УСТАНОВКА ДЛЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА Российский патент 2001 года по МПК F24F5/00 B60H1/22 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к термоэлектрическим установкам для кондиционирования воздуха. Преимущественно установка может быть использована для кондиционирования воздуха кабин транспортных средств и кранов, а кроме того, и для кондиционирования воздуха небольших помещений.

Известен кондиционер термоэлектрический автомобильный мод. КТА 400, предназначенный для охлаждения наружного воздуха и подачи его в кабину грузового автомобиля КАМАЗ-5320. Кондиционер изготавливается Миасским машиностроительным заводом (см. черт. 201 М033000СБ и паспорт кондиционера мод. КТА 400). Указанный кондиционер содержит корпус с установленными в нем по окружности термоэлектрическими блоками. Термоэлектрические блоки установлены на расстоянии друг от друга и состоят из радиаторов с ребристыми поверхностями, между которыми размещены термоэлектрические элементы. Радиаторы термоэлектрических блоков размещены в разных частях корпуса, разделенного перегородкой. В каждой части корпуса выполнено воздухозаборное устройство, сообщающееся с атмосферой. В средней части корпуса по его оси установлен двигатель, на выходных валах которого закреплены вентиляторы. Верхний вентилятор размещен во входном отверстии корпуса, связанном воздуховодом с воздухозаборником, а нижний вентилятор размещен в патрубке для подвода воздуха в кабину. Верхняя часть корпуса имеет воздухоотвод, сообщающийся с атмосферой. При работе кондиционера в верхней части (полости) корпуса создается наддув, а в нижней - разряжение. В результате перепада давлений происходят перетечки воздуха между полостями корпуса. Конструкция кондиционера не обеспечивает равномерного заполнения радиаторов воздухом.

Вышеуказанное приводит к низкой эффективности и хладопроизводительности кондиционера.

Кроме того, кондиционер не может быть использован для работы в режиме обогрева.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту и выбранным в качестве прототипа является кондиционер воздушной среды кабины транспортного средства (см. а.с. N 1646914, Мкл. B 60 H 1/22, заявленное 21.02.89 г. , опубликованное 07.05.91 г. ). Эта установка содержит многосекционный термоэлектрический тепловой насос (термоэлементы), расположенный между двумя теплообменниками (радиаторами), выполненными с ребристыми поверхностями, размещенными в каналах (изолированных друг от друга частях корпуса), имеющих патрубки подвода и отвода воздуха (воздухозаборники и воздухоотводы). На ребристые поверхности теплообменников нанесено капиллярно-пористое покрытие, а теплообменники сообщены между собой двумя трубопроводами, заполненными пористыми фитилями. Часть одного из трубопроводов расположена вне кабины транспортного средства, а второй элемент трубопровода снабжен фильтрующим элементом очистки конденсата.

Капиллярно-пористое покрытие радиаторов повышает аэродинамическое сопротивление, что приводит к необходимости использования высоконапорного компрессора (вентилятора).

В режиме охлаждения расход воздуха через "горячий" теплообменник должен превышать расход воздуха через "холодный" теплообменник примерно в два раза. В конструкции кондиционера по прототипу расход воздуха через "горячий" теплообменник недостаточен, а при наличии неплотностей в кабине может упасть до таких малых величин, что привести к нагреву воздуха в "холодном" теплообменнике и даже выходу из строя термоэлектрических элементов. При работе кондиционера в режиме охлаждения воздух, проходя через "холодный" теплообменник, не обязательно достигает точки росы особенно при сухом наружном воздухе. При этом конденсата не образуется. Капиллярно-пористое покрытие, малонапитанное влагой, имеет большое тепловое сопротивление и начинает работать как теплоизолятор радиаторных пластин, что приводит к резкому снижению хладопроизводительности.

Таким образом, недостатками конструкции установки по прототипу являются низкие эффективность и хладопроизводительность.

Задачей изобретения является повышение эффективности и хладопроизводительности установки.

В известной установке для кондиционирования воздуха, содержащей корпус с размещенными в нем термоэлектрическими блоками, включающими термоэлектрические элементы, расположенные между радиаторами с ребристыми поверхностями, размещенными в изолированных друг от друга частях корпуса, каждая из которых имеет воздухозаборники и воздухоотводы, согласно изобретению термоэлектрические блоки расположены по периметру корпуса, при этом выходные фронты радиаторов расположены по замкнутому кругу, причем воздухозаборники размещены на боковой поверхности корпуса и сообщены с атмосферой, а воздухоотводы имеют расположенные по оси корпуса на его торцевых поверхностях патрубки, верхний из которых - для отвода воздуха в атмосферу, нижний - для подвода воздуха, например, в кабину, а по оси корпуса в закрепленном на нем кожухе установлены два двигателя, на выходных валах которых закреплены вентиляторы, размещенные в вышеуказанных патрубках. Кожух выполнен в виде двух тарелей, соединенных по наружному диаметру и закрепленных стойках, жестко установленных на основании корпуса.

