Тело вакуумной изоляции с термоэлектрическим элементом


H01L35/325 - Термоэлектрические приборы, содержащие переход между различными материалами, т.е. приборы, основанные на эффекте Зеебека или эффекте Пельтье, с другими термоэлектрическими и термомагнитными эффектами или без них; способы и устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее, H01L 27/00; холодильное оборудование, в котором используются электрические или магнитные эффекты, F25B 21/00; измерение температуры с использованием термоэлектрических и термомагнитных элементов G01K 7/00; получение энергии от радиоактивных источников G21H)

Владельцы патента RU 2666718:

ЛИБХЕРР-ХАУСГЕРЕТЕ ОХЗЕНХАУЗЕН ГМБХ (DE)
ЛИБХЕРР-ХАУСГЕРЕТЕ ЛИНЦ ГМБХ (AT)

Изобретение относится к вакуумной изоляции. Тело вакуумной изоляции содержит оболочку, включающую в себя высокобарьерную пленку или являющуюся высокобарьерной пленкой, определяющую область вакуума. Термоэлектрический элемент, в частности элемент Пельтье, расположен внутри области вакуума, чтобы создать разность температур между двумя предусмотренными на наружной стороне оболочки областями. Теплопроводное тело расположено в области вакуума и находится в передающем тепло, в частности теплопроводном контакте с термоэлектрическим элементом и оболочкой. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Данное изобретение относится к телу вакуумной изоляции с выполненным предпочтительно в виде элемента Пельтье термоэлектрическим элементом, которое находит применение предпочтительно в холодильных, соответственно, морозильных аппаратах.

У холодильных и/или морозильных аппаратов в области между наружным кожухом аппарата и охлаждаемым внутренним резервуаром располагается тело вакуумной изоляции, для того чтобы на основе принципа вакуумной теплоизоляции между наружной и внутренней стороной изолируемого аппарата достигать достаточно высокой теплоизоляции.

Термоэлектрические элементы, в частности, элементы Пельтье, являются элементами, которые при помощи электрической энергии могут создавать разность температур. Элемент Пельтье состоит из двух или большего количества небольших параллелепипедов, которые созданы из легированного примесью p- и n-типа полупроводникового материала и попеременно сверху и снизу соединены друг с другом металлическими перемычками. Параллелепипеды соединены друг с другом таким образом, что возникает последовательное соединение, при котором легированные примесями различных типов полупроводниковые материалы расположены поочередно.

Однако термоэлектрические элементы имеют сравнительно низкий коэффициент полезного действия, соответственно, низкую мощность, что приводит к тому, что элементы Пельтье не находят широкого распространения для охлаждения холодильных и/или морозильных аппаратов. Лишь в области небольших холодильных камер, в которых не требуется большая разность температур, термоэлектрические элементы находят в отдельных случаях применение. Следовательно, использование термоэлектрических элементов в области холодильной техники ограничивается частными случаями.

Ввиду становящейся, тем не менее, все лучше теплоизоляции и как следствие уменьшенной мощности охлаждения, которая требуется для охлаждения, термоэлектрические элементы, в частности элементы Пельтье становятся интересной альтернативой.

Однако при одновременном использовании вакуумной изоляции и термоэлектрического элемента возникает проблема эффективного объединения обоих конструктивных элементов. Эта проблематика обусловлена тем, что производство холода и производство тепла термоэлектрического элемента происходят согласно его структуре непосредственно друг около друга, так что использование термоэлектрического элемента может осуществляться лишь при помощи большого разрыва в вакуумной изоляции. Это приводит к уменьшенной эффективности изоляции и к сложной конструкции вакуумной изоляции и термоэлектрического элемента.

Однако эти соображения никоим образом не ограничены холодильными и/или морозильными аппаратами и имеют место для теплоизолированных емкостей в целом. Теплоизолированные емкости, которые соответствуют этим соображениям, имеют, по меньшей мере, одно темперированное внутреннее пространство, причем оно может быть охлаждено или нагрето, так что во внутреннем пространстве получается температура выше или ниже температуры окружающей среды, например в 21°C.

Задача данного изобретения состоит в преодолении вышеизложенной проблематики и в создании эффективного использования комбинации из термоэлектрического элемента и вакуумной изоляции, которая выполнена сравнительно просто.

Эта задача решается с помощью тела вакуумной изоляции с признаками пункта 1 формулы изобретения.

В соответствии с ним тело вакуумной изоляции имеет, по меньшей мере, одну оболочку, которая определяет, по меньшей мере, одну область вакуума. Внутри области вакуума находится, по меньшей мере, один термоэлектрический элемент, для того чтобы создавать разность температур между двумя предусмотренными на наружной стороне оболочки областями.

Таким образом, упомянутый по меньшей мере один термоэлектрический элемент находится предпочтительно полностью внутри области вакуума тела вакуумной изоляции, так что разрывы в оболочке тела вакуумной изоляции для отвода тепла и подвода тепла от/к термоэлектрическому элементу могут предпочтительно исключаться.

