ХОЛОДИЛЬНИК (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1997 года по МПК F25B23/00 

Изобретение относится к холодильной технике.

Известны термоэлектрические холодильники для автомобиля, содержащие теплоизолированную камеру, термобатарею с холодными спаями, примыкающими к стенке камеры, и горячими спаями, снабженными пластинчатым теплообменником, размещенным в кожухе, продуваемом вентилятором, причем термобатарея и электродвигатель вентилятора подключены параллельно к аккумулятору автомобиля (см. а.с. N 684266).

Известны электрохимические холодильники, содержащие холодную ячейку для проведения эндотермической реакции образования водного раствора электролита, горячую ячейку для проведения экзотермической реакции разложения и включенный между ячейками по прямому и обратному потокам теплообменник-регенератор (см. а.с. N 418685).

Известны также однокамерные и двухкамерные холодильники для получения разных температур, содержащих высокотемпературную и низкотемпературную камеры с испарителями внутри, соединенными компрессором при помощи трубопроводов, снабженных трубками [1]
Недостатком известных термоэлектрических холодильников является, что выделяющееся тепло в горячих спаях не утилизируется, вентилятор потребляет дополнительную электроэнергию.

У электрохимических холодильников в горячей ячейке электродные пластины имеют плохой контакт с водным раствором электролита для экзотермической реакции разложения, выделяемая тепловая энергия с горячей ячейки не утилизируется, низкая величина холодопроизводительности.

Изобретение направлено на повышение холодопроизводительности за счет утилизации тепла.

Сущность изобретения заключается в том, что компрессор выполнен из теплопроводной биметаллической пластины в виде пакета и установлен к термопаре со стороны горячей спаи, а холодные спаи содержат пористый пенометалл в корпусе, выполняющий роль конденсатора парожидкостной смеси.

Другим видом является, что компрессор выполнен целиком из пластинчатого термоэлектрического элемента, и еще существует следующий вид термоэлектрический пластинчатый биметаллический компрессор с электронагревательным элементом, теплоизоляцией.

При этом пластинчатые компрессоры снабженные шариковым впускным и выпускным клапанами с трубопроводом, электрическим блоком контактов, работающих от источников электрической и тепловой энергии, линейно расширяются и сужаются в объеме зависимости от колебаний температуры. В качестве конденсатора парожидкостной смеси применяется пористый пенометалл в корпусе.

На фиг. 1 изображен термоэлектрический холодильник, содержащий биметаллический теплопередающий пластинчатый компрессор 1 с патрубком 3, прикрепленным к неподвижной части корпуса холодильника, шариковый впускной клапан 4, трубопровод 5, отделитель 6, испаритель 7 парожидкостной смеси, камеру 8, капиллярную трубку 9, конденсатор 10 из пенометалла в корпусе, выпускной клапан 11, блок-контакт 12, нагревательный элемент 13, теплопередающий стержень 14, нагнетающий трубопровод 15.

Холодильник на фиг. 1 работает следующим образом.

По сети подается ток через замкнутый блок-контакт 12 на нагревательный элемент 13, излучающий тепловую энергию. При этом пластинчатый компрессор 1 увеличивается в объеме из положения а в положение а'.

В результате блок-контакт 12 разомкнут и в цепи ток отсутствует. По мере увеличения в объеме пластинчатого компрессора 1 происходит всасывание из отделителя 6 парожидкостной смеси по трубопроводу 5 через шариковый клапан 4. При этом стенки пластинчатого компрессора 1 начинают охлаждаться и занимают из положения а' положение а, происходит сжатие компрессора 1 и нагнетание парожидкостной смеси по трубопроводу через шариковый клапан 11, конденсатор 10 и капиллярную трубку 9 в испаритель 7, где происходит охлаждение холодильной камеры 8, и обратно возвращается в отделитель 6. В то время впускной шариковый клапан 4 закрыт, блок-контакт 12 снова замкнут, цикл повторяется непрерывно, в холодильной камере 8 появляется холод.

