Термоэлектрическая морозильная камера

 

Использование: в холодильной и морозильной технике, в том числе бытового назначения. Сущность: термоэлектрическая морозильная камера содержит теплоизоляционный корпус с термоэлектрической системой, выполненной в виде не менее чем двух каскадов термоэлементов, соединенных теплопроводом, размещенный внутри корпуса теплосборник. Камера содержит дополнительный теплосборник, подсоединенный к теплопроводу и размещенный внутри или у внутренней поверхности теплоизоляционного корпуса и теплоизолированный от теплосборника внутри корпуса. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение от носится к холодильной технике и может быть использовано при создании холодильных и морозильных камер, в том числе бытовых.

Известны термоэлектрические холодильные устройства [1] Они содержат теплоизоляционный корпус, на одной из поверхностей которого размещено термоэлектрическое устройство, обеспечивающее при подаче на него электроэнергии перепад температур между внутренним теплоизолированным объемом и внешней окружающей средой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности являются двухкаскадные термоэлектрические холодильные и морозильные камеры, описанные в [2] Холодильная или морозильная камера содержит теплоизоляционный корпус, на одной из стенок или внутри стенки которого установлено термоэлектрическое устройство, выполненное в виде не менее чем двух каскадов из последовательно соединенных термоэлементов, размещенный внутри корпуса и охватывающий часть внутреннего объема камеры теплосборник, соединенный теплопроводом с холодным концом низкотемпературного каскада, и размещенную снаружи корпуса систему рассеивания тепла в окружающее пространство, которая соединена теплопроводом с горячим концом высокотемпературного каскада.

Использование двух и более каскадов термоэлементов позволяет повысить холодильный коэффициент камеры, являющийся функцией требуемого перепада температур на термоэлементах. В то же время все неизбежные теплопритоки в камеру, собираемые охватывающим часть камеры теплосборником, вместе с присоединенным теплом термоэлементов должны затем пройти последовательно через все каскады термоэлементов.

Техническим результатов, достигаемым при использовании изобретения, является частичное разделение теплопритоков, поступающих на каждый из каскадов термоэлементов, тем самым снижение тепловой нагрузки на низкотемпературный каскад и как следствие повышение холодильного коэффициента камеры со снижением расхода электроэнергии при одних и тех же параметрах морозильной камеры и внешней среды.

Указанный технический результат достигается тем, что в термоэлектрической морозильной камере, содержащей теплоизоляционный корпус с термоэлектрической системой, выполненной в виде не менее чем двух соединенных теплопроводом каскадов термоэлементов, размещенный внутри корпуса теплосборник и размещенную снаружи корпуса систему сброса тепла в окружающее пространство, хотя бы один теплопровод между каскадами термоэлементов соединен с дополнительным теплосборником, размещенным внутри или у внутренней поверхности теплоизоляционного корпуса. В качестве дополнительного теплосборника может быть использована внутренняя стенка теплоизоляционного корпуса, при этом между теплосборником и внутренней поверхностью корпуса должна быть установлена теплоизоляция. Дополнительный теплосборник выполняется из высокотеплопроводного материала, например, алюминия, меди или его сплавов.

На чертеже фиг.1 приведена схема термоэлектрической морозильной камеры, а на фиг.2 варианты ее исполнения.

Термоэлектрическая морозильная камера содержит теплоизоляционный корпус 1, на одной из стенок которого размещена термоэлектрическая система из низкотемпературного 2 и высокотемпературного 3 каскадов термоэлементов. Холодный конец 4 низкотемпературного каскада 2 с помощью теплопровода 5 соединен с охватывающим часть внутреннего объема 6 камеры теплосборником 7. Горячий конец 8 высокотемпературного каскада 3 с помощью теплопровода 9 соединен с размещенном снаружи корпуса 1 системой 10 сброса (рассеяния) тепла в окружающее пространство. Узел соединения каскадов 1 и 2, выполненный в виде теплопровода 11, соединены с дополнительным теплосборником 12, который размещен внутри изоляционного корпуса 1. Возможно размещение дополнительного теплосборника 12 между внутренней стенкой 13 корпуса 1 и теплосборником 7 или выполнение внутренней стенки 13 корпуса 1 в виде дополнительного теплосборника 7, в этом случае между теплосборником 7 и дополнительным теплосборником 12 размещается теплоизоляция 14. Одна из стенок корпуса 1 выполнена в виде открывающейся дверцы 15.

