черновик / Анализ основных технических решений1

1) Патент Российской Федерации на изобретение № 2435115 , МПК F25D13/00. Устройство охлаждения/ Огнев Г. Л. ,Резвов А. В. – опубл. 27.11.2011.

Суть изобретения заключается в том, что нанесение теплозащитного покрытия слоем, толщина которого меньше, чем высота термоэлектрических модулей исключает передачу тепла от горячей поверхности к холодной за счет теплопроводности, а так как коэффициент теплопроводности жидкой теплоизоляции не превышает 0,0011 Вт/(м·K), то слой толщиной меньшей, чем высота термоэлектрических модулей, обеспечивает лучшую теплозащиту охлаждаемой поверхности, притом, что водопоглощение жидкого керамического теплоизоляционного покрытия меньше, чем у стеклотекстолита, так как оно (водопоглощение) за 24 часа не превышает 2% по объему жидкого керамического теплоизоляционного покрытия (ГОСТ 11529-86), при больших значениях указанного показателя количество влаги, поглощаемой указанным покрытием, будет увеличивать теплопроводность покрытия, т.е. ухудшать его свойства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве охлаждения, содержащем связанные с источником питания термоэлектрические модули, установленные с зазорами в технологической полости, образованной охлаждаемой поверхностью и теплообменниками горячего спая, свободный объем технологической полости заполнен жидкой теплоизоляцией, толщина слоя которой меньше высоты термоэлектрических модулей, исключая тем самым теплопередачу теплопроводностью между поверхностями с максимальной разностью температур. Для уменьшения влияния теплопереноса излучением на отвердевшую поверхность жидкой теплоизоляции нанесено отражающее покрытие.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство охлаждения и приведены охлаждаемая поверхность 1, с которой контактирует холодная сторона термоэлектрических модулей 2, связанных с источником питания 3, а вторая сторона термоэлектрических модулей 2 контактирует с теплообменниками 4 горячей стороны термоэлектрических модулей 2. Свободный объем технологической полости между охлаждаемой поверхностью 1 и теплообменниками 4 горячей стороны заполнен жидкой теплоизоляцией 5 толщиной слоя меньшей, чем высота термоэлектрических модулей 2. Поверх слоя жидкой теплоизоляции 5 нанесено отражающее покрытие 6.

Предложенное устройство охлаждения работает следующим образом. Включают источник питания 3 термоэлектрических модулей 2, в которых при протекании через них тока на холодных спаях происходит выделение холода, который передается за счет хорошего теплового контакта на охлаждаемую поверхность 1. Тепло, выделяемое на горячих спаях термоэлектрических модулей 2, отводится теплообменниками 4. Так как толщина слоя жидкой теплоизоляции 5 меньше, чем высота термоэлектрических модулей 2, то отсутствует перенос теплопроводностью тепла от горячей поверхности термоэлектрических модулей 2 к их холодным поверхностям, а отражающее покрытие 6 исключает подвод тепла излучением от горячей поверхности теплообменников 4 горячей стороны термоэлектрических модулей.

При меньшем теплопритоке температура на охлаждаемой поверхности будет ниже и, следовательно, эффективность работы охлаждающего устройства будет выше, что потребует подводить к термоэлектрическим модулям меньшую мощность по сравнению с известными устройствами.

Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, позволяет достигнуть нового технического результата - повысить эффективность работы охлаждающего устройства за счет повышения холодильного коэффициента (отношения производимого «холода» к потребляемой мощности).

Для реализации предлагаемого технического решения могут быть использованы: в качестве термоэлектрических модулей 2 термоэлектрические модули РМ-127-14-11-72-L фирмы ООО «Кристалл», в качестве жидкой теплоизоляции 5 может быть использована жидкая теплоизоляция Альфатек фирмы «Фасад Термопроект» или жидкое керамическое теплоизоляционное покрытие Астратек ООО «ТЕРМАЛКОМ» ТУ 5768-002-02068060-2005, в качестве отражающего покрытия 6 может быть использована пленка ЭВТИ фирмы ОАО «РКК «Энергия».

2) Патент Российской Федерации на изобретение № 2234647, МПК F25B21/02. Компактный термоэлектрический холодильник/ Иванов А.С., Емельянов В.В., Хвостенко Н.Н.. – опубл. 20.08.2004.

