WO2012018287A1 - Быстрозамораживатель (варианты) и устройство охлаждения для быстрозамораживателя - Google Patents
Быстрозамораживатель (варианты) и устройство охлаждения для быстрозамораживателя Download PDFInfo
- Publication number
- WO2012018287A1 WO2012018287A1 PCT/RU2011/000577 RU2011000577W WO2012018287A1 WO 2012018287 A1 WO2012018287 A1 WO 2012018287A1 RU 2011000577 W RU2011000577 W RU 2011000577W WO 2012018287 A1 WO2012018287 A1 WO 2012018287A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- thermoelectric modules
- heat
- power supply
- cooled
- contact
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
- F25D31/001—Plate freezers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
Definitions
- the group of inventions relates to the field of refrigeration or freezing technology and is intended for the rapid freezing of various solutions, in particular blood plasma, placed in polymer bags.
- ⁇ - ⁇ atty quick-freezers are also known in which a high speed of freezing plasma packets is achieved by using a mechanical trolley with packets moving with acceleration periodically changing in size and direction, which ensures mixing of the contents of the packets, eliminating the formation of an ice crust, which is difficult due to low thermal conductivity freezing plasma.
- ⁇ - ⁇ quick-freezers provide freezing of containers with plasma either in a stream of forcibly circulating air cooled to a temperature of minus (40-50) ° ⁇ , or in an environment of a liquid coolant (ethyl alcohol), previously cooled to a temperature of minus (40-50) ° ⁇ .
- Freezing in low-temperature air leads to the use of complex two-stage chillers, and the low heat capacity of the air eliminates the effective removal of heat from plasma containers.
- the process of freezing in a cooled liquid coolant reduces the freezing time, but increases the fire and explosion hazard of the room, into which the alcohol vaporized from the containers after they are removed, there is a real risk of thermal damage to the personnel when in contact with cold alcohol, above the surface of the cold alcohol during installation and when removing containers with plasma, fog is formed that impedes the work of personnel, and the entrainment of alcohol with packets and the ingress of moisture into the air tank with alcohol leads to a decrease in alcohol concentration and the need to periodically compensate for its loss.
- thermoelectric modules are equipped with their own power supply, and temperature sensors are installed on the heat-conducting plates connected to the control and monitoring system, which is connected to the current polarity switch connected to the power supply of thermoelectric modules,
- the power supply, control and monitoring system are isolated from heat-conducting plates with cooled packages placed between them, a heat-insulating wall, through which passes the control cables and power thermoelectric modules.
- thermoelectric module Due to the lack of adjustment of the power source, the thermoelectric module operates in a constant mode regardless of the stage of freezing
- the disadvantage of a quick-freezer is the lack of mixing when the contents of the package are cooled to freezing temperature, which results in the formation of an ice crust on surfaces in contact with heat-conducting surfaces, which leads to a sharp decrease in the cooling rate of the liquid enclosed between the formed ice plates, since the thermal conductivity of ice is much lower than thermal conductivity liquids.
- an increase in the thickness of ice leads to an increase in the cooling time of the entire volume of liquid contents to freezing temperature.
- Another drawback of the bastro-freezer is the receipt of a large amount of heat to the cooling heat-conducting plates, on which thermoelectric modules and temperature sensors are installed, which are connected by copper wires to the power source of thermoelectric modules and a control and monitoring system located outside the cooling zone.
- thermoelectric modules The large thermal conductivity of copper and the large cross-section of wires, determined by the significant currents consumed by thermoelectric modules, leads to an increase in the thermal load on them by several tens of watts, which increases the time of freezing packages with plasma.
- the disadvantage of a quick-freezer is the presence of excluding unintended electrical contacts between thermoelectric modules and facilitating the installation of thermoelectric modules on the cooled surface of technological gaps through which heat is transferred from the hot surface of the thermoelectric modules to the cold surface. And since air will freely penetrate into these gaps and condense there on a cold surface, heat transfer by thermal conductivity will be significant, since the thermal conductivity of water is about two orders of magnitude greater than the thermal conductivity of air. Because of this, the efficiency of the device decreases.
- thermoelectric module Due to the lack of adjustment of the power source of thermoelectric modules, the thermoelectric module operates in one constant mode regardless of the process in the cooled package: cooling the liquid to freezing temperature, turning the liquid into ice, deep cooling the ice to the required temperature.
- thermoelectric modules Also known is a dehumidifier for airtight compartments of spacecraft from patent RU 2133920 C1, 07.27.1999, in which the free volume between thermoelectric modules it is filled with a non-wettable electrothermal insulator, for example fiberglass, significantly reducing heat transfer from a hot surface to a cold one, since heat transfer by heat conductivity is reduced by 3-4 times (the thermal conductivity of fiberglass is 3-4 times less than that of water), and radiation heat transfer is completely eliminated.
- a non-wettable electrothermal insulator for example fiberglass
- thermoelectric modules with fiberglass
- thermal conductivity is quite high (0.3 ⁇ / ⁇ ⁇ ⁇ ).
- the technical result of the invention in terms of quick-freezing devices is to reduce the freezing time of products and solutions, in particular blood plasma, placed in polymer bags.
- thermoelectric modules are provided with their own unit power supply, and on the heat-conducting plates temperature sensors are connected to the control and monitoring system, which is connected to a current polarity switch connected to the power supply unit of thermoelectric modules, while the power supply, control and monitoring system are isolated from the heat-conducting plates with refrigerated packages placed between them a heat-insulating wall through which the power cables of thermoelectric modules and control pass, unlike the known ones, mixing the contents of the polymer bag until the biological medical substance freezes, and the power sources of the thermoelectric modules are connected to a
- the device for determining the temperature difference between hot and cold junctions is proposed to be made in the form of a circuit of at least two series-connected semiconductor elements, p- and p-type, and the contacts of this circuit connected to an autonomous power supply are brought to one of the sides of the base of the thermoelectric module.
- thermoelectric module is a device for determining the temperature difference between hot and cold junctions associated with an autonomous power supply. Reducing the time of freezing the contents of the package at each of the listed cooling stages implies the operation of thermoelectric modules at specific values of currents and voltages to provide the required temperature differences between hot and cold junctions, depending on the cooling stage.
- thermoelectric modules in the quick-freezer, mainly filled with biological medical substances, polymer bags, according to the second embodiment, containing a refrigeration unit with a closed hydraulic line filled with a cooled liquid and connected to the pump through heat exchangers in parallel with this line, which are in contact with one surface of thermoelectric modules, the second surface of which is in contact with heat-conducting plates, contacting in turn with the cooled package placed between them, while the thermoelectric modules are equipped with their own power supply, and temperature sensors are installed on the heat-conducting plates connected to the control and monitoring system, which is connected to a current polarity switch connected to the power supply of thermoelectric modules,
- the power supply, control and monitoring system are isolated from heat-conducting plates with cooled packages placed between them by a heat-insulating wall, through which pass the power cables of thermoelectric modules and control, unlike the known one, a thermal shutter was introduced, adjacent to the heat-insulating wall and made in the form of a radiator made of a material with high thermal
- thermoelectric modules control and monitoring systems are cooled in a thermal shutter, reducing the thermal load on thermoelectric modules that freeze polymer bags.
- thermoelectric modules are used.
