Устройство для термоэлектрического охлаждения Советский патент 1977 года по МПК F25B21/02 F25D11/02 

1

Изобретение относится к устройствам для термоэлектрического охлаждения, преимущественно к автомобильным портативным термоэлектрическим холодильникам.

Известны устройства для термоэлектричеСКОРО охлаждения, содержащие термобатарею с горячими спаями, примыкающими к подъемной ветви замкнутого контура циркуляции хладоносителя с опускной ветвью, обдуваемой с помощью вентилятора.

В цепи питания двигателя вентилятора установлены один или несколько резисторов, определяющих скоростной режим работы вентилятора. Изменение сопротивления цепи питания двигателя позволяет не только регулировать количество воздуха, подаваемого на радиатор, ио и соответственно изменять общее энергопотребление термоэлектрического холодильника, что особенно существенно для автомобильных холодильников, возможности питания которых на стоянке от автомобильного аккумулятора ограничены. Наиболее широкий диапазон регулирования уровня энергопотребления достигается при установке в цепи двух поочередно используемых резисторов, из которых первый включаегся (в режиме движения автомобиля) последовательно с электродвигателем, а второй (в режиме стоянки, т. е. при минимальном энергопотреблении холодильника) - параллельно. Эти особенности известных холодильников позволяют расширить область их использования на транспорте, причем применение жидкого теплоносителя, не претерпевающего при работе фазовых превращений, существенно упрощает герметизацию контура и холодильник в целом.

Однако в таких холодильниках установка резисторов в цепи питания приводит к неиспользуемым тепловыделениям, а безнасосная циркуляция жидкости в контуре под действием гравитационного термосифона в реальной компактной конструкции осуществляется при весьма низких скоростях потока и соответственно низких коэффициентах теплоотдачи от спаев термобатареи.

Цель изобретения - повышение экономичности устройства.

Цель достигается тем, что контур в верхней части, в месте соединения ветвей, выполнен в виде резервуара, разделенного пористой перегородкой на отсеки, один из которых заполнен газом и сообщен с подъемной ветвью при помощи уравнительной трубки, и в этом отсеке установлены резисторы, включенные в электрическую цепь управления двигателем вентилятора.

На чертеже представлено схематически описываемое устройство для термоэлектрического охлаждения, разрез.

Устройство содержит теплоизолированную

холодильную камеру 1, полупроводниковую термобатарею 2 с холодными спаями 3 и горячими спаями 4, контур 5 циркуляции жидкости с радиатором 6 и обдувающим его вентилятором 7, систему электропитания 8 термобатареи 2 и вентилятора 7 постоянным током, содержащую клеммы 9, двухпозиционный переключатель 10, резистор 11; включаемый в режиме движения автомобиля, резистор 12, включаемый при минимальном энергопотреблении холодильника - на стоянке, резервуар 13, разделенный пористой перегородкой 14, например из пеностекла или керамики, на два отсека 15 и 16. Отсек 15 сообщен с верхней частью контура 5, а отсек 16 каналом 17 - с нижней частью контура 5. Резисторы И и 12 размещены в отсеке 16. Контур 5 до уровня, превыщающего уровень горячих спаев 4, заполнен жидкостью, например водой, а отсеки 15, 16 и канал 17 - газом, например воздухом.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При подаче постоянного тока к клеммам 9 и правом положении переключателя ГО, режим движения, контакт а связан с переключателем) резистор 11 и электродвигатель вентилятора 7 оказываются замкнутыми по току последовательно, а эта группа по отнощению к термобатарее 2 - параллельно. Тепло, отводимое из холодильной камеры 1 холодными спаями 3, трансформируется на более высокий температурный уровень термобатареей 2 и рассеивается горячими спаями 4 в жидкость, заполняющую контур 5. Тепло, выделяющееся на резисторе 11, нагревает верхнюю поверхность пористой перегородки 14; возникающая при этом разность температур ее верхней и нижней поверхностей приводит к возникновению термодиффузии, при которой воздух из относительно холодного отсека 15 перемещается сквозь перегородку 14 в более горячий отсек 16. При размерах пор в перегородке менее 20 мкм перепад давлений воздуха между отсеками 16 и 15 может составлять сотни миллиметров водяного столба. Воздух из отсека 16 по каналу 17 нагнетается в подъемную ветвь контура 5. Воздухожидкостная смесь в подъемной ветви омывает горячие спаи 4 и отводит от них тепло при высокой интенсивности теплоотдачи. В верхней части контура 5 воздух отделяется от жидкости и уходит в отсек 15, а жидкость направляется на охлаждение в радиатор 6, обдуваемый вентилятором 7.

При стоянке автомобиля в режиме минимального энергопотребления вентилятор 7 работает при пониженных оборотах, а термобатарея - при уменьщенном рабочем токе. Это

достигается установкой переключателя 10 в левое положение (контакты бив связаны с переключателем), обеспечивающее параллельное соединение по току двигателя вентилятора 7 с резистором 12 и последовательное соединение этой группы с термобатареей 2. В этом режиме работает резистор 12, а резистор И отключен; таким образом, в режиме стоянки обогрев перегородки 14 осуществляется ре0 зистором 12, а в режиме движения - резистором 11.

В предложенном холодильнике интенсификация теплоотдачи на спаях 4 достигнута путем организации эрлифтной циркуляции жид5 кости в контуре 5 без усложнения конструкции

и без дополнительных энергозатрат, лишь за

счет утилизации для этой цели части тепла,

рассеиваемого на резисторах И или 12.

Основные характеристики термоэлектриче0 ского холодильника, система электропитания у которого выполнена двухрежимной:

Режим Режим движения стоянки Рабочий ток термоба- 2,541,22

тареи, А Сопротивление рези- 5,011,0

стора 11 или 12, Ом Тепловыделение на ре- 3,742,8

зисторе 11 или 12, Вт Электрическая мощ- 7,064,38

ность электровентилятора, Вт Общее энергопотреб- 41,314,6

ление холодильника,

Вт

Тепловыделения на резисторах 11 и 12 и следовательно условия обогрева перегородки 14 практически не зависят от -режима работы холодильника, поэтому интенсивность циркуляции -и теплообмена в контуре 5 остается высокой в обоих режимах работы.

Формула изобретения

5 Устройство для термоэлектрического охлаждения, содержащее термобатарею с горячими спаями, примыкающими к подъемной ветви замкнутого контура циркуляции хладоносителя с опускной ветвью, обдуваемой с помощью

0 вентилятора, отличающееся тем, что, с целью повыщения его экономичности, контур в верхней части, в месте соединения ветвей, выполнен в виде резервуара, разделенного пористой перегородкой на отсеки, один из которых заполнен газом и сообщен с подъемной ветвью при помощи уравнительной трубки, и в этом отсеке установлены резисторы, включенные в электрическую цепь управления двигателем вентилятора.