Термоэлектрическое устройство для создания микроклимата

Термоэлектрическое устройство для создания микроклимата

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТЮ ДЛЯ создания МИКРОКЛИМАТА в автомобиле , содержащее кондиционер с заслонкой, генератор с автономными термоэлектрическщш батареями, полупроводниковые BeTBR.KOTO{XJX соединены в модули и снабжены горячими и холодными спаяли, присоединенными к теплоg 34 J/ Jf обменникам, и переключатель полярное-ти , имеющий подвижные и неподвижные контакты, и подсоединенный к кондиционеру, от.личающееся тем, что, с целью повышения экономичности, устройство содержит замкнутый водяной контур, расположенный.между Холодными спаями термобатареи генератора и горячими спаями термобатареи: кондицио нера и снабженный перепускным регуф тором с поворотным валом, термобатарея кондиционера снабжена дополнительным пе.включателем электрического соедиHewH ветвей с механизмом управления, у ; новлённым на заслонке кондиционеPfi-r , при этом подвижные контакты перек чателя полярности установлены на поворотном валу nepenyci Horo регулятора . Jf CO

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3361448/23-06 (22) 03.12.81 (46 ) 07.04.83. Бюл. В 13 (72) Г.Л. Серебряный (53) 537.32(088.8) (56) 1. Николаев Ю.Д., Пешелв В,И.

Транспортные воздухоохладители с унифицированной батареей. †"Холодильная техника, 1971, 9 5, с. 16.

2. Патент США В 3817043, кл. 62-3, опублик. 1979. (54) (57). ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УСТРОИСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ МИКРОКЛИМАТА в автомобиле, содержащее кондиционер с заслонкой, генератор с автономными термоэлектрическими батареями, полу..проводниковые ветви. которых соединены в модули и снабжены горячими и холодными спаяяи, присоединенными к тепло„„SU„„1010433 А

3(511 Р 25 В 21/02; F F 3,08 обменникам, и переключатель полярности, имеющий подвижные и неподвижные контакты, и подсоединенный к кондиционеру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности, устройство содержит замкнутый водяной контур, расположенный. между холодными спаямн термобатареи генератора и го- рячими,спаями термобатареи.коидицио нера и снабженный перепускным регул. тором с поворотным валом, термобатарвя кочдиционера снабжена дойолнительным пе .включателем электрического соедине.йя ветвей с механизмом управления, удуановленным на заслонке кондиционера,.при этом подвижные контакты переклк чателя полярности установлены на .Е поворотном валу перепускного регулятора.

1010413

Изобретение относится к охлаждающим или нагревающим устройствам, работа которых основа на эффекте Пельтье и может быть использовано на автотранспорте в качестве кондиционера воздуха.

Известны термоэлектрические устройства для кондиционирования воздуха, содержащие унифицированную термоэлектрическую батарею, присоединенную к кондиционеру (1 1. 10

Недостаток данного устройства зак лючается в том, что в режиме отопления, термоэлектрическая батарея работает неэффективно,, вследствие чего имеет место невысокая тепловая мощ- 15 ность.

Известно термоэлектрическое устройство для создания микроклимата в автомобиле, содержащее кондиционер с заслонкой и генератор с автономными термоэлектрическими батареями, полупроводниковые ветви которых соединены в модули и снабжены горячими и холодными спаями, присоединенными к теплообменникам, и переключатель полярнос- 25 ти, имеющий подвижные и неподвижные контакты и подсоединенный к кондиционеру.. 2 J.

Недостаток известного устройства заключается в малой поверхности теплоотдачи теплообменника генератора, а также в том, что в-режиме отопления генератором вырабатывается невысокая электрическая мощность.

Цель изобретения — повышение экономичности.

Цель достигается тем, что терлоэлектрическое устройство для создания микроклимата в автомобиле, содержащее кондиционер с заслонкой, генератор с автономными термоэлектрическими 40 батареями, полупроводниковые ветви которых соединены в модули и снабжены горячими и холодными спаями, присоединенными к теплообменникам, и переключатель полярности, имеющий подвиж- 45 ные и неподвижные контакты и подсоединенный к кондиционеру, содержит замкнутый водяной контур, расположенный между холодными спаями термобатареи генератора и горячими спаями тер- 50 ,мобатареи кондиционера и снабженный перепускным регулятором с поворотным валом, термобатарея кондиционера снабжена допоЛнительным переключате, лем электрического соединения ветвей с механизмом управления, установленным на заслонке кондиционера, при этом подвижные контакты переключателя полярности установлены на поворотном валу перепускного -регулятора.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство для создания микроклимата; на, фиг. 2 — то же, вид в аксонометрии; на фиг. 3 — узел

Х на фиг. 2; на фиг. 4 - переключа- 65 тель электрического соединения ветвей; на фиг. 5 — то же, в положении отклю-. чения от механизма управления заслонки кондиционера.

Термоэлектрическое устройство содержит кондиционер 1 с заслонкой 2, reнератор 3, термоэлектрические батареи 4 и 5, полупроводниковые ветви которых соединены в модули и снабжены горячими спаями, присоединенными к теплообменникам 6 и 7 соответственно, и холодными спаями, присоединенными к теплообменникам 8 и 9 соответственно, переключатель 10 полярности с подвижными контактами 11 и неподвижными контактами 12, подсоединенный к кондиционеру замкнутый водяной контур 13, снабженный перепускным регулятором 14 с поворотным валом 15, переключатель 16 электрического соединения ветвей, механизм 17 управления, установленный на заслонке 2.

Водяной контур 13 присоединен к магистралям 18 и 19, поворотный вал

15 соединен с двигателем 20 и имеет рукоятку 21, на которой смонтированы подвижные контакты 11 переключателя

10 полярности, имеющего кнопку 22 и подключаемого к электрической сети 23 питания кондиционера 1; переключатель 16 имеет подвижные контакты 24, неподвижные контакты 25, шток 26, соединенный с вилкой 27 из электроизоляционного материала, пружину 28, опору 29, направляющие 30, генератор 3 присоединен к двигателю 31 с выхлопным патрубком 32 и отсеком 33, последний из которых сообщен с воздухЬводом 34 и с салоном 35 автомобиля через кондиционер 1 перепускной регулятор 14 выполнен в виде цилинд. ра 36 с тремя отверстиями Q, С, D, соединенного с поворотным валом 15; кондиционер 1 содержит вентилятор 37, заборное отверстие 38, коллектор 39 и патрубок 40 для отвода нагретого воздуха с шибером 41.

Устройство работает следующим образом.

Режим охлаждения. заслонка 2 открыта. Кнопка 22 переключателя 10 полярности выключена. При этом модули термоэлектрической батареи кондеционера 1 подключены параллельнопоследовательно к электрической сети.

23 питания кондиционера 1 положение переключателя 10 полярности электропитания термоэлектрических модулей обеспечивает такое направление тока, проходящего через модули, что в местах контакта модулей с теплообмен ником 8 поглощается тепло, а в местах контакта модулей с теплообменником 6 выделяется тепло, в результате поток воздуха, подаваемый в теплообменник 8 через коллектор 39 и заборное отверстие 38 вентилятором 37, 1010413 охлаждается. Охлажденный воздух поступает через воздуховод 34 в салон 35 автомобиля в количестве, обеспечиваемом заданным положением открытой заслонки 2. Тепло, выделяемое в местах контакта модулей с теплообменником 6, поглощается потоком циркулирующей воды, проходящим через теплообменник 6 и магистраль 18 кондиционера 1. Положение переключателя 10 .соответствует такому положению пере- !О пускного регулятора 14, при котором поток воды, циркулирующий через теплообменник 6, полностью проходит и через магистраль 18, обеспечивая индивидуальную работу системы охлажде- )5 ния кондиционера 1. Нагреваемая в теплообменнике 6 вода отдает тепло потоку наружного воздуха, омывающего при движении автомобиля магистраль

18, установленную в отсеке 33 двигателя 31.

Выхлопные газы двигателя 31 проходят через выхлопной патрубок 32, а затем поступают в теплообменник 7 термоэлектрического генератора 3.

В результате охлаждается вода. в магистрали 19 и охлаждаются выхлопные газы..При этом поток наружного воздуха омывает магистраль 19 после магистрали 18. Циркуляция воды в индивидуальной системе охлаждения генератора 3 осуществляется параллельно с циркуляцией потока воды, охлаждаю-,, щей двигатель 31. Выхлопные газы; пройдя через теплообменник 7, выбрасываются в атмосферу. В местах контах-35 та модулей термоэлектрической батареи генератора с теплообменниками 7. и 9 возникает разность температур, приводящая к возникновению термо электродвижущей силы и,соответствен- 4g но, к выработке электрической мощности, отдаваемой генератором, параллельно с источником питания бортовой сети автомобиля.

Режим отопления. Заслонка 2 открыта. Кнопка 22 включена. Включен двигатель 20 поворотного вала 15 перепускного регулятора 14, при этом двигатель вращается по часовой стрелке. Поворот вала 15 на 90о обеспечивается его фиксацией в этом положении при одновременном автоматическом выключении кнопки 22. При этом рукоятка 21 поворотного вала 15, на которой смонтированы подвижные контакты 11 переключателя 10, вместе с валом 15 поворачивается на 90О и подвижные контакты 11 заьыкаются на неподвижные контакты 12 переключателя.

Полярность электройитания модулей кондиционера меняет свой знак. При 60 этом новое положение переключателя

10 полярности электропитания модулей кондиционера обеспечивает такое направление тока, проходящего через модули, что в местах контакта модулей теплообменником 8 выделяется тепло,а в местах контакта модулей с теплообменником 6 поглощается тепло; выделение тепла приводит к нагреванию в теплообменнике 8 потока воздуха, забираемого через заборное отверстие 38 вентилятором 37 из .наружного пространства и подаваемого в теплообменники 8 через колле-тор

39;нагретый воздух поступает через воздуховод 34 в салон 35 автомобиля в количестве, обеспечиваемом заданным положением открытой заслонки 2;В результате поглощения тепла в местах контакта мэдулей с теплообменнин ками поток воды в теплообменнике 6 охлаждается. При этом охлаждаемая в данном теплообменнике вода отдает тепло в двух направлениях потоку воздуха в магистрали 18 и через модули термоэлектрической батареи 4 кондиционера 1 — потоку воздуха, проходящего через теплообменник 8.

Такое распределение потоков тепла приводит к тому, что в режиме отопи" теля в термоэлектрическом кондиционере 1 тепло перекачивается в поток подогреваемого воздуха из потока воды повышенной температуры (на уровне

100 С), вследствие чего повышается теплопроизводительность отопителя, а в термоэлектрическом генераторе увеличивается эффективность теплосъема, благодаря включенйю в работу дополнительной магистрали 18 и дополнителвного "теплового насоса" -. отопителя, вследствие чего увеличивается электрическая мощность генератора, т. е. его производительность.

Работа кондиционера 1 в качестве термоэлектрического генератора. В те периоды, когда климатические условия не требуют использования кондиционера 1 в качестве воздухоохладителя, или отопителя, заслонка 2 закрывается. Шибер 41 на патрубке 40 открывается. При этом механизм 17 переключателем 16 электрического соединения модулей кондиционера 1 оказывает давление на шток 26,соединенный с вилкой 27, вилка перемещается в направляющих .30, а шток 26 — в опоре 29, пружина 28 сжимается. Подвижные контакты 24= переключателя 16, смонтированы на вилке 2, выходят из соединения с неподвижными контактами 25, при этом полупроводниковые модули термоэлектрического кондиционера 1 -подключены последовательно к электрической сети 23 питания кондиционера 1. Для перевода работы кондиционера из режима в режим не требуется включения кнопки 22, а при переводе работы устройства из рехсима в режим кнопка 22 включается, что приводит к работе кондиционера 1 в качестве дополнительного термоэлек1010413 трического генератора, подключенного по водяной системе охлаждения термоэлектрического генератора 3, При этом в местах контакта полупроводниковых модулей термоэлектрического генератора 3 с .теплообменником 7 поглощается тепло, а в местах контакта модулей с теплообменниками 8 выделяется тащило.