Части корпуса изолированы друг от друга перегородкой, размещенной между термоэлектрическими блоками и кожухом электродвигателей, причем перегородка закреплена на стойках, жестко установленных на основании корпуса.

В кожухе выполнены отверстия, а между кожухом и двигателем выполнен зазор для сообщения полости кожуха с полостью верхней части корпуса.

На основании корпуса расположены примыкающие к выходным фронтам радиаторов пластины, имеющие отогнутые края и выполненные из адсорбирующего материала с капиллярной проводимостью.

В другом варианте указанные пластины имеют установленные по их краям фигурные пластины, размещенные между термоэлектрическими блоками и имеющие полки, расположенные перед входными фронтами радиаторов, установленных в верхней части корпуса.

Между торцевыми поверхностями термоэлектрических блоков и корпусом, а также между блоками установлены термоизолирующие прокладки.

Внутренняя поверхность нижней части корпуса и поверхности элементов, размещенных в этой части имеют термоизолирующее покрытие.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид установки в разрезе; на фиг. 2 - вид сверху; на фиг. 3 - разрез по Г-Г на фиг. 2; на фиг. 4 - вид снизу; на фиг. 5 - разрез по В-В на фиг. 1; на фиг. 6 - вид Е на фиг. 1; на фиг. 7 - разрез по Ж-Ж на фиг. 6; на фиг. 8 - разрез по Д-Д на фиг. 5.

Установка для кондиционирования воздуха в кабине транспортного средства содержит корпус 1. Внутри корпуса по периферии установлены термоэлектрические блоки 2, состоящие из термоэлектрических элементов 3, расположенных между теплообменниками (радиаторами) 4, 5 с ребристыми поверхностями. Выходные фронты радиаторов расположены по замкнутому контуру-прямоугольнику. В средней части корпуса 1 установлен кожух 6, в котором закреплены электродвигатели 7,8, на выходных валах которых закреплены вентиляторы - верхний 9 и нижний 10. Кожух 6 представляет собой две тарели: верхнюю 11 и нижнюю 12, скрепленные по наружному диаметру. Кожух 6 закреплен на четырех стойках 13, которые закреплены на основании корпуса 1. Между термоэлектрическими блоками 2 и кожухом 6 установлена перегородка 14, с одной стороны примыкающая к блокам 2, а с другой стороны закрепленная на стойках 13. Перегородка 14 с обеих сторон имеет приклеенные к ней накладки 15, выполненные из термоизолирующего материала. Накладки 15 обеспечивают герметичный стык перегородки 14 с термоэлектрическими блоками 2 и кожухом 6.

Перегородка 14 разделяет корпус 1 на две части - верхнюю 16 и нижнюю 17. В верней части 16 установлены радиаторы 4, а в нижней 17 - радиаторы 5. Между радиаторами 4 и радиаторами 5 установлены прокладки 18 из термоизолирующего материала. Между торцевыми поверхностями термоэлектрических блоков 2 и корпусом 1 установлены прокладки 19 из термоизолирующего материала.

На боковых поверхностях корпуса 1 выполнены воздухозаборные устройства (воздухозаборники) 20, 21. В нижней части корпуса 17 воздухозаборники выполнены в виде легкосъемных фильтров 22, установленных в отверстиях этой части корпуса. В верхней части воздухозаборники содержат жалюзи 23 и фильтры 24. В верхней части 16 установлены радиаторы 4, а в нижней 17 - радиаторы 5. Между радиаторами 4 и радиаторами 5 установлены прокладки 18 из термоизолирующего материала. Между торцевыми поверхностями термоэлектрических блоков 2 и корпусом 1 установлены прокладки 19 из термоизолирующего материала.

На боковых поверхностях корпуса 1 выполнены воздухозаборные устройства (воздухозаборники) 20, 21. В нижней части корпуса 17 воздухозаборники выполнены в виде легкосъемных фильтров 22, установленных в отверстиях этой части корпуса. В верхней части воздухозаборники содержат жалюзи 23 и фильтры 24.

Воздуховоды установлены на торцевых поверхностях корпуса 1 и имеют верхний патрубок 25 для отвода воздуха в атмосферу и нижний патрубок 26 для подвода воздуха в кабину транспортного средства.

