RU11524U1

RU11524U1 - THERMOELECTRIC LIQUID COOLER

Info

Publication number: RU11524U1
Application number: RU99106973/20U
Authority: RU
Inventors: А.С. Иванов; С.А. Варламов; И.Б. Диденко; В.Н. Санин
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "РИФ"
Priority date: 1999-04-06
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 1999-10-16

Abstract

Термоэлектрический охладитель жидкости, содержащий корпус с установленными в нем баком с заливным и сливным патрубками, термоэлементами с горячими и холодными спаями и системой охлаждения горячих спаев термоэлементов, отличающийся тем, что он снабжен установленными оппозитно на двух стенках бака держателями термоэлементов, выполненными в виде пластин, например, резиновых, со сквозными ячейками, в которых размещены термоэлементы, обращенные холодными спаями к внешним сторонам стенок бака, а система охлаждения горячих спаев термоэлемента выполнена в виде теплоотводящих радиаторов, содержащих ребра с основаниями, установленными вплотную к горячим спаям термоэлементов, а также размещенных в корпусе напротив свободной стенки бака электровентиляторов, при этом каждый термоэлемент снабжен расположенными с двух его рабочих сторон тонкопленочными уплотнителями, а теплоотводящие радиаторы установлены на подпружиненных элементах.Thermoelectric liquid cooler comprising a housing with a tank installed in it with filler and drain pipes, thermocouples with hot and cold junctions and a cooling system for hot junctions of thermocouples, characterized in that it is equipped with plate holders, mounted opposite to the two walls of the tank, made in the form of plates for example, rubber, with through cells in which thermocouples are placed, facing with cold junctions to the outer sides of the tank walls, and the cooling system of hot junctions with a thermoelement This one is made in the form of heat-sink radiators containing fins with bases installed close to hot junctions of thermoelements, as well as electric fans located in the housing opposite the free wall of the tank, each thermoelectric element is equipped with thin-film seals located on its two working sides, and heat-sink radiators are mounted on spring-loaded elements.

Description

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОХЛАДИТЕЛЬ ЖИДКОСТИTHERMOELECTRIC LIQUID COOLER

Полезная модель относится к холодильной технике, в частности, к охладителям жидкости, содержащим термоэлементы с горячими и холодными спаями и используемыми, например, в пассажирском вагоне для приготовления охлажденной кипяченой воды.The utility model relates to refrigeration equipment, in particular, to liquid coolers containing thermocouples with hot and cold junctions and used, for example, in a passenger carriage for the preparation of chilled boiled water.

При создании конструкции охладителя жидкости на термоэлементах одной из основных решаемых задач является повышение эффективности отвода тепла от горячих спаев термоэлементов.When creating the design of a liquid cooler on thermocouples, one of the main tasks to be solved is to increase the efficiency of heat removal from hot junctions of thermocouples.

Известны охладители жидкости на термоэлементах. Однако, их конструкции, как правило, сложны, громоздки и дорогосгоящи из-за сложности конструктивного решения системы охлаждения горячих спаев термоэлементов. При использовании известных конструкций в пассажирском вагоне обнаруживаются дополнительные существенные конструктивные недостатки, обусловленные тряской устройства в пути, что вызывает разгерметизацию трубопроводов, соединяющих систему холодного водоснабжения, кипятильник, термоэлектрический охладитель, а также систему охлаждения горячих спаев. Это означает низкую надежность эксплуатации известного устройства, а также неудобство его использования.Known liquid coolers on thermocouples. However, their designs are usually complex, cumbersome and costly due to the complexity of the structural solution of the cooling system for hot junctions of thermocouples. When using known structures in a passenger car, additional significant design flaws are discovered due to shaking of the device in transit, which causes depressurization of pipelines connecting the cold water supply system, boiler, thermoelectric cooler, and the hot junctions cooling system. This means low reliability of operation of the known device, as well as the inconvenience of its use.

