RU2181468C2

RU2181468C2 - Self-contained thermoelectric refrigerating unit

Info

Publication number: RU2181468C2
Application number: RU2000105481/06A
Authority: RU
Inventors: А.И. Новиков
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2002-04-20

Abstract

FIELD: production of cold through thermoelectric refrigeration at areas where standard power sources are absent. SUBSTANCE: proposed unit includes one or several cooling thermal modules with radiator enclosed in refrigeration cabinet, power supply source and system for cooling hot junctions of thermal modules. Solar thermoelectric generator is used as power supply source in refrigerating unit. System for cooling cold junctions of thermal modules of generator is combined with thermal module cooling system of refrigeration cabinet. EFFECT: possibility of producing cold in case of absence of standard power sources. 5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области получения холода посредством термоэлектрического охлаждения и может быть использовано в местах отсутствия или дефицита традиционных источников электроэнергии. The invention relates to the field of producing cold by thermoelectric cooling and can be used in places of absence or deficiency of traditional sources of electricity.

Известны способы и устройства для получения холода в бытовых холодильниках, шкафах и пр. с помощью различных холодильных агрегатов, в том числе и термоэлектрических, основанных на использовании эффекта Пельтье (см. книгу "Термоэлектрические материалы и преобразователи", перевод с английского А.Н. Брагинского. М. : Мир, 1964 г.). Для работы указанных устройств необходима электрическая энергия, получаемая от сети, аккумуляторов или других источников питания. Known methods and devices for producing cold in household refrigerators, cabinets, etc. using various refrigeration units, including thermoelectric, based on the use of the Peltier effect (see the book "Thermoelectric materials and converters", translated from English by A.N. Braginsky. M.: Mir, 1964). For the operation of these devices, electrical energy is required, obtained from the network, batteries or other power sources.

Известен термоэлектрический холодильник, содержащий термомодуль с радиатором, корпус с рабочей камерой, внутри которой размещен охлаждающий радиатор, крышку с пластинами, опирающимися посредством осей на кронштейны, закрепленные на корпусе, при этом крышка выполнена в виде части цилиндрической оболочки, а пластины - радиальными, сопряженными с боковыми стенками рабочей камеры, верхний профиль которых повторяет профиль крышки, кронштейны закреплены на боковых стенках рабочей камеры, причем между корпусом и рабочей камерой выполнена полость для размещения крышки при открывании, крышка снабжена магнитной защелкой, а охлаждающий радиатор прилегает наиболее развитой поверхностью к стенке рабочей камеры, отделенной от корпуса полостью (см. патент 2088863 с приоритетом от 10.01.94 г.). Known thermoelectric refrigerator containing a thermal module with a radiator, a housing with a working chamber, inside which there is a cooling radiator, a cover with plates resting by means of axles on brackets mounted on the housing, the cover being made as a part of a cylindrical shell, and the plates are radial, conjugated with side walls of the working chamber, the upper profile of which follows the profile of the cover, the brackets are fixed on the side walls of the working chamber, and between the housing and the working chamber is made spine to accommodate the cover when opened, the lid is provided with a magnetic latch, and the cooling radiator adjoins the most surface area to the wall of the working chamber, separated from the body cavity (see. Patent Application 2088863 with a priority from 01.10.94 g).

Указанное устройство как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа. The specified device as the closest analogue can be taken as a prototype.

Недостатком прототипа является невозможность его использования в местах отсутствия или дефицита электроэнергии (в горах, отдаленных местах, экспедициях, туристических маршрутах, местах чрезвычайных ситуаций и т.п.). The disadvantage of the prototype is the impossibility of its use in places of lack or deficit of electricity (in the mountains, remote places, expeditions, tourist routes, places of emergency, etc.).

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание автономного холодильного агрегата, независимого от традиционных источников электроэнергии. The problem solved by the present invention is the creation of an autonomous refrigeration unit, independent of traditional sources of electricity.

Согласно изобретению указанная задача решается путем использования солнечного термоэлектрического генератора. В технике известны различные способы и устройства, применяемые для преобразования энергии Солнца в электричество: фотоэлектрические, термомагнитные и др., в том числе и термоэлектрические, основанные на использовании эффекта Зеебека. В сравнении между собой термоэлектрические преобразователи выигрывают по простоте конструкции и стоимости. Так, например, в пересчете на 1 Вт вырабатываемой электроэнергии стоимость фотоэлектрических преобразователей составляет порядка 1000 долл. США, в то время как термоэлектрических 1-2 долл. США. According to the invention, this problem is solved by using a solar thermoelectric generator. Various methods and devices are known in the art for converting the energy of the sun into electricity: photoelectric, thermomagnetic, etc., including thermoelectric based on the Seebeck effect. Compared to each other, thermoelectric converters benefit in simplicity of design and cost. So, for example, in terms of 1 W of generated electricity, the cost of photovoltaic converters is about $ 1,000, while thermoelectric ones are $ 1-2.

