Термоэлектрическое устройство для создания микроклимата

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ Т СССР ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ МИКРОКЛИМАТА в автомобйле, содержащее кондиционер с заслонкой, генератор с автономными термоэлектрическими батареями, полу. проводниковые ветвикоторых соединены в модули и снабжены горячими и холодными спаяяи, присоединенными к тепло,801010413 А 5 В 21/02 е, Р 24 Р 3 .08 обменникам, и переключатель полярности, имеющий подвижные и неподвижные контакты, и подсоединенный к кондиционеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности, устройство содержит замкнутый водяной контур, расположенный. между холодными спаямн термобатареи генератора и го- рячими,спаями термобатареи.кондицио. нера и снабженный перепускнымрегул;. тором с поворотным валом, термобатарвя кочдиционера снабжена дойолнительным пе .включателем электрического соедине .йя ветвей с механизмом управления, учурновленным на заслонке кондиционера, при этом подвижные контакты перекречателя полярности установлены на Е поворотном валу перепускного регулятора.Изобретение относится к охлаждающимили нагревающим устройствам, работакоторых основа на эффекте Пельтье иможет быть использовано на автотранспорте в качестве кондиционера воздуха.5Известны термоэлектрические устройства для кондиционирования воздуха,содержащие унифицированную термоэлектрическую батарею, присоединеннуюк кондиционеру 1 ),1 ОНедостаток данного устройства закладлючается в том, что в режиме отопления, термоэлектрическая батарея работает неэффективно вследствие чегоимеет место невысокая тепловая мощность,Известно термоэлектрическое устройство для создания микроклимата в автомобиле, содержащее кондиционер сзаслонкой и генератор с автономнымитермоэлектрическими батареями, полупроводниковые ветви которых соединеныв модули и снабжены горячими и холодными спаями, присоединенными к теплообменникам, и переключатель полярности, имеющий подвижные и неподвижныеконтакты и подсоединенный к кондиционеру. 2 .Недостаток известного устройствазаключается в малой поверхности теплоотдачи теплообменника генератора, атакже в том, что в.режиме отоплениягенератором вырабатывается невысокаяэлектрическая мощность.Цель изобретения - повышение экономичности.35Цель достигается тем, что терлоэлектрическое устройство для созданиямикроклимата в автомобиле, содержащее кондиционер с заслонкой, генераторс автономными термоэлектрическими 40батареями, полупроводниковые ветвикоторых соединены в модули и снабженыгорячими и холодными спаями, присоединенными к теплообменникам, и переключатель полярности, имеющий подвижные и неподвижные контакты и подсоединенный к кондиционеру, содержитзамкнутый водяной контур, расположенный между холодными спаями термобатареи генератора и горячими спаями тер Омобатареи кондиционера и снабженныйперепускным регулятором с поворотнымвалом, термобатарея кондиционераснабжена допоЛнительным переключате,лем электрического соединения ветвейс механизмом управления, установленнымна заслонке кондиционера, при этомподвижные контакты переключателя полярности установлены на поворотномвалу перепускного"регулятора.60На фиг. 1 схематично изображенопредлагаемое устройство для созданиямикроклимата, на, фиг. 2 - то же,вид в аксонометрии; на Фиг. 3 - узел1 на Фиг. 2; на Фиг. 4 - переключа- ф 65 тель электрического соединения ветвей;на фиг. 5 - то же, в положении отклю-.чения от механизма управления заслонки кондиционера.Термоэлектрическое устройство содержит кондиционер 1 с заслонкой 2,генератор 3, термоэлектрические батареи 4 и 5, полупроводниковые ветвикоторых соединены в модули и снабженыгорячими спаями, присоединенными ктеплообменникам 6 и 7 соответственно,и холодными спаями, присоединеннымик теплообменникам 8 и 9 соответственно, переключатель 10 полярности сподвижными контактами 11 и неподвижными контактами 12, подсоединенныйк кондиционеру замкнутый водяной контур 13, снабженный перепускным регулятором 14 с поворотным валом 15, переключатель 16 электрического соединения ветвей, механизм 17 управления,установленный на заслонке 2,Водяной контур 13 присоединен кмагистралям 18.