Известен охладитель жидкости (1), содержащий бак с заливным и сливным патрубками, охлаждающий термоэлемент и систему охлаждения горячих спаев термоэлемента в виде дополнительного бака с водой. При этом холодные спаи термоэлементов установлены в первом баке, а горячие спаи - во втором. Известная конструкция охладителя является сложной, громоздкой и дорогостоящей. Основным же недостатком этой известной конструкции является низкая эффективность отвода тепла от горячих спаев термоэлемента, обусловленная тем, что дополнительный бак с водой, используемой для отвода тепла, требует дополнительной системы отвода нагревшейся воды и подвода в тот же бак холодной воды.Known liquid cooler (1), containing a tank with filler and drain pipes, a cooling thermocouple and a cooling system for hot junctions of the thermocouple in the form of an additional tank with water. In this case, cold junctions of thermocouples are installed in the first tank, and hot junctions - in the second. The known cooler design is complex, bulky, and expensive. The main disadvantage of this known design is the low efficiency of heat removal from the hot junctions of the thermocouple, due to the fact that the additional water tank used to remove heat requires an additional system for removing heated water and supplying cold water to the same tank.

Известно устройство для приготовления питьевой воды в вагоне (2), содержащее последовательно соединенные трубопроводами систему холодного водоснабжения, кипятильник, термоэлектрический охладитель и кран разбора охлажденной воды, причем термоэле1сгрический охладитель содержит термоэлемент, холодные спаи которого установлены в первом баке, входной патрубок которого соединен с выходом кипятильника, а выходной - с краном разбора холодной воды. Система охлаждения горячих спаев термоэлемента выполнена в виде второго бака в входным и выходным патрубками, в котором установлены горячие спаи термоэлемента, причем второй бак включен соответствующими патрубками устройством водоснабжения и кипятильником. Недостатками этого устройства являются следующие. Конструкция охпадителя является сложной, громоздкой и дорогостоящей. Известный охладитель ненадежен в эксплуатации из-за наличия множества взаимосвязанных конструктивных элементов. Эффективность отвода тепла от горячих спаев очень низкая.A device is known for preparing drinking water in a carriage (2), comprising a cold water supply system connected in series by pipelines, a boiler, a thermoelectric cooler and a chilled water disassembling valve, the thermoelectric cooler comprising a thermoelement whose cold junctions are installed in the first tank, the inlet of which is connected to the outlet boiler, and the output - with a tap for parsing cold water. The cooling system of the hot junctions of the thermocouple is made in the form of a second tank in the inlet and outlet nozzles, in which the hot junctions of the thermocouple are installed, and the second tank is connected with the corresponding nozzles by the water supply device and the boiler. The disadvantages of this device are as follows. The design of the cooler is complex, bulky and expensive. The known cooler is unreliable due to the presence of many interconnected structural elements. The efficiency of heat dissipation from hot junctions is very low.

М.кл. M.cl.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является устройство приготовления питьевой воды в пассажирском вагоне (3), содержащее последовательно соединенные трубопроводами систему холодного водоснабжения, кипятильник, накопительный бак горячей питьевой воды, термоэлектрический охладитель, холодные спаи которого установлены на баке с горячей водой, систему охлаждения горячих спаев термоэлемента и кран разбора охлажденной воды. Система охлаждения горячих спаев термоэлемента выполнена в виде второго бака, на котором установлены горячие спаи термоэлемента, и размещенного между системой холодного водоснабжения и кипятильником, соединенного с ними соответствующими патрубками, и дополнительно введенных воздушного компрессора и водяного электронасоса. Причем компрессор соединен с накопительным баком горячей воды, водяной насос соединен с системой холодного водоснабжения и выходным патрубком для воды, охлаждающей горячие спаи термоэлемента.The closest in technical essence to the claimed object is a device for the preparation of drinking water in a passenger car (3), containing a cold water supply system connected in series by pipelines, a boiler, a hot drinking water storage tank, a thermoelectric cooler, cold junctions of which are installed on a hot water tank, a system cooling of hot junctions of thermocouple and faucet for parsing chilled water. The cooling system of the hot junctions of the thermocouple is made in the form of a second tank, on which the hot junctions of the thermocouple are installed, and placed between the cold water supply system and the boiler, connected to them by the corresponding nozzles, and an additional air compressor and a water electric pump. Moreover, the compressor is connected to a hot water storage tank, the water pump is connected to a cold water supply system and an outlet pipe for water cooling the hot junctions of the thermocouple.

