Термоэлектрическая батарея Советский патент 1985 года по МПК F25B21/02 H01L35/28 

Изобретение относится к устройствам, принцип работы которых основан на эффекте Пельтье, и которое может быть использовано как в холодильной технике в процессах охлаждения, так и в отраслях промьшшенности, где требуется осуществлять процессы термостатирования или нагрева.

Известна термоэлектрическая батарея, содержащая термоэлементы, радиально установленные между кольцами большего и меньшего диаметра и сопряженные с последними посредством теплопереходов, при этом внешняя поверхность кольца большего диаметра и внутренняя поверхность меньшего кольца имеет резьбу 1j .

Недостаток данной батареи заключается в сложности ее изготовления, поскольку соединение в последователь ную цепь термоэлементов производится с помощью коммутации колец, при .этом требуется индивидуальная подгонка каждого из колец по резьбе, так как смещение шага резьбы хотя бы в одном кольце делает невозможной их сборку.

Известен многокаскадный микрохолодильник, в котором с целью уменьшения теплового притока и объекту охлаждения и уменьшения пульсаций температуры объекта, термоэлементы каждого из каскадов соединены с образованием соленоида, вкоммутирова ны на цилиндрических обечайках из высокотеплопроводного изоляционного материала и сопряжены в виде коаксиальных цилиндров, создающих направленое электромагнитное поле 2.

Недостаток данного микрохолодильника состоит в непригодности его для термостатирования объектов, чувствительных к электромагнитным полям. К тому же микрохолодильник не обеспечивает компенсацию изменений температуры объекта (в камере) в зависимости от их расположения в пространстве. При горизонтальном расположении устройства в термостатируемой камере возникает вертикальный температурный перепад,пульсируюш й в зависимости от изменения температуры внешней окружающей среды. Кроме того, микрохолодильник нетехнологичен, так клк обеспечить надежное тепловое сопряжение соленоидов с цилиндрическики обечайками весьма сложно, термоэлементь каждого из каскадов несут

на себе нагрузку объекта рхлаждения, цилиндрических обечаек и термоэлементов последующих касакадов, что снижает механическую прочность микрохолодильника и надёжность его работы при ударных и вибрационных нагрузках

Известна термоэлектрическая батарея, содержащая термоэлементы с холодными и горячими спаями, образованные из полупроводниковых ветвей -р -ий-вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала, примыкающего к одному из спаев, и теплообменник, примыкающий к другому спаю 3 .

Недостаток такой батареи заключается в сложности технологии ее изготовления, а также монтажно-демонтажных работ.

Цель изобретения - упрощение технологии изготовления и монтажнодемонтажных работ.

Указанная цель достигается тем, что у термоэлектрической батареи, содержащей термоэлементы с холодными и горячими спаями, образованные из полупроводниковых ветвей /J - и И-вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала, примыкакицего к одному из спаев, и теплообменник, примыкающий к другому спаю, каждый из дисков имеет диаметральный разъем, а теплообменник вьтолнен составным из полуцилиндров, жестко присоединенных к дискам, при этом крайние диски снабжены ограничительными шайбами для их присоединения к источнику тока.

На фиг. 1 схематически изображена описываемая термоэлектрическая батарея с вырывом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1; на фиг. А - вид В на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 6 - схема параллельного подсоединения термоэлементов к источнику тока; на фиг. 7 - схема последовательного подсоединения термоэлементов к источнику тока.

Термоэлектрическая батарея содержит термоэлементы 1 с холодными 2 и горячими 3 спаями, образованные из полупроводниковых ветвей 4 р- и л вида, соединенных одна с другой с -образованием кольцевых дисков 5 и центрального трубчатого канала 6, пр3мыкающего к одному из спаев, теплообменник 7, демпфирующие элементы 8 Диски имеют диаметральный разъем 9, снабжены шайбами 10, теплообменник выполнен из полуцилиндров 11, шайбы 10 подсоединены к электрическим выводам 12-15, которые могут подключаться к источнику тока либо непосредственно (фиг. 7), либо через реостаты 16, 17 и ключи 18, 19 (фиг. 6). Полуцилиндры 11 стянуты стяжными кольцами 20. Работа термоэлектрической батаре осуществляется следующим образом. При подключении термоэлектрической батареи к источнику питания по схеме, изображенной на фиг. 6, и за мыкании ключа 18 по цепи вьшод 12 половина диска 5 - вьтод 13 течет ток. Холодные спаи 2, примыкающие к каналу 6, вследствие эффекта Польте,охлаждаются, охлаждая при этом среду, циркулирукяцую по каналу 6. Температурный градиент внутри канала 6 асимметричен за счет теплопритока по термоэлементам.неработакмдей половины диска 5. Так же осуществляется работа и другой половины термоэлектрической батареи при замыкании ключа 19. При замыкании обоих ключей 18 и 19 температурный градиент в канал симметричен. Реостатами 16 и 17 мож но регулировать величину тока, протекающего через термоэлементы дисков и тем самым регулировать температуру среды, циркулирующей в канале 6.

7.

Я 54 Работа термоэлектрической батареи по схеме, изображенной на фиг. 7, аналогична работе, осуществляемой по схеме, изображенной на фиг. 6, при двух включенных ключах 18 и 19. В случае каскадного выполнения описьгоаемой термоэлектрической батареи на поверхности канала 6 и внешней поверхности теплообменника выполняется резьба и каскады навинчиваются один на , при этом / торцы дисков каждого последующего каскада развернуты по отношению к торцам дисков предьщущего на 180 , а электрические выводы горячих спаев предыдущего каскада соединены с выводами холодньк спаев последующего каскада на сокращенном расстоянии. Теплообмен между каскадами в данном сл5гчае осуществляется по резьбовому соединению по максимальной поверхности сопряжения. Наличие ограничительных шайб, установленных с торцов дисков и фиксируемых стяжньми кольцами, позволяет получить жесткую герметичную батарею с демпфирующими элементами, на которых расположены термоэлементы, что предохраняет электромонтаж и разгружает термоэлементы от внешних ударных, и вибра1Щонных нагрузок, защшцает их от влияния таких факторов, как пьшь, влага и т.п., обеспечивает надежную работу термоэлектрической батареи в тяжелых условиях эксплуатации. Наличие резьбы на теплообменных поверхностях, примыкающих к холодным и горячим спаям термоэлементов, позволяет сделать термоэлектрическую батарею универсальной и регулируемой.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БАТАРЕЯ, содержащая термоэлементы с холодными и горячими спаями, образованные из полупроводниковых ветвей р- и л-вида, соединенных одна с другой с образованием кольцевых дисков и центрального трубчатого канала,примыкающего к одному из спаев, и теплообменник, примыкающий к другому спаю, отличающаяся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления и монтажно-демонтажных работ, каждьй из дисков имеет диаметральньй разъем, а теплообменник выполнен составным из полуцилиндров, жестко присоединенных к дискам, при этом крайние диски снабжены ограниi чительными шайбами для их присоединения к источнику тока. (Л