Термоэлектрический льдогенератор Советский патент 1981 года по МПК F25C1/12 F25B21/02 

(54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЛЬДОГЕНЕРАТОР

1

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к термоэлектрическим льдогенераторам с; использованием эффекта Пельтье.

Известен термоэле1 трический льдогенератор, включающий теплоизолированную ванну, заполняемую водой, термобатарею с горячими и холодными спаями, теплообменник горячих спаев и размещенную в ванне металлическую Пластину для намораживания льда, примыкающую к холодным спаям батареи

Недостатком данного льдогенератора является низкая энергетическая Эффективность, обусловленная продолжительностью процесса образования льда из-за значительного термосопротивления нарастающего льда при малой поверхности его контакта с пластиной.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является другой термоэлектрический льдогенератор, содержащий термобатарею с горячими и холодными спаями, теплоизолированную ванну для замораживания воды с теплоизолирующей крышкой, примыкающую к холодным спаям оребренную

металлическую пластину для намораживания льда и теплообменник горячих спаев с вентилятором (2.

Однако данный льдогенератор обладает относительно невысокой холодопроизводительностью и соответственно низкой эффективностью вследствие большого термосопротивления массы льда, размещенной между водой и

o охлаждаемыми поверхностями пластины и ее ребер, а также из-за высоких значений температур воздуха в теплообменнике горячих спаев. Помимо этого, льдогенератор не обеспечивает

5 возможности контроля и регулирования количества получаемого льда.

Цель изобретения - повышение эффективности и удобства эксплуатации льдогенератора.

0

Достигается это тем, что термоэлектрический льдогенератор снабжен кассетой из теплопроводного материала с ребрами, размещенными в проме5жутках между ребрами металлической пластины,, при этом кассета установлена с возможностью вертикального перемещения, а верхнее ее основание связано с теплообменником горячих спаев посредством капилляра; ребра

0

кассеты могут быть выполнены в виде

пружин.

На фиг. 1 схематически изображен преллагаемый льдогенератор, общий вид; на фиг. 2 - место контакта ребра металлической пластины с пружиной кассеты.

. Термоэлектрический льдогенератор содержит термобатарею 1 с горячими и холодными спаями 2 и 3, теплооб.менник 4 горячих спаев 2, вентилятор 5, заполняемую водой ванну 6, металлическую пластину 7 для намораживания льда с ребрами 8, примыкающую к холодным спаям 3, теплоизоляцию 9 ванны 6, теплоизолирующую крышку 10, кассету 11 с ребрами 12 из теплопроводного материала, размещаемыми в промежутках 13 между ребрами 8 вертикальную штангу 14, соединяющую крышку 10 с кассетой 11, капилляр 1 сообщающий верхнее основание кассеты 11 с нижней частью (поддоном) теплообменника 4 и проходящий через стенку ванны 6 и ее теплоизоляцию 9 указатели 16 и 17 количества получамого льда, размещенные соответственно на штанге 14 и на капилляре 15, отверстие 18 в крышке 10 для залива воды и воздушник 19 в капилляре 15. Работа ;федлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Ванна 6 заполняется водой до уровня, находящегося выше уровня расположения воздушника 19, при это последний открыт и через него в атмосферу выходит воздух из капилляра 15. Затем воздушник 19 закрывается. Вертикальным перемещением штанги 14 кассета 11 приводится в положение, соответствующее необходимому количеству (в граммах или в см ) получаемого льда. Минимальному количеству получаемого льда соответствует положение ребер 12 до упора с пластиной 7. При необходимости производства большего количества льда ребра 12 устанавливаются на соответствующую дистанцию от пластины 7. Заданному количеству производимого льда соответствует положение указателя 16 на штанге 14 относительно верхне плоскости крышки 10. Далее включается электропитание электродвигателя вентилятора 5 и термобатареи 1 При этом на горячих спаях 2 термобатареи выделяется тепло, которое через теплообменник 4 передается 3 поток воздуха, организуемый вентилятором 5. Холодные спаи 3 термобатареи 1 поглощают поток тепла, поступающий из охлаждаемой, а затем замораживаемой воды, залитой в ванну 6. Часть потока тепла к холодным спаям 3 поступает из атмосферы через теплоизоляцию 9 и тепло изолирующую крышку 10. Поток тепла