Для того чтобы предоставлять тело вакуумной изоляции, в котором преобладает вакуум, необходима предпочтительно антидиффузионная оболочка, соответственно, пленка. При этом в области вакуума может быть предусмотрен материал основы, который придает телу вакуумной изоляции соответствующую устойчивость формы и одновременно предотвращает то, что после создания вакуума стенки оболочки прилегают непосредственно друг к другу.

Вследствие того что термоэлектрический элемент предусмотрен в области вакуума, предотвращается, как правило, большой разрыв вакуумной изоляции, который обычно был предусмотрен при охлаждении посредством термоэлектрического элемента. Благодаря этому расположению получается наиболее предпочтительная эффективность изоляции ограниченного телом вакуумной изоляции внутреннего пространства, а также очень компактное и структурированное расположение обоих конструктивных элементов.

Расположение термоэлектрического элемента в области вакуума обеспечивает то, что при эксплуатации термоэлектрического элемента на наружной стороне оболочки имеется соответствующий ориентации термоэлектрического элемента температурный градиент. Это означает, что в зависимости от ориентации горячей, соответственно, холодной поверхности термоэлектрического элемента обращенные к горячей, соответственно, холодной поверхности области оболочки принимают соответствующую температуру. В соответствии с этим в двух различных местах (областях) наружной стороны оболочки преобладают два различных уровня температуры, которые создаются, соответственно, могут создаваться термоэлектрическим элементом.

Расположение термоэлектрического элемента внутри области вакуума влечет за собой также то преимущество, что оно защищено от внешних воздействий. В частности, можно отказаться от уплотнительных мер для предотвращения конденсации в холодной точке термоэлектрического элемента, соответственно, элемента Пельтье.

Предпочтительно термоэлектрический элемент имеет по существу пластинчатую основную форму, причем термоэлектрический элемент имеет две термоповерхности, которые предпочтительно проходят приблизительно параллельно друг к другу и расположены на расстоянии друг от друга.

Согласно дальнейшему предпочтительному признаку изобретения тело вакуумной изоляции дополнительно имеет, по меньшей мере, одно расположенное в области вакуума теплопроводное тело. Оно находится в передающем тепло, предпочтительно теплопроводном контакте с термоэлектрическим элементом и оболочкой. Теплопроводное тело находится в непосредственном или опосредованном контакте с теплопроводным телом и/или оболочкой.

В контексте данного изобретения под "теплопроводным телом" или под "теплообменником" понимается любой элемент, при помощи которого может передаваться тепло, причем эта теплопередача включает в себя, в том числе, перенос тепла, но не ограничена им.

Указанное теплопроводное тело предпочтительно обладает коэффициентом λ теплопроводности не менее 3 Вт/(м⋅K). Предпочтительно коэффициент λ теплопроводности теплопроводного тела составляет не менее 10 Вт/(м⋅K), предпочтительно не менее 75 Вт/(м⋅K) и наиболее предпочтительно не менее 150 Вт/(м⋅K).

Согласно изобретению расположенный в области вакуума термоэлектрический элемент возможно вводить в эффективный тепловой (непосредственный или опосредованный) контакт с оболочкой. При этом теплопроводное тело обеспечивает хорошую тепловую связь элемента Пельтье, соответственно, термоэлектрического элемента и оболочки, так как теплообмен через конвекцию в области вакуума только замедлен или и вовсе не возможен.

При переносе тепла, созданного или отнятого на холодной, а также горячей поверхности термоэлектрического элемента, через оболочку тела вакуумной изоляции оболочка представляет собой вне зависимости от своей толщины существенное тепловое сопротивление, которое необходимо преодолеть.

В этом отношении является целесообразным в дополнение к термоэлектрическому элементу предусматривать теплопроводное тело (обозначаемое в дальнейшем также как "первичный теплообменник") таким образом, что его контактная поверхность для оболочки больше, чем его контактная поверхность для термоэлектрического элемента. Это приводит к тому, что поверхность перехода на оболочке значительно больше, чем поверхность перехода термоэлектрического элемента на теплопроводном теле, и падающая благодаря оболочке температура снижается до приемлемого уровня. Более незначительная разность температур, которая преобладает на обеих сторонах оболочки ввиду особого исполнения теплопроводного тела, приводит к более незначительным в общей сложности потерям на оболочке.

Теплопроводное тело или теплопроводные тела расположены предпочтительно внутри области вакуума.

Предпочтительно фиксация одного или нескольких термоэлектрических элементов и одного или нескольких теплопроводных тел, которые размещены внутри области вакуума, осуществляется при помощи самой оболочки, которая ввиду своего вакуумированного состояния обладает определенным, прикладывающимся снаружи давлением, которое может использоваться для фиксации расположенных в области вакуума элементов. Благодаря имеющемуся в области вакуума вакууму возникает низкое давление, которое может создаваться достаточно большим, для того чтобы достигать наслоения термоэлектрического элемента с теплопроводным телом, без того чтобы было бы необходимо обычное для теплопроводного тела контактирование или склеивание при помощи субстанции с хорошей теплопроводностью. Поэтому не нужно предусматривать дальнейший элемент между оболочкой и элементом Пельтье и/или теплопроводным телом, соответственно, между оболочкой и теплопроводным телом, который уменьшает теплопроводность.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления предусмотрено то, что термоэлектрический элемент зажат между твердыми телами, которые образуют первичный теплообменник. При этом предпочтительно предусмотрено то, что один или несколько соединительных элементов, которые соединяют друг с другом твердые тела, обладают низкой теплопроводностью, так что существенный тепловой мост не возникает. Возможно, в качестве одного или нескольких соединительных элементов использовать винты. Также возможно, в качестве одного или нескольких соединительных элементов использовать деталь, как например отлитую под давлением деталь, которая закреплена на одной фасонной детали и при монтаже входит в зацепление с другой фасонной деталью.