На фиг. 2 изображен пластинчатый компрессор 1, состоящий из биметаллической пластины 2 с теплопередающим трубчатым стержнем 3, сужение а и расширение а' в объеме компрессора 1.

На фиг. 3 изображен электрохимический холодильник, содержащий звукоступенчатый компрессор 1,1а из биметаллической пластины 2, патрубок 3, шариковый впускной клапан 4, отрицательную клемму 5, трубопровод 6, парожидкостный отделитель 7, испаритель 8 с камерой, промежуточный клапан 9, пористый положительный электрод 10, выпускной шариковый клапан 11, отрицательный пористый электрод 12, горячую ячейку 13, теплообменник-регенератор 14, нагнетающий трубопровод 15, холодную ячейку 16а, пористый конденсатор 16 и капиллярную трубку 17.

Электрохимический холодильник работает следующим образом.

В горячей ячейке 13 размещены электроды 10, 12, к которым подведен постоянный ток, в ячейке происходит экзотермическая реакция разложения электролита водного раствора иода калия.

Выделяющееся тепло через промежуточный шариковый клапан 9 передается от горячей ячейки 13 пластинчатому компрессору 1,1а.

При этом биметаллические пластины 2 увеличиваются в объеме, во 2-й ступени компрессора 1а давление снижается, пластины сужаются и занимают положение а'' из положения а, попеременно положение а из положения а'', происходит всасывание из отделителя 7 парожидкостной смеси по трубопроводу 6 через впускной шариковый клапан 4 по патрубку 3. Стенки пластинчатого компрессора 1,1а попеременно сужаются в объеме по мере поступления парожидкостной смеси из камеры через шариковый впускной клапан 11 по трубопроводу 15 в пластинчатый пористый конденсатор 16, где парожидкостная смесь охлаждается от холодной ячейки 16а, поступает в капиллярную трубку в испаритель 8 и обратно возвращается в отделитель 7 парожидкостной смеси. В холодильной камере от испарителя происходит интенсивное выделение холода.

На фиг. 4 изображен термоэлектрический холодильник, содержащий пластинчатый компрессор 1,1а с биметаллической пластиной 2, патрубок 3, прикрепленный к неподвижной части, впускной шариковый клапан 4, капиллярные трубки 5'', 5, испарители 6, 6'' с холодильной камерой, отделитель 7 парожидкостной смеси, регулятор температуры с термопарой 8, впускной клапан 9, промежуточный шариковый клапан 10, стержень с горячими спаями 11, элементы с холодными спаями 12, пенометаллический конденсатор в корпусе с изолированным материалом 14 и источник питания 15.

Термоэлектрический холодильник на фиг. 4 работает следующим образом.

Подается ток в термоэлемент 14 со стороны горячей спаи 11, контактирующей с биметаллическим пластинчатым компрессором 1,1а. Под воздействием тепловой энергии компрессор 1,1а увеличивается в объеме, снижается его давление и из отделителя 7 парожидкостная смесь через впускной клапан 4 поступает в пластинчатый компрессор 1,1а. При этом, охлаждаясь от парожидкостной смеси, пластинчатый компрессов 1,1а, используя промежуточный клапан 10, сужается в объеме из положения а в положение а'' и происходит нагнетание через шариковый клапан 9'', капиллярную трубку 5'' в испаритель 6'', далее испаренная парожидкостная смесь поступает в отделитель 7.

Испаритель производит повышенный холод. Другая ветка работает аналогично: из отделителя 7 парожидкостная смесь поступает через капиллярную трубку 5, испаритель 6, шариковый клапан 9 в пластинчатый компрессор 1,1а. Далее цикл повторяется аналогично первой записи.

