Нестационарный термоэлектрический охладитель

 

1. НЕСТАЦИОНАРНЬЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОХЛАДИТЕЛЬ, содержащий корпус , в котором подвижно установлен подпружиненный термоэлемент с в гтвями р и п -типа проводимости и коммутационными пластинами горячих и холодных спаев, подсоединенный к источнику электропитания через выключатель контактного типа и снабженный устройством разрыва его тепловой связи с охлаждаемьм объектом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления и увеличения глубины охлаждения, устройство разрьта тепловой связи термоэлемента с охлаждаемым объектом выполнено в ввде стерженькоБЬК толкателей из материала с высокой температуропроводностью , жестко соединенных одним концом с коммутационными пластинами горячих спаев и взаимодействующих с толкателями упоров, закрепленных на корпусе, а контакты выключателя соответственно закреплены на корпусе и на одном из толкателей с возможностью отключения источника электропитания при его тепловом расширении . 2. Охладитель по п. 1, о т л ичающийся тем, что ветви р и и-типа проводимости термозглемента расположены диаметрально противоположно относительно охлаждаемого объекта , а толкатели выполнены за одно целое с коммутационными пластинами горячих спаев в виде полого ци.тиндра со сквозными продольными прорезями, ,в KOTopbix размещены упоры, шарнирно связанные с одной из сторон прорезей, причем упоры через один имеют электропроводные вставки, а контакты выключателя установлены на коммутационных пластинах холодных спаев диаметрально противоположных ветвей.

СОЮЗ СО ЗЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(sl) F 25 В 21/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3544937/23-06 (22) 26.01.83 (46) 28.02.85. Бюл. Ф 8 (72) Н.С. Кирпач, С.И.Нагорный и Е.Р.Петренко (71) Институт технической теплофизи ки АН УССР (53) 621.56(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 512346, кл. F 25 В 21/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 299714, кл. F 25 В 21/02, 1969. (54) (57) 1. НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕРИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОХЛЩИТЕЛЬ, содержащий корпус, в котором подвижно установлен подпружиненный термоэлемент с ветвями р и и -типа проводимости и коммутационными пластинами горячих и холодных спаев, подсоединенный к источнику электропитания через выключатель контактного типа и снабженный устройством разрыва его тепловой связи с охлаждаемым объектом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения энергопотребления и увеличения глубины охлаждения, устройство разрыва тепловой связи термоэлемента с охлаждаемым объектом выпол,, SU„„1142711 нено в виде стерженьковых толкателей из материала с высокой температуропроводностью, жестко соединенных одним концом с коммутационными пластинами горячих спаев и взаимодействующих с толкателями .упоров, закрепленных на корпусе, а контакты выключателя соответственно закреплены на корпусе и на одном.из толкателей с возможностью отключения источника электропитания при его тепловом расширении.

2. Охладчтель по п. 1, о т л ичающий с я тем, что ветви р и ь-типа проводимости термоэлемента расположены диаметрально противоположно относительно охлаждаемого объекта, а толкатели выполнены за одно целое с коммутационными пластинами горячих спаев в виде полого ци.".индра со сквозными продольными прорезями,,в которых размещены упоры, шарнирно связанные с одной из сторон прорезей, причем упоры через один имеют электропроводные вставки, а контакты вык- . лючателя установлены на коммутационных пластинах холодных спаев диаметрально противоположных ветвей.

1 114271 1 Х

Изобретение относится к холодильной технике, в частности к конструкции полупроводниковых термоэлектри ческих охладителей, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известен нестационарный термоэлектрический охладитель, содержащий корпус, в котором подвижно установлен термоэлемент, снабженный устройст- io ловом расширении. вом разрыва его тепловой связи с охлаждаемым объектом Р13.

Нецостатком такого охладителя является то, что разобщение в нем тепловой связи между термоэлементом и охлаждаемым объектом осуществляется вручную при переносе охладителя.

