КОМПАКТНЫЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ХОЛОДИЛЬНИК Российский патент 2004 года по МПК F25B21/02 

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к термоэлектрическим холодильникам с малым объемом, предназначенным для охлаждения и сохранения в охлажденном виде продуктов питания и напитков, и может найти широкое применение в качестве встраиваемого модуля в бытовую кухонную мебель, в транспортных средствах, например для локомотивных бригад железнодорожного транспорта, купе проводника пассажирского вагона, в офисе, кают-компании.

В настоящее время при создании конструкции встроенных в мебель небольших холодильников на термоэлектрических модулях, принцип работы которых основан на эффекте Пельтье, существует проблема повышения эффективности отвода тепла от горячей стороны термомодуля. Эту задачу решают, создавая разные конструкции термоэлектрических холодильников.

Так, известен портативный термоэлектрический холодильник (1), содержащий термоизолированный корпус с дверцей, уплотнитель, холодильную камеру, горячий и холодный рассеиватели, контактирующий через тепловой контакт с ними термоэлектрический блок и систему питания и управления. Для обеспечения заданного перепада температур в нем применен горячий наружный рассеиватель, который находится в тепловом контакте с термоэлектрическим блоком и расположен в противоположной стороне от первой торцевой стенки камеры. Он имеет основание, выполненное из теплопроводного металла и множество расположенных рядом параллельных ребер, перпендикулярных основанию, а в качестве внутреннего холодного рассеивателя использована облицовка камеры из монолитного теплопроводного материала.

Недостатками этого устройства являются следующие. При развитии поверхности горячего наружного рассеивателя традиционным способом (увеличением его площади), в условиях естественной конвекции приводит к возрастанию кондуктивного сопротивления теплоотвода от источников тепла к ребрам рассеивателя, что влечет за собой недопустимое повышение температуры горячих граней рассеивателя и, следовательно, к повышению температуры в холодильной камеры.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является термоэлектрическое охлаждающе-нагревательное устройство (2), выбранное в качестве прототипа.

Данное термоэлектрическое охлаждающе-нагревательное устройство содержит теплоизолированный корпус, дверь с уплотнителем и магнитной вставкой, внутреннюю камеру, наружный и внутренний рассеиватели тепла, контактирующие с ними через тепловой контакт термоэлектрические блоки и систему питания и управления.

В термоэлектрическом охлаждающе-нагревательном устройстве термоэлектрические блоки контактируют с наружным и внутренним рассеивателями тепла через передающие тепловой поток дистанцеры, выполненные в виде стержней. Наружный рассеиватель выполнен в виде набора пластин и расположен на наружной стенки корпуса. Внутренний рассеиватель выполнен в виде набора листов и закреплен на задней стенке камеры. Пластины наружного и листы внутреннего рассеивателей соединены между собой дистанционными шайбами. Противостоящие дистанцеры наружного и внутреннего рассеивателей жестко соединены между собой через термоэлектрический блок и теплоизолированы один относительно другого. Все детали тепловой схемы изготовлены из высокопроводного материала, а их контактирующие поверхности покрыты слоем теплопроводной пасты. Термоэлектрический блок смещен к наружному краю теплоизолирующего корпуса.

Недостатками этого устройства являются следующие. Эффективность отвода тепла от горячих спаев термоэлементов очень низкая, поскольку наружный рассеиватель тепла, состоящий из пластин и дистанцерных шайб, представляет собой сложную конструкцию, что приводит к усложненному процессу сборки (монтажа) и демонтажа. Еще одним недостатком этого устройства является повышение потребления электроэнергии, а также высокая себестоимость изделия вследствие наличия множества узлов и отдельных деталей.

Решаемой задачей настоящего изобретения является устранение части из указанных недостатков: повышение экономичности энергопотребления термоэлектрического холодильника, упрощение конструкции, обеспечение удобства сборки (монтажа) и демонтажа, повышение эффективности теплорассеивателя за счет увеличения теплорассеивающей поверхности.

Сущность изобретения заключается в том, что компактный термоэлектрический холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с дверью, свободными стенами и блок-стенкой, имеющей пластину и с закрепленными на ней термомодулями, каждый из которых имеет холодную и горячую стороны, в отличие от прототипа согласно изобретению он снабжен теплоотделяющим держателем для блок-стенки, выполненным в виде рамы, установленной в проеме камеры под блок-стенкой, при этом блок-стенка закреплена на раме с возможностью теплового контакта ее пластины и горячего наружного радиатора, причем пластина установлена на раме на теплоизолирующих элементах.

Заявляемое техническое решение имеет отличие от прототипа, т.е. отвечает критерию "новизна" и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию "изобретательский уровень", и может найти применение в промышленности, т.е. характеризуется "промышленной применимостью".

Для лучшего понимания сущности заявляемого изобретения можно обращаться к следующим подробностям конструкции, поясняемым соответствующими чертежами, а именно:

фиг.1 - общий вид (вид сбоку) компактного термоэлектрического холодильника;

фиг.2 - вид А на фиг.1 на блок-стенку устройства;

фиг.3 - разрез А - А на фиг.2 в месте крепления наружного горячего радиатора и модуля охлаждения.

