RU2076350C1 - Термостат - Google Patents
Термостат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2076350C1 RU2076350C1 RU95112639A RU95112639A RU2076350C1 RU 2076350 C1 RU2076350 C1 RU 2076350C1 RU 95112639 A RU95112639 A RU 95112639A RU 95112639 A RU95112639 A RU 95112639A RU 2076350 C1 RU2076350 C1 RU 2076350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- working chamber
- thermostat
- power supply
- cooling unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Использование: в устройствах, обеспечивающих поддержание заданного температурного режима как при пониженных, так и при повышенных температурах внешней среды. Сущность изобретения: термостат, содержащий теплоизолированный корпус с размещенной в нем рабочей камерой с образованием между ними воздушных каналов, блок охлаждения, размещенный в потоке воздуха, выходящего из рабочей камеры, блок питания, к выходам которого присоединены входы электрических блоков в виде вентилятора, крыльчатки которого, размещены в воздушных каналах, и первого блока регулирования, с выходами которого соединен нагреватель, а с управляющими входами соединен первый задатчик и первый датчик температуры, расположенный в потоке воздуха, поступающего в рабочую камеру после нагревателя, второй датчик температуры, при этом входы блока охлаждения и блока питания соединены с шинами сетевого электропитания, дополнительно снабжен хладоэлементами и электрическим аккумулятором, при этом хладоэлементы размещены в воздушных каналах между блоком охлаждения и нагревателем, блок питания выполнен в виде выпрямителя, соединенного выходами с одноименными полюсами электрического аккумулятора и с входами электрических блоков, при этом хладоэлементы выполнены с возможностью срабатывания при температуре, которая меньше температуры статирования. Данная конструкция термостата позволяет расширить возможности термостата путем обеспечения режима временного поддержания температуры в рабочей камере при отсутствии сетевого питания. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим поддержание заданного температурного режима как при пониженных, так и при повышенных температурах внешней среды.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является термокамера, содержащая теплоизолированный корпус с размещенной в нем рабочей камерой с образованием между ними воздушных каналов, блок охлаждения, размещенный в потоке воздуха, выходящего из рабочей камеры, блок питания, к выходам которого присоединены входы электрических блоков в виде вентиляторов, размещенных в воздушных каналах, и первого блока регулирования, с выходами которого соединен нагреватель, а с управляющими входами соединен первый задатчик и первый датчик температуры, расположенный в потоке воздуха, поступающего в рабочую камеру после нагревателя, второй датчик температуры, при этом входы блока охлаждения и блока питания соединены с шинами сетевого электропитания.
Недостаток известного устройства состоит в том, что в нем не предусмотрены средства, обеспечивающие возможность временного поддержания температуры при отключениях сетевого электропитания. Это обусловлено тем, что при отключениях сетевого электропитания тепловой поток через теплоизоляцию между объемом рабочей камеры и внешней средой не компенсируется тепловой мощностью данного направления (нагревателя или блока охлаждения). Вследствие этого температура в объеме рабочей камеры начинает изменяться, стремясь к температуре внешней среды.
Технический результате изобретения расширение возможностей термостата путем обеспечения режима временного поддержания температуры в рабочей камере при отсутствии сетевого питания.
Это достигается с помощью термостата, содержащего теплоизолированный корпус с размещенной в нем рабочей камерой с образованием между ними воздушных каналов, блок охлаждения, размещенный в потоке воздуха, выходящего из рабочей камеры, блок питания, к выходам которого присоединены входы электрических блоков в виде вентилятора, крыльчатки которых размещены в воздушных каналах, и первого блока регулирования, с выходами которого соединен нагреватель, а с управляющими входами соединен первый задатчик и первый датчик температуры, расположенный в потоке воздуха, поступающего в рабочую камеру после нагревателя, второй датчик температуры, при этом входы блока охлаждения и блока питания соединены с шинами сетевого электропитания. Кроме того, термостат дополнительно снабжен хладоэлементами и электрическим аккумулятором, при этом хладоэлементы размещены в воздушных каналах между блоком охлаждения и нагревателем, блок питания выполнен в виде выпрямителя, соединенного выходами с одноименными полюсами электрического аккумулятора и с входами электрических блоков, причем хладоэлементы выполнены с возможностью срабатывания при температуре, которая меньше температуры статирования.