и 19, поворотный вал15 соединен с двигателем 20 и имеетрукоятку 21, на которой смонтированыподвижные контакты 11 переключателя10 полярности, имеющего кнопку 22 иподключаемого к электрической сети 23питания кондиционера 1; переключатель 16 имеет подвижные контакты 24,неподвижные контакты 25, шток 26,соединенный с вилкой 27 из электроизоляционного материала, пружину 28,опору 29, направляющие 30, генератор 3 присоединен к двигателю 31 свыхлопным патрубком 32 и отсеком 33,последний из которых сообщен с воздухЬводом 34 и с салоном 35 автомобиля через кондиционер 1 перепускнойрегулятор 14 выполнен в виде цилиндра 36 с тремя отверстиями В, С, В,соединенного с поворотным валом 15;кондиционер 1 содержит вентилятор 37,заборное отверстие 38, коллектор 39и патрубок 40 для отвода нагретоговоздуха с шибером 41. Устройство работает следующимобразом,Режим охлаждения. Эаслонка 2 открыта. Кнопка 22 переключателя 10полярности выключена. При этом модули термоэлектрической батареи кондеционера 1 подключены параллельнопоследовательно к электрической сети.23 питания кондиционера 1 положениепереключателя 10 полярности электропитания термоэлектрических модулейобеспечивает такое направление тока,проходящего через модули, что в местах контакта модулей с теплообменником 8 поглощается тепло, а в местахконтакта модулей с теплообменником 6выделяется тепло, в результате поток воздуха, подаваемый в теплообменник 8 через коллектор 39 и заборное отверстие 38 вентилятором 37,лей теплообменником 8 выделяетсятепло,а в местах контакта модулей степлообменником б поглощаетсятепло; выделение тепла приводит кнагреванию в теплообменнике 8 потока воздуха, забираемого через заборное отверстие 38 вентилятором 37 из,наружного пространства и подаваемого в теплообменники 8 через колле:тор 39;нагретый воздух поступает через воздуховод 34 в салон 35 автомобиля в количестве, обеспечиваемом заданным положением открытой заслонки 2; . В результате поглощения тепла в местах контакта мэдулей с теплообменнин ками поток воды в теплообменнике бохлаждается. При этом охлаждаемая вданном теплообменнике вода отдает тепло в двух направлениях потоку воздуха в магистрали 18 и через модулитермоэлектрической батареи 4 кондиционера 1 - потоку воздуха, проходящего через теплообменник 8. Такое распределение потоков тепла приводит к тому, что в режиме отопи" теля в термоэлектрическом кондиционере 1 тепло перекачивается в поток подогреваемого воздуха из потока воды повышенной температуры (на уровне 100 С), вследствие чего повышается теплопроизводительность отопителя, а в термоэлектрическом генераторе увеличивается эффективность теплосъема, благодаря включенйю в работу дополнительной магистрали 18 и дополнителвного "теплового насоса" -. отопителя, вследствие чего увеличивается электрическая мощность генератора, т. е. его производительность.Работа кондиционера 1 в качестве термоэлектрического генератора. В те периоды, когда климатические условия не требуют использования кондиционера 1 в качестве воздухоохладителя, или отопителя, заслонка 2 закрывается. Шибер 41 на патрубке 40 открывается. При этом механизм 17 переключателем 16 электрического соединения модулей кондиционера 1 оказывает давление на шток 2 б,соединенный с вилкой 27, вилка перемещвется в направляющих .30, а шток 26 - в опоре 29, пружина 28 сжимается. Подвижные контакты 24: переключателя 16, смонтированы на вилке 2, выходят из соединения с неподвижными контактами 25, при этом полупроводниковые модули термоэлектрического кондиционера 1 подключены последовательно к электрической сети 23 питания кондиционера 1. Для перевода работы кондиционера из режима в режим не требуется включения кнопки 22, а при переводе работы устройства из режима в режим кнопка 22 включается, что приводит к работе кондиционера 1 в качестве дополнительного термоэлек-охлаждается. Охлажденный воздух поступает через воздуховод 34 в салон 35автомобиля в количестве, обеспечиваемом заданным положением открытойзаслонки 2. Тепло, выделяемое в местах контакта модулей с теплообменником б, поглощается потоком циркулирующей воды, проходящим через теплообменник 6 и магистраль 18 кондиционера 1. Положение переключателя 10соответствует такому положению перепускного регулятора 14, при которомпоток воды, циркулирующий через теплообменник б, полностью проходит ичерез магистраль 18, обеспечивая индивидуальную работу системы охлаждения кондиционера 1. Нагреваемая втеплообменнике 6 вода отдает теплопотоку наружного воздуха, омывающегопри движении автомобиля магистраль18, установленную в отсеке 33 двигателя 31.Выхлопные газы двигателя 31 проходят через выхлопной патрубок 32,а затем поступают в теплообменник 7термоэлектрического генератора 3.В результате охлаждается вода. вмагистрали 19 и охлаждаются выхлопные газыПри этом поток наружноговоздуха омывает магистраль 19 послемагистрали 18. Циркуляция воды в индивидуальнойсистеме охлаждения генератора 3 осуществляется параллельнос циркуляцией потока воды, охлаждаю-;,щей двигатель 31. Выхлопные газы;пройдя через теплообменник 7, выбрасываются в атмосферу. В местах контах та модулей термоэлектрической батареи генератора с теплообменниками 7.и 9 возникает разность температур,приводящая к возникновению термоэлектродвижущей силы и,соответствен Оно, к выработке электрической мощности, отдаваемой генератором,параллельно с источником питания бортовойсети автомобиля,Режим отопления. Заслонка 2 от.