Известен также нестационарный термоэлектрический охладитель, содержащий корпус, в котором подвижно установлен подпружийенный термоэлемент с ветвями p †- и и-типа проводимости и коммутационными пластинами горячих и холодных спаев, подсоединенный к источнику электроПитания через выклю- j5 чатель контактного типа и снабженный устройством разрыва его тепловой связи с охлаждаемым объектом (2 ).

Недостатки такого охладителя — повышенное энергопотребление и небольшая глубина охлаждения, поскольку устройство разрыва тепловой связи термоэлемента с охлаждаемым объектом потребляет электрическую энергию при работе охладителя и, кроме того, в последнем отсутствуют средства авто35 матического управления устройством разрыва тепловой свчзи в зависимости от температуры охла1;даемого объекта.

Цель изобретения - уменьшение

40 энергопотребления и увеличение глубины охлаждения нестационарного термоэлектрического охладителя.

Укаэанная цель достиг -ется тем, что в нестационарном термоэлектричес-45 ком охладителе, содержащем корпус, в котором подвижно установлен подпружиненный термоэлемент с ветвями р и и -типа проводимости и коммутационными пластинами горячих и холодных спаев, подсоединенный к источнику электропитания через вьпслючатель контактного типа и снабженный устройстaoI разрыва его тепловой связи с охлаждаемым объектом, устройство разры- ва тепловой связи термоэлемента с охлаждаемым объектом выполнено в виде стерженьковых толкателей из материала с высокой температуропроводностью, жестко соединенных одним концом с, коммутационными пластинами горячих спаев и взаимодействующих с толкателями упоров, закрепленных на корпусе, а контакты выключателя соответственно закреплены на корпусе и на одном из толкателей с возможностью отключения источника электропитания при его тепКроме того, ветви р и и -типа проводимости термоэлемента могут быть расположепы диаметрально противоположно относительно охлаждаемого объекта, а толкатели выполнены эа одно целое с коммутационными пластинами горячих спаев в виде полого цилиндра со сквозными продольными прорезями, в которых размещены упоры, шарнирно связанные с одной из сторон прорезей, причем упоры через один имеют электропроводные вставки, а контакты вьключателя установлены иа коммутационных пластинах холодных спаев диаметрально противоположных ветвей.

На фиг. 1 схематично представлена конструкция предлагаемого нестационарного термоэлектрического охладителя; на фиг. 2 - то же„ вариант, Нестационарный термоэлектрический охладитель состоит из корпуса 1, термоэлемента 2 с холодными и горячими спаями 3 и 4, коммутационных пластин 5 и 6 холодных и горячих спаев, 0 стерженьковых толкателей ?, IIыполненных из материала с высокой температуропроводностью и соединенных верхними концами с коммутационными пластинами 6 горячих спаев, упоров 8, выполненных за одно целое с корпусом 1, толкателей 9, установленных подвижно, например„ на резьбе с зазором относительно свободных нижних концов стерженьковых толкателей 7, выключателя контактного типа, один контакт 10 которого закреплен на корпусе 1, а второй контакт ii установлен на коммутационной пластине 6 горячих спаев. Термоэлемент 2 установлен подвижно в направляющих 12 и прижат к охлаждаемому объекту 13 пружиной 14.

В другом варианте конструктивного исполнения нестационарного термоэлектрического охладителя, представленном на фиг. 2, ветви 15 и 16 .ри n - -проводимости термоэлемента.расположены диаметрально противоположно относительно охлаждаемого объек3 1142 та 13, а толкатели 7 выполнены за одно целое с коммутационными пластинами 6 горячих спаев в виде полого цилиндра 17 со сквозными продольными прорезямн 18, в которых размещены упоры 8, связанные с цилиндром 17 через шарниры 19, причем упоры 8 через один снабжены электропровод-. ными вставками 20, а контакты 10 и

11 выключателя установлены на ком- 1п мутационных пластинах 5 холодных спаев диаметрально противоположных ветвей 15 и 16.

