Рефрижератор Советский патент 1981 года по МПК F25B21/00 

(54) РЕФРИЖЕРАТОР

Изобретение относится к области энергетики, а более конкретно - к технике низких температур. Известен рефрижератор, содержащий рабочий элемент из сегнетоэлектрика, источник электрического поля и тепловые ключи 1. При движении рабочего элемента он периодически подвергается воздействию электрического поля. При этом в различные моменты времени рабочим элементом либо поглощается тепло от термостатируемого тела (при снятии поля), либо выделяется тепло, отводимое в окружающую среду (при наложении поля). Односторонняя направленность теплопередачи обеспечивается с помощью указанных тепловых ключей. Недостаток такого рефрижератора -его недостаточная надежность и периодичность работы. Эти недостатки устранены в рефрижераторе, содержащем рабочий элемент с приводом, источник силового поля, воздействующего на отдельный участок рабочего элемента, и нагнетатель для прокачки промежуточного теплоносителя 2. Рабочий элемент известного рефрижератора выполнен в виде диска из ферромагнетика, а в качестве силового поля используется магнитное поле. Во время работы этого рефрижератора рабочий элемент приводится во вращение электромеханическим приводом, вследствие чего каждая часть диска периодически проходит через зону с магнитным полем относительно высокой напряженности, создаваемым источником поля. В процессе намагничивания в рабочем элементе вследствие упорядочения его структуры выделяется тепло, которое посредством теплоносителя отводится в окружающую среду. При выходе намагниченной части рабочего элемента из зоны действия магнитного поля происходит разупорядочение структуры ферромагнетика и, следовательно, его охлаждение. Этот эффект используется для отвода тепла от т рмостатируемого объекта. Оба эти процесса (как намагничивание, так и размагничивание) протекают непрерывно,-до тех пор, пока вращается диск. Недостатком такого рефрижератора является невысокая эффективность из-за больщих «паразитных перетоков тепла по материалу диска между зонами с низкой 38 и относительно высокой температурами. Увеличение диаметра диска с целью увеличения расстояния между зонами ведет к одновременному увеличению поперечного сечения, что не позволяет заметно уменьшить «паразитные теплоперетоки. Целью изобретения являетсяустранение указанного недостатка, т. е. -повышение энергетической эффективности путем снижения внутреннч х теплоперетоков. Цель достигается тем, что привод рабочего элемента выполнен в виде пары роликов, а рабочий элемент - в виде размеш,енной на них бесконечной ленты из электропроводящего материала с нанесенным на нее слоем сегнетоэлектрика. ч На фиг. 1 схематично изображен рефрижератор; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1. Рефрижератор содержит рабочий элемент 1 с приводом, источник силового поля (не показан), воздействуюш,его на отдельный участок рабочего элемента 1, и нагнетатель 2 для прокачки промежуточного теплоносителя. Привод рабочего элемента выполнен в виде пары роликов 3 и 4, а рабочий элемент 1 - в виде, размешенной на них бесконечной ленты 5 из электропроводяшего материала с нанесенным на нее слоем сегнетоэлектрика 6. Рефрижератор также включает корпус 7, выполненный из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, со встроенным в негоэлектродом 8, подключенным к источнику силового поля, в данном случае - к положительной клемме источника питания, а также теплообменники 9 и 10. Ролик 3 является ведущим. В качестве сегнетоэлектрика может быть использован титанат стронция. При работе рефрижератора посредством привода обеспечивается постоянное движение рабочего элемента 1. Нагнетатель 2 прокачивает теплоноситель между корпусом 7 и рабочим элементом 1 в направлении, противоположном движению ленты (если, например, лента движется против часовой стрелки, как показано на фиг. 1, то теплоноситель движется в направлении по часовой стрелке). На электрод 8 подают, например, положительный потенциал от источника питания, а ведущий ролик 3 заземляется. Поскольку между роликами 3 и 4 и лентой 5 обеспечивается хороший электрический контакт, то лента 5 также имеет «нулевой потенциал. При этом часть рабочего элемента 1, а именно его левая по ,фиг. 1 по6ловина, находится постоянно в электрическом поле, а остальная часть - вне поля. При Поляризации сегнетоэлектрика -6, которая осушествляется при сходе рабочего элемента 1 с ролика 3 (при входе в электрическое поле), выделяется тепло. Оно отводится от рабочего элемента 1 теплоносителем, проходящим по левлй части рефрижератора в направлении от ролика 4 к ролику 3. Затем тепло от теплоносителя отводится в окружающую среду посредством теплбобменника 9. При выходе сегнетоэлектрика 6 из зоны действия электрического поля (при подходе к ролику 4) он деполяризуется, в результате чего он охлаждается. Этот холод посредством теплообменника 10 передается термостатируемому объекту. Для улучшения условий теплопередачи часть корпуса 7 в пределах теплообменника 10 может выполняться из металла с высокой теплопроводностью. Повышение эффективности достигается благодаря полному исключению «паразитного теплоперетока по роликам, так как каждый из них находится при постоянной температуре: ролик 3 - при температуре окружающей среды, а ролик 4 - при температуре термостатируемого объекта. При этом поток тепла за счет теплопроводности ленты можно свести до незначительной величины, так как ее длина может быть весьма большой. Формула изобретения Рефрижератор, содержащий рабочий элемент с приводом, источник силового поля, воздействующего на отдельный участок рабочего элемента, и нагнетатель для прокачки промежуточного теплоносителя, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности путем снижения внутренних теплоперетоков, привод рабочего элемента выполнен в виде пары роликов, а рабочий элемент - в виде размещенной на них бесконечной ленты из электропроводящего материала с нанесенным на нее слоем сегнетоэлектрика. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3650117, кл. 62-3, опублик. 1972. 2.Патент США № 4033743, кл. 62-3, опублик. 1977.

11

w

Фиг. i

фу.2