КАРТРИДЖ-АККУМУЛЯТОР ХОЛОДА И/ИЛИ ТЕПЛА

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована в мобильных теплоизолированных термоконтейнерах для перемещения и оперативного хранения медико-биологических материалов.
Из уровня техники известен аккумулятор холода и/или тепла, содержащий первый и второй теплообменники змеевидной формы (Патент RU 2392557, МПК F28D 20/02, F25D 3/00, F24H 7/00, 2006). Через первый теплообменник проходит хладагент, через второй теплообменник протекает рассол. Теплообменники соединены между собой графитовыми элементами с возможностью тепло обмена с аккумулирующим тепло и/или холод водой или парафином, что обеспечивает хорошую теплопроводность, короткое время зарядки и высокую холодильную (нагревательную) мощность.
Недостаток известного устройства состоит в том, что аккумулирующий объект должен иметь два агрегатных состояния, что ограничивает эксплуатационные возможности этого известного технического решения.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению в качестве прототипа является аккумулятор тепловой энергии, содержащий корпус с горловиной, рабочее тело, элемент запуска (управляющий элемент), выполненный с возможностью активизации фазового перехода рабочего тела (патент RU 2516080, МПК F24H 7/02, 2010). В качестве рабочего тела использованы аморфные частицы вольфрама, рения, тантала, молибдена и ниобия. Управляющий элемент содержит электрод, установленный в горловине корпуса, с помощью которого электрическим импульсом запускают экзотермический процесс активизации фазового перехода рабочего тела, что обеспечивает повышенную энергоемкость аккумулятора тепла.
Недостаток прототипа заключается в его ограниченных функциональных возможность аккумулировать только тепловую энергию и только в однократном режиме фазового перехода из дефектно-насыщенного неупорядоченного конденсированного состояния в состояние кристаллической упорядоченности.
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей аккумулятора накапливать не только тепловую энергии, но и аккумулировать холод для использования аккумуляторов в термоконтейнере с медико-биологическим материалом.
Технический результат полезной модели состоит в том, что расширяется диапазон стабилизируемой внутри термоконтейнера заданной необходимой температуры в широком пределе.
Сущность полезной модели заключается в том, что, кроме известных и общих существенных отличительных признаков, а именно: корпуса с горловиной и рабочего тела, в предлагаемом картридж-аккумуляторе холода и/или тепла горловина выполнена с возможностью засыпать реагенты и заливать воду, входящей в состав рабочего тела, корпус выполнен в виде параллелепипеда с камерой для хранения воды и реагентов рабочего тела экзо или эндотермической реакции и с камерой для размещения реагентов-стабилизаторов рабочей температуры, наружная поверхность которой обращена в сторону рабочего объема термоконтейнера.
Новизна полезной модели состоит в том, что в предлагаемом картридж-аккумуляторе холода и/или тепла горловина выполнена с возможностью засыпать реагенты и заливать воду, входящей в состав рабочего тела, корпус выполнен в виде параллелепипеда с камерой для хранения воды и реагентов рабочего тела экзо или эндотермической реакции и с камерой для размещения реагентов-стабилизаторов рабочей температуры, наружная поверхность которой обращена в сторону рабочего объема термоконтейнера, что обеспечивает расширение диапазона стабилизируемой внутри термоконтейнера заданной необходимой температуры в широком пределе.
Внешний вид картридж-аккумулятора тепла и/или холода представлен на фиг. 1 и на фиг. 2 приведен вариант расположения картридж-аккумуляторов тепла и/или холода в термоконтейнере.
На фиг. 1 и 2 обозначено: 1 - корпус картридж-аккумулятора в виде параллелепипеда с камерой для реагентов и воды (корпус); 2 - камера для стабилизирующего реагента (камера); 3 - горловина для загрузки реагентов и залива воды (горловина); 4 - термоизоляция термоконтейнера; 5 - рабочий объем термоконтейнера, сформированный наружными поверхностями камер для стабилизирующего реагента (рабочий объем); 6 - крышка горловины.
В исходном положении корпус картридж-аккумулятора 1 в виде параллелепипеда с камерами для реагентов и воды и камерой 2 для хранения стабилизирующего реагента через горловину 3 загружены реагентами экзо или эндотермических реакций и залиты водой. Стенки термоконтейнера выполнены из термоизоляционного материала 4. Наружные поверхности камер 2 картридж-аккумулятора формируют рабочий (внутренний) объем 5 термоконтейнера. Горловина 3 закрыта крышкой 6.
Предлагаемый картридж-аккумулятор тепла и/или холода работает следующим образом.
Через горловину 3, открыв вначале ее крышку 6, закладывают (засыпают) реагенты экзо или эндотермических реакций в камеру корпуса 1 картридж-аккумулятора. Реагенты экзотермических реакций выделяют тепло, а реагенты эндотермических реакций поглощают тепло, что обеспечивает при их раздельном применении в качестве картриджа широкий диапазон стабилизируемой температуры в термоконтейнере с медико-биологическим материалом. В камере 2 хранится заранее в заводских условиях загруженный стабилизирующий реагент, который в термоконтейнере находится в жидком или в твердом агрегатном состоянии. Через горловину 3, открыв вначале ее крышку 6, заливают воду. После заполнения реагентов и воды в камеру корпуса 1 горловину 3 закрывают крышкой 5.
Эндотермический или экзотермический эффект, возникающий в камере корпуса 1, воздействует на параллелепипед (камеру) 2. Экзотермический эффект расплавляет стабилизирующий реагент в камере 2. Затем это вещество остывает, достигает своей фиксированной температуры фазового перехода. За счет теплоты фазового перехода данный материал поддерживает температуру внешней (рабочей) стенки 4 картридж-аккумулятора на уровне температуры фазового перехода, необходимого заданного времени температурной стабилизации медико-биологического материала в термоконтейнере. Аналогичная ситуация наблюдается при работе с эндотермическим картридж-аккумулятором. Разница состоит лишь в том, что реагент в камере 2, стабилизирующий рабочую температуру в термоконтейнере, при его резком охлаждении переходит из жидкого состояния в твердое.
Промышленная осуществимость заявленной полезной модели обосновывается тем, что в ней использованы известные в аналоге и прототипе узды и элементы по своему прямому функциональному назначению. В организации-заявителе изготовлен опытный образец картридж-аккумулятор тепла или холода в 2015 году.
Положительный эффект от использования полезной модели состоит в том, что расширяется не менее чем на 20-30% рабочий диапазон температурной стабилизации внутри термоконтейнера для хранения и транспортировки медико-биологического материала.