Термоэлектрический холодильник

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5М. Кл,Г 25 8 21/02 Гееударстаеллый камлтат СССР лв делам лзобратевяй и вткрытий(72) Автор изобретения Г.Л, Серебрянный Научно-исследовательский и экспериментальныйинститут автомобильного электрооборудованияи автоприборов(54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ХОЛОДИЛЬНИКИзобретение относится к холодиль. ной технике.Известен термоэлектрический холодильник, который содержит двухстенный корпус с вакуумной теплоизоляцией, термоэлектрическую батарею, теплообменник для охлаждения ее горячих спаев, вакуум-насос, соединенный всасывающим патрубком с межстенным пространством корпуса, а выхлопным патрубом - с атмосферой 1Однако известный холодильник имеет недостаточную эксплуатационную надежность из-за недостаточно эффективного охлаждения горяцих спаев, особенно при повышенных температурах окружающего воздуха или любого другого теплоносителя, охлаждающего через теплообменник горячий спай, так как при этом значительно возрас- о . тает температура внутри холодильнойкамеры.Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности за счет одновременного использования вакуума для охлаждения горячих спаев.Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектрическом холодильнике, содержащем двухстенный корпус с вакуумной теплоизоляцией, термоэлектрическую батарею, теплообменник для охлаждения ее горячих спаев, вакуум-насос, соединеннный всасывающим патрубком с межстенным простран" ством корпуса, а выхлопным патрубком - с атмосферой, теплообменник размещен в герметичной камере, расположенной в межстенном пространстве корпуса и сообщенной трубопроводом с вакуум-насосом, при этом холо" дильник снабжен дозатором жидкости, соединенным с герметичной камерой и золотниковым механизмом, связанным с выключателем электропитания термобатареи и подключенным к трубопро" водам, соединяющим вакуум-насос с герметичной камерой и с межстенным пространством.3 100472При этом дозатор жидкости соединен с выхлопным патрубком вакуумнасоса и установлен с возможностьюслива жидкости в дозатор.На фиг. 1 схематично изображентермоэлектрический холодильник; нафиг, 2-4 - золотниковый механизм приразличных положениях выключателяэлектропитания.Холодильник содержит двухстенный 10корпус, между наружной стенкой 1 ивнутренней стенкой 2 которого размещена вакуумная теплоизоляция 3, например порошкообразная. В корпусеразмещены холодильная камера 4, термоэлектрическая батарея 5 с горячими спаями 6 и холодными спаями 7.Причем горячие спаи 6 снабжены тепло-обменником 8, а выключатель 9 электропитания соединяет термоэлектрическую батарею 5 с источником 10 электропитания при помощи цепи 11. Вакуум-насос 12 соединен всасывающимпатрубком 13 с межстенным пространством корпуса черезфильтр 14, а выхлопным патрубком 15 - с атмосферой.Теплообменник 8 размещен в герметичной камере 16 с герметизированными 1 стенками 7, смонтированными междугорячими спаями и теплообменникомс обеспечением плотного примыканияк ним.Кроме того, холодильник снабжендозатором 18 жидкости, соединеннымчерез вентиль 19 с. герметичной камерой 16 Трубопровод 20 снабжен зо-.35 лотниковым механизмом 21, связаннымс выключателем 9 электропитания термобатареи. Дозатор 18 жидкости соединен с выхлопным патрубком 15 ваку 49 ум-насоса и установлен с возможностью слива жидкости в дозатор. Причем выхлопной патрубок .соединен с дозатором жидкости насадком 22.Холодильник работает следующим образом.При установке в положение 4 (фиг. 2) выключателя 9 электропитания размыкается цепь 11, соединяющая термоэлектрическую батарею 5 с источником 10 электропитания; при этом благодаря соединению выключателя 9 электропитания с золотниковым механизмом 21 последний приводится в положение, обеспечивающее подключение вакуум-насоса 12 к межстенному ф пространству, Вентиль 19 закрывается, в дозатор 18 заливается жидкость -(вода). Включается вакуум-насос 12. 