- the technical result is achieved in that in a cooling device for use in a quick-freezer containing thermoelectric modules connected to a power source, installed with gaps in the technological cavity formed by the cooled surface and hot junction heat exchangers, in contrast to the known one, the free volume of the technological cavity is filled with liquid ceramic thermal insulation coating whose heat conductivity coefficient does not exceed 0,0011Vt / m * K and that the water absorption for 24 hours without exceeding m 2% by volume of liquid ceramic thermal insulation coating, wherein the layer thickness less than the height of the thermoelectric modules.
- a reflective coating is applied to the surface of the cured liquid ceramic thermal insulation coating layer.
- the essence of the invention lies in the fact that applying a heat-protective coating with a layer whose thickness is less than the height of the thermoelectric modules excludes heat transfer from the hot surface to the cold due to thermal conductivity, and since the thermal conductivity of liquid thermal insulation does not exceed 0.0011 W / M'K, then a layer with a thickness less than the height of thermoelectric modules provides better thermal protection of the cooled surface, while the water absorption of the liquid ceramic thermal insulation coating is less than that of fiberglass Olita since it (water absorption) for 24 hours does not exceed 2% by volume of liquid ceramic heat-insulating coatings (GOST11529-86) for large values of said indicator kolichistvo moisture absorbed by said coating, will increase the thermal conductivity of the coating, i.e. degrade its properties.
- the specified technical result is achieved due to the fact that in the cooling device containing thermoelectric modules connected with the power source, installed with gaps in the technological cavity formed by the cooled surface and hot junction heat exchangers, the free volume of the technological cavity is filled with liquid thermal insulation, the layer thickness of which is less than the height of the thermoelectric modules , thereby excluding heat transfer by thermal conductivity between surfaces, with a maximum temperature difference. To reduce the effect of heat transfer by radiation on hardened the surface of the liquid thermal insulation is coated with a reflective coating.
- FIG. 1 where a quick-freezer according to the first embodiment is schematically presented, providing cooling of one package.
- FIG. 2 schematically shows a quick freezer according to the second embodiment, providing cooling of one package.
- FIG. 3 schematically shows a cooling device.
- Cooling of any required number of packages is carried out by docking the proposed device to a closed hydraulic line in any way, by any connectors of an additional number of hydraulic paths of heat exchangers providing cooling of hot junctions of thermoelectric modules, between which the required number of polymer bags are cooled through heat-conducting plates.
- This allows you to place either all polymer bags for quick freezing in a separate freezer case, or in parts in separate thermostats through which a cooled coolant is pumped through the tracts and connected by a closed hydraulic line with a small number of polymer bags, for example, five to six pieces.
- thermoelectric module 5 contains: a refrigerating machine 1, with a closed hydraulic line 2, filled with coolant, which is pumped through the pump 3 through heat exchangers 4, which are in contact with one of the sides of the thermoelectric modules 5.
- the other side of the thermoelectric modules 5 is in contact with heat-conducting plates 6, between which is placed a contactable cooled polymer bag 7, filled, for example, with blood plasma.
- Thermoelectric modules 5 are equipped with their own power supply unit 8, and temperature sensors 9 are installed on the heat-conducting plates 6, which are connected to a control and monitoring system 10 connected to a current polarity switch 11 connected to a power supply unit 8 of thermoelectric modules 5.
- Power supply unit 8 control system and control 10 are isolated from heat-conducting plates 6 with placed between them cooled packages 7 heat-insulating wall 12, through which the power cables of thermoelectric modules and control pass, and each the second packet 7 is connected with a mixing device 13 of the contents of the packet 7 until the biological medical substance freezes.
- the power source 8 of the thermoelectric modules 5 is connected to the device 14 for controlling the modes of the power source 8, which is connected with a device for determining the temperature difference 15 of the hot and cold junctions introduced into each thermoelectric module 5 and connected with an autonomous power supply 16.
- the proposed device operates as follows. Start the refrigeration unit 1. Turn on the pump 3, which circulates the coolant in a closed hydraulic circuit 2, and cooled in the refrigeration unit 1 to the required minus temperature, for example, to minus 5 ° C.
- the power supply unit of the thermoelectric modules 8 is connected to the power supply network, so that the electric energy through the current polarity switch 11 is supplied to the thermoelectric modules 5, the temperature measuring and control device 10, the mixing device 13 of the contents of the polymer bag 7.
- the surfaces of the thermoelectric modules 5 in contact with the heat exchangers 4 begin to produce heat, which is discharged through heat exchangers 4 into the coolant of the closed hydraulic line 2 and enters the refrigeration unit 1.
- thermoelectric modules 5 in contact with the heat-conducting plates 6 begin to cool the upper and lower surfaces of the polymer bag 7, which leads to accelerated cooling.
- the cooled heat carrier passes through the heat exchangers 4 and removes heat from the hot surfaces of the thermoelectric modules 5, maintaining the temperature of these surfaces stable and lower than the ambient temperature.
- the temperature of their opposite surface decreases to the required value set for each stage in advance .. Since the package 7 cools on two surfaces evenly, freezing to the desired temperature takes place over time not exceeding 30 minutes According to temperature sensors 9, the temperature measuring and control device 10 gives a signal about the end of the freezing process, by which the thermoelectric modules 5 are disconnected from the power supply 8.
- the quick-freezer enters the mode storing the polymer bag 7 at a given temperature.
- the storage mode which depends on the heat-insulating walls 12 of the freezer or thermostat, is a process of periodically turning on (supplying) thermoelectric modules 5 according to the signals received from the temperature measuring and control device 10 when the minus temperature decreases, for example, by one degree.
- the temperature difference between the cold and hot surfaces of the thermoelectric module 5 is measured by the mode control device 14 of the power supply by the signals of the device 15 for determining the temperature difference between the hot and cold junctions.
- the installation of standard temperature sensors in thermoelectric modules requires special technology and equipment that were not used in the production of thermoelectric modules without temperature sensors. In this case, the control and monitoring system will have to process information from each sensor and calculate the temperature difference.
- thermoelectric module It is proposed to determine the temperature difference between the hot and cold junctions of the thermoelectric module by installing miniature temperature sensors on cold and hot surfaces, for example, ETCOS NTC thermistors for temperature measurements, the length and width of which do not exceed 0.6 mm and 0.3 mm, respectively.
- thermoelectric module between cold and hot surfaces, but they are not included in the circuit, the current in which provides a temperature difference between cold and hot surfaces, and the conclusions from extreme additionally introduced p- and p-type elements are placed on one of the sides of the thermoelectric module by performing them according to known technology.
- the voltage between these terminals is proportional to the number of p- and p-type semiconductor elements in series in this circuit and the temperature difference between the cold and hot surfaces of the thermoelectric module.
- the mode control device 14 of the power supply unit changes the output parameters of the power supply unit 8, which ensures the operation of thermoelectric modules 5 in the maximum cooling capacity at low values of the temperature difference between the cold and hot surfaces or in the maximum temperature difference between the cold and hot surfaces, reaching the desired temperature value of the contents of the package 7 in minimum time.
- thermoelectric modules 5 thermoelectric modules PM-127-14-11-11-72-L manufactured by Kristall LLC, as 6 temperature sensors installed on heat-conducting plates 9 - temperature sensors DS 18 ⁇ 20 which are connected to the control and monitoring system 10, for example, to the PIC 12C508A or PIC 12CE674 controller from Microchip or to the AT91 SAM7S microcontroller from Atmel.
