Термоэлектрическая сушилка
THERMOELECTRIC DRYER

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано  в бытовых электросушителях для сушки растительных и других влагосодержащих продуктов с одновременном обеспечением сокращения расхода электроэнергии.
Известна бытовая сушилка с решетками и тепловентилятором, расположенным в нижней части корпуса (патент РФ №2029207, МПК F26B9/06, опубл. 20.02.1995).
Известна сушилка для овощей и фруктов  содержащая корпус, в котором установлены  средство управления, нагревательный элемент, вентилятор с вертикальным соплом, при этом на корпусе установлен сушильный блок в виде лежащих друг на друге съемных поддонов и крышки («Polaris» модель PFD 0605D (http://polar.ru/catalog/sushilki-dlya-ovoshchey-i-fruktov/polaris-pfd-0605d/?sphrase_id=662923).
Недостатком известных сушилок является неравномерность нагрева продуктов за счет застаивания воздуха, уменьшение температуры воздуха по мере продвижения снизу вверх, в результате чего продукты на нижних поддонах сушатся быстрее, чем на верхних.
Известна сушилка для плодов или овощей, включающая,  корпус,  съемный сушильный блок,  средство управления, нагревательный элемент, вентилятор, электродвигатель, при этом сушильный блок выполнен с возможностью вращения относительно корпуса (патент РФ №162042, МПК A23N12/08, опубл. 20.05.2016).
Недостатком известной сушилки является неравномерное высушивание продуктов на нижних и верхних поддонах. Кроме того, известное устройство характеризуется сложной конструкцией. За счет конструкции сушильного блока, воздух, обдувая продукты нижнего поддона, подсушивает их. При этом температура воздуха частично снижается и на поддоны, находящиеся выше, воздух поступает уже с пониженной температурой. Одновременно с прохождением через несколько поддонов вверх влажность воздуха повышается, что приводит к недосушиванию продуктов на верхних поддонах.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для сушки продуктов, включающее корпус с камерой нагнетания, сушильный блок в виде поярусно установленных на корпусе съемных поддонов с основаниями для размещения продуктов и крышки, электродвигатель, расположенный в корпусе, нагревательный элемент (патент РФ № 185406, МПК A23N12/08, опубл. 04.12.18).
Недостатком известного  устройства  является большие потери тепловой энергии, получаемые от электронагревателя, уносимые с  влажным  воздухом в окружающее  пространство. При этом использование рециркуляции по замкнутому контуру даже части воздушного потока продлевает время сушки и отрицательно сказывается на качестве продукции, а энергосбережение при этом незначительное.
Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение затрат электроэнергии в процессе сушки при  сохранении  высоких  показателей  качества  готового продукта  и повышении эффективности сушки.
В результате использования предлагаемого изобретения  снижаются затраты электроэнергии и повышается эффективность сушки за счет того, что в термоэлектрической сушилке тепловая энергия вырабатывается термоэлектрическим тепловым насосом на основе термоэлектрического модуля Пельтье при  сохранении  высоких  показателей  качества  готового продукта.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая    термоэлектрическая сушилка,  содержащая корпус, в нижней  части которого находится камера нагнетания,   а в верхней части сушильный шкаф со съемными поддонами для  размещения  продукта, электровентилятор, блок управления, согласно изобретению, снабжена  компактным термоэлектрическим   насосом, выполненным по схеме «воздух – воздух», представляющим собой  термоэлектрическую  сборку с воздушными   радиаторами  холодного контура и горячего контура и термоэлектрическим модулем Пельтье,  расположенным между контурами,  термоэлектрическая  сборка установлена в камере нагнетания, в сушильном шкафу  с образованием воздуховода равномерной подачи осушенного воздуха и воздуховода равномерного всасывания отработанного воздуха выполнены внутренние противоположные    боковые стенки с отверстиями для входа осушенного и выхода отработанного воздуха, на которых  установлены и закреплены  съемные поддоны, при этом между камерой нагнетания и сушильным шкафом находится промежуточный воздуховод, который одной стороной соединен с воздушной горячей полостью камеры нагнетания, а другой  с воздуховодом равномерной подачи осушенного воздуха,  причем термоэлектрическая сборка  разделяет  камеру нагнетания на холодную и горячую  воздушные полости в соответствии с  размещенными в них радиаторами холодного и горячего контура термоэлектрической сборки, электровентилятор, установленный в камере нагнетания, расположен нагнетающей стороной к холодной воздушной полости камеры нагнетания, а всасывающей стороной к  воздуховоду равномерного всасывания отработанного воздуха, на боковой поверхности корпуса напротив электровентилятора находится воздушная заслонка для подачи наружного воздуха, датчик влажности воздуха расположен в холодной воздушной полости камеры нагнетания на выходе из воздушного радиатора холодного контура, датчик температуры воздуха в сушилке установлен в воздуховоде равномерной подачи осушенного воздуха, при этом термоэлектрический модуль,  электровентилятор, датчик влажности, датчик температуры, воздушная заслонка соединены с блоком управления.
В термоэлектрическом тепловом насосе, выполненным по схеме «воздух – воздух», представляющим собой  термоэлектрическую  сборку с воздушными   радиаторами  холодного и горячего контура,  и расположенными между ними термоэлектрическим модулем Пельтье,  воздушный поток, создаваемый электровентилятором при соприкосновении с радиатором холодного контура охлаждается до температуры точки росы и осушается, при этом ассимилированная из воздуха тепловая энергия по закону Пельтье передается на горячий контур, что позволяет уменьшить потребление электроэнергии из сети, а при   соприкосновении с радиатором горячего контура воздух  нагревается и,  проходя по промежуточному воздуховоду,  направляется в воздуховод равномерной подачи горячего воздуха, и через отверстия в боковой стенке направляется в сушильный шкаф. Находящийся на поддонах продукт, расположенный равномерно на разных уровнях    равномерно  обдувается и высушивается нагретым   осушенным воздухом, а насыщенный влагой воздух при помощи  электровентилятора удаляется из сушильного шкафа через воздуховод  равномерного всасывания, образуя, замкнутый контур циркуляции  воздуха.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема термоэлектрической сушилки.
Термоэлектрическая сушилка  содержит корпус 1, камеру нагнетания 2, в камере нагнетания 2 расположена термоэлектрическая сборка  3, используемая в качестве нагревателя воздуха и состоящая из термоэлектрического модуля Пельтье 4, воздушного радиатора холодного контура 5, воздушного радиатора горячего контура 6, электровентилятор 7, воздушную заслонку 8, промежуточный воздуховод 9, сушильный шкаф 10, съемные поддоны  11, воздуховод равномерной подачи осушенного воздуха 12, воздуховод равномерного всасывания отработанного воздуха 13, блок управления 14, датчик температуры воздуха в сушилке 15, установленный в воздуховоде равномерной подачи осушенного воздуха 12, датчик влажности осушенного воздуха 16, находящийся в камере нагнетания 2 на выходе из воздушного радиатора холодного контура 5, дренажное отверстие для выхода конденсата 17, выполненное  внизу корпуса 1, боковая стенка подачи воздуха 18 с отверстиями 22 и боковая стенка со стороны удаления отработанного воздуха 19 с отверстиями 23 в сушильном шкафу 10, холодная 20 и горячая 21 воздушные полости в камере нагнетания 2.
Нижняя часть корпуса сушилки 1 представляет собой камеру нагнетания 2, а верхняя часть корпуса 1 является сушильным шкафом 10. В камере нагнетания 2 расположена термоэлектрическая сборка 3. Термоэлектрическая сборка 3 разделяет  камеру нагнетания 2 на холодную 20 и горячую 21 воздушные полости в соответствии с  размещенными в них радиаторами холодного контура 5 и горячего контура 6. Электровентилятор 7, расположенный  в камере нагнетания 2, обращен нагнетающей стороной к воздушной холодной полости 20, а всасывающей стороной к  воздуховоду равномерного всасывания отработанного воздуха 13. Воздушная заслонка 8 для подачи наружного воздуха установлена на корпусе напротив электровентилятора 7. Датчик влажности осушенного  воздуха 16 расположен в воздушной холодной полости 20 на выходе из воздушного радиатора холодного контура 5. Промежуточный воздуховод 9 находится между камерой нагнетания 2 и сушильным шкафом 10. Промежуточный воздуховод 9 одной стороной соединен с воздушной горячей полостью 21, а другой с воздуховодом равномерной подачи осушенного воздуха 12. Датчик температуры воздуха 15 расположен в воздуховоде равномерной подачи осушенного воздуха 12. Съемные поддоны 11 равномерно расположены на боковых стенках 18 и 19 по высоте сушильного шкафа 10. Исполнительные элементы - термоэлектрическая сборка 4, воздушная заслонка 8, датчик температуры воздуха в сушилке 15, датчик влажности осушенного воздуха 16 соединены с блоком управления 14. Внизу корпуса 1 находится дренажное отверстие 17 для удаления конденсата.
Работает  термоэлектрическая сушилка, следующим образом.
При включении термоэлектрической сушилки в электрическую сеть и настройки с помощью блока управления 14 температуры сушки, начинает работать электровентилятор 7 и  термоэлектрический модуль 4, при этом разогревается радиатор горячего контура 6  и охлаждается радиатор холодного контура 5. Электровентилятор 7 осуществляет циркуляцию воздуха в сушилке поэтапно проходя от электровентилятора 7 через радиатор холодного контура 5, расположенного в холодной воздушной полости 20, где при выходе на режим полного охлаждения, т.е. температуры точки росы из воздуха выпадает конденсат, удаляемый через дренажное отверстие 17. Таким образом, отработанный воздух осушается. Затем воздушный поток охлажденного и осушенного воздуха поворачивает на 180 градусов и, проходя вдоль воздушного радиатора горячего контура 6, расположенного в воздушной горячей полости 21,  нагревается до установленной в блоке управления 14  температуры, контролируемой датчиком температуры в сушилке 15. Нагретый воздух по промежуточному воздуховоду 9 направляется в воздуховод равномерной подачи осушенного воздуха 12 в сушильный шкаф 10 и через отверстия 22 в боковой стенке 18 проходит вдоль съемных поддонов 11 с высушиваемым продуктом, равномерно распределяясь по всему объему сушильного шкафа 10. При этом происходит равномерный нагрев продукта, что приводит к равномерной и качественной сушке. Отработанный насыщенный влагой  воздух через отверстия 23 в боковой стенке 19 удаляется из сушильного шкафа 10 и по воздуховоду равномерного всасывания отработанного воздуха 13 направляется к электровентилятору 7. Воздушная заслонка 8, используемая для подмешивания наружного более сухого воздуха в исходном положении закрыта, и открывается по сигналу датчика относительной влажности воздуха 16 тогда, когда воздух на выходе из радиатора холодного контура 5 недостаточно осушен, делая воздух, циркулирующий в сушилке требуемой влажности.
Таким образом, при нагреве воздуха влага из высушиваемого продукта испаряется и насыщает нагретый воздух, из которого, при его охлаждении,  конденсируется влага, затем охлажденный и осушенный воздух снова  нагревается и нагревает продукт,  из продукта влага удаляется и насыщает воздух, который поступает по воздуховоду к электровентилятору и процесс сушки при  сохранении  высоких  показателей  качества  готового продукта повторяется.