Недостатками этого известного устройства являются следующие. Конструкция охладителя является сложной, громоздкой, дорогостоящей и ненадежной в эксплуатации из-за множества взаимосвязанных конструкционных узлов и элементов. Эффективность отвода тепла от горячих спаев очень низкая, поскольку отвод тепла путем передачи его воде является достаточно медленным процессом в силу особенностей данной конструкции. При использовании этого известного устройства в пассажирском вагоне обнаруживаются дополнительные существенные конструктивные недостатки, обусловленные тряской устройства в пути, что вызывает разгерметизацию трубопроводов, соединяющих систему холодного водоснабжения, кипятильник, термоэле1арический охладитель, а также систему охлаждения горячих спаев. Это означает низкую надежность эксплуатации известного устройства.The disadvantages of this known device are as follows. The design of the cooler is complex, cumbersome, expensive and unreliable in operation due to the many interconnected structural units and elements. The efficiency of heat removal from hot junctions is very low, since heat removal by transferring it to water is a rather slow process due to the features of this design. When using this known device in a passenger car, additional significant design flaws are discovered due to shaking of the device in transit, which causes depressurization of pipelines connecting the cold water supply system, boiler, thermoelectric cooler, as well as the hot junctions cooling system. This means low reliability of operation of the known device.

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, состоит в создании недорогого и простого по конструкции термоэлектрического охладителя жидкости, обеспечивающего высокую эффективность отвода тепла от горячих спаев термоэлементов и надежность устройства в эксплуатации. При этом должно быть обеспечено достижение следующих технико-экономических результатов:The problem to which the claimed utility model is directed is to create an inexpensive and simple in design thermoelectric liquid cooler that provides high efficiency of heat removal from hot junctions of thermoelements and the reliability of the device in operation. In this case, the achievement of the following technical and economic results should be ensured:

-улучшенные технические и эксплуатационные характеристики при несложной конструкции;-improved technical and operational characteristics with a simple design;

-невысокая стоимость изготовления охладителя и достаточно быстрая его окупаемость.- low cost of manufacture of the cooler and its quick payback.

Предлагается термоэлектрический охладитель жидкости, содержащий корпус с установленными в нем баком с заливным и сливным патрубками, агрегатом для охлаждения на термоэлементах с горячими и холодными спаями и системой охлаждения горячих спаев термоэлементов.A thermoelectric liquid cooler is proposed, comprising a housing with a tank installed in it with filler and drain pipes, a unit for cooling on thermocouples with hot and cold junctions, and a cooling system for hot junctions of thermoelements.

Достижение указанных технических результатов обеспечивается за счет того, что охладитель снабжен установленными оппозитно на двух стенках бака держателями термоэлементов, выполненных в виде резиновых пластин со сквозными ячейками, в которых размещены термоэлементы, обращенные холодными спаями к внешним сторонам стенок бака, и система охлаждения горячих спаев термоэлементов выполнена в виде теплоотводящих радиаторов, содержащих основание с ребрами, установленных основаниями вплотную к горячим спаям термоэлементов, и размещенных в корпусе напротив свободной стенки бака электровентиляторов, при этом термоэлементы снабжены тонкопленочными уплотнителями, размещенными с двух рабочих сторон термоэлементов, а теплоотводящие радиаторы установлены на подпружиненных элементах. Заявляемая полезная модель может быть признана соответствующей требованиям новизны, поскольку не обнаружен аналог, хараю-еризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам полезной модели. Предлагаемая полезная модель соответствует требованию промышленной применимости, поскольку она изготавливается и используется в промышленности с обеспечением достижения усматриваемого в данной заявке технического результата. Сущность заявляемого устройства поясняется следующими чертежами:The achievement of the indicated technical results is ensured due to the fact that the cooler is equipped with thermocouple holders mounted opposite to two walls of the tank, made in the form of rubber plates with through cells, in which thermocouples are placed, facing cold junctions to the outer sides of the tank walls, and a cooling system for hot junctions of thermocouples made in the form of heat sink radiators containing a base with fins installed by the bases close to the hot junctions of thermocouples, and placed in the housing opposite the free wall of the tank of electric fans, while the thermocouples are equipped with thin-film seals placed on the two working sides of the thermocouples, and the heat sinks are mounted on spring-loaded elements. The claimed utility model can be recognized as meeting the requirements of novelty, since no analogue has been found that is characterized by characteristics identical to all the essential features of the utility model. The proposed utility model meets the requirement of industrial applicability, since it is manufactured and used in industry to ensure the achievement of the technical result seen in this application. The essence of the claimed device is illustrated by the following drawings:

-фиг.1 - общий вид термоэлектрического охладителя жидкости (с местным разрезом);-Fig. 1 - general view of a thermoelectric liquid cooler (with a local cut);

-фиг. 2 - то же, сечение А-А;-Fig. 2 - the same section AA;

-фиг. 3 - то же, вид Б;-Fig. 3 - the same, view B;

-фиг. 4 - то же, сечение В-В.-Fig. 4 - the same section BB.

