RU40097U1

RU40097U1 - COOLING UNIT

Info

Publication number: RU40097U1
Application number: RU2004112634/22U
Authority: RU
Inventors: Е.В. Морозов; Д.В. Соколов; Д.В. Грабарь; А.И. Бескоровайный
Original assignee: Морозов Евгений Васильевич; Соколов Дмитрий Вадимович; Грабарь Дмитрий Викторович; Бескоровайный Алексей Иванович
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2004-08-27

Abstract

Полезная модель относится к охлаждающим и нагревающим устройствам, работа которых основана на эффекте Пельтье и может быть использована в качестве кондиционера или холодильника, например, в транспорте. Задачей полезной модели является создание термоэлектрического устройства, обеспечивающего благоприятный микроклимат любого помещения объемом от 1 до 50 куб.м. Поставленная задача решается заявляемым охладительно-отопительным агрегатом, включающим блоки термоэлектрических модулей, жидкостные контуры с радиатором и вентилятором, подсоединенные к системам обогрева и вентиляции, источник энергии; агрегат содержит два раздельных взаимозаменяемых жидкостных контура, при этом каждый контур снабжен насосом, расширителем, радиатором, вентилятором, теплоснимающими плоскими трубами; термоэлектрические модули соединены в блоки параллельно и/или последовательно, а в качестве источника энергии агрегат содержит блок преобразования энергии. Отопительно-охладительный агрегат может быть использован для кондиционирования любого помещения, например, салона транспортного средства, жилого помещения, технического помещения, например, склада.The utility model relates to cooling and heating devices, the operation of which is based on the Peltier effect and can be used as an air conditioner or refrigerator, for example, in transport. The objective of the utility model is to create a thermoelectric device that provides a favorable microclimate of any room with a volume of 1 to 50 cubic meters. The problem is solved by the claimed cooling and heating unit, including blocks of thermoelectric modules, liquid circuits with a radiator and a fan connected to heating and ventilation systems, an energy source; the unit contains two separate interchangeable fluid circuits, with each circuit equipped with a pump, expander, radiator, fan, heat-removing flat pipes; thermoelectric modules are connected in blocks in parallel and / or in series, and as an energy source, the unit contains an energy conversion unit. The heating and cooling unit can be used to condition any room, for example, a passenger compartment of a vehicle, a living room, a technical room, for example, a warehouse.

Description

Полезная модель относится к охлаждающим и нагревающим устройствам, работа которых основана на эффекте Пельтье и может быть использована в качестве кондиционера или холодильника, например, в транспорте.The utility model relates to cooling and heating devices, the operation of which is based on the Peltier effect and can be used as an air conditioner or refrigerator, for example, in transport.

Известен термоэлектрический кондиционер для транспортных средств, содержащий термоэлектрические батареи с радиаторными пластинами, вентиляционный блок, источник питания, блок управления, который дополнительно снабжен разъемными корпусами термоэлектрических батарей, электроизоляционными рамками, упругими подставками, системой стяжек и монтажных планок. В известном устройстве каждый разъемный корпус состоит из двух идентичных частей с центральными буртиками, в углубления которых размещена рамка, каждая часть корпуса имеет выступ и выемку, расположенные на противоположных гранях окна для "холодных" и "горячих" радиаторных пластин в торцевых стенках корпуса, отверстия на сливе конденсата в нижней части стенки, резьбовые штыри и компенсаторы, фиксированные в модуле, каждый из которых состоит из смежных термоэлектрических батарей, в которых выступ корпуса одной батареи размещен во впадине корпуса соседней батареи, а резьбовые штыри модуля расположены в отверстиях монтажных планок, при этом система стяжек выполнена из двух симметричных пластин, в каждой из которых имеется окно для слива конденсата, выступ и ручка, и пружин, соединяющих пластины с монтажными планками, вентиляционный блок выполнен в виде двух рядов вентиляторов вытяжного типа, равномерно распределенных по поверхностям окон Known thermoelectric air conditioning for vehicles containing thermoelectric batteries with radiator plates, a ventilation unit, a power source, a control unit, which is additionally equipped with detachable cases of thermoelectric batteries, insulating frames, elastic supports, a coupler system and mounting plates. In the known device, each detachable case consists of two identical parts with central flanges, in the recesses of which a frame is placed, each part of the case has a protrusion and a recess located on opposite sides of the window for “cold” and “hot” radiator plates in the end walls of the case, openings on the condensate drain in the lower part of the wall, threaded pins and compensators fixed in the module, each of which consists of adjacent thermoelectric batteries, in which the protrusion of the housing of one battery is located in the cavity the housing of the adjacent battery, and the threaded pins of the module are located in the holes of the mounting plates, while the coupler system is made of two symmetrical plates, each of which has a window for condensate drain, a protrusion and a handle, and springs connecting the plates to the mounting plates, the ventilation unit is made in the form of two rows of exhaust fans, evenly distributed over the surfaces of the windows

корпусов крайних термоэлектрических батарей (патент РФ №1791874, БИ №4, 1993 г.).cases of extreme thermoelectric batteries (RF patent No. 1791874, BI No. 4, 1993).