На фиг. 5 изображен термоэлектрический холодильник с компрессором 1, выполненным целиком из нагревательного элемента 2, содержащий клемму 3, выпускную трубку 4, шариковый клапан 5, расширительный бачок 6, блок-контакт 7 с возможностью регулировки, испаритель 8, капиллярную трубку 9, конденсатор 10, стержень с изолированный головкой 11 и выпускной шариковый клапан 12.

На фиг. 5 холодильник термоэлектрический работает следующим образом. По сети подается ток через замкнутый блок-контакт 11 в компрессор 1 из нагревательного элемента 2.

Нагреваясь, компрессор 1,2 увеличивается в объеме из положения а в положение а'', стержень 11 размыкает блок-контакт 7 и в цепи отсутствует ток. Из-за расширения объема компрессора 1,2 происходит разрежение, из расширительного бочка 6 парожидкостная смесь через испаритель 8, капиллярную трубку 9, конденсатор 10, шариковый клапан 12, патрубок 13 поступает в пластинчатый компрессор 1,2. В ходе охлаждения пластинчатый компрессор 1 сужается в объеме, происходит нагнетание через патрубок 4, выпускной клапан 5 в расширительный бочок 6.

На фиг. 6 изображен портативный термоэлектрический холодильник, устройство и принцип действия которого соответствует термоэлектрическому холодильнику на фиг. 5.

На фиг. 6 холодильник пластинчатый, компрессор 1 выполнены целиком из нагревательного элемента в отличие от компрессора на фиг. 5 холодильный агрегат компонован в крышке 14, а холодильная камера 15 выполнена из теплоизолированной емкости, позволяющей использовать сифоны термоса и экономить электроэнергию.

Использование портативного холодильника в бытовых условиях в жаркое время позволяет сохранить соки и воды в холодном состоянии.

Холодильники компонованы различными типами холодопроизводителей, пластинчатыми, биметаллическими, нагревательными элементами. Потребление электроэнергии холодопроизводителем значительно меньше по сравнению с аналогами. Например, термоэлектрический с термопарами и электрохимические холодильники позволяют утилизировать выделяемую тепловую энергию для производства дополнительного холода.

Наличие в пенометаллическом конденсаторе расположенных в холодной ячейке электродных пористых пластин ускоряет процесс экзотермической реакции в 5 6 раз и находит промышленное применение по выпуску компактных бытовых холодильников.

Использование: в холодильной технике. Сущность изобретения: компрессор выполнен из теплопроводной биметаллической пластины и установлен к термопаре со стороны горячей спаи, а холодные спаи содержат пористый пенометалл в корпусе. При этом пластинчатый компрессор снабжен шариковым впускным и выпускным клапанами с трубопроводом, электрическим блок-контактом, работающим от источников электрической и тепловой энергии. В качестве конденсатора парожидкостной смеси применяется пористый пенометалл в корпусе. 3 с. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с испарителем, компрессор, конденсатор и капиллярную трубку, отличающийся тем, что холодильник снабжен электрическим блок-контактом и теплопередающим стержнем, а компрессор выполнен из биметаллической пластины, соединенной через соосно установленный теплопередающий стержень с электрическим блок-контактом, и имеет шариковые впускной и выпускной клапаны, при этом конденсатор выполнен пенометаллическим в корпусе. 2. Холодильник по п.1, отличающийся тем, что пластина биметаллического компрессора выполнена в виде нагревательного элемента. 3. Холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с испарителем, компрессор и капиллярную трубку, отличающийся тем, что холодильник снабжен холодной и горячей ячейками и размещенным между ними по прямому и обратному потокам регенеративным теплообменником, причем горячая ячейка выполнена в виде электролизера с электродами в виде пористой пластины и в ней размещен биметаллический пластинчатый компрессор. 4. Холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с испарителем, компрессор, конденсатор и капиллярную трубку, отличающийся тем, что холодильник снабжен термоэлектрической батареей с холодными и горячими спаями, при этом с горячими спаями имеет тепловую связь биметаллический пластинчатый компрессор, а с холодными пенометаллический конденсатор.