Вентиляторы 9 и 10 установлены соответственно в патрубках 25, 26 и закрыты спиральными корпусами (улитками) 27, 28, которые крепятся к корпусу 1. К верхней улитке 27 на выходе крепятся защитная сетка 29 и отбойник 30.

В нижней улитке 28 с наружной стороны прикреплены направляющие устройства для воздуха (дефлекторы) 31. С внутренней стороны улитки 28 закреплены разделитель потока воздуха 32 и формирователь потока воздуха 33.

В верхней тарели 11 кожуха 6 выполнены отверстия 34, а между двигателем 7 и кожухом 6 есть зазор 35. Отверстия 34 и зазор 35 служат для сообщения полостей кожуха 6 и верхней части корпуса 16.

На основании корпуса 1 перед радиаторами 5 закреплены пластины 36 с отогнутыми краями 37. Пластины 36 примыкают к выходным фронтам радиаторов 5 и выполнены из пористого адсорбирующего материала с капиллярной проводимостью (например, из мипора). В другом варианте к пластинам 36 по краям прикреплены фигурные пластины 38, которые размещаются между термоэлектрическими блоками 2 и имеют отогнутые полки 39, расположенные перед входными фронтами радиаторов 4. Фигурные пластины 38 изготовлены из того же материала, что и пластины 36.

Внутренняя поверхность нижней части корпуса 17 (поверхность основания, переходящего в патрубок 24 перегородки 14) имеет термоизолирующие накладки, обозначенные соответственно позициями 19 и 15.

Кроме того, все поверхности элементов, размещенных в нижней части корпуса 17 (нижней тарели 12, кожуха 6, двигателя 8, стоек 13), имеют термоизолирующее покрытие, соответственно обозначенное позициями 40, 41, 42.

На нижней торцевой поверхности корпуса 1 закреплен (например, приклеен) уплотнитель 43.

Корпус 1 имеет место крепления 44 к кабине транспортного средства.

Термоэлектрические блоки 2, объединенные в термобатарею, подключены к питанию.

Установка для кондиционирования воздуха устанавливается на крышу кабины транспортного средства. Улитка 28 через люк входит внутрь кабины, а уплотнитель 43 ложится на крышку кабины.

Установка может работать в режиме охлаждения или в режиме обогрева кабины.

В режиме охлаждения через термоэлектрические элементы 3 пропускается ток питания, и таким образом понижается температура радиаторов 5 и повышается температура радиаторов 4. Электродвигатели 7, 8 подключены к питанию и вращают колеса вентиляторов 9, 10, которые создают разрежение в обеих частях корпуса 16, 17.

Электродвигатель 8 имеет загрузку в два раза меньшую, чем электродвигатель 7, поэтому теплоотдача электродвигателя 8 в воздушную среду в два раза меньше, чем у электродвигателя 7.

Наружный воздух через фильтры 22 воздухозаборников 21 поступает к "холодным" радиаторам 5, охлаждается и по патрубку 26 попадает на колесо вентилятора 10 и с внезапным расширением поступает в улитку 28. Затем через разделитель потока 32 воздух перетекает в две полости, образованные формирователем потока 33 и улиткой 28. Из полостей воздух через дефлекторы 31 поступает в кабину.

Дефлекторы 31 имеют регулировку для изменения направления потока воздуха в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Одновременно наружный воздух, проходя через жалюзи 23 и фильтры 24, поступает к "горячим" радиаторам 4, где нагревается.

Основная масса нагретого воздуха направляется через патрубок 25, колесо вентилятора 9 и улитку 27.

Другая часть воздуха, проходя через отверстия 34, попадает в полость кожуха 6, охлаждая торцы электродвигателей 7, 8. Из полости кожуха 6 воздух через зазор 35 попадает в патрубок 25, где смешивается с основной массой воздуха.

Из улитки 27 через защитную сетку 29 воздух сбрасывается в атмосферу. Для предотвращения попадания нагретого воздуха в воздухозаборники поток воздуха на отбойнике 30 разворачивается под небольшим углом кверху.

При работе установки в нормально увлажненном атмосферном воздухе пластины 36, примыкающие к выходным фронтам радиаторов 5, имеют отогнутые края 37. Конденсат, образующийся в результате охлаждения воздуха на "холодных" радиаторах 5, собирается пластинами 36 и поднимается по краям 37 (благодаря свойствам материала, из которого изготовлены пластины, например, мипора). С краев 37 образующийся конденсат легко испаряется в поток воздуха, дополнительно охлаждая его.

Благодаря этому в кабину поступает охлажденный и увлажненный воздух.