Предлагаются варианты конструктивного исполнения термостата, в которых для достижения экономичности:
термостат может быть снабжен вторым блоком регулирования, выходами соединенным с входами блока охлаждения, а входами с шинами сетевого электропитания, и вторым задатчиком температуры, установленным в положении, обеспечивающем возможность достижения максимального значения температуры воздуха на выходе их блока охлаждения, не превышающего температуры срабатывания хладоэлементов, а второй датчик температуры, размещен в потоке воздуха, выходящего из блока охлаждения;
хладоэлементы установлены на теплоизоляции корпуса и снабжены радиаторами, примыкающими к стенкам рабочей камеры;
выпрямитель соединен с электрическим аккумулятором по меньшей мере через один элемент развязки, а элемент развязки выполнен, например, в виде диода, включенного в прямом направлении от выпрямителя к аккумулятору.
термостат может быть снабжен вторым блоком регулирования, выходами соединенным с входами блока охлаждения, а входами с шинами сетевого электропитания, и вторым задатчиком температуры, установленным в положении, обеспечивающем возможность достижения максимального значения температуры воздуха на выходе их блока охлаждения, не превышающего температуры срабатывания хладоэлементов, а второй датчик температуры, размещен в потоке воздуха, выходящего из блока охлаждения;
хладоэлементы установлены на теплоизоляции корпуса и снабжены радиаторами, примыкающими к стенкам рабочей камеры;
выпрямитель соединен с электрическим аккумулятором по меньшей мере через один элемент развязки, а элемент развязки выполнен, например, в виде диода, включенного в прямом направлении от выпрямителя к аккумулятору.
На фиг. 1 схематично изображен термостат; на фиг.2 структурная электрическая схема.
Термостат (фиг. 1) содержит корпус 1, теплоизоляцию 2, рабочую камеру 3, воздушные каналы 4, блок охлаждения 5, размещенный в потоке воздуха, выходящего из рабочей камеры 3, электровентилятор 6, крыльчатки которого расположены в воздушных каналах 4, нагреватель 7, первый датчик температуры 8, расположенный в потоке воздуха, поступающего в рабочую камеру 3, прошедшего нагреватель 7.
В воздушных каналах 4 между блоком охлаждения 5 и нагревателем 7 на теплоизоляции 2 корпуса 1 размещены хладоэлементы 9, которые могут быть снабжены радиаторами 10, примыкающими к стенке 11. Хладоэлементы 9 заполнены рабочим веществом, претерпевающим при срабатывании высокоэнергоемкие фазовые переходы 2-го рода "твердое тело-жидкость" и обратно при температуре, котрая меньше температуры статирования Тст.
Блок охлаждения 5 размещен в потоке воздуха, выходящего из рабочей камеры 3, а нагреватель 7 в потоке воздуха, прошедшего радиаторы 10. На выходе потока воздуха из блока охлаждения 5 размещен второй датчик температуры 12.
В состав электрической схемы термостата (фиг. 2) также входят второй блок регулирования 13, соединенный выходами со входами блока 5 охлаждения, а входами с шинами 14 сетевого электропитания, второй датчик температуры 12 и второй задатчик температуры 15, подключенные к управляющим входам второго блока регулирования 13, выпрямитель 16, запитываемый от шин 14, выходные клеммы которого соединены, в частности, через развязывающие элементы, например диоды 17, с одноименными полюсами электрического аккумулятора 18. Включение диодов 17 в прямом направлении от выпрямителя 16 к аккумулятору 18. Кроме того, в состав электрической схемы также входит первый блок регулирования 19, соединенный входами (по питанию) с полюсами аккумулятора 18, а выходами с нагревателем 7. С управляющими входами блока 19 соединен первый датчик температуры 8 и первый задатчик температуры 20.
Термостат работает следующим образом.
Для определенности рассмотрим работу термостата при Тст < Твн, где Тст заданная температура статирования рабочей камеры, oС; Твн температура внешней среды, oC.
При подключении термостата к шинам 14 сетевого электропитания, температура блока охлаждения 5 начинает понижаться, обуславливая, в свою очередь, понижение температуры потока воздуха продуваемого через него вентилятором 6 и соответственно хладоэлементов 9 и радиаторов 10, а также рабочей камеры 3 с размещенными в ней объектами.
Когда температура в рабочей камере 3 достигает значения Тст ΔT, где ΔT заданная точность статирования, по сигналу, поступающему от датчика температуры 8, первый блок регулирования 19 включит нагреватель 7, который, подогревая поток воздуха, входящего в рабочую камеру 3, приостановит дальнейшее понижение температуры в ее объеме. В дальнейшем блок регулирования 19, осуществляя пропорциональное или позиционное управление величиной тепловой мощности нагревателя 7, обеспечивает поддержание температуры в месте расположения датчика температуры 8 на уровне Tст ± ΔT, определяемом предварительной установкой значения задатчика температуры 20.
Когда температура потока воздуха Тв на выходе из блока охлаждения 5 достигнет значения T <Тхэ, где Тхэ температура срабатывания хладоэлементов 9, T температура воздуха на выходе из блока охлаждения 5, начнется процесс отвердевания рабочего вещества в хладоэлементах 9. Как было отмечено выше, максимальная температура воздуха T на выходе из блока 5 охлаждения всегда меньше температуры Tхэ, то при работе термостата от сетевого электропитаия хладоэлементы 9 всегда находятся в твердом ("заряженном") состоянии. Это достигается предварительной установкой второго задатчика 15 температуры в положение, при котором на выходе из блока охлаждения 5 всегда соблюдается неравенство: T <Тхэ.
Когда температура воздуха Тв на выходе из блока охлаждения 5 понизится до значения T сигналы от второго датчика температуры 12 и второго задатчика температуры 15, поступающие вовторой блок регулирования 13, обусловят переход в закрытое состояние и, соответственно, отключение блока охлаждения 5 от сетевого электропитания. В свою очередь, это обусловит повышение температуры потока воздуха, проходящего через блок охлаждения 5 и более экономичный режим работы нагревателя 7. Когда температура потока воздуха Тв на выходе из блок охлаждения 5, повышаясь достигнет значения T , сигналы от второго датчика температуры 12 и второго задатчика температуры 15, поступающие во второй блок регулирования 13 обусловят переход последнего в открытое состояние и соответственно подключение блока охлаждения 5 к шинам 14 сетевого электропитания. В дальнейшем цикл повторяется.
При работе от сетевого электропитания входы таких электрических блоков, как вентилятор 6, блок регулирования 19 с нагревателем 7, а также полюса аккумулятора 18 подсоединены к клеммам выпрямителя 16. Соединение выполняется либо напрямую (пунктирна фиг. 2), либо, в частности, через развязывающие элементы диоды 17.
При отключении сетевого электропитания блок охлаждения 5 со вторым блоком регулирования 13, переходят в отключенное состояние. Все остальные электрические блоки термостата начинают питаться от аккумулятора 18. При этом, благодаря развязывающим элементам диодам 17, исключается протекание тока от аккумулятора 18 в электрические цепи выпрямителя 16, следовательно, нежелательный более ускоренный разряд аккумулятора 18. В этом режиме работы теплопритоки чеpез теплоизоляцию 2 обуславливают повышение температуры воздуха в рабочей камере 3.
Поток воздуха, проходя через радиаторы 10, повышает их температуру, а также температуру находящихся с ними в контакте хладоэлементов 11 до температуры, превышающей Тфп вещества в хладоэлементах 9. При этом для потока воздуха, проходящего через радиаторы 10, всегда сохраняется неравенство: Тхэ <Тст. Вещество в хладоэлементах 9 начинает переходить в жидкое состояние. Таким образом, компенсация теплопритоков из внешней среды в объем рабочей камеры при отключении стационарной сети электропитания термостата производится на скрытую теплоту фазового перехода вещества из твердого состояния в жидкое.
Температуры Тв потока воздуха, прошедшего через радиаторы 10, оказывается равной Тв Тхэ + ΔTp, где ΔTp тепловое сопротивление между потоком воздуха и хладоаккумулирующим веществом.
Так как Ттэ <Тст при соответствующем подборе хладоаккумулирующего вещества значение температуры потока воздуха, перед входом в зону нагрева может оказаться достаточно близким к значению Тст. В свою очередь, это определит незначительность величины электрической мощности, потребляемой нагревателем 7 и термостатом в целом.
Длительность τ поддержания заданного режима термостатирования при отключении от сетевого электропитания находится как меньшее из значений, определяемых из выражений
где λ удельная тепла плавления (Дж/кг);
М общая масса теплоаккумулирующего вещества (кг);
W коэффициент теплопроводности теплоизоляции рабочей камеры (Вт. oС -1
Эак энергоемкость аккумулятора (Дж);
Wн электрическая мощность, потребляемая аккумулятором (ВТ0.
где λ удельная тепла плавления (Дж/кг);
М общая масса теплоаккумулирующего вещества (кг);
W коэффициент теплопроводности теплоизоляции рабочей камеры (Вт. oС -1
Эак энергоемкость аккумулятора (Дж);
Wн электрическая мощность, потребляемая аккумулятором (ВТ0.
