Льдогенератор Советский патент 1992 года по МПК F25C1/12 

менника, устройство заливки воды в виде емкости. Часть льдоформы, формирующая кубики льда, установлена с возможностью вертикального перемещения и поворота на стойке и подпружинена пружиной, охватывающей стойку.

Несмотря на то, что этот льдогенератор автономен, т.е. не привязан к водопроводной воде, использование вентилятора лишает его вышеупомянутых преимуществ термоэлектрических охладителей. Охлаждение воды в ячеистой льдоформе без перемешивания не позволяет получить полностью прозрачный кусок льда, чт снижает потребительские качества последнего. Получение цельного кубика льда требует промораживания воды на значительную глубину и большое термическое сопротивление слоев льда уменьшает при этом производительность льдогенератора по сравнению с тонкослойными формами льда, получаемыми на пальцах компрессионных льдогенераторов.

Цель изобретения - обеспечение возможности постоянного принудительного пленочного омывания водой теплообмен- ных поверхностей на обеих сторонах термобатареи и тем самым комплексное решение задачи улучшения потребительских свойств автономного термоэлектрического льдогенератора: повышение производительности, обеспечение прозрачности льда, повыше- ние надежности, компактности, удобства пользования.

Основная цель достигается тем, что льдоформа льдогенератора дополнительно содержит ванну для намораживаемой воды, в корпусе льдогенератора выполнена емкость для воды, охлаждающей ребристый теплообменник термобатареи, наружная поверхность емкости имеет оребрение, при этом термобатарея, теплообменник и элементы охлаждения льдоформы скреплены между собой с образованием теплового блока, установлены на стойках и имеют связанный с последними привод возвратно-поступательного перемещения блока для периодического погружения теплообменника и элементов охлаждения в воду, причем ванна и емкость расположены на одному уровне и отделены одна от другой слоем теплоизоляции. Сопутствующие цели достигаются тем, что ванна выполнена съемной, что привод перемещения блока размещен в кожухе блока питания и управления, а стойки расположены в слое теплоизоляции между емкостью и ванной, что привод выполнен в виде электромагнита, что элементы охлаждения льдоформы выполнены съемными, что они же выполнены в виде решетки со сквозными ячейками, наружная поверхность которой имеет гидрофобное покрытие или в виде цельнометаллических пальцев, что модули термоэлектрической батареи установлены

вертикально, объем между модулями герметизирован по контуру резиновой манжетой, при этом нижний участок манжеты выполнен утолщенным для создания демпфирования при перемещении теплового блока, что

0 поверхность ребер теплообменника имеет капиллярно-пористое покрытие.

На фиг.1 изображен льдогенератор, общий вид; на фиг.2 - горизонтальный разрез no A-A с показом вариантов выполнения

5 погружных теплообменных элементов на обеих сторонах термобатареи; на фиг 3 - разрез по В-В с видом С (сечение по термобатарее); на фиг.4 - вид Д на внутреннюю стенку боковины льдогенератора в месте ус0 тановки ванны.

Льдогенератор содержит профильный корпус 1, установленный на кожухе 13 блока питания и управления 6. Центральная часть корпуса 1 совместно с задней стенкой, ореб5 ренной ребрами 9, образует емкость 8 для воды, куда опущены ребра 15 теплообменника 5, установленного в контакте с одной стороной термоэлектрической батареи 4. Батарея 4 состоит из 4-8 последовательно

0 включенных модулей (фиг.З). Другая сторона термобатареи контактирует с льдофор- мой 2, снабженной наружной теплоизоляцией 16. Элементы 2, 3, 4, 5 образуют подвижный тепловой блок, который

5 стянут четырьмя болтами 17 из низкотеплопроводного материала и установлен на двух стойках 10 с возможностью вертикального перемещения. Стойки 10 установлены в направляющих фторопластовых втулках

0 18, которые крепятся снизу к кожуху 13. Объем термобатареи герметизирован по контуру резиновой манжетой 14, причем на нижнем участке манжета 14 имеет большую толщину и выполняет роль демпфера при

5 опускании блока на корпус 1.

Съемная ванна 7 при помощи бобышек 19 на своих боковых стеках и профильного паза 20 (фиг.4) на внутренней стенке боковины 21 устанавливается вплотную к сво0 бодной стенке корпуса 1. Ванна 7 имеет декоративную ручку-планку 22 для удобства съема и установки и снабжена теплоизоляцией 23. Для предотвращения выплескивания воды емкость и ванна имеют

5 козырьки-отбойники 24 и 25 соответственно. В корпусе 1 имеется слой теплоизоляции 12. разделяющей ванну и емкость. Для заливки воды в емкость служит поворотный уплотненный штуцер 26 Он же является мерным стеклом для контроля уровня воды