Недостатками этого термоэлектрического кондиционера является наличие радиаторных пластин, которые не позволяют получить большой температурный перепад при значительной холодопроизводительности. Усложняет конструкцию кондиционера также отдельный блок питания. Кроме того устройство сложно в процессе сборки и разборки при ремонте из-за наличия большого числа узлов.The disadvantages of this thermoelectric conditioner is the presence of radiator plates, which do not allow to obtain a large temperature difference with significant cooling capacity. Complicating the design of the air conditioner is also a separate power supply. In addition, the device is difficult in the process of assembly and disassembly during repair due to the presence of a large number of nodes.

Также известно устройство для нагрева и охлаждения жидкости, которое включает по крайней мере одну термобатарею, содержащую полупроводниковые ветви p- и n-проводимости, коммутационные шины, теплопереходы и токовые выводы, теплообменники горячего и холодного контуров протока жидкости, герметичные прокладки, верхнюю и нижнюю крышки и отводы, блок питания с силовыми элементами, вход которого предназначен для подключения к сети, а выход - к токовым выводам термобатареи. Устройство снабжено по крайней мере одной панелью для охлаждения силовых элементов блока питания, выполненной из теплопроводного материала, а также связанным с блоком питания блоком управления, имеющим дополнительный выход для подключения внешних устройств и датчиками температуры, установленными на теплообменниках и подключенными к блоку управления. Теплообменники выполнены в виде чередующихся каналов горячего и холодного контуров протока жидкости, верхняя и нижняя стенки которых образованы соответственно двумя горячими или холодными теплопроходами параллельно установленных с зазором по отношению друг к другу термобатарей, между которыми размещены прокладки. Верхняя и нижняя крышки A device for heating and cooling liquids is also known, which includes at least one thermopile containing semiconductor branches of p- and n-conductivity, patch buses, heat transfer junctions and current leads, heat exchangers for hot and cold fluid paths, sealed gaskets, upper and lower covers and taps, a power supply with power elements, the input of which is intended to be connected to the network, and the output to the current terminals of the thermopile. The device is equipped with at least one panel for cooling the power elements of the power supply unit made of heat-conducting material, as well as a control unit connected to the power supply unit, which has an additional output for connecting external devices and temperature sensors mounted on heat exchangers and connected to the control unit. The heat exchangers are made in the form of alternating channels of hot and cold circuits of the fluid flow, the upper and lower walls of which are formed respectively by two hot or cold heat conduits installed in parallel with a gap with respect to each other thermal batteries, between which gaskets are placed. Top and bottom covers

установлены на герметичных прокладках с образованием верхнего и нижнего каналов теплообменников, при этом каналы каждого теплообменника соединены последовательно отводами (патент РФ №2154875, БИ №23, 2000 г.).mounted on sealed gaskets with the formation of the upper and lower channels of the heat exchangers, while the channels of each heat exchanger are connected in series by taps (RF patent No. 2154875, BI No. 23, 2000).

Недостатком этого устройства является наличие блока питания, а также невозможность использования в автомобильном или железнодорожном транспорте из-за невозможности сброса тепла или холода с радиаторов.The disadvantage of this device is the presence of a power supply, as well as the inability to use in automobile or rail transport due to the inability to discharge heat or cold from radiators.

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является термоэлектрическое устройство для создания микроклимата в автомобиле (патент РФ №2131564, БИ №16, 1999 г.). Оно включает блок автономных термоэлектрических батарей, полупроводниковые ветви которых соединены в модули и снабжены горячими и холодными спаями, присоединенными к теплообменникам, жидкостный контур, объединяющий теплообменники и снабженный системой переключения направления движения жидкости, при этом устройство снабжено электрическим генератором питания и электронным блоком управления и индексации, блок автономных термоэлектрических батарей содержит две термобатареи, расположенные между тремя теплообменниками, при этом холодные спаи термобатарей направлены внутрь навстречу друг другу, а горячие спаи - наружу и жидкостный контур снабжен радиатором и подключен к системе обогрева и вентиляции салона автомобиля. Объем для кондиционирования не превышает объема салона автомобиля, примерно 2 куб.мThe closest technical solution to the claimed utility model is a thermoelectric device for creating a microclimate in a car (RF patent No. 2131564, BI No. 16, 1999). It includes a block of autonomous thermoelectric batteries, the semiconductor branches of which are connected to modules and equipped with hot and cold junctions connected to heat exchangers, a liquid circuit that combines heat exchangers and is equipped with a system for switching the direction of fluid movement, while the device is equipped with an electric power generator and an electronic control and indexing unit , an autonomous thermoelectric battery block contains two thermopiles located between three heat exchangers, while the cold the junctions of the thermal batteries are directed inward towards each other, and the hot junctions are directed outward and the liquid circuit is equipped with a radiator and connected to the heating and ventilation system of the passenger compartment. The volume for conditioning does not exceed the volume of the passenger compartment, approximately 2 cubic meters

Недостатками описанного термоэлектрического устройства являются полная зависимость от систем автомобиля, малая надежность и ремонтнопригодность из-за наличия связи жидких The disadvantages of the described thermoelectric device are complete dependence on vehicle systems, low reliability and maintainability due to the presence of liquid

теплоносителей с системой автомобиля и отсутствие разделения жидких теплоносителей друг от друга. А так же невозможность использовать данное устройство в охлаждающем режиме, без нарушения физических законов природы. Это ограничивает возможности известного термоэлектрического устройства. Кроме того устройство дорогостоящее, не достаточно надежное в работе из-за наличия большого количества переключающих электромагнитных клапанов.coolants with the car system and the lack of separation of liquid coolants from each other. And also the inability to use this device in a cooling mode, without violating the physical laws of nature. This limits the capabilities of the known thermoelectric device. In addition, the device is expensive, not reliable enough due to the presence of a large number of switching solenoid valves.

Задачей полезной модели является создание термоэлектрического устройства, обеспечивающего благоприятный микроклимат любого помещения объемом от 1 до 50 куб.м, например, салона транспортного средства, жилого помещения, технического помещения, например, склада, который бы был надежен в эксплуатации, прост в обслуживании, т.е. обеспечить потребительский рынок надежным экологически чистым термоэлектрическим устройством с увеличенным объемом кондиционирования до 50 куб.м.The objective of the utility model is to create a thermoelectric device that provides a favorable microclimate of any room with a volume of 1 to 50 cubic meters, for example, a passenger compartment of a vehicle, a living room, a technical room, for example, a warehouse that would be reliable in operation, easy to maintain, t .e. provide the consumer market with a reliable environmentally friendly thermoelectric device with an increased volume of air conditioning up to 50 cubic meters.

Поставленная задача решается заявляемым охладительно-отопительным агрегатом, включающим блоки термоэлектрических модулей, жидкостные контуры с радиатором и вентилятором, подсоединенные к системам обогрева и вентиляции, источник энергии; агрегат содержит два раздельных взаимозаменяемых жидкостных контура, при этом каждый контур снабжен насосом, расширителем, радиатором, вентилятором, теплоснимающими плоскими трубами; термоэлектрические модули соединены в блоки параллельно и/или последовательно, а в качестве источника энергии содержит блок преобразования энергии.The problem is solved by the claimed cooling and heating unit, including blocks of thermoelectric modules, liquid circuits with a radiator and a fan connected to heating and ventilation systems, an energy source; the unit contains two separate interchangeable fluid circuits, with each circuit equipped with a pump, expander, radiator, fan, heat-removing flat pipes; thermoelectric modules are connected in blocks in parallel and / or in series, and as an energy source it contains an energy conversion unit.

Термопреобразователи работают на основе эффекта Пельтье. Два раздельные взаимозаменяемые контуры теплоносителя в Thermocouples operate on the basis of the Peltier effect. Two separate interchangeable coolant circuits in

качестве теплоносителя могут использовать любую жидкость с низкой температурой замерзания, например, «Тосол». Каждый контур состоит из теплоснимающих плоских труб, насоса, расширителя и радиатора с вентилятором. Термопреобразователи могут соединяться параллельно и/или последовательно в цепь для получения необходимых технических характеристик в зависимости от цели использования.any liquid with a low freezing temperature, for example, Tosol, can be used as a heat carrier. Each circuit consists of heat-removing flat pipes, a pump, an expander and a radiator with a fan. Thermocouples can be connected in parallel and / or sequentially in a circuit to obtain the necessary technical characteristics depending on the purpose of use.

