DE102006013522A1

DE102006013522A1 - Wärmetauscheranordnung, insbesondere für ein Hausgerät

Info

Publication number: DE102006013522A1
Application number: DE200610013522
Authority: DE
Inventors: Klaus Grunert
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-09-27
Also published as: EP2002048B1; WO2007107403A1; PL2002048T3; EP2002048A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung, insbesondere in einem Hausgerät, welche einen ersten (1) und zumindest einen zweiten Wärmetauscher (2) aufweist, die beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei in einem Zwischenraum (3) zwischen den Wärmetauschern (1, 2) zumindest ein Peltier-Element (4) angeordnet ist, wobei das Peltier-Element (4) durch ein Positionierelement (6) positionsstabil in dem Zwischenraum (3) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung, welche einen ersten und zumindest einen zweiten Wärmetauscher aufweist, die beabstandet zueinander angeordnet sind. In einem Zwischenraum zwischen den Wärmetauschern ist zumindest ein Peltier-Element angeordnet.

Aus einem Dokument, welches am 25. November 2005 von der Internet-Adresse http://de.wikipedia.org/wiki/Peltier-Element herunterladbar war, ist ein Peltier-Element in Aufbau und Funktion bekannt, welches den vorstehend beschriebenen Aufbau aufweist. Die Halbelemente dieses Peltier-Elements sind säulen- oder quaderförmig ausgebildet und bestehen aus dotierten Halbleitern als Werkstoffe. Die Halbleiter sind insbesondere Wismut-Tellurid, und es kommen ein p-leitend dotierter und ein n-leitend dotierter Halbleiter zum Einsatz. Jeweils ein Halbelement aus dem p-leitend dotierten Halbleiter und ein Halbelement aus dem n-leitend dotierten Halbleiter sind jeweils an einer Seite über ein Leiterplättchen, auch als Metallbrücke bezeichnet, miteinander verbunden, und an einer anderen Seite, welche der genannten einen Seite gegenüber liegt, über jeweils ein weiteres Leiterplättchen mit einem weiteren Halbelement oder einem Anschlusskontakt zum Anschluss des Peltier-Elements an ein elektrisches Netzwerk verbunden.

Weitere Hinweise zu Grundlagen, anwendungsbezogener Auswahl und Montage von Peltier-Elementen ergeben sich aus Dokumenten, die am 25. November 2005 von den Internet-Adressen http://www.quick-ohm.de/waerme/download/Erlaeuterung-zu-Peltierelementen.pdf und http://www.quick-ohm.de/waerme/download/Einbau.pdf herunterladbar waren.

Aus der DE 1 410 206 A geht eine Hausgerät in Form einer Waschmaschine hervor, in welcher Waschgut nicht nur gewaschen, sondern auch getrocknet werden kann. Für die dazu erforderlichen zusätzlichen Einrichtungen zeigt die Schrift mehrere Alternativen; insbesondere können eine elektrische Heizvorrichtung zum Erwärmen eines zur Trocknung von Waschgut eingesetzten Luftstroms und ein einfacher Wärmetauscher zum Abkühlen des erwärmten Luftstroms nach dem Beaufschlagen des Waschguts vorgesehen sein, der Heizer und der Kühler können aber auch zu einer Wärmepumpe gehören. Die Wärmepumpe kann mit Peltier-Elementen zur Nutzung des thermoelektrischen Effekts arbeiten.

Ein aus einem in der Datensammlung „Patent Abstracts of Japan" zur JP 08 057 194 A gehörigen englischen Kurzauszug hervorgehendes Hausgerät zum Trocknen von Waschgut enthält in einem Kanalsystem neben einem Heizer und einem Kühler, welche beide zu einer thermoelektrisch betreibbaren Wärmepumpe gehören, einen dem Kühler vorgeschalteten zusätzlichen Wärmetauscher zur Abkühlung des von dem Waschgut abgeführten Luftstroms und eine dem Heizer nachgeschaltete zusätzliche Heizeinrichtung zum weiteren Erwärmen des Luftstroms vor dem Beaufschlagen des Waschguts.