2 1Из межстенного пространства двухстенного корпуса, в котором размещена вакуумная изоляция, при помощивакуум-насоса 12 откачивается воздухчерез фильтр 14, всасывающий патрубок 13 и выбрасывается в атмосферучерез выхлопной патрубок 15. Приэтом фильтр 14 препятствует попаданию частиц теплоизоляции в вакуумнасос. Вентиль 19 открывается и издозатора 18 жидкости заливается необходимое .количество (например, 100 г)воды в камеру 16, Далее вентиль 19закрывается.После достижения необходимого давления (например 0,1 мм рт.ст.) вмежстенном пространстве выключатель)9 электропитания вместе с золотниковым механизмом 21 вращением противчасовой стрелки пе ремещается из положения Д в положение б (фиг. 3)Ври этом вакуум-насос 12 подключается к камере 16 через трубопровод 20,В камере 16, имеющей герметизированные стенки 17, понижается давлениевоздуха, что приводит к закипаниюжидкости в камере 16, Тепло на испарение жидкости поступает из холодной камеры 4 через отключенную отисточника 10 электропитания термоэлектрическую батарею 5 и теплообменник 8; из окружающей среды черезтеплоизоляцию 3 и через другие элементы (вентиль 19 трубопровод 20),являющиеся тепловыми мостами; изсамой жидкости, залитой в камеру 16,за счет ее охлаждения.Вакуум-насос 12 сначала откачивает смесь воздуха с парами жидкости, и затем практически чистые парыжидкости,Образующийся в камере пар частично уплотняется в пространстве камеры 16, а частично отсасывается вакуум-насосом 12,Благодаря последнему давление итемпература паров в камере 16 понижаются, причем пары находятся в состояйии насыщения (относительная влажность 1004).Так например, при произвоительности вакуум-насоса 0,7вода (100 г) в камере 16 охлаждается от температуры +20 С до ОфС за0,6 ч, а за это время испаряетсявсего. 4 г воды и давление паров вкамере 16 достигает 4,6 мм рт.ст.Выключатель 9 электропитания одновременно с золотниковым механиз%мом 21 вращением против часовой стрелки переводится иэ положения Бв положение В (фиг, 1) и замыкаетцепь 11, соединяющую термоэлектрическую батарею 5 с источником 10 электропитания. При этом через термоэлектрическую батарею 5 проходит электрический ток, на горячих ее спаях 6выделяется тепло, а на холодныхспаях 7 поглощается тепло; последнее 1 Опоступает из холодильной камеры 4 и складывается из тепловых потоков, выделяемых внутри камеры за счет ее охлаждения, и из тепловых потоков, поступающих в камеру 4 из окружающей 15 среды через вакуумную теплоизоляцию 3. Тело, выделяющееся на горячих спаях 6, поступает в дополнительную камеру 16 через герметизированные стенки 17, смонтированные между 2 о горяцими спаями 6 и теплообменником 8, с обеспечением плотного примыкания к ним; далее через теплообменник 8. В положении В золотниковогомеханизма, Вакуум"насос 12 продал жает работать на камеру 16, откачивая из нее образующиеся водяные парычерез трубопровод 20 и выбрасывая их в атмосферу церезвыхлопной патрубок 15, При этом темг,зратура жидкости (воды) в камере 16 повышаетсяза 0,8 ч от 0 до +13 ОС, а температура камеры 4 снижается с +20 С и устанавливается равной -8 С. Давление водяных паров в камере 16 устанавли 35 вается на уровне 11,25 мм рт,ст часовой расход испаряющейся воды 30 г/ц при теплопоступлении от горячих спаев в камеру 16 в количестве 20 ВТ. Таким образом, тепло от горячих спаев отводится в воду температуры +13 С, гораздо более низкой, цем температура окружащего воздуха +35 оС,Благодаря этому в камере 4 устао , навливается температура -8 С, более низкая, цем при отводетепла в акружающий воздух в известном холодиль" нике +14 С. Это говорит о большей50 эксплуатационной надежности предложенного холодильника.Выключатель 9 электропитания одновременно с золотниковым механиз- . мом 21 вращением по часовой стрелке переводится из положения Ь в положение Г (фиг. 4) и размыкает цепь 11, . соединяющую термоэлектрическую батарею 5 с источником 10, электропита 224ния. При этом вакуум-насос 12 не работает, а в межстеннам пространствеи в камере 16 сохраняется вакуум.