В заявленном изобретении термоэлектрический холодильный агрегат, схема которого изображена на чертеже, содержит один или несколько термомодулей 1 с радиатором на холодной грани, заключенные в холодильный шкаф 2. Термомодуль 1 соединен с источником питания, содержащим фокусирующий параболический отражатель 3 и направляющий параболический отражатель 4, приемник излучения 5 из теплопроводного материала с зачерненной приемной гранью и батарею термомодулей 6, соединенную "горячими" гранями с приемником излучения 5, а "холодными" гранями - с системой охлаждения 7, объединенной в единый контур с "горячей" гранью термомодуля 1, при этом направление движения жидкости выбрано от термомодуля 1 к термомодулям 6. Особенностью изобретения является также то, что контур жидкостного охлаждения 7 содержит насос 8 и соединен с емкостью с водой 9 или с естественным водоемом. In the claimed invention, the thermoelectric refrigeration unit, the diagram of which is shown in the drawing, contains one or more thermal modules 1 with a radiator on a cold face, enclosed in a refrigerating cabinet 2. Thermal module 1 is connected to a power source containing a focusing parabolic reflector 3 and a directing parabolic reflector 4, the receiver radiation 5 from a heat-conducting material with a black receiving face and a battery of thermal modules 6, connected by "hot" faces to a radiation receiver 5, and "cold" faces - with sys cooling topic 7, combined into a single circuit with the "hot" face of thermal module 1, while the direction of fluid movement is selected from thermal module 1 to thermal modules 6. A feature of the invention is also that the liquid cooling circuit 7 contains a pump 8 and is connected to a water tank 9 or with a natural body of water.

При необходимости в дополнение к солнечному генератору холодильный агрегат может быть снабжен аккумулятором 10. If necessary, in addition to the solar generator, the refrigeration unit can be equipped with a battery 10.

Устройство работает следующим образом. Падающее излучение Солнца с помощью фокусирующего отражателя 3 концентрируется и при помощи направляющего отражателя 4 преобразуется в параллельный пучок и направляется на приемник излучения 5, расположенный в вершине фокусирующего отражателя 3, имеющего отверстие для прохода светового пучка к приемнику излучения, расположенному с внешней стороны фокусирующего отражателя 3. Приемник излучения 5 с зачерненной поверхностью, поглощая тепловое излучение, нагревается и нагревает горячие грани термомодулей 6. Жидкостный контур 7 охлаждает противоположные грани термомодулей 6, в результате чего обеспечивается перепад температуры, необходимый для реализации эффекта Зеебека. Требуемая мощность генератора достигается заданием необходимого диаметра фокусирующего отражателя 3 и выбором оптимальных геометрических характеристик термомодулей 6. Выработанная в генераторе электроэнергия расходуется на питание водяного насоса 8 и охлаждающего термомодуля 1. В указанном термомодуле в результате возникновения эффекта Пельтье на грани термомодуля, расположенной внутри холодильного шкафа 2, выделяется "холод", а на противоположной - "тепло", снимаемое жидкостным контуром охлаждения 7, которое совместно с теплотой, полученной при охлаждении холодных граней термомодулей 6, передается в емкость 9. В периоды отсутствия солнечного излучения работа холодильного агрегата осуществляется от аккумулятора 10, подключенного к линии электропитания от солнечного генератора и подзаряжаемого от него при работе генератора. The device operates as follows. The incident radiation of the Sun with the help of a focusing reflector 3 is concentrated and with the help of a directing reflector 4 is converted into a parallel beam and sent to a radiation receiver 5 located at the top of the focusing reflector 3, which has an opening for the passage of the light beam to the radiation receiver located on the outside of the focusing reflector 3 The radiation receiver 5 with a blackened surface, absorbing thermal radiation, heats and heats the hot edges of the thermal modules 6. The liquid circuit 7 cools opposite faces of the thermal modules 6, as a result of which the temperature difference necessary for the implementation of the Seebeck effect is provided. The required power of the generator is achieved by setting the required diameter of the focusing reflector 3 and choosing the optimal geometric characteristics of the thermo modules 6. The electricity generated in the generator is used to power the water pump 8 and the cooling thermo module 1. In this thermo module, the Peltier effect occurs on the edge of the therm module located inside the refrigerator 2 , "cold" is released, and on the opposite - "heat", removed by the liquid cooling circuit 7, which, together with the heat, the floor When cooling the cold faces of thermal modules 6, it is transferred to the tank 9. During periods of no solar radiation, the refrigeration unit operates from the battery 10 connected to the power line from the solar generator and recharged from it when the generator is operating.

Предложенный автономный холодильный агрегат позволяет охлаждать продукты питания, медикаменты в местах, недоступных для пользования традиционными источниками электроэнергии, - в горах, экспедициях, на маршрутах, местах чрезвычайных ситуаций и т.п. The proposed self-contained refrigeration unit allows you to cool food, medicine in places inaccessible to use traditional sources of electricity - in the mountains, expeditions, on routes, places of emergency, etc.

Claims

1. An autonomous thermoelectric refrigeration unit, comprising at least one thermal module with a radiator on a cold face, enclosed in a refrigerator, a thermal module power supply and a hot face cooling system of the thermal module, characterized in that a solar thermoelectric generator is used as a thermal module power source.

2. The refrigeration unit according to claim 1, characterized in that the solar thermoelectric generator contains two parabolic reflectors (focusing and directing), a radiation receiver of heat-conducting material with a black receiving face, a battery of thermal modules connected by "hot" edges to the radiation receiver, and cold "faces - with a cooling system.

3. The refrigeration unit according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the liquid cooling system of the cabinet thermal module and the generator thermal modules is made in the form of a single circuit, while the direction of fluid movement is selected from the cabinet cooling thermal module to the generator thermal modules.

4. The refrigeration unit according to claim 3, characterized in that the liquid cooling circuit is connected to a tank with water or a natural reservoir.

5. The refrigeration unit according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the unit is equipped with a battery that provides power to the thermal module of the cooling cabinet in the absence of solar radiation.