Способ производства льда в термоэлектрическом льдогенераторе Советский патент 1989 года по МПК F25C1/12 

Изобретение относится к холодильной технике, к льдогенераторам малой производительности, работающим на полупроводниковых элементах и предназначенным для использования в быту, в научных и медицин- ских учреждениях.

Цель изобретения - повышение производительности льдогенератора путем ускорения извлечения льда из льдоформы.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма тока питания термо- батареи (время т - цикл получения льда по способу-прототипу, т - по предлагаемому способу).

Термоэлектрический льдогенератор содержит термоэлектрические элементы 1 и 2, льдоформу 3, боковые стенки которой образованы коммутирующим спаи термоэлектрической батареи элементом 4, выполненным в виде соленоида. Для предотвращения замыкания между соседними витками соленоида межвитковое пространство заполнено диэлектрическим наполнителем 5.

Диэлектрический наполнитель одновременно является теплоизоляцией льдоформы 3. Днище 6 льдоформы 3 выполнено из электропроводного материала, обладающего хорощей теплопроводностью, и представляет собой цилиндр с выступом 7, соединенный с соленоидом 4 и термоэлементом 1, а через обратный виток 8 соленоида- с термоэлементом -2. Между днищем 6 и витком 8 соленоида имеется теплопереход 9. Токопод- воды 10 и 11 термоэлектрических элементов 1 и 2 через теплопереход 12 сопряжены с теплообменником 13.

Все элементы конструкции - токопод- вод 10, термоэлемент 1, днище 6, коммутирующий элемент 4, обратный виток 8 соле- ноида, термоэлемент 2, токоподвод 11, последовательно соединены между собой и подключены к источнику постоянного тока.

Льдогенератор может содержать несколько объединенных льдоформ.

Способ осуществляется следующим образом.

Льдоформу 3 заполняют водой и токо- подводами 10 и 11 подключают термоэлементы 1 и 2 к источнику постоянного тока в режиме охлаждения. Вследствие эффекта Пельтье коммутационный элемент 4 холодных спаев термоэлектрических элементов 1 и 2 охлаждается. Посредством теплопроводности охлаждается днище 6, находящееся в тепловом контакте с коммутационным элементом 4 холодных спаев термоэлектри- ческих элементов 1 и 2 посредством тепло- перехода 9. При этом происходит охлаждение льдоформы 3 и воды в ней. Ток, проходя по катущке соленоида 4, создает в объеме льдоформы 3 магнитное поле, что ускоряет процесс кристаллизации льда и сообщает ему магнитные свойства, обусловленные поляризацией молекул воды в процессе образования льда в магнитном поле.

После кристаллизации воды в льдоформе термоэлементы переключают на оттайку, для чего изменяют полярность тока питания и ведут этот процесс в импульсном режиме.

Параметры импульсного питания определяют следующим образом.

Теплота, необходимая для прогрева льдоформы до -|-2Н4°С, определяется защтрихованной площадью на фиг. 2. Пунктиром показан режим оттайки стационарным током по способу-прототипу. За фиксированное время оттайки тепловая мощность термобатареи при импульсном и стационарном питаниях должна быть одинакова. Это условие определяет взаимосвязь амплитуды импульса и скважности (отнощение длительности импульса к длительности паузы). Максимальная величина амплитуды ограничивается тепловыми и конструктивными параметрами термобатареи, т. е. ее устойчивостью к токовым перегрузкам. Для выпускаемых модулей (ТЭМО, Микрон, Селен) отношение предельно допустимого импульсного тока, при котором не наблюдается разру- щение батареи, к оптимальному стационарному току, составляет 2,5-3. Величина скважности при этом составляет 0,3-0,5.

В режиме оттайки теплота выделяется в термоэлементе за счет эффектов Пельтье и Джоуля. При этом разогревается и элемент 4 (соленоид). Выделяющуюся теплоту воспринимает лед. Тонкий пограничный слой льда одновременно подтаивает у днища и у стенок льдоформы 31. После нескольких импульсов тока (на фиг. 2 - после трех) суммарное подведенное тепло обеспечивает полную оттайку, и при воздействии дополнительного импульса электромагнитной силе уже не противодействует сила когезии, а только сила инерции массы.

Импульс электромагнитной силы направлен вверх по оси соленоида. Этот импульс выталкивает лед вверх вдоль оси льдоформы а его величина подбирается вариацией числа витков соленоида таким образом, чтобы вылет кубика находился в пределах 5-20 см над уровнем льдоформы. Чтобы кубик льда не упал обратно в льдоформу, а попал в льдо- приемник, отклоняют ось льдоформы от вертикали на 5-10° (фиг. 1). Отклонение льдоформы может быть реализовано как путем наклона блока льдоформ, например электромагнитным приводом, так и конструктивно если на неподвижной основе выполнить льдоформы, имеющие в сечении форму параллелограмма, ось которого отклонена от вертикали на тот же угол. После выброса кубика льдоформу 3 заполняют водой, переключают термобатарею в режим охлаждения и цикл повторяют.

Способ позволяет осуществить выемку льда из льдоформы, не прибегая к специальным приспособлениям и механизмам. Если операции выемки льда вручную или поворотом льдоформы занимают 20-60 с, то в

предлагаемом способе выемка производится за доли секунды. Учитывая, что выделение теплоты Джоуля в элементе 4 пропорционально квадрату тока, то предлагаемый способ позволяет сократить и время разогрева льдоформы, а в совокупности цикл получения льда сокращается на 7-8% с соответствующим увеличением производительности льдогенератора.

Формула изобретения

Способ производства льда в термоэлектрическом льдогенераторе, включающий заливку воды в льдоформу льдогенератора, охлаждение воды при одновременном воздействии на воду магнитным полем, оттаивание льда от стенок льдоформы и извлечение льда, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности путем ускорения извлечения льда из льдоформы, оттаивание осуществляют импульсами постоянного тока обратной полярности при скважности 0,3-0,5, амплитуде импульса, равной 2-3 величины тока режима охлаждения, при этом льдоформу отклоняют от вертикали на 5-10°.

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к льдогенераторам, работающим на полупроводниковых элементах и предназначенным для использования в быту, научных и медицинских учреждениях. Цель изобретения - повышение производительности льдогенератора путем ускорения извлечения льда из льдоформы. Способ производства льда в термоэлектрическом льдогенераторе включает заливку воды в льдоформу, охлаждение воды при одновременном воздействии на воду магнитным полем, оттаивание льда от стенок льдоформы и извлечение льда, причем оттаивание осуществляют импульсами постоянного тока обратной полярности при скважности 0,3-0,5, амплитуде импульса, равной 2-3 величинам тока режима охлаждения, при этом ось симметрии льдоформы отклоняют от вертикали на 5 - 10 °. 2 ил.

U B/ref e fje

фае. 2