RS55575B1

RS55575B1 - Sistemi i postupci koji se odnose na termo-električni sistem izmene toplote

Info

Publication number: RS55575B1
Application number: RS20170044A
Authority: RS
Inventors: Jesse W Edwards; Robert Joseph Therrien; M Sean June; Abhishek Yadav; Iii James Barton Summers
Original assignee: Phononic Devices Inc
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2017-05-31
Also published as: JP2015521272A; LT2847524T; CN104854414B; CY1118481T1; US10012417B2; HUE031683T2; US20130291555A1; JP6378464B1; KR102313264B1; US20130291557A1; US20130291561A1; CN107504715A; WO2013169772A1; SMT201700089B; SMT201700089T1; CN107504713B; US20130291556A1; US20130291563A1; DK2847524T3; US9103572B2

Description

Oblast pronalaska

[0001]Predstavljeni pronalazak se odnosi na termo-električni izmenjivač toplote u termo-električnim sistemima i na upravljanje istih.

Stanje tehnike

[0002]Danas se mnogi rashladni sistemi zasnivaju na sabijenom gasu i upotrebi termostatskog regulisanja radnog ciklusa. Međutim, pravi sistemi za hlađenje koji rade na principu sabijenog gasa, nisu dovoljno dinamični da zadovolje stanje mirovanja i prelazno stanje, kao što su prekid i uspostavljenje rada. Tako, sabijene pare rashladnog sistema daleko prevazilaze potrebe izmene toplote tokom stabilnog rada. Višak koji se oslobodi prekomernim rashladnim sposobnostima, omogućava poboljšanje učinka rada pri zaustavljanju, prisustvo velikog prenapona tokom početka rada, zahteva veći kapacitet, a samim tim i skuplje delove koji moraju da izdrže dodatno opterećenje. Osim toga, veliki prenapon i opterećenje koji nastaju tokom upravljanja ciklusom, prekomerno troše delove, što dovodi do preranog kvara. Dalje gledano, po samoj prirodi stvari upravljanja procesom, termodinamičim granicama i zahtevanim učinkom proizvoda, rashladni sistemi zasnovani na sabijenom gasu su manje delotvorni od najpovoljnijeg.

[0003]Mana manjeg učinka sistema za hlađenje na osnovu sabijenog gasa se ogleda u tačnom upravljanju temperaturom unutar rashladne komore. Tipično, kada temperatura rashladne komore dostigne određenu vrednost, sabijena para rashladnog gasa se pokrene i kruži dok temperatura u rashladnoj komori ne padne ispod odredjene vrednosti. U trenutku kada temperatura u rashladnoj komori padne ispod odredjene vrenosti, rashladni gas zaustavi kretanje. I pored povećanog habanja delova, ovaj tip upravljanja će imati veliki temperaturni opseg u nastojanju da umanji potrošnju energije i omogući rad u različitim uslovima. Ovakav način rada se najčešće koristi zato što se prigušenje ili promena sposobnosti teško postiže i primena je teška i skupa u kompresorima gasnog ciklusa, sa određenim ograničenjima korisnosti kao što je opadanje zapreminske sposobnosti.

[0004]JP 2001-330339 opisuje postupak upravljanja izmenjivača toplote kod većine termo-električnih hladnjaka (TEH), za održavanje zadate temperature komore, obuhvata dobijanje podataka temperature komore i izbor upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova, u većini TEH-ova, što je zasnovano je na temperaturi komore prema uvodu u patentnom zahtevu 1.

[0005]Ostaje potreba da se tačno upravlja temperaturom rasladnih komora gde je učinak delova koji se koriste za razmenu toplote rashladnih komora doveden do najviših granica. Osim toga, potreban je sistem i postupak koji dozvoljava pojedinačan odabir delova, a time i sposobnost, unutar rashladnog uređaja zasnovanu, na rashladnim zahtevima rashladne komore.

t

Kratak prikaz

[0006]Prikazani pronalazak se odnosi na postupak upravljanja izmenjivačem toplote prema patentnom zahtevu 1 i rashladnom sistemu prema patentnom zahtevu 15. Neka rešenja uključuju postavljanje dvofaznog izmenjivača toplote unutar termo-električnog sistema. Uglavnom, dvofazni izmenjivač toplote se postavlja pod uglom u odnosu na uspravnu ravan. U jednom izvođenju, ugao se kreće od 2 stepena do 88 stepeni od uspravne ravni. U drugom izvođenju raspon uglova se kreće od 6 stepeni do 84 stepena od uspravne ravni. I u još jednom izvođenju, ugao se kreće od 12 stepeni do 78 stepeni od uspravne ravni. U jednom poželjnom izvođenju, ugao se odabira tako da radni fluid ima najveći toplotni fluks u oblasti dvofaznog izmenjivača toplote. Na ovaj način, učinak dvofaznog toplotnog izmenjivača se povećava.

[0007]Stručnjaci iz ove oblasti će razumeti obim pronalaska i sagledati njegova dodatna izvođenja nakon čitanja sledećeg detaljnog opisa poželjnih izvođenja i propratnih crteža.

Kratak opis crteža

[0008]Priloženi crteži čine sastavni deo ovog detaljnog opisa, objašnjavaju nekoliko gledišta ovog pronalaska i zajedno sa opisom služe da objasne načelo pronalaska.

Slika 1. objašnjava termo-električni rashladni sistem sa rashladnom komorom, izmenjivač toplote sa kasetom koja uključuje višestruki termo-električni hladnjak (TEH), postavljen između hladne strane hladnjaka i tople strane hladnjaka, i upravljačku jedinicu koja upravlja TEH-om da bi održala zadate vrednosti temperature unutar rashladne komore, u skladu sa jednim primerom predstavljenog pronalaska;

Slika 2. je grafički prikazuje rashladni učinak i rashladne sposobnosti TEH-a u zavisnosti od ulazne struje na TEH-u;

Slika 3. je podrobno prikaz kasete sa slike 1, na kojoj kaseta sadrži TEH povezan sa pločom koja omogućuje izbor upravljanja između više različitih podsklopova TEH-a i niza (većeg broja) TEH-ova, usklađenih sa jednim izvođenjem predstavljenog pronalaska;

Slika 4. detaljano prikazuje kasete sa slike 1, na kojoj kaseta sadrži TEH, povezan sa pločom koja omogućava izbor upravljanja različitim podsklopovima TEH-a u nizu drugih TEH-ova, usaglašenih sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 5. detaljno prikazuje kasete sa slike 1, na kojoj kaseta sadrži TEH povezan na ploču koja omogućava odabir upravljanja više različitih podsklopova TEH-a, usaglašenih sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

t

Slika 6. detaljno prikazuje kasete sa slike 1, na kojoj kaseta obuhvata jedan TEH, povezan na ploču i usaglašen sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 7. detaljno prikazuje sliku 1, na kojoj kaseta sadrži četiri TEH-a, povezanih na ploču i usaglašenih sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 8. detaljno prikazuje kasetu sa slike 1, na kojoj kaseta sadrži šest TEH-ova, povezanih na ploču i usaglašenih sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 9. prikazuje povezanost ploče sa slike 3 bez TEH-ova, usaglašenu sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 10. objašnjava povezanost ploče na slici 4 bez TEH-ova, usaglašenu sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

i

Slika 11. prikazuje povezanost ploče na slici 5 bez TEH-ova, usaglašenu sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 12. objašnjava povezanost ploče na slici 6 bez TEH-a, usaglašenu sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 13. objašnjava povezanost ploče na slici 7 bez TEH-ova, usaglašenu sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 14. prikazuje povezanost ploče na slici 8 bez TEH-ova, usaglašenu sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 15. objašnjava primer jednog sastava sistema, raspored detalja različitih radnih stanja, ulaza i izlaza, upravljačke jedinice sa slike 1, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 16. detaljano objašnjava rad upravljačke jedinice sa slike 1, kada radi u različitim radnim stanjima, prikazanim na slici 15, usaglašeno sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 17. objašnjava postupak rada upravljačke jedinice prikazane na slici 1, za održavanje temperature rashladne komore pri zadatoj vrednosti temperature, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 18. objašnjava postupak rada upravljačke jedinice prikazane na slici 1, za održavanje temperature rashladne komore pri zadatoj vrednosti, usaglašeno sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 19. objašnjava postupak rada upravljačke jedinice prikazane na slici 1, za praćenje temperature jednog ili više delova izmenjivača toplote sa slike 1, za otkrivanje stanja pregrevanja i, kao odgovor, da preuzme mere smanjanja temperature, jednog ili više delova izmenjiva"ča toplote, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slike od 20A do 20C objašnjavaju termo-električni rashladni sistem koji ima više uporednih izmenjvača toplote usaglašenih sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 21. objašnjava termo-električni rashladni sistem koji sadrži dve rashladne komore, od kojih svaka posebno sadrži termo-uparen hladnjak, , usaglašeno sa drugim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 22. je detaljno objašnjenje izmenjivača toplote, što je prikazano na slici 1, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slike 23. i 24. su grafički prikaz dejstva termičke diode od propusnog kola do zaustavnog kola, koje su spregnute sa izmenjivačem toplote prikazanim na slici 22, što je usaglašeno sa jednim izj/ođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 25. objašnjava dejstvo termičke diode hibridnog izmenjivača toplote, usaglašno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 26. do 29. su nacrti prikazani izgledi hladne strane izmenjivača toplote sa slike 1 i slike 21, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slike 30. objašnjava izmenjivač toplote koji je fizički odvojen i od tople strane i od hladne strane hladnjaka, koji su termički povezani preko provodnika toplote, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 31. je nacrt prikaza protoka toplote u izmenjivaču toplote prikazanom na slici 30, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slike 32.' i 33. objašnjavaju izvođenje termo-električnog rashladnog sistema koji koristi toplotu sa izmenjivača toplote prikazanog na slici 30;

Slika 34. objašnjava postavljanje dvofaznog izmenjivača toplote pod nagibom u odnosu na uspravnu ravan, usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slika 35. objašnjava jedan poseban primer sa slike 34. na kojoj je dvofazni izmenjivač toplote postavljen pod određenim uglom koji je prilagođen naročitom izvođenju dvofaznog izmenjivača toplote;

Slike 36A i 36B objašnjavaju postavljanje dvofaznog izmenjivača toplote sa slike 34. usaglašeno sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Slike 37A i 37B objašnjavaju postavljanje dvofaznog izmenjivača toplote sa slika 34, 36A i 36B na zid kod termo-električnih sistema (npr. unutrašnji zid kod termo-električnih rashladnih sistema), kao što je određen ugao kod dvofaznog izmenjivača toplote, a usaglašen sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska; i

Slika 38. je blok dijagram za upravljačku jedinicu sa slike 1. usaglašen sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska;

Detaljan opis

[0009] Izvođački sklopovi čiji opisi slede u daljem tekstu, predstavljaju podatke koji omogućuju tehničkim stručnjacima da vežbaju izvođenje i da objasne najbolji način rada prilikom izvođenja. Nakon čitanja sledećeg opisa, imajući u vidu prikazane slike, tehnički stručnjaci će biti u stanju da razumeju opštu zamisao pronalaska i da prepoznaju primenu ovih zamisli ne samo u ovom primeru.

[0010]Podrazumeva se da, iako uslovi prvi, drugi, itd. mogu biti korišćeni da opišu razne delove, oVi delovi ne treba da budu ograničeni ovim uslovima. Ovi uslovi se koriste samo da bi razgraničili jedan sastavni deo od drugog. Na primer, prvi sastavni deo bi mogao biti nazvan drugim delom, i slično, a drugi deo bi mogao da se nazove prvim delom, bez udaljavanja od područja predstavljenog pronalaska. Kao što ovde korišćen izraz "i/ili" podrazumeva bilo koju i sve kombinacije jedne ili više povezanih navedenih stavki.

[0011]Povezani pojmovi kao što su "ispod" ili "iznad" ili "gornji" ili "donji" ili "vodoravni" ili "uspravni", mogu se koristiti da opišu odnose jednog dela, sloja ili oblasti u odnosu na drugi deo, sloj ili oblast kao što je predstavljeno na slikama. Podrazumeva se da su ovi uslovi i ova razmatranja su namenjena da obuhvate različite položaje uređaja prema dodatnim položajima prikazanim na slikama.

[0012]Stručni izrazi koji se koriste imaju svrhu da opišu samo određena izvođenja i nisu ograničeni samo na pronalazak. Korišćena jednina oblika određenih članova koji su namenjeni množini takođe, sem ako objašnjenje jasno ne pokazuje drugačije. To će se dalje shvatiti kroz izraze: "obuhvata ", "obuhvaćen", "uključuje", i/ili "uključujući", kada se ovde koristi označeno prisustvo utvrđenih osobina, celih brojeva, koraka, radnji, sastojaka i/ili sastavnih delova, ali ne isključuju prisustvo ili dodatak jednog ili više drugih osobina, celih brojeva, koraka, radnji, sastojaka, sastavnih delova, i/ili njihovog skupa.

[0013]Ukoliko nije drugačije određeno, svi izrazi (uključujući tehničke i naučne izraze) koji se koriste ovde imaju isto značenje koje obično imaju za oblasti u kojima se koristi ovaj pronalazak. U daljem tekstu će se razumeti da korišćeni izrazi izrazi treba da se tumače kao izrazi koji imaju uobičajeno značenje za oblast u kojoj se primenjuju i da se neće tumačiti u idealizovanom značenju ili preterano formalnom značenju, u osim ako se to izričito ne naglasi.

[0014]Slika 1 opisuje termo-električni rashladni sistem 100 usaglašen sa jednim izvođenjem predmetnog pronalaska. Kao što je prikazano, termo-električni rashladni sistem 100 sadrži rashladnu komoru 102, izmenjivač toplote 104, i upravljačku jedinicu 106 koja upravlja hlađenjem unutar rashladne komore 102. Izmenjivač toplote 104 sadži toplu stranu hladnjaka 108, hladnu stranu hladnjaka 110, i kasetu 112 koja sadrži višestruke termo-električne hladnjake (TEH-ove), gde svaki TEH ima hladnu stranu koja je toplotno spojena sa hladnom stranom hladnjaka 110 i sa toplom stranom koja je toplotno povezana sa toplom stranom hladnjaka 108. TEH-ovi su prvenstveno uređaji sa tankim filmom. Kada se jedan ili više TEH-ova stavi u upotrebu od strane upravljačke jedinice 106, upotrebljeni TEH-ovi upravljaju toplom stranom hladnjaka 108 i hladnom stranom hladnjaka 110, čime olakšavaju prenos viška toplote u rashladnoj komori 102. Naročito ako je jedan ili više TEH-ova u radu, topla strana hladnjaka 108 se zagreva i time stvara isparenja, a hladna strana hladnjaka 110 se hladi i stvara kondenzat.

[0015]Ponašaju se kao kondenzator, hladna strana hladnjaka 110 olakšava izvlačenje toplote iz rashladne komore 102 preko propusnog kola 114 povezane sa hladnom stranom hladnjaka 110. Propusno kolo 114 je termički povezana sa unutrašnjim zidom 115 termo-električnog rashladnog sistema 100. Unutrašnji zid 115 određuje rashladnu komoru 102. U jednom izvođenju, propusno kolo 114 je ili ugrađena u unutrašnji zid 115 ili je ugrađena pravo na spoljašnju površinu unutrašnjeg zida 115. Propusno kolo 114 se oblikuje prema bilo kojem tipu vodovodne cevi pogodne za rashladno sredstvo (npr. dvofaznog rashlađivača), koja prolazi ili prelazi kroz propusno kolo 114. Zbog toplotne sprege propusnog kola 114 i unutrašnjeg zida 115, rashladno sredstvo prima toplotu od rashladne komore 102 pošto rashladno sredstvo prolazi kroz propusno kolo 114. Propusno kolo 114 može da se napravi, na primer, od bakarne cevi, plastične cevi, cevi od nerđajućeg čelika, aluminijumske cevi, ili nečeg slično.

[0016]Kondenzator na hladnoj strani hladnjaka 110 i propusno kolo 114 rade u skladu sa pogodnom tehnikom izmene toplote. U jednom odabranom izvođenju, propusno kolo 114 radi u saglasnosti sa načelom termosifona (tj. ponaša se kao termosifon), tako da sredstvo za hlađenje putuje od hladne strane hladnjaka 110, kroz propusno kolo 114 i nazad do hladne strane hladnjaka 110, tako da hladi rashladnu komoru 102 korišćenjem dve faze, pasivnog toplotnog prenosa. Posebno kod pasivne razmene toplote koja se javlja putem prirodnog strujanja rashladnog sredstva u propusnom kolu 114 i rashladne komore 102. U odabranom izvođenju, rashladno sredstvo je u tečnom stanju kada rashladno sredstvo dolazi u dodir sa rashladnom komorom 102. Naročito, pasivna razmena toplote nastaje između sredine rashladne komore 102 i rashladnog sredstva propusnog kola 114, tako da temperatura u komori 102 za hlađenje opada a temperatura rashladnog sredstva raste i/ili dolazi do promene faze. Kada temperatura rashladnog sredstva poraste, gustina rashladnog sredstva opada, kao pri prolasku kroz isparivač. Ishod toga je da se rashladno sredstvo kreće naviše putem sile potiska u propusnom kolu 114 prema izmenjivaču toplote 104 i posebno prema hladnoj strani hladnjaka. Rashladno sredstvo dolazi u toplotni dodir sa hladnom stranom hladnjaka 110, gde se izmenjuje toplota između rashladnog sredstva i hladne strane hladnjaka 110, rashladno sredstvo se kondenzuje i ponovo teče kroz propusno kolo 114 putem gravitacije u cilju da izvuče dodatnu toplotu iz rashladne komore 102. Prema tome, u^pojedinim izvođenjima, propusno kolo 114 radi kao isparivač prilikom hlađenja rashladne komore 102.