Bei einer Peltier-Baugruppe, welche die als Kühler oder Heizer fungierenden Wärmetauscher und eine Mehrzahl von Peltier-Elementen umfasst, ist ein Zwischenraum zwischen den Wärmetauschern ausgebildet, welcher lateral eine Größe aufweist, welche die Anordnung aller Peltier-Elemente umfasst. Die Peltier-Elemente liegen dabei lediglich jeweils mit einer entsprechenden Seite an jedem Wärmetauscher an. Durch Toleranzen in den Abmessungen der Peltier-Elemente kann es aufgrund dieser unterschiedlichen Abmessungen und zusätzlich durch hohe thermische Spannungen beim Betrieb zu Positionsveränderungen eines Peltier-Elementes kommen. Wenn eine Mehrzahl an Peltier-Elementen in dem Zwischenraum angeordnet ist, kann dies dazu führen, dass die Positionsveränderungen ein Berühren von benachbarten Peltier-Elementen hervorruft. Solches kann einen Kurzschluss oder eine anderweitige Funktionsbeeinträchtigung bis zu einer Zerstörung des Systems hervorrufen.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Wärmetauscheranordnung zu schaffen, welche mechanisch stabil ausgebildet ist und deren Elemente im Wesentlichen ohne eine Positionsveränderung angeordnet und benutzt werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmetauscheranordnung, welche die Merkmale nach Patentanspruch 1 aufweist, gelöst.

Die erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung weist einen ersten und zumindest einen zweiten Wärmetauscher auf, wobei die beiden Wärmetauscher beabstandet zueinander angeordnet sind und ein Zwischenraum zwischen diesen Wärmetauschern ausgebildet ist. In diesem Zwischenraum ist zumindest ein Peltier-Element angeordnet, welches mit beiden Wärmetauschern kontaktiert ist. Ein wesentlicher Gedanke besteht darin, dass das Peltier-Element durch ein Positionierelement positionsstabil fixiert ist. Durch das Positionierelement wird somit eine Fixierung des Peltier-Elements in dem Zwischenraum erreicht. Eine Positionsveränderung bzw. -verschiebung des Peltier-Elements relativ zu den anderen Bauteilen der Wärmetauscheranordnung kann somit im Wesentlichen verhindert werden.

In vorteilhafter Weise ist das Positionierelement als Rahmen für das Peltier-Element ausgebildet. Eine solche Struktur ermöglicht in aufwandsarmer Weise die zuverlässige Fixierung des Peltier-Elements.

Das Positionierelement ist in bevorzugter Weise plattenförmig ausgebildet. Dadurch ist ein einfaches und platzsparendes Element zur positionsstabilen Anordnung des Peltier-Elements geschaffen.

In vorteilhafter Weise ist in dem Positionierelement eine Aussparung, insbesondere eine durchgängige Aussparung, ausgebildet, in welche das Peltier-Element eingesetzt ist. Insbesondere dann, wenn das Positionierelement plattenförmig ausgebildet ist, wird somit eine flache Struktur geschaffen, die das Peltier-Element umgibt. Die durchgängige Aussparung ist in vorteilhafter Weise derart dimensioniert, dass das Peltier-Element passgenau eingesetzt werden kann. Die Aussparung ist bevorzugt derart ausgebildet, dass sie vollständig umlaufend anliegend an dem Peltier-Element angeordnet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung greift das Positionierelement vollständig um das Peltier-Element herum und eine Positionsveränderung, insbesondere eine laterale Bewegung des Peltier-Elements, in dem Zwischenraum ist quasi nicht mehr möglich.

In vorteilhafter Weise ist das Positionierelement als elektrische Leiterplatte ausgebildet. Bevorzugt ist die Leiterplatte mit dem Peltier-Element elektrisch kontaktiert. Dadurch weist ein Positionierelement eine Doppelfunktion im Hinblick auf eine sichere elektrische Kon taktierung einerseits und eine positionsstabile Fixierung des Peltier-Elements andererseits auf.

