Термоэлектрический льдогенератор

Термоэлектрический льдогенератор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к малогабаритным термоэлектрическим льдогенераторам для получения кусков блочного льда, используемых, например, при приготовлении охлажденных напитков. Может быть применено на предприятиях торговли, общепита, в офисах и домашних условиях.

Известен термоэлектрический льдогенератор (а.с. СССР №1763818, F 25 C 1/12, 1992 г., Бюллетень 35). Это устройство используется для получения тонкослойного льда на элементах и не может быть использовано для приготовления кусков блочного льда. Известен термоэлектрический льдогенератор (а.с. СССР 1723415, F 25 C 1/12, 1992 г., Бюллетень 12), предназначенный для приготовления кускового трубчатого льда (классификация по учебнику для вузов “Холодильные установки” г.Москва, 1991 г., стр.352-356) в движущемся автомобиле. Охлаждение нагретых сторон термоэлектрических модулей в нем происходит за счет встречного потока воздуха. Теплопроводность воздуха 2,1 ккал/м·ч·град, а воды 47,4 ккал/м·ч·град. Поэтому производительность термоэлектрических льдогенераторов с воздушным охлаждением значительно ниже, чем с проточным водяным охлаждением. Термоэлектрический льдогенератор по патенту России №2225969, F 25 C 1/12 от 2004 г. предназначен тоже для приготовления кускового трубчатого льда и в нем также применено воздушное охлаждение термоэлектрических модулей. Капельная заливка воды в льдоформы, которая применена в этом изобретении, может быть эффективна только в льдоформе с трубчатым сечением, так как капля в ней растекается равномерно по всему диаметру и быстро охлаждается.

Аналогом предлагаемого изобретения является изобретение по а.с. СССР №1753213, F 25 C 1/12 (1992 г. Бюллетень 29) “Термоэлектрический льдогенератор”. Он содержит закрепленный на горизонтальной оси, с возможностью поворота, блок охлаждения, включающий льдоформу с намораживающими элементами. Под льдоформой и на ней размещены термоэлектрические батареи с проточными теплообменниками. В этом термоэлектрическом льдогенераторе предусмотрена емкость, откуда вода заливается в ячейки льдоформы. Но в нем не предусмотрена предварительная очистка воды, проходящей по проточным теплообменникам и заливаемой из емкости в льдоформы. Поэтому возможно загрязнение каналов проточных теплообменников, что снижает надежность их работы, а лед из неочищенной воды в льдоформе получается непрозрачным. В емкости, откуда вода заливается в льдоформу, не предусмотрено ее предварительное охлаждение, что не дает возможности уменьшить время приготовления кусков блочного льда в льдоформе, а следовательно, увеличить производительность термоэлектрического льдогенератора. В этом термоэлектрическом льдогенераторе не предусмотрена возможность образования запаса очищенной “ледяной” воды с возможностью разлива ее малыми порциями. В нем не автоматизирован процесс выгрузки кусков льда из ячеек льдоформы, они падают из них под собственным весом. Кусок льда при этом может повиснуть в ячейке льдоформы за счет сил поверхностного натяжения, образующихся в водяной прослойке при оттаивании поверхностного слоя куска льда, что уменьшает производительность и надежность работы термоэлектрического льдогенератора.

За прототип выбран патент России №2122693, F 25 C 1/12 от 1998 г. “Термоэлектрический льдогенератор”. В корпусе льдогенератора установлена льдоформа с плоским дном и вертикальными боковыми стенками, на которых расположены термоэлектрические модули с проточными теплообменниками. Крышка льдоформы имеет стержни, которые вмораживаются в кусок блочного льда и с помощью которых вручную можно выгрузить кусок льда из льдоформы. Затем, также вручную, с использованием кнопки с выталкивателем, кусок льда снимается со стержней. Как видно из описания, имеются ручные операции, которые увеличивают время получения куска льда, что снижает производительность термоэлектрического льдогенератора. Процесс выгрузки куска льда из льдоформы за стержни, вмерзшие в него, ненадежен, так как возможно, при определенном усилии и недостаточном замораживании стержней в лед, выдергивание их из куска льда, который при этом может остаться на месте, в льдоформе. В этом термоэлектрическом льдогенераторе также, как в аналоге, не предусмотрена предварительная очистка воды, проходящей по каналам проточных теплообменников и заливаемой в льдоформу, что снижает надежность работы термоэлектрического льдогенератора и уменьшает прозрачность получаемого куска льда. А так как в нем нет возможности предварительного охлаждения воды, заливаемой в льдоформу, то нет возможности сокращения времени приготовления куска блочного льда, а следовательно, возможности увеличения производительности термоэлектрического льдогенератора. В нем не предусмотрена возможность образования запаса “ледяной” очищенной воды и возможность разлива ее малыми порциями, например, для приготовления охлажденных коктейлей, что не дает возможность расширить функциональные возможности термоэлектрического льдогенератора.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - совершенствование термоэлектрического льдогенератора. Технический результат заключается в увеличении производительности термоэлектрического льдогенератора за счет сокращения времени приготовления куска блочного льда в льдоформе и его выгрузки оттуда, в увеличении надежности его работы за счет уменьшения загрязнения каналов проточных теплообменников, увеличении чистоты и прозрачности получаемого из воды куска блочного льда за счет ее предварительной очистки в льдогенераторе, в расширении функциональных возможностей термоэлектрического льдогенератора, а именно обеспечения возможности образования в нем запаса “ледяной” очищенной воды с возможностью разлива ее малыми порциями, например, для приготовления охлажденных коктейлей.

