ХОЛОДИЛЬНЫЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ БЛОК Российский патент 1997 года по МПК F25D11/00 F25B21/02 

Изобретение относится к холодильным термоэлектрическим устройствам, использующим эффект Пельтье в полупроводниковых элементах.

Известен холодильный термоэлектрический блок, содержащий два или более термомодулей, на горячих и холодных спаях которых установлены радиаторы с размещенным между ними слоем теплоизоляционного влагонепроницаемого материала, и вентиляторы для обдува радиаторов. Это устройство является наиболее близким к данному изобретению по совокупности существенных признаков. Однако в нем радиатор горячих спаев является общим для всех термомодулей, недостаточно хорошо осуществлен обдув радиаторов. Изобретение направлено на устранение этих недостатков и на решение технической задачи, заключающейся в повышении холодильного коэффициента термоблока за счет уменьшения "паразитного" теплопритока от радиатора горячих спаев к радиатору холодных спаев, обеспечения лучшей контактной теплопроводности между горячими спаями и соответствующим радиатором и интенсификации его обдува. Для решения этой технической задачи в холодильном термоэлектрическом блоке использованы термомодули с предварительно заполненной теплоизоляционным влагонепроницаемым материалом полостью между горячим и холодным спаями, причем радиатор горячих спаев выполнен в виде автономных секций, каждая из которых закреплена только на одном термомодуле, а для обдува выбран вентилятор с диаметром крыльчатки, превышающим высоту радиатора, при этом вентилятор и радиатор размещены в направляющем кожухе с отверстиями для входа и выхода воздуха, выполненными на противоположных торцовых сторонах, и имеющими форму диффузора с сужением в сторону радиатора для создания потока воздуха с повышенной скоростью при обдуве последнего.

На фиг. 1 изображен холодильный термоэлектрический блок, общий вид; на фиг.2 горизонтальный разрез блока по оси вентилятора обдува радиатора холодных спаев; на фиг.3 узел 1 на фиг.2.

Устройство содержит два и более термоэлектрических модуля 1, состоящих из полупроводниковых элементов 2, на холодных и горячих спаях которых установлены контактные пластины 3. На контактных пластинах со стороны холодных спаев термомодулей установлен радиатор 4, предназначенный для отбора тепла от воздуха охлаждаемого объема. Для организации обдува радиатора 4 на нем установлены вентилятор 5 и направляющий кожух 6. На контактных пластинах со стороны горячих спаев термомодулей установлен радиатор 7, предназначенный для сброса тепла в окружающую атмосферу. Для организации обдува радиатора 7 на нем установлены вентилятор 8 и направляющий кожух 9. Отличительной особенностью горячего радиатора является то, что он конструктивно выполнен в виде отдельных (автономных) секций, каждая из которых закреплена только на одном термомодуле блока. Такое решение позволило осуществить полное прилегание секции горячего радиатора 7 к контактной пластине 3 соответствующего термомодуля, исключить влияние на этот фактор разновысотности и непараллельности контактных пластин термомодулей, обеспечив тем самым улучшенную контактную теплопроводность и минимальное тепловое сопротивление. Это позволяет при прочих равных условиях увеличить разность температур между холодным и горячим радиаторами и поднять холодильный коэффициент термоблока в целом. Следующей отличительной особенностью описываемого изобретения является организация обдува горячего и холодного радиаторов. У известного устройства по патенту США N 4472945 отверстия входа воздуха на радиатор и отверстия входа из радиатора расположены в одной плоскости. Это не исключает возможности подсоса части объема воздуха на выходе из радиаторов непосредственно в отверстия входа, что снижает эффективность теплообмена с окружающей средой. В настоящем изобретении вентилятор 8 и радиатор 7 горячих спаев размещены в направляющем кожухе 9 с отверстиями для входа и выхода воздуха, выполненными на противоположных торцевых сторонах. Также отверстия входа и выхода воздуха могут быть выполнены на разных поверхностях: одно, например, на боковой, а другое на торцевой. Такое расположение отверстий полностью исключает подсос воздуха, выходящего из радиатора, в отверстия входа воздуха в радиатор и обеспечивает наиболее эффективный теплообмен воздуха, используемого для обдува радиатора, с воздухом окружающей среды.

В известном из патента США N 4472945 холодильном термоэлектрическом блоке тепловая нагрузка на радиатор горячих спаев значительна. В описываемом изобретении обеспечивается интенсификация теплообмена по горячему контуру блока. Для этого для обдува выбран вентилятор 8 с диаметром крыльчатки, превышающем высоту радиатора 7, что позволило придать кожуху 9 форму диффузора с сужением в сторону радиатора. Воздушный поток в этой зоне ускоряется и коэффициент теплообмена при обдуве радиатора 7 соответственно возрастает.

Между радиаторами 4, 7, установленными соответственно у горячих и холодных спаев термомодулей, размещен слой теплоизоляционного влагонепроницаемого материала 10, например, пенополиуретана-пористого теплоизоляционного материала с замкнутой ячейкой. В данном изобретении приняты дополнительные меры по уменьшению "паразитного" теплопритока от горячего радиатора 7 к радиатору 4 холодных спаев. Для этого в блоке использованы термомодули с предварительно заполненным теплоизоляционным влагонепроницаемым материалом полостью между горячим и холодным спаями. Такое предварительное заполнение позволяет более тщательное и полное заполнение каждого термомодуля в отдельности и блока в целом. Наличие и хорошее качество теплоизоляции значительно уменьшает лучистый теплообмен между холодным и горячим радиаторами 4, 7, исключает в этих зонах конденсацию воды из окружающей среды в виде капельной влаги или кристаллов льда и образование теплопроводящих мостов между радиаторами. Это обеспечивает минимизацию перетока тепла от горячих спаев и холодным.

При использовании этого холодильного термоэлектрического блока максимальный холодильный коэффициент составляет не менее 0,46, что свидетельствует об эффективности данного изобретения.

Использование: в холодильной технике. Сущность: холодильный термоэлектрический блок содержит два или более термомодулей, на горячих и холодных спаях которых установлены радиаторы. Пространство между радиаторами и полость между горячим и холодным спаями заполнены теплоизоляционным влагонепроницаемым материалом, радиатор горячих спаев выполнен в виде автономных секций, закрепленных только на одном термомодуле, при этом этот радиатор и вентилятор для его обдува размещены в кожухе, имеющем форму диффузора с сужением в сторону радиатора. Отверстия для входа и выхода воздуха выполнены на противоположных торцовых сторонах кожуха. 3 ил.

Холодильный термоэлектрический блок, содержащий два или более термомодулей, на горячих и холодных спаях которых установлены радиаторы с размещенным между ними слоем теплоизоляционного влагонепроницаемого материала, и вентиляторы для обдува радиаторов, отличающийся тем, что в блоке использованы термомодули с предварительно заполненной теплоизоляционным влагонепроницаемым материалом полостью между горячим и холодным спаями, причем радиатор горячих спаев выполнен в виде автономных секций, каждая из которых закреплена только на одном термомодуле, а для обдува выбран вентилятор с диаметром крыльчатки, превышающим высоту радиатора, при этом вентилятор и радиатор размещены в направляющем кожухе с отверстиями для входа и выхода воздуха, выполненными на противоположных торцовых сторонах, и имеющем форму диффузора с сужением в сторону радиатора для создания потока воздуха с повышенной скоростью при обдуве последнего.