RU2172452C1

RU2172452C1 - Thermoelectric box

Info

Publication number: RU2172452C1
Application number: RU2000103328A
Authority: RU
Inventors: В.В. Сафронов; В.М. Волков; В.В. Варцов; В.В. Скрябин
Original assignee: Сафронов Вадим Владимирович; Волков Владимир Михайлович; Варцов Виталий Владимирович; Скрябин Вадим Вячеславович
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2001-08-20

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: given thermoelectric box includes heat insulation enclosure with lid and switch changing polarity of power supply of thermoelectric module. Enclosure houses heat conducting chamber with thermoelectric module and heat sink under one of walls of chamber. Box is equipped with submersible water pump located in heat conducting chamber and ice making form. The latter is positioned inside enclosure, outside of heat conducting chamber and comes in the form of U- shaped metal vessel with thermoelectric modules and flow heat sinks in side walls. Flow heat sinks are hydraulically connected to submersible water pump and heat conducting chamber. Ice making form is fitted with ice remover made in the form of bar anchored in lid of ice making form located in vessel. Box is provided with switches of thermoelectric modules of heat conducting chamber and ice making form, switches of pump and basket which is placed in heat conducting chamber for vertical movement. EFFECT: expanded functional capabilities of thermoelectric boxes. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к малогабаритным термоэлектрическим ящикам (приборам, сумкам, чемоданам и т.п.), для хранения в охлажденном состоянии продуктов и напитков в стандартной упаковке (бутылках, банках, пакетах и т.п.). The invention relates to refrigeration, and in particular to small-sized thermoelectric boxes (appliances, bags, suitcases, etc.), for storing refrigerated food and drinks in standard packaging (bottles, cans, bags, etc.).

Известны термоэлектрические ящики или т. п., например, патент F 25 B 21/02 США N 4581898, опубликованный в журнале "Изобретения стран мира" за 1987 г. ; патент F 25 B 21/02 США N 5111664 "Переносной охлаждающий и нагревающий аппарат", опубликованный в журнале "Изобретения стран мира" за 1992 г. ; патент ЕПВ (ЕР) F 25 B 21/02 N 426092 "Термоэлектрический аппарат для нагрева и охлаждения пищевых продуктов и сосудов с напитками", опубликованный в журнале "Изобретения стран мира" за 1992 г. Эти устройства имеют теплоизоляционный кожух, теплопроводящую камеру для хранения в охлажденном состоянии продуктов и напитков, термоэлектрический модуль (или модули) с теплоотводом под одной из стенок теплопроводящей камеры и переключатель полярности питания термоэлектрического модуля. Устройства предназначены для хранения в охлажденном или нагретом состоянии продуктов и напитков и не обеспечивают приготовления кускового льда внутри кожуха. Known thermoelectric boxes or the like, for example, patent F 25 B 21/02 USA N 4581898, published in the journal "Inventions of the world" for 1987; Patent F 25 B 21/02 US N 5111664 "Portable cooling and heating apparatus", published in the journal "Inventions of the World" for 1992; EPO patent (EP) F 25 B 21/02 N 426092 "Thermoelectric apparatus for heating and cooling food products and vessels with drinks" published in the journal "Inventions of the World" in 1992. These devices have a heat-insulating casing, a heat-conducting chamber for storage in the chilled state of food and drinks, a thermoelectric module (or modules) with a heat sink under one of the walls of the heat-conducting chamber and a power polarity switch of the thermoelectric module. The devices are intended for storage in a chilled or heated state of food and drinks and do not provide for the preparation of bulk ice inside the casing.