Сущность изобретения заключается в том, что компактный термоэлектрический холодильник, содержащий теплоизолированную камеру с дверью, свободными стенами и блок-стенкой, имеющей пластину и с закрепленными на ней термомодулями, каждый из которых имеет холодную и горячую стороны, в отличие от прототипа согласно изобретению он снабжен теплоотделяющим держателем для блок-стенки, выполненным в виде рамы, установленной в проеме камеры под блок-стенкой, при этом блок-стенка закреплена на раме с возможностью теплового контакта ее пластины и горячего наружного радиатора, причем пластина установлена на раме на теплоизолирующих элементах.

Заявляемое техническое решение имеет отличие от прототипа, т.е. отвечает критерию "новизна" и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критерию "изобретательский уровень", и может найти применение в промышленности, т.е. характеризуется "промышленной применимостью".

Для лучшего понимания сущности заявляемого изобретения можно обращаться к следующим подробностям конструкции, поясняемым соответствующими чертежами, а именно:

фиг.1 - общий вид (вид сбоку) компактного термоэлектрического холодильника;

фиг.2 - вид А на фиг.1 на блок-стенку устройства;

фиг.3 - разрез А - А на фиг.2 в месте крепления наружного горячего радиатора и модуля охлаждения.

Компактный термоэлектрический холодильник содержит (см. фиг.1-3) теплоизолированную камеру 1 с дверью 2 и блок-стенку 3. Блок-стенка 3 (см. фиг.2) выполнена в виде пластины 4 с расположенными вдоль ее геометрической оси окнами 5, число которых соответствует числу термомодулей 6 (в данном варианте два термомодуля) (см. фиг.1). На блок-стенку 3 устанавливают наружные радиаторы 9 с основаниями 10 (см. фиг.1, 2). На основания 10 наружных радиаторов 9 посредством теплопроводной клеящей пасты устанавливаются термомодули 6, работающие на эффекте Пельтье, каждый из которых имеет холодную 7 и горячую 8 стороны (см. фиг.1, 3). Вплотную к холодной стороне термомодуля 6 устанавливают холодопровод 11, который крепится к наружному радиатору 9 винтами 12, а отверстия для винтов имеют теплоизолированные втулки 13. На холодопровод 11 надевается изолятор 14, выполненный, например, из пенопласта ПСБ-35 ГОСТ 1558-86, и через отверстия в изоляторе 14 заливается пенополиуретан ГОСТ ППУ-355 МФ ТУ6-55-221-1372-94 для дополнительной изоляции холодопровода 11 (см. фиг.3).

Блок-стенка 3 закреплена на теплоотделяющем держателе 15 с возможностью теплового контакта ее пластины 4 и наружного радиатора 9 (см. фиг.1-3). Пластина 4 установлена на телоотделяющем держателе 15 через винты 16 и изоляционные втулки 17 (см. фиг.3).

Блок-стенка 3 устанавливается на теплоотделяющий держатель 15, выполненный в виде рамы, установленной в проеме камеры 1 под блок-стенкой 3 (фиг.2).

Компактный термоэлектрический холодильник работает следующим образом (см. фиг.1-3). Принцип работы компактного термоэлектрического холодильника основан на использовании эффекта Пельтье, когда при пропускании постоянного тока через контакты двух разнородных веществ (металлов, полупроводников), из которых состоит термомодуль, на одном из контактов происходит поглощение тепла (т.е. охлаждение), а на другом - выделение. Включением тумблера "Сеть" (не показан) подают напряжение к термомодулям 6. С этого момента начинается процесс охлаждения холодной 7 стороны термомодуля 6. При этом холодопровод 11 осуществляет процесс передачи холодного воздуха от холодной 7 стороны термомодуля 6 в объем камеры 1.

Одновременно с процессом охлаждения происходит процесс выделения тепла на горячей 8 стороне термомодулей 6, передающегося на ребра наружного горячего радиатора 9, и рассеивается в окружающий их воздух ребрами горячего радиатора 9 и дополнительного рассеивателя тепла - пластины 4. За счет этого повышается эффективность теплорассеивания. Пластина 4 выполняет одновременно функции дополнительного теплорассеивателя и служит элементом для монтажа термомодулей и стенкой холодильника. За счет естественной конвекции горячий воздух поднимается вверх и уходит от устройства.