а в нижнем положений {не показано) используется для слива воды из емкости. Элементы охлаждения лъдоформы 2, на которых намораживается лед, могут быть выполнены в виде цельнометаллических (алюминиевых или медных с покрытием) пальцев За (фиг.2) или в виде металлической решетки 36. В последнем варианте лед образуется на внутренних поверхностях отверстий 27 решетки 36, а остальные поверхности решетки имеют антиадгезионное, например фторопластовое, покрытие 28. Элементы 3 могут быть выполнены в виде единой детали с льдоформой 2, как показано на фиг. 1. Тепловой блок льдогене- ратора закрыт сверху крышей 29, имеющей со стороны ребер 15 жалюзи 30 для конвекции воздуха. На фиг.2 позицией 31 показано капиллярно-пористое покрытие как вариант выполнения ребер 15. В теплоизоляции 12 выполнено отверстие 32 для подвода электропитания к термобатарее 4. Привод 11 теплового блока расположен в кожухе 13 и включает кроме стоек 10 электромагнит 33 с подпружиненным сердечником 34, што- ком 35 и двумя рычагами 36, Емкость для приема готового льда показана позицией 37.

Льдогенератор работает следующим образом.

В емкость 8 через штуцер 26 заливают воду температурой не выше 25°С по специальную метку на мерном стекле штуцера. Тепловой блок находится в нижнем положении (фиг.1) и ребра 15 оказываются погру- женными в воду, уровень которой обозначен hi. Затем снятую с льдогенератора ванну 7 заполняют питьевой водой также по метку и устанавливают ванну с водой в льдогенератор, заводя ее снизу под пальцы или решетку, при этом бобышки 19. проходя по пазам 20, фиксируют ванну в рабочем положении, как показано на фиг.4. Элементы За, 36 оказываются погруженными в воду на глубину 10-20 мм.

Включают льдогенератор соответствующим тумблером на лицевой панели льдогенератора.

Режим охлаждения За счет эффекта Пельтье одни спаи термобатареи 4, обра- щенные к льдоформе 2, охлаждаются, а другие - нагреваются. Одновременно включается электропривод теплового блока. Электромагнит 33 периодически втягивает сердечник 34, и через рычаги 36 усилие передается на стойки 10, которые поднимают тепловой блок на высоту L в положение S. После выхода из воды ребер 15 уровень воды в емкости 8 понижается до ha (штрих- . пунктирная линия), и ребра полностью выходят из воды. Аналогичная картина наблюдается в ванне7. При подъеме ребер 15 вода с них тонкой пленкой стекает обратно в емкость, обеспечивая высокоэффективное охлаждение ребер. Вода же стекающая по элементам 3 в ванну 7 быстро охлаждается и на пальцах начинает нарастать слой льда. Оптимальная частота подъема и опускания теплового блока определена экспериментально и составляет 0,5...3 гц. Опускание теплового блока вниз происходит под собственной тяжестью при обесточивании электромагнита 33. Падение блока демпфирует манжета 14, После падения возникают затухающие колебания теплового блока, которые дополнительно интенсифицируют теплообмен в ванне и емкости. Режим QX- ла дения прекращают, когда слой льда на пальцах достигнет заданной толщины. За это время (15...30 мин) вода в емкости 8 нагревается на 10...15 С выше начальной температуры и частично испаряется. Для .того,, чтобы вода не нагрелась более указанной величины объем емкости и величину заливки рассчитывают по известным методикам.

Режим оттайки. Изменяя полярность питающего термобатарею тока, переключа- ют ее в режим оттайки вручную или автоматически, например при помощи реле времени в схеме блока управления. Электропривод при этом отключается. Снимают ванну 7 и подставляют под пальцы посуду 37 для приема льда. Элементы 3 прогреваются до положительных температур, пристеночный слой льда подтаивает и куски льда падают в посуду. В это же время вода в емкости 8 охлаждается через ребра 15 и тем самым частично регенерируется холод в цикле получения льда. После окончания оттайки льдогенератор отключают или переводят его в следующий цикл работы. Перед следующим циклом необходимо долить в емкость холодную воду до метки. Если после доливки воды ее температура превышает 25°С, рекомендуется воду слить и залить новую порцию холодной воды.

В варианте выполнения элементов 3 в виде решетки лед намораживается на внутренних стенках сквозных отверстий 27. Это дает возможность формировать прозрачный кусок льда цилиндрической формы как сплошной, так и с центральным отверстием в случае неполного домораживания, чего нельзя добиться в ячеистых льдоформах.

В варианте с использованием ребер 15 с капиллярно-пористым покрытием 31 оно смачивается при погружении ребер в воду. По структуре покрытия вода поднимается вверх, обеспечивая смачивание всей поверхности ребра и испарение жидкости с этой поверхности. В этом случае на горячей стороне термобатареи одновременно действуют четыре механизма теплотдачи: естественная конвекция воздуха, вынужденная конвекция воздуха, пленочное омы- вание водой вертикальной пластины (ребра) и испарительное охлаждение. Учитывая, что теплообмен на горячей стороне, как правило, является слабым местом термоэлектрических устройств, то, очевидно, что предлагаемая конструкция обеспечивает эффективное охлаждение спаев без использования проточной воды и вентилятора, ко- торый является дефицитным и дорогостоящим элементом. Коэффициент теплоотдачи при пленочном смывании вертикальной стенки может достигать 10000.. Л200 Вт/м К, что более чем на гторя- док выше, чем в льдогенераторе-прототипе.