Аналогом предлагаемого изобретения является патент США F 25 B 21/02 N 4726193 "Термоэлектрический ящик с регулируемой температурой", опубликованный в журнале "Изобретения стран мира" за 1988 г. Он состоит из теплоизоляционного кожуха, теплопередающей камеры для хранения в охлажденном состоянии продуктов и напитков, термоэлектрического модуля, охлаждающего камеру, теплоотвода с вентилятором, штекера для электропитания от автомобиля. Это устройство не обеспечивает приготовления кускового льда внутри кожуха термоэлектрического ящика. An analogue of the present invention is US patent F 25 B 21/02 N 4726193 "Temperature-controlled thermoelectric box", published in the journal "Inventions of the World" in 1988. It consists of a heat-insulating casing, a heat transfer chamber for storing food and drinks in a refrigerated state. , thermoelectric module, cooling chamber, heat sink with fan, plug for power supply from the car. This device does not provide the preparation of bulk ice inside the casing of the thermoelectric box.

За прототип выбран патент США N 5111664, кл. F 25 B 21/02, 1992 г. "Устройство переносного охлаждающего и нагревающего аппарата", содержащее теплоизоляционный кожух с крышкой, внутри которого расположена теплопроводящая камера с термоэлектрическим модулем и теплоотводом под одной из стенок, и переключатель полярности питания термоэлектрического модуля. Это устройство не обеспечивает приготовления кускового льда внутри теплоизоляционного кожуха. For the prototype selected US patent N 5111664, class. F 25 B 21/02, 1992 "Device of a portable cooling and heating apparatus", comprising a heat-insulating casing with a cover, inside of which there is a heat-conducting chamber with a thermoelectric module and a heat sink under one of the walls, and a polarity switch for supplying the thermoelectric module. This device does not provide the preparation of bulk ice inside the heat-insulating casing.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - совершенствование термоэлектрических ящиков. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей термоэлектрических ящиков, а именно в дополнении к основным функциям охлаждения и нагревания продуктов и напитков, обеспечения возможности приготовления кускового льда внутри кожуха термоэлектрического ящика. The problem solved by the invention is the improvement of thermoelectric boxes. The technical result consists in expanding the functionality of thermoelectric boxes, namely, in addition to the main functions of cooling and heating food and drinks, providing the possibility of preparing bulk ice inside the casing of a thermoelectric box.

Указанный технический результат достигается тем, что термоэлектрический ящик снабжен погружным водяным электронасосом, расположенным в теплопроводящей камере, и льдоформой с крышкой, расположенной внутри теплоизоляционного кожуха, вне теплопроводящей камеры и выполненной в виде U-образной металлической емкости с термоэлектрическими модулями и проточными теплоотводами на боковых стенках, причем проточные теплоотводы льдоформы гидравлически соединены с погружным насосом теплопроводящей камеры. Это дает возможность заливать камеру водой и с помощью насоса осуществлять циркуляцию ее между камерой и проточными теплоотводами льдоформы, эффективно отводя тепло от термоэлектрических модулей льдоформы. Известно, что теплопроводность воздуха 2,1 ккал/м•ч•^oC. Она значительно ниже, чем воды - 47,4 ккал/м•ч•^oC. Поэтому скорость отвода тепла от горячей стороны термоэлектрического модуля при прочих равных условиях у проточных теплоотводов выше, чем у воздушных и кусковой лед образуется быстрее. Льдоформа снабжена льдосъемником в виде стержня, закрепленного в крышке льдоформы и расположенного в емкости льдоформы. Это позволяет вынимать кусковой лед из емкости льдоформы. Термоэлектрический ящик снабжен переключателями термоэлектрических модулей теплопередающей камеры и льдоформы, а также насоса в камере. Это дает возможность включать термоэлектрические модули в ящике и насос с воздушным вентилятором не одновременно, а выборочно, в зависимости от поставленной задачи: хранение в охлажденном состоянии продуктов и напитков, приготовление кускового льда, хранение в охлажденном состоянии питьевой воды. Термоэлектрический ящик снабжен корзиной, расположенной в теплопроводящей камере с возможностью вертикального перемещения. Она увеличивает удобство эксплуатации термоэлектрического ящика, т.е. можно одновременно вынимать из теплопроводящей камеры все продукты и напитки, освобождая ее, например, для заливки водой.The specified technical result is achieved by the fact that the thermoelectric box is equipped with a submersible water electric pump located in the heat-conducting chamber, and an ice mold with a cover located inside the heat-insulating casing, outside the heat-conducting chamber and made in the form of a U-shaped metal container with thermoelectric modules and flow heat sinks on the side walls moreover, flow-through heat sinks of the ice form are hydraulically connected to the submersible pump of the heat-conducting chamber. This makes it possible to fill the chamber with water and, with the help of a pump, circulate it between the chamber and flow heat sinks of the ice form, effectively removing heat from the thermoelectric modules of the ice form. It is known that the thermal conductivity of air is 2.1 kcal / m • h • ^o C. It is much lower than water - 47.4 kcal / m • h • ^o C. Therefore, the rate of heat removal from the hot side of the thermoelectric module, ceteris paribus, flow heat sinks are higher than that of air and lump ice forms faster. The ice form is equipped with an ice picker in the form of a rod fixed in the lid of the ice form and located in the ice form container. This allows you to remove the piece of ice from the ice mold tank. The thermoelectric box is equipped with switches for thermoelectric modules of the heat transfer chamber and the ice mold, as well as the pump in the chamber. This makes it possible to turn on the thermoelectric modules in the box and the pump with an air fan not simultaneously, but selectively, depending on the task: storage of food and drinks in a refrigerated state, preparation of bulk ice, and storage of drinking water in a refrigerated state. The thermoelectric box is equipped with a basket located in a heat-conducting chamber with the possibility of vertical movement. It increases the usability of the thermoelectric box, i.e. you can simultaneously remove from the heat-conducting chamber all food and drinks, freeing it, for example, for pouring water.