На фиг.1 изображен заявляемый охладительно-отопительный агрегат. Он содержит насос горячего контура 1, блок радиатора горячего контура с вентилятором 2, теплообменник горячего контура-плоскоовальные трубы 3, блоки термоэлектрических модулей 4, теплообменник холодного контура - плоскоовальные трубы 5, блок радиатора холодного контура с вентилятором 6, насос холодного контура 7, блок питания 8.Figure 1 shows the inventive cooling and heating unit. It contains a hot circuit pump 1, a hot circuit radiator unit with a fan 2, a hot circuit heat exchanger — flat oval tubes 3, thermoelectric module blocks 4, a cold circuit heat exchanger — flat oval tubes 5, a cold circuit radiator block with a fan 6, a cold circuit pump 7, a block nutrition 8.

Охладительно-отопительный агрегат работает следующим образом. Теплоноситель отбирает тепло с термоэлектрического блока 4 и поступает в насос 1. Насос 1 горячего контура прокачивает горячий теплоноситель через блок радиатора с вентилятором 2, теплоноситель возвращается в теплообменники горячего контура 3. и возвращается в насос 1. Таким образом идет непрерывный процесс нагрева - охлаждения. Тоже самое происходит в холодном контуре, т.е. теплоноситель отдает тепло в холодном контуре теплообменника, насосом холодного контура 7 прокачивается через блок радиатора с вентилятором 6 и возвращается в холодный контур теплообменника 5. Таким образом идет непрерывное охлаждение теплоносителя.The cooling and heating unit operates as follows. The heat carrier takes the heat from the thermoelectric unit 4 and enters the pump 1. The hot circuit pump 1 pumps the hot coolant through the radiator unit with fan 2, the coolant returns to the heat exchangers of the hot circuit 3. and returns to the pump 1. Thus, there is a continuous process of heating - cooling. The same thing happens in a cold circuit, i.e. the heat carrier transfers heat in the cold circuit of the heat exchanger, the pump of the cold circuit 7 is pumped through the radiator unit with fan 6 and returns to the cold circuit of the heat exchanger 5. Thus, the coolant is continuously cooled.

Отсутствие связи жидкостных контуров от системы автомобиля и разделение жидкостных охладителей друг от друга повышает надежность и ремонтопригодность. Отсутствие The lack of communication of the liquid circuits from the vehicle system and the separation of the liquid coolers from each other increases reliability and maintainability. Lack of

переключающих электромагнитных клапанов позволяет упростить, повысить надежность и удешевить весь агрегат. Использование стандартных плоскоовальных труб в качестве теплообменников горячего и холодного контуров значительно (в несколько раз) удешевляет конструкцию, не приводя к ухудшению качества всего изделия. Заявляемый охладительно - отопительный агрегат может быть применен для кондиционирования объемов от 1 до 50 куб. м. В агрегате отсутствуют фреоны и аммиак, что позволяет использовать его даже во взрывоопасных помещениях, таким образом агрегат является экологически чистой системой.switching electromagnetic valves allows you to simplify, increase reliability and reduce the cost of the entire unit. The use of standard flat oval tubes as heat exchangers for hot and cold loops significantly (several times) reduces the cost of the design, without leading to a deterioration in the quality of the entire product. The inventive cooling and heating unit can be used for conditioning volumes from 1 to 50 cubic meters. m. There are no freons and ammonia in the unit, which makes it possible to use it even in explosive rooms, thus the unit is an environmentally friendly system.

Дополнительные преимущества охладительно-отопительный агрегат имеет при установке на автомобильном или ином транспорте из-за отсутствия низкокипящих теплоносителей (фреонов).The cooling and heating unit has additional advantages when installed in automobile or other vehicles due to the absence of low-boiling coolants (freons).

Кроме того, простым параллельным соединением 2-х, 3-х и более блоков: термопреобразователей и теплоотводящих плоскоовальных труб можно достичь умножение мощности охладительно-отопительного агрегата в сколь угодное количество раз.In addition, by simple parallel connection of 2, 3 or more blocks: thermal converters and heat-removing flat oval pipes, it is possible to multiply the power of the cooling and heating unit by as many times as necessary.

Claims

Cooling and heating unit, including blocks of thermoelectric modules, liquid circuits with a radiator and fan, connected to heating and ventilation systems, an energy source, characterized in that it contains two separate interchangeable liquid circuits, each circuit is equipped with a pump, expander, radiator, by a fan, heat-removing flat pipes, thermoelectric modules are connected in blocks in parallel and / or in series, and as an energy source contains an energy conversion unit WGIG.