Таким образом, благодаря применению в предлагаемом термостате:
хладоэлементов 9 с температурой срабатывания Tтэ, которая меньше температуры статирования, но достаточно близко к ней расположенная;
электрического аккумулятора 18, который при работе термостата от сетевого электропитания подзаряжается, а при отключении последнего осуществляют электропитание всех электрических блоков термостата, достигается возможность обеспечения в течение достаточно длительного промежутка времени заданного режима термостатирования Тсх.
хладоэлементов 9 с температурой срабатывания Tтэ, которая меньше температуры статирования, но достаточно близко к ней расположенная;
электрического аккумулятора 18, который при работе термостата от сетевого электропитания подзаряжается, а при отключении последнего осуществляют электропитание всех электрических блоков термостата, достигается возможность обеспечения в течение достаточно длительного промежутка времени заданного режима термостатирования Тсх.
Повышению экономичности термостата способствует введение в электрическую схему второго блока регулирования 13. В случае применения, например, компрессионного холодильного агрегата регулирование носит позиционный характер в интервале температур
T <Tв<T <Tхэ
Кроме того, повышение экономичности достигается при установке на внутренней поверхности корпуса хладоэлементов 9, непосредственно воспринимающих на себя тепловой поток из внешней среды, а радиаторы 10, температура которых более близка к Тс, примыкают к стенке 11 рабочей камеры 3. Кроме того, при таком варианте размещения хладоэлементов 9 и радиаторов 10 в воздушных каналах 4 увеличивается суммарная толщина теплоизоляции 2 и, тем самым, также уменьшается величина теплопритоков в рабочую камеру 3 и радиаторов 10 в воздушных каналах 4 увеличивается суммарная толщина теплоизоляции 2 и, тем самым, также уменьшается величина теплопритоков в рабочую камеру 3 и величина потребляемой термостатом электрической мощности.
T
Кроме того, повышение экономичности достигается при установке на внутренней поверхности корпуса хладоэлементов 9, непосредственно воспринимающих на себя тепловой поток из внешней среды, а радиаторы 10, температура которых более близка к Тс, примыкают к стенке 11 рабочей камеры 3. Кроме того, при таком варианте размещения хладоэлементов 9 и радиаторов 10 в воздушных каналах 4 увеличивается суммарная толщина теплоизоляции 2 и, тем самым, также уменьшается величина теплопритоков в рабочую камеру 3 и радиаторов 10 в воздушных каналах 4 увеличивается суммарная толщина теплоизоляции 2 и, тем самым, также уменьшается величина теплопритоков в рабочую камеру 3 и величина потребляемой термостатом электрической мощности.
Предлагаемое изобретение было реализовано при разработке транспортного термостата для хранения охлажденной донорской крови.
Результаты испытаний действующего макетного образца термостата показали, что:
установившийся температурный режим составил (+2 + 4)oС;
температура фазового перехода хладоаккумулирующего вещества 0oС;
длительность поддержания температуры, не превышающей +6oС (верхний температурный предел, допускаемый при хранении донорской крови) при значении внешней температуры + (25 30)oС 36 38 ч;
электрическая мощность, потребляемая электрическими блоками - вентилятором 6, блоком регулирования 19 и нагревателем 7 от аккумулятора 18 при отключении термостата от сетевого электропитания 10 15 Вт.
установившийся температурный режим составил (+2 + 4)oС;
температура фазового перехода хладоаккумулирующего вещества 0oС;
длительность поддержания температуры, не превышающей +6oС (верхний температурный предел, допускаемый при хранении донорской крови) при значении внешней температуры + (25 30)oС 36 38 ч;
электрическая мощность, потребляемая электрическими блоками - вентилятором 6, блоком регулирования 19 и нагревателем 7 от аккумулятора 18 при отключении термостата от сетевого электропитания 10 15 Вт.
Предлагаемая тепловая схема термостата может быть использована при разработке транспортных аппаратов для перевозки охлажденной донорской крови, лекарственных средств, требующих особых температурных условий хранения, и других средств.
Claims (5)
1. Термостат, содержащий теплоизолированный корпус с размещенной в нем рабочей камерой с образованием между ними воздушных каналов, блок охлаждения, размещенный в потоке воздуха, выходящего из рабочей камеры, блок питания, к выходам которого присоединены входы электрических блоков в виде вентилятора, крыльчатки которого размещены в воздушных каналах, нагревателя и первого блока регулирования, с выходами которого соединен нагреватель, а с управляющими входами соединен первый задатчик и первый датчик температуры, расположенный в потоке воздуха, поступающего в рабочую камеру после нагревателя, второй датчик температуры, при этом входы блока охлаждения и блока питания соединены с шинами сетевого электропитания, отличающийся тем, что термостат дополнительно снабжен хладоэлементами и электрическим аккумулятором, при этом хладоэлементы размещены в воздушных каналах между блоком охлаждения и нагревателем, блок питания выполнен в виде выпрямителя, соединенного выходами с одноименными полюсами электрического аккумулятора и с входами электрических блоков, причем хладоэлементы выполнены с возможностью срабатывания при температуре, меньшей температуры статирования.