На фиг. 1 изображен термоэлектрический ящик, общий вид; на фиг. 2 - общий вид термоэлектрического ящика в разрезе; на фиг. 3 - схема термоэлектрического ящика с поднятыми корзиной и льдосъемником; на фиг. 4 - разрез по В-В; на фиг. 5 - вид по стрелке Д. In FIG. 1 shows a thermoelectric box, general view; in FIG. 2 is a sectional view of a thermoelectric box; in FIG. 3 is a diagram of a thermoelectric box with a raised basket and an ice picker; in FIG. 4 is a section along BB; in FIG. 5 is a view along arrow D.

Термоэлектрический ящик (фиг. 1, 2, 3, 4, 5) содержит теплоизоляционный кожух 1 с крышкой 2. Внутри кожуха расположена теплопроводящая камера 3 с погружным водяным электронасосом 7 и корзиной 17. Под одной из стенок камеры 3 расположен термоэлектрический модуль 4 с теплоотводом 5 и воздушным вентилятором 20, расположенным в корпусе 21 с отверстиями 22. Внутри кожуха 1, вне камеры 3 расположена льдоформа 8 с крышкой 9, выполненная в виде U-образной металлической емкости с термоэлектрическими модулями 10 и проточными теплоотводами 11 на боковых стенках льдоформы 8, причем проточные теплоотводы гидравлически соединены, например шлангами 12 и 13 с насосом 7 и камерой 3. Льдосъемник 14 выполнен в виде стержня, закрепленного в крышке льдоформы 8 и расположенного в емкости льдоформы. Между теплоотводящей камерой 3 и льдоформой 8 может быть расположена теплоизолирующая перегородка 18. На кожухе 1 термоэлектрического ящика (фиг. 1) расположены переключатели: полярности питания термоэлектрических модулей 6, включения термоэлектрических модулей теплопроводящей камеры (прод) или льдоформы (лед) 15, включения или выключения насоса в камере 16. Внутри камеры 3 расположена корзина 17 (фиг. 2, 3, 4) с возможностью вертикального перемещения по стрелке Е (фиг. 3). Электропитание к термоэлектрическому ящику подается через шнур 25 и штекер 24 (фиг. 1), подсоединенный, например, к бортовой электросети автомобиля через гнездо прикуривателя (на фиг. не показано). The thermoelectric box (Fig. 1, 2, 3, 4, 5) contains a heat-insulating casing 1 with a cover 2. Inside the casing there is a heat-conducting chamber 3 with a submersible water electric pump 7 and a basket 17. A thermoelectric module 4 with a heat sink is located under one of the walls of the chamber 3 5 and an air fan 20 located in the housing 21 with holes 22. Inside the casing 1, outside the chamber 3 there is an ice mold 8 with a cover 9, made in the form of a U-shaped metal container with thermoelectric modules 10 and flow heat sinks 11 on the side walls of the ice rmy 8, wherein the heat sinks are hydraulically connected to flow, for example hoses 12 and 13 with the pump chamber 7 and 3. Ldosemnik 14 is formed as a rod, fixed in the lid 8 and the ice mold disposed in the ice mold container. Between the heat-removing chamber 3 and the ice mold 8, a heat-insulating partition 18 can be located. On the casing 1 of the thermoelectric box (Fig. 1) there are switches: power supply polarities of the thermoelectric modules 6, turning on the thermoelectric modules of the heat-conducting chamber (prod) or ice form (ice) 15, turning on or turn off the pump in the chamber 16. Inside the chamber 3 is a basket 17 (Fig. 2, 3, 4) with the possibility of vertical movement along arrow E (Fig. 3). Power is supplied to the thermoelectric box through the cord 25 and plug 24 (Fig. 1), connected, for example, to the vehicle electrical system through the cigarette lighter socket (not shown in Fig.).