- the device 14 control the modes of the power source can be performed, for example, on microconverters ADu812 company ANALOG DEVICES.
- FIG. 2 contains: a refrigerating machine 1, with a closed hydraulic line 2, filled with coolant, which is pumped by a pump 3 through heat exchangers 4, which are in contact with one of the sides of the thermoelectric modules 5.
- the other side of the thermoelectric modules 5 is in contact with the hepatoplasty plates 6, between which there is placed a cooled polymer bag 7 in contact with them, filled, for example, with blood plasma.
- Thermoelectric modules 5 are equipped with their own power supply unit 8, and temperature sensors 9 are installed on the heat-conducting plates 6, which are connected to a control and monitoring system 10 connected to a current polarity switch 1 1 connected to a power supply unit 8 of thermoelectric modules 5.
- Power supply unit 8 system control and control 10 are isolated from heat-conducting plates 6 with placed between them cooled packages 7 heat-insulating wall 12, which adjoins a thermal shutter 17, powered by an autonomous source 18, through ory tested power cable thermoelectric modules 5 and control embodied as a heat sink of a material having high thermal conductivity, e.g., aluminum grade AMC, in grooves which extend all the cables, one side of which a heat exchanger through which heat is transferred to a refrigeration machine, and the second side is in contact with a cold junction of thermoelectric modules 5, while the thermal shutter 17 is connected to an autonomous power source 18.
- a material having high thermal conductivity e.g., aluminum grade AMC
- the device operates as follows. Start the refrigeration unit 1. Turn on the pump 3, which circulates the coolant in a closed hydraulic circuit 2, and cooled in the refrigeration unit 1 to the required minus temperature, for example, to minus 5 ° C.
- the power supply unit of the thermoelectric modules 8 is connected to the power supply network, due to which the electric power through the current polarity switch 1 1 enters the thermoelectric modules 5, the temperature measuring and control device 10, an autonomous power supply of the thermoelectric thermal shutter modules 17.
- the surfaces of the thermoelectric modules 5 in contact with heat exchangers 4 begin to produce heat, which is discharged through heat exchangers 4 into the coolant of the closed hydraulic line 2 and enters the refrigeration unit gat 1.
- thermoelectric modules 5 in contact with the heat-conducting plates 6 begin to cool the upper and lower 7 surfaces of the polymer bag 7, which leads to accelerated cooling.
- the cooled heat carrier passes through the heat exchangers 4 and removes heat from the hot surfaces of the thermoelectric modules 5, maintaining the temperature of these surfaces stable and lower than the ambient temperature.
- their temperature of the opposite surface decreases to the necessary value set in advance for each stage. Since the cooling of the bag 7 occurs uniformly over two surfaces, freezing to a predetermined temperature occurs in a time not exceeding 30 minutes.
- the temperature measuring and control device 10 gives a signal about the end of the freezing process, by which the thermoelectric modules 5 are disconnected from the power supply 8.
- the cooling rate of the polymer bag 7 depends on the heat-insulating walls 12 of the freezer or thermostat and the amount of heat supplied through the cables. When passing through the thermal shutter 17, the cables are cooled, reducing the heat load on the thermoelectric modules 5, reducing the time to reach the set temperature in the polymer bag 7.
- thermoelectric modules 5 and cooling devices in the thermal shutter 17 thermoelectric modules 5 and cooling devices in the thermal shutter 17, thermoelectric modules PM-127-14-1 1-72-L manufactured by Crystal LLC, as 6 temperature sensors installed on heat-conducting plates 9 - temperature sensors DS18B20, which are connected to the control system 10, for example, to the controller PIC 12C508A or PIC 12CE674 from Microchip or to the microcontroller AT91 SAM7S from Atmel.
- the cooling device for use in quick-freezers is as follows.
- the cold side of the thermoelectric modules 20 in contact with the power supply 21 is in contact with the cooled surface 19, and the second side of the thermoelectric modules 20 is in contact with the heat exchangers 22 of the hot side of the thermoelectric modules 20.
- the free volume of the technological cavity between the cooled surface 19 and the hot side heat exchangers 22 is filled with liquid thermal insulation 23 a layer thickness less than the height of the thermoelectric modules 20.
- a reflective coating 24 is applied over the layer of liquid thermal insulation 23.
- the proposed cooling device operates as follows.
- the power supply 21 includes thermoelectric modules 20, in which, when current flows through them, cold junction is released, which is transferred due to good thermal contact to the cooled surface 19.
- the heat released on the hot junctions of thermoelectric modules 20 is removed by heat exchangers 22. So as the thickness of the layer of liquid thermal insulation 23 is less than the height of the thermoelectric modules 20, there is no heat transfer by heat from the hot surface of the thermoelectric modules 20 to their cold surfaces core, and the reflective coating 24 eliminates the supply of heat by radiation from the hot surface of the heat exchangers 22 of the hot side of the thermoelectric modules.
- thermoelectric modules With less heat gain, the temperature on the cooled surface 19 will be lower and, therefore, the efficiency of the cooling device will be higher, which will require supplying less power to the thermoelectric modules compared to known devices.
- thermoelectric modules 16 thermoelectric modules PM-127-14-11-11-72-L of the company Kristall LLC, as a liquid thermal insulation 19, liquid thermal insulation Alfatek of the company Fasad Termoproekt or liquid ceramic heat-insulating coating Astratek LLC TERMALKOM TU 5768-002-02068060-2005, as a reflective coating 20, an EVTI film of RSC Energia OJSC can be used.
- the proposed quick-freezer mainly of polymer bags filled with biological medical substances, for example, blood plasma, surpasses all similar devices in terms of freezing speed, is characterized by its ease of use and high reliability.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области холодильной или морозильной техники и предназначено для быстрого замораживания полимерных пакетов, заполненных биологическими субстанциями. Быстрозамораживатель содержит холодильный агрегат, насос для прокачивания охлаждающей жидкости, теплообменники, охлаждающее устройство, представляющее собой термоэлектрические модули, которые контактируют одной поверхностью с теплообменниками, а второй - с теплопроводящими пластинами, Которые контактируют с охлаждаемыми пакетами. Быстрозамораживатель по первому варианту содержйт для каждого пакета устройство для перемешивания его содержимого, а источник питания модулей соединен с устройством управления режимами источника питания, связанным с введенным в каждый термоэлектрический модуль устройством определения разности температур горячего и холодного спаев, которое связано с автономным блоком питания. Быстрозамораживатель по второму варианту содержит тепловой затвор, примыкающий к теплоизолирующей стенке и выполненный в виде радиатора, в пазах которого проходят все кабели, на одной стороне которого установлены теплообменники, а вторая сторона контактирует с холодным спаем термоэлектрических модулей, при этом тепловой затвор подключен к автономному источнику питания. Устройства по изобретению обеспечивают повышенную скорость замораживания. Устройство охлаждения содержит связанные с источником питания термоэлектрические модули, установленные с зазорами в технологической полости, образованной охлаждаемой поверхностью и теплообменниками горячего спая, свободный объем технологической полости заполнен жидкой теплоизоляцией, толщина слоя которой меньше высоты термоэлектрических модулей, что позволяет повысить эффективность работы устройства за счет повышения холодильного коэффициента.
Description
БЫСТРОЗАМОРАЖИВАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ БЫСТРОЗАМОРАЖИВАТЕЛЯ
Область техники
Группа изобретений относится к области холодильной или морозильной техники и предназначено для быстрого замораживания различных растворов, в частности плазмы крови, помещенных в полимерные пакеты.
Уровень техники
Известны двухкаскадные компрессорные быстрозамораживатели PLASMAFROST, в которых пакеты с плазмой охлаждаются при непосредственном контакте с поверхностью полок, внутри которых по змеевикам циркулирует хладагент, а вторая сторона пакетов контактирует с прижимной плитой, выполненной из алюминия. Недостатки известного устройства состоят в активном охлаждении только одной стороны пакетов с плазмой, контактирующей с охлаждаемой полкой, в использовании сложной двухкаскадной холодильной машины с применением разных хладагентов R404A и R23 для каждого из каскадов охлаждения.
Известны также быстрозамораживатели ΓΕΜΟΤΕΡΜ-Ζ, в которых высокая скорость замораживания пакетов с плазмой достигается использованием механической тележки с пакетами, совершающей движения с ускорением, периодически меняющимся по величине и направлению, что обеспечивает перемешивание содержимого пакетов, исключая образование корки льда, затрудняющей, из-за низкой теплопроводности, замораживание
плазмы. Быстрозамораживатели ΓΕΜΟΤΕΡΜ-Ζ обеспечивают замораживание контейнеров с плазмой либо в потоке принудительно циркулирующего охлаждённого до температуры минус (40-50)°С воздуха, либо в среде жидкого теплоносителя (этилового спирта), предварительно охлаждённого до температуры минус (40-50)°С. Замораживание в низкотемпературной воздушной среде приводит к использованию сложных двухкаскадных холодильных машин, а малая теплоёмкость воздуха исключает эффективный отбор тепла от контейнеров с плазмой. Процесс замораживания в среде охлаждённого жидкого теплоносителя сокращает время замораживания, но увеличивает пожаро- взрывоопасность помещения, в которое попадает спирт, испарившийся с контейнеров после их извлечения, существует реальная опасность термического поражения обслуживающего персонала при контакте с холодным спиртом, над поверхностью холодного спирта при установке и извлечении контейнеров с плазмой образуется туман, затрудняющий работу персонала, а унос спирта с пакетами и попадание влаги воздуха в ёмкость со спиртом приводит к понижению концентрации спирта и необходимости периодически компенсировать его потери.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является быстрозамораживатель, известный из патента RU 2310143 С1 15.02.2006 содержащий холодильную машину с замкнутой гидравлической магистралью, заполненной охлаждённой жидкостью и подключённой к насосу через параллельно подключённые к этой магистрали теплообменники, контактирующие с одной поверхностью термоэлектрических модулей, а вторая поверхность - контактирует с теплопроводящими
пластинами, между которыми размещён контактирующий с ними охлаждаемый пакет, при этом термоэлектрические модули снабжены собственным блоком питания, а на теплопроводящих пластинах установлены датчики температуры, подключённые к системе управления и контроля, которая связана с коммутатором полярности тока, соединённым с блоком питания термоэлектрических модулей, при этом блок питания, система управления и контроля изолированы от теплопроводящих пластин с размещаемыми между ними охлаждаемыми пакетами, теплоизолирующей стенкой, через которую проходят кабели контроля и питания термоэлектрических модулей.
В связи с отсутствием регулировки источника питания термоэлектричесий модуль работает в постоянном режиме независимо от этапа заморозки
Недостатком быстрозамораживателя является отсутствие перемешивания при охлаждении содержимого пакета до температуры замерзания, в результате чего происходит образованию корки льда у поверхностей, контактирующих с теплопроводящими поверхностями, что приводит к резкому уменьшению скорости охлаждения жидкости, заключённой между образовавшимися пластинами льда, так как теплопроводность льда значительно меньше теплопроводности жидкости. В процессе замораживания увеличение толщины льда приводит к увеличению времени охлаждения всего объёма жидкого содержимого до температуры замерзания. Другим недостатком бастрозамораживателя является поступление большого количества тепла к охлаждающим теплопроводящим пластинам, на которых установлены термоэлектрические модули и датчики температуры,
которые связаны медными проводами с источником питания термоэлектрических модулей и системой управления и контроля, размещённых вне зоны охлаждения. Большая теплопроводность меди и большое сечение проводов, определяемое значительными токами, потребляемыми термоэлектрическими модулями, приводит к увеличению тепловой нагрузки на них на несколько десятков ватт, что увеличивает время замораживания пакетов с плазмой. Кроме того, недостатком быстрозамораживателя является наличие исключающих непредусмотренные электрические контакты между термоэлектрическими модулями и облегчающих монтаж термоэлектрических модулей на охлаждаемую поверхность технологических зазоров, через которые происходит передача тепла от горячей поверхности термоэлектрических модулей к холодной поверхности. А так как воздух будет свободно проникать в эти зазоры и там конденсироваться на холодной поверхности, то передача тепла теплопроводностью будет существенна, так как теплопроводность воды примерно на два порядка больше теплопроводности воздуха. Из-за этого понижается эффективность работы устройства.
В связи с отсутствием регулировки источника питания термоэлектрических модулей, термоэлектричесий модуль работает в одном постоянном режиме независимо от процесса, проходящего в охлаждаемом пакете: охлаждение жидкости до температуры замерзания, превращение жидкости в лёд, глубокое охлаждение льда до требуемой температуры.
Известен также осушитель воздуха герметичных отсеков космических аппаратов из патента RU 2133920 С1, 27.07.1999, в котором свободный объём между термоэлектрическими модулями
заполнен несмачиваемым электротеплоизолятором, например стеклотекстолитом, существенно уменьшающим передачу тепла от горячей поверхности к холодной, так как передача тепла теплопроводностью уменьшается в 3-4 раза (коэффициент теплопроводности стеклотекстолита в 3-4 меньше, чем у воды), а передача тепла излучением полностью исключается.
Недостатком заполнения стеклотекстолитом всего свободного объёма между термоэлектрическими модулями является то, что через стеклотекстолит происходит передача тепла от горячей поверхности к холодной, так как теплопроводность его достаточно велика (0,3 ΒΤ/Μ·Κ).
Сущность изобретения
Техническим результатом изобретения в части быстрозамораживающих устройств является сокращение времени замораживания продуктов и растворов, в частности плазмы крови, помещённых в полимерные пакеты.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что в быстрозамораживатель, преимущественно заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов, по первому варианту, содержащий холодильный агрегат с замкнутой гидравлической магистралью, заполненной охлаждённой жидкостью, и подключённой к насосу через параллельно подключённые к этой магистрали теплообменники, контактирующие с одной поверхностью термоэлектрических модулей, вторая поверхность которых контактирует с теплопроводящими пластинами, контактирующими в свою очередь с размещённым между ними охлаждаемым пакетом, при этом термоэлектрические модули снабжены собственным блоком
питания, а на теплопроводящих пластинах установлены датчики температуры, подключённые к системе управления и контроля, которая связана с коммутатором полярности тока, соединённым с блоком питания термоэлектрических модулей, при этом блок питания, система управления и контроля изолированы от теплопроводящих пластин с размещаемыми между ними охлаждаемыми пакетами теплоизолирующей стенкой, через которую проходят кабели питания термоэлектрических модулей и контроля, в отличие от известного в него введены для каждого пакета устройства перемешивания содержимого полимерного пакета до момента замерзания биологической медицинской субстанции, а источники питания термоэлектрических модулей соединены с устройством управления режимами источника питания, связанным с введённым в каждый термоэлектрический модуль устройством определения разности температур горячего и холодного спаев, которое связано с автономным блоком питания.