Die elektrische Kontaktierung ist in bevorzugter Weise durch eine Lötverbindung ausgebildet. In vorteilhafter Weise ist diese Lötverbindung automatisch erzeugbar. Dadurch können deutlich verbesserte Kontaktierungen im Vergleich zu manuellen Lötungen erreicht werden. Insbesondere dann, wenn eine Vielzahl von elektrischen Verbindungen, wie elektrische Kabel, kontaktiert werden müssen, kann dabei ein erheblicher Vorteil durch die automatische Erzeugbarkeit der Lötverbindung erreicht werden.

Besonders vorteilhaft erweist sich ein Positionierelement, mit dem zumindest zwei Peltier-Elemente, die im Zwischenraum zwischen Wärmetauschern angeordnet sind, gemeinsam fixierbar sind. Ein Berühren von derartig benachbarten Peltier-Elementen aufgrund einer Positionsveränderung kann dadurch verhindert werden. Somit ist auch ein elektrisches Kurzschließen des Systems durch eine Kontaktierung von zwei Peltier-Elementen ausgeschlossen.

In vorteilhafter Weise ist der Zwischenraum durch ein Dichtelement abgedichtet, wobei in dem Dichtelement eine Durchführung ausgebildet ist, durch welche sich das Positionierelement hindurch erstreckt. Das Positionierelement erstreckt sich somit sowohl in dem Zwischenraum als auch außerhalb davon. Durch die Anordnung im Dichtelement bzw. durch die Durchführung durch das Dichtelement kann einerseits der Zwischenraum abgedichtet werden und andererseits das Positionierelement aufwandsarm eingeführt werden. Darüber hinaus kann im Falle einer Ausgestaltung als Leiterplatte in einfacher Weise ein Anschluss an externe Energieversorgungseinheiten ausgebildet werden.

In bevorzugter Weise ist die Wärmetauscheranordnung in einem Hausgerät, insbesondere in einem Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, beispielsweise in einem Wäschetrockner, angeordnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Teilbereichs einer Wärmetauscheranordnung; und
2 eine Ansicht eines Peltier-Elements in einem Positionierelement.
Die Wärmetauscheranordnung gemäß 1 ist als Peltier-Baugruppe mit der Funktion einer Wärmepumpe in einem Wäschetrockner angeordnet. Die Wärmetauscheranordnung weist einen ersten Wärmetauscher 1 und einen zweiten Wärmetauscher 2 auf. Die beiden Wärmetauscher 1 und 2 sind beabstandet zueinander angeordnet. In einem Zwischenraum 3 zwischen diesen Wärmetauschern 1 und 2 sind eine Mehrzahl an Peltier-Elementen 4 angeordnet, von denen beispielhaft das Peltier-Element 4 dargestellt ist. Der Wärmetauscher 1 ist als „warmer" Wärmetauscher oder Heizer angeordnet und mit einer Warmseite des Peltier-Elements 4, welche sich beim Betrieb des Peltier-Elements 4 aufheizt, kontaktiert. Der zweite Wärmetauscher 2 ist als „kalter" Wärmetauscher oder Kühler ausgebildet und mit einer Kaltseite des Peltier-Elements 4, welche sich beim Betrieb abkühlt, kontaktiert.
Der zweite Wärmetauscher 2 weist ein mit den Peltier-Elementen 4 direkt kontaktiertes Basiselement 21 und daran angeordnete Kühlrippen 22 auf. Befeuchtete Luft strömt an diesen Kühlrippen 22 vorbei und gibt Wärme ab, wodurch Feuchtigkeit auskondensiert und entzogen werden kann. In einer nicht dargestellten Luftführung strömt diese Luft dann aus dem zweiten Wärmetauscher 2 aus und in den ersten Wärmetauscher 1 ein. Dieser erste Wärmetauscher 1 weist ebenfalls ein mit den Peltier-Elementen 4 kontaktiertes Basiselement 11 und daran angeordnete Durchströmungselemente 12 auf. Diese Durchströmungselemente 12 sind als Rippen mit Hohlkammern ausgebildet. Die aus dem zweiten Wärmetauscher 2 austretende und in den ersten Wärmetauscher 1 einströmende Luft wird dann im ersten Wärmetauscher 1 erwärmt.
Der Zwischenraum 3 ist durch ein Dichtelement 5 abgedichtet. Das Dichtelement 5 ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet und greift in Randbereiche der Basiselemente 11 und 21 ein.
Das Peltier-Element 4 ist im Zwischenraum 3 zwischen den Wärmetauschern 1 und 2 positionsstabil angeordnet. Dazu weist die Wärmetauscheranordnung ein Positionierelement 6 auf. Das Positionierelement 6 ist im Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet und weist eine Mehrzahl an Aussparungen 61 auf. Die Aussparungen 61 sind als durchgehende Löcher in dem plattenförmigen Positionierelement 6 ausgebildet. In der Darstellung ist zu erkennen, dass das gezeigte Peltier-Element 4 durch das Positionierelement 6 fixiert ist. Eine Positionsverschiebung des Peltier-Elements 4 parallel zu den Basiselementen 11 und 21 wird dadurch verhindert. Das Positionierelement 6 ist in der gezeigten Ausführung im Wesentlichen parallel zu den Basiselementen 11 und 21 angeordnet. Die Aussparung 61 ist vollständig umlaufend und anliegend an das Peltier-Element 4 angeordnet. In analoger Weise sind die in 1 nicht dargestellten weiteren Peltier-Elemente in entsprechenden Aussparungen des Positionierelements 6 angeordnet.
Im Ausführungsbeispiel ist gemäß 2 das Positionierelement 6 als Leiterplatte ausgebildet und elektrisch mit dem Peltier-Element 4 über Kabelstücke 41, Lötverbindungen 42 und Leiterbahnen 43 kontaktiert. Die elektrische Kontaktierung ist dabei durch automatisch erzeugbare Lötverbindungen 42 hergestellt. Die Leiterbahnen 43 sind durch das Dichtelement 5 hindurchgeführt und können somit außerhalb des Zwischenraums 3 (vgl. 1) wiederum kontaktiert werden.
Wie dazu aus der Darstellung in 1 des Weiteren zu erkennen ist, ist in dem Dichtelement 5 eine Durchführung 51 ausgebildet, durch welche sich das Positionierelement 6 erstreckt. Das Positionierelement 6 kann somit in einfacher Weise aus dem Zwischenraum 3 nach außen geführt werden. Eine elektrische Verbindung des äußeren Teiles des Positionierelementes 6 mit weiteren elektrischen Einheiten zur Steuerung und/oder Energieversorgung des gesamten Systems können daran angeschlossen werden.

Claims

Wärmetauscheranordnung, welche einen ersten (1) und zumindest einen zweiten Wärmetauscher (2) aufweist, die beabstandet zueinander angeordnet sind, wobei in einem Zwischenraum (3) zwischen den Wärmetauschern (1, 2) zumindest ein Peltier-Element (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Peltier-Element (4) durch ein Positionierelement (6) positionsstabil in dem Zwischenraum (3) angeordnet ist.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (6) ein Rahmen ist.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement (6) plattenförmig ausgebildet ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in das Positionierelement (6) eine Aussparung, insbesondere eine durchgängige Aussparung, ausgebildet ist, in welche das Peltier-Element (4) eingesetzt ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Positionierelement als elektrische Leiterplatte (6) ausgebildet ist.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (6) mit dem Peltier-Element (4) elektrisch kontaktiert ist.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (6) mit dem Peltier-Element (4) durch zumindest eine Lötverbindung (42) elektrisch kontaktiert ist.
Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lötverbindung (42) automatisch erzeugbar ist.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (3) durch ein Dichtelement (5) abgedichtet ist, wobei in dem Dichtelement (5) eine Durchführung (51) ausgebildet ist, durch welche sich das Positionierelement (6) hindurcherstreckt.
Wärmetauscheranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche in einem Hausgerät, insbesