Автономный термоэлектрический холодильный агрегат

 

Изобретение относится к области получения холода посредством термоэлектрического охлаждения и может быть использовано в местах отсутствия или дефицита традиционных источников электроэнергии. Агрегат содержит один или несколько термомодулей охлаждения с радиатором, заключенных в холодильный шкаф, источник питания и систему охлаждения горячих спаев термомодулей. В холодильном агрегате в качестве источника питания использован солнечный термоэлектрический генератор. Система охлаждения холодных спаев термомодулей генератора объединена с системой охлаждения термомодулей холодильного шкафа. Использование указанного изобретения позволит вырабатывать холод независимо от традиционных источников электроэнергии. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области получения холода посредством термоэлектрического охлаждения и может быть использовано в местах отсутствия или дефицита традиционных источников электроэнергии.

Известны способы и устройства для получения холода в бытовых холодильниках, шкафах и пр. с помощью различных холодильных агрегатов, в том числе и термоэлектрических, основанных на использовании эффекта Пельтье (см. книгу "Термоэлектрические материалы и преобразователи", перевод с английского А.Н. Брагинского. М. : Мир, 1964 г.). Для работы указанных устройств необходима электрическая энергия, получаемая от сети, аккумуляторов или других источников питания.

Известен термоэлектрический холодильник, содержащий термомодуль с радиатором, корпус с рабочей камерой, внутри которой размещен охлаждающий радиатор, крышку с пластинами, опирающимися посредством осей на кронштейны, закрепленные на корпусе, при этом крышка выполнена в виде части цилиндрической оболочки, а пластины - радиальными, сопряженными с боковыми стенками рабочей камеры, верхний профиль которых повторяет профиль крышки, кронштейны закреплены на боковых стенках рабочей камеры, причем между корпусом и рабочей камерой выполнена полость для размещения крышки при открывании, крышка снабжена магнитной защелкой, а охлаждающий радиатор прилегает наиболее развитой поверхностью к стенке рабочей камеры, отделенной от корпуса полостью (см. патент 2088863 с приоритетом от 10.01.94 г.).

Указанное устройство как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа.

Недостатком прототипа является невозможность его использования в местах отсутствия или дефицита электроэнергии (в горах, отдаленных местах, экспедициях, туристических маршрутах, местах чрезвычайных ситуаций и т.п.).

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание автономного холодильного агрегата, независимого от традиционных источников электроэнергии.

Согласно изобретению указанная задача решается путем использования солнечного термоэлектрического генератора. В технике известны различные способы и устройства, применяемые для преобразования энергии Солнца в электричество: фотоэлектрические, термомагнитные и др., в том числе и термоэлектрические, основанные на использовании эффекта Зеебека. В сравнении между собой термоэлектрические преобразователи выигрывают по простоте конструкции и стоимости. Так, например, в пересчете на 1 Вт вырабатываемой электроэнергии стоимость фотоэлектрических преобразователей составляет порядка 1000 долл. США, в то время как термоэлектрических 1-2 долл. США.

В заявленном изобретении термоэлектрический холодильный агрегат, схема которого изображена на чертеже, содержит один или несколько термомодулей 1 с радиатором на холодной грани, заключенные в холодильный шкаф 2. Термомодуль 1 соединен с источником питания, содержащим фокусирующий параболический отражатель 3 и направляющий параболический отражатель 4, приемник излучения 5 из теплопроводного материала с зачерненной приемной гранью и батарею термомодулей 6, соединенную "горячими" гранями с приемником излучения 5, а "холодными" гранями - с системой охлаждения 7, объединенной в единый контур с "горячей" гранью термомодуля 1, при этом направление движения жидкости выбрано от термомодуля 1 к термомодулям 6. Особенностью изобретения является также то, что контур жидкостного охлаждения 7 содержит насос 8 и соединен с емкостью с водой 9 или с естественным водоемом.

При необходимости в дополнение к солнечному генератору холодильный агрегат может быть снабжен аккумулятором 10.

Устройство работает следующим образом. Падающее излучение Солнца с помощью фокусирующего отражателя 3 концентрируется и при помощи направляющего отражателя 4 преобразуется в параллельный пучок и направляется на приемник излучения 5, расположенный в вершине фокусирующего отражателя 3, имеющего отверстие для прохода светового пучка к приемнику излучения, расположенному с внешней стороны фокусирующего отражателя 3. Приемник излучения 5 с зачерненной поверхностью, поглощая тепловое излучение, нагревается и нагревает горячие грани термомодулей 6. Жидкостный контур 7 охлаждает противоположные грани термомодулей 6, в результате чего обеспечивается перепад температуры, необходимый для реализации эффекта Зеебека. Требуемая мощность генератора достигается заданием необходимого диаметра фокусирующего отражателя 3 и выбором оптимальных геометрических характеристик термомодулей 6. Выработанная в генераторе электроэнергия расходуется на питание водяного насоса 8 и охлаждающего термомодуля 1. В указанном термомодуле в результате возникновения эффекта Пельтье на грани термомодуля, расположенной внутри холодильного шкафа 2, выделяется "холод", а на противоположной - "тепло", снимаемое жидкостным контуром охлаждения 7, которое совместно с теплотой, полученной при охлаждении холодных граней термомодулей 6, передается в емкость 9. В периоды отсутствия солнечного излучения работа холодильного агрегата осуществляется от аккумулятора 10, подключенного к линии электропитания от солнечного генератора и подзаряжаемого от него при работе генератора.

Предложенный автономный холодильный агрегат позволяет охлаждать продукты питания, медикаменты в местах, недоступных для пользования традиционными источниками электроэнергии, - в горах, экспедициях, на маршрутах, местах чрезвычайных ситуаций и т.п.

Формула изобретения

1. Автономный термоэлектрический холодильный агрегат, содержащий по крайней мере один термомодуль с радиатором на холодной грани, заключенный в холодильный шкаф, источник питания термомодуля и систему охлаждения горячей грани термомодуля, отличающийся тем, что в качестве источника питания термомодуля использован солнечный термоэлектрический генератор.

2. Холодильный агрегат по п.1, отличающийся тем, что солнечный термоэлектрический генератор содержит два параболических отражателя (фокусирующий и направляющий), приемник излучения из теплопроводного материала с зачерненной приемной гранью, батарею термомодулей, соединенную "горячими" гранями с приемником излучения, а "холодными" гранями - с системой охлаждения.

3. Холодильный агрегат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что система жидкостного охлаждения термомодуля шкафа и термомодулей генератора выполнена в виде единого контура, при этом направление движения жидкости выбрано от термомодуля охлаждения шкафа к термомодулям генератора.

4. Холодильный агрегат по п.3, отличающийся тем, что контур жидкостного охлаждения соединен с емкостью с водой или с естественным водоемом.

5. Холодильный агрегат по пп.1 и 2, отличающийся тем, что агрегат снабжен аккумулятором, обеспечивающим электропитанием термомодуль охлаждения шкафа при отсутствии солнечного излучения.

РИСУНКИ

Рисунок 1