ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2289760
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ И НАГРЕВА ВОЗДУХА В ЗАМКНУТОМ ОБЪЕМЕ
Имя изобретателя: Матвеев Николай Васильевич (RU); Плис Олег Иванович (RU); Стругов Александр Михайлович
Имя патентообладателя: Миасский машиностроительный завод
Адрес для переписки: 456320, Челябинская обл., г. Миасс, Тургоякское ш., 1, Миасский машиностроительный завод
Дата начала действия патента: 2005.04.18
Изобретение предназначено для использования в кондиционерах, холодильниках,
термоэлектрических охлаждающих и нагревающих устройствах, системах
термостатирования. Задачей изобретения является создание простого, удобного в
обслуживании устройства для охлаждения и нагрева воздуха в замкнутом объеме. Сущность
изобретения в том, что устройство для охлаждения и нагрева воздуха в замкнутом объеме
содержит термоэлектрический генератор холода и тепла, включающий в себя
термоэлектрические батареи, подключенные к источнику постоянного тока, центробежный
вентилятор, напротив входных отверстий которого размещены ребра внутренних
радиаторов, на основании которых размещены термоэлектрические батареи,
противоположные стороны которых контактируют с основанием наружных радиаторов,
обдуваемых наружными вентиляторами.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к термоэлектрическим охлаждающе-нагревающим
устройствам, к холодильникам, системам термостатирования изделий, заключенным в
замкнутом объеме, кондиционерам.
Известны устройства для кондиционирования воздуха в транспортных средствах,
содержащие теплообменники (водяной, испарительный, воздушный), связанные с
термоэлектрическими батареями, включающие источник постоянного тока,
термоэлектрические генераторы тепла и холода, замкнутые контуры циркулирующего
теплоносителя в виде фильтровентиляционных и теплоотводящих жидкостных систем, ряд
других вспомогательных систем, например, вентилей, насосов и др., рассмотренные и
проанализированные в качестве аналогов и прототипа по отечественным патентам и
авторским свидетельствам и зарубежным патентам. Установка для кондиционирования
воздуха по А.С. СССР №962038 работает в радиационно-конвективном режиме. Повышение
энергетической эффективности осуществляется за счет монтажа термочувствительного
элемента расходно-температурного датчика в контакте с горячими спаями термобатарей и
блоком управления. Установка кондиционирования воздуха по А.С. СССР №975464 позволяет
эффективно при минимальных затратах холодильной и тепловой мощности за счет введения
радиационного теплообмена обеспечить тепловой комфорт в кабине транспортного
средства, при этом радиационно-конвективная панель расположена под фильтрующей
панелью, а в смежных трубах воздух движется в противоположных направлениях, что
позволяет выравнивать тепловое поле радиационной поверхности панели и улучшать
условия съема тепла с поверхности труб и холодных спаев термобатарей.
Для уменьшения тепловых потоков между термобатареями пакеты каналов изолированы
друг от друга теплоизоляционными прокладками.
В А.С. СССР №1438972 установка для кондиционирования воздуха транспортного средства
содержит термоэлектрический генератор холода и тепла с системой отвода тепла от
горячих спаев термобатарей, включающая конвективный теплообменник и радиационную
панель, служащую для повышения эффективности работы установки; последняя выполнена из
отдельных подвижных элементов, раздельно подключенных к насосу через
электромагнитные клапаны.
Все выше перечисленные устройства и установки для кондиционирования воздуха имеют
ряд существенных недостатков, главными из которых являются: низкая энергетическая
эффективность; большие холодопотери, приводящие к увеличению габаритов устройств
охлаждения и нагрева воздуха; отсутствие равномерности температурного поля и
возникновение на радиационной поверхности переохлажденных или перегретых участков,
ухудшающих работу термобатарей, снижающих их холодильный коэффициент; выход из строя
термобатарей из-за перегрева их горячих спаев в условиях жаркого климата или на
производстве с повышенными температурными режимами; вынужденное отключение
термобатарей от источника электроэнергии, что приводит к повышенным тепловым потерям
между их холодными и горячими спаями, и ряд других.
В мощных отопительно-охладительных устройствах типа «воздух-воздух», «жидкость-воздух»
основное внимание уделяется совершенствованию систем теплообмена, конструкциям
теплообменников и способам их изготовления. Используются экструдированные
теплообменники сложной конфигурации (пат. США №4472945); игольчатые или пластинчатые
теплообменники, изготовленные из одной цельной заготовки (пат. США №4297849); развитые
теплообменники из пористого материала, в которых имеются каналы для транспортировки
сконденсировавшей жидкости, и изотермичность системы достигается при использовании
испарения и конденсации вещества, заполняющего теплообменники. Такие системы можно
использовать для естественного конвективного теплообменника (пат. США №4448028).
