ХОЛОДИЛЬНИК АВТОМОБИЛЬНЫЙ

Двести лет прошло с тех пор, как стал известен эффект Зеебека и Пельтье. Эффект заключаются в перекачке тепла под действием ЭДС (электродвижущая сила), иначе говоря, полупроводниковый термоэлектрический элемент работает как тепловой насос.

Однако термоэлектрические элементы разработали лишь в последние десятилетия с появлением полупроводников высокой добротности на основе теллура и висмута. При этом термоэлектрические свойства полупроводников и элементов на их основе постоянно улучшаются. Массовое применение термоэлектрических элементов нашло себя в конструкциях холодильников для автомобиля. Уникальность термоэлектрических автомобильных холодильников заключается в исключительной надёжности, долговечности и конструктивной простоте. По этой причине термоэлектрические модули выпускают под напряжение питания 12 вольт применительно к автомобилю. Безусловным достоинством термоэлектрического холодильника является долговечность, так как в отличие от компрессорных холодильников, которые со временем теряют теплоноситель, например фреон. В результате постоянных вибраций и усталостных напряжений возникают микротрещины в системе, через которые фреон вытекает. Термоэлектрический же холодильник можно только с умыслом разбить. Возможности трансформации холодильника в пространстве автомобильного салона не создают проблем, так как свободно размещается в бардачке совместно с напитками в стандартной таре, и работает при любой пространственной ориентации, или ставится в гнездо подстаканника, которое имеется практически во всех моделях автомобилей. Лаконичная, но достаточная эргономика позволяет эксплуатировать автомобильный холодильник в любом координатном положении, удерживая ладонью, притом контакт с утеплителем из натуральной кожи обещает нежность охлаждённого напитка разной степени крепости и насыщенности.

Относительно удобства управления и функциональности следует обрадовать тем, что управление интеллектуально понятно даже ребёнку, однажды увидевши манипуляцию с вилкой прикуривателя и баночкой напитка, которая утопает в корпусе, так как достаточно воткнуть провод питания в разъём прикуривателя и холодильник холодит. Непосредственный контакт охлаждаемой стандартной баночки со стенкой стакана обеспечивает очень быстрое охлаждение, однако следует предостеречь, что комфортный перепад температуры напитка относительно окружающей среды не должен превышать пяти градусов Цельсия. В ином случае можно застудить горло вплоть до ангины. А также при охлаждении, например, пива ниже восьми градусов Цельсия теряются его вкусовые качества.

Автомобильный холодильник:

1 — стакан; 2 — утеплитель; 3 — радиатор; 4 — ребро; 5 — заглушка; 6 — втулка; 7 — вилка прикуривателя (не показана); 8 — винт (3 шт.); 9,10 -теплопроводная паста; 11 — провод; 12 — клей; 13 — термомодуль; 14 — кулер

Особенностью термоэлектрического холодильника является способность не только охлаждать напиток, но и нагревать. Для осуществления теплового реверса достаточно поменять полярность включения термоэлектрического элемента, то есть поменять плюс на минус, снабдив встроенным переключателем, однако наша пищевая промышленность напитки, такие как кофе, в алюминиевой таре не выпускает. Если компрессорные автомобильные холодильники холодят, то вся гамма предлагаемых различными производителями и фирмами термоэлектрических холодильников, лишь поддерживают холод, и только данный автомобильный холодильник натурально холодит, оправдывая предназначение. При этом холодильник очень компактен, ну и красив собой. Дизайн исключительно лаконичный и функционально оправдан своей достаточностью. Высокое качество изготовления без проблем достигается конструктивным выполнением элементов в виде деталей вращения, которые выполнимы на универсальных станках токарной группы. Уверен, что данный автомобильный холодильник под стандартную алюминиевую тару с напитками достоин занять абсолютно свободную нишу на радость производственникам вплоть до обязательной комплектации всех автомобилей в качестве необходимой оснастки. Не лишне отметить, что положительным моментом при технологической проработке конструктивного решения с применением глубокой вытяжки алюминия и его сплавов в массовом производстве рентабельность исключительно высока. Например, стакан (см. поз. 1) как один элемент, не будет дороже алюминиевой кружки, то есть конструкции из нескольких элементов.

КАК РАБОТАЕТ ПРИБОР?

Термоэлектрический элемент, или термомодуль Пельтье состоит из двух пластин теплопроводной бериллиевой керамики. Между керамических пластин размещены две группы полупроводниковых кристаллов (n-p) и (p-n) проводимости по 128 штук, которые спаяны между собой в определённой последовательности и образуют цепь из 256 кристаллов. При протекании постоянного тока через цепь между теплопроводной керамикой происходит активный теплообмен. В вакууме разность температур на поверхности пластин достигает до 70 градусов Цельсия, однако в воздушной среде, то есть в данном автомобильном холодильнике разность температур на поверхности пластин составляет 50 градусов Цельсия. Тепло от пластины, которая прижата к стакану 1 перекачивается к пластине, прижатой к радиатору 3.

Автомобильный холодильник со снятым дном. Внутри радиатора смонтирован вентилятор

Для снижения потерь при теплопереносе поверхность бериллиевой керамики покрыта пастой теплопроводной. Паста 10 улучшает контакт термомодуля Пельтье 13 с радиатором 3 и стаканом 1, однако потери тепла на каждом переходе до пьяти градусов Цельсия. В конечном итоге от стакана 1 перекачивается тепла на 40 градусов, охлаждая содержимое. При этом тепло от радиатора 3 необходимо быстро отводить, эту функцию выполняет кулер 14. При потере качественного контакта теплопроводной керамики с радиатором 3 термомодуль Пельтье 13 может расплавиться. Для добротного контакта термомодуля Пельтье 13 с радиатором 3 и стаканом 1 предусмотрены винты 8. Ребро 4, которое приклеено к заглушке 5 повышает эффективность обдува пластин радиатора 3. Таким образом, предотвращается скручивание воздушного потока, который направляется непосредственно на обдув пластин радиатора 3. Утеплитель 2 из натуральной кожи выполняет декоративную функцию, обеспечивает необходимую направленность теплопереноса и придаёт комфорт тактильным ощущениям.

КАК СОБРАТЬ УСТРОЙСТВО?

Очень важный момент, который определяет правильность сборки, относится к установке термомодуля Пельтье. Первым делом следует определить полярность включения. Два проводника, которые припаяны к пластине из теплопроводной керамики, должны примыкать к радиатору 3, а не наоборот. Для определения полярности следует кратковременно подвести к термомодулю питание пониженного напряжения, (не выше 12 вольт) постоянного тока и быстро отключить, иначе термомодуль расплавится. Затем на ощупь определить, которая из двух пластин тёплая, а которая -холодная. Если холодная пластина оказалась со стороны припаянных проводников, то следует поменять полярность. К стакану 1 приклеивается утеплитель 2.

Автомобильный холодильник для напитков в алюминиевых баночках

Во втулку 6 вставляется провод 11 и втулка 6 с натягом вставляется в гнездо стакана 1. Пластины термомодуля 13 покрываются теплопроводной пастой 10, а провода питания пропускаются в отверстие радиатора 3. Тремя винтами 8 соединяются радиатор 3 и стакан 1 между собой таким образом, чтобы термомодуль 13  плотно прилегал по всем плоскостям (см. сборочный чертёж). Произвести распайку проводов термомодуля 13, провода 11 и кулера 14     соблюдая полярность. Приклеить кулер 14 по оси радиатора 3 таким образом, чтобы провода распайки не касались лопастей кулера 14. Ребро 4 приклеивается к заглушке 5, которая защёлкивается с торца радиатора 3. Вилка прикуривателя 15 устанавливается обычным известным способом. После этого -сборка завершена.

Пользуйтесь уникальным холодильником, аналогов которому нет, и не переусердствуйте с пивом при испытании. За рулём пить нельзя.

В. АЛЁШИН