Устройство определения разности температур горячего и холодного спаев предлагается выполнить в виде цепи из не менее двух последовательно соединенных полупроводниковых элементов, р- и п- типа, а контакты этой цепи, соединённой с автономным блоком питания, выведены на одну из сторон основания термоэлектрического модуля.
Задача быстрого замораживания решается тем, что для каждого пакета введены устройства перемешивания содержимого полимерного пакета до момента замерзания (превращения в лёд) биологической медицинской субстанции, а источники питания термоэлектрических модулей соединены с устройством управления режимами источника питания, которое связано с введённым в
каждый термоэлектрический модуль устройством определения разности температур горячего и холодного спаев, связанным с автономным блоком питания. Сокращение времени замораживания содержимого пакета на каждом из перечисленных этапов охлаждения подразумевает работу термоэлектрических модулей при конкретных значениях токов и напряжений для обеспечения требуемых разностей температур горячего и холодного спаев, в зависимости от этапа охлаждения.
Указанный технический результат также достигается за счёт того, что в быстрозамораживатель, преимущественно заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов, по второму варианту, содержащий холодильный агрегат с замкнутой гидравлической магистралью, заполненной охлаждённой жидкостью, и подключённой к насосу через параллельно подключённые к этой магистрали теплообменники, контактирующие с одной поверхностью термоэлектрических модулей, вторая поверхность которых контактирует с теплопроводящими пластинами, контактирующими в свою очередь с размещённым между ними охлаждаемым пакетом, при этом термоэлектрические модули снабжены собственным блоком питания, а на теплопроводящих пластинах установлены датчики температуры, подключённые к системе управления и контроля, которая связана с коммутатором полярности тока, соединённым с блоком питания термоэлектрических модулей, при этом блок питания, система управления и контроля изолированы от теплопроводящих пластин с размещаемыми между ними охлаждаемыми пакетами теплоизолирующей стенкой, через которую проходят кабели питания термоэлектрических модулей и
контроля, в отличие от известного в него введён тепловой затвор, примыкающий к теплоизолирующей стенке и выполненный в виде радиатора из материала с высокой теплопроводностью, в пазах которого проходят все кабели, на одной стороне которого установлены теплообменники, а вторая сторона контактирует с холодным спаем термоэлектрических модулей, при этом тепловой затвор подключен к автономному источнику питания.
Задача быстрого замораживания решается тем, что все кабели питания термоэлектрических модулей, системы управления и контроля охлаждаются в тепловом затворе, уменьшая тепловую нагрузку на термоэлектрические модули, замораживающие полимерные пакеты.
Техническим результатом настоящего изобретения в части устройства для охлаждения является повышение эффективности работы устройств, в которых применяются термоэлектрические модули.
Технический результат достигается тем, что в устройстве охлаждения для использования в быстрозамораживателе, содержащем связанные с источником питания термоэлектрические модули, установленные с зазорами в технологической полости, образованной охлаждаемой поверхностью и теплообменниками горячего спая, в отличие от известного, свободный объём технологической полости заполнен жидким керамическим теплоизоляционным покрытием, коэффициент теплопроводности которого не превышает 0,0011Вт/м*К и водопоглощение которого за 24 часа не превышает 2% по объему жидкого керамического теплоизоляционного покрытия, при этом толщина слоя меньше высоты термоэлектрических модулей.
На поверхность слоя отвердевшего жидкого керамического теплоизоляционного покрытия нанесено отражающее покрытие.
Суть изобретения заключается в том, что нанесение теплозащитного покрытия слоем, толщина которого меньше, чем высота термоэлектрических модулей исключает передачу тепла от горячей поверхности к холодной за счёт теплопроводности, а так как коэффициент теплопроводности жидкой теплоизоляции не превышает 0,0011Вт/М'К, то слой толщиной меньшей, чем высота термоэлектрических модулей обеспечивает лучшую теплозащиту охлаждаемой поверхности, при том, что водопоглощение жидкого керамического теплоизоляционного покрытия меньше, чем у стеклотекстолита, так как оно (водопоглощение) за 24 часа не превышает 2% по объему жидкого керамического теплоизоляционного покрытия (ГОСТ11529-86), при больших значениях указанного показателя количиство влаги, поглощаемой указанным покрытием, будет увеличивать теплопроводность покрытия, т.е. ухудшать его свойства.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что в устройстве охлаждения, содержащем связанные с источником питания термоэлектрические модули, установленные с зазорами в технологической полости, образованной охлаждаемой поверхностью и теплообменниками горячего спая свободный объём технологической полости заполнен жидкой теплоизоляцией, толщина слоя которой меньше высоты термоэлектрических модулей, исключая тем самым, теплопередачу теплопроводностью между поверхностями, с максимальной разностью температур. Для уменьшения влияния теплопереноса излучением на отвердевшую
поверхность жидкой теплоизоляции нанесено отражающее покрытие.
Перечень чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 где схематично представлен быстрозамораживатель по первому варианту, обеспечивающий охлаждение одного пакета. На фиг. 2 схематично представлен быстрозамораживатель по второму варианту, обеспечивающий охлаждение одного пакета. На фиг. 3 схематично представлено устройство охлаждения.
Примеры предпочтительного выполнения изобретений
Охлаждение любого необходимого количества пакетов осуществляется стыковкой предлагаемого устройства к замкнутой гидравлической магистрали любым способом, любыми разъёмами дополнительного количества гидравлических трактов теплообменников, обеспечивающих охлаждение горячих спаев термоэлектрических модулей, между которыми через теплопроводящие пластины охлаждают необходимое количество полимерных пакетов. Это позволяет размещать либо все полимерные пакеты для быстрого замораживания в отдельном корпусе морозильника, либо по частям в отдельных термостатах, через которые прокачивается по трактам охлаждённый теплоноситель и объединённых замкнутой гидравлической магистралью с небольшим количеством полимерных пакетов, например, по пять- шесть штук.
Предложенный быстрозамораживательпо первому варианту
(фиг.1) содержит: холодильную машину 1, с замкнутой гидравлической магистралью 2, заполненной охлаждающей жидкостью, которая прокачивается насосом 3 через
теплообменники 4, которые контактируют с одной из сторон термоэлектрических модулей 5. Другая сторона термоэлектрических модулей 5 контактирует с теплопроводящими пластинами 6, между которыми размещён контактирующий с ними охлаждаемый полимерный пакет 7, заполненный, например, плазмой крови. Термоэлектрические модули 5 снабжены собственным блоком питания 8, а на теплопроводящих пластинах 6 установлены датчики температуры 9, которые подключены к системе управления и контроля 10, связанной с коммутатором полярности тока 11 , соединённым с блоком питания 8 термоэлектрических модулей 5. Блок питания 8, система управления и контроля 10 изолированы от теплопроводящих пластин 6 с размещаемыми между ними охлаждаемыми пакетами 7 теплоизолирующей стенкой 12, через которую проходят кабели питания термоэлектрических модулей и контроля, а каждый пакет 7 связан с устройством перемешивания 13 содержимого пакета 7 до момента замерзания биологической медицинской субстанции. Источник питания 8 термоэлектрических модулей 5 соединён с устройством 14 управления режимами источника питания 8, которое связано с устройством определения разности температур 15 горячего и холодного спаев, введённых в каждый термоэлектрический модуль 5 и связанных с автономным блоком питания 16.