Температуры в камерах 16 и 4 выравниваются эа 0,2 ц и держатся длитель"ное ( 3-4 ц ) время на уровне +2 С,при повышенной температуре +35 С окружающего воздуха. При этом электроэнергия не потребляется.В известном же холодильнике приэнергопотреблении около 20 ВТ температура в холодильной камере держится на уровне +14"С,Далее выключатель из положениявращением по часовой стрелке переводится в положение А, работа холодильника повторяется в описанной выше последовательности, обеспечивающей возможность попеременного подключения вакуум-насоса к дополнительной камере и межстенному пространст-.ву, при периодическом включении и выключении электропитания термобатареи,Конструкция холодильника позволяет испольэовать вакуум одновременно как для создания эффективной теплоизоляции, так и для дополнительного охлаждения горячих спаев: благодаря создаваемому вакууму в камере1 б, интенсивному охлаждению жидкос-ти за счет испарения последней в ва"куум и выполнению стенок 17 камерыгерметизированными и смонтированнымимежду горячими спаями и теплообменником обеспецивается улучшенный тепловой контакт, уменьшается перегреви соответственно повышается интенсивность охлаждения горячих спаев испа" .ряющейся жидкостью. Поэтому, несмотря на повышение температуры окружающего воздуха, температура внутрихолодильной камеры 4 значительно сни"жается и соответственно повышаетсянадежность холодильника.Однако эксплуатационная надеж"ность холодильника недостаточна приограниченном запасе охлаждаемой жидкости (например, вода). При этомиспарившаяся жидкость выбрасываетсявакуум-насосом 12 через выхлопнойпатрубок 15 в атмосферу, Поэтомупосле полного использования запасажидкости в дозаторе 18 холодильникстановится неработоспособным; эксп-луатационная надежность холодильника может быть дополнительно повышена благодаря воэможности слива жидкости в дозатор с помощью вакуум-на"10 ай 7 Формула изобретения соса. При этом водяные пары на выходе патрубка 15 конденсируются благодаря высокому (атмосферному) давлению и через насадок 22 поступают в дозатор 18. При этом необходимость 5 в пополнении дозатора новым запасом жидкости отпадает и холодильник становится работоспособным без необходимости пополнения запасов, соответственно повышается эксплуатационная . в надежность холодильника,Таким образом, предложенная конструкция холодильника обеспечивает повышение эксплуатационной надежности благодаря уменьшению нежелательных перегревов холодильной камеры при одновременном использовании вакуума как для уменьшения теплопроводности теплоизоляции холодильной камеры, так и для интенсификации охлаждения горячих спаев батареи. Термоэлектрический холодильник, содержащий двухстенный корпус с вакуумной теплоизоляцией, термоэлектрическую батарею, теплообменник для охлаждения ее горячих спаев, вакуум 22 8насос, соединенный всасывающим патрубком с межстенным пространством корпуса, а выхлопным патрубком - с атмосферой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности за счет одновременного использования вакуума для охлаждения горячих спаев, .теплообменник размещен в герметичной камере, расположенной в межстенном пространстве корпуса и сообщенной трубопроводом с вакуум- насосом, при этом холодильник снабжен дозатором жидкости, соединенным с герметичной камерой золотниковым механизмом, связанным с выключателем электропитания термобатареи и подключенным к трубопроводам, соединяющим вакуум-насос с герметичной камерой и с межстенным пространством.2, Холодильник по и, 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дозатор жидкости соединен с выхлопным патрубком вакуум-насоса и установлен с возможностью слива жидкости в дозатор. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР йф 2280 Й 5 кл. Г 25 В 21/02, 19 б 8.СоставительТехредС.Мигу л ППП "Патент", г. Ужгород,. ул,тная,ктоо М Дылц э 18 Й 74 Г ВНИИПИ Госу по делам 113035 МосТираж 526 рственного комитета ССС зобретений.и открцтий а, й, Ращская наб.