Устройство работает следующим образом. Режим хранения продуктов и напитков в охлажденном состоянии. В корзину 17 (фиг. 2) укладывают продукты и напитки 19, для этого открыв крышку 2 термоэлектрического ящика 1 (фиг. 1, 2, 3). Нажимают переключатель 6 в положение "Хол", а переключатель 15 в положение "Прод", при этом подключаются термоэлектрический модуль 4 и электровентилятор 20. Штекер 24 (фиг. 1) подключают, например, к гнезду прикуривателя автомобиля. При этом напряжение постоянного тока 12 В одновременно подается на термоэлектрический модуль 4 и электровентилятор 20 (фиг. 2, 3, 4). За счет эффекта Пельтье одна сторона термоэлектрического модуля охлаждается и, соответственно, охлаждаются продукты 19 (фиг. 2). При работе термоэлектрического ящика в этом режиме переключатель 16 не включен. Другая сторона термоэлектрического модуля 4 (фиг. 2) нагревает теплоотвод 5. За счет работы вентилятора 20 (фиг. 2) воздух из атмосферы по стрелке А подсасывается в корпус 21, обдувает теплоотвод 5 и выходит обратно в атмосферу через отверстия 22. Таким образом, происходит постоянный теплообмен между нагретой стороной термоэлектрического модуля и атмосферным воздухом. The device operates as follows. Chilled food and drink storage mode. Food and drinks 19 are placed in the basket 17 (Fig. 2) by opening the lid 2 of the thermoelectric box 1 (Fig. 1, 2, 3). Push the switch 6 to the "Hol" position, and the switch 15 to the "Prod" position, while connecting the thermoelectric module 4 and the electric fan 20. Plug 24 (Fig. 1) is connected, for example, to the cigarette lighter socket of the car. In this case, the DC voltage of 12 V is simultaneously supplied to the thermoelectric module 4 and the electric fan 20 (Fig. 2, 3, 4). Due to the Peltier effect, one side of the thermoelectric module is cooled and, accordingly, products 19 are cooled (Fig. 2). When the thermoelectric box is in this mode, switch 16 is not turned on. The other side of the thermoelectric module 4 (Fig. 2) heats the heat sink 5. Due to the operation of the fan 20 (Fig. 2), air from the atmosphere in the direction of arrow A is sucked into the housing 21, blows the heat sink 5 and goes back into the atmosphere through the openings 22. Thus, there is a constant heat exchange between the heated side of the thermoelectric module and atmospheric air.