[0017]Kao što je prethodno rečeno, izmenjivač toplote 104 obuhvata kasetu 112 koja je postavljena između tople stane hladnjaka 108 i hladne strane hladnjaka 110. TEH-ovi u kaseti 112 imaju toplu stranu (tj. stranu koja je topla tokom rada TEH) a toplotno su spojeni sa toplom stranom hladnjaka 108 i hladnom stranom (tj. stranom koja je hladna tokom rada TEH), koja je toplotno povezana sa hladnom stranom hladnjaka 110. TEH unutar kasete 112 efektivno olakšava prenos toplote između hladne strane hladnjaka 110 i tople strane hladnjaka 108. Posebno, kada se prenos toplote javlja između rashladnog sredstva u propusnog kola 114 i hladne strane hladnjaka 110, TEH-ovi u radu prenose toplotu između hladne strane hladnjaka 110 i tople strane hladnjaka 108.

i

[0018]Ponaša se kao isparivač, topla strana hladnjaka 108 olakšava odbijanje toplote ka spoljašnjoj sredini rashladne komore 102 preko zaustavnog kola 116 i toplotno je povezan sa toplom stranom hladnjaka 108. Zaustavno kolo 116 je toplotno povezana sa spoljašnjim zidom 118, ili spoljašnjim omotačem, termo-električnog rashladnog sistema 100. Spoljasnji zid 118 je u neposrednom toplotnom spoju sa spoljašnjom sredinom rashladne komore 102. Osim toga, spoljasnji zid 118 je toplotno izolovan od prihvatno kolo 114 i unutrašnjeg zida 115 (i time rashladna komora) na primer, sa odgovarajućom izolacijom. U jednom izvođenju zaustavno kolo 116 je ugrađena unutar spoljašnjeg zida 118 ili postavljena na površinu spoljašnjeg zida. Zaustavno kolo 116 je napravljena od bilo koje vrste vodovodnih cevi koje omogućavaju prenos toplote (npr. dvofaznog rashlađivača) koja prolazi ili prelazi kroz zaustavno kolo. Određenim termičkim spajanjem zaustavno kolo 116 i spoljašnje sredine, sredstvo prenosa toplote odvodi toplotu u spoljašnju sredinu, pošto sredstvo prenosa toplote prolazi kroz zaustavno kolo 116. Zaustavno kolo 116 može da se napravi, na primer, od bakarnih cevi, plastičnih cevi, cevi od nerđajućeg čelika, alimunijumskih cevi, ili nečeg sličnog.

[0019]Isparivač na toploj strani hladnjaka 108 i zaustavno kolo 116 rade prema bilo kojoj pogodnoj tehnici izmene toplote. U jednom poželjnom izvođenju, zaustavno kolo 116 radi po principu termosifona (tj. ponaša se kao termosifon), tako da se sredstvo prenosa toplote kreće od tople strane hladnjaka 108, kroz zaustavno kolo 116 i nazad do tople strane hladnjaka, na taj način otpadna toplota koristi dvofaznu pasivnu izmenu toplote. Naročito, topla strana hladnjaka 108 prenosi toplotu dobijenu od hladne strane hladnjaka 110 do sredstva prenosa toplote unutar zaustavnog kola 116. Kada se toplota prenese do sredstva za prenos toplote, sredstvo za prenos toplote menja fazu i kreće se kroz zaustavno kolo 116 i dolazi do toplotnog dodira sa spoljašnjim zidom 118 tako da se toplota izračuje u spoljašnost izvan rashladne komore 102. Kada je sredstvo prenosa toplote unutar zaustavno kolo 116 u neposrednom toplotnom dodiru sa spoljašnjim zidom 118, događa se pasivna izmena toplote između sredstva izmene toplote i zaustavnog kola 116 i spoljašnje sredine. Kao što je poznato, pasivna izmena toplote izaziva kondenzaciju sredstva za prenos toplote u zaustavnom kolu 116, tako da se sredstvo za prenos toplote vraća nazad do izmenjivača toplote 104 pod dejstvom gravitacije. Prema tome, zaustavno kolo 116 radi i kao kondenzator kada otpadna toplota spoljašnje sredine prelazi na rashladnu komoru 102.

[0020]Kao što je podrobno raspravljano u prethodnom tekstu, u jednom poželjnom izvođenju, izmenjivač toplote 104 nije u neposrednom toplotnom dodiru sa rashladnom komorom 102 i umesto toga je toplotno izolovan od rashladne komore 102. Takođe, izmenjivač toplote 104 nije u neposrednom toplotnom dodiru sa spoljašnjim zidom 118 pa je umesto toga toplotno izolovan od spoljašnjeg zida 118. Prema tome, kao što će biti kasnije podrobnije objašnjeno, izmenjivač toplote 104 je toplotno izolovan obostrano, i od rashladne komore 102 i od spoljašnjeg zida 118, kod termo-električnog rashladnog sistema 100. Važnije je, da ovo onemogućava efekat toplotne diode, koji sprečava vraćanje toplote nazad u rashladnu komoru 102 kada TEH-ovi nisu u upotrebi.

[0021]temperatura unutar rashladne komore 102. Uopsteno, upravljačka jedinica 106 radi tako da stavlja u dejstvo/van dejstva TEH-ove, šalje uput tekućem TEH-u, i/ili odabira upravljanje radnog ciklusa TEH-a da bi se održala zadata vrednost temperature. Dalje, u poželjnom izvođenju, upravljačkoj jedinici 106 je omogućeno da izdvoji, ili nezavisno, da upravlja jednom ili više, a u nekim izvođenjima, sa dva ili više podsklopa TEH-ova, kada svaki podsklop ima jedan ili više različitih TEH-ova. Prema tome, na primer, ako postoje četiri TEH-a u kaseti 112, upravljačkoj jedinici 106 može biti omogućeno da posebno upravlja prvim pojedinim TEH-om, drugim TEH-om i skupom od preostala dva TEH-a (tj. prvi i drugi samostalni TEH-ovi i skup od dva preostala TEH-a). Ovim postupkom, upravljačka jedinica 106 može, na primer, da pokrene jedan, dva, tri ili sva četiri TEH-a nezavisno, do najveće iskorišćenosti, ako je tako zahtevano.

[0022]Nastavljajući ovaj primer, upravljačkoj jedinici 106 može biti omogućeno da zasebno odabira i upravlja: (1) u dejstvu/van dejstva prvog pojedinačnog TEH-a, ulazom prvog odabranog TEH-a, i/ili radnim ciklusom jednog samostalnog TEH-a; (2) u dejstvu/van dejstva drugog pojedinačnog TEH-a, ulazom drugog odabranog TEH-a, i/ili radnim ciklusom drugog odabranog TEH-a; i (3) u dejstvu/van dejstva skupa od dva TEH-a, ulazom grupe od dva odabrana TEH-a, i/ili radnim ciklusom grupe od dva odabrana TEH-a. Korišćenjem ovih zasebnih odabira upravljanja različitim podsklopovima TEH-ova, upravljačke jedinice 106, poželjno je upravljanje TEH-ovima radi povećanja iskorišćenja termo-električnog rashladnog sistema 100. Na primer, upravljačka jedinica 106 može da upravlja TEH-ovima kako bi se povećala iskorišćenost kada se radi u stabilnom stanju, kao kada se rashladna komora nalazi u zadatim temperaturnim okvirima ili u unapred određenom stabilnom stanju temperaturnog opsega. Međutim, tokom zaustavljanja ili uspostave rada, upravljačka jedinica 106, može da upravlja TEH-ovima kako bi postigla željeni učinak, kao što je uvećanje odvođenja toplote iz rashladne komore 102, pružajući kompromis između vremena zaustavljanja/uspostavljanja rada i iskorišćenosti, ili slično,

i

[0023]Pre nego što nastavimo, kratka rasprava o rashladnoj sposobnosti naspram osobina ulaznih struja i iskorišćenost naspram osobina ulaznih struja TEH-ova. U tom smislu slika 2 je grafikon koji oslikava rashladnu sposobnost (Q) i rashladni učinak (COP) TEH-a, naspram ulazih struja TEH-a. Rashladni učinak se preciznije predstavlja koeficijentom učinka (COP). Kao što je prikazano na slici 2, ulazna struja (I) TEH-a povećava se, rashladni učinak TEH-a takođe raste. Tačka na krivi rashladne sposobnosti (Q) gde je odvedena najveća količina toplote od strane TEH-a označena je kao Qmax. Prema tome, kada TEH radi na Qmax/TEH odvodi najveću količinu toplote. TEH radi pri Qmaxkada se odgovarajuća najveća struja lmaxse dovodi do TEH-a. Slika 2 takođe prikazuje COP TEH-a u zavisnosti od jačine struje. Za rashladni zahtev, COP TEH-a je odnos toplote odvedene pri količini rada doveden na TEH da odvede toplotu. Količina toplote, ili sposobnost (O), na kojoj je COP TEH-a je najveći je označen kao Qc0Pmax. TEH radi na QcoPmaxkada je jačina struje lCoPmaxdovedena TEH-u, kada TEH radina Qcopmax.

[0024]Kao što je razmatrano u prethodnom delu, u poželjnom izvođenju, upravljačka jedinica 106, upravlja TEH-ovima unutar kasete 112 tako da su tokom stabilnog stanja rada, jedan ili više TEH-ova su u dejstvu i rade u Ocopma*a preostali TEH-ovi su van dejstva, na taj način da povećavaju učinak. Broj TEH-ova u radu i obrnuto, broj TEH-ova koji nisu u upotrebi, određen je potrebom. Suprotno, tokom zaustavljanja ili uspostavljanja rada, jedan ili više i moguće svi TEH-ovi unutar kasete 112 su u radu i rade u skladu željenim osobinama. Jedan primer željenog učinka je da su svi TEH-ovi u dejstvu i da rade na Qmax-ii u cilju smanjanja vremena zaustavljanja i uspostavljanja rada. Međutim, željeni učinak može da se na drugi način obezbedi kao kompromis između vremena zaustavljanja ili uspostavljanja rada vreme i učinka gde su, na primer, svi TEH-ovi su u dejstvu i rade u prostoru između Qcopmaxi Qmax. Primetite da, kao što je objašnjeno ispod, upravljanje sa TEH-ovima nije ograničeno samo na ovaj primer.

[0025]Kao što je gore navedeno, slika 2 prikazuje rashladnu sposobnost i rashladni učinak jednog TEH-a. Povećavanjem broj TEH-ova, linearno raste sposobnost odvođenja toplote bez uticaja na rad COP termo-električnog rashladnog sistema 100, u kome je upotrebljen TEH. Prema tome, ako termo-električni rashladni sistem 100 ima četiri TEH-a, tada sposobnost odvođenja toplote termo-električnog rashladnog sistema 100 raste četvorostruko u poređenju sa izvođenjem termo-električnog rashladnog sistema 100 koji sadrži jedan TEH, dok istovremeno omogućava da ceo sistem, u nekim poželjnim izvođenjima, radi između Qc0pmaxi Qmax-

[0026]Trebalo bi napomenuti da dok je TEH pod dejstvom električne struje i slika 2 se razmatra u sklopu okolnosti hlađenja, isto načelo se primenjuje u okolnostima obnavljanja toplote/proizvodnje snage, gde se TEH-ovi koriste za proizvodnju snage, ili struje, kao odgovor na toplotu.

TEHkaseta

[0027]Pre nego što pojedinačno raspravimo o rukovanju upravljačkom jedinicom 106, koja pojedinačno odabira i upravlja radom TEH-ova, korisno je raspraviti izvođenja kasete 112, sa slike 1, koja omogućava pojedinačan i nezavisan odabir upravljanja radom TEH-ova. Imajte na umu da se sledeća rasprava kasete 112 odnosi na termo-električni rashladni sistem 100 sa slike 1, na kojoj kaseta 112 nije ograničena samo na korišćenje u okviru termo-električnog rashladnog sistema 100 sa slike 1, niti na termo-električno hlađenje uopšteno. Na primer, kaseta 112može se primeniti u obnovi toplote ili u stvaranju snage.

[0028]Kao što je gore napomenuto, TEH-ovi u kaseti 112 koriste se da podese zadatu temperaturu rashladne komore 102. Da bi se zadovoljila zahtevana rashladna sposobnost za više rashladnih predstavki, termo-električnog rashladnog sistema 100 koji upotrebljava više TEH-ova.(Korišćenje više TEH-ova je korisnije u poređenju sa upotrebom jednog velikog TEH-a, zato što više TEH-ova mogu da se nezavisno upravljaju i obezbede željeni učinak pod različitim uslovima. Nasuprot tome, jedan preuveličan TEH koji je namenjen da obezbedi najveću željenu mogućnost za zaustavljanje ili uspostavu rada, ne omogućava dovoljnu gipkost u radu. Na primer, tokom stabilnog rada, jedan preuveličan TEH bi radio na donjoj granici svojih mogućnosti koja odgovara donjoj vrednosti COP. Drugim rečima, preuveličan TEH bi radio sa lošim učinkom. U suprotnom, upravljačka jedinica 106 je u mogućnosti da pojedinačno upravlja podsklopom svakog TEH-a u kaseti 112 u cilju da omogući najveću iskorišćenost tokom uslova stabilnog rada.

[0029]Slike od 3 do 5 prikazuju izvođenje kasete 112 koja omogućava da upravljačka jedinica 106 pojedinačno i nezavisno upravlja različitim podsklopovima TEH-a prema potrebnom nacrtu. Međutim, ova izvođenja sa slika od 3 do 5 su samo primeri. Kaseta 112 može da se prilagodi da sadrži bilo koji broj TEH-ova i da omogući da se sa bilo kojim brojem TEH-ova nezavisno upravlja. Svaki podsklop sadrži jedan ili više TEH-ova. Dalje, različiti podsklopovi mogu da sadrže isti broj ili različiti broj TEH-ova.

[0030]U izvođenju sa slike 3, kaseta 112 uključuje TEH-ove od 120a do 120f (uopšteno se odnose na zbir TEH-ova 120 i pojedinačno kao TEH 120) postavljenih na povezujućoj ploči 122. TEH-ovi 120 su uređaji nanešeni u tankom sloju. Neki neograničavajući primeri tankoslojnih TEH-ova su opisani u U.S. Patent No. 8,216,871, pod nazivom METHOD FOR THIN FILM TERMOELECTRIC MODULE FABRICATION (Postupak pravljenja tankoslojnih termo-električnih delova). Povezujuća ploča 122 sadrži male količine električnog provodnika od 124a do 124d (prevashodno se ovde odnosi na skup provodnih veza 124 i pojedinačno kao provodne veze 124), koji određuje četiri podgrupe TEH-ova od 120a do 120f. Posebno, TEH-ovi 120a i 120b su električno redno povezani jedan sa drugim preko provodnih veza 124a, i kao takav, od prvog podsklopa TEH-ova 120. Na isti način, TEH-ovi 120c i 120d su električno povezani preko provodne veze serijskom vezom, kao i sa 124b, tako da obrazuju drugi podsklop TEH-ova 120 od toga. TEH 120e je povezan provodnom vezom sa 120d, i kao takav obrazuje treći podsklop TEH-a 120 i TEH 120f je povezan sa provodnom vezom i 120c, te kao takav, obrazuje četvrti podsklop TEH-ova 120. Upravljačka jedinica 106 (slika 1) može, u neodređenom redu, da odabira upravljanje prvog podsklopa TEH-ova 120 (tj. 120a i 120b TEH-ova), da upravlja jačinom struje koja se šalje na provodnu vezu 120a, odabira upravljanje drugim podsklopom TEH-ova 120 (tj. TEH 120c i 120d), da upravlja jačinom struje koja se šalje provodnom vezom 120b, odabira upravljanje trećeg podsklopa TEH-a 120 (tj. TEH 120e), upravlja jačinom struje na provodnoj vezi 120d, i odabira upravljanje četvrtim podsklopom TEH-a 120 (tj. TEH 120f), da upravlja snagom dovedenom na provodnu vezu 120c. Prema tome, upotrebom TEH-ova 120a i 120b, na primer, upravljačka jedinica 106 može da stavlja u dejstvo/van dejstva TEH 120a i 120b, bilo ukidanjem snage 120a (sakrij), ili korišćenjem struje preko provodne veze 120a (stavi u dejstvo), postepeno da povećava ili smanjuje jačinu struje na provodnoj vezi 120a, dok su TEH-ovi 120a i 120b u dejstvu i/ili upravljanje jačinom struje na provodnoj vezi 124a u cilju da se upravljaju radnim ciklusom TEH-a na 120a i 120b i 120a, dok je TEH 120b je u dejstvu (primer, Široka pulsna električna modulacija).

[0031]Povezujuća poloča 122 sadrži otvore 126a i 126b (obično se ovde odnosi na skup, kao otvori 126 i pojedinačno kao otvor 126), da izloži donje površine TEH-ova od 120a do 120f. Kada se nalaze između tople strane hladnjaka 108 (slika 1) i hladne strane hladnjaka 110 (slika 1), otvori 126a i 126b omogućavaju da donje strane TEH-ova od 120a do 120f budu toplotno povezani na odgovarajući hladnjak 108 ili 110.

[0032]U skladu sa izvođenjima predstavljenog pronalaska, tokom rada, upravljačka jedinica 106 moze da stavlja u dejstvo ili van dejstva bilo koji spoj podsklopova TEH-ova 120 puštajući ili ukidajući struju od odgovarajuće provodne veze od 124a do 124d. Dalje, upravljačka jedinica 106 može da upravlja radnim tačkama TEH-ova 120 koji su u radu, upravljanjem jačinom struje kroz provodne veze od 124a do 124d. Na primer, ako je samo prvi podsklop TEH-ova 120 je u radu i radi na QcoPmaxtokom stabilnog stanja rada, tada upravljačka jedinica 106 obezbeđuje jačinu struje lCopmaxprovodnom vezom 124a i time aktivira TEH-ove 120a i 120b i rukovodi TEH-ovima 120a i 120b, na QcoPmax i uklanja struju sa provodnih veza od 124b do 124d, te na taj način isključuje iz rada druge TEH-ove 120c i 120f.

[0033]U izvođenju prikazanom na slici 3, kaseta 112 obuhvata TEH-ove od 120a do 120f. U skladu sa izvođenjem predstavljenog pronalaska, kaseta 112 može sadržati bilo koji broj TEH-ova 120. Na primer, u prikazu na slici 4, kaseta 112 obuhvata ploču za povezivanje 122 koja ima samo dva TEH-a 120, TEH-ove 120e i 120f. U ovom izvođenju, upravljačka jedinica 106 (slika 1) može samostalno da upravlja TEH-ovima 120e i 120f upravljanjem jačine struje koja odgovara provodnoj vezi 124d i 124c, redom. Drugi primer, kaseta 112 može da sadrži samo četiri TEH-a, kao što su TEH-ovi od 120c do 120f, koji su prikazani na slici 5. U ovom izvođenju, povezujuća ploča 122 obuhvata provodne trake od 124b do 124d, koje obezbeđuju struju za TEH-ove od 120c do 120f, redom. Štaviše, odgovarajućim podsklopovima TEH-ova 120 može se upravljati pomoću upravljačke jedinice 106, obezbeđivanjem odgovarajuće jačine struje provodnom vezom od 124b do 124d.

[0034]]iDok slike od 3 do 5 prikazuju izvođenja kasete 112 koja omogućava odabir upravljanja različitim TEH-ovima na kaseti 112, slike od 6 do 8 prikazuju izvođenja kasete 112 koja može biti iskorišćena ako pojedinačno upravljanje nije potrebno. U ovom izvođenju ulazna struja TEH-ova i/ili radni ciklus TEH-ova mogu da obezbede različitu željenu sposobnost, željeno iskorišćenje, ili neki kompromis između sposobnosti i iskorišćenosti. Naročito, slika 6 prestavlja izvođenje kasete 112 koja sadrži povezujuću ploču 128 i jedan TEH 130 postavljen na povezujuću ploču 128 izložen donjoj strani TEH-a 130. Upravljačka jedinica 106 (slika 1), može da upravlja sposobnošću i iskorišćenošću TEH-a 130, tako što upravlja ulazom jačine struje u TEH 130 preko električne provodne veze 132 na povezujućoj ploči 128.

[0035Slika 7 predstavlja izvođenje kasete 112 koje je slično onom sa slike 6, ali gde kaseta 112 sadrži četiri TEH-a. Posebno, kaseta 112 sadrži povezujuću ploču 134 i četiri TEH-a 136 postavljena na povezujućoj ploči 134. Na povezujućoj ploči 134 se nalaze otvori 137 koji su izloženi TEH-ovima 136 sa donje strane. Ponovo, upravljačka jedinica 112 može da upravlja sposobnošću i iskorišćenošću TEH-ova 136 tako što upravlja ulazom struje u TEH-ove 136 i/ili radnim ciklusom TEH-ova 136 preko električnih provodnih veza 138 na povezujućoj ploči 134.

[0036Slika 8 predstavlja još jedan primer kasete 112 slično kao na slikama 6 i 7, ali gde kaseta 112 sadži TEH-ove. Naročito, kaseta 112 sadži povezujuću ploču 140 i šest TEH-ova 142 koji su postavljeni na povezujućoj ploči 140. Na povezujućoj ploči 140 se nalaze otvori 143, koji su izloženi TEH-ovima 142 sa donje strane. Ponovo, upravljačka jedinica 112 može da upravlja sa sposobnošću i iskorišćenošću TEH-ova 142 i/ili radnim ciklusom TEH-ova 142 preko električne provodne veze 144 na povezujućoj ploči 140. Napomena: izvođenja sa slika od 6 do 8 samo su primeri. Kaseta 112 može biti tako oblikovana da sadrži bilo koji broj TEH-ova ili provodnih traka u rednom ili uporednom izvođenju.

[0037]Slike od 9 do 14 prikazuju povezujuću ploču 122, 128, 134 i 140 sa slika od 3 do 8, redom, ali bez TEH-ova na ploči za povezivanje. Slike od 9 do 14 jasnije prikazuju otvore 126, 131, 137 i 143 na pločama za povezivanje kojima je donja površina izložena TEH-ovima, ili drugim rečima, omogućava toplotno povezivanje između dna TEH-ova i odgovarajućeg hladnjaka 108 ili 110. Slike od 9 do 14 takodje prikazuju veze 146, 148, 150 i 152 koje omogućavaju električnu i mehaničku vezu između povezujuće ploče 122, 128, 134 i 140 i odgovarajućih TEH-ova.

Odabiranje upravljanja TEH- a

[0038]U nastavku je podrobna rasprava izvođenja rukovanja upravljačkom jedinicom 106 sa slike 1. Za ovu raspravu, pretpostavlja se da kaseta 112 sa slike 3, koja omogućava odabir upravljanja više različitih podsklopova TEH-ova 120. Međutim, ova upotreba kasete 112 sa slike 3 je samo primer.

[0039]Slika 15 prikazuje rukovanje upravljačkom jedinicom 106 prema jednom izvođenju prikazanog pronalaska. Kao što je prikazano, upravljačka jedinica 106 prima podatke o temperature iz temperaturnog ulaza 154 i 156. Temperaturni ulaz 154 i 156 mogu da budu temperaturni davači bilo koje vrste. Temperaturni podaci uključuju temperature (TCh) rashladne komore 102 i temperature (TR) otpadne strane ili hladne strane, izmenjivača toplote 104. Otpadna strana izmenjivača toplote 104 je topla strana izmenjivača toplote 104. Tako, na primer, temperatura (TR) može da bude temperatura tople strane hladnjaka 108. Zasnovano na temperaturnim podacima, upravljačka jedinica 106, određuje trenutni način rada termo-električnog rashladnog sistema 100. U ovom izvođenju, trenutni režim rada je jedan od zaustavnih režima 158, u stabilnom stanju režima rada 160, režim rada na povišene temperature 162, režim uspostave rada 163. Režim prekida rada se obično dešava kada se termo-električni rashladni sistem 100 prvi put uključi. Režim stabilnog stanja rada 160, događa se kada temperatura rashladne komore 102 je na ili blizu zadate vrednosti temperature. Naročito, kada je temperatura rashladne komore 102 na ili blizu zadate vrednosti temperature, kada je temperatura rashladne komore 102 unutar određenog opsega stabilnog stanja rada, koji uključuje podešenu vrednost temperature (npr. zadata vrednost temperature rashladne komore 102 je+/- 2stepena). Pri višoj temeperaturi 162 je kada temeperatura na otpadnoj strain izmenjivača toplote 104 ide iznad najviše predodređene dozvoljene vrednosti. Režim više temperature 162 je režim sigurnog rada u kome je temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104, i prema tome, temperatura tople strane TEH-a 120, je smanjena sa ciljem da se zaštite TEH-ovi 120 od oštećenja. Na kraju, režim oporavka 163 je kada se temperatura rashladne komore 102 poveća izvan stabilnog stanja rada usled, na primer, curenja toplote u rashladnu komoru 102, usled otvorenih vrata rashladne komore 102, i slično.

[0040]Rad upravljačke jedinice 106 u različitim režimima rada 158, 160, 162 i 163 u jednom izvođenju predstavljenog pronalaska prikazan je na slike 16. Kao što je prikazano na slici 16, kada radi u zaustavnom režimu 158, upravljačka jedinica 106 upravlja strujom za sve TEH-ove 120 tako da svi TEH-ovi 120 rade snagom koja je između Qc0Pmaxi Oma*, kako određuje zadato obavljanje rada. Drugim rečima, upravljačka jedinica 106 stvara struju između lcOPmaxi lm3xda bi je obezbedila za sve TEH-ove. Upravljačka jedinica 106 određuje kada će termo-električni rashladni sistem 100 biti u zaustavnom režimu 158 na osnovu, na primer, prvobitnog uključenja, kao kada je termo-električni rashladni sistem 100 kupljen, ili nakon što je termo-električni rashladni sistem 100 uključen, posle isključenja iz izvora napajanja. Upravljačka jedinica 106 održava za sve TEH-ove 120 nivo snage između Qc0Pmax i Qmaxdok je temperatura rashladne komore 102 je u zaustavnom režimu rada do zadate vrednosti temperature, ili unutar zadatog opsega temperature, kao što je prikazano u napomeni 164. Kada se hlađenje rashladne komore 102 zaustavi na zadatoj vrednosti temperature, upravljačka jedinica upravlja radom TEH-ova 120, tako da svi TEH-ovi rade na QcoPmaxprouzrokujući da lcopmaxbude obezbeđena svim TEH-ovima 120. Štaviše, upravljačka jedinica 106 može da smanji broj TEH-ova 120 koji su u upotrebi kada je rashladna komora 102 je u raustavnom režimu pri zadatoj temperaturi.

[0041]Kao što je gore navedeno, na osnovu temperaturnih podataka, upravljačka jedinica 106 takođe određuje kada je termo-električni rashladni sistem 100 u režimu stabilnog rada 160. Termo-električni rashladni sistem 100 je u režimu stabilnog stanja rada 160, ako je temperatura rashladne komore 102 je jednaka zadatoj temperaturi ili unutar predodređenog opsega zadate temperature. Kada je u stabilnom režimu rada 160, upravljačka jedinica 106 postavlja potreban broj TEH-ova 120 u QcoPmaxu skladu sa potrebom. U ovom primeru, svi TEH-ovi 120 rade u Qcopmaxu stabilnom režimu rada 160, ako Qcopmax> Ojeakkao što je prikazano sa napomenom u 166, temperatura rashladne komore 102 će nastaviti da se snižava. U ovom slučaju, upravljačka jedinica 106 smanjuje radni ciklus TEH-ova 120 koji su u radu, kao što je prikazano u napomeni 168. Suprotno, ako Qcopmax<<>Ojeak, kao što je prikazano na primeru 170, temperatura rashladne komore 102 će rasti. U ovom slučaju, upravljačka jedinica 106 povećava broj raspoloživih TEH-ova 120 koji su u radu, i tada jačina struja koja je obezbeđena TEH-ovima koji su u radu ima vrednost 'copmaxi 'max, kao što je prikazano na primeru 172. Značajno je napomenuti, da se Qjeakodnosi na količir'iu toplote koja uđe u rashladnu komoru 102, kao što je toplota koja prolazi kroz zaptivku na vratima rashladne komore 102, prirodno toplota koja prolazi kroz rashladnu komoru 102, ili slično.

[0042]Kao čto je gore navedeno, upravljačka jedinica 106 takođe određuje ako je rashladna jedinica 102 u režimu povišene temperature 162, zasnovanom na temperaturnim podacima od ulaznih podataka 156. Tokom rada termo-električnog rashladnog sistema 100, temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 meri se da bi osigurala da temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 ne prelazi predodređenu najvišu vrednost dozvoljene temperature. Temperatura otpadne strane izmenjivača toplote 104 može da dostigne predodređenu najvišu dozvoljenu temperaturu kada, na primer, rashladna komora 102 ne hladi, recimo kada, vrata rashladne komore 102 nisu propisno zatvorena, ili slično.

[0043]Ako upravljačka jedinica 106 određuje da temperatura na otpadnoj strain izmenjivača toplote 104 dostigne predodređenu dozvoljenu temperaturu u radu 174, upravljačka jedinica 106 snižava temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 tako što isključi iz rada neke ili sve TEH-ove 120 koji olakšavaju hlađenje ili smanjivanjem jačine struje koja se obezbeđuje TEH-ovima 120. Na primer, ako svi TEH-ovi rade, ili na Qcopmaxili na Qmax, upravljačka jedinica 106 može da isključi iz rada jedan ili više TEH-ova 120 ili ako je potrebno sve TEH-ove 120. U sledećem primeru, ako TEH-ovi 120a, 120b, 120e i 120f rade na Qmax, upravljačka jedinica 106 može da isključi TEH-ove 120e i 120f, tako da samo TEH-ovi 120a i 120b rade na QJTiax i uprošćavaju izmenu toplote rashladne komore 102. Na drugom primeru, ako TEH-ovi od 120a do 120d rade na Qcopmax, upravljačka jedinica 106 može da isključi iz rada TEH-ove 120c i 120d i tada da stavi u rad TEH 120e, u cilju održavanja temperature rashladne komore 102 što bliže moguće zadatoj vrednosti bez da oštete kasetu 112. Treba napomenuti da upravljačka jedinica 106 može da isključi iz rada bilo koji broj TEH-ova 120, kao odgovor na to da je temperatura izmenjivača toplote 104 dostigla najveću dozvoljenu vrednost.

[0044]Kao što je prethodno napomenuto, upravljačka jedinica 106 određuje da je temperatura izmenjivača toplote 104 dostigla predodređenu vrednost najviše dozvoljene temperature, upravljačka jedinica 106 može da smanji jačinu struje koja se dovodi TEH-ovima 120 i dodatno, ili da se opredeli da isključi iz rada neke ili sve TEH-ove 120. U sledećem objašnjenju ove radnje, ako svi TEH-ovi 120 rade, bilo na Qcopmaxili na Qmax, upravljačka jedinica 106 može da smanji jačinu struje koja se dovodi svakom TEH-u 120. Na primer, ako svi TEH-ovi rade na Qmax/upravljačka jedinica 106 može da smanji jačinu struje od lmaxdo vrednosti koja je između lCopmaxi lmax- Pored toga, ako svi TEH-ovi 120 rade pri Qcopmaxili Qmaxupravljačka jedinica 106 može samo da smanji jačinu struje koja se dovodi pojedinim TEH-ovima 120 u cilju da smanji temperaturu na izmenjivaču toplote 104. U daljem izvođenju, upravljačka jedinica 106 može da isključi iz rada neke TEH-ove 120 i istovremeno smanjuje jačinu struje nekim ili svim TEH-ovima 120 koji su još uvek u radu, ako temperatura izmenjivača toplote 104 dostigne predodređenu najvišu dozvoljenu vrednost temperature.

[0045]Kada je u režimu uspostavljanja rada 163, upravljačka jedinica 106 prebacuje TEH-ove 120 koji su u radu sa QcopmaXna Qm3Xlkao što je prikazano u radu 175. Režim uspostavljanja rada 163 će se desiti kada, tokom rada u stabilnom stanju, upravljačka jedinica 106 dobije podatak o temperaturi od temperaturnog ulaza 154, ukazujući da temperatura unutar rashladne komore 102 ima znatno povećanje iznad zadate temperature unutar kratkog vremenskog perioda. Naročito, termo-električni rashladni sistem 100 može da uđe u režim uspostavljanja rada 163 kada temperatura unutar rashladne komore 102 poraste iznad gornjeg praga stabilnog radnog stanja temperaturnog opsega (npr. povećanje iznad zadate vrednosti, dodata neka predodređena vrednost koju određuje gornji prag željenog opsega stabilnog stanja).

[0046]Treba istaći da su upravljanja 164, 166, 168, 170, 172,174 i 175, prikazana na slici 16 za različite režime rada 158, 160, 162 i 163 su samo primeri. Način na koji upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 u svakom režimu rada 158, 160, 162 i 163 omogućava da oni razlikuju u zavisnosti od pojedine primene. Uopšteno, kao što je predočeno, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da smanji temperature rashladne komore 102 kada je ili u zaustanom režimu 158 ili u režimu uspostavljanju rada 163. Tačan način kako je ovo urađeno može da se razlikuje. Na primer, ako je osobina prikazanog izvođenja takav da je najmanja vrednost zaustavljanja ili vreme uspostavljanja je postignuto, upravljačka jedinica 106 može da pusti u rad TEH-ove 120 na Qmaxsa 100% radnim ciklusom (stalno uključen). Suprutno, ako je kompromis između zaustavljanja ili vremena uspostavljanja i učinka postignut, upravljačka jedinica 106 može, na primer, može da pusti u rad sve TEH-ove na QcoPmaxsa 100% radnim ciklusom (stalno uključenim) ili na bilo kom između Qcopmaxi Qmax- Kada je u režimu stabilnog stanja rada 160, upravljačka jedinica 106 uopšteno radi da održi zadate vrednost temperature na učinkovit način. Na primer, upravljačka jedinica 106 može da radi sa potrebnim brojem TEH-ova 120 (npr. svi TEH-ovi 120 ili manje od svih TEH-ova) na Qcopmaxkoji se zasnivaju na opterećenju. Ovaj predodređeni broj TEH-ova 120 je broj TEH-ova 120 koji su potrebni da održe zadatu vrednost temperature radeći blizu Qc0pmax- Ako nisu svi TEH-ovi 120 potrebni tokom rada u stabilnom režimu 160, tada se nepotrebni TEH-ovi se isključuju iz rada. Upravljačka jedinica 106 može tačno da podesi rad TEH-ova 120 koji su u upotrebi, da tačno održava zadatu vrednost temperature , na primer, tako što neznatno poveća ili smanji jačinu struje TEH-ovima 120 koji su u radu, tako da radni TEH-ovi rade malo iznad Qc0pmaxili povećanjem ili snižavanjem radnog ciklusa TEH-ova koji su u radu, da nadoknade Qieak-

[0047]Vraćajući se na sliku 15, termo-električni rashladni sistem 100 takođe obuhvata korisnički interfejs (Kl) 176, izvor snage 178, dopunski pribor (DP) 180 i potrošačku elektroniku 182. Korisnički interfejs 176 dozvoljava korisniku da unese različite upravljačke vrednosti u vezi sa termo-električnim rashladnim sistemom 100. Ove upravljačke vrednosti obuhvataju zadate vrednosti temperature rashladne komore 102. U nekim izvođenjima, upravljačke vrednosti mogu dodatno da obuhvate vrednosti temperature za stabilno stanje rada. Treba imati na umu, da u nekim izvođenjima korisnički interfejs 176 može dodatno da omogući korisniku ili proizvođaču termo-električnog rashladnog sistema 100 da odredi najviše dozvoljene temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104, veličinu jačine struje koja je povezana sa lcopmaxiimax, i/ili slično. Međutim, treba napomenuti da neke ili sve upravljačke vrednosti mogu biti unete u program ili fiksno kodirane u upravljačkoj jedinici 106.

[0048]Izvor energije 178 daje snagu upravljačkoj jedinici 106, dopunskom priboru 180, i potrošačkoj elektronici 182, koja može biti svetio za komoru ili modul za vezu za proširenje mogućnosti. U izvođenju gde je dopunski pribor 180 modul za vezu, dopunski pribor 180 može da uspostavi daljinsku vezu sa uređajima, kao što su, ali nije ograničeno samo na: mobilni telefon, daljinsku vezu sa računarom, ili čak sa drugom dopunskim priborom i termo-električnim rashladnim sistemima. U izvođenju gde je dodatni pribor 180 u vezi sa mobilnim telefonom ili sa udaljenim računarom, dopunski pribori 180 obezbeđuju delovanje promenjivih veličina (npr. temperaturni podaci) od termo-električnog rashladnog sistema 100 i rashladne komore 102 do udaljenih urađaja ili subjekta. U izvođenju gde je dodatni pribor 180 je u vezi sa drugim termo-električnim rashladnim sistemima, dodatni pribor 180 može prenositi radne podatke sa jednog termo-električnog rashladnog sistema, kao što su zadate temperaturne vrednosti, najviše dozvoljene temperature rashladne komore 102, najviša dozvoljena temepratura otpadne strane izmenjivača toplote 104, ili slično.

[0049]Potrošačka elektronika 182 uopšteno radi da bi obezbedila struju TEH-ovima 120 kao odgovor na ulazne podatke upravljačke jedinice 106. Posebno, potrošačka elektronika 182 nezavisno obezbeđuje struju svakom od podsklopova TEH-ova 120. U jednom izvođenju, radnim ciklusom različitih podsklopova TEH-ova 120 takođe se upravlja. U ovom slučaju, potrošačka elektronika 182 može da obezbedi ulogu široko pulsne modulacije kojim se upravlja rad ciklusa različitih podsklopova TEH-ova 120.

[0050]Pozivajući se na sliku 17, postupak rada upravljačke jedinice 106 da održi rashladnu komoru<?>102 u zadatim vrednostima temperature je predstavljen u skladu sa jednim izvođenjem predstavljenog pronalaska. U početku, primljeni temperaturni podaci su odgovarali temperaturi unutar rashladne komore 102 i temperaturi na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 su primljeni (korak 1000). Na primer, termopar, ili bilo koja druga vrsta temperaturnog davača, može da se koristi da bi se odredila temperatura rashladne komore 102 i obezbedila temperatura, kao podatak o temperaturi za upravljačku jedinicu 106 u koraku 1000 preko temperaturnog ulaza 154. Osim toga, termopar ili bilo koja druga vrsta temperaturnog davača, može da se koristi da odredi temperaturu otpadne strane izmenjivača toplote 104 i obezbedi temperaturu kao podatak o temperaturi sa upravljačkom jedinicom 106 u koraku 1000 preko ulaza za temperaturu 156.

[0051]Kao odgovor na primljene temperaturne podatke, upravljačka jedinica 106 odabira upravljanje TEH-ovima zasnovano na temperaturnim podacima (korak 1002). Uopšteno, upravljačka jedinica 106 odabira upravljanje jednim ili većim brojem, a u nekim odabranim izvođenjima, sa dva ili više različitih podsklopa TEH-ova, zasnovanih na temperaturnim podacima i zadatim vrednostima temperature za rashladnu komoru 102. Korišćenje TEH-ova 120 u kaseti 112 sa slike 3, na primer, upravljačka jedinica 106 odabira, ili posebno upravlja različitim podsklopovima TEH-ova 120. Naročito, kao što je predočeno ranije, upravljačka jedinica 106 određuje da li je termo-električni rashladni sistem 100 u zaustavnom režimu 158, stabilnom režimu rada 160, ili u režimu uspostave rada 163 zasnovanom na temperaturnim podacima i zadatoj vrednosti temperature za rashladnu komoru 102. Ako upravljačka jedinica 106 određuje da je termo-električni rashladni sistem 100 bilo u zaustavnom režimu 158 ili režimu uspostavljanju rada 163, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da snizi temperaturu rashladne komore 102, bilo aktiviranjem TEH-ova 120 koju su u trenutku deaktivirani, povećavajući jačinu struje TEH ova 120 koji su aktivirani, i/ili povećavajući radni ciklus TEH-ova koji su aktivirani. Ako upravljačka jedinica 106 odredi da je termo-električni rashladni sistem 100 u režimu stabilnog stanja rada 160, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da bi održala zadatu vrednost temperature. U - režimu stabilnog stanja rada 160, upravljačka jedinica 106 može, na primer, da aktivira ili deaktivira različite podsklopove TEH-ova 120, povećavajući ili smanjujući jačinu struje različitim podsklopovima TEH-ovima 120 koji su u radu, i/ili povećavajući ili smanjujući radni ciklus različitih podsklopova TEH-ova koji su u radu, radi potrebnog održavanja zadate vrednosti temperature.

[0052]Kao na primer, ako temperaturni podaci pokazuju da je termo-elekrični rashladni sistem 100 u režimu uspostavljanju rada 163, dok TEH-ovi 120a, 120b i 120e rade u Ocopma*tokom stabilnog stanja rada, upravljačka jedinica 106 može da aktivira dodatni podsklop TEH-ova koji nisu u radu 120c, 120d i 120f i rukovodi sa novim TEH-ovima 120 na Qcopmax-Ako je kasnije rashladna sposobnost potrebna, upravljačka jedinica 106 može da poveća jačinu struje TEH-ovima koji su u radu 120a, 120b, 120c, 120d, 120e i 120f sve do lmaxu cilju da snizi temperaturu rashladne komore 102 sve do zadate temperature, što je brže moguće. Pošto upravljačka jedinica 106 odabira upravljanje TEH-ovima 120 da rade na Qmax, postupak rada se vraća na korak 1000 i upravljačka jedinica 106 ponovo prima temperaturne podatke. Vraćajući se na primer, ako temperaturni podaci primljeni u koraku 1000 pokazuju da je rashladna komora 102 ohlađena do zadate temperature, upravljačka jedinica 106 snižava jačinu struje koja se šalje TEH-ovima 120a, 120b i 120e od lmaxdo lcopmax, tako da TEH-ovi 120a, 120b, i 120e rade na Qc0pmaxza stabilan režim rada 160 u koraku 1002. Osim toga, upravljačka jedinica 106 deaktivira TEH-ove 120c, 120d i 120f, koji su u ovom primeru neiskorišćeni u stabilnom režimu rada 160. Upravljačka jedinica 106 neprekidno ponavlja ovaj postupak da bi obezbedila zadatu vrednost temperature u rashladnoj komori 102.

[0053]Drugim rečima, u jednom izvođenju, upravljačka jedinica 106 je podešena ili omogućeno da upravlja TEH-ovima 120 prema višestrukom upravljačkom nacrtu. Upravljački nacrt obuhvata nezavisno upravljanje puštanjem u rad ili isključivanjem iz rada različitih podsklopova TEH-ova 120, nezavisno upravljanje strujom koja se obezbeđuje svakom podsklopu TEH-ova 120, i/ili nezavisno upravljanje radnim ciklusima svakog podsklopa TEH-ova 120. U radu, upravljačka jedinica 106 odabira jedan ili više upravljačkih nacrta zasnovanih na temperaturi rashladne komore 102 i, u nekim izvođenjima, na temperaturi otpadne strane izmenjivača toplote 104, kao željeni prikaz osobine izvođenja. Željena osobina izvođenja može biti programabilna ili fiksno kodirana u upravljačkoj jedinici 106. Željene osobine izvođenja određuju kako će se TEH-ovima upravljati (npr. najviša iskorišćenost, najviše sposobnosti, ili negde između najvše iskorišćenosti i najviše sposobnosti) u različitim režimima rada. Jednom kada se upravljački nacrt (nacrti) odaberu, TEH-ovi 120 rade prema odabranom upravljačkom nacrtu (nacrtima). Stoga, upravljačka jedinica 106 može da upravlja bilo kojim spojem izmedju onih koji su u aktivirani/deaktivirani, strujom, i radnim ciklusom za svaki način rada.

[0054]Na primer, za stabilan režim rada 160, upravljačka jedinica 106 može da odabere upravljački nacrt u radu/van rada TEH-ova 120 zasnovanih na temperaturi rashladne komore 102 i željenih osobina izvođenja najvišeg stepena iskorišćenja tokom režima stabilnog stanja rada 160. U ovom slučaju, upravljačka jedinica 106 tada aktivira jedan ili više podsklopova TEH-ova 120 i, u nekim izvođenjima, deaktivira jedan ili više podsklopova TEH-ova 120. Zatim, upravljačka jedinica 106 može da odabere upravljanje jačinom struje i/ili radnim ciklusima TEH-ova 120 koji su u radu tokom režima stabilnog stanja rada 160. U tom slučaju upravljačka jedinica 106 nezavisno upravlja strujom koja se dovodi svakom podsklopu TEH-ova 120 koji su u radu, i/ili random ciklusu svakog podsklopa TEH-ova 120 koji su u radu. Nastavljajući ovaj primer, u režimu uspostavljanja rada 163 ili u zaustavnom režimu 158, upravljačka jedinica 106 može da odabere upravljački nacrt puštanja u rad/stavljanja van rada TEH-ova 120 zasnovanih na temperaturi rashladne komore 102 i željene osobine izvođenja (npr. smanjenjem vremena zaustavljanja i vremena uspostavljanja rada). U ovom slučaju, upravljačka jedinica 106 stavlja u rad dodatne podsklopove TEH-ova 120, koji nisu u radu tokom režima stabilnog stanja rada 160. Dodatno, upravljačka jedinica 106 može da odabere upravljanje strujom i/ili režimom radnog ciklusa podsklopova TEH-ova koji su u radu za režim zaustavljanja 158 ili režim uspostave rada 163, u tom slučaju upravljačka jedinica svakog podsklopa TEH-ova 120 koji su u radu i/ili radnog ciklusa svakog podsklopa TEH-ova koji su u radu.

[0055]Slika 18 je dijagram toka koji predstavlja postupak rada upravljačke jedinica 106 da održi zadatu temperaturu rashladne komore 102 prema sledećem izvođenju predmetnog pronalaska. Početno, temperaturni podaci za rashladnu komoru 102 i otpadnu stranu izmenjivača toplote 104 se dobijaju (korak 1100). Posle dobijanja temperaturnih podataka, upravljačka jedinica 106 određuje da li je temperatura rashladne komore 102 veća od gornjeg praga opsega stabilnog stanja za temperaturu rashladne komore 102 (korak 1102). Opseg stabilnog stanja je prihvatljiv raspon temperature za rashladnu komoru 102 koja obuhvata zadatu temperaturu. Kao primer toga, raspon za stabilno stanje rada, može da bude zadata temperatura plus ili minus unapred označenog pomaka (npr. dva stepena). Ako temperatura rashladne komore 102 nije veća od gornjeg praga opsega stabilnog stanja rada, upravljačka jedinica 106 određuje da li je temperatura rashladne komore 102 veća od donjeg praga opsega stabilnog stanja rada (korak 1104).

[0056]Ako temperatura rashladne komore 102 nije veća od donjeg praga opsega stabilnog stanja rada, postupak se vraća na korak 1100. Međutim, ako je temperatura rashladne komore 102 ispod praga opsega stabilnog stanja rada, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da poveća temperaturu rashladne komore 102 (korak 1106). U zavisnoti od naročitog izvođenja, upravljačka jedinica 106 povećava temperaturu rashladne komore 102 tako što deaktivira jedan ili više TEH-a 120, smanjujući ulaz struje jednom ili većem broju TEH-ova 120, i/ili smanjujući radni ciklus jednom ili većem broju TEH-ova 120. Od tada upravljačka jedinica 106 može da pojedinačno upravlja različitim podsklopovima TEH-ova 120, a upravljačka jedinica 106 ima značajnu gipkost u porastu temperature u rashladnoj komori 102. Posle upravljanja TEH-ovima 120 da se poveća temperatura u rashladnoj komori lp2, postupak se vraća na korak 1100 i ponavlja se.

[0057]Vraćanjem na korak 1102, ako je temperatura rashladne komore 102 veća od gornjeg praga opsega stabilnog stanja rada, upravljačka jedinica 106 tada određuje da li je temperatura rashladne komore 102 veća od predodređene najviše dozvoljene temperature rashladne komore 102 (korak 1108). Ako je tako, postupak nastavlja do koraka 1112. Ako nije, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da smanji temperaturu rashladne komore 102 (korak 1110). Upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da smanji temperaturu rashladne komore 102, tako što uključuje u rad jedan ili više TEH-ova 120 koji su prethodno deaktivirani, povećavajući ulaz struje za jedan ili više TEH-ova koji su u radu, od lcopmaxdo vrednosti koja je veća od lCopmax(npr. Imax); i/ili povećava radni ciklus jednog ili više TEH-ova koji su u radu. Korišćenje TEH-ova 120 u izvođenju kasete 112 sa slike 3, pokazuje primer kada upravljačka jedinica 106 nezavisno upravlja različitim podsklopovima TEH-ova 120. Tako, na primer, ako su pre koraka 1110 u radu prvi podsklop TEH-ova 120 (tj. TEH-ovi 120a i 120b) koji rade na Qcopmax, dok su preostali TEH-ovi 120 deaktivirani, upravljačka jedinica 106 može da smanji temperaturu rashladne komore 102 tako što će povećati ulaz struje prvog podsklopa TEH-ova 120 od lcopmaxdo vrednosti veće od lcopmax(npr. Imax), povećavajući radni ciklus prvog podsklopa TEH-ova 120, stavljajući u rad drugi podsklop TEH-ova 120 da rade na Qcopmax; ili da sposobnost učini većom od Qcopmaxsa željenim radnim ciklusom (npr. stalno uključen), stavljajući u rad treći podsklop TEH-ova 120 da rade na Qcopmaxsa željenim ciklusom; ili sposobnost veću od Qc0pmaxsa željenim radnim ciklusom (npr. stalno uključen), i/ili stavljanjem u rad četvrtog podsklopa TEH-ova 120 da rade na Qcopmax, ili sposobnost veću od Qcopmaxsa željenim radnim ciklusom (npr. stalno uključen).

[0058]Sledeće, bilo da postupak od "da" ide granom koraka 1108 ili koraka 1110, upravljačka jedinica 106 određuje da li je temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 veća od predodređene najviše vrednosti dozvoljene temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 (koraka 1112). Ako je tako, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da snizi temperaturu delova izmenjivača toplote 104 (korak 1114). Naročito, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da snizi temperaturu delova izmenjivača toplote 104 na otpadnoj strani (npr. topla strana hladnjaka 108). Snižavanje temperature delova izmenjivača toplote 104 može biti postignuto stavljanjem van rada neke ili svih TEH-ova 120, smanjivanjem jačine struje koja se dovodi TEH-ovima 120, ili primenom oba postupka istovremeno. Tada se postupak vraća na korak 1100 i ponavlja se.

[0059]Međutim, ako temperatura na otpadnoj strain izmenjivača toplote 104 nije veća od predodređene vrednosti najveće dozvoljene temperature, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da snizi temperaturu rashladne komore 102 (korak 1116). Kao što je prethodno objašnjeno, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da snizi temperaturu rashladne komore 102, stavljajući u rad jedan ili više TEH-ova 120 koji su prethodno deaktivirani, povećavajući ulaz struje jednom ili većem broju TEH-ova 120, koji su u radu od lco<p>max do vrednosti koja je veća od lcopmax(npr. Imax); i/ili povećanje radnog ciklusa jednog ilt više TEH-ova koji su u radu. Na primer, ako su pre koraka 1116 prvog podsklopa TEH-ova (npr. TEH-ovi 120a i 120b), oni u radu i rade na Qcopmaxali su preostali TEH-ovi 120 izvan rada, upravljačka jedinica 106 može da snizi temperaturu rashladne komore 102 povećavanjem jačine ulazne struje prvog podsklopa TEH-ova 120 od lcoPmaxdo vrednosti veće od l'copmax(npr. Ima><), povećavajući radni ciklus prvog podsklopa TEH-ova 120, stavljajući u rad drugi podsklop TEH-ova 120 da rade na Qcopmax; ili sposobnost veće od Qcopmaxsa željenim radnim ciklusom (npr. stalno uključen), stavljajući u rad treći podsklop TEH-ova 120 da rade na Qc0pmaxsa željenim radnim ciklusom (npr. stalno uključen); i/ili stavljanjem u rad četvrtog podsklopa TEH-ova 120 da rade na Qcopmaxili sposobnost većeg od Qcopmaxsa željenim radnim ciklusom (npr. stalno uključen). Posle snižavanja temperature rashladne komore 102 u koraku 1116, postupak se vraća koraku 1100 i ponavlja se.

[0060]Kao primer, pretpostavimo da temperaturni podaci pokazuju da je rashladna komora 102 na 0.9°C i da je na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 temperatura na 19°C. Pored toga, u ovom primeru, zadata vrednost temperature rashladne komore 102 je 2.2°C, gornji prag opsega stabilnog stanja rada je 5.0°C, a donji prag opsega stabilnog stanja rada je 1.0°C, najviša dozvoljena temperatura rashladne komore 102 je 15°C, a najviša dozvoljena temperatura na otpadnoj strain izmenjivača toplote 104 je 20°C. Koristeći prvi primer, upravljačka jedinica 106 prvo određuje da temperatura rashladne komore 102 (0.9°C) ne doseže gornji prag vrednosti opsega stabilnog stanja rada (5.0°C). Prema tome, upravljačka jedinica 106 izvršava korak 1104 gde upravljačka jedinica 106 određuje da temperatura rashladne komore 102 (0.9°C) bude niža od donjeg praga opsega stabilnog stanja rada (1.0°C). Stoga, upravljačka jedinica 106 izvodi korak 1106 da poveća temperaturu rashladne komore 102. Nakon izvođenja koraka 1106, upravljačka jedinica 106 vraća se koraku 1100, time dobija sveže podatke temperature i nastavlja prostupak.

[0061]Kao drugi primer, pretpostavimo da temperaturni podaci pokazuju da je u rashladnoj komori 102 tepreatura 14°C, a da je na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104, temperatura 18°C. Pored toga, u ovom primeru, zadata vrednost temperature rashladne komore 102 je 2.2°C, gornji prag opsega stabilnog stanja rada je 5.0°C, donji prag opsega stabilnog stanja rada je 1.0°C, najveća dozvoljena temperature rashladne komore 102 je 15°C i najviša dozvoljena vrednost temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 je 20°C. Koristeći ovaj primer, upravljačka jedinica 106 određuje da temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 102 (14°C) bude veća od gornjeg praga opsega stabilnog stanja rada (5.0°C). Dakle, upravljačka jedinica 106 izvodi korak 1108, gde upravljačka jedinica 106 određuje da temperatura rashladne komore 102 (14°C) bude manja od najviše dozvoljene temperature rashladne komore 102 (15°C). Prema tome, upravljačka jedinica 106 izvodi korak 1110 da time snizi temperaturu rashladne komore 102.

[0062]U ovom trećem primeru, temperaturni podaci pokazuju da je u rashladnoj komori 102 temperatura 17°C a temperatura izmenjivača toplote 104 je 22°C. I pored toga, u ovom primeru, zadata temperatura rashladne komore 102 je 2.2°C, gornji prag opsega stabilnog stanja rada je 5.0°C, donji prag stabilnog stanja rada je 1.0°C, najviša dozvoljena temperatura u rashladnoj komori 102 je 15°C, a najviša dozvoljena temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 je 20°C. U koraku 1102, upravljačka jedinica 106 određuje da je temperatura rashladne komore 102 veća od gornjeg praga opsega stabilnog stanja rada. Stoga, upravljačka jedinica 106 izvodi korak 1108, gde upravljačka jedinica 106 određuje da temperatura rashladne komore 102 (17°C) prelazi najvišu dozvoljenu temperaturu unutar rashladne komore 102 (15°C). Shodno tome, upravljačka jedinica 106 izvodi korak 1102, gde upravljačka jedinica 106 određuje da li će temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 dostići najvišu dozvoljenu vrednost temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104. U skladu sa izvođenjem ovde predstavljenog pronalaska, najviša dozvoljena temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 je veća od temperature koja dovodi delovi izmenjivača toplote 104 do pregrevanja i do oštećenja. Primer kada je temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote dostigla najvišu dozvoljenu temperaturu na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 je kada postoji velika količina toplotnog curenja kroz rashladnu komoru 102, kao što je kada vrata rashladne komore 102 ostanu otvorena, a termo-električni rashladni stistem 100 pokušava da snizi temperaturu rashladne komore 102 do zadate vrednosti temperature. Ovde, kako postoji velika količina toplotnog curenja, delove izmenjivača toplote 104 neće biti u mogućnosti da snize temperaturu rashladne komore 102 i umesto toga postaće preopterećeni, čime se pregrevaju (tj. dostižu najvišu vrednost dozvoljene temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104). Drugi primer je kada temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 prelazi najvišu dozvoljenu temperaturu izmenjivača toplote 104, kada se pravilan prelaz toplote ne dešava između propusnog kola 114 i rashladne komore 102, kao što se dešava ako postoji začepljenje u propusnog kola 114, ako postoji poteškoća sa rashladnim sredstvom unutar prihvatnog kola 114, ili nešto slično. U trećem primeru, temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 (22°C) prelazi najveću dozvoljenu vrednost temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 (20°C). Prema tome, upravljačka jedinica 106 izvodi korak 1114, gde upravljačka jedinica 106 snižava temperaturu delova izmenjivača toplote 104.

[0063]Slika 19 je dijagram toka koji prikazuje postupak rada upravljačke jedinice 106 dok nadgleda'temperaturu otpadne strane izmenjivača toplote 104, u skladu sa jednim izvođenjem predstavljenog pronalaska. U početku, upravljačka jedinica 106 dobija podatke o temperaturi (korak 1200). U jednom izvođenju, temperaturni podaci odgovaraju temperature na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104. Posle primanja podataka o temperature, unutrašnja jedinica 106 određuje da li će temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 dostići najvišu dozvoljenu temperaturu na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104, kao što je prethodno opisano, sa napomenom na koraku 1112 slike 18 (korak 1202). Ako temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 ne dostigne najvišu dozvoljenu temperaturu, postupak se vraća na korak 1200 i ponavlja se. Međutim, ako temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 dostigne najvišu dozvoljenu temperaturu na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104, upravljačka jedinica 106 upravlja TEH-ovima 120 da time smanji temperaturu na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 (korak 1204).

Više uporednih sistem izmenjivača toplote

[0064]U ovom izvođenju prethodno opisanom, termo-električni rashladni sistem 100 obuhvata jedan sistem izmenjivača toplote (tj. jedan izmenjivač toplote 104, jedno propusno kolo 114, i jednu zaustavo kolo 116). Slike od 20A do 20C prikazuju drugo izvođenje termo-električnog rashladnog sistema 100 koji obuhvata dva uporedna sistema izmenjivača toplote. Napomena: dok su dva uporedna sistema izmenjivača toplote prikazana u izvođenju ns slikama od 20A do 20C, bilo koji broj od dva ili više uporednih sistema izmenjivača toplote može biti u upotrebi. Kao što je prikazano na slici 20A, dva uporedna sistema izmenjivača toplote su ista sa izmenjivačem toplote sa slike 1. Posebno, prvi izmenjivač toplote 104a koji obuhvata toplu stranu hladnjaka 108a, hladnu stranu hladnjaka 110a, kasetu 112a, postavljen između tople strane i hladne strane hladnjaka 108a i 110a, propusnog kola 114a spojenu sa hladnom stranom hladnjaka 110a, i zaustavnog kola 116a spojenu sa toplom stranom hladnjaka 108a. Kaseta 112a uključuje jedan ili više TEH-ova, poželjno više TEH-ova kojima se upravlja preko upravljačke jedinice 106. U nekim poželjnim izvođenjima, TEH-ovi su postavljeni na kontrolnoj tabli koja omogućava odabir nezavisnog upravljanja jednim ili većim brojem, poželjno je dva ili više, podsklopova TEH-ova u vezi prethodnog opisanog u kaseti 112 sa slike 1. Na isti način, drugi sistem izmenjivača toplote obuhvata izmenjivač toplote 104b koji uključuje toplu stranu hladnjaka 108b, hladnu stranu hladnjaka 110b, kasetu 112b postavljenu između tople strane i hladne strane hladnjaka 108b i 110b, propusno kolo 114b povezanu sa hladnom stranom hladnjaka 110b, i zaustavno kolo 116b povezanu sa toplom stranom hladnjaka 108b. Kaseta 112b obuhvata jedan ili više TEH-ova i poželjno više TEH-ova kojima posebno upravlja upravljačka jedinica 106. U nekim poželjnim izvođenjima, TEH-ovi su postavljeni na povezujućoj ploči koja omogućava odabiranje i nezavisno upravljanje jednim ili većim brojem, poželjno je dva ili više, podsklopova TEH-ova, na prethodni način opisan u odnosu na patron 112 sa slike 1. Rad dva uporedne sistema izmenjivača toplote slike 20A i upravljačke jedinice TEH-ova u kasetama 112a i 112b su isti kao prethodno opisani u odnosu na odgovarajući izmenjivač toplote i kasetu 112 sa slike 1. Kao takvi-, pojedinosti se ne ponavljaju.

[0065]Uporedni sistem izmenjivača toplote propraćen dodatnim stepenom slobode za upravljačku jedinicu 106 kada upravlja TEH-ovima u kasetama 112a i 112b. Naročito, pored odabiranja i nezavisnog upravljanja jednom ili većim brojem, poželjno dva ili više, podsklopova TEH-ova u kaseti 112a, upravljačkoj jedinici 106 je takođe omogućeno da odabira i nezavisno upravlja sa jednim ili više, poželjno dva ili više, podsklopova TEH-ova kasete 112b nezavisno od podsklopa (podsklopova) TEH-ova u kaseti 112a. Kao jedan primer, tokom stabilnog stanja rada, upravljačka jedinica 106 može da pusti u rad neke ili moguće sve TEH-ove u kaseti 112a poželjno na ili približno (npr. malo iznad ili moguće ispod) Qcopmax i da staviti van rada sve TEH-ove u kaseti 112b, kao što je predstavljeno na slici 20B. Suprotno, tokom zaustavljanja ili uspostavljanja rada, upravljačka jedinica 106 može da pokrene bilo koji TEH koji je predhodno bio van rada u kaseti 112a i da stavi u rad neke ili moguće sve TEH-ove u kaseti 112b, kao što je prikazano na slici 20C. Tokom zaustavljanja ili uspostavljanja rada, TEH-ovi koji su u radu poželjno je da rade na Ocopma*, Qmax, ili nekim vrednostima između Qc0pmaxi Qmax-

[0066]Jedna neograničena prednost uporednih izmenjivača toplote 104a i 104b je mogućnost da potpuno izdvoje veliki broj TEH podsklopova, dok u isto vreme obezbeđuju, za veći broj, sposobnost oporavka bez trpljenja posledice od parazitskih gubitaka povezanih sa deaktiviranjem TEH-ova postavljenih u isti izmenjivač toplote 104a i 104b, kao TEH-ovi u radu. Druga neograničena prednost uporednog izmenjivača toplote 104a i 104b odnosi se na dovođenje do najviše iskorišćenosti, tako što bolje uravnotežuju različite upravljačke režime do značajne zapremine izmenjene toplote/površine rasipanja.

Stepenasti hladnjak

[0067]U daljem izvođenju predstavljenog pronalaska, nizovi TEH-ova mogu biti stepenasto poredani, u cilju održavanja različitih rashladnih komora na različitim zadatim temperaturama. U jednom predstavljanju, jedan termo-električni rashladni sistem može da ima prvu rashladnu komoru i drugu rashladnu komoru, svaka ima različitu zadatu temperaturu. U jednom izvođenju, prvi sklop TEH-ova (npr. TEH-ovi u prvoj kaseti) obezbeđuju hlađenje prvoj rashladnoj komori. Pored toga, drugi sklop TEH-ova (npr. TEH-ovi u drugoj kaseti) obezbeđuju hlađenje za drugu rashladnu komoru, gde je zadata vrednost temperature druge rashladne komore niža od prve rashladne komore. U ovom izvođenju, prvi i drugi sklop TEH-ova su toplotno upareni jedan na drugi preko stepenastog hladnjaka. U ovom izvođenju, tokom hlađenja prve rashladne komore, prvi sklop TEH-ova izvlači toplotu od prve rashladne komore i radi da odvede izdvojenu toplotu u spoljašnju sredinu prve rashladne komore. U ovom izvođenju, tokom hlađenja druge rashladne komore, drugi sklop TEH-ova izdvaja toplotu iz druge rashladne komore i tada radi da odvede izdvojenu toplotu do prvog sklopa TEH-ova. Ovde, prvi sklop TEH-ova radi da odvede izdvojenu toplotu od druge rashladne komore u spoljašnju sredinu prve i druge rashladne komore. U ovom primeru, prvi sklop TEH-ova može da radi nezavisno od drugog sklopa TEH-ova. Naročito, prva zadata temperatura može biti različita od druge zadate temperature. Dalje, mogu da budu različiti režimi rada za svaku rashladnu jedinicu (npr. prva rashladna komora može biti zaustavljena dok je druga rashladna komora u stabilnom stanju rada, što je prouzrokovanim otvaranjem vrata prve rashladne komore).

[0068]U ovom pogledu, slika 21 prikazuje termo-električni rashladni sistem 184 koji ima rashladne komore 186 i 188 u skladu sa izvođenjem prikazanog pronalaska. U ovom izvođenju, rashladne komore 186 i 188 imaju različite zadate temperature. Na primer, ako je termo-električni rashladni sistem 184 kućni hladnjak, rashladna komora 186 može da odgovara zamrzivaču a rashladna komora 188 može da odgovara hladnjaku. Termo-električni rashladni sistem 184 takođe sadrži izmenjivač toplote 190 u skladu sa drugim izvođenjem predstavljenog pronalaska. Ovde, izmenjivač toplote 190 obuhvata toplu stranu hladnjaka 192 i hladnu stranu hladnjaka, naime, hladna strana hladnjaka 194 i hladna strana hladnjaka 196. Topla strana hladnjaka 192 je termički uparena sa zaustavnim kolom 198 i radi da odvede toplotu iz rashladne komore 186 i 188, na sličan način koji je opisan gore u vezi sa rashladnom komorom 102, toplom stranom hladnjaka 108, i zaustavno kolo 116, sa slike 1. U ovom primeru, izmenjivač toplote 190 je između unutrašnjeg zida 200 koji određuje rashladnu komoru 188 i spoljašnjeg zida 202 termo-električnog rashladnog sistema 184.

[0069]Izmenjivač toplote 190 takođe obuhvata kasete 204 i 206. Kaseta 204 je termički uparena sa hladnom stranom hladnjaka 194 i sa hladnom stranom hladnjaka 196. Kaseta 204 obuhvata TEH-ove, kao što su predhodno opisani u odnosu na kasetu 112 sa slike 1, gde je hladna strana TEH-a termički uparena sa hladnom stranom hladnjaka 196. Osim toga, TEH-ovi postavljeni u kaseti 204 mogu da imaju bilo koji broj TEH-ova, kao što je predhodno opisano, sa napomenom na slikama od 3 do 8. TEH-ovi unutar kasete 204 olakšavaju prenos toplote između hladne strane hladnjaka 194 i hladne strane hladnjaka 196. Toplota koja se prenosi između hladne strane hladnjaka 194 i hladne strane hladnjaka 196 je toplota izdvojena iz rashladne komore 186 preko propusnog kola 208.

[0070]Kaseta 206 je postavljena između tople strane hladnjaka 192 i hladne strane hladnjaka 196. Kaseta 206 obuhvata TEH-ove kao što je predhodno opisano sa napomenom na kasetu 112, sa slike 1, gde je hladna strana TEH-ova termički uparena sa hladnom stranom hladnjaka 196 i topla strana TEH-ova je termički uparena sa toplom stranom hladnjaka 192. TEH-ovi u kaseti 206 olakšavaju prenos toplote između hladne strane hladnjaka 196 i tople strane hladnjaka 192. Povrh toga, TEH-ovi postavljeni unutar kasete 206 mogu da imaju bilo koji broj TEH-ova, kao što je prethodno opisano sa napomenom na slikama 3 do 8. U ovom izvođenju, prenos toplote između hladne strane hladnjaka 196 i tople strane hladnjaka 192 je toplota izdvojena iz rashladne komore 188 preko propusnog kola 210 i, ako suTEH-ovi u kaseti 204 u radu, izdvajanje toplote iz rashladne komore 186 preko propusnog kola 208.

[0071]Svako propusno kolo 208 i 210 rade na način sličan opisanom iznad, sa napomenom na propusno kolo 114 sa slike 1. Naročito, kao što je prethodno opisano sa napomenom na propusno kolo 114, svako propusno kolo 208 i 210 olakšava izdvajanje toplote iz rashladne komore (tj. rashladna komora 186 ili 188, redom). TEH-ovi u kasetama 204 i 206 su posebno upravljivi da bi održali zadatu vrednost temperature u rashladnim komorama 186 i 188.

[0072]Kao što je prethodno zabeleženo, svaka kaseta 204 i 206 obuhvata TEH-ove koji su prethodno radno opisani. U jednom izvođenju predstavljenog pronalaska, kaseta 206 ima veći broj TEH-ova nego kaseta 204 tako da kaseta 206 može da olakša prenos toplote sa obe propusnog kola 208 i 210. Na primer, ako su jedan ili više podsklopova TEH-ova u kaseti 204 u u radu, tada TEH-ovi u kaseti 206 moraju da se upravljaju da bi imali dovoljnu sposobnost da prenesu izdvojenu toplotu u propusnom kolu 208 kao i bilo koje druge toplote izdvojene u propusnom kolu 210. Na primer, ako četiri TEH-a u kaseti 204 rade na Qcopmax, tada više nego četiri TEH-ova u kaseti 206 treba takođe da rade na Qc0Pmaxu cilju da obezbede dovoljnu sposobnost da prenesu izdvojenu toplotu prenetu od TEH-ova koji su u radu u

)

kaseti 204. Pored toga, toplota se takođe izrači od propusnog kola 210, TEH-ovi u kaseti 206 su osim toga upravljani da bi obezbedili dodatnu sposobnost da izdvoje potrebnu količinu toplote preko propusnog kola 210.

[0073]Tokom rada termo-električnog rashladnog sistema 184, upravljačka jedinica 212 upravlja TEH-ovima raspoređenim unutar kaseta 204 i 206 da održava željenu temperaturu unutar rashladne komore 186, upravljačka jedinica 212 upravlja TEH-ovima raspoređenim unutar kaseta 204 i 206 na osnovu temperature unutar rashladne komore 186 i, u nekim izvođenjima, temperatura na otpadnoj strani izmenjivača toplote 190 kao što je prethodno opisano sa napomenom sa slika od 15 do 19. Stoga, u jednom izvođenju, upravljačka jedinica 212 prima temperaturne podatke koji se odnose na oba, rashladna komora 186 i otpadnoj strani izmenjivača toplote 190 i odabira upravljanje TEH-ovima raspoređenim unutar kaseta 204 i 206 da održe željenu temperaturu za rashladnu komoru 186. Uopšteno, upravljačka jedinica 212 otkriva način rada (tj. stabilno stanje rada, zaustavljen rad, uspostavljanje rada) i tada pušta u rad/stavlja van rada TEH-ove u kaseti 204 i 206, i/ili povećava ili snižava jačinu struje koja se dovodi TEH-ovima u kasetama 204 i 206 u zavisnosti od režima zahvata.

[0074]Na primer, ako je rashladna komora 186 na zadatoj temperaturi, upravljačka jedinica 212 upravlja TEH-ovima unutar kasete 204 tako da je predodređeni broj TEH-ova potreban za stabilno stanje rada za rashladnu komoru 186 da radi na Qcopmax- U ovom primeru, kaseta 204 ima 4 TEH-a i tri od četiri TEH-a rade na Qcopmaxu vezi sa i uz podršku tri TEH-a u kaseti 204 koji rade na Qc0pmax- U ovom primeru, ako upravljačka jedinica 212 naknadno otkrije da je rashladna komora 186 u režimu uspostavljanja rada, upravljačka jedinica 212 odabira upravljanje TEH-ovima unutar kasete 204 u cilju da snizi temperaturu rashladne komore 186 do zadate vrednosti temperature. Na primer, upravljačka jedinica 212 može da stavi u rad sva četiri TEH-a u kaseti 204 tako da svi TEH-ovi u kaseti 204 rade na Qmax. Štaviše, kad upravljačka jedinica 212 stavi u rad sva četiri TEH-a u kaseti 204 u Qmax, upravljačka jedinica 212 takođe stavlja u rad više TEH-ova u kaseti 206 da obezbedi dodatnu sposobnost dobijeu novopuštenim TEH-ovima u rad u kaseti 204.

[0075] Kao što je prethodno zabeleženo, termo-električni rashladni sistem 184 takođe obuhvata rashladnu komoru 188 gde propusno kolo 210 olakšava izdvajanje toplote iz rashladne komore 188, kao što je prethodno opisano sa upućivanjem na propusno kolo 210, termički uparenu sa hladnom stranom hladnjaka 196 tako da hladna strana hladnjaka 196 prenosi toplotu izdvojenu od rashladne komore 188 do zaustavnog kola 198 preko kasete 206 i TEH-ova postavljenih u njemu. Tako da, zaustavno kolo 198 radi da odvede otpadnu toplotu izdvojenu iz rashladne komore 186 i rashladne komore 188. Kao što je prethodno pomenuto, kaseta 206 obuhvata TEH-ove koji rade u vezi sa TEH-ovima postavljenim unutar kasete 204. Ovde, kaseta 206 ouhvata dodatne TEH-ove koji su u vezi sa prenosom toplote izdvojene od rashladne komore 188 na toploj strani hladnjaka 192.

[0076] Uz to, upravljanjem TEH-ova postavljenim unutar kasete 206, da bi podržli prenos toplote stavljanjem u rad TEH-ova postavljenim unutar kasete 204, upravljačka jedinica 212 odabira upravljanje TEH-ovima postavljenim unutar kasete 206 da održe željenu vrednost temperature unutar rashladne komore 188 u skladu sa postupcima sa slika od 15 do 19, prethodno opisanim. Tako, upravljačka jedinica 212 prima temperaturne podatke od rashladne komore 188 i odabira upravljanje TEH-ovima postavljenim unutar kasete 206 u skladu sa tim. Na primer, tokom stabilnog stanja rada, upravljačka jedinica 212 odabira TEH-ove unutar kasete 206 koji ne olakšavaju prenos toplote povezanom sa rashladnom komorom 186 tako da odabrani TEH-ovi rade na Qc0pmax. Nastavljajući ovaj primer, kada upravljačka jedinica 212 otkrije da se rashladna komora 188 ne uspostavlja rad, u jednom izvođenju, upravljačka jedinica 212 upravlja odabranim TEH-ovima, tako da odabrani TEH-ovi rade na Qmax. Uz to, upravljačka jedinica 212 može dodatno da odabere TEH-ove koji nisu u radu tako da ti dodatni TEH-ovi rade na Qmaxili na nekoj vrednosti između Qcopmax i O™^. U ovom scenariju, ako kaseta 206 obuhvata deset TEH-ova i četiri TEH-a olakšavaju prenos toplote povezan sa rashladnom komorom 186, tokom stabilnog stanja rada rashladne komore 188, šest preostalih TEH-ova, upravljačka jedinica 212 može da odabere tri preostala TEH-a da rade na QcoPmax- Međutim, kada je rashladna komora 188 u je u uspostavljanju rada i upravljačkoj jedinici 212 je potrebno da povisi temperaturu rashladne komore 188 do zadate vrednosti temperature, a upravljačka jedinica može da upravlja sa tri TEH-a koji rade na Qcopmaxtako da ovi TEH-ovi rade na QmaX i tada, preostala tri TEH-a koji nisu u radu, upravljačka jedinica 212 može da stavi u rad jedan ili više dodatnih TEH-ova da takođe rade naQmax.

[0077] U prethodnom scenariju, TEH-ova koji su u radu u kaseti 206, četiri rade na Qcopmaxsa ciljem da olakšaju prenos toplote rashladne komore 186. Treba da se napomene da prethodni scenario kada je rashladna komora 188 bila u uspostavljanju rada, u saglasnosti sa predstavljenim izvođenjem, upravljačka jedinica 212 može da upravlja sa četiri TEH-a koji su pomagali prenosu toplote izmenjivača toplote rashladne komore 186 tako da ova četiri TEH-a rade na QJT1ax- Ovde, četiri TEH-a i dalje će raditi da održe rashladnu komoru 186 na zadatoj vrednosti temperature (kako TEH-ovi treba samo da rade na Qcopmax), dok u isto vreme pomaže pri zaustavljanju rada temperature rashladne komore 188 do zadate vrednostitemperature (dodatna toplota koja može da se izrači između tačke vezane za Qcopmaxi Omax, kao što je prikazano na primeru sa slike 2). Treba da se zabeleži da svi TEH-ovi u kaseti 206, mogu da se upravljaju na Qmaxkada su rashladna komora 186 i rashladna komora 188 u uspostavljanju rada.

Dejstvo toplotne diode i toplotna izolacija sistema izmenjivača toplote

[0078] U nekim poželjnim izvođenjima predstavljenog pronalska, sistem (sistemi) izmenjivača toplote ovde predstavljeni, takođe obezbeđuje dejstvo toplotne diode i toplotne izolacije izmenjivača toplote od rashladne komore (komora) i spoljašnje sredine. Ovo je korisno zato što dejstvo toplotne diode i toplotne izolacije izmenjivača toplote sprečava, ili barem umanjuje, isticanje toplote nazad od spoljašnje sredine, kroz izmenjivač toplote, do rashladne komore (komora). U vezi sa ovim, slika 22 prikazuje jedno izvođenje izmenjivača toplote 104 sa slike 1, u kome je izmenjivač toplote 104 toplotno izolovan od rashladne komore 102 i spoljašnjeg zida 118 termo-električnog rashladnog sistema 100, tako da se ne događa curenje toplote nazad iz izmenjivača toplote 104 do rashladne komore 102 kada izmenjivač toplote 104 ne olakšava brzo izdvajanje toplote iz rashladne komore 102 (tj. kada svi TEH-ovi nisu u radu).

[0079] Kao što je gore navedeno u odnosu na sliku 1, izmenjivač toplote 104 obuhvata hladnu stranu hladnjaka 110 i toplu stranu hladnjaka 108 gde je kaseta 112 postavljena između hladne strane hladnjaka 110 i tople strane hladnjaka 108. Kao što je prikazano na slici 22, u cilju da obezbedi toplotnu izolaciju izmenjivača toplote 104, izmenjivač toplote 104 je fizički odvojen od, i fizički spojen sa unutrašnjim zidom 115 preko odstojnika 220. Naročito, odstojnik 220 je spojen sa hladnom stranom hladnjaka 110 i unutrašnjim zidom 115 tako da odstojnica 220 fizički i toplotno izoluje izmenjivač toplote 104 od unutrašnjeg zida 115 dok u isto vreme drži izmenjivač toplote 104 unutar termo-električnog rashladnog sistema 100. U saglasnosti sa jednim izvođenjem pretstavljenog pronalaska, odstojnica 220 može da se napravi od bilo kog materijala koji smanjuje toplotnu provodljivost materijala, uključujući keramiku, plastiku, ili slično. Povrh toga, kao što se vidi na slici 22, izmenjivač toplote 104 je postavljen između unutračnjeg zida 115 i spoljašnjeg zida 118 (i time rashladne komore), gde je izmenjivač toplote 104 takođe toplotno izolovan od unutrašnjeg zida 115 i spoljašnjeg zida 118 izolacijom 222.

[0080] Kada je toplotna izolacija na izmenjivaču toplote 104 spregnuta sa dejstvom toplotne diode obezbeđenom od strane propusnog i zaustavnog kola 114 i 116, toplotno curenje nazad iz spoljašnje sredine i izmenjivača toplote 104, u rashladnu komoru 102 kada su TEH-ovi postavljeni unutar kasete 112 deaktivirani ili su u stanju "isključen" tokom upravljanja radnim ciklusom. U jednom izvođenju, propusno i zaustavno kolo 114 i 116 rade saglasno principu termosifona (tj. oni su termosifon) i tako, kao takav, obezbeđuju dejstvo toplotne diode. Ovo dejstvo toplotne diode je prikazano na slikama 23 i 24. Slika 23 prikazuje prenos toplote kroz sistem izmenjivača toplote kada su jedan ili više TEH-ova u izmenjivaču toplote 104 u radu ili u stanju "uključen" tokom upravljanja radnim ciklusom. Kao što je prikazano, kada su jedan ili više TEH-ova uključeni, rashladno sredstvo u propusnom kolu 114 se kondenzuje na hladnoj strani hladnjaka 110 izmenjivača toplote 104 tako da kondenzat rashladnog sredstva teče kroz propusno kolo 114 putem gravitacione sile. Kada teče kroz propusno kolo 114, rashladno sredstvo izvlači toplotu iz rashladne komore 102. Izvučena toplota isparava rashladno sredstvo. Pare rashladnog sredstva se vraćaju u hladnu stranu hladnjaka 110 izmenjivača toplote 104 preko sile potiska. Ovaj postupak olakšava izvlačenje toplote iz rashladne komore 102. Suprotno, na otpadnoj strani, sredstvo izmene toplote na zaustavnom kolu 116 isparava preko tople strane hladnjaka 108 izmenjivača toplote 104. ispareno sredstvo izmenjivača toplote struji kroz zaustavno kolo 116 preko sile potiska tako da se toplota izbacuje u spoljašnju sredinu. Zbog odbacivanja toplote, sredstvo izmene toplote se kondenzuje, i kondenzat sredstva izmene toplote se vraća u toplu stranu hladnjaka 108 putem gravitacije. Ovaj postupak se nastavlja i obezbeđuje izbacivanje toplote u spoljašnju sredinu.

[0081]Jednom kada su svi TEH-ovi u izmenjivaču toplote 104 deaktivirani ili u stanju "isključen"tokom upravljanja radnim ciklusom, prihvatno i zaustano kolo 114 i 116 sprečava prenos toplote kroz prihvatno i zaustano kolo 114 i 116 prema rashladnoj komori 102, predstavljenoj na slici 24. Naročito, kada su svi TEH-ovi van rada ili u stanju "isključen" tokom upravljanja radnim ciklusom, hladna strana hladnjaka 110 izmenjivača toplote 104 je nedovoljno hladna da kondenzuje rashladno sredstvo u prihvatno kolo 114. Kao takavo, rashladno sredstvo u prihvatnom kolu 114 isparava i nagomilava se na hladnoj strani hladnjaka 110, time sprečava dalji prenos toplote kroz prihvatno kolo 114. Stoga, može da se vidi d?prihvatno kolo 114 obezbeđuje prenos toplote dalje od rashladne komore 102 (tj. izdvajanje toplote), ali sprečava prenos toplote prema rashladnoj komori 102 (tj. curenje toplote nazad u rashladnu komoru 102). Na ovaj način prihvatno kolo 114 obezbeđuje dejstvo toplotne diode. Na sličan način, topla strana hladnjaka 108 nije više dovoljno topla da ispari sredstvo izmene toplote u zaustavnom kolu 116. Dakle, može se videti da zaustavno kolo 116 obezbeđuje prenos toplote dalje od izmenjivača toplote 104 (tj. odvođenje toplote) ali sprečava prenos toplote prema izmenjivaču toplote 104 (tj. oticanje toplote nazad od okolne sredine do izmenjivača toplote 104). Na ovaj način, zaustavno kolo 116 obezbeđuje dejstvo toplotne diode. Važno je da toplotna izolacija izmenjivača toplote 104 i dejstva toplotne diode prihvatnog i zaustanog kolall4 i 116 omogućava: (1) deaktiviranje svih TEH-ove u izmenjivaču toplote 104 bez ili sa najmanjim curenjem toplote nazad u rashladnu komoru 102 i (2) upravljanje radnim ciklusom TEH-ova u izmenjivaču toplote 104 bez ili sa najmanjim curenjem toplote nazad u rashladnu komoru 102.

[0082]Posebno, dok sistem izmene toplote sa slike 1 obuhvata oba, propusno i zaustano kolo 114 i 116, predstavljeni pronalazak nije ograničen na njih. Sistem izmene toplote može biti alternativno hibridni sistem koji obuhvata propusno kolo 114 na propusnoj strani izmenjivača toplote 104 i kao alternativa mehanizmu izmenene toplote (npr. rebara i ventilator) na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104. U ovom alternativnom izvođenju, u propusnom kolu 114 još se obezbeđuje dejstvo toplotne diode koja sprečava curenje toplote nazad u rashladnu komoru 102 kada su svi TEH-ovi u izmenjivaču toplote 104 deaktivirani ili u stanju "isključen" tokom upravljanja radnim ciklusom, kao što je prikazano na slici 25. Kao druga alternativa, sistem izmene toplote može biti hibridan sistem koji obuhvata zaustavno kolo 116 na otpadnoj strani izmenjivača toplote 104 i alternativno mehanizam izmene toplote (npr. rebara i ventilator) na propusnom kolu izmenjivača toplote 104. U ovom alternativnom izvođenju, zaustavno kolo 116 obezbeđuje dejstvo toplotne diode koja sprečava "curenje toplote nazad od spoljašnje sredine do izmenjivača toplote 104.

[0083]Slika 26 prikazuje toplotnu izolaciju izmenjivača toplote 190 sa slike 21 u skladu sa jednim izvođenjem predstavljenog pronalaska. Ovde, izmenjivač toplote 190 je međusklop sa unutrašnjim zidom 200 koji određuje rashladnu komoru 188 sa odstojnicom 220. Naročito, odstojnica 220 fizički i toplotno izoluje izmenjivač toplote 190 od rashladne komore 188, dok je u isto vreme držač izmenjivača toplote 190 unutar termo-električnog rashladnog sistema 184. Izolacija 222 oko izmenjivača toplote 190 toplotno izoluje izmenjivač toplote 190 od rashladne komore 188 i spoljašnjeg zida. Dalje, na sličan način kao prethodno opisano, zaustavno kolo 198 i propusno kolo 208 i 210 svaka od njih obezbeđuje dejstvo toplotne diode. Značajno, za ovo izvođenje, postoje dvea propusna kola 208 i 210, od kojih svaka obezbeđuje dejstvo toplotne diode koja sprečava curenje toplote nazad u odgovarajuću rashladnu komoru 186 i 188. Prema tome, kada izmenjivač toplote 190 nije u radu izdvajanja toplote iz rashladne komore 186 ili 188, curenje toplote nazad u rashladnu komoru 186 i 188 se ne dešava preko izmenjivača toplote 190.

Uobličavanjehladnjaka

[0084]Kao što je prethodno navedeno u odnosu na slike 1, propusno kolo 114 prenosi toplotu izdvojenu od rashladne komore 102 ka hladnoj strani hladnjaka 110 i toploj strani hladnjaka 108 prenosi izdvojenu toplotu zaustavno kolo 116. Slika 27 je šematski prikaz obrazovan od hladne strane hladnjaka 110 u saglasnosti sa jednim izvođenjem predstavljenog pronalaska. Treba napomenuti da dok se ova rasprava usredsređuje na hladnu stranu hladnjaka 110, ova rasprava je jednako primenjiva na hladnu stranu hladnjaka 194 i 196 i toplu stranu hladnjaka 108 i 192. Hladna strana hladnjaka 110 obuhvata dva ulaz/izlaz priključka 226/228 kroz koji rashladno sredstvo ulazi i izlazi u hladnu stranu hladnjaka 110 posle prenosa toplote iz rashladne komore 102 i/ili jedan od TEH-ova koji su u radu od niza TEH-ova 120 u kaseti 112. Naročito, kada rashladno sredstvo ulazi u ulaz/izlaz priključaka 226/228, rashladno sredstvo obuhvata odvođenje toplote iz rashladne komore 102 i pretvara se u rashladno sredstvo preko toplotnog strujanja, provođenja i zračenja i tada dolazi do hladne strane hladnjaka 110 preko toplotnog strujanja, provođenja i zračenja između rashladnog sredstva i hladne strane hladnjaka 110 na ploču 232 kao što je prikazano na slici 28, koja je toplotno povezana na niz TEH-ova 120.

[0085]Kao što je prikazano na slici 27, svako od rebara 230 ima izdužen oblik i odnos raspona i dužine LI do L4. Osim toga, kao što se vidi na slici 28, rebra 230 proširena su u visinu h i razmaknuta jedna od drugih širinom w. Stoga, svako od rebara 230 ima korisnu površinu za prenos toplote koja je u zavisnosti dužine LI do L4 i visine h. Treba napomenuti da dok je hladna strana hladnjaka 110 opisana kao da ima rebra 230 koja obrazuju veličinu prethodno napomenutu, hladna strana hladnjaka 110 može da ima rebra u bilo kom obliku i može da ima bilo koju veličinu u zavisnosti od toplotnog opterećenja i ograničenje prostora. U nekim izvođenjima, oblik i veličina rebara 230 može da zavisi od rashladnog sredstva koje se koristi u propusno kolo 114 i temperaturne razlike između rashladne komore 102, izmenjivača toplote 104, i spoljašnje temperature. Osim toga, veličina i izgled rebara 230 može takođe da bude u zavisnosti od pritiska tečnosti unutar propusnog kola 114 i zaustavnog kola 116 i bilo kojeg toplonog curenja unutar termo-električnog rashladnog sistema 100.

[0086]Slika 29 predstavlja još jedan primer izvođenja hladne strane hladnjaka 110, koji obuhvata hladnjak 234. U jednom izvođenju, termo-električni rashladni sistem 100 ne uključuje zaustavno kolo 116 umesto hladnjaka 234 gde termo-električni rashladni sistem 100 uključuje ventilator (nije prikazan) koji izvlači toplotu, koju je upio hladnjak 234, u spoljašnju sredinu termo-električnog rashladnog sistema 100. Povrh toga, u daljem izvođenju predstavljenog pronalaska, termo-električni rashladni sistem 100 može da obuhvati oboje, hladnjak 234 i zaustavno kolo 116 koji rade da odvedu toplotu izdvojenu iz rashladne komore 102 u spoljašnju sredinu termo-električnog rashladnog sistema 100.

Razdvojen izmenjivač toplote

[0087]Pri nekim izvođenjima predstavljnog pronalaska, uveličana je, ili ponajmanje povećana, mogućnost izvlačenja toplote termo-električnog rashladnog sistema povećavanjem raspoložive površine unutrašnjeg zida rashladne komore i/ili raspoložive površine spoljašnjeg zida koji se koristi za razmenu toplote preko propusnog i zaustavnog kola. Uopšteno, ova izvođenja obezbeđuju izmenjivaču toplote da bude fizički odvojen, ili razdvojen, topla strana i hladna strana hladnjaka koji su toplotno spojeni preko toplotnog provodnika. U jednom izvođenju, kaseta sadrži TEH-ove koji su fizički spojen sa hladnom stranom hladnjaka, gde se toplota provodi toplotnim spojem tople strane TEH-ova do tople strane hladnjaka. U drugom izvođenju, kaseta sadrži TEH-ove koji su fizički prikačeni za toplu stranu hladnjaka, gde se toplota provodi toplotnim spojem hladne strane TEH-ova sa hladnom stranom hladnjaka.

[0088]U ovom smislu, slika 30 prikazuje jedno izvođenje izmenjivača toplote koje obuhvata toplotni provodnika 236 koja omogućava fizičku odovjenost hladne strane hladnjaka 110 od tople strane hladnjaka 108. U saglasnosti sa izvođenjem predstavljenog pronalaska, toplotni provodnika 236 može da bude bilo koji uređaj koji je pogodan za provođenje toplote između hladne strane hladnjaka 110 i tople strane hladnjaka 108. Primer uređaja koji mogu da se koriste kao toplotni provodnici 236, uračunate su uobičajene toplotne cevi, gde toplotne cevi dozvoljavaju pasivan prolaz toplote u silaznom smeru od hladne strane hladnjaka 110 ka toploj strani hladnjaka 108.

[0089]U alternativnom izvođenju, toplotni provodnici 236 mogu da sadrži prenosnu spojnicu koja radi u celini i olakšavajući prenos toplote između hladne strane hladnjaka 110 i tople strane hladnjaka 108. Povrh toga, u drugom izvođenju, provođenje toplote sa 236 može da uključi strujno kolo koje ima tečnost za prenos toplote, gde pumpa potiskuje tečnost za prenos toplote između hladne strane hladnjak 110 i tople strane hladnjaka 108. U ovom izvođenju gde toplotni provodnik 236 obuhvata strujno kolo, toplota se putem tečnosti prenosi od hladne strane hladnjaka 110 do tople strane hladnjaka 108. Dodatno, prenosnik toplote 236 može da prenese toplotu neposredno provođenjem, gde toplotni provodnik 236 omogućuju provodljiv prenos od hladne strane hladnjaka 110 do tople strane hladnjaka 108.

[0090]Toplotni provodnik 236 je fizički i toplotno uparen sa kasetom 112 uz korišćenje svake poznate tehnike, kao što je pločasti izmenjivač toplote, gde je pločasti izmenjivač mađusklop sa TEH-ovima 120 postavljenim unutar kasete 112. Kao što je prethodno napomenuto, tokom hlađenja rashladne komore 102, toplota iz rashladne komore 102 toplotno se prenosi do propusnog kola 114. Toplota od propusnog kola 114 se tada toplotno prenosi do TEH-ova 120 postavljenim unutar kasete 112, takođe prethodno opisanim. Toplota se prenosi od TEH-ova 120 do toplotnog provodnika 236, i toplotni provodnik 236 prenosi toplotu do tople strane hladnjaka 108. Povrh toga, toplotni provodnik 236 je fizički i toplotno spojen sa toplom stranom hladnjaka 108, korišćenjem bilo koje poznate tehnike, kao što je mehaničko spajanje 237 gde se toplotni provodnik 236 spaja pravo na toplu stranu hladnjaka 108. Napomena, da u alternativnom izvođenju, toplotni provodnik 236 se pravo spaja sa toplom stranom hladnjaka 108 tako da mehaničko sklapanje 237 nije potrebno. Treba pomenuti da je kaseta 112 prikazana toplotno spojena za hladnu stranu hladnjaka 110, tako da je toplotni provodnik 236 toplotno spojen sa kasetom 112 i toplom stranom hladnjaka 108, a kaseta 112 može biti toplotno spojena sa toplom stranom hladnjaka 108, tako da toplotni provodnik 236 može pravo toplotno da se spoji sa hladnom stranom hladnjaka i kasetom 112 kada je kaseta 112 spojena sa toplom stranom hladnjka 108. Treba pomenuti da bilo koji postupak može da se koristi za razdvajanje hladne strane hladnjaka 110 od tople strane hladnjaka 108, gde su hladna strana hladnjaka 110 i topla strana hladnjaka 108 toplotno povezani jedan na drugi. Na primer, hladna strana hladnjaka 110 i topla strana hladnjaka 108 mogu biti provodno i prenosno spojeni jedna na drugu. Povrh toga, hladna strana hladnjaka 110 i topla strana hladnjaka 108 mogu biti toplotno spojeni korišćenjem pumpnog kola ili mogu biti povezani zračenjem jedna sa drugom.

[0091]Slika 31 je šematski prikaz toplotnog toka za izmenjivač toplote 104 sa slike 30 u saglasnosti sa jednim izvođenjem predstavljenog pronalaska. Naročito, toplota se izdvaja iz rashladne komore 102 označene kao Qacceptin i prenosi se na toplotni provodnik 236 označenu kao Qacceptout. Toplotni provodnik 236 prenosi toplotu do zaustzaustavnog kola 116 obeležene kao Orejectm/gde je toplota krajnje odvedena u spoljašnju sredinu rashladne komore 102, kao Orejectout-

[0092]U ovom izvođenju gde je toplotni provodnik 236 odvojen od hladne strane hladnjaka 110 od tople strane hladnjaka 108, hladna strana hladnjaka 110 je udaljena od tople strane hladnjaka 108 tako da, u jednom izvođenju hladna strana hladnjaka 110 je u gornjem delu termo-električne rashladnog sistema 100 a topla strana hladnjaka 108 je u donjem delu termo-električnog rashladnog sistema 100, kao što je prikazano na slikama 32 i 33. U izvođenjipia gde je hladna strana hladnjaka 110 postavljena u gornjem delu termo-električnog rashladnog sistema 100, propusno kolo 238 može da obmota veću površinu rashladne komore 102 tako da se veća količina toplote prenosi između rashladne komore 102 i rashladnog sredstva unutar propusnog kola 238 pomoću dejstva velike površine između između rashladne komore 102 i propusnog kola 238. Naročito, ako propusno kolo 238 prenosi toplotu sa velikim delom rashladnoj komori 102, propusno kolo 238 može da olakša izdvajanje velike količine toplote, čime uopšteno povećava toplotni učinak uređaja propusnog kola 238.

[0093]U dodatku, u ovom izvođenju, gde je topla strana hladnjaka 108 postavljena na donjoj strani termo-električnog rashladnog sistema 100, zaustavno koli 240 može da se nastavi od donje strane termo-električnog rashladnog sistema 100 do gornje strane termo-električnog rashladnog sistema 100, kao što je prikazano na slikama 32 i 33 tako da zaustavno kolo 240 ima veliku površinu izloženu spoljašnjoj sredini rashladne komore 102. Ovde, velika površina toplotnog prenosa može da se javi između zaustavnog kola 240 i spoljašnje sredine rashladne komore 102 ponovo, na osnovu veće spoljašne površine između zaustavnog kola 240 i sredine koja je spolja u odnosu na rashladnu komoru 102. Treba napomenuti da dok slike 32 i 33 prikazuju hladnu stranu hladnjaka 110 postavljenu u gornjem delu termo-električnog rashladnog sistema 100 i toplu stranu hladnjaka 108 postavljenog na donjoj strani termo-električnog rashladnog sistema 100, u izvođenjima obuhvaćenim toplotnim provodnikom 236, hladna strana hladnjaka 110 može biti postavljen na bilo kom mestu termo-električnog rashladnog sistema 100 i tople strane hladnjaka 108, koja može biti postavljena na bilo kom mestu termo-električnog rashladnog sistema 100, gde je rastojanje između hladne strane hladnjaka 110 i tople strane hladnjaka 108 najviše u odnosu na fizičke veličine uređaja u primena izvođenja predstavljenog pronalaska. Što se tiče toplotnog provodnika 236, dok je toplotni provodnik 236 bila prikazan i opisan sa napomenom na termo-električnom rashladnom sistemu 100, toplotni provodnik 236 može takođe da se koristi termo-električnim rashladnim sistemom 184, gde se toplotni provodnik 236 toplotno spaja između hladne strane hladnjaka 196 i tople strane hladnjaka 192, tako da su hladne strane hladnjaka 194 i 196 postavljene na prvoj strani termo-električnog rashladnog sistema 184 (tj. blizu gornje strane termo-električnog rashladnog sistema 184) i tople strane hladnjaka 192 postavljene na drugoj strani termo-električnog rashladnog sistema 184 (tj. blizu donje strane termo-električnog rashladnog sistema 184), suprotno od prve strane.

Postavljanje dvofaznog izmenjivača toplote

[0094]Uobičajeno, izmenjivač toplote se postavljaju uspravno da bi obezbedili najveću brzinu tečnosti za gravitacioni sistem dvofaznog izmenjivača toplote. Međutim, uspravni oblik stvara vodoravni toplotni nagib između toplotne pumpe zaustavne ili propusne površine i najdalje postojeće površine izmenjivača toplote. Pronalazači su otkrili da, postavljanjem izmenjivača toplote pod uglom u odnosu na uspravnu ravan, nagibi mogu biti umanjeni, čime se povećava iskorišćenost za datu površinu i oblikovani sistem.

[0095]Slike od 34 do 37B se odnose na postavljanje dvofaznih izmenjivača toplote 242 u termo-električnom sistemu prema izvođenju predstavljenog pronalaska. Termo-električni sistem u kojem je dvofazni izmenjivač toplote 242 postavljen, može biti termo-električni rashladni sistem isti ili sličan tom koji je opisan ili je neka druga vrsta termo-električnog sistema (npr. termo-električni agregat). Kao što je prikazano na slici 34, dvofazni izmenjivač toplote 242 obuhvata toplu stranu hladnjaka 244, hladnu stranu hladnjaka 246, i jedan ili više TEH-ova 248 postavljenih između. Posebno, TEH-ovi 248 su raspoređeni tako da su tople strane TEH-ova 248 su fizički i toplotno spojene tako da je odvodnik toplote 250, gde odvodnik toplote 250 ili deo tople strane hladnjaka 244 ili fizički i toplotno spojen za toplu stranu hladnjaka 244. Na isti način, hladna strana TEH-a 248 je fizički i toplotno spojena sa odvodnik toplote 252, gde je odvodnik toplote 252 ili deo hladne strane hladnjaka 246 ili fizički i toplotno spojen sa hladnom stranom hladnjaka 246.

[0096]Topla strana hladnjaka 244 obuhvata komoru 254 koja ima ulazni otvor 256. U ovom izvođenju, otvor cevi 258 je povezan sa ulaznim otvorom 256. Ulazna cev 258 može biti povezana sa bilo kojim pogodnim mehanizmom za izmenu toplote. U jednom izvođenju, ulazna cev 258 je povezana sa zaustavnim kolom koja radi prema načelu termosifona kao što je, na primer, izvođenje zaustavnog kola koja je prethodno opisana. Komora 254 je napunjena radnom tečnošću 260. U radu, kada su TEH-ovi 248 u radu, topla strana TEH-ova 248 isparava radnu tečnost 260 a isparena radna tečnost se prenosi do ulaznog otvora 256, do ulazne cevi 258 preko sile potiska. Nakon prolaska kroz ulaz cevi 258, isparena radna tečnost se vraća u komoru 254 tople strane hladnjaka 244 kroz ulaznu cev 258 i ulazni otvor 256 preko sile gravitacije.

[0097]Na sličan način, hladna strana hladnjaka 246 obuhvata komoru 262 koja ima ulazni otvor 264. U ovom izvođenju, ulazna cev 266 je povezana sa ulaznim otvorom 264. Ulazna cev 266 može biti povezana sa bilo kojim pogodnim mehanizmom za izmenu toplote. U jednom izvođenju, ulazna cev 266 je spojena na propusno kolo koja radi prema načelu termosifona kao što je na primeru ovog izvođenja propusno kolo prethodno opisane. U radu, kada su TEH-ovi 248 u radu, hladna strana TEH-ova 248 kondenzuje radnu tečnost unutar komore 262. Kondenzat radne tečnosti potom struji od komore 262 kroz ulazni otvor 264, u ulaznu cev 266 putem gravitacione sile. Posle prolaska kroz ulaznu cev 266, kondenzat radne tečnosti isparava i isparena radna tečnost se vraća u komoru 262 na hladnoj strani hladnjaka 246 kroz ulaznu cev 266 i ulazni otvor 264 putem sile potiska.

[0098]Kao što je prikazano, dvofazni izmenjivač toplote 242 je postavljen pod uglom (a) od uspravne ravni. Prvo, ugao (a) je odabran da osigura da radna tečnost 260 u komori 254 tople strane hladnjaka 244 bude prinuđena da pravo utiče u deo najvećeg toplotnog toka 268 na zid komore 254 pored odvodnika toplote 250 i tople strane TEH-ova 248. Naročito, ugao (a) se odabira tako da, kada su TEH-ovi 248 u radu, nivo radne tečnosti 270 u komori 254 (tj. nivo radne tečnosti 260 u komori 254) je na ili malo iznad vrha mesta gde je najveći toplotni tok 268. Pritom je radna tečnost 260 prinuđena da pravo utiče potpuno u oblast najvećegtoplotnog toka 268, koji zauzvrat poboljšava učinak dvofaznog izmenjivača toplote 242. Drugim rečima, odabiranjem ugla (a) tako da je nivo radne tečnosti 270 na ili iznad vrha oblasti gde je najveći toplotni tok 268, površina oblasti najvećeg toplotnog toka 268 koja je u toplotnom dodiru sa random tečnošću 260 raste, što zauzvrat omogućava veći učinak toplotnog prenosa sa tople strane TEH-ova 248 radne tečnosti 260. Poređenjem, ako je dvofazni izmenjivač toplote 242 je postavljen uspravno, za istu količinu rashladne tečnosti, nivo rashladne tečnosti 270 u komori 254 će pasti ispod vrha oblasti najvećeg toplotonog toka 268, što zauzvrat smanjuje površinu oblasti najvećeg toplotnog toka 268 koja je u dodiru sa random tečnošću 260 i samim tim učinak toplotnog prenosa sa tople strane TEH-ova 248 ka radnoj tečnosti 260.

[0099]Odabiranje ugla (a) tako da je nivo radne tečnosti 270 na ili iznad vrha oblasti gde je najveći toplotni tok 268 takođe odvaja tok kondenzata radne tečnosti od toka isparene radne tečnosti. Detaljnije, kao što je prikazano, kapljice kondenzata radne tečnosti ulaze u komoru 254 sa tople strane hladnjaka 244 kroz ulazni otvor 256. Zbog ugla (a) pod kojoj je dvofazni izmenjivač toplote 242 postavljen, kapljice kondenzata radne tečnosti vuče gravitacija tako da one ulaze kroz donju polovinu ulaznog otvora 256 i potom struje niz zid do komore 254, potom do odvodnika toplote 250 i TEH-ova 248. Nasuprot tome, isparena radna tečnost struji naviše pomoću sile potiska i kroz gornju polovinu ulaznog otvora 256. Na ovaj način, strujanje kondenzata radne tečnosti i isparene radne tečnosti su odvojene.

[0100]Pored toga ugao (a) je takođe odabran da osigura da isparena radna tečnost u komori 262 na hladnoj strani hladnjaka 246 bude prinuđena da pravo utiče u oblast najvećeg toplotnog toka 272 na zidu komore 262 pored odvodnika toplote 252 i hladne strane TEH-ova 248. Tačnije, zbog ugla (a) gravitaciona sila uzrokuje kapljice kondenzata radne tečnosti da padnu sa površine zida komore 262 pored odvodnika toplote 252 i TEH-ova 248 na suprotan kraj zida komore 262. Kapljice tada struje kroz donju polovinu ulaznog otvora 264 i u ulaznu cev 266. Nasuprot tome, isparena radna tečnost ulazi u komoru 262 kroz gornju polovinu ulaznog otvora 264 i struji naviše do oblasti sa najvišim toplotnim tokom 272. Zbog toga što kapljice kondenzata radne tečnosti padaju sa površine zida komore 262, isparena radna tečnost omogućava da pravo utiče u oblast najvišeg toplotnog toka 272, koji zauzvrat poboljšava učinak toplotnog prenosa od hladne strane TEH-ova 248 do isparene radne tečnosti.

[0101]Najpovoljnija vrednost ugla (a) zavisi od različitih parametara uključujući geometriju dvofaznog izmenjivača toplote 242 (npr. odnos visine i širine dvofaznog izmenjivača toplote 242), mesto TEH-ova 248 unutar dvofaznog izmenjivača toplote 242, način oblikovanja odvodnika toplote 250 i 252, mesto i položaj u prostoru ulaznih otvora 258 i 264 i ulaznih cevi 258 i 266, i geometrije bilo koje proširene površine prisutnih osobina dvofaznog izmenjivača toplote 242. Svaka pojedinačna primena dvofaznih izmenjivača toplote 242 ima svoju najpovoljniju vrednost ugla (a). U jednom izvođenju, ugao (a) je u opsegu i uključuje 2 stepena do 88 stepeni. U drugom izvođenju, ugao (a) je u opsegu i uključuje 6 stepeni do 84 stepena. U još jednom izvođenju, ugao (a) je u rasponu i uključuje 12 stepeni do 78 stepeni.

[0102]Slika 35 prikazuje jedan poseban primer dvofaznog izmenjivača toplote 242 sa slike 34. U ovom primeru, visina dvofaznog izmenjivača toplote 242 je 75 milimetra (mm) a rastojanje između tople strane hladnjaka 244 i hladne strane hladnjaka 246 je lOmm. U ovom primeru, najpovoljnija veličina ugla (a) je 29 stepeni. Napomena: ovaj primer takođe predstavlja otvor sa navojem 274 i 276 i odstojnicom 275 kroz koje zavrtanji 278 mogu da se narvnu, fizički i pričvrste za toplu stranu hladnjaka 244 i hladnu stranu hladnjaka 246. Takođe, kao što je prethodno napomenuto, zavrtnji 278 mogu da se koriste za postavljanje dvofaznog izmenjivača toplote 242 za termo-električni rashladni sistem na takav način da se održava željeni ugao (a) u odnosu na uspravnu ravan.

[0103]TEH-ovi, poput TEH-ova 248, su podložni smanjivanju učinka i oštećenju usled stvaranja para kondenzata na provodnim nogama na sklopu modula. Zbog toga TEH-ovi se često zaptiju sa materijalom po obimu TEH-a. Ova zaptivka predstavlja toplotni kratak spoj TEH-a, koji smanjuje osobine i učinak TEH-a. Slika 36A prikazuje jedno izvođenje dvofaznog izmenjivača toplote 242 koji obezbeđuje izolaciju i zaštitu od stvorenih isparenja kondenzata TEH-ova 248, što zauzvrat poboljšava osobine, sposobnost toplotnih pumpi, i učinak dvofaznog izmenjivača toplote 242 dok pojednostavljuje proizvodnju i smanjuje troškove. Traba napomenuti da opšta zamisao sa slike 36A nije ograničena samo na korišćenje dvofaznog izmenjivača toplote 242. Umesto toga, zamisao sa slike 36A primenjiva je na bilo koji termo-električni izmenjivač toplote.

[0104]Kao što je prikazano na slici 36A, dvofazni izmenjivač toplote 242 je zaptiven u vodootpornoj čauri 280, kao što je, na primer, izolacioni kalup od ekspandirane pene. U ovom izvođenju, dvofazni izmenjivač toplote 242 je zaptiven tako da dvofazni izmenjivač toplote 242 održava ugao (a) u okviru vodootpornog kalupa 280. Nadalje, u ovom izvođenju, mali džep 282 vazduha ili sličan gas male provodnosti ili ispražnjen prostor, oblikuje se oko TEH-ova 248. Vodootporni kalup 280 uklanja potrebu za zaptivanjem TEH-ova 248 da bi se smanjila oksidacija i oštećenje od isparenja kondenzata. Naročito, izolacija obezbeđena od vodootpornog kalupa 280 uklanja stvaranje isparenog kondenzata na TEH-ovima 248 i, stoga, uklanja potrebu za zaptivanjem TEH-ova 248 i dozvoljava najviši učinak sa najmanjim toplotnim.

[0105]Slika 36A prikazuje izvođenje u kojem je dvofazni izmenjivač toplote 242 zatvoren u vodootporni kalup 280 tako da, u zavisnosti od zaptivnog sastava, dvofazni izmenivač toplote 242 je uspravan. U ovom izvođenju, dvofazni izmenjivač toplote 242 je postavljen korišćenjem odgovarajućih pričvršćenih spojnica 284 koji omogućavaju željeni ugao (a) u odnosu na uspravnu ravan. Pričvršćeni sastav 284 poželjno da je toplotno izolovan (npr. napravljen od toplotnog izolacionog plastičnog materijala).

[0106]Slika 37A prikazuje zatvoreni dvofazni izmenjivač toplote 242 sa slike 36A postavljen na zid 285 termo-električnog sistema (npr. unutrašnji zid termo-električnog rashladnog sistema) prema jednom izvođenju pretstavljenog pronalaska. Zatvoreni dvofazni izmenjivač toplote 242 može da se postavi na zid 285 korišenjem bilo kojeg pogodnog mehanizma. Na primer, zavrtnji 278 mogu biti produženi od kućišta dvofaznog izmenjivača toplote 242 i do zida 285' ili do ploče koja je pričvršćena za zid 285. Međutim, ponovo, svaki pogodan mehanizam za pričvršćivanje kućišta dvofaznog izmenjivača toplote 242 za zid 285 može da se koristi.

[0107]Slika 37B prikazuje izvođenje zatvorenog dvofaznog izmenjivača toplote 242 sa slike 36B, u kojoj je zatvoreni dvofazni izmenjivač toplote 242 postavljen na zid 285 termo-električnog rashladnog sistema (npr. na unutrašnji zid termo-električnog rashladnog sistema) na takav način da održava ugao (a) u odnosu na uspravnu ravan. Kao što je prikazano, zatvoreni dvofazni izmenjivač toplote 242 je postavljen na termo-električni rashladni sistem preko priključnih sastava 284 koje održavaju postavljenost u prostoru zatvorenog dvofaznog izmenjivača toplote 242 (tj. zakačeni nosač 284 obezbeđuje ugao (a) blizak uspravnom). U jednom izvođenju, prikačeni nosač 284 je toplotno izolovan i prikačen nosačem 284 napravljenim od pogodnih materijala kao što su, na primer, material od toplotno "izolovane plastike. Prikačeni nosač 284 može biti odvojen od ili ugrađen u kućište dvofaznog izmenjivača toplote 242. Na primer, u jednom izvođenju, kućište dvofaznog izmenjivača toplote 242 je pričvršćeno za nosač 284, gde je pričvršćeni nosač 284 pričvršćen ili ugrađen u pogodan zid termo-električnog sistema. Kao drugi primer, pričvršćeni nosač 284 može biti prikačen za zaptiveno kućište dvofaznog izmenjivača toplote 242 i kućišta, najmanje delimično, pomoću vodootpornog kalupa 280. Prikačeni nosač 284 je onda pričvršćen za, ili na drugi način vezan, zid 285 termo-električnog sistema na takav način da željeni ugao (a) održava u odnosu na uspravnu ravan.

[0108]Slika 38 je blok dijagram upravljačke jedinice 106 u skladu sa jednim izvođenjem predstavljenog pronalaska. Rasprava je jednako primenjiva na upravljačku jedinicu 212. U ovom izvođenju, upravljačka jedinica 106 obuhvata hardverski processor 286 i memoriju 288 povezane sa hardverskim procesorom 286. U jednom izvođenju, memorija 288 skladišti uputstva; koja omogućavaju da hardverski procesor 286 izvršava radnje prethodno pomenute u saglasnosti sa različitim izvođenjima predstavljenog pronalaska.

[0109]Treba da se napomene da dok su termo-električni rashladni sistemi 100 i 184 opisani sa osvrtom na hlađenje rashladne komore 102 i 196, termo-električni rashladni sistemi 100 i 184 mogu takođe da se koriste za obnavljanje toplote/stvaranje energije gde je rukovanjem TEH-ovima 120 obratno, kao što je umesto da izvlači toplotu iz rashladnog sredstva unutar propusnog kola 114, 202 i 204, TEH-ovi 120 dobijaju toplotu kako bi se stvorila struja kroz TEH-ove 120. Posebno, TEH sistemi opisani u odnosu na termo-električni rashladni sistemi 100 i 184 su u potpunosti obrtni termodinamički procesi, i određeni kao Peltijerov i Sibekov process, tako da je termo-električni rashladni sistemi 100 i 184 prethodno opisani mogu da koristiti za obnavljanje toplote/stvaranje energije. Štaviše, treba da se napomene da dok se raspravlja o postupku koji je opisan sa napomenom na termo-električni rashladni sistem 100, mogu takođe da se koriste sa termo-električnim rashladnim sistemom 184. Stoga, postupci prethodno objašnjeni u vezi sa slikama od 17 do 19 mogu da se koriste za termo-električnim rashladni sistem 184.

Claims

1. Postupak upravljanja izmenjivačem (104) toplote koji sadrži više termo-električnih hladnjaka, TEH-ova (120) za održavanje zadate vrednost temperature komore (102), pri čemu postupak obuhvata primanje (1000) temperaturnih podataka koji pokazuju temperaturu komore; i selekciju (1002) upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova izabranih iz više TEH-ova na osnovu temperature komore;naznačen time što selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova uključuje upravljanje svakog TEH-a u prvom podsklopu TEH-ova izabranog iz višenoštva TEH-ova na ili blizu QCOPmax kada temperatura unutar komore je u okviru opsega stabilnog stanja koji uključuje zadatu temperaturnu vrednost.

2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde svaki podsklop TEH-ova obuhvata jedan ili više TEH-ova izabranih iz više TEH-ova.

3. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde je svaki TEH izabran iz više TEH-ova tankoslojnih termo-električnih uređaja.

4. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova zasnovana na temperaturi komore dalje obuhvata: aktiviranje prvog podsklopa TEH-ova izabranog iz više TEH-ova gde je temperatura unutar komore u okviru opsega stabilnog stanja koji uključuje zadatu temperaturnu vrednost; i održavanje drugog podsklopa TEH-ova izabranog iz više TEH-ova u stanju van pogona tako da svaki TEH u drugom podsklopu TEH-ova miruje kada je temperatura komore u okviru opsega stabilnog stanja.

5. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova dalje obuhvata: utvrđivanje (1102) da li temperatura komore prelazi gornji prag opsega stabilnog stanja.

6. Postupak prema patentnom zahtevu 5, gde selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova dalje obuhvata: kao odgovor na utvrđivanje da temperatura komore prelazi gornji prag opsega stabilnog stanja, povećavanje (1110) radnog ciklusa prvog podsklopa TEH-ova; kao odgovor na utvrđivanje da temperatura komore prelazi gornji prag opsega stabilnog stanja, povećavanje (1110) struje napajanja prvog podsklopa TEH-ova; kao odgovor na utvrđivanje da temperatura komore prelazi gornji prag opsega stabilnog stanja, aktiviranje (1110) drugih podsklopa TEH-ova izabranih iz više TEH-ova; ili kao odgovor na određivanje da temperatura komore prelazi gornji prag opsega stabilnog stanja, aktiviranje (1110) jedan ili više dodatnih podsklopova TEH-ova izabranih iz više TEH-ova, poželjno aktiviranjem jednog ili više dodatnih podsklopova TEH-ova da rade na Qcopmax, poželjno povećavanjem (1110) sposobnosti jednog ili više dodatnih podsklopova TEH-ova od Qcopmaxdo vrednosti koja je manja ili jednaka Qrnax.

7. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde izmenjivač toplote dalje obuhvata drugu grupu TEH-ova, a postupak dalje obuhvata: selekciju upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova izabranih iz druge grupe TEH-ova nezavisno od dva ili više podsklopova TEH-ova izabranih iz više TEH-ova.

8. Postupak prema patentnom zahtevu 7 gde selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova izabranih iz druge grupe TEH-ova obuhvata: aktiviranje (1110) najmanje jednog od dva ili više podsklopova TEH-ova izabranih iz druge grupe TEH-ova kada temperatura komore pređe gornji prag opsega stabilnog stanja uključujući zadatu vrednost temperature.

9. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde odabir upravljanja dva ili više podsklopova TEH-ova dalje obuhvata: određivanje (1104) da li je temperatura komore niža od donjeg praga opsega stabilnog stanja uključujući zadatu temperatur, poželjno uključujući smanjenje (1106) struje kojom se napaja najmanje jednan podsklop od dva ili više podsklopova TEH-ova kao odgovoru na utvrđivanje da je temperatura komore manja od donjeg praga opsega stabilnog stanja.

10. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova dalje obuhvata: određivanje (1112) da li temperatura komore prelazi najvišu dozvoljenu temperaturu komore, poželjno uključuje utvrđivanje da li temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote prelazi najvišu dozvoljenu temperaturu na zaustavnoj strani izmenjivača toplote.

11. Postupak prema patentnom zahtevu 10, gde selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova dalje obuhvata: smanjenje (1114) struje kojom se napaja najmanje jedan od dva ili više podsklopova TEH-ova kada temperatura komore prelazi najvišu dozvoljenu temperaturu za komoru i temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote prelazi najveću dozvoljenu temperaturu na zaustavnoj strani izmenjivača toplote; deaktiviranj (1114) najmanje jedanog od dva ili više podsklopova TEH-ova kada temperatura komore prelazi najveću dozvoljenu temperaturu komore i temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote prelazi najveću dozvoljenu temperaturu za zaustavnu stranu izmenjivača toplote; ili kao odgovor na utvrđivanje da je temperatura komore iznad najviše dozvoljene temperature za komoru i utvrđivanje da temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote ispod najviše dozvoljene temperature za zaustavnu stranu izmenjivača toplote: povećavanje struje napajanja najmanje jednog od dva ili više podsklopova TEH-ova do lmax; i aktiviranje (1116) najmanje jednog podsklopa od dva ili više podsklopova TEH-ova koji su prethodno deaktivirani, poželjno obezbeđujući struju, do lmax,do najmanje jednog podsklopa od dva ili više podsklopova TEH-ova.

12. Postupak prema patentnom zahtevu 1, koji dalje obuhvata: utvrđivanje (1112) da temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote prelazi najveću dozvoljenu temperaturu za zaustavnu stranu izmenjivača toplote; gde selekcija upravljanja sa dva ili više podsklopova TEH-ova dalje obuhvata upravljanje sa dva ili više podsklopova TEH-ova kako bi se smanjila temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote kao odgovor na utvrđivanje da temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote prelazi najveću dozvoljenu temperaturu za zaustavnu stranu izmenjivača toplote.

13. Postupak prema patentnom zahtevu 12, gde upravljanje sa dva ili više podsklopova TEH-ova kako bi se smanjila temperatura na zaustavnoj strani izmenjivača toplote obuhvata: deaktiviranje najmanje jednog od dva ili više podsklopova TEH-ova.

14. Postupak prema patentnom zahtevu 1, gde je komora rashladna komora (102).

15. Rashladni sistem (100) koji obuhvata: izmenjivač toplote (104), obuhvata više termo-električnih hladnjaka, TEH-ova (120); i upravljačku jedinicu (106) povezanu sa više TEH-ova, pri čemu je upravljačka jedinica konfigurisana da: prihvata (1000) temperaturne podatke (TCh) koji pokazuju temperaturu komore; i naznačen time što upravljačka jedinica selektivno (1002) upravlja sa dva ili više podsklopova TEH-ova izabranih iz više TEH-ova na osnovu temperature komore, tako da svaki TEH u prvom podsklopu TEH-ova iz dva ili više podsklopova TEH-ova radi na ili blizu Qcopmaxkada je temperatura komore unutar opsega stabilnog stanja, uključujući zadatu vrednost temperature.