Предложенное устройство работает следующим образом. Запускают в работу холодильный агрегат 1. Включают насос 3, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя в замкнутом гидравлическом контуре 2, и охлаждённого в холодильном агрегате 1 до необходимой минусовой температуры, например, до минус
5°C. Подключают к сети электропитания блок питания термоэлектрических модулей 8, благодаря чему электро-энергия через коммутатор полярности тока 11 поступает в термоэлектрические модули 5, устройство измерения и контроля температуры 10, устройство перемешивания 13 содержимого полимерного пакета 7. Поверхности термоэлектрических модулей 5, контактирующие с теплообменниками 4, начинают выделять тепло, которое сбрасывается через теплообменники 4 в теплоноситель замкнутой гидравлической магистрали 2 и поступает в холодильный агрегат 1. Поверхности термоэлектрических модулей 5, контактирующие с теплопроводящими пластинами 6, начинают охлаждать верхнюю и нижнюю поверхности полимерного пакета 7, что приводит к ускоренному охлаждению. Охлажденный теплоноситель проходит по теплообменникам 4 и отводит тепло от горячих поверхностей термоэлектрических модулей 5, поддерживая температуру этих поверхностей стабильной и более низкой, чем температура окружающей среды. При прохождении тока от блока питания 8 через термоэлектрические модули 5 с охлаждаемыми тепловыделяющими поверхностями, температура их противоположной поверхности понижается до необходимого, наперёд заданного для каждого этапа значения.. Так как охлаждение пакета 7 происходит по двум поверхностям равномерно, замораживание до заданной температуры происходит за время, не превышающее 30 мин. По датчикам температуры 9 устройство измерения и контроля температуры 10 выдает сигнал о конце процесса замораживания, по которому происходит отключение термоэлектрических модулей 5 от блока питания 8. Быстрозамораживатель переходит в режим
хранения полимерного пакета 7 при заданной температуре. Режим хранения, зависящий от теплоизолирующих стенок 12 морозильника или термостата, представляет собой процесс периодического включения (подачи питания) термоэлектрических модулей 5 по сигналам, поступающим из устройства измерения и контроля температуры 10 при снижении минусовой температуры, например, на один градус. Разность температур холодной и горячей поверхностей термоэлектрического модуля 5 измеряется устройством управления режимами 14 блока питания по сигналам устройства 15 определения разности температур горячего и холодного спаев. Установка типовых датчиков температуры в термоэлектрические модули требует особой технологии и оснастки, которые не применялись при выпуске термоэлектрических модулей без датчиков температуры. При этом система управления и контроля должна будет обработать информацию от каждого датчика и вычислить разность температур.
Предлагается определять разность температур горячего и холодного спаев термоэлектрического модуля, установив на холодной и горячей поверхностях миниатюрные датчики температуры, например NTC- термисторы EPCOS для температурных измерений, длина и ширина которых не превышает 0,6 мм и 0,3 мм соответственно.
В термоэлектрический модуль между холодной и горячей поверхностями дополнительно устанавливают несколько последовательно соединенных полупроводниковых элементов р- и п- типа из материалов, используемых в модуле, но не включают их в цепь, ток в которой обеспечивает появление разности температур холодной и горячей поверхностей, а выводы от крайних
дополнительно введенных элементов р- и п- типа, размещают на одной из сторон термоэлектрического модуля, выполнив их по известной технологии. Напряжение между этими выводами пропорционально количеству последовательно соединенных полупроводниковых элементов р- и п- типа в данной цепи и разности температур холодной и горячей поверхностей термоэлектрического модуля.
Устройство управления режимами 14 блока питания меняет выходные параметры блока питания 8, который обеспечивает работу термоэлектрических модулей 5 в режимах максимальной холодопроизводительности при малых значениях разности температур холодной и горячей поверхности или в режиме максимальной разности температур холодной и горячей поверхностей, достигая требуемого значения температуры содержимого пакета 7 за минимальное время.
Для реализации предлагаемого технического решения могут быть использованы: в качестве термоэлектрических модулей 5- термоэлектрические модули PM-127-14-11-72-L фирмы ООО «Кристалл», в качестве установленных на теплопроводящих пластинах 6 датчиков температуры 9 - датчики измерения температуры DS 18В20, которые подключены к системе управления и контроля 10, например, к контроллеру PIC 12С508А или PIC 12СЕ674 фирмы Microchip или к микроконтроллеру AT91 SAM7S фирмы Atmel. Устройство 14 управления режимами источника питания может выполнено, например, на микроконверторах ADu812 фирмы ANALOG DEVICES.
Расчёты показывают, что управление режимами блока питания, обеспечивающего работу термоэлектрических модулей
при оптимальных для каждого этапа охлаждения значениях разности температур холодного и горячего спаев, позволяет заморозить содержимое пакета ёмкостью 0,3 литра за время, не превышающее 13 минут.
Предложенный быстрозамораживатель по второму варианту
(фиг. 2) содержит: холодильную машину 1, с замкнутой гидравлической магистралью 2, заполненной охлаждающей жидкостью, которая прокачивается насосом 3 через теплообменники 4, которые контактируют с одной из сторон термоэлектрических модулей 5. Другая сторона термоэлектрических модулей 5 контактирует с геплопроводящими пластинами 6, между которыми размещён контактирующий с ними охлаждаемый полимерный пакет 7, заполненный, например, плазмой крови. Термоэлектрические модули 5 снабжены собственным блоком питания 8, а на теплопроводящих пластинах 6 установлены датчики температуры 9, которые подключены к системе управления и контроля 10, связанной с коммутатором полярности тока 1 1, соединённым с блоком питания 8 термоэлектрических модулей 5. Блок питания 8, система управления и контроля 10 изолированы от теплопроводящих пластин 6 с размещаемыми между ними охлаждаемыми пакетами 7 теплоизолирующей стенкой 12, к которой примыкает тепловой затвор 17, питаемый от автономного источника 18, через который проходят кабели питания термоэлектрических модулей 5 и контроля выполненный в виде радиатора из материала с высокой теплопроводностью, например, алюминия марки АМЦ, в пазах которого проходят все кабели, на одной стороне которого установлены теплообменники, через которые тепло отводится в
холодильную машину, а вторая сторона контактирует с холодным спаем термоэлектрических модулей 5, при этом тепловой затвор 17 подключен к автономному источнику питания 18.