Режим приготовления кускового льда. Переключатель 6 включают в положение "Хол", переключатель 15 - в положение "Лед", а переключатель 16 в положение "Вкл" (фиг. 1). При таких положениях переключателей подключаются термоэлектрические модули 10 льдоформы 8 и погружной насос 7 (фиг. 2, 3, 4). Термоэлектрический модуль 4 и электровентилятор 20 не подключаются. Для работы термоэлектрического ящика в этом режиме корзина 17 за ручку 26 вынимается из камеры 3 и последняя заливается водой 23 (фиг. 2, 3). В металлическую емкость льдоформы 8 заливают порцию воды 27 или напитка для образования кускового льда. Перед этим крышка 9 со стержнем 14 приподнимается над емкостью льдоформы 8. После залива емкости льдоформы 8 порцией воды 27 крышку 9 со стержнем 13 устанавливают на место и стержень 14 оказывается погруженным в воду. Штекер 24 (фиг. 1) подключают к гнезду прикуривателя автомобиля. При этом напряжение постоянного тока 12 В одновременно подается на термоэлектрические модули 10 (фиг. 3) и погружной водяной насос 7. За счет работы насоса вода 23 из камеры 3 по шлангам 12 поступает в проточные теплоотводы 11, выходит из них и по шлангам 13 опять поступает в камеру 3. За счет этого избыточное тепло от термоэлектрических модулей 10 отводится потоком воды в камеру 3, смешивается с водой, находящейся там, и опять подается в проточные теплоотводы 11. Таким образом, происходит постоянный теплообмен между нагретыми сторонами термоэлектрических модулей 10 и водой 23 в камере 3. Через определенный промежуток времени из порции воды 27 или напитка в емкости льдоформы образуется кусок льда 28 с вмерзшим в него стержнем 14 (фиг. 3). Переключатель 6 устанавливают в положение "Гор" (фиг. 1), переводя термоэлектрические модули 10 в режим нагревания-оттаивания куска льда от стенок емкости льдоформы 8. К крышке 9 вручную прикладывают небольшое усилие F (фиг. 3), направленное вверх. Как только в процессе оттаивания образуется прослойка воды вдоль стенок металлической емкости льдоформы 8, кусок льда 28 на стержне 14 за счет приложенного усилия F, превосходящего силы поверхностного натяжения куска льда со стенками емкости льдоформы, выходит из емкости льдоформы. Следует отметить, что в процессе приготовления кускового льда вода 23 в емкости 3 постепенно нагревается. Чтобы понизить температуру воды 23, периодически можно включать термоэлектрический модуль 4 в режиме охлаждения камеры (см. 1-й режим работы термоэлектрического ящика). The mode of preparation of lump ice. The switch 6 is turned on to the "Hol" position, the switch 15 to the "Ice" position, and the switch 16 to the "On" position (Fig. 1). With these positions of the switches, thermoelectric modules 10 of ice form 8 and a submersible pump 7 are connected (Figs. 2, 3, 4). Thermoelectric module 4 and electric fan 20 are not connected. For the thermoelectric box to work in this mode, the basket 17 by the handle 26 is removed from the chamber 3 and the latter is filled with water 23 (Fig. 2, 3). A metal portion of ice form 8 is filled with a portion of water 27 or a drink to form lump ice. Before this, the lid 9 with the rod 14 rises above the ice mold container 8. After filling the ice mold container 8 with a portion of water 27, the lid 9 with the rod 13 is put in place and the rod 14 is immersed in water. Plug 24 (Fig. 1) is connected to the cigarette lighter socket of a car. In this case, the DC voltage of 12 V is simultaneously supplied to the thermoelectric modules 10 (Fig. 3) and the submersible water pump 7. Due to the operation of the pump, water 23 from the chamber 3 through hoses 12 enters the flow heat sinks 11, leaves them and again through the hoses 13 enters the chamber 3. Due to this, excess heat from the thermoelectric modules 10 is removed by the flow of water into the chamber 3, mixed with the water located there, and again fed into the flow heat sinks 11. Thus, there is a constant heat exchange between the heated sides of the thermoelectric of modules 10 and water 23 in the chamber 3. After a certain period of time, a piece of ice 28 with a core 14 frozen in it is formed from a portion of water 27 or a drink in the ice mold container (Fig. 3). The switch 6 is set to the "Gor" position (Fig. 1), transferring the thermoelectric modules 10 to the mode of heating-thawing a piece of ice from the walls of the ice mold container 8. A small force F (Fig. 3) is applied upward to the lid 9 manually. As soon as during the thawing process a layer of water is formed along the walls of the metal container of the ice form 8, a piece of ice 28 on the rod 14, due to the applied force F exceeding the surface tension of the ice piece with the walls of the ice form container, leaves the ice form container. It should be noted that during the preparation of bulk ice, the water 23 in the tank 3 is gradually heated. To lower the temperature of the water 23, it is possible to periodically turn on the thermoelectric module 4 in the cooling mode of the chamber (see 1st mode of operation of the thermoelectric box).