В варианте осуществления предусмотрено то, что между одним или несколькими теплопроводными телами и внутренней стороной пленки не предусмотрено средство, усиливающее адгезию.

Тем не менее, изобретением охвачен в принципе также тот случай, что между термоэлектрическим элементом и одним или несколькими теплопроводными телами имеются способствующие переходу тепла средства, в частности теплопроводная субстанция, например, в виде склейки.

В варианте осуществления предусмотрено то, что термоэлектрический элемент и теплопроводное тело соединяются друг с другом при помощи клеевого соединения. При этом предпочтительно предусмотрено то, что используется клей со сравнительно высокой теплопроводностью, например, клей, в клейкой массе которого имеются наполнители с хорошей теплопроводностью. Подобный клей может также использоваться для других, рассмотренных в рамках данного изобретения клеевых соединений.

Согласно дальнейшему, предпочтительному, опциональному признаку изобретения тело вакуумной изоляции дополнительно имеет, по меньшей мере, один теплообменник (обозначаемый в дальнейшем также как "вторичный теплообменник"), который расположен за пределами области вакуума, то есть на наружной стороне оболочки. Вторичный теплообменник термически соединен с областью оболочки, которая предпочтительно является областью, на температуру которой может оказывать влияние термоэлектрический элемент. Понятие "термически соединен" включает в себя возможность прямого или теплового контакта.

Предпочтительно предусмотрено то, что одно или несколько теплопроводных тел соединены с внутренней стороной пленки и не находятся в прямом контакте с вторичным теплообменником. В этом случае передача тепла происходит через пленку. Это исполнение может быть предпочтительным по производственно-техническим причинам, а также по причинам вакуумной плотности. Возможно, что толщина пленки в области соприкосновения с одним или несколькими теплопроводными телами уменьшена по сравнению с другими областями, для того чтобы обеспечивать лучший теплообмен. Однако альтернативно толщина пленки может быть также неизменной в этих областях, что снова может быть предпочтительным по производственно-техническим причинам, а также по причинам вакуумной плотности.

Альтернативно может быть предусмотрено то, что одно или несколько теплопроводных тел находятся в прямом контакте с вторичным теплообменником, и что в области одного или нескольких теплопроводных тел предусмотрены выемки в пленке оболочки. Таким образом, может оптимизироваться перенос тепла.

Вторичный теплообменник может быть соединен с наружной стороной пленки, например, при помощи теплопроводной пасты или теплопроводного клея.

В предпочтительном варианте осуществления предусмотрено то, что для механической разгрузки термоэлектрического элемента во время процесса изготовления на одной стороне располагается тонкая графитовая пленка в качестве связующего элемента, причем термоэлектрический элемент фиксируется посредством зажатия между обоими твердыми телами при помощи соединительных элементов. На другой стороне используется теплопроводный клей, также для того чтобы выравнивать производственные допуски у толщин термоэлектрического элемента, твердых тел и соединительных элементов. Предпочтительно графитовая пленка применяется на горячей стороне, так как здесь протекают более высокие тепловые потоки, и сопротивление теплопередачи через тонкую графитовую пленку, как правило, меньше, чем у несколько более толстого благодаря выравниванию допусков слоя теплопроводного клея.

Предпочтительно один или несколько вторичных теплообменников расположены таким образом, что происходит непосредственная или опосредованная теплопередача от или к первичному теплообменнику.

Предпочтительно оболочка включает в себя высокобарьерную пленку или является высокобарьерной пленкой, которая вакуумплотно замыкает образованную оболочкой область вакуума.

Под вакуумноплотной или антидиффузионной оболочкой, соответственно, под вакуумноплотным или антидиффузионным соединением, соответственно, под понятием высокобарьерная пленка предпочтительно понимается оболочка, соответственно, соединение, соответственно, пленка, при помощи которых проникновение газа в тело вакуумной изоляции сокращено настолько сильно, что обусловленное проникновением газа повышение теплопроводности тела вакуумной изоляции достаточно незначительно в течение его срока службы. В качестве срока службы следует назначать, например, промежуток времени в 15 лет, предпочтительно в 20 лет и наиболее предпочтительно в 30 лет. Предпочтительно обусловленное проникновением газа повышение теплопроводности тела вакуумной изоляции в течение его срока службы составляет < 100% и наиболее предпочтительно < 50%.