Термоэлектрический охладитель жидкости содержит (см. фиг. 1) корпус 1 с установленным в нем баком 2 с заливным 3 и сливным 4 патрубками, термоэлементами 5 с горячими и холодными спаями и системой охлаждения горячих спаев термоэлементов. Охладитель снабжен установленными оппозитно на двух стенках бака 2 держателями 6 термоэлементов 5. Каждый держатель 6 выполнен в виде резиновой пластины со сквозными ячейками, в которых размещены термоэлементы 5, обращенные холодными спаями к стенкам бака 2. Система охлаждения горячих спаев термоэлементов выполнена (см. фиг. 2, 3, 4) в виде двух теплоотводящих радиаторов 12, содержащих основание 7 с ребрами 8, установленных основаниями 7 вплотную к горячим спаям термоэлементов 5, и двух электровентиляторов 9. Электровентиляторы 9 размещены (см. фиг. 2) в корпусе 1 напротив свободной стенки бака 2. Каждый термоэлемент 5 снабжен тонкопленочным уплотнителем 10, размещенным с двух рабочих сторон. Теплоотводящие радиаторы 12 установлены на подпружиненных элементах 11. Корпус 1 термоэлектрического охладителя установлен на амортизирующих опорах 13. Термоэлектрический охладитель жидкости работает следующим образом (см. фиг. 1, 2, 3, 4). Принцип работы термоэлектрического охладителя основан на использовании эффекта Пельте, когда при пропускании тока через контакты металла и полупроводника, из которых состоит термоэлемент, происходит охлаждение у одного из полюсов приложенного напряжения и выделение тепла на другом полюсе. К установленному в пассажирском вагоне титане (на фиг. не показан) с водой, нагретой до температуры 75 С, подсоединяют термоэлектрический охладитель, например, соединяют шлангом выходной кран титана (на фиг. не показан) с заливным патрубком 3 бака 2 охладителя. В бак 2 подают горячую воду. Затем включают тумблер Сеть (на фиг. не показан), чем подают напряжение к термоэлементам 5. При этом начинается процесс охлаждения воды холодными спаями термоэлементов 5, вплотную прилегающими к стенкам бака 2. Охлаждение продолжают до тех пор, пока температура воды не снизится до значений, находящихся ниже 14 °С, после чего электрический блок (на фиг. не показан) прекращает процесс охлаждения. Одновременно с охлаждением холодных спаев происходит нагрев горячих спаев термоэлементов. Для отвода тепла служит система охлаждения горячих спаев термоэлементов, включающая теплоотводящие радиаторы 12 и электровентиляторы 9. Эффективность отвода тепла обеспечивает плоско прилегающее к горячим спаям термоэлементов основание 7 радиаторов. Таким образом, эффективный отвод тепла осуществляют путем передачи тепла от горячих спаев термоэлементов к радиаторам 12 и применением принудительного их охлаждения воздухом, нагнетаемого и удаляемого вентиляторами. Электровентиляторы 9 включают (и выключают) оинхронно о подачей (и выключением) напряжения к термоэлементам 5. При разборе охлажденной кипяченой воды через сливной патрубок 4 процесс охлаждения воды повторяется.A thermoelectric liquid cooler contains (see Fig. 1) a housing 1 with a tank 2 installed in it with a filler 3 and drain 4 nozzles, thermocouples 5 with hot and cold junctions and a cooling system for hot junctions of thermoelements. The cooler is equipped with holders 6 of thermocouples 6 mounted opposite to two walls of the tank 2. Each holder 6 is made in the form of a rubber plate with through cells in which thermocouples 5 are placed, facing cold junctions to the walls of the tank 2. The cooling system for hot junctions of thermocouples is made (see Fig. . 2, 3, 4) in the form of two heat-sink radiators 12, containing the base 7 with ribs 8, installed by the bases 7 close to the hot junctions of the thermocouples 5, and two electric fans 9. The electric fans 9 are placed (see Fig. 2) in the housing 1 opposite the free wall of the tank 2. Each thermocouple 5 is equipped with a thin-film seal 10 placed on two working sides. Heat sink radiators 12 are mounted on spring-loaded elements 11. The thermoelectric cooler body 1 is mounted on shock absorbing supports 13. The thermoelectric liquid cooler operates as follows (see Figs. 1, 2, 3, 4). The principle of operation of the thermoelectric cooler is based on the use of the Pelt effect, when when passing current through the metal and semiconductor contacts that make up the thermocouple, cooling occurs at one of the poles of the applied voltage and heat is released at the other pole. A thermoelectric cooler is connected to the titanium installed in the passenger car (not shown in Fig.) With water heated to a temperature of 75 ° C, for example, a titanium outlet tap (not shown) is connected with a hose to the filler pipe 3 of the cooler tank 2. Tank 2 serves hot water. Then they turn on the Network toggle switch (not shown in Fig.), Which supplies voltage to thermocouples 5. This starts the process of cooling water with cold junctions of thermocouples 5, adjacent to the walls of the tank 2. Cooling is continued until the water temperature drops to values below 14 ° C, after which the electrical unit (not shown in Fig.) terminates the cooling process. Along with cooling of cold junctions, hot junctions of thermocouples are heated. For heat removal, a cooling system for hot junctions of thermoelements is used, including heat sink radiators 12 and electric fans 9. The efficiency of heat removal provides a base 7 of radiators flat adjacent to hot junctions of thermoelements. Thus, effective heat removal is carried out by transferring heat from the hot junctions of thermocouples to the radiators 12 and using their forced cooling by air, pumped and removed by fans. Electric fans 9 turn on (and turn off) synchronously the supply (and turn off) of voltage to thermocouples 5. When parsing chilled boiled water through a drain pipe 4, the process of cooling water is repeated.