Термоэлектрическая морозильная камера работает следующим образом.

После загрузки внутреннего объема 6 камеры подлежащей охлаждению или замораживанию продукцией, дверца 15 закрывается и при подаче электроэнергии на термоэлементы 2 и 3 на них возникает температурный перепад dT2 и dТ3 соответственно. За счет суммарного перепада температур тепло из внутреннего объема 6 камеры переносится к системе 10, которая рассеивает это тепло в окружающее пространство. При достижении стационарного режима каскад термоэлементов должен обеспечить отвод неизбежных теплопритоков в корпус 1 для последующего рассеяния системой 10. Благодаря введению дополнительного теплосборника 12 основная часть суммарных теплопритоков, поступивших в корпус 1 от окружающего пространства, собирается дополнительным теплосборником 12 и через теплопровод 11 поступает на высокотемпературный каскад 3 и лишь незначительная часть суммарных теплопритоков достигает внутреннего объема 6 камеры, откуда собирается теплосборником 7 и отводится через теплопровод 5 на низкотемпературный каскад 2 термоэлектрической системы. В результате путем регулирования токов питания каскадов 1 и 2 могут быть достигнуты наиболее экономичные условия работы термоэлектрической охлаждающей системы. С горячих спаев 8 термоэлементов высокотемпературного каскада 3 тепловая мощность, равная мощности суммарных теплопритоков и мощности затрат электроэнергии каскадами 2 и 3, через теплопровод 9 поступает на систему 10 рассеивания тепла в окружающее пространство.

При выполнении дополнительного теплосборника 12 в виде внутренней стенки 13 корпуса 1 или расположении его во внутреннем объеме 6 камеры размещенная между теплосборником 7 и дополнительным теплосборником 12 теплоизоляция препятствует попаданию теплопритоком на теплосборник 7 и тем самым уменьшает расход электроэнергии низкотемпературным каскадом 3.

Для увеличения теплопередающих свойств дополнительного теплосборника 12 он должен изготовляться из высокотеплопроводного материала, например, алюминия и его сплавов.

Термоэлектрическая система может быть выполнена более чем из двух каскадов, при этом дополнительный теплосборник может быть один или несколько, каждый из которых размещен таким образом, чтобы между ними был слой теплоизоляции.

Благодаря возможности разделения теплопритоков от окружающего пространства во внутренний объем морозильной или холодильной камеры по крайней мере на две части, одна из которых (причем большая) отводится термоэлектрическим каскадом при более высокой чем в камере температуре, достигается экономия электроэнергии и соответственно повышается холодильный эффект холодильного или морозильного агрегата.

Формула изобретения

1 1. Термоэлектрическая морозильная камера, содержащая теплоизоляционный корпус с термоэлектрической системой, выполненной в виде не менее чем двух каскадов термоэлементов, соединенных теплопроводом, размещенный внутри корпуса теплосборник и размещенную снаружи корпуса систему рассеивания тепла в окружающее пространство, отличающаяся тем, что к теплопроводу между каскадами термоэлементов подсоединен дополнительный теплосборник, который размещен внутри или у внутренней поверхности теплоизоляционного корпуса и теплоизолирован от теплосборника.2 2. Камера по п.1, отличающаяся тем, что в качестве дополнительного теплосборника использована внутренняя стенка теплоизоляционного корпуса.2 3. Камера по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что дополнительный теплосборник выполнен из высокотемпературного материала.2 4. Камера по п.3, отличающаяся тем, что в качестве высокотемпературного материала дополнительного теплосборника использован алюминий или его сплавы, медь и ее сплавы, монокристаллический графит.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2