Предпочтительно специфическая на единицу площади интенсивность протекания газа через оболочку, соответственно, соединение, соответственно, высокобарьерную пленку составляет < 10-5 мбар⋅л/с⋅м2 и наиболее предпочтительно < 10-6 мбар⋅л/с⋅м2 (измеренная согласно ASTM D-3985). Эта интенсивность протекания газа относится к азоту и кислороду. Для других типов газов (в частности водяного пара) существуют также низкие интенсивности протекания газа предпочтительно в диапазоне < 10-2 мбар⋅л/с⋅м2 и наиболее предпочтительно в диапазоне < 10-3 мбар⋅л/с⋅м2 (измеренные согласно ASTM F-1249-90). Предпочтительно благодаря этим низким интенсивностям протекания газа достигаются вышеупомянутые незначительные повышения теплопроводности.

Известной из области вакуумных панелей системой покрытия являются так называемые высокобарьерные пленки. В рамках данного изобретения под ними понимаются предпочтительно однослойные или многослойные пленки (которые предпочтительно являются термосваривающимися) с одним или несколькими барьерными слоями (как правило, металлическими слоями или оксидными слоями, причем в качестве металла или оксида предпочтительно применяется алюминий или оксид алюминия), которые в качестве барьера против проникновения газа удовлетворяют указанным выше требованиям (повышение теплопроводности и/или удельная на единицу площади интенсивность протекания газа).

Говоря об указанных выше значениях, соответственно, о структуре высокобарьерной пленки, речь идет о примерных, предпочтительных данных, которые не ограничивают изобретение.

В одном другом предпочтительном варианте осуществления изобретения само, по меньшей мере, одно теплопроводное тело и/или сам теплообменник, то есть сам первичный и/или вторичный теплообменник, является частью оболочки или образует всю оболочку. При этом преимуществом является то, что при отдаче созданной термоэлектрическим элементом разности температур не должно преодолеваться тепловое сопротивление, которое создается оболочкой.

Если первичный или вторичный теплообменник образует часть оболочки, то теплообменники (первичный и вторичный) могут находиться в непосредственном соединении друг с другом, что влечет за собой то преимущество, что не должно преодолеваться тепловое сопротивление пленки.

Предпочтительно соответствующее изобретению тело вакуумной изоляции включает в себя далее имеющийся внутри области вакуума материал основы, который расположен между отдельными полупроводниковыми элементами термоэлектрического элемента.

Специалисту известно, что термоэлектрический элемент (элемент Пельтье) состоит из нескольких расположенных друг около друга в виде растра, по-разному легированных полупроводниковых элементов. При этом соответствующие полупроводниковые элементы расположены на расстоянии друг от друга, причем согласно одному опциональному признаку этого изобретения в этой области предусмотрен материал основы.

Таким образом, материал основы вводится в область между полупроводниковыми частицами элемента Пельтье. Вследствие этого эффективно блокируется передача тепла газом, а также лучистый теплообмен между горячей и холодной стороной термоэлектрического элемента, становящийся в вакуумированном состоянии с увеличением чистоты вакуума более значимым при передаче температуры. В итоге это приводит к повышению мощности термоэлектрического элемента, вследствие чего возможно белее эффективное с точки зрения использования ресурсов охлаждение или нагревание.

Кроме того, данное изобретение описывает термоэлектрический элемент, который включает в себя, по меньшей мере, один легированный примесью n-типа полупроводниковый элемент и, по меньшей мере, один легированный примесью p-типа полупроводниковый элемент. Легированный примесью p-типа полупроводниковый элемент соединен с легированным примесью n-типа полупроводниковым элементом при помощи проводящей перемычки, причем оба полупроводниковых элемента расположены на расстоянии друг от друга, так что между ними образовано свободное пространство. Соответствующий изобретению термоэлектрический элемент отличается тем, что свободное пространство между легированным примесью n-типа полупроводниковым элементом и легированным примесью p-типа полупроводниковым элементом заполнено материалом в виде порошка.

Предпочтительно материал в виде порошка имеет средний размер зерна, при котором зерно порошка находится между 5 мкм и 30 мкм, предпочтительно между 10 мкм и 25 мкм и наиболее предпочтительно между 15 мкм и 20 мкм.

Другим обозначением для по-разному легированных полупроводниковых элементов термоэлектрического элемента являются полупроводниковые частицы. Введенный в пространство между полупроводниковыми частицами материал в виде порошка предотвращает конвекцию между горячей поверхностью и холодной поверхностью термоэлектрического элемента. Таким образом, может повышаться эффективность термоэлектрического элемента.

Далее данное изобретение относится к телу вакуумной изоляции согласно одному из описанных выше вариантов осуществления, у которого термоэлектрический элемент имеет в свободном пространстве между по-разному легированными полупроводниковыми элементами материал в виде порошка. При этом этот материал в виде порошка одновременно является также материалом основы для тела вакуумной изоляции. Таким образом, может не только повышаться мощность термоэлектрического элемента, но и одновременно достигаются связанные с материалом основы преимущества. При этом изоляция термоэлектрического элемента от материала основы не требуется ввиду идентичности материала.

Кроме того, данное изобретение относится к теплоизолированной емкости, по меньшей мере, с одним корпусом и, по меньшей мере, с одним темперированным внутренним пространством, предпочтительно к холодильному и/или морозильному аппарату, по меньшей мере, с одним корпусом и, по меньшей мере, с одним охлажденным внутренним пространством, которое окружено корпусом, а также, по меньшей мере, с одним запорным элементом, при помощи которого темперированное и предпочтительно охлажденное внутреннее пространство может закрываться. Между темперированным и предпочтительно охлажденным внутренним пространством и наружной стенкой резервуара и предпочтительно аппарата находится, по меньшей мере, один промежуток, в котором расположено, по меньшей мере, одно тело вакуумной изоляции согласно изобретению, и/или расположен термоэлектрический элемент согласно изобретению.

Тело вакуумной изоляции может находиться между наружной стороной корпуса во внутреннем резервуаре и/или между наружной стороной и внутренней стороной дверцы или другого запорного элемента.

В одном предпочтительном варианте осуществления соответствующей изобретению емкости и предпочтительно соответствующего изобретению холодильного и/или морозильного аппарата она/он частично или полностью изолируется при помощи полной вакуумной системы. При этом речь идет о системе, теплоизоляция которой между наружной стороной и внутренним пространством в корпусе и/или в запорном элементе выполнена исключительно или большей частью из вакуумированного элемента, в частности, в виде оболочки из вакуумноплотной пленки или высокобарьерной пленки с материалом основы. Предпочтительно полная вакуумная изоляция образуется посредством одного или нескольких тел вакуумной изоляции согласно изобретению. Дальнейшая теплоизоляция посредством изоляционной пены и/или вакуумных изоляционных панелей или посредством другого средства для теплоизоляции между внутренней и наружной стороной аппарата предпочтительно не предусмотрена.

Этот предпочтительный тип теплоизоляции в виде полной вакуумной системы может распространяться между ограничивающей внутреннее пространство стенкой и наружной поверхностью корпуса и/или между внутренней стороной и наружной стороной запорного элемента, как например дверцы, заслонки, крышки или тому подобного.

Полная вакуумная система может получаться таким образом, что оболочка из газонепроницаемой пленки заполняется материалом основы и затем герметично запечатывается. В варианте осуществления и заполнение, и герметичное запечатывание оболочки происходит при нормальном, соответственно, окружающем давлении. Затем осуществляется вакуумирование посредством подключения подходящего, вмонтированного в оболочку стыковочного места, например, штуцера вакуумирования, который может иметь клапан, к вакуумному насосу. Предпочтительно во время вакуумирования за пределами оболочки преобладает нормальное, соответственно, окружающее давление. В этом варианте осуществления предпочтительно никогда во время изготовления не требуется помещать оболочку в вакуумную камеру. В этом отношении в варианте осуществления можно отказаться во время изготовления вакуумной изоляции от вакуумной камеры.

Темперированное внутреннее пространство в зависимости от типа аппарата (холодильный аппарат, термошкаф и т.д.) либо охлаждено, либо нагрето.

В одном варианте осуществления предусмотрено то, что, говоря о соответствующей изобретению емкости, речь идет о холодильном и/или морозильном аппарате, в частности, о бытовом аппарате, соответственно, о промышленном холодильном аппарате. Например, охвачены такие аппараты, которые рассчитаны для стационарного расположения в домашнем хозяйстве, в гостиничном номере, на предприятии общественного питания или в баре. Например, речь может также идти о холодильнике под вино. Кроме того, изобретением охвачены также холодильные и/или морозильные прилавки. Соответствующие изобретению аппараты могут иметь стыковочное место для присоединения к электроснабжению, в частности, к бытовой электросети (например, штепсельную вилку), и/или вспомогательные элементы для установки на полу или вмонтирования, как например регулируемые ножки или место стыковки для фиксации внутри мебельной ниши. Например, говоря об аппарате, речь может идти о встроенном аппарате или же об отдельно стоящем аппарате.

В варианте осуществления резервуар, соответственно, аппарат выполнен таким образом, что он может эксплуатироваться с переменным напряжением, как например напряжением домашней сети, например, в 120 В и 60 Гц или 230 В и 50 Гц. В альтернативном варианте осуществления резервуар, соответственно, аппарат выполнен таким образом, что он может эксплуатироваться с постоянным током напряжения, например, в 5 В, 12 В или 24 В. В этом варианте осуществления может быть предусмотрено то, что внутри или снаружи аппарата предусмотрен блок питания со встроенной вилкой, при помощи которого эксплуатируется аппарат. Преимуществом использования термоэлектрических тепловых насосов является в этом варианте осуществления то, что полная проблематика электромагнитной совместимости (ЭМС) возникает лишь в блоке питания.

В частности, может быть предусмотрено то, что холодильный и/или морозильный аппарат имеет подобную шкафу форму и включает в себя полезное пространство, которое доступно для пользователя с его передней стороны (в случае напольного прилавка с верхней стороны). Полезное пространство может быть разделено на несколько отделений, все из которых эксплуатируются при одинаковых или разных температурах. Альтернативно может быть предусмотрено лишь одно отделение. Внутри полезного пространства или отделения могут быть также предусмотрены вспомогательные элементы для хранения, как например, приемные карманы, выдвижные ящики или держатели для бутылок (в случае напольного прилавка также перегородки), для того чтобы обеспечивать оптимальное хранение охлажденных или замороженных продуктов и оптимальное использование места.