Из вышеописанного очевидны следующие преимущества предлагаемого термоэлектрического охладителя жидкости:From the above, the following advantages of the proposed thermoelectric liquid cooler are obvious:

-конструкция отличается простотой, компактностью и низкой стоимостью по сравнению с известными;- the design is simple, compact and low cost compared to the known;

-повышена эффективность отвода тепла от горячих спаев термоэлементов при сохранении несложной конструкции;-increased efficiency of heat removal from hot junctions of thermocouples while maintaining a simple structure;

-повышена надежность устройства при эксплуатации в движущемся пассажирском вагоне за счет амортизирующего эффекта, возникающего благодаря тому, что теплоотводящие радиаторы установлены на подпружиненных элементах.;-increased reliability of the device during operation in a moving passenger car due to the shock-absorbing effect arising from the fact that the heat sinks are mounted on spring-loaded elements .;

-улучшены технические характеристики.-improved specifications.

Источники информации, используемые в описании полезной модели.Sources of information used in the description of a utility model.

1.Охладитель жидкости. Свидетельство на полезную модель №2562, М.кл. №В610 /оо, 26.04.95.1. Liquid cooler. Utility Model Certificate No. 2562, M.cl. No. B610 / oo, 04/26/95.

2.Устройство для приготовления питьевой воды в вагоне. Свидетельство на полезную модель №2563, М.кл. №B61D %o, 26.04.95.2. A device for the preparation of drinking water in a wagon. Utility Model Certificate No. 2563, M.cl. No. B61D% o, 04/26/95.

3.Устройство для приготовления питьевой воды в пассажирском вагоне. Свидетельство на полезную модель №5965, М.кл. №B61D /oo, 20.03.97 (Прототип). Заявитель: АООТ РИФ Генеральный директор АООТ РИФ Авторы: ванов А.С. ванов А.С. Варламов С.А. Диденко И.Б. В.Н. 3. A device for the preparation of drinking water in a passenger carriage. Utility Model Certificate No. 5965, M.cl. No. B61D / oo, 03.20.97 (Prototype). Applicant: AOOT RIF General Director of AOOT RIF Authors: vanov A.S. vanov A.S. Varlamov S.A. Didenko I.B. V.N.

Claims

Thermoelectric liquid cooler comprising a housing with a tank installed in it with filler and drain pipes, thermocouples with hot and cold junctions and a cooling system for hot junctions of thermocouples, characterized in that it is equipped with plate holders, mounted opposite to the two walls of the tank, made in the form of plates for example, rubber, with through cells in which thermocouples are placed, facing with cold junctions to the outer sides of the tank walls, and the cooling system of hot junctions with a thermoelement This one is made in the form of heat-sink radiators containing fins with bases installed close to hot junctions of thermoelements, as well as electric fans located in the housing opposite the free wall of the tank, each thermoelectric element is equipped with thin-film seals located on its two working sides, and heat-sink radiators are mounted on spring-loaded elements.