Устройство работает следующим образом. Запускают в работу холодильный агрегат 1. Включают насос 3, обеспечивающий циркуляцию теплоносителя в замкнутом гидравлическом контуре 2, и охлаждённого в холодильном агрегате 1 до необходимой минусовой температуры, например, до минус 5 °С. Подключают к сети электропитания блок питания термоэлектрических модулей 8, благодаря чему электроэнергия через коммутатор полярности тока 1 1 поступает в термоэлектрические модули 5, устройство измерения и контроля температуры 10, автономный источник питания термоэлектрических модулей теплового затвора 17. Поверхности термоэлектрических модулей 5, контактирующие с теплообменниками 4, начинают выделять тепло, которое сбрасывается через теплообменники 4 в теплоноситель замкнутой гидравлической магистрали 2 и поступает в холодильный агрегат 1. Поверхности термоэлектрических модулей 5, контактирующие с теплопроводящими пластинами 6, начинают охлаждать верхнюю и нижнюю 7 поверхности полимерного пакета 7, что приводит к ускоренному охлаждению. Охлажденный теплоноситель проходит по теплообменникам 4 и отводит тепло от горячих поверхностей термоэлектрических модулей 5, поддерживая температуру этих поверхностей стабильной и более низкой, чем температура окружающей среды. При прохождении тока от блока питания 8 через термоэлектрические модули 5 с охлаждаемыми тепловыделяющими поверхностями, температура их
противоположной поверхности понижается до необходимого, наперёд заданного для каждого этапа значения. Так как охлаждение пакета 7 происходит по двум поверхностям равномерно, замораживание до заданной температуры происходит за время, не превышающее 30 мин. По датчикам температуры 9 устройство измерения и контроля температуры 10 выдает сигнал о конце процесса замораживания, по которому происходит отключение термоэлектрических модулей 5 от блока питания 8. Скорость охлаждения полимерного пакета 7 зависит от теплоизолирующих стенок 12 морозильника или термостата и количества тепла, поступающего по кабелям. При прохождении через тепловой затвор 17 кабели охлаждаются, уменьшая тепловую нагрузку на термоэлектрические модули 5, сокращая время достижения заданной температуры в полимерном пакете 7.
Для реализации предлагаемого технического решения могут быть использованы: в качестве термоэлектрических модулей 5 и охлаждающих устройств в тепловом затворе 17 термоэлектрические модули РМ-127-14- 1 1-72-L фирмы ООО «Кристалл», в качестве установленных на теплопроводящих пластинах 6 датчиков температуры 9 - датчики измерения температуры DS18B20, которые подключены к системе управления и контроля 10, например, к контроллеру PIC 12С508А или PIC 12СЕ674 фирмы Microchip или к микроконтроллеру AT91 SAM7S фирмы Atmel.
Расчёты показывают, что компенсация в тепловом затворе теплопритоков по кабелям для быстрозамораживателя на шесть пакетов с плазмой позволяет сократить время замораживания
содержимого пакета ёмкостью 0,3 литра на 120 сек при неизменных термоэлектрических
модулях и сохранении алгоритма замораживания.
Устройство охлаждения для использования в быстрозамораживателях выполнено следующим образом. С охлаждаемой поверхностью 19 контактирует холодная сторона термоэлектрических модулей 20, связанных с источником питания 21 , а вторая сторона термоэлектрических модулей 20 контактирует с теплообменниками 22 горячей стороны термоэлектрических модулей 20. Свободный объём технологической полости между охлаждаемой поверхностью 19 и теплообменниками 22 горячей стороны заполнен жидкой теплоизоляцией 23 толщиной слоя меньшей, чем высота термоэлектрических модулей 20. Поверх слоя жидкой теплоизоляции 23 нанесено отражающее покрытие 24.
Предложенное устройство охлаждения работает следующим образом. Включают источник питания 21 термоэлектрических модулей 20, в которых при протекании через них тока, на холодных спаях происходит выделение холода, который передаётся за счёт хорошего теплового контакта на охлаждаемую поверхность 19. Тепло, выделяемое на горячих спаях термоэлектрических модулей 20, отводится теплообменниками 22. Так как толщина слоя жидкой теплоизоляции 23 меньше, чем высота термоэлектрических модулей 20, то отсутствует перенос теплопроводностью тепла от горячей поверхности термоэлектрических модулей 20 к их холодным поверхностям, а отражающее покрытие 24 исключает подвод тепла излучением от горячей поверхности теплообменников 22 горячей стороны термоэлектрических модулей.
При меньшем теплопритоке, температура на охлаждаемой
поверхности 19 будет ниже и, следовательно, эффективность работы охлаждающего устройства будет выше, что потребует подводить к термоэлектрическим модулям меньшую мощность по сравнению с известными устройствами.
Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, позволяет достигнуть нового технического результата - повысить эффективность работы охлаждающего устройства за счёт повышения холодильного коэффициента (отношения производимого «холода» к потребляемой мощности).
Для реализации предлагаемого технического решения могут быть использованы: в качестве термоэлектрических модулей 16 термоэлектрические модули PM-127-14-11-72-L фирмы ООО «Кристалл», в качестве жидкой теплоизоляции 19 может быть использована жидкая теплоизоляция Альфатек фирмы «Фасад Термопроект» или жидкое керамическое теплоизоляционное покрытие Астратек ООО «ТЕРМАЛКОМ» ТУ 5768-002-02068060- 2005, в качестве отражающего покрытия 20 может быть использована плёнка ЭВТИ фирмы ОАО «РКК «Энергия».
Промышленная применимость
Предлагаемый быстрозамораживатель, преимущественно полимерных пакетов, заполненных биологическими медицинскими субстанциями, например плазмой крови, превосходят по скорости замораживания все аналогичные устройства, отличается простотой эксплуатации и большой надёжностью в работе.
Claims
1. Быстрозамораживатель, преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов, содержащий холодильный агрегат с замкнутой гидравлической магистралью, заполненной охлаждённой жидкостью, и подключённой к насосу через параллельно подключённые к этой магистрали теплообменники, контактирующие с одной поверхностью термоэлектрических модулей, вторая поверхность которых контактирует с теплопроводящими пластинами, контактирующими в свою очередь с размещённым между ними охлаждаемым пакетом, при этом термоэлектрические модули снабжены собственным блоком питания, а на теплопроводящих пластинах установлены датчики температуры, подключённые к системе управления и контроля, которая связана с коммутатором полярности тока, соединённым с блоком питания термоэлектрических модулей, при этом блок питания, система управления и контроля изолированы от теплопроводящих пластин с размещаемыми между ними охлаждаемыми пакетами теплоизолирующей стенкой, через которую проходят кабели питания термоэлектрических модулей и контроля, отличающийся тем, что в него введены для каждого пакета устройства перемешивания содержимого полимерного пакета до момента замерзания биологической медицинской субстанции, а источники питания термоэлектрических модулей соединены с устройством управления режимами источника питания, связанным с введённым в каждый термоэлектрический модуль устройством определения разности температур горячего и холодного спаев, которое связано с автономным блоком питания.
2. Быстрозамораживатель по п.1, отличающийся тем, что устройство определения разности температур горячего и холодного спаев выполнено в виде цепи из не менее двух последовательно соединенных полупроводниковых элементов, р- и п- типа, а контакты этой цепи, соединённой с автономным блоком питания, выведены на одну из сторон основания термоэлектрического модуля.
3. Быстрозамораживатель, преимущественно заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов, содержащий холодильный агрегат с замкнутой гидравлической магистралью, заполненной охлаждённой жидкостью, и подключённой к насосу через параллельно подключённые к этой магистрали теплообменники, контактирующие с одной поверхностью термоэлектрических модулей, вторая поверхность которых контактирует с теплопроводящими пластинами, контактирующими в свою очередь с размещённым между ними охлаждаемым пакетом, при этом термоэлектрические модули снабжены собственным блоком питания, а на теплопроводящих пластинах установлены датчики температуры, подключённые к системе управления и контроля, которая связана с коммутатором полярности тока, соединённым с блоком питания термоэлектрических модулей, при этом блок питания, система управления и контроля изолированы от теплопроводящих пластин с размещаемыми между ними охлаждаемыми пакетами теплоизолирующей стенкой, через которую проходят кабели питания термоэлектрических модулей и контроля, отличающийся тем, что в него введён тепловой затвор, примыкающий к теплоизолирующей стенке и выполненный в виде радиатора из материала с высокой теплопроводностью, в пазах которого проходят все кабели, на одной стороне которого установлены теплообменники, а вторая сторона контактирует с холодным спаем термоэлектрических модулей, при этом тепловой затвор подключен к автономному источнику питания.