Полезное пространство может быть закрыто, по меньшей мере, одной поворачиваемой вокруг вертикальной оси дверцей. В случае напольного прилавка в качестве запорного элемента возможна поворачиваемая вокруг горизонтальной оси откидная крышка или сдвигаемая панель. Дверца или другой запорный элемент в закрытом состоянии может находиться по существу в герметичном соединении с корпусом при помощи окружного магнитного уплотнения. Предпочтительно дверца, соответственно, другой запорный элемент также имеет теплоизоляцию, причем теплоизоляция может достигаться посредством заполнения пенистым материалом и при необходимости при помощи вакуумных изоляционных панелей или же предпочтительно посредством вакуумной системы и наиболее предпочтительно посредством полной вакуумной системы. На внутренней стороне дверцы при необходимости могут быть предусмотрены дверные приемные карманы, для того чтобы была возможность хранить охлажденные продукты и там.

В варианте осуществления речь может идти о небольшом аппарате. У подобных аппаратов полезное пространство, которое задано внутренней стенкой резервуара, имеет объем, например, менее 0,5 м3, менее 0,4 м3 или менее 0,3 м3.

Габаритные размеры резервуара или аппарата находятся предпочтительно в диапазоне до 1 м по отношению к высоте, ширине и глубине.

Однако изобретение не ограничено холодильными и/или морозильными аппаратами, а относится в целом к аппаратам с темперированным внутренним пространством, например, также к термошкафам или термоприлавкам.

Дальнейшие подробности и детали разъясняются при помощи последующего описания фигуры. Показано:

фиг. 1 - вид поперечного разреза соответствующего изобретению тела вакуумной изоляции с термоэлектрическим элементом.

Фиг. 1 показывает тело 1 вакуумной изоляции, чья область вакуума определена, то есть ограничена вакуумноплотной оболочкой 2. Предпочтительно, говоря об оболочке 2, речь идет о высокобарьерной пленке.

Кроме того, можно увидеть термоэлектрический элемент 3 с полупроводниковыми частицами, которые на чертеже соединяют оба теплопроводных тела 4, соответственно, распространяются между ними. В проходящем поперек к ориентации полупроводниковых частиц направлении термоэлектрический элемент 3 имеет две поверхности 31, 32, между которыми может устанавливаться разность температур. Для того чтобы имеющуюся на этих поверхностях 31, 32 температуру эффективно переносить в краевые области оболочки 2, соответствующие теплопроводные тела 4 находятся в соединении как с оболочкой 2, так и с поверхностью 31, 32 термоэлектрического элемента 3.

Теплопроводные тела 4 имеют площадь поперечного сечения, которая увеличивается от термоэлектрического элемента 3 по направлению к краю тела вакуумной изоляции.

Помимо этого можно увидеть расположенный за пределами области вакуума теплообменник 5, который выполнен для того, чтобы принимать, соответственно, выдавать переданное соответствующим теплопроводным телом 4 тепло.

Теплопроводное тело 4 и теплообменник 5, то есть первичный теплообменник 4 и вторичный теплообменник 5, находятся в теплопроводном соединении друг с другом. Перенос тепла осуществляется через тонкую пленку. Как изображено на чертеже, может быть предусмотрено то, что толщина пленок 2 на внутренней и наружной стороне в области теплообменника 4 уменьшена по сравнению с другими областями, для того чтобы обеспечивать лучший теплообмен. Однако альтернативно толщина пленки 2 может быть также неизменной в этой области, что предпочтительно для процесса изготовления и повышает вакуумную плотность системы.

Внутри тела вакуумной изоляции находится вакуум, так что термоэлектрический элемент 3 и первичные теплообменники 4 находятся полностью внутри вакуумированной области.

Кроме того, внутри вакуумированной области между пленками находится основа (ядро), например, в виде порошка и предпочтительно в виде порошка перлита. Если этот порошок имеется также между полупроводниковыми частицами элемента Пельтье, то вследствие этого блокируется и перенос тепла газом, и лучистый теплообмен между горячей и холодной стороной элемента Пельтье, соответственно термоэлектрического элемента.

1. Тело вакуумной изоляции с оболочкой, которая определяет область вакуума,

отличающееся тем, что

предусмотрен термоэлектрический элемент, в частности элемент Пельтье, который расположен внутри области вакуума, чтобы создать разность температур между двумя предусмотренными на наружной стороне оболочки областями, и

предусмотрено теплопроводное тело, которое расположено в области вакуума и находится в передающем тепло, в частности теплопроводном контакте с термоэлектрическим элементом и оболочкой,

причем оболочка включает в себя высокобарьерную пленку или является высокобарьерной пленкой.

2. Тело вакуумной изоляции по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрический элемент имеет по существу пластинчатую основную форму и две термоповерхности, которые предпочтительно проходят приблизительно параллельно друг другу и расположены на расстоянии друг от друга.

3. Тело вакуумной изоляции по п.1, причем контактная поверхность между теплопроводным телом и оболочкой больше, чем контактная поверхность между теплопроводным телом и термоэлектрическим элементом.

4. Тело вакуумной изоляции по любому из пп.1-3, дополнительно с теплообменником, который расположен за пределами области вакуума, причем теплообменник термически соединен с областью оболочки, предпочтительно в области, на температуру которой может оказывать влияние термоэлектрический элемент.