Выделение тепла в генераторе приводит к охлаждению горячих выхлопных газов в теплообменнике 7 и к нагреванию по- 10 тока воды, движуцегося через водяные теплообменники 8, поступившие в воду тепло от генератора 3 и двигателя 31 отводится в следующих направленнях: через магистраль 19 — в поток наруж- 15 ного воздуха, поступают его из магистрали 18; через регулятор 14, через модули кондиционера 1 и теплообменник 8 - в поток воздуха, подаваемого вентилятором 37; через магистраль 19 - gp в поток поступающего из нее воздуха.

При отводе тепла через модули в ..теплообменник 8 термоэлектрический кондиционер 1 работает в режиме генератора таким образом, что в местах контакта модулей с теплообменником 6 поглощается тепло; в местах контакта модулей с теплообменником 8 выделяется тепло; тепло, поглощаемое в местах контакта модулей с теплообменником 6,30 отводится из потока циркулирующей воды, проходящего через теплообменник б, магистраль 18, двигатель 31.

Таким образом, поглощаемая часть тепла, выделяемого в термоэлектрическом генераторе 3 (от выхлопных газов) и двигателе 31, а также тепло, выделяемое в теплообменник 8, поступает в поток воздуха, забираемого через заборное отверстие 38 вентилятором 37 из наружного пространства и подавае- 4О мого .в теплообменники 8 через коллектор 39;-нагретый воздух поступает через воэдуховод 34 в патрубок 40 отвода через шибер 41 — в отсек двигателя 33, а затем — в окружающее - 45 пространство. В местах контакта модулей с теплообменниками 8 и 6 возника ет разность температур, что, благодаря последовательному электрическому соединению модулей, приводит к уве- 5Q личению действующей термоэлектродвижущей силы до значения, обеспечивающего работу кондиционера 1 в режиме термоэлектрического генератора.

Для перевода термоэлектрического устройства в режим работы кондиционера или отопителя шибер 41 закрыва- . ется, а заслонка 2 открывается. При этом механизм 17 перемещается так, что пружина 28 переключателя 16 разжимается.и приводит в движение шток

26, соединенный с вилкой 27; перемещение вилки 27 в направляющих 30 до ее упора в опору 29 приводит к соединению подвижных контактов 24 с неподвижными 25 и, соответственно, к параллельно-последовательному соединению модулей.

Таким образом, объединение магистралей 18 и 19 при соответствующих положениях перепускного регулятора 14 и подвижных контактов переключателя

10 полярности электропитания кондиционера, а также работе при закрытой заслонке 2, механизм 17 управления переключателем 16, электрического соединения модулей кондиционера 1, обеспечивает дополнительный сброс тепла от термоэлектрического генератора 3 через тепловой насос, каковым является кондиционер 1, и магистраль

18. Это повышает мощность генератора

3, а также обеспечивает работу дополнительного источника электроэнергии, каковым является кондиционер,1, работающий в режиме генератора. Все это приводит. к повышению производительности всего термоэлектрического устройства, являющегося в этом режиме генератором.

Таким образом, вследствие того, что теплообменники б и 9 объединены замкнутым водяным контуром, снабженным перепускным регулятором с поворотным валом, на котором смонтированы подвижные контакты переключателя полярности электропитания кондиционера, а модули кондиционера снабжены переключателем их электрйческого соединения, и заслонка кондиционера снабжена механизмом управления переключателем электрического соединения, повышается производительность термоэлектрических кондиционера и генератора при работе кондиционера в режиме отопителя а также производительность всего устройства при работе кондиционера в. режиме генератора. Это приводит к повыаению производительности термоэлектрического устройства в целом.

Предложенное устройство может найти применение на автотранспортных установках, работающих с двигателями внутреннего сгорания.

1010413

1010413

Составитель Т, Юдина

Редактор П. Коссей Техред М.Коштура Корректор Г. Огар

Заказ 2453/27 Тираж 528 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, F-35, Раушская наб., л. 4/5

Филиал пПП "Патент"., r.Óæãîðoä, ул. Проектная, 4