Термоэлектрический охладитель Советский патент 1984 года по МПК F25B21/02 

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к термоэлектрическим холодильникам, и может быть использовано при охлаждении и термостабилизации различных объектов. Известен термоэлектрический охладитель, содержащий термобатарею, состоящую из термоэлементов с ветвями р- и л-типа провопимости, горячими и холодными спаями и коммутаци онными пластинами, и теплообменник горячих спаев, причем коммутационные пластины термоэлементов и теплообменник горячих спаев соединены между собой при помош;и крепежных элементов, а термобатарея установле на с возможностью прижима с заданным усршием к охлазкдаемому объекту 1. Недостатком такого термоэлектрического охладителя является невысокий коэффициент термоэлектрической добротности, который сохраняет свое значение постоянным в процессе.работы охладителя. Известен также термоэлектрический охладитель, содержащий термобатарею, состоящую из термоэлементов с ветвями р- и п-типа проводимости, горячими и холодными спаям и коммутационным пластинами, теплообменник горячих спаев и емкость с замерзающей жидкостью, причем коммутационные пластины термоэлемен тов и теплообменник горячих спаев механически соединены между собою с заданным усилием прижима при помо щи элементов, а емкость выполнена с возможностью расширения в направлении увеличения усилия прижима при замерзании жидкости J Недостатком данного термоэлектршгёского охладителя являются ограничейные функциональные возможности поскольку емкость с замерзающей жид костью расположена между двумя теплообменниками холодных спаев и, следовательно, является обязательны наличие ДВУХ термоэлементов, что ув личивает габариты охладителя и не позволяет использовать-его для охла дения миниатюрных объектов. Кроме того, емкость с замерзающей жидкост имеет большой объем, что увеличивае время ее замерзания и соответственн время выхода охладителя на оптималь ньй ражим. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей термоэлектрического охладителя. Указанная цель достигается тем, что в термоэлектрическом охладителе, содержащем термобатарею, состоящую из термоэлементов с ветвями р- и проводимости, горячими и холодными спаями и коммутационными пластинами, теплообменник горячих спаев и емкость с замерзающей жидкостью, причем коммутационные пластины термоэлементов и теплообменник горячих спаев механически соединены между собою с заданным усилием прижима при помощи крепежных элементов, а емкость вьшолнена с возможностью расширения в направлении увеличения усилия прижима при замерзании жидкости, емкость выполнена секционной, каждая ее секция установлена в разрыве соответствующей ветви со стороны ее холодного.спая, части которой соединены между собою посредством пружинящего токопроводящего элемента. На чертеже схематично представлен термоэлектрический охладитель, разрез. Термоэлектрический охладитель содержит жидкостной теплообменник 1 горячих спаев, на котором расположена единичная пара термоэлементов (термобатарея) с ветвями р- и п-типа проводимости. Горячие коммутационные пластины 2 термобатареи сопряжены с теплообменником 1 через диэлектрический теплопереход 3. Каждая ветвь помещена в прочный корпус 4, выполненный из материала с низкой теплопроводностью, например кварцевого стекла, и состоит из нижней 5 и верхней 6 частей. В разрыве между ними образована герметичная емкость, где находится вода 7 и токопроводящий элемент 8, представляющий собой, например, два медных диска, связанных гибкой токопроводящей перемычкой или пружинной шайбой. Жесткость конструкции в осевом направлении обеспечивается с помощью болтов 9, которые стягивают холодную коммутационную пластину 10 с теплообменником 1 с заданным усилием прижима. При этом для устранения перетечек тепла от горячих спаев к холодным по болтам используются теплоизолирующие прокладки 11, а

3 1

болты могУт быть выполнены из нетеплопроводного материала - текстолита оргстекла.

Термоэлектрический охладитель работает следующим образом.

При включении охпадителя в цепь питания, за счет эффекта Пельтье ча холодных спаях термоэлемента поглощается тепло, вода в емкости замерзает и образующийся из воды лед при увеличении своего объема создает равномерное давление через диски элемента 8 и на части 5 и 6 термоэлемента в осевом направлении. Благодаря этому обеспечивается эффект повышения термоэлектрической добротности

Высокая электропроводность эле мента 8 по сравнению с полупроводниковым веществом компенсирует уменьшение сечения для проходящего тока и не приводит к дополнительному выделению джоулевой теплоты, а термостатирующие свойства воды и льда позволяют поддерживать сопряжение элемента 8 с частями 5 и 6 при одинаковых температурах. Сопряжение

198.4

может быть как прижимньм, так и паяным. В последнем случае контакт места сопряжения с водой исключаетс Конкретное место расположения рарьгеа ветви термоэлемента определяется условием замерзания веды, т.е. локальная температура ветви в месте разрьгоа должна быть отрицательная и рассчитывается в зависимости от температурного режима, теплофизических свойств и геометрических размеров термоэлементов.

Таким образом, выполнение в предлагаемом термоэлектрическом охладителе емкости с замерзающей жидкостью секционной обеспечивает снижение инерционности охладителя путем уменьшения времени вькода в рабочий режим, что особенно важно при периодической работе охладителя, уменьшение его массогабаритных параметров, а также расширение его функциональных возможностей за счет снятия в нем ограничений на форму и характер охлаждаемого объекта.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОХЛАДИТЕЛЬ, соцержащий термобатарею, состоящую из термоэлементов с ветвями р- и h-типа проводимости, горячими и холодными спаями и коммутационными пластинами, теплообменник горячи спаез и емкость с замерзающей жидкостью, причем коммутационные пластины термоэлементов и теплообменник горячих спаев механически соединены между собою с заданным усилием прижима при помощи крепежных элементов, а емкость выполнена с возможностью расширения в направлении увеличения усилия прижима при замерзании жидкости, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, емкость выполнена секционной, каждая ее секция установлена в разрыве соответствующей ветви со стороны ее холодного спая, части которой соединены между собой посредством пруткинящего токопроводящего элемента.