Термоэлектрический ящик может также работать в режиме хранения в охлажденном состоянии питьевой воды 23 (фиг. 3). Для этого камера 3 заливается питьевой водой 23. Включают переключатель 6 в положение "Хол", переключатель 15 - в положение "Прод" и переключатель 16 - в положение "Вкл" (фиг. 1). При этих положениях переключателей включаются термоэлектрический модуль 4 с вентилятором 20 и насос 7 (фиг. 3). Камера 3 и питьевая вода 23 охлаждаются аналогично 1-му режиму охлаждения продуктов. Насос 7 служит для перемешивания питьевой воды 23 в камере 3. Он прогоняет воду 23 со дна камеры в верхние слои через шланги 12 и 13. The thermoelectric box can also work in the storage mode in the chilled state of drinking water 23 (Fig. 3). To do this, the chamber 3 is filled with drinking water 23. Turn on the switch 6 to the "Cold" position, the switch 15 to the "Prod" position and the switch 16 to the "On" position (Fig. 1). At these positions of the switches, the thermoelectric module 4 with the fan 20 and the pump 7 are turned on (Fig. 3). Chamber 3 and drinking water 23 are cooled similarly to the 1st mode of cooling products. The pump 7 is used to mix drinking water 23 in the chamber 3. It drives water 23 from the bottom of the chamber to the upper layers through hoses 12 and 13.

Таким образом, получается многофункциональный термоэлектрический ящик (прибор для хранения в охлажденном состоянии продуктов и напитков в стандартной упаковке, порции питьевой воды, а также для приготовления кускового льда). Thus, a multifunctional thermoelectric box is obtained (a device for storing chilled foods and drinks in standard packaging, a portion of drinking water, as well as for preparing bulk ice).

Claims

1. Thermoelectric box, including a heat-insulating casing with a lid, inside which there is a heat-conducting chamber with a thermoelectric module and a heat sink under one of the walls of the chamber, and a polarity switch for supplying a thermoelectric module, characterized in that the thermoelectric box is equipped with a submersible water pump located in the heat-conducting chamber, and ice mold with a lid located inside the heat-insulating casing, outside the heat-conducting chamber and made in the form of a U-shaped metal container spans with thermoelectric modules and flow heat sinks on the side walls, and flow heat sinks are hydraulically connected to a submersible pump and a heat-conducting chamber.

2. The thermoelectric box according to claim 1, characterized in that the ice mold is equipped with an ice picker made in the form of a rod fixed in the lid of the ice mold and located in the ice mold container.

3. The thermoelectric box according to claim 1, characterized in that the thermoelectric box is equipped with switches of thermoelectric modules of the heat-conducting chamber and ice mold, as well as the pump in the heat-conducting chamber.

4. Thermoelectric box according to claim 1, characterized in that the box is equipped with a basket located in a heat-conducting chamber with the possibility of vertical movement.