4. Устройство охлаждения, содержащее связанные с источником питания термоэлектрические модули, установленные с зазорами в технологической полости, образованной охлаждаемой поверхностью и теплообменниками горячего спая, отличающееся тем, что свободный объём технологической полости заполнен жидким керамическим теплоизоляционным покрытием, коэффициент теплопроводности которого не превышает 0,0011Вт/м*К и водопоглощение которого за 24 часа не превышает 2% по объему жидкого керамического теплоизоляционного покрытия, при этом толщина слоя меньше высоты термоэлектрических модулей.
5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что на поверхность слоя отвердевшего жидкого керамического теплоизоляционного покрытия нанесено отражающее покрытие.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA201300210A EA023061B1 (ru) | 2010-08-06 | 2011-08-01 | Быстрозамораживатель преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010133035 | 2010-08-06 | ||
| RU2010133036/13A RU2435115C1 (ru) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Устройство охлаждения |
| RU2010133035/13A RU2438076C1 (ru) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Быстрозамораживатель преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов |
| RU2010133037/13A RU2435114C1 (ru) | 2010-08-06 | 2010-08-06 | Быстрозамораживатель преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов |
| RU2010133037 | 2010-08-06 | ||
| RU2010133036 | 2010-08-06 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2012018287A1 true WO2012018287A1 (ru) | 2012-02-09 |
Family
ID=45559678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2011/000577 WO2012018287A1 (ru) | 2010-08-06 | 2011-08-01 | Быстрозамораживатель (варианты) и устройство охлаждения для быстрозамораживателя |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA023061B1 (ru) |
| WO (1) | WO2012018287A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112815614A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种冰箱的控制方法、装置、冰箱、存储介质及处理器 |
| CN113915792A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-11 | 华南理工大学 | 一种用于采样吸附管的半导体制冷器温控装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0375469A (ja) * | 1989-08-15 | 1991-03-29 | B & D Japan:Kk | 電子式小形冷蔵庫 |
| RU2091679C1 (ru) * | 1992-10-05 | 1997-09-27 | Акционерное общество "ОРЛЭКС" | Термоэлектрический модуль холодильника |
| RU2125689C1 (ru) * | 1996-05-31 | 1999-01-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-проектная организация Русский холод" | Термоэлектрический охлаждающий модуль |
| RU2133920C1 (ru) * | 1997-12-30 | 1999-07-27 | Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Осушитель воздуха герметичных отсеков космических аппаратов |
| JP2003042647A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-13 | Matsushita Refrig Co Ltd | コンポーネントシステム冷蔵庫 |
| RU2269078C1 (ru) * | 2004-04-09 | 2006-01-27 | ЗАО "Удел" | Способ замораживания жидкого биологического вещества |
| RU2310143C1 (ru) * | 2006-02-15 | 2007-11-10 | ООО "Стромакс 2000" | Быстрозамораживатель и способ его эксплуатации |
-
2011
- 2011-08-01 WO PCT/RU2011/000577 patent/WO2012018287A1/ru active Application Filing
- 2011-08-01 EA EA201300210A patent/EA023061B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0375469A (ja) * | 1989-08-15 | 1991-03-29 | B & D Japan:Kk | 電子式小形冷蔵庫 |
| RU2091679C1 (ru) * | 1992-10-05 | 1997-09-27 | Акционерное общество "ОРЛЭКС" | Термоэлектрический модуль холодильника |
| RU2125689C1 (ru) * | 1996-05-31 | 1999-01-27 | Закрытое акционерное общество "Научно-проектная организация Русский холод" | Термоэлектрический охлаждающий модуль |
| RU2133920C1 (ru) * | 1997-12-30 | 1999-07-27 | Акционерное общество открытого типа "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева" | Осушитель воздуха герметичных отсеков космических аппаратов |
| JP2003042647A (ja) * | 2001-08-02 | 2003-02-13 | Matsushita Refrig Co Ltd | コンポーネントシステム冷蔵庫 |
| RU2269078C1 (ru) * | 2004-04-09 | 2006-01-27 | ЗАО "Удел" | Способ замораживания жидкого биологического вещества |
| RU2310143C1 (ru) * | 2006-02-15 | 2007-11-10 | ООО "Стромакс 2000" | Быстрозамораживатель и способ его эксплуатации |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112815614A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种冰箱的控制方法、装置、冰箱、存储介质及处理器 |
| CN113915792A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-11 | 华南理工大学 | 一种用于采样吸附管的半导体制冷器温控装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA023061B1 (ru) | 2016-04-29 |
| EA201300210A1 (ru) | 2013-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204494946U (zh) | 水冷式半导体蓄冷保温箱 | |
| RU2465523C2 (ru) | Холодильный аппарат и способ поддержания постоянной заданной температуры в холодильной камере холодильного аппарата | |
| KR101389531B1 (ko) | 열전소자가 적용된 농식품 수배송 장치 | |
| CN104697267A (zh) | 水冷式双制冷型半导体蓄冷保温箱 | |
| CN110595129B (zh) | 制冷装置及方法 | |
| EP3087332B1 (en) | Intermittent power grid ready cooler | |
| US9829222B2 (en) | Energy efficient cold storage units | |
| Faraji et al. | Experimental study of a thermoelectrically-driven liquid chiller in terms of COP and cooling down period | |
| RU2438076C1 (ru) | Быстрозамораживатель преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов | |
| WO2012018287A1 (ru) | Быстрозамораживатель (варианты) и устройство охлаждения для быстрозамораживателя | |
| CN110131953A (zh) | 一种超冰温冰箱 | |
| EP3511660A1 (en) | Multilayer pipe cooling cold storage | |
| EP2006622A2 (en) | Refrigerating machine with defrosting unit | |
| RU2435114C1 (ru) | Быстрозамораживатель преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов | |
| ES2589512B1 (es) | Nevera portátil con refrigerador acoplable, sin fuente de energía ni hielo. | |
| CA2599100C (en) | Method and apparatus for controlling the temperature of a freeze plate | |
| RU2310143C1 (ru) | Быстрозамораживатель и способ его эксплуатации | |
| RU100818U1 (ru) | Быстрозамораживатель преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов | |
| JP2012255640A (ja) | 冷却方法とその器具及び装置 | |
| CN104019577B (zh) | 一种控速半导体制冷器 | |
| KR101295619B1 (ko) | 열전소자를 이용한 저장 용기 내부의 공기 순환 방법 | |
| US20080053111A1 (en) | Method and apparatus for controlling temperature of a freeze plate | |
| CN207894087U (zh) | 能量存储装置及具有其的运输箱 | |
| RU2527685C1 (ru) | Быстрозамораживатель, преимущественно для заполненных биологическими медицинскими субстанциями полимерных пакетов | |
| RU2435115C1 (ru) | Устройство охлаждения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 11814864 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: A201302400 Country of ref document: UA |
|
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 201300210 Country of ref document: EA |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 11814864 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |