Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ

Изобретение относится к области холодильной или морозильной техники и предназначено для быстрого замораживания различных растворов, в частности плазмы крови, а также пищевых продуктов, помещенных в полимерные пакеты.

Известен быстрозамораживатель из патента RU 2310143 С1, 15.02.2006, содержащий холодильную машину с замкнутой гидравлической магистралью, заполненной охлажденной жидкостью и подключенной к насосу через параллельно подключенные к этой магистрали теплообменники, контактирующие с одной поверхностью термоэлектрических модулей, а вторая поверхность - контактирует с теплопроводящими пластинами, между которыми размещен контактирующий с ними охлаждаемый пакет, при этом термоэлектрические модули снабжены собственным блоком питания, а на теплопроводящих пластинах установлены датчики температуры, подключенные к системе управления и контроля, которая связана с коммутатором полярности тока, соединенным 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.

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.

Известен также осушитель воздуха герметичных отсеков космических аппаратов из патента RU 2133920 С1, 27.07.1999, в котором свободный объем 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 объема между термоэлектрическими модулями является то, что через стеклотекстолит происходит передача тепла от горячей поверхности к холодной, так как теплопроводность его достаточно велика (0,3 Вт/(м·K)).

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности работы устройств, в которых применяются термоэлектрические модули.

Технический результат достигается тем, что в устройстве охлаждения, 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 объем технологической полости заполнен жидким керамическим теплоизоляционным покрытием, коэффициент теплопроводности которого не превышает 0,0011 Вт/(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 счет теплопроводности, а так как коэффициент теплопроводности жидкой теплоизоляции не превышает 0,0011 Вт/(м·K), то слой толщиной меньшей, чем высота термоэлектрических модулей, обеспечивает лучшую теплозащиту охлаждаемой поверхности, притом, 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 (ГОСТ 11529-86), при больших значениях указанного показателя количество влаги, поглощаемой указанным покрытием, будет увеличивать теплопроводность покрытия, т.е. ухудшать его свойства.

Указанный технический результат достигается за счет 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 объем 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.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично представлено устройство охлаждения и приведены охлаждаемая поверхность 1, с которой контактирует холодная сторона термоэлектрических модулей 2, связанных с источником питания 3, а вторая сторона термоэлектрических модулей 2 контактирует с теплообменниками 4 горячей стороны термоэлектрических модулей 2. Свободный объем технологической полости между охлаждаемой поверхностью 1 и теплообменниками 4 горячей стороны заполнен жидкой теплоизоляцией 5 толщиной слоя меньшей, чем высота термоэлектрических модулей 2. Поверх слоя жидкой теплоизоляции 5 нанесено отражающее покрытие 6.

Предложенное устройство охлаждения работает следующим образом. Включают источник питания 3 термоэлектрических модулей 2, в которых при протекании через них тока на холодных спаях происходит выделение холода, который передается за счет хорошего теплового контакта на охлаждаемую поверхность 1. Тепло, выделяемое на горячих спаях термоэлектрических модулей 2, отводится теплообменниками 4. Так как толщина слоя жидкой теплоизоляции 5 меньше, чем высота термоэлектрических модулей 2, то отсутствует перенос теплопроводностью тепла от горячей поверхности термоэлектрических модулей 2 к их холодным поверхностям, а отражающее покрытие 6 исключает подвод тепла излучением от горячей поверхности теплообменников 4 горячей стороны термоэлектрических модулей.

При меньшем теплопритоке температура на охлаждаемой поверхности 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 счет повышения холодильного коэффициента (отношения производимого «холода» к потребляемой мощности).

Для реализации предлагаемого технического решения могут быть использованы: в качестве термоэлектрических модулей 2 термоэлектрические модули РМ-127-14-11-72-L фирмы ООО «Кристалл», в качестве жидкой теплоизоляции 5 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 6 может быть использована пленка ЭВТИ фирмы ОАО «РКК «Энергия».