Термоэлектрический холодильник Советский патент 1983 года по МПК F25B21/02 

(5) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ХОЛОДИЛЬНИК

1

Изобретение относится к холодильной технике.

Известен термоэлектрический холодильник, который содержит двухстенный корпус с вакуумной теплоизоляцией, термоэлектрическую батарею, теплообменник для охлаждения ее горячих спаев, вакуум-насос, соединенный всасывающим патрубком с межстенным пр1рстранством корпуса, а выхлопным патрубом - с атмосферой 13Однако известный холодильник имеет недостаточную эксплуатационную надежность из-за недостаточно эффективного охлаждения горячих спаев, особенно при повышенных температурах окружающего воздуха или любого другого теплоносителя, охлаждающего через теплообменник горячий спай, так как при этом значительно возрастает температура внутри холодильной камеры.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности за

счет одновременного использования вакуума для охлаждения горячих спаев. Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрическом холодильнике, содержащем двухстенный корпус с вакуумной теплоизоляцией, термоэлектрическую батарею, теплообменник для охлаждения ее горячих спаев, вакуум-насос, соединеннный всасыЁающим патрубком с межстенным пространством корпуса, а выхлопным патрубком - с атмосферой, теплообменник размещен в герметичной камере, расположенной в межстенном прострйнстве корпуса и сообщенной трубопроводом с вакуум-насосом, при этом холодильник снабжен дозатором жидкости, соединенным с герметичной камерой и золотниковым механизмом, связанным с выключателем электропитания термобатареи и подключенным к трубопроводам, соединяющим вакуум-насос с герметичной камерой и с межстенным пространством. При этом дозатор жидкости соединен с выхлопным патрубком вакуумнасоса и установлен с возможностью слива жидкости в дозатор. На фиг. 1 схематично изображен термоэлектрический холодильник; на фиг, 2- - золотниковый механизм пр различных положениях выключателя электропитания. Холодильник содержит двухстенный корпус, между наружной стенкой 1 и внутренней стенкой 2 которого разме щена вакуумная теплоизоляция 3, например порошкообразная. В корпусе размещены холодильная-камера А, тер моэлектрическая батарея 5 с горячими спаями 6 и холодными спаями 7. Причем горячие спаи 6 снабжены тепл обменником 8, а выключатель 9 элект ропитания соединяет термоэлектричес кую батарею 5 с источником 10 элект ропитания при помощи цепи 11. Вакуум-насос 12 соединен всасывающим патрубком 13 с межстенным пространс вом корпуса черезфильтр Т, а выхлопным патрубком 15 - с атмосферой Теплообменник 8 размещен в герметич ной камере 16 с герметизированными 1стенками 17, смонтированными между горячими спаями и теплообменником с обеспечением плотного примыкания к ним. Кроме того, холодильник снабжен дозатором 18 жидкости, соединенным через вентиль 19 с герметичной камерой 16. Трубопровод 20 снабжен зо лотниковым механизмом 21, связанным с выключателем 9 электропитания тер мобатареи. Дозатор 18 жидкости соед нен с выхлопным патрубком 15 вакуум-насоса и установлен с возможностью слива жидкости в дозатор. Причем выхлопной патрубок .соединен с дозатором жидкости насадком 22. Холодильник работает следующим о разом. При установке в положение А (фиг. 2) выключателя 9 электропитания размыкается цепь 11, соединяющая термоэлектрическую батарею 5 с источником 10 электропитания; при этом благодаря соединению выключате ля 9 электропитания с золотниковым механизмом 21 последний приводится в положение, обеспечивающее подключ ние вакуум-насоса 12 к межстенному пространству. Вентиль 19 закрывается, в дозатор 18 заливается жидкост -(вода). Включается вакуум-насос 12. Из межстенного пространства двухстенного корпуса, в котором размещена вакуумная изоляция, при помощи вакуум-насоса 12 откачивается воздух через фильтр I, всасывающий патрубок 13 и выбрасывается в атмосферу через выхлопной патрубок 15. При этом фильтр k препятствует попаданию частиц теплоизоляции в вакуумнасос. Вентиль 19 открывается и из дозатора 18 жидкости заливается необходимое -количество (например, 100 г) воды в камеру 16. Далее вентиль 19 закрывается После достижения необходимого давления (например 0,1 мм рТоСТ.) в межстенном пространстве выключатель 9 электропитания вместе с- золотниковым механизмом 21 вращением против часовой стрелки п ремещается из положения А в положение б (фиг 3). Рри этом вакуум-насос 12 подключает- , ся к камере 16 через трубопровод 20. В камере 16, имеющей герметизированные стенки 17, понижается давление воздуха, что приводит к закипанию жидкости в камере 16. Тепло на испарение жидкости поступает из холодной камеры k через отключенную от источника 10 электропитания термоэлектрическую батарею 5 и теплообменник 8; из окружающей среды через теплоизоляцию 3 и через другие элементы (вентиль 19, трубопровод 20), являющиеся тепловыми мостами; из самой жидкости, залитой в камеру 16, за счет её охлаждения. Вакуум-насос 12 сначала откачивает смесь воздуха с парами жидкости, и затем практически чистые пары жидкости. Образующийся в камере пар частично уплотняется в пространстве камеры 16, а частично отсасывается вакуум-насосом 12. Благодаря последнему давление и температура паров в камере 16 понижаются, причем пары уаходятся в состоянии насыщения (относительная влажность 100). Так например, при производитель - I: л водяных ngpoe ности вакуум-насоса 0,7 --- вода (100 г) в камере 16 охлаждается от температуры +20 С до за 0,6 ч, а за это время испаряется всего г воды и давление паров в камере 16 достигает ,6 мм рт.ст. Выключатель 9 электропитания одновременно с золотниковым механизMOM Z вращением против часовой стрелки переводится из положения Б в положение В (фиг. 1) и замыкает цепь 11, соединяющую термоэлектричес кую батарею 5 с источником 10 электропитания. При этом через термоэлект рическую батарею 5 проходит электрический ток, на горячих ее спаях 6 выделяется tenлo, а на холодных спаях 7 поглощается тепло; последнее поступает из холодильной камеры и складывается из тепловых потоков, выделяемых внутри камеры за счет ее охлаждения, и из тепловых потоков, поступающих в камеру 4 из окружающей среды через вакуумную теплоизоляцию 3. Тело, выделяющееся на горячих спаях 6, поступает в дополнитель ную камеру 16 через герметизированные стенки 17, смонтированные между горячими спаями 6 и теплообменником 8, с обеспечением плотного примыкания к ним; далее через теплообменник 8. В положении В золотникового механизма, вакуум-насос 12 продолжает работать на камеру 16, откачивая из нее образукщиеся водяные пары через трубопровод 20 и выбрасывая их в атмосферу черезвыхлопной патрубок 15. При этом температура жидкости (воды) в камере 16 повышается за 0,8 ч от О +13°С, а температура камеры j снижается с +20 С и уста навливается равной -8°Со Давление водяных паров в камере 1б устанавли вается на уровне 11,25 мм рт.ст,, часовой расход испаряющейся воды 30 г/ч при теплопоступлении от горя чих спаев в камеру 16 в количестве 20 ВТ. Таким образом, тепло от горячих спаев отводится в воду температуры +13°С, гораздо более низкой, чем тем пература окружащего воздуха +35°С. Благодаря этому в камере k устанавливается температура -8°С, более низкая, чем при отводетепла в окружающий воздух в известном холодильнике +14°С. Это говорит о большей эксплуатационной надежности предложенного холодильника. Выключатель 9 электропитания одновременно с золотниковым механиз- мом 21 вращением по часовой стрелке переводится из положения В в положе ние F (фиг. ) и размыкает цепь 11, соединяющую термоэлектрическую бата рею 5 с источником IDs электропита124 ния. При этом вакуум-насос 12 не работает, а в межстенном пространстве и в камере 16 сохраняется вакуум. Температуры в камерах 16 и выравниваются за 0,2 ч и держатся длительное (3- ч) время на уровне +2°С, при повышенной температуре +35°С ок ружающего воздуха. При этом электроэнергия не потребляется. В известном же холодильнике при энергопотреблении около 20 ВТ температура в холодильной камере держится на уровне . uaijee выключатель из положения вращением по часовой стрелке переВОДИТСЯ в положение А, работа холодильника повторяется в описанной выше последовательности, обеспечивающей возможность попеременного подключения вакуум-насоса к дополнительной камере и межстенному пространству, при периодическом включении и выключении электропитания термобатареи. Конструкция холодильника позволяет использовать вакуум одновременно как для создания эффективной теплоизоляции, так и для дополнительного охлаждения горячих спаев; благодаря создаваемому вакууму в камере 16, интенсивному охлаждению жидкости за счет испарения последней в вакуум и выполнению стенок 17 камеры герметизированными и смонтированными между горячими спаями и теплообменником обеспечивается улучшенный тепловой контакт, уменьшается перегрев и соответственно повышается интенсивность охлаждения горячих спаев испа- ряющейся жидкостью. Поэтому, несмотря на повышение температуры окружающего воздуха, температура внутрж холодильной камеры 4 значительно снижается и соответственно повышается надежность холодильника. Однако эксплуатационная надежность холодильника недостаточна при ограниченном запасе охлаждаемой жидкости (например, вода). При этом испарившаяся жидкость выбрасывается вакуум-насосом 12 через -выхлопной патрубок 15 в атмосферу. Поэтому после полного использования запаса жидкости в дозаторе 18 холодильник становится неработоспособным; эксплуатационная надежность холодильника может быть дополнительно повышена благодаря возможности слива жидкости в дозатор с помощью вакуум-наcoca. При этом водяные пары на выходе патрубка 15 конденсируются благодаря высокому (атмосферному) давлению и через насадок 22 поступают в дозатор 18. При этом необходимость в пополнении дозатора новым запасом жидкости отпадает и холодильник становится работоспособным без необходимости пополнения запасов, соответственно повышается эксплуатационная надежность холодильника. Таким образом, предложенная конст рукция холодильника обеспечивает повышение эксплуатационной надежности благодаря уменьшению нежелательных перегревов холодильно11 камеры при одновременном использовании ваку ума как для уменьшения теплопроводности теплоизоляции холодильной каме ры, так и для интенсификации охлажде ния горячих спаев батареи. Формула изобретения Термоэлектрический холодильник, содержащий двухстенный корпус с ваку умной теплоизоляцией, термоэлектрическую батарею, теплообменник для охлаждения ее горячих спаев, вакуумнасос, соединенный всасывающим патрубком с межстенным Пространством корпуса, а выхлопным патрубком - с атмосферой,отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности за счет одновременного использования вакуума для охлаждения горячих спаев, .теплообменник размещен в герметичной камере, расположенной в межстенном пространстве корпуса и сообщенной трубопроводом с вакуум-насосом, при этом холодильник снабжен дозатором жидкости, -соединенным с герметичной камерой золотниковым механизмом, связанным с выключателем электропитания термобатареи и подключенным к Урубопроводам, соединяющим вакуум-насос с герметичной камерой и с межстенным пространством. 2. Холодильник по п. 1, отличающийся тем, что дозатор жидкости соединен с выхлопным патрубком вакуум-нйсоса и установлен с возможностью слива жидкости в дозатор. Источйики информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР If 228045, кл. F 25 В 21/02, 1968.