Компактный термоэлектрический холодильник содержит (см. фиг.1-3) теплоизолированную камеру 1 с дверью 2 и блок-стенку 3. Блок-стенка 3 (см. фиг.2) выполнена в виде пластины 4 с расположенными вдоль ее геометрической оси окнами 5, число которых соответствует числу термомодулей 6 (в данном варианте два термомодуля) (см. фиг.1). На блок-стенку 3 устанавливают наружные радиаторы 9 с основаниями 10 (см. фиг.1, 2). На основания 10 наружных радиаторов 9 посредством теплопроводной клеящей пасты устанавливаются термомодули 6, работающие на эффекте Пельтье, каждый из которых имеет холодную 7 и горячую 8 стороны (см. фиг.1, 3). Вплотную к холодной стороне термомодуля 6 устанавливают холодопровод 11, который крепится к наружному радиатору 9 винтами 12, а отверстия для винтов имеют теплоизолированные втулки 13. На холодопровод 11 надевается изолятор 14, выполненный, например, из пенопласта ПСБ-35 ГОСТ 1558-86, и через отверстия в изоляторе 14 заливается пенополиуретан ГОСТ ППУ-355 МФ ТУ6-55-221-1372-94 для дополнительной изоляции холодопровода 11 (см. фиг.3).

Блок-стенка 3 закреплена на теплоотделяющем держателе 15 с возможностью теплового контакта ее пластины 4 и наружного радиатора 9 (см. фиг.1-3). Пластина 4 установлена на телоотделяющем держателе 15 через винты 16 и изоляционные втулки 17 (см. фиг.3).

Блок-стенка 3 устанавливается на теплоотделяющий держатель 15, выполненный в виде рамы, установленной в проеме камеры 1 под блок-стенкой 3 (фиг.2).

Компактный термоэлектрический холодильник работает следующим образом (см. фиг.1-3). Принцип работы компактного термоэлектрического холодильника 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 поглощение тепла (т.е. охлаждение), а на другом - выделение. Включением тумблера "Сеть" (не показан) подают напряжение к термомодулям 6. С этого момента начинается процесс охлаждения холодной 7 стороны термомодуля 6. При этом холодопровод 11 осуществляет процесс передачи холодного воздуха от холодной 7 стороны термомодуля 6 в объем камеры 1.

Одновременно с процессом охлаждения происходит процесс выделения тепла на горячей 8 стороне термомодулей 6, передающегося на ребра наружного горячего радиатора 9, и рассеивается в окружающий их воздух ребрами горячего радиатора 9 и дополнительного рассеивателя тепла - пластины 4. За счет этого повышается эффективность теплорассеивания. Пластина 4 выполняет одновременно функции дополнительного теплорассеивателя и служит элементом для монтажа термомодулей и стенкой холодильника. За счет естественной конвекции горячий воздух поднимается вверх и уходит от устройства.

Теплоотделяющий держатель, выполненный в виде рамы, создает удобство сборки, имея рациональную конструкцию.

В заявляемом компактном термоэлектрическом холодильнике решена задача повышения экономичности энергопотребления термоэлектрического холодильника, упрощение конструкции, обеспечение удобства сборки (монтажа) и демонтажа, повышение эффективности теплорассеивателя за счет увеличения теплорассеивающей поверхности.

Из вышесказанного очевидны следующие преимущества предлагаемого компактного термоэлектрического холодильника:

- конструкция отличается компактностью и низкой стоимостью по сравнению с известными;

- конструкция отличается использованием экологически чистого источника холода;

- повышена эффективность отвода тепла от горячей стороны и холода от холодной стороны термомодуля за счет оригинальных конструкторских решений;

- улучшены технические характеристики.

Источники информации

1. Компактный термоэлектрический холодильник. Патент США №4326383, М.кл. F 25 В 21/02, F 25 D 3/08, 27.04.82.

2. Термоэлектрическое охлаждающе-нагревательное устройство. Патент РФ №2110020, М.кл. F 25 В 21/02 27.04.1998 (прототип).

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к термоэлектрическим холодильникам с малым объемом, предназначенным для охлаждения и сохранения в охлажденном виде продуктов питания и напитков, и может найти широкое применение в качестве встраиваемого модуля в бытовую кухонную мебель. Термоэлектрический холодильник содержит теплоизолированную камеру с дверью, свободными стенами и блок-стенкой. Блок-стенка имеет пластину с закрепленными на ней термомодулями, каждый из которых имеет холодную и горячую стороны. Теплоотделяющий держатель для блок-стенки выполнен в виде рамы, установленной в проеме камеры под блок-стенкой. Блок-стенка закреплена на раме с возможностью теплового контакта ее пластины и наружного горячего радиатора. Пластина установлена на раме на теплоизолирующих элементах. Использование изобретения позволит повысить экономичность энергопотребления, упростить конструкцию, обеспечить удобство сборки и демонтажа и повысить эффективность теплорассеивания. 3 ил.

Компактный термоэлектрический холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с дверью, свободными стенами и блок-стенкой, имеющей пластину и закрепленные на ней термомодули, каждый из которых имеет холодную и горячую стороны, отличающийся тем, что он снабжен теплоотделяющим держателем для блок-стенки, выполненным в виде рамы, установленной в проеме камеры под блок-стенкой, при этом блок-стенка закреплена на раме с возможностью теплового контакта ее пластины и горячего наружного радиатора, причем пластина установлена на раме на теплоизолирующих элементах.