5. Тело вакуумной изоляции по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что в области вакуума находится материал основы, в частности перлит.

6. Тело вакуумной изоляции по п.1 или 5, отличающееся тем, что сам теплообменник представляет собой часть оболочки или всю оболочку.

7. Тело вакуумной изоляции по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что указанный термоэлектрический элемент, в частности элемент Пельтье, включает: по меньшей мере, один легированный примесью n-типа полупроводниковый элемент и, по меньшей мере, один легированный примесью p-типа полупроводниковый элемент, который при помощи проводящей перемычки соединен с легированным примесью n-типа полупроводниковым элементом, причем оба полупроводниковых элемента расположены на расстоянии друг от друга, так что между ними образовано свободное пространство, причем свободное пространство между легированным примесью n-типа полупроводниковым элементом и легированным примесью p-типа полупроводниковым элементом заполнено материалом в виде порошка, причем предпочтительно предусмотрено то, что материал в виде порошка имеет средний размер зерна порошка, который находится между 5 мкм и 30 мкм, предпочтительно между 10 мкм и 25 мкм и наиболее предпочтительно между 15 мкм и 20 мкм.

8. Тело вакуумной изоляции по п.7, отличающееся тем, что материал в виде порошка одновременно является материалом основы тела вакуумной изоляции.

9. Теплоизолированная емкость, по меньшей мере, с одним корпусом и, по меньшей мере, с одним темперированным внутренним пространством, предпочтительно холодильный и/или морозильный аппарат, по меньшей мере, с одним корпусом и, по меньшей мере, с одним охлажденным внутренним пространством, которое окружено корпусом, а также, по меньшей мере, с одним запорным элементом, при помощи которого темперированное и предпочтительно охлажденное внутреннее пространство может закрываться, причем между темперированным и предпочтительно охлажденным внутренним пространством и наружной стенкой резервуара и предпочтительно аппарата находится, по меньшей мере, один промежуток,

отличающаяся тем, что

в промежутке располагается, по меньшей мере, одно тело вакуумной изоляции по любому из пп.1-8.



 

Похожие патенты:

Предлагаемое устройство для соединения полупроводниковых термоэлементов в батарею может быть использовано для построения термоэлектрических батарей, которые применяются в энергетике как источники тока.

Изобретение относится к электротехнике и нанотехнологиям, в частности к способу изготовления термоэлектрического элемента для термоэлектрических устройств, например термоэлектрической батареи, и может быть использовано в потребительской электронике, медицине, лабораторном оборудовании и других областях.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для прямой трансформации тепловой энергии в электрическую. Теплотрубная гелиотермоэлектростанция включает поддон с отверстием в днище, закрытый сверху крышкой, покрытой фотоэлементами, внутренняя сторона которой покрыта решеткой, выполненной из полос пористого материала, отверстие поддона соединено с верхним торцом заглушенной снизу вертикальной трубы, погруженной в грунт на глубину Н, в центре которой помещена подъемная труба, заполненная также пористым материалом, между верхним и нижним торцами подъемной трубы и нижним торцом вертикальной трубы и внутренней поверхностью крышки поддона устроены щели шириной ∆, пространство которых заполнено пористым материалом, внутри каждого гофра вертикальной трубы размещены вертикальные пазы длиной L, в которые вставлены вертикальные термоэлектрические преобразователи, в массиве которых помещена контурная арматура, состоящая из термоэмиссионных элементов.

Использование: для получения электрической энергии. Сущность изобретения заключается в том, что электрогенерирующая теплозащитная оболочка содержит гибкий лист, состоящий из гибкого теплоизоляционного материала–диэлектрика, покрытого с обеих сторон пленкой, выполненной из влагозащитного и герметизирующего материала–диэлектрика, причем в массе теплоизоляционного материала–диэлектрика помещены термоэлектрические секции, представляющие собой П–образные ряды, выполненные из стекловолокнистых полос, поверхности парных перпендикулярных отрезков которых поочередно покрыты напылением порошком разных металлов М1 и М2, концы вышеупомянутых отрезков согнуты под углом 90°, соединены между собой и также покрыты напылением эквимолярной смесью порошков металлов М1 и М2, образуя отдельные термоэмиссионные преобразователи, и располагаются на противоположных поверхностях слоя теплоизоляционного материала–диэлектрика параллельно им, крайние перпендикулярные отрезки каждого П–образного ряда соединены между собой перемычками, а крайние перпендикулярные отрезки крайних П–образных рядов каждой термоэлектрической секции соединены с однополюсными коллекторами электрических зарядов, которые, в свою очередь, соединены с токовыводами.

Изобретение относится к устройствам вакуумной СВЧ-электроники и может быть использовано в устройствах коммутации тока, в смесителях и в других приборах и устройствах силового сектора СВЧ-электроники.

Изобретение относится к системам теплообмена. Технический результат - повышение эффективности термоэлектрического теплового насоса за счет уменьшения выделения паразитного тепла Джоуля в полупроводниковых ветвях и создание условий для возникновения дополнительного термоэффекта между горячими и холодными спаями, изготовленными из разных металлов.

