣的熱電熱泵的制作方法
技術領域：
本發明大體而言涉及通氣系統(ventilation system)，且更具體地說 涉及用于熱量與能量回收通氣的熱電熱泵的方法和裝置。
背景技術：
通氣系統通常再循環空氣用于加熱和冷卻應用。更具體地說，熱 量回收通氣和能量回收通氣能夠傳遞熱和/或水分。熱量回收通氣和能 量回收通氣提供諸如增加通氣系統整體運行效率和較低的操作成本 的益處。在熱量回收通氣和能量回收通氣中的熱泵可通過促進的熱傳 遞進一步增加這些益處。而且，具有更大寬厚比的熱泵減小了制造成 本，并且還改進了已知能量回收通氣和熱量回收通氣裝置的效率。
因此，存在著對促進能量回收通氣和熱量回收通氣中的熱傳遞的 需要。
本發明的目的在于提供一種用于熱量回收通氣和能量回收通氣 的熱電熱泵。
本發明的另一目的在于提供一種具有較大寬厚比用于熱量回收 通氣和能量回收通氣的熱電熱泵。
發明內容
在一個方面，提供一種熱電熱泵。該熱電熱泵包括熱電陣列和一 個或多個水蒸氣傳輸膜。該熱電陣列具有與第一空氣流熱連通的冷側 和與第二空氣流熱連通的暖側。該一個或多個水蒸氣傳輸膜連接至熱 電陣列并且與第 一空氣流和第二空氣流流體連通。
在另 一方面，提供一種在熱量回收通氣系統或能量回收通氣系統 中泵送熱的方法，其包括通過熱電陣列從第 一 空氣流向笫二空氣流熱電地泵送熱和通過多個水蒸氣傳遞膜將水分從第一空氣流傳遞到第 二空氣流，這些水蒸氣傳遞膜與熱電陣列整體形成并且與第 一 空氣流 和第二空氣流流體連通。
該熱電陣列具有大于或等于ioo的寬厚比。該熱電陣列可具有與
多個N型半導體交替的多個P型半導體。多個P型半導體中的每一個 可連接至多個第 一金屬元件中的一個和與第 一金屬元件中的這一個 相對的多個第二金屬元件中的一個。多個N型半導體中的每一個可連 接至多個第 一金屬元件中的一個和與第 一金屬元件中的這一個相對 的多個笫二金屬元件中的一個。這多個P型半導體和多個N型半導體 可通過定位于多個第一金屬元件中的一個和多個第二金屬元件中的 一個之間而連接。
該一個或多個水蒸汽傳遞膜可是多個水蒸氣傳遞膜。多個水蒸氣 傳遞膜中的一個可與多個第一金屬元件中的每一個整體形成。多個水 蒸汽傳遞膜中的 一個可與多個第二金屬元件中的每一個整體形成。多 個水蒸氣傳輸膜中的每一個可定位于多個P型半導體中的一個與多個 N型半導體中的一個之間。
第 一 空氣流可是熱且濕的空氣流且第二空氣流可是冷且千的空 氣流。該熱電陣列可從熱和濕的空氣流到冷且干的空氣流泵送熱。第 一空氣流可是冷且干的空氣流且第二空氣流可是熱且濕的空氣流。該 熱電陣列可從冷且千的空氣流向熱且濕的空氣流泵送熱。暖側和側部
冷側各可連接至熱交換器，該熱交換器選自板式熱交換器、鰭片式熱 交換器、微通道、泡沫或它們的任何組合。第一空氣流可是熱且濕的 且第二空氣流可是冷且干的。第 一 空氣流可是冷且干的且第二空氣流 可是熱且濕的。該熱電陣列可具有冷側和暖側。
通過下文的具體介紹、附圖和所附權利要求，本公開內容的上文 所介紹的和其它的特征和優點將被本領域技術人員了解和理解。
圖l是本發明的熱電熱泵的示意性側視圖；以及 圖2是圖1的熱電熱泵的示意性頂視圖。
具體實施例方式
現參看圖i,其示出了整體上用標號io表示的熱電熱泵的示范性
實施例。在熱量回收通氣系統或能量回收通氣系統中熱泵10可從熱
且濕的空氣流向冷且干的空氣流泵送熱。此外，在熱量回收通氣系統
或能量回收通氣系統中熱泵10的運行可是逆反的，以從冷且干的空
氣流向熱且濕的空氣流泵送熱用于某些應用，諸如在夏季月份空調的 使用。
在示范性實施例中，熱泵IO具有熱電陣列30。熱電陣列30具有 交替的P型半導體33和N型半導體34。P型半導體33中的每一個連 接至第一金屬元件35中的一個和與第一金屬元件35相對的第二金屬 元件36中的一個。N型半導體34中的每一個連接至第一金屬元件35 中的一個和與第一金屬元件35相對的第二金屬元件36中的一個。通 過交替的笫一金屬元件35和第二金屬元件36形成與熱且濕的空氣流 (用箭頭50表示)連通的冷側39和與冷且干的空氣流(用箭頭40表示) 連通的暖側38而使P型半導體33與N型半導體連接。應了解第一金 屬元件35和第二金屬元件36可由任何導電且優選地導熱的材料制 成，但在本文中介紹為金屬元件。水蒸氣傳輸膜20可結合到熱電陣 列30內。水蒸汽傳輸膜20可與第一金屬元件35和第二金屬元件36 整體形成，優選地使得水蒸氣傳輸膜20定位于第一金屬元件35和第 二金屬元件36中P型半導體與N型半導體之間，如圖1和圖2所示。