При работе в сильно увлажненном атмосферном воздухе используется второй вариант конструкции. При этом конденсат, образующийся в результате охлаждения воздуха на "холодных" радиаторах 5, собирается пластинами 36, откуда по фигурным пластинам 38 поступает к полкам 39, с которых испаряется в поток воздуха, поступающего в "горячие" радиаторы 4.

Увлажненный воздух при этом осушается, на что затрачивается дополнительное тепло "горячих" радиаторов. Более интенсивный отвод тепла с "горячих" радиаторов, позволяет интенсивнее охлаждать воздух на "холодных" радиаторах 5. Кроме того, в кабину попадает воздух не перенасыщенный влагой. В режиме охлаждения при температурах окружающего воздуха от 20 до 40 градусов установка позволяет снизить температуру воздуха, поступающего в кабину, соответственно на 10-17 градусов. При этом расход воздуха по "горячему" тракту составляет примерно 500 м³/час, а по "холодному" примерно 220-250 м³/час.

При температуре наружного воздуха 5-8 градусов C установка переводится переключателем, установленным в кабине в режим "обогрев". Через термоэлектрические элементы 3 пропускается ток обратной полярности. При этом электродвигатель 7 отключается.

В режиме обогрева кабины двигатель 8 вращает колесо вентилятора 10, создавая разрежение в нижнем тракте. Наружный воздух через фильтры 22 попадает на "горячие" радиаторы 5, нагревается и поступает в патрубок 26, проходит через колесо вентилятора 10 в улитку 28, откуда через дефлекторы 31 поступает в кабину.

Прямоточная схема движения воздуха через радиаторы, создание разрежения в обеих частях корпуса (в "горячем" и "холодном" трактах) обеспечивает работу установки без перетечек воздуха между ними.

Установка предназначена для кондиционирования воздуха, преимущественно кабин транспортных средств и кранов, кроме того, для кондиционирования воздуха небольших помещений. Установка для кондиционирования воздуха содержит корпус, в котором по периметру размещены термоэлектрические блоки, состоящие из термоэлектрических элементов, размещенных между радиаторами, расположенными в изолированных друг от друга частях корпуса. Выходные фронты радиаторов расположены по замкнутому контуру. Части корпуса имеют соответственно воздухозаборники, сообщенные с атмосферой. На торцевых поверхностях корпуса по его оси установлены патрубок для отвода воздуха в атмосферу и патрубок для подвода воздуха, например, в кабину. В закрепленном на основании корпуса кожухе установлены электродвигатели, на выходных валах которых закреплены вентиляторы, соответственно установленные в патрубках. Техническим результатом является повышение эффективности и холодопроизводительности установки. 8 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Установка для кондиционирования воздуха, содержащая корпус с размещенными в нем термоэлектрическими блоками, включающими термоэлектрические элементы, расположенные между радиаторами с ребристыми поверхностями, размещенными в изолированных друг от друга частях корпуса, каждая из которых имеет воздухозаборники и воздухоотводы, отличающаяся тем, что термоэлектрические блоки расположены по периметру корпуса, при этом выходные фронты радиаторов расположены по замкнутому контуру, причем воздухозаборники размещены на боковой поверхности корпуса и сообщены с атмосферой, а воздухоотводы имеют расположенные по оси корпуса на его торцевых поверхностях патрубки, верхний из которых - для отвода воздуха в атмосферу, нижний - для подвода воздуха, например, в кабину транспортного средства, а по оси корпуса, в закрепленном на нем кожухе установлены два двигателя, на выходных валах которых закреплены вентиляторы, размещенные в указанных патрубках. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кожух электродвигателей выполнен в виде двух тарелей, соединенных по наружному диаметру и закрепленных на стойках, жестко установленных на основании корпуса. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что части корпуса изолированы друг от друга перегородкой, размещенной между термоэлектрическими блоками и кожухом электродвигателей, причем перегородка закреплена на стойках. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в кожухе выполнены отверстия, а между кожухом и двигателем выполнен зазор для сообщения полости кожуха с полостью верхней части корпуса. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на основании корпуса расположены примыкающие к выходным фронтам радиаторов пластины, имеющие отогнутые края и выполненные из адсорбирующего материала с капиллярной проводимостью. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на основании корпуса расположены примыкающие к выходным фронтам радиаторов пластины, по краям которых установлены фигурные пластины, размещенные между термоэлектрическими блоками и имеющие полки, расположенные перед входными фронтами радиаторов, установленных в верхней части корпуса. 7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что между торцевыми поверхностями термоэлектрических блоков и корпусом установлены термоизолирующие прокладки. 8. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что между термоэлектрическими блоками установлены термоизолирующие прокладки. 9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя поверхность нижней части корпуса и поверхности элементов, размещенных в этой части, имеют термоизолирующее покрытие.