Изобретение относится к термоэлектрической энергетике и может быть использовано для преобразования тепла отработавших газов из двигателя внутреннего сгорания в электрическую энергию.

Группа изобретений относится к области железнодорожного транспорта и может быть использована в качестве автономного источника питания железнодорожных вагонов. Способ электроснабжения заключается в преобразовании усилий вращения колесной пары вагона в электрическую энергию.

Изобретение относится к твердотельной криогенике, а именно к холодильникам на эффекте Пельтье с применением магнитного поля (продольный гальвано-термомагнитный эффект), и может быть использовано при охлаждении малых объектов.

Заявленное изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при нагреве и охлаждении воды и напитков. Предложен способ изменения температуры жидкости, заключающийся в отборе тепловой энергии с помощью теплового процесса, основанного на термоэлектрическом эффекте элемента Пельтье.

Инфракрасный сенсор с переключаемым чувствительным элементом относится к устройствам для бесконтактного измерения температуры в различных системах управления и контроля.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для трансформации тепловой энергии в электрическую, а именно для подзарядки различных гаджетов и других устройств при отсутствии источников электроснабжения.

Изобретение относится к области термоэлектричества. Сущность: термоэлектрический элемент (1) включает по меньшей мере две пленки основного материала (2) в виде углеродного материала с sp3 гибридизацией атомных связей, между которыми нанесена пленка дополнительного материала (3) в виде углеродного материала с sp2 гибридизацией связей.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам термопреобразователей, и может быть использовано для измерения быстроменяющихся температурных процессов, например температуры капель воды.

Изобретение относится к области термоэлектричества, а именно к технологии изготовления конструктивных элементов для термоэлектрических модулей. Сущность: способ изготовления конструктивного элемента (12) для термоэлектрического модуля (15) имеет следующие шаги: а) обеспечение по меньшей мере одной нити (1), имеющей протяженность (2), б) обеспечение трубчатого приемного элемента (13), имеющего внешнюю периферическую поверхность (14), в) нанесение термоэлектрического материала (3) по меньшей мере на одну нить (1), г) наматывание по меньшей мере одной нити (1) вокруг трубчатого приемного элемента (13), так что на внешней периферической поверхности (14) образовывается по меньшей мере один кольцеобразный конструктивный элемент (12) для термоэлектрического модуля (15).

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к системам теплоснабжения зданий. Термоэлектронасос содержит подающий трубопровод (1) с термоэлектрическим блоком (3), соединенным электропроводкой с инвертором (4), аккумулятором (5) и электродвигателем насоса (6), установленным в трубопроводе (2).

Изобретение относится к термоэлектричеству. Технический результат: получение термоэлектрического элемента с высоким термическим сопротивлением, который требует меньше полупроводникового материала.

Изобретение относится к термоэлектрическим преобразователям энергии. Сущность: термоэлектрический преобразователь содержит по меньшей мере одну термоэлектрическую ячейку с последовательно соединенными пленочными термоэлектрическими ветвями (1, 2), выполненными из полупроводниковых материалов и расположенными между теплообменными слоями (11, 12).

Изобретение относится к термоэлектрическому преобразованию энергии и может быть использовано для построения термоэлектрических батарей. Сущность: термоэлектрическая батарея содержит цельное металлическое основание, на котором размещены полупроводниковые стержни одного типа проводимости с образованием спаев.

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам и их изготовлению. Сущность: термоэлектрический модуль (1), который простирается в продольном направлении (9), с внешней трубкой (2) и расположенной внутри внешней трубки (2) внутренней трубкой (3).

Изобретение относится к портативным устройствам подготовки жидкости. Устройство подготовки жидкости, предназначенное для одновременного нагрева и охлаждения жидкости, включающее емкость для неподготовленной жидкости, термоэлектрический преобразователь, блок управления, узел разделения потоков жидкости и емкость подготовки жидкости, разделенную на секцию для нагрева жидкости и секцию для охлаждения жидкости, при этом каждая секция выполнена с непроницаемой перегородкой, смежной с термоэлектрическим преобразователем, а на внешней стороне верхних стенок секции для нагрева жидкости и секции для охлаждения жидкости расположено средство контроля уровня жидкости, представляющее собой поддон, на дне которого расположен датчик уровня жидкости, и средство отвода воздуха, выполненное в виде двух отверстий, расположенных симметрично над указанными секциями, при этом блок управления включает контроллер и подключенные к нему средство контроля уровня жидкости, расположенное в емкости подготовки жидкости, и датчик измерения уровня жидкости, расположенный в емкости для неподготовленной жидкости, а к емкости для неподготовленной жидкости подключена линия подачи сжатой среды, соединенная со средством создания давления.

Изобретение относится к вакуумной изоляции. Тело вакуумной изоляции содержит оболочку, включающую в себя высокобарьерную пленку или являющуюся высокобарьерной пленкой, определяющую область вакуума. Термоэлектрический элемент, в частности элемент Пельтье, расположен внутри области вакуума, чтобы создать разность температур между двумя предусмотренными на наружной стороне оболочки областями. Теплопроводное тело расположено в области вакуума и находится в передающем тепло, в частности теплопроводном контакте с термоэлектрическим элементом и оболочкой. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх