КОНДИЦИОНЕР ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ

Предложенное к защите патентом Российской Федерации на полезную модель техническое решение относится к отопительным, холодильным или вентиляционным устройствам, а точнее к автомобильным кондиционерам.
Из уровня техники широко известно значительное количество технических средств аналогичного назначения.
Так, например, известен воздушный кондиционер транспортного средства, содержащий теплообменник, включающий расположенные в одном корпусе испаритель и нагреватель, вентилятор, установленную между теплообменником и вентилятором управляемую перегородку, выполненную с возможностью перекрытия отверстия для прохода нагретого воздуха. Кондиционер также содержит воздуховоды с управляемыми заслонками, расположенные в передней части корпуса сверху, снизу и по торцами, а также дополнительную управляемую заслонку (см. описание к патенту SU 1792381, В 6О Н 3/00, 1993.01.30)(1).
Известна установка для кондиционирования воздуха, кабин транспортных средств и кранов, кроме того. Установка содержит корпус, в котором по периметру размещены термоэлектрические блоки, состоящие из термоэлектрических элементов, размещенных между радиаторами, расположенными в изолированных друг от друга частях корпуса. Выходные фронты радиаторов расположены по замкнутому контуру. Части корпуса имеют соответственно воздухозаборники, сообщенные с атмосферой. На торцевых поверхностях корпуса по его оси установлены патрубок для отвода воздуха в атмосферу и патрубок для подвода воздуха в кабину. В закрепленном на основании корпуса кожухе установлены электродвигатели, на выходных валах которых закреплены вентиляторы, соответственно установленные в патрубках (см. описание к патенту RU 2167370, F 24 F 5/00, В 60 Н 1/22, 2001.05.20 (2).
Наиболее близким устройством, назначения, аналогичного заявленному техническому решению, является кондиционер для автомобиля, содержащий соединенные трубопроводами компрессор, конденсатор, осушитель, расширительный клапан и испаритель, соединенный первым входом с расширительным клапаном, а первый выход испарителя - с компрессором, а также вентилятор для подачи воздуха в салон автомобиля.
Испаритель выполнен в виде устройства для теплообмена между хладагентом и жидким холодоносителем. Кондиционер содержит также жидкостный насос и теплообменник отопителя для теплообмена между жидким холодоносителем и воздухом, установленный с возможностью подсоединения его выхода к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания. Вход теплообменника отопителя соединен трубопроводом с жидкостным насосом, а выход - со вторым входом испарителя. Второй выход испарителя соединен с входом жидкостного насоса. Вентилятор для подачи воздуха в салон автомобиля размещен перед теплообменником отопителя. Также кондиционер содержит установленный на трубопроводе с возможностью подсоединения к системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания кран, выход которого соединен с входом теплообменника отопителя (см. описание к патенту RU 2185967, В 60 Н 1/00, 2002.07.27)(3).
Несмотря на высокий технический уровень исполнения упомянутых выше кондиционеров, их конструкции не лишены некоторых, изложенных ниже недостатков:
- громоздкость конструкции кондиционера, которая предусматривает установку дополнительного оборудования (компрессоры, конденсаторы, осушители, испарители, емкости для хранения хладагентов и др.), что приводит к увеличению стоимости кондиционера, уменьшению подкапотного пространства автомобиля;
- использование хладагентов (например, фреон различных марок), что приводит к увеличению стоимости кондиционера и его эксплуатационным затратам, включающим высококвалифицированное обслуживание, профилактику оборудования, ремонт и др.;
- разрушающее воздействие хладагентов на озоновый слой планеты, возникающее при их утечках, в том числе в результате автомобильных аварий, при которых фреон попав в салон автомобиля вытесняет воздух, что может вызвать нехватку кислорода и, как следствие, удушье людей, находящихся в салоне автомобиля; более того, жидкий фреон, при попадании на кожу, может вызвать обморожение, а при контакте с сигаретой или с открытым огнем, разлагаясь, фреон образует сильный токсичный газ.
Задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является устранение изложенных выше недостатков, посредством разработки принципиально новой конструкции кондиционера, позволяющей значительно снизить затраты на его изготовление, эксплуатацию, ремонт.
Достигаемый технический результат при этом выражается в упрощении конструкции кондиционера, позволяющей исключить элементы, предназначенные для использования хладагента, включая само охлаждающее вещество и, как следствие, упрощение процесса изготовления кондиционера его эксплуатации и ремонта.