Нестационарный термоэлектрический охладитель работает следующим образом.

В исходном положении контакты 10 и 11 выключателя для размыкания цепи электропитания термоэлемента замкнуты, а между свободными торцами толкателей 7 и упорами 8 существует зазор. После подключения постоянного электрического тока к коммутационным пластинам б горячих спаев в холодных спаях 3 поглощается теплота 25

Пельтье, в результате чего охлаждается коммутационная пластина 5 холодных спаев и объект 13. При этом разогреваются толкатепи 7 в результате притока к ним теплоты Пельтье, выделившейся в горячих спаях 4, и теплоты Джоуля, выделившейся в ветвях термоэлемента. В результате теплового . расширения толкателя 7 происходит перемещение термоэлемента относительно корпуса 1 и разрыв тепловой связи коммутационных пластин 5 холодных спаев с охлаждаемым объектом 13. При, перемещении термоэлемента относительно корпуса происходит разрыв цепи питания термоэлемента за счет образо-4О вания зазора между контактами 10 и

11. Коммутационные пластины б и толкатели 7 служат одновременно радиатором горячих спаев. Во время охлаждения системы до исходной температуры пружина 14 возвращает термоэлемент в исходное положение, и цикл повторяется.

Продолжительность цикла охлаждения, момент разрыва тепловой связи коммутационных пластин 5.холодных спаев с охлаждаемым объектом 13 и отключения тока питания устанавливаются регулированием зазора под свободными концами толкателей 7. Размер за- зоров выбирается таким,чтобь| при выбранном токе питания разрыв тепловой

711 4 связи осуществлялся в момент изменения направления теплового потока между холодны я спаями и объектом охлаждения.

Охладитель, выполненный по второму варианту (фиг. 2), работает следующим образом.

При подаче напряжения через ветви 15 и 16, установленные вертикально, и их контакты t0 и 11 проходит ток, в результате чего объект 13, наI ходящийся в контакте с соответствуюп ими коммутационными пластинами 5 холодных спаев, охлаждается, а соответствующие коммутационные пластины б горячих спаев и толкатели 7, служащие одновременно радиа-.ором, разогреваются и в результате теплового расширения замыкают прорези 18 и перемещают термоэлемент так, что тепловая связь между коммутационными пластинами 5 холодных спаев и охлаждаемым объектом 13 разрывается. Одновременно размыкается электрическая цепь между контактами 10 и 11 и замыкается электрическая цепь второго термоэлемента, ветви 15 и 16 которого установлены горизонтально, состоящая из коммутационной пластины 6 горячих спаев первого термоэлемента электропроводных в тавок 20, коммутационных пластин 6, горизонтальных ветвей 15 и 16, контактов l0 и 11. Аналогично первому второй термоэлемент повторяет цикл охлаждения. После охлаждения первого термоэлемента до исходной температуры его прорези 18 размыкаются, ветви термоэлемента пружьнами 14 возвращаются в исходное положение — прижимаются к охлаждаемому объекту за счет поворота пластин на шарнирах 19, и весь цикл повторяется.

Таким образом, в предлагаемом нестационарном термоэлектрическом охладителе обеспечивается автоматический разрыв тепловой связи термоэлемента с охлаждаемым объектом в тот момент, когда прекращается процесс охлаждения последнего, и тем самым предотвращается притекание к охлаждаемому объекту теплоты Джоуля в промежутках между периодами охлаждения. Это позволяет эффективно исполь-. зовать преимущества нестационарного способа охлаждения, уменьшить энергопотребление охладителя и увеличить глубину охлаждения объекта.

1142711 фиг. ) 114271 t

Составитель IO. Добротворцева

Техред С.йовжий Корректор С.ШекмарРедактор M.Öèòêèíà

Филиал ППП "Патент",, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 701/36 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по д лам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5