Согласно проведенным расчетам для получения 0,3 кг льда в час термобатарея льдогенератора должна содержать не менее 6 термоэлектрических модулей типа ХТЭП-9,2 и объем емкости должен составлять не менее 1,4 литра. Нагрев воды в емкости при этом составит Ю...15°С за цикл.

Холодильная техника и технология, 1977, вып.24, с.45-47.

Авт.св. № 1605112 (СССР). Льдогенератор кубикового льда.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Льдогенератор, содержащий кбрпус, льдоформу с элементами охлаждения, реверсивную модульную термоэлектрическую батарею, одна сторона которой имеет тепловой контакт с элементами охлаждения льдоформы, а другая - с ребристым теплообменником, блок питания термобатареи и приспособление для заливки воды, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности льдогенератора и обеспечения прозрачности получаемого льда, льдоформа содержит ванну для намораживаемой воды, в корпусе выполнена емкость для воды, охлаждающей ребристый теплообменник, наружная поверхность которой имеет оребрение, при этом термобатарея, ребристый теплообменник и элементы охлаждения льдоформы скреплены между собой с образованием теплового блока, установлены на стойках и имеют связанный с последними привод возвратно-поступательного перемещения блока для периодического погружения теплообменника и элементов охлаждения в воду, причем ванна

и емкость расположены на одном уровне и отделены одна от другой слоем теплоизоляции.

2.Льдогенераторпоп.1, отличаю- щи и с я тем, что ванна выполнена съемной.

3. Льдогенератор по пп.1 и 2, от л ича- ю щ и и с я тем, что привод возвратно-поступательного перемещения размещен в кожухе блока питания термобатареи, а стойки теплового блока расположены в слое теплоизоляции между емкостью и ванной,

4.Льдогенератор по пп. 1-3, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что привод теплового блока выполнен в виде электромагнита.

5.Льдогенератор по пп. 1 и 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что элементы охлаждения

льдоформы выполнены съемными.

6.Льдогенератор по пп.1,2и 5, отличающийся тем, что элементы охлаждения выполнены в виде решетки со сквозными

ячейками, наружная поверхность которой имеет гидрофобное покрытие.

7.Льдогенератор по пп. 1, 2 и 5, о т л и- чающийея тем, что элементы охлаждения выполнены в виде цельнометаллических

пальцев.

8.Льдогенератор по пп.1 и 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что модули термоэлектрической батареи установлены вертикально, объем между модулями герметизирован по

контуру резиновой манжетой, при этом нижний участок последней выполнен утолщенным для создания демпфирования при перемещении теплового блока.

9.Льдогенератор по пп.1 и 2, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что поверхность ребер

теплообменника имеет капиллярно-пористое покрытие.

30

15 51r /W

У

яр

rH///////////&///w///////Jx////////

6 U. ;; /j 37 . о cfe/« /

яр

Jx///

37

Использование: в холодильной технике при производстве пищевого льда. Сущность изобретения: льдогенератор содержит корпус, льдоформу с элементами охлаждения, реверсивную модульную термоэлектрическую батарею, ребристый теплообменник, блок питания термобатареи. Льдоформа содержит ванну для намораживаемой воды, в корпусе выполнена емкость для воды, охлаждающей ребристый теплообменник, наружная поверхность которой имеет Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано для получения пищевого льда в быту, на предприятиях общественного питания, а также в медицинских и других целях. Известны термоэлектрические льдогенераторы, отличающиеся от компрессионных компактностью, бесшумностью, высокой надежностью. Их недостатком яв ляется необходимость использования прооребрение. при этом термобатарея, теплообменник и элементы охлаждения льдофор- мы скреплены между собой с образованием теплового блока, установлены на стойках и имеют связанный с последним привод возвратно-поступательного перемещения теплового блока для периодического погружения теплообменника и элементов охлаждения в воду, причем ванна и емкость расположены на одном уровне и отделены одна от другой слоем теплоизоляции. Кроме того, ванна выполнена съемной, привод размещен в кожухе блока питания, а стойки теплового блока расположены в слое теплоизоляции. Привод выполнен в виде электромагнита. Элементы охлаждения выполнены съемными в виде цельнометаллических пальцев или решетки со сквозными отверстиями. Модули термобатареи установлены вертикально, объем между модулями герметизирован резиновой манжетой, имеющей нижний утолщенный участок без создания демпфирования при перемещении теплового блока. Поверхность ребер имеет капиллярно-пористое покрытие. 8 з.,п. ф-лы, 4 ил. точной водопроводной воды для охлаждения горячих спаев термоэлектрической батареи. Наиболее близким к предлагаемому по совокупности признаков и принципу действия является термоэлектрический льдогенератор. Он содержит размещенные на корпусе блока питания и управления составную льдоформу, термоэлектрическую батарею с ребристым теплообменником на горячих спаях, вентилятор обдува теплообсл с J о СО 00 00

7ГТТ

« /J Й7 I / ; Б

Фиг 2

Ви#Д

Фг/г.4