ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК F25B21/02 

Изобретение относится к экологически чистым устройствам, предназначенным для охлаждения воздуха в термоизолированном объеме, в частности, используется в транспортных средствах, например автомобилях для перевозки продуктов, в торговом холодильном оборудовании - прилавках, горках, стеллажах и в закрытых электронных шкафах.

На сегодняшний день достаточно актуальной является разработка конструкции экологически чистого воздухоохладителя для термоизолированной камеры. Известные экологически чистые воздухоохладители, использующие в качестве источника холода, термоэлектрические модули, как правило, недостаточно надежны в эксплуатации.

Так, известен встроенный автомобильный холодильник [1] , содержащий корпус, состоящий из рабочей камеры, крышки и откидного столика, включающий источник холода, радиатор теплосброса, вентилятор и регулятор температуры, а также радиатор теплопоглощения. Агрегат охлаждения в качестве источника холода содержит по крайней мере один термоэлектрический модуль, принцип работы которого основан на эффекте Пельтье. Регулятор температуры, радиатор теплосброса и вентилятор установлены на внешней стенке корпуса, радиатор теплопоглощения выполнен на внутренней стенке корпуса в виде металлической обшивки, при этом тепловыделяющая и теплопоглощающая поверхности термомодуля находятся в тепловом контакте с радиатором теплосброса и радиатором теплопоглощения соответственно.

Недостатком этого устройства является низкая надежность при эксплуатации, обусловленная быстрым разрушением источника холода из-за тряски устройства в пути.

Также известны термошкафы [2, 3] , предназначенные для торгово-холодильных систем, содержащие термоэлектрический воздухоохладитель с термобатареей на термомодулях, радиаторами на холодной и горячей сторонах батареи, вентиляторами. Основные недостатки этих устройств обусловлены тем, что их конструкции низко эффективны по возможности отвода тепла от горячих и холода от холодных спаев термоэлементов и ненадежны в эксплуатации вследствие быстрого разрушения термомодулей.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому объекту является термоэлектрический воздухоохладитель, размещенный в термошкафу для хранения продуктов [4]. Этот воздухоохладитель представляет собой термоизолированный вкладыш, в котором по обе стороны от центральной оси, перпендикулярной плоскости вкладыша, выполнены технологические окна, в которых размещены термоэлектрические батареи, а по обе стороны от вкладыша установлены радиаторы и вентиляторы.

Недостатками этой конструкции являются низкая эффективность по отводу тепла и холода и ненадежность эксплуатации из-за непрочности закрепления термоэлектрических батарей, недостаточной ремонтопригодности устройства в целом.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании недорогого и простого по конструкции, экологически чистого термоэлектрического воздухоохладителя, имеющего высокую эффективность отвода тепла от горячих спаев и холода от холодных спаев термомодулей и надежность устройства в эксплуатации. При этом должно быть обеспечено достижение следующих технико-экономических результатов:
- улучшение технических и эксплуатационных характеристик;
- малая инерционность;
- высокая надежность;
- отсутствие шума;
- экологическая безопасность вследствие отсутствия химически активных или находящихся под высоким давлением хладагентов;
- возможность применения на движущихся объектах;
- возможность эксплуатации в широком диапазоне климатических условий.

Предлагается термоэлектрический воздухоохладитель, содержащий термобатарею с термомодулями, холодный и горячий радиаторы и вентиляторы теплосброса и теплопоглощения. Достижение указанных технических результатов обеспечивается за счет того, что воздухоохладитель снабжен установленной между радиаторами фиксирующей кассетой, выполненной в виде монтажной платы, имеющей контактные площадки для соединения термомодулей и размещенные в шахматном порядке технологические окна для установки термомодулей, при этом внутренние поверхности холодного и горячего радиаторов выполнены с размещенными в шахматном порядке выступами, а термомодули установлены в окнах упомянутой выше кассеты с возможностью контактирования их горячих и холодных сторон с выступами соответствующих радиаторов, а также с возможностью образования между внутренними поверхностями холодного и горячего радиаторов изоляционных каналов.

Заявляемое изобретение может быть признано соответствующим требованиям новизны, поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам предлагаемого изобретения.

Изобретение можно признать имеющим изобретательский уровень вследствие того, что оно явным образом не следует из уровня техники, поскольку из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемых этим изобретением преобразований, характеризуемых отличительными от прототипа существенными признаками, направленными на достижение заявляемого технического результата.

Предлагаемое изобретение соответствует требованию промышленной применимости, поскольку оно изготавливается и используется в промышленности (см. прилагаемую рекламу-проспект). Сущность заявляемого устройства поясняется следующими чертежами:
фиг.1 - общий вид термоэлектрического воздухоохладителя (с сечением);
фиг.2 - то же, вид А;
фиг.3 - то же, сечение Б-Б;
фиг.4 - то же, сечение Д-Д;
фиг.5 - кассета (поз. 8, вид сверху);
фиг.6 - установка воздухоохладителя.