В патенте США №4350016 описываются устройство и способ охлаждения при помощи
термоэлектрического элемента, работающего от постоянного тока, в котором тепло,
перенесенное на горячую сторону, рассеивается на внешнем теплообменнике охлаждаемой
водой, а также взаимодействием с внешней средой. Из рассмотренных отечественных и
зарубежных аналогов наиболее близким аналогом, выбранным за прототип изобретения,
является устройство для охлаждения и нагрева воздуха в замкнутом объеме, приведенное в
патенте Российской Федерации 2140365 С1, содержащее термоэлектрический воздушный
генератор холода и тепла, включающий в себя термоэлектрические батареи, подключенные к
источнику постоянного тока через пульт управления, позволяющий изменять полярность
приложенного к термоэлектрическим батареям напряжения, фильтровентиляционную и
теплоотводящую жидкостную системы, термоэлектрический воздушный генератор выполнен в
виде двух воздушных и одного жидкостного радиаторов, при этом каждый воздушный
радиатор соединен с соответствующим жидкостным радиатором посредством одного каскада
термоэлектрических батарей, причем горячая сторона термоэлектрических батарей
соединена с жидкостным радиатором, а холодная - с воздушным радиатором.
Недостатком такого устройства является сложность конструкции и обслуживания
жидкостного тракта.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание
простого по конструкции и удобного в эксплуатации устройства для охлаждения и нагрева
воздуха в замкнутом объеме. Технический результат, достигаемый при осуществлении
изобретения, заключается в упрощении конструкции, удобстве обслуживания устройств и
достижении высоких теплоэнергетических характеристик.
Для обеспечения изобретением технического результата устройство для охлаждения и
нагрева воздуха в замкнутом объеме содержит термоэлектрический генератор холода и
тепла, включающий в себя термоэлектрические батареи, подключенные к источнику
постоянного тока, в замкнутом объеме размещен центробежный вентилятор, напротив
входных отверстий которого размещены ребра внутренних радиаторов, на основания
которых установлены термоэлектрические батареи, противоположные стороны которых
контактируют с основанием наружных радиаторов, обдуваемых наружными вентиляторами.
Кроме того, в описываемом устройстве наружные радиаторы снабжены фланцами и через
прокладки уплотняют замкнутый объем, выходное отверстие центробежного вентилятора
соединяется с воздуховодом, размещенным внутри замкнутого объема, а последний
выполнен в виде герметичного контейнера, внутри которого размещено охлаждаемое или
нагреваемое изделие.
Вышеперечисленные признаки являются существенными, так как находятся в причинно-следственной
связи с указанным результатом.
|
На чертеже изображен замкнутый объем 1, термоэлектрический генератор холода и тепла,
имеющий термоэлектрические батареи 2, подключенные к источнику постоянного тока.
В замкнутом объеме размещен центробежный вентилятор 3, напротив его входных для
воздуха отверстий размещены ребра внутренних радиаторов 4, на плоском основании
которых размещены термоэлектрические батареи, противоположные стороны которых
контактируют с плоским основанием наружных радиаторов 5, которые обдуваются наружными
вентиляторами 6. С помощью фланцев 7 наружных радиаторов 5 и прокладок 8 герметизируется
замкнутый объем 1.
Для более равномерного охлаждения (нагрева) замкнутого объема выходное отверстие
центробежного вентилятора соединяется с воздуховодом 9, размещенным внутри замкнутого
объема и позволяющим доставить охлажденный (нагретый) воздух в отдаленные места
замкнутого объема.
Также на чертеже показано изделие 10, которое размещено в замкнутом объеме (герметичном
контейнере) 1, которое нужно охлаждать, нагревать либо поддерживать вокруг него
заданную температуру воздуха с помощью системы термостатирования.
|
РАБОТАЕТ УСТРОЙСТВО СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ
- Режим охлаждения. При подаче напряжения постоянного тока на термоэлектрические
батареи 2 внутренние радиаторы 4 охлаждаются и воздух, засасываемый центробежным
вентилятором 3 проходит вдоль ребер внутреннего радиатора 4, охлаждаясь, при этом и
поступает через выходное отверстие центробежного вентилятора и воздуховод 9 в
отдаленные участки замкнутого объема 1, и далее этот воздух снова через ребра
внутреннего радиатора 4 засасывается центробежным вентилятором 3. Наружные радиаторы 5
в режиме охлаждения нагреваются и обдуваются вентиляторами 6, отводя при этом
выделяемое радиаторами 5 тепло.
- Режим нагревания. На термоэлектрические батареи 2 подается напряжение постоянного
тока другой полярности. Работает устройство аналогично, только воздух внутри
замкнутого объема нагревается.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Устройство для охлаждения и нагрева воздуха в замкнутом объеме, содержащее
термоэлектрический генератор холода и тепла, включающий в себя термоэлектрические
батареи, подключенные к источнику постоянного тока, отличающееся тем, что в замкнутом
объеме размещен центробежный вентилятор, напротив входных отверстий которого
размещены ребра внутренних радиаторов, на основания которых установлены
термоэлектрические батареи, противоположные стороны которых контактируют с
основанием наружных радиаторов, обдуваемых наружными вентиляторами.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что наружные радиаторы снабжены фланцами и
через прокладки уплотняют замкнутый объем.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что выходное отверстие центробежного
вентилятора соединяется с воздуховодом, размещенным внутри замкнутого объема.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что замкнутый объем выполнен в виде
герметичного контейнера, внутри которого размещено охлаждаемое или нагреваемое
изделие.
Версия для печати
Дата публикации 29.01.2007гг
вверх
|