在示范性實施例中，熱電陣列30從與冷側39連通的熱和濕空氣 流50向與暖側38連通的干和冷空氣流40傳導或泵送熱。此外，水 蒸氣傳輸膜20可從熱且濕的空氣流50到冷且干的空氣流40傳遞水 分，如箭頭60所表示。而且，熱電陣列30可^v與冷側39連通的冷且干空氣流向與暖側38連通的熱且濕的空氣流熱電傳導或泵送熱。 水蒸氣傳輸膜20還可從冷且干的空氣流向熱且濕的空氣流傳遞水分。 在示范性實施例中，空間70被才是供于交替的P型半導體33和N型半 導體34之間。空間70定位于水蒸氣傳輸膜20中的每一個的上方或 下方從而促進水分流入到空氣流40內。可以改變P型半導體33和N 型半導體34相對于第一金屬元件35和第二金屬元件36的特定定位 以促進空氣流40與50之間熱的流動。在示范性實施例中，P型半導 體33和N型半導體34沿著第一金屬元件35和第二金屬元件36的相 對端部定位且空間70定位于金屬元件的中部。
可根據熱泵10的特定需要來改變所用熱電陣列30的P型半導體 33、 N型半導體34、第一金屬元件35和第二金屬元件36的特定類型， 包括材料、尺寸和形狀。可^f務改暖側38和冷側39以增加與冷且千的 空氣流40和熱且濕的空氣流50的直接或間接接觸表面。熱泵10的 寬度w與厚度t的比例可大于100。因此，可減少制造成本并且可改 進已知能量回收通氣和熱量回J]文通氣裝置的效率。
可根據熱泵10的特定需要來改變所用水蒸氣傳輸膜20的每一個 的特定類型，包括材料、尺寸和大小。
此外，可將板式和/或鰭片式熱交換器或其它類型的熱交換器(例 如，微通道或泡沫)附接到暖側38和冷側39的表面上以改進熱傳遞。 而且，還可使用P型半導體33和N型半導體34的備選配置。用于遞 送能量且用于熱電陣列30的特定結構和/或方法還可由本領域的一般 技術人員改變以促進熱傳遞，并且可包括各種電氣部件，包括電源。
雖然已經參看一個或多個示范性實施例介紹了上述公開內容，但 本領域技術人員應了解在不背離本發明的范圍的情況下，可做出各種 變化而且可利用等同物來代替本發明的元件。此外，在不背離本發明 的范圍的情況下，可對本公開內容的教導內容做出許多修改來適應特 定情形或材料。因此，預期本7>開內容并不限于特定實施例(這些實施 例被認為是執行本發明的最佳方式)，而是本發明將包括屬于所附權利要求的范圍內的所有實施例。
9
權利要求
1. 一種熱電熱泵(10)，包括熱電陣列(30)，具有與第一空氣流熱連通的冷側(39)和與第二空氣流熱連通的暖側(38)；和一個或多個水蒸氣傳輸膜(20)，連接至所述熱電陣列(30)并且與所述第一空氣流和第二空氣流流體連通。
2. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO),其特征在于，所述熱電 陣列(30)具有大于或等于100的寬度(w)與厚度(t)比例。
3. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO)，其特征在于，所述熱電 陣列(30)具有與多個N型半導體(34)交替的P型半導體(33)，所述多個 P型半導體(33)中的每一個連"^姿至多個第一金屬元件(35)中的一個和 與所述第一金屬元件(35)中的所述一個相對的多個第二金屬元件(36) 中的一個，所述多個N型半導體(34)中的每一個連接至所述多個第一 金屬元件(35)中的一個和與所述第一金屬元件(35)中的所述一個相對 的所述多個第二金屬元件(36)中的一個，且所述多個P型半導體(33) 和所述多個N型半導體(34)通過定位于所述多個第一金屬元件(35)中 的一個與所述多個第二金屬元件(36)中的一個之間而連接。
4. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO),其特征在于，所述一個 或多個水蒸氣傳遞膜(20)是多個水蒸氣傳遞膜(20)，且所述多個水蒸氣 傳遞膜(20)中的一個與所述多個第一金屬元件(35)中的每一個整體形 成。
5. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO)，其特征在于，所述一個 或多個水蒸氣傳遞膜(20)是多個水蒸氣傳遞膜(20),且所述多個水蒸氣 傳遞膜(20)中的一個與所述多個第二金屬元件(36)中的每一個整體形 成。
6. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO)，其特征在于，所述一個 或多個水蒸氣傳遞膜(20)是多個水蒸氣傳遞膜(20),且所述多個水蒸氣傳遞膜(20)中的一個與所述多個第一金屬元件(35)和所述多個第二金 屬元件(36)中的每一個整體形成，且所述多個水蒸氣傳輸膜(20)中的每 一個定位于所述多個P型半導體(33)中的一個與所述多個N型半導體 (34)中的一個之間。
7. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO)，其特征在于，所述笫一 空氣流是熱且濕的空氣流(50)，而所述第二空氣流是冷且干的空氣流 (40),且所述熱電陣列(30)從所述熱且濕的空氣流(50)向所述冷且干的 空氣流(40)泵送熱。
8. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO),其特征在于，所述第一 空氣流是是冷且千的空氣流(40)，而所述第二空氣流熱且濕的空氣流 (50)，且所述熱電陣列(30)從所述冷且干的空氣流(40)向所述熱且濕的 空氣流(50)泵送熱。
9. 根據權利要求1所述的熱電熱泵(IO)，其特征在于，所述暖側 (38)和側部冷側(39)各連接至熱交換器，所述熱交換器選自板式熱交換 器、鰭片式熱交換器、微通道、泡沫或它們的任何組合。
10. —種在熱量回收通氣系統或能量回收通氣系統中泵送熱的方 法，所述方法包括通過熱電陣列(30)從第 一空氣流向第二空氣流熱電地泵送熱；以及經由多個水蒸氣傳遞膜(20)從所述第 一空氣流向所述第二空氣流 傳遞水分，所述多個水蒸氣傳遞膜(20)與所述熱電陣列(30)整體形成并 且與所述第 一 空氣流和第二空氣流流體連通。
11. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一空氣 流是熱且濕的且所述第二空氣流是冷且干的。
12. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，述第一空氣流 是冷且干的且所述第二空氣流是熱且濕的。
13. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述熱電陣列(30) 具有冷側(39)和暖側(38)。
14. 根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述暖側(38) 和側部冷側(39)各連接至熱交換器，所述熱交換器選自板式熱交換器、 鰭片式熱交換器、微通道、泡沫或它們的任何組合。
15. 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述熱電陣列(30) 具有與多個N型半導體(34)交4#的多個P型半導體(33)，所述多個P 型半導體(33)中的每一個連接至多個第 一金屬元件(35)中的一個和與 所述笫一金屬元件(35)中的所述一個相對的多個笫二金屬元件(36)中 的一個，所述多個N型半導體(34)中的每一個連接至所述多個第一金 屬元件(35)中的一個和與所述第一金屬元件(35)中的所述一個相對的 所述多個第二金屬元件(36)中的一個，且所述多個P型半導體(33)和所 述多個N型半導體(34)通過定^f立于所述多個第一金屬元件(35)中的一 個與所述多個第二金屬元件(36)中的一個之間而連"l妄。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述多個水蒸 氣傳遞膜(20)中的一個與所述多個第 一金屬元件(35)和所述多個第二 金屬元件(36)中的每一個整體形成，且所述多個水蒸氣傳輸膜(20)中的 每一個定位于所述多個P型半導體(33)中的一個和所述多個N型半導 體(34)中的一個之間。
17. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述多個水蒸 氣傳遞膜(20)中的一個與所述多個第一金屬元件(35)中的每一個整體 形成。
18. 根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述多個水蒸 氣傳遞膜(20)中的一個與所述多個第二金屬元件(36)中的每一個整體 形成。
19. 一種如在本文中參照附圖中的圖l和圖2所介紹的在熱量回 收通氣系統或能量回收通氣系統中泵送熱的方法。
20. —種如在本文中參照附圖中的圖l和圖2所介紹的熱電熱泵(10)。
全文摘要
本發明提供一種熱電熱泵(10)，其包括具有交替P型和N型半導體(33、34)的熱電陣列(30)和一個或多個水傳輸膜(20)。
文檔編號F25B21/00GK101443604SQ200580051787
公開日2009年5月27日 申請日期2005年8月15日 優先權日2005年8月15日
發明者蔡崇義 申請人:開利公司