Указанная выше задача решается тем, что кондиционер для автомобиля, содержащий корпус, теплообменник, вентилятор, каналы подвода и отвода воздушных масс, согласно заявленному техническому решению, содержит термоэлектрические преобразователи, а также дополнительные корпус, теплообменник, вентилятор, каналы подвода и отвода воздушных масс, при этом термоэлектрические преобразователи размещены с возможностью нагрева теплообменника и охлаждения дополнительного теплообменника, канал подвода воздушных масс, вентилятор и канал отвода воздушных масс размещены с возможностью подачи на теплообменник воздушных масс из атмосферы и их последующего выброса в атмосферу, а дополнительные канал подвода воздушных масс, вентилятор и канал отвода воздушных масс размещены с возможностью подачи на дополнительный теплообменник воздушных масс из салона автомобиля и их последующего выброса в салон автомобиля.
Как видно из изложенного выше, принцип работы кондиционера основан на, так называемом, эффекте Пельтье - термоэлектрическом явлении: при пропускании электрического тока через контакт (спай) двух различных веществ (проводников или полупроводников) на контакте, помимо джоулева тепла, происходит выделение дополнительного тепла Пельтье при одном направлении тока и его поглощение при обратном направлении.
Причина возникновения эффекта Пельтье на контакте полупроводников с одинаковым видом носителей тока такая же, как и в случае контакта двух металлических проводников. Носители тока по разные стороны спая имеют различную среднюю энергию, которая зависит от многих причин: энергетического спектра, концентрации, механизма рассеяния носителей заряда. Если носители, пройдя через спай, попадают в область с меньшей энергией, они передают избыток энергии кристаллической решетке, в результате чего вблизи контакта происходит выделение теплоты Пельтье и температура контакта повышается. При этом на другом спае носители, переходя в область с большей энергией, заимствуют недостающую энергию от решетки, происходит поглощение теплоты Пельтье и понижение температуры.
Ниже приводится описание графических материалов и пример осуществления заявленного технического решения, поясняющие его сущность и никоим образом не ограничивающие все возможные варианты его реализации.
На графических материалах схематично представлено исполнение кондиционера в следующем элементном составе:
1 - корпус,
2 - дополнительный корпус,
3 - теплообменник,
4 - дополнительный теплообменник,
5 - вентилятор,
6 - дополнительный вентилятор,
7 - термоэлектрические преобразователи,
8 - канал подвода воздушных масс,
9 - канал отвода воздушных масс,
10 - дополнительный канал подвода воздушных масс,
11 - дополнительный канал отвода воздушных масс,
12 - устройство задания и контроля уровня температуры в салоне.
Кондиционер работает следующим образом.
Электрический ток, протекая через термоэлектрические преобразователи (7) вызывает охлаждение дополнительного теплообменника (4) и нагрев теплообменника (3). Через радиатор (не показан) дополнительного теплообменника (4), при помощи дополнительных вентилятора (6) и канала подвода воздушных масс (10) воздушные массы из салона автомобиля (не показан) подаются на дополнительный теплообменник (4).
После охлаждения воздушных масс в дополнительном теплообменнике (4) они подаются обратно в салон автомобиля посредством дополнительного канала отвода воздушных масс (11).
Одновременно с этим, воздушные массы из атмосферы (т.е. находящиеся снаружи салона автомобиля), будучи холоднее теплообменника (3) подаются вентилятором (5), посредством канала подвода воздушных масс (8) в теплообменник (3), вследствие чего теплообменник (3) охлаждается.
После нагрева воздушных масс в теплообменнике (3), они подаются обратно в атмосферу посредством канала отвода воздушных масс (9).
Установление необходимого уровня температуры в салоне автомобиля, ее отслеживание, а также включение кондиционера и его отключение, осуществляется посредством устройства задания и контроля уровня температуры в салоне (12).
Таким образом, заявленное техническое решение позволяет значительно упростить конструкцию кондиционера с одновременным снижением затрат на его изготовление, эксплуатацию, ремонт. Кондиционер имеет незначительные массогабаритные показатели, вследствие чего может быть установлен в салоне любого отечественного автомобиля, в т.ч. «Ока». Кондиционер не имеет расходных материалов, не требует дополнительной профилактики, не дает никаких побочных выбросов ни в салон автомобиля, ни в атмосферу, не токсичен и безопасен.