Способ термоэлектрического охлаждения Советский патент 1990 года по МПК F25B21/02 

И.зобретение относится к холодильной технике, в частности к способам охлаждения с помоа1ью термоэлектрических тепловых насосов, и может быть использовано для охлаждения и термостатирования различных миниатюрных объектов.

Цель изобретения - повышение экономичности охлаждения при термостатировании объекта.

На чертеже представлены временные диаграммы тока, напряженности поля и температуры объекта.

На диаграмме показаны функция 1 тока / во времени т, функция 2 напряженности поля Н во времени т и зависимость 3 температуры Т объекта во времени т. На диаграмме использованы следующие обозначения: Т о.с.- температура окружающей среды; Гр -нижний предел диапазона регулиро- температуры; Т, Тд- температуры статирования в режиме оптимального тока 4/1.7- комбинированном режиме соответст- вешо; б7о допустимое отклонение температуры статирования (погрешность статирования); То- время выхода в режим.

Способ термоэлектрического охлаждения реализуется следующим образом.

На термоэлектрическую батарею,установ- ленную в зазоре магнитной системы с обеспечением теплового контакта холодных спаев с охлаждаемым объектом, а горячих спаев с теплообменником, от источника питания подают постоянный ток, величину которого

олг устанавливают

соответствующей максимальной разности температур Т.с.. достижимой в стационарном режиме о.хлаж- дения. Спустя некоторое время температура объекта достигает значения 7,, Дальнейшее понижение температуры объекта осуществляют наложением прямоугольного импульса тока на стационарный ток La, а поддержание температуры объекта на заданном уровне, т.е. термостатирование, осуществляют чередованием импульсов тока и импульсов поля, постоянной напряженности путем его кратковременного включения. Оптимальная величина импульса определяется

соотношением (I/ 1опг)л г л1 / - сопротивление теомоэлемента: р - контактное сопротивление.

Длительность импульса тока определяется величинами Г/ и 67i и подбирается экспериментально. Величину импульса поля устанавливают такой, чтобы обеспечить эквисл

о: to

00

валентное импульсу тока дополнительное снижение температуры, причем зависимость /о (Я) также устанавливают экспериментально. Длительность импульса поля зависит от 67, интенсивности теплопритоков к объекту и времени релаксации термобатареи, т.е. от максимально допустимой частоты следования токовых импульсов, которая в свою очередь определяется конструктивными параметрами и условиями теплообмена со средами.

На чертеже представлен пример термо- статирования объекта, когда т.е. на уровне несколько выше минимально дост тижимого. В этом случае импульсы тока и поля следуют с паузами между собой, во время которых температура объекта повышается в пределах 67,,. В рассматриваемом случае можно применить дифференциальный закон регулирования, при котором включение и отключение управляюпдих импульсов осуществляется при выходе температуры за установленные пределы. Необходимость строгой выдержки величины импульса тока объясняется следующим образом. Если величина импульса недостаточна, т.е. не обеспечивает подд ержание температуры объекта на уровне Го , то кривая 3 на участке а пойдет не вниз, а вверх. Таким образом, нарушится режим термостатирования. Если мощность будет избыточна, температура объекта быстро достигнет нижнего предела установленного дифференциала, длительность импульса и полуцикла (импульс+пауза) сократится и окажется меньше упомянутого времени релаксации термобатареи, т.е. она будет еще не готова к

приему очередного импульса тока, а значит режим статирования тоже нарушится Чем выше тепловая нагрузка, тем более жесткие ограничения накладываются на повышение 5 величины Н.

Во-втор й фазе выхода в режим при переходе с Тд на 7 можно использовать импульс тока большей длительности, либо эта

.jQ фаза может захватить несколько первых импульсов тока и поля.

В случае статирования объекта на нижнем пределе К/и импульсы следуют друг за другом вплотную без пауз, а колебания температуры объекта в пределах бГо практи5 чески не наблюдаются.

Формула изобретения

Способ термоэлектрического охлажде- Q ния путем регулирования температуры охлаждаемого объекта изменением величины тока питания термобатареи и воздействием на нее магнитным полем с регулируемой напряженностью, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности процес са 5 охлаждения при термостатировании объекта, питание термобатареи осуществляют в комбинированном режиме оптимальный ток - прямоугольный импульс, а включение магнитного поля осуществляют в импульсном режиме, причем чередуют импульсы тока и поля, выдерживая величину импульса поля соответствующей дополнительному снижению температуры от прямоугольного импульса тока.

Изобретение может быть использовано для охлаждения и термостатирования различных миниатюрных объектов. Цель изобретения - повышение экономичности охлаждения при термостатировании объекта. Для этого питание термобатареи осуществляют в комбинированном зажиме: оптимальный ток - прямоугольный импульс, а включение магнитного поля, воздействующего на термобатарею, осуществляют в импульсном режиме. Причем чередуют импульсы тока и поля, выдерживая величину импульса поля соответствующей дополнительному снижению температуры от прямоугольного импульса тока. 1 ил.

Т,К

Т.с