крыта, Кнопка 22 включена. Включендвигатель 20 поворотного вала 15перепускного регулятора 14, при этомдвигатель вращается по часовой стрелке. Поворот вала 15 на 90 о обеспечивается его фиксацией в этом положении при одновременном автоматическомвыключении кнопки 22. При этом рукоятка 21 поворотного вала 15, на которой смонтированы подвижные контакты 11 переключателя 10, вместе с валом 15 поворачивается на 90 О и подвижные контакты 11 заьыкаются на неподвижные контакты 12 переключателя.Полярность электройитания модулейкондиционера меняет свой знак. При 60этом новое положение переключателя10 полярности электропитания модулейкондиционера " обеспечивает такоенаправление тока, проходящего черезмодули, что в местах контакта моду 1010413трического генератора, подключенного по водяной системе охлаждения термоэлектрического генератора 3, При этом в местах контакта полупроводниковых модулей термоэлектрического генератора 3 с .теплообменником 7 поглощается тепло, а в местах контакта модулей с теплообменниками 8 выделяется тфЬпло. Выделение тепла в генераторе приводит к охлаждению горячих выхлопных газов в теплообменнике 7 и к нагреванию по О тока воды, движущегося через водяные теплообменники 8, поступившие в воду тепло от генератора 3 и двигателя 31 отводится в следующих направленйях: через магистраль 19 - в поток наруж ного воздуха, поступаюцего из магистрали 18; через регулятор 14, через модули кондиционера 1 и теплообменник 8 - в поток воздуха, подаваемого вентилятором 37 через магистраль 19 - 2 О в поток поступаюцего из нее воздуха.При отводе тепла через модули в теплообменник 8 термоэлектрический кондиционер 1 работает в режиме генератора таким образом, что в местах контакта модулей с теплообменником б поглощается тепло; в местах контакта модулей с теплообменником 8 выделяется тепло; тепло, поглощаемое в местах контакта модулей с теплообменником 6,ЗО отводится из потока циркулирующей воды, проходящего через теплообменник б, магистраль 18, двигатель 31. Таким образом, поглощаемая часть тепла, выделяемого в термоэлектрическом генераторе 3 (от выхлопных газов) и двигателе 31, а также тепло, выделяемое в теплообменник 8, поступает в поток воздуха, забираемого через заборное отверстие 38 вентилятором 37 из наружного пространства и подавае О мого в теплообменники 8 через коллектор 39;.нагретый воздух поступает через воэдуховод 34 в патрубок 40 отвода через шибер 41 - в отсек двигателя 33, а затем - в окружающее - 45 пространство. В местах контакта модулей с теплообменниками 8 и б возника- ет разность температур, что, благодаря последовательному электрическому соединению модулей, приводит к уве О личению действующей термоэлектродвижущей силы до значения, обеспечивающего работу кондиционера 1 в режиме термоэлектрического генератора,Для перевода термоэлектрического 55 устройства в режим работы кондиционера или отопителя шибер 41 закрыва-,ется, а заслонка 2 открывается. Приэтом механизм 17 перемещается так,что пружина 28 переключателя 16 разжимается,и приводит в движение шток26, соединенный с вилкой 27; перемещение .вилки 27 в направляющих 30до ее упора в опору 29 приводит к соединению подвижных контактов 24 с неподвижными 25 и, соответственно, кпараллельно-последовательному соединению модулей,Таким образом, объединение магистралей 18 и 19 при соответствующихположениях перепускного регулятора 14и подвижных контактов переключателя10 полярности электропитания кондиционера, а также работе при закрытойзаслонке 2, механизм 17 управленияпереключателем 16, электрическогосоединения модулей кондиционера 1,обеспечивает дополнительный сбростепла от термоэлектрического генератора 3 через тепловой насос, каковымявляется кондиционер 1, и магистраль18. Это повышает мощность генератора3, а также обеспечивает работу дополнительного источника электроэнергии,каковым является кондиционер,1, работающий в режиме генератора. Всеэто приводит. к повышению производительности всего термоэлектрическогоустройства, являющегося в этом режимегенератором.Таким образом, вследствие того, чтотеплообменники 6 и 9 объединены замкнутым водяным контуром, снабженнымперепускным регулятором с поворотнымвалом, на котором смонтированы подвижные контакты переключателя полярности электропитания кондиционера, амодули кондиционера снабжены переключателем их электрйческого соединения, и заслонка кондиционера снабженамеханизмом управления переключателемэлектрического соединения, повышаетсяпроизводительность термоэлектрическихкондиционера и генератора при работекондиционера в режиме отопителя атакже производительность всего устройства при работе кондиционера в.режиме генератора, Это приводит к повьааению производительности термоэлектрического устройства в целом.Предложенное устройство может найти применение на автотранспортныхустановках, работающих с двигателямивнутреннего сгорания.1010413 ставитель Т, Юдинахред М. Коштура едактор П. Коссей ар ректо 453/27 Тираж 528 Родпис ВНИИРИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Т, Раушская наб., о а Филиал пРР фПатент"., г.,Ужгород, ул. Рроектная,