из обьема воды в ванне 6 поступает к холодным спаям 3 через ребра 12, и 8, слой 13 воды из льда в промежутках между этими ребрами, а далее через металлическую пластину 7, примыкающую к холодным спаям 3. Намораживание льда сначала происходит на части верхнего основания пластины 7, свободной от ребер 8, затем на поверхности ребер 8. Нарастающий слой льда приходит в соприкосновение с нижними торцами ребер 12 кассеты 11 и, благодаря тому, что коэффициент теплопроводности льда больше ( в 4 раза) коэффициента теплопроводности воды, термическое сопротивление между торцами ребер 12 и пластиной 7 уменьшается. За счет этого ребра 12 кассеты 11 становятся дополнительными проводникс1ми тепла в направлении к холодным спаям 3 термобатареи 1, что приводит к увеличению хладопроиэводительности термобатареи. В процессе охлс1ждения воды и затем намерзания льда в капилляр 15, в месте его соединения с верхним основанием кассеты 11, поступает вода, которая по капилляру 15 поступает затем в поддон теплообменника 4. Теплообменник 4 может йлть выполнен в виде металлических пластин, находящихся в тепловом контакте с горячими спаями 2 термобатареи 1; между металлическими пластинами можно разместить пластины из пористого материала, находящиеся в контакте с водой в поддоне и с потоком воздуха, движущегося через теплообменник 4. При этом имеет место испарительное охлаждение потока воздуха при его контакте со смоченными поверхностями пористых пластин теплообменника. Например, при температуре атмосферного воздуха 30 С, его относительной влажности 35% и расходе 30 кг/ч испарительное охлаждение позволяет снизить температуру на 10с, при этом расход испарякядейся воды составит 130 г/ч. Испарительное охлаждение потока воздуха, в свою очередь охлаждающего горячие спаи 2 термобатареи 1, позволяет повысить производительность льдогенератора и соответственно его энергетическую эффективность .

Благодаря соединению верхнего основания кассеты 11 посредством капилляра 15 с теплообменником 4 (при определенном запасе воды в ванне 6), подача воды через капилляр 15 в теплообменник 4 прекращается в момент полного замораживания всей массы воды в кассете 11. Моменту полного замораживания соответствует образование льда на уровне верхнего основания кассеты 11, при этом образовавщийся лед запи5 рает капилляр 15 на этом уровне

и тем самым препятствует поступлению воды в теплообменник 4. Количес во заливаемой в ванну 6 воды выбирается таким образом, чтобы в момент полного замерзания воды в объеме кассеты 11 еще оставался над кассетой некоторый запас воды, соответствующий уровню, регистрируемому на водомерном стекле указателя 17. При этом момент полного замерзания воды в объеме кассеты может регистрироваться визуально при остановке перемещения уровня воды в водомерном стекле. После получения льда переключается полярность электропитания термобатареи 1, в льдогенератор через пластину 7 поступает тепло, идущее на оттаивание льда в месте его контакта с пластиной 7 и поверхностью ребер 8. После от-г таивания льда на этих поверхностях кассета 11 с крышкой 10 при помощи бтанги 14 извлекается из ванны б,Выполнение капилляра 15 на участке между верхним основанием кассеты 11 и стенкой ванны 6 с определенным запасом по длине позволяет перенест изъятую из ванны б кассету 11 на необходимую дистанцию от льдогенератора и далее поместить кассету со льдом в стакан с питьевой водой, где лед оттаивает от ребер 12 и переходит в стакан.

Энергетическая эффективность и удобство эксплуатации льдогенератора дополнительно повышаются благодаря выполнению ребер 12 в виде пружин (фиг. 2). При этом, независимо от заданного количества получаемого льда и соответственно независимо от уровня установки верхнего основания кассеты 11 в ванне 6 ребра 12 всегда находятся в тепловом контакте с пластиной 7. За счет этого уменьшается теЕ$мическое сопротивление между пластиной 7 и торцами ребер 12, повышаются холодопроизводительность термобатареи 1, производительность и соответственно энергетическая эффективность льдогенератора в целом. Кроме того, выполнение ребер 12 в виде пружин облегчает процесс освобождения кассеты 11 от массы полученного

льда после погружения кассеты в стакан с питьевой водой..

Таким образом, наличие кассеты 11 с ребрами 12 из теплопроводного материала с возможностью перемеще- ния в вертикальном направлении при соединении верхнег) основания кассеты 11 с теплообменником 4 позволяет увеличить производительность льдогенератора, обеспечить возможность

.. контроля и регулирования количества получаемого льда и, тем самьлм, повысить энергетическую эффективность и удобство эксплуатации устройства

Предлагаемая льдогенератор может найти применение на автотранспорте,

5 в производстве товаров народного потребления, в специальных отраслях холодильной техники.

20

Форму;1а изобретения

спаев посредством капилляра.

Источники информации,

45 принятые во внимание при экспертизе

50 (прототип).

f9

IS

Риг. 1

Риг.2