Термоэлектрический воздухоохладитель содержит (см. фиг.1-4) термобатарею 1 с термомодулями 2, холодный радиатор 3 и вентилятор 4 теплопоглощения, горячий радиатор 5 и вентилятор 7 теплосброса. Кроме того, воздухоохладитель снабжен установленной между радиаторами 3 и 5 фиксирующей кассетой 8 (см. фиг.4, 5), выполненной в виде монтажной платы, имеющей контактные площадки 9 для соединения термомодулей 2 и расположенные в шахматном порядке технологические окна 10 для установки в каждом из них термомодуля 2. Внутренние поверхности холодного 3 и горячего 5 радиаторов снабжены размещенными в шахматном порядке выступами 11 (см. фиг.3).

Термомодули 2 установлены (см. фиг.4) в окнах 10 упомянутой кассеты 8 (см. фиг. 5) с возможностью контактирования горячих сторон термомодулей с выступами 11 горячего радиатора 5 и соответственно холодных поверхностей термомодулей с выступами 11 холодного радиатора. При этом внутренние поверхности холодного 3 и горячего 5 радиаторов образуют изоляционные каналы 12, заполненные теплоизоляционным материалом, например велотермом или пенофолом.

Термоэлектрический воздухоохладитель работает следующим образом (см. фиг. 1-6). Принцип работы воздухоохладителя основан на использовании эффекта Пельтье, когда при пропускании постоянного тока через контакты двух разнородных веществ (металлов, полупроводников), из которых состоит термомодуль, на одном из контактов происходит охлаждение (поглощение тепла), а на другом - выделение тепла. Воздухоохладитель устанавливают (см. фиг.6) в стенке термоизолированной камеры 13. Затем включением тумблера "Сеть" (на фиг. не показан) подают напряжение к термомодулям 2 и вентиляторам. С этого момента начинается процесс охлаждения холодных поверхностей термомодулей 2 и ребер холодного радиатора 3. При этом вентилятор 4 теплопоглощения осуществляет процесс циркуляции холодного воздуха от холодного радиатора 3 в объеме камеры и теплого воздуха из объема камеры к ребрам холодного радиатора 3. Движение потоков воздуха показано на фиг.3 пунктирными стрелками. Таким образом, тепловую энергию из внутреннего объема камеры 13 "откачивают" наружу.

Одновременно с процессом охлаждения происходит процесс выделения тепла на горячих поверхностях термомодулей, передающегося на ребра горячего радиатора 5, обдуваемого потоком охлаждающего воздуха от вентилятора 7 теплосброса, обеспечивающего удаления тепла во внешнюю среду (см. фиг.6). Таким образом, в теплоизолированной камере можно обеспечить температуру, равную, например, 7^oС при температуре окружающей среды 35^oС.

Благодаря конструкции, при которой термомодули закреплены в фиксирующей кассете, значительно повышаются прочностные характеристики предлагаемого устройства, обеспечивающие повышение срока службы и надежности в эксплуатации. Наличие в конструкции выступов на внутренних поверхностях радиаторов и образованных при этом каналов обеспечивает повышенную степень надежности при передаче радиаторами как тепла, так и холода, и обеспечивает качественную изоляцию друг от друга холодного и горячего радиаторов. Из вышесказанного очевидны следующие преимущества предлагаемого термоэлектрического воздухоохладителя:
- конструкция отличается компактностью, повышенной прочностью и низкой стоимостью;
- конструкция отличается использованием экологически чистого источника холода и отсутствием химически активных или находящихся под высоким давлением хладагентов;
- повышена эффективность отвода тепла от горячих спаев и холода от холодных спаев термоэлементов за счет оригинальных конструкторских решений;
- повышена надежность воздухоохладителя при эксплуатации;
- конструкция обеспечивает возможность эксплуатации в широком диапазоне климатических условий и на движущихся объектах;
- улучшены технические характеристики.

Источники информации
1. Встроенный автомобильный холодильник. Свидетельство на полезную модель 4858, М. кл. Н 01 L 35/00, 27.06.96.

2. Термоэлектрический холодильник. Свидетельство на полезную модель 9510, М. кл. F 25 В 21/02, опубл. 16.03.99.

3. Термоэлектрическое охлаждающее устройство. Свидетельство на полезную модель 9511, М. кл. F 25 В 21/02, опубл. 16.03.99.

4. Термошкаф для хранения пищевых продуктов. Свидетельство на полезную модель 4368, М. кл. F 25 В 21/02,опубл. 16.06.97. (прототип).

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к экологически чистым термоэлектрическим воздухоохладителям, предназначенным для охлаждения воздуха в термоизолированном объеме. Воздухоохладитель содержит термобатарею с термомодулями, холодный и горячий радиаторы и вентиляторы теплосброса и теплопоглощения. Использование изобретения позволит улучшить технические и эксплуатационные характеристики. 6 ил.

Термоэлектрический воздухоохладитель, содержащий термобатарею с термомодулями, холодный и горячий радиаторы, внутренние поверхности которых снабжены выступами для теплового контакта с соответствующей стороной термомодуля и имеют изоляционные каналы, заполненные теплоизоляционным материалом, вентиляторы теплосброса и теплопоглощения, отличающийся тем, что он снабжен установленной между упомянутыми горячим и холодным радиаторами фиксирующей кассетой, выполненной в виде монтажной платы, имеющей контактные площадки для соединения термомодулей и технологические окна для установки в них термомодулей с возможностью контактирования их горячих и холодных сторон с выступами соответствующих радиаторов.