2. Термостат по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен вторым блоком регулирования, выходами соединенным с входами блока охлаждения, а входами с шинами сетевого электропитания, и вторым задатчиком температуры, установленным в положении, обеспечивающем возможность достижения максимального значения температуры воздуха на выходе из блока охлаждения, не превышающего температуры срабатывания хладоэлементов, а второй датчик температуры размещен в потоке воздуха, выходящего из блока охлаждения.
3. Термостат по п.1, отличающийся тем, что хладоэлементы установлены на теплоизоляции корпуса и снабжены радиаторами, примыкающими к стенкам рабочей камеры.
4. Термостат по п.1, отличающийся тем, что выпрямитель соединен с электрическим аккумулятором по меньшей мере через один элемент развязки.
5. Термостат по п.4, отличающийся тем, что элемент развязки выполнен, например, в виде диода, включенного в прямом направлении от выпрямителя к аккумулятору.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95112639A RU2076350C1 (ru) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Термостат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU95112639A RU2076350C1 (ru) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Термостат |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2076350C1 true RU2076350C1 (ru) | 1997-03-27 |
RU95112639A RU95112639A (ru) | 1997-07-27 |
Family
ID=20170366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU95112639A RU2076350C1 (ru) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | Термостат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2076350C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101844094A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-09-29 | 巩义市予华仪器有限责任公司 | 高低温循环装置 |
CN104076851A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-10-01 | 国家电网公司 | 一种汇控柜温湿度调节系统中投切负载的联动控制方法 |
-
1995
- 1995-07-19 RU RU95112639A patent/RU2076350C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1403027, кл. G 05 D 23/30, 1986. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101844094A (zh) * | 2010-06-04 | 2010-09-29 | 巩义市予华仪器有限责任公司 | 高低温循环装置 |
CN101844094B (zh) * | 2010-06-04 | 2012-05-09 | 巩义市予华仪器有限责任公司 | 高低温循环装置 |
CN104076851A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-10-01 | 国家电网公司 | 一种汇控柜温湿度调节系统中投切负载的联动控制方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7681395B2 (en) | Systems and methods for providing backup energy to a load | |
US6290142B1 (en) | Cogeneration apparatus | |
Sofrata | Heat rejection alternatives for thermoelectric refrigerators | |
CN108172938B (zh) | 一种动力电池热量管理系统 | |
CN103412592A (zh) | 一种惯性测量系统三级温控系统 | |
EP3477764A1 (en) | Battery energy storage system with two-phase cooling | |
US3958101A (en) | Space heating using off-peak electric heat storage | |
RU2076350C1 (ru) | Термостат | |
GB2562532B (en) | Heat and power generation and storage system | |
EP0041531A1 (en) | COLD OR HOT STORAGE DEVICE. | |
TW201727174A (zh) | 可攜式冰箱及其使用方法 | |
Alaoui et al. | Solid state heater cooler: design and evaluation | |
RU2371816C1 (ru) | Термоэлектрический блок питания | |
US6047696A (en) | Modulating solar-power regulator | |
WO2022266169A1 (en) | Thermoelectric battery system and methods thereof | |
JP6184880B2 (ja) | 太陽光太陽熱利用システムの制御装置、太陽光太陽熱利用システム、および太陽光太陽熱利用システムの制御方法 | |
CN206826356U (zh) | 主动式车载温度调节系统及其车辆 | |
JPS6229904Y2 (ru) | ||
US11415326B2 (en) | Heated water supply system and methods thereto | |
Zabihi et al. | Verifying the cooling capacity and power consumption of thermoelectric cooling holders for vaccine storage | |
RU2077685C1 (ru) | Термоэлектрическая морозильная камера | |
US20240219044A1 (en) | Controlling Indoor Temperature Using Radiating Storage | |
RU2767007C2 (ru) | Термоэлектрический генератор бытовой | |
CN114520385A (zh) | 一种分布式储能系统及其控制方法 | |
US20220183189A1 (en) | A system and an application for the regulation of temperature in a server room |