Теплоотделяющий держатель, выполненный в виде рамы, создает удобство сборки, имея рациональную конструкцию.

В заявляемом компактном термоэлектрическом холодильнике решена задача повышения экономичности энергопотребления термоэлектрического холодильника, упрощение конструкции, обеспечение удобства сборки (монтажа) и демонтажа, повышение эффективности теплорассеивателя за счет увеличения теплорассеивающей поверхности.

Из вышесказанного очевидны следующие преимущества предлагаемого компактного термоэлектрического холодильника:

- конструкция отличается компактностью и низкой стоимостью по сравнению с известными;

- конструкция отличается использованием экологически чистого источника холода;

- повышена эффективность отвода тепла от горячей стороны и холода от холодной стороны термомодуля за счет оригинальных конструкторских решений;

- улучшены технические характеристики.

3) Патент Российской Федерации на изобретение № 2313048, МПК F25B21/02. Холодильник/ Бабичев И.А. – опубл. 20.12.2007

Техническая задача изобретения состоит в улучшении оттока тепла из мебели, в которую помещен холодильник.

Она достигается тем, что в холодильнике, установленном в мебель с монтажным окном, включающем термоэлектрический агрегат с холодным радиатором и помещенными снаружи холодильника блоком питания и горячим радиатором с установленным на нем вентилятором, монтажное окно выполнено в задней стенке мебели, а холодильник снабжен плитой по размеру монтажного окна, укрепленной на задней стенке холодильника посредством стоек, блок питания смонтирован на плите, а вентилятор выступает над плитой и установлен в отверстии плиты в положении, обеспечивающем протягивание воздуха через ребра горячего радиатора из объема мебели наружу.

На чертеже приведен вертикальный разрез предлагаемого устройства.

Холодильник 1 установлен в мебели 2 с монтажным окном 3. На задней стенке холодильника 1 со стороны термоэлектрического холодильного агрегата смонтирована плита 4 на стойках 5 с эластичной прокладкой 6 между плитой 4 и задней стенкой мебели 2. Присоединительные размеры плиты 4 перекрывают размеры монтажного окна 3 в стенке мебели 2. Плита 4 закреплена на стенке холодильника 1 с зазором между вершинами ребер горячего радиатора 7 и плоскостью плиты 4.

На плите 4 установлен блок питания 8, при этом вентиляционные отверстия в его корпусе находятся вне объема мебели 2.

Вентилятор 9 установлен на горячем радиаторе 7 в положение на протягивание горячего воздуха через ребра радиатора 7 из объема мебели наружу. Вентилятор 9 установлен на горячем радиаторе 7 в отверстии плиты 4 и выступает над плитой 4. Благодаря этому зона выброса горячего воздуха из вентилятора 9 находится вне объема мебели 2 и обратно горячий воздух не забирается.

При работе холодильного агрегата предлагаемого холодильника 1 воздух из объема мебели 2 протягивается вентилятором 9 через ребра горячего радиатора 7 и выбрасывается наружу. Тепло, выделяемое при работе блока питания 8, отводится через вентиляционные отверстия блока питания 8 естественной вентиляцией. Плита 4 холодильного агрегата препятствует попаданию теплого воздуха, выбрасываемого вентилятором 9 и выходящего из блока питания 8.

При продолжительной работе холодильника 1 в замкнутом объеме вследствие натекания холода через стенки холодильника 1 в объем мебели 2 температура воздуха, окружающего холодильник 1, устанавливается ниже на 2 градуса Цельсия, чем в помещении, где установлен холодильник 1. Таким образом, мебель 2 становится дополнительной теплоизоляцией корпуса холодильника 1.

Горячий радиатор 7 холодильного агрегата начинает работать при температуре ниже, чем в помещении, где установлен холодильник 1, и, как следствие, происходит снижение температуры в камере холодильника 1.

Предлагаемое изобретение найдет применение в бытовых термоэлектрических холодильниках для охлаждения, хранения охлажденных продуктов и напитков в бытовых помещениях, гостиничных номерах, палатах больниц и санаториев.

17