Указанный технический результат достигается тем, что термоэлектрический льдогенератор снабжен водяным фильтром, установленным в корпусе над емкостью и гидравлически связанным с ней. Поэтому вода, заливаемая в емкость, сначала проходит через фильтр, очищаясь при этом. Затем очищенная вода из емкости используется для подачи в льдоформу, так как емкость гидравлически, через электрогидроклапан, связана с льдоформой. Емкость выполнена с термоэлектрическими модулями и проточными теплообменниками на ее вертикальных, теплопроводящих стенках. Термоэлектрические модули через теплопроводящие стенки охлаждают воду в емкости до температуры “ледяной” воды (<+10°С). Вертикальное расположение боковых стенок емкости, на которых расположены термоэлектрические модули, дает возможность проходить воде по каналам проточных теплообменников для охлаждения нагретых сторон модулей самотеком под собственным весом. Порция воды в льдоформе, полученная из емкости, не только предварительно очищена, но и охлаждена. Это позволяет значительно сократить время приготовления куска льда в льдоформе. Так как водяной фильтр гидравлически связан с проточными теплообменниками, то по их каналам проходит очищенная вода, что значительно уменьшает осаждение, например солей, на стенках каналов, что значительно увеличивает надежность работы проточных теплообменников. Следует отметить, что в данном изобретении все гидравлические элементы фильтр, емкость, проточные теплообменники, льдоформа, сливные патрубки расположены последовательно-параллельно сверху вниз, что дает возможность проходить воде по ним самотеком, не используя для этого водяного насоса, что значительно упрощает конструкцию термоэлектрического льдогенератора. Наличие реверсивного двигателя дает возможность не только принудительно выталкивать кусок блочного льда из льдоформы, открывая при этом откидную крышку, но и возвращать толкатель в исходную позицию, закрывая при этом опять льдоформу откидной крышкой и, тем самым, автоматически подготавливать льдоформу для заливки ее новой порцией воды. Эти действия увеличивают надежность выгрузки куска блочного льда из льдоформы и сокращают время вспомогательных операций, направленных на подготовку и заливку льдоформы. Проведенный анализ показывает, за счет чего в данном изобретении увеличивается производительность и надежность работы термоэлектрического льдогенератора в целом. Наличие сливного патрубка с краном, установленного снаружи корпуса под емкостью и гидравлически связанного с ней, дает возможность использовать запас очищенной “ледяной” воды из емкости, разливая ее малыми порциями с использованием крана, например, для приготовления охлажденных коктейлей, что расширяет функциональные возможности термоэлектрического льдогенератора. Выполнение гидравлических связей в льдогенераторе через электрогидроклапаны, а также наличие датчиков температуры и уровня воды в емкости, электрически связанных с термоэлектрическими модулями и электрогидроклапанами, позволят полностью автоматизировать процесс приготовления запаса очищенной “ледяной” воды в емкости и прозрачного, экологически чистого куска блочного льда в льдоформе, что также способствует повышению производительности работы термоэлектрического льдогенератора. Заливные отверстия в толкателе льдоформы упрощают процесс заливки в нее порции очищенной “ледяной” воды из емкости. Выполнение снаружи корпуса, под льдоформой, дополнительного сливного патрубка, гидравлически связанного с проточными теплообменниками емкости и льдоформы, позволяют использовать очищенную воду из них в бытовых целях. Площадка под льдоформой позволяет устанавливать там стакан и загружать непосредственно в него кусок блочного льда, что увеличивает удобство эксплуатации термоэлектрического льдогенератора.

На фиг.1 изображен термоэлектрический льдогенератор, соединенный с водопроводом, общий вид; на фиг.2 - общий вид термоэлектрического льдогенератора в разрезе; на фиг.3 - разрез А-А; на фиг.4 - разрез Б-Б; на фиг.5 - разрез В-В.

Термоэлектрический льдогенератор (фиг.1 и 2) содержит корпус 1, установленную в нем льдоформу 2 (фиг.2) с термоэлектрическими модулями 3 и проточными теплообменниками 4 на ее вертикальных стенках и с откидной крышкой 5 под льдоформой 2. Над льдоформой установлена емкость 6. Корпус 1 снабжен переключателем полярности питания 7 (фиг.1 и 2), который одновременно дает команду на выгрузку куска льда 35 из льдоформы 2 (фиг.2). В корпусе 1 над емкостью установлен водяной фильтр 8 (любой из серийно выпускаемых, например мембранный, типа “Ручеек” 1С, г.Владимир АО “Полимерсинтез”), через который вода из водопровода 33 по шлангу 32 попадает в емкость, предварительно доочищенная фильтром. Емкость 6 выполнена с термоэлектрическими модулями 9 и проточными теплообменниками 10 на ее вертикальных стенках, которые выполнены теплопроводящими. Льдогенератор снабжен сливным патрубком 11 с краном 12, установленным снаружи корпуса 1 под емкостью 6, а также реверсивным двигателем 13 типа двигателя постоянного тока РД, который может быть установлен в любом месте корпуса 1 как внутри, так и снаружи. Он механически через систему рычагов 14, винтов и гаек (на фиг. не показаны) связан с толкателем 15 (фиг.2 и 5), выполненным между вертикальными стенками льдоформы 2, и с откидной крышкой 5. Водяной фильтр 8 гидравлически, например через шланг 16, связан с емкостью 6 (фиг.2), через шланги 17 с проточными теплообменниками 9 емкости 6 и проточными теплообменниками льдоформы 2. Емкость 6 гидравлически через шланг 18 связана со сливным патрубком 11. Водяной фильтр 6 гидравлически связан с емкостью, проточными теплообменниками емкости и льдоформы через электрогидроклапаны 19, 20 и 21. Емкость 6 гидравлически связана со сливным патрубком 11 и льдоформой 2 через электрогидроклапаны 22 и 23.

Емкость 6 выполнена с датчиками уровня воды 24 и ее температуры 25, электрически связанными (на фиг. показано) с термоэлектрическими модулями емкости и всеми электрогидроклапанами льдогенератора. В толкателе 15 (фиг.2 и 5) выполнены заливные отверстия 26, через которые очищенная, охлажденная вода из емкости 6 через электрогидроклапан 23 заливается в льдоформу 2 (на фиг. не показано). Снаружи корпуса 1, под льдоформой 2 (фиг.2 и 1) выполнен дополнительный сливной патрубок 27, гидравлически через шланги 28 и 29 связанный с проточными теплообменниками 4 емкости и льдоформы 2. В корпусе 1 под льдоформой 2 выполнена площадка 30 для установки стакана 31. Шланг 32 соединяет фильтр 8 с водопроводом 33, на котором расположен кран 34. На фиг.2 показан кусок экологически чистого, прозрачного блочного льда 35, выгружаемого из льдоформы 2. На фиг.1 и 2 показано, что термоэлектрический льдогенератор установлен на подставке 36 (которая может быть покупная) для удобства слива воды из патрубка 27.

Термоэлектрический льдогенератор работает следующим образом.

Нажимается переключатель 7 в положение “ОХЛ” (фиг.1 и 2), при этом подключаются к электросети термоэлектрические модули 9 через преобразователь напряжения с 220 В на 12 В (на фиг. не показан) и электрогидроклапаны 19, 20, 21 (фиг.2). Кран 34 водопровода 33 открыт и водопроводная вода по шлангу 32 поступает в водяной фильтр 8 льдогенератора. Водопроводная вода в фильтре доочищается от вредных примесей и по шлангам 16 и 17 через открытые электрогидроклапаны 19, 20, 21 поступает соответственно в теплопередающую емкость 6 и проточные теплообменники 10 и 4 емкости 6 и льдоформы 2. В проточных теплообменниках 10 и 4 доочищенная вода перемещается самотеком, под собственным весом, по каналам 37 и 38 (фиг.3, 4, 5). Эти каналы за счет доочистки воды в фильтре 8 (фиг.2) засоряются значительно меньше и более длительное время сохраняется возможность надежного охлаждения термоэлектрических модулей 9 и 3. Доочищенная вода заполняет емкость 6 до уровня, заданного поплавковым датчиком 24. Он дает команду на включение термоэлектрических модулей 9, расположенных на вертикальных, теплопередающих стенках емкости 6. За счет эффекта Пельте одна сторона термоэлектрических модулей 9, которая находится в контакте со стенками емкости 6, охлаждается, охлаждая тем самым через теплопроводящие стенки и запас доочищенной воды 39 в емкости 6. Другая сторона термоэлектрических модулей 9, находящаяся в контакте с проточными теплообменниками 10, нагревается (фиг.3), тепло от которой отводится проточной, доочищенной водой по каналам 37 теплообменников 10. Термоэлектрические модули 9 и электрогидроклапан 20 включены до тех пор, пока температура запаса воды 39 в емкости 6 не достигнет заданного значения, например, +5°С (“ледяная“ вода). Уровень температуры задается с помощью термодатчика 25 (фиг.2). По достижении заданной температуры, датчик 25 дает команду на открытие электрогидроклапанов 22 и 23. Очищенная “ледяная” вода при этом поступает в сливной патрубок 11 и останавливается перед закрытым краном 12. Открытием его (вручную) можно разливать малыми порциями очищенную “ледяную” воду. При открытом клапане 23 порция очищенной “ледяной” воды из емкости 6 может попадать по шлангу 40 через заливные отверстия 26 толкателя 15 в льдоформу 2. Объем порции воды может регулироваться, например, за счет времени открытия-закрытия электрогидроклапана 23. Этот электрогидроклапан дает команду на включение термоэлектрических модулей 3, расположенных на вертикальных стенках льдоформы 2. Процесс охлаждения воды в льдоформе и отвод тепла от термоэлектрических модулей 3 происходят аналогично такому же процессу на вертикальных, теплопроводящих стенках емкости 6, описанным выше. Порция воды в льдоформе 2 охлаждается до превращения ее в кусок льда 35. Так как этот кусок льда образуется из доочищенной “ледяной” воды, то по времени процесс образования куска льда значительно сокращается и он получается прозрачным. Команду на выгрузку куска льда 35 из льдоформы 2 может подавать реле времени (на фиг. не показано). При этом включается реверсивный двигатель 13, и толкатель 15 начинает двигаться вниз, открывая за счет шарнирных рычагов 14 откидную крышку 5 (фиг.2). Указанное реле времени может также давать команду для автоматического переключения полярности питания термоэлектрических модулей 3. При этом холодная сторона термоэлектрических модулей 3 на короткое время становится нагретой, а нагретая холодной и поверхностный слой куска льда 35 в льдоформе 2 оттаивает, что помогает принудительно выталкивать кусок льда из льдоформы, например, в стакан 31, установленный предварительно на площадку 30 корпуса 1 термоэлектрического льдогенератора. Переключение полярности термоэлектрических модулей 3 и включение реверсивного двигателя 13 для выгрузки куска блочного льда 35 может происходить и вручную, по мере необходимости, нажатием переключателя 7 (фиг.1 и 2) в положение “Выгр.” Кусок льда 35 в льдоформе 2 может храниться длительное время с автоматическим понижением напряжения на термоэлектрических модулях с 12 В до 6 В для экономии электроэнергии. Таким образом, такой термоэлектрический льдогенератор дает возможность приготавливать, хранить и выдавать кусок блочного льда экологически чистым, прозрачным с большей производительностью и надежностью, а также дает возможность образовывать запас очищенной “ледяной” воды с разливом ее малыми порциями.

1. Термоэлектрический льдогенератор, включающий корпус, установленную в нем льдоформу с термоэлектрическими модулями и проточными теплообменниками на вертикальных стенках и с откидной крышкой под ней, емкость над льдоформой и переключатель полярности питания термоэлектрических модулей, отличающийся тем, что термоэлектрический льдогенератор снабжен водяным фильтром, установленным в корпусе над емкостью, выполненной с термоэлектрическими модулями и проточными теплообменниками на ее вертикальных теплопроводящих стенках, сливным патрубком с краном, установленным снаружи корпуса под емкостью, и реверсивным двигателем, механически связанным с толкателем, выполненным между вертикальными стенками льдоформы, и с откидной крышкой, причем водяной фильтр гидравлически связан с емкостью, проточными теплообменниками емкости и льдоформы, а емкость гидравлически связана со сливным патрубком и льдоформой.

2. Термоэлектрический льдогенератор по п.1, отличающийся тем, что водяной фильтр гидравлически связан с емкостью, проточными теплообменниками емкости и льдоформы через электрогидроклапаны, и емкость гидравлически связана со сливным патрубком с краном и льдоформой через электрогидроклапаны.

3. Термоэлектрический льдогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что емкость выполнена с датчиками уровня и температуры воды, электрически связанными с термоэлектрическими модулями, электрогидроклапанами.

4. Термоэлектрический льдогенератор по п.1, отличающийся тем, что в толкателе льдоформы выполнены заливные отверстия.

5. Термоэлектрический льдогенератор по п.1, отличающийся тем, что снаружи корпуса, под льдоформой, выполнен дополнительный сливной патрубок, гидравлически связанный с проточными теплообменниками емкости и льдоформы.

6. Термоэлектрический льдогенератор по п.1, отличающийся тем, что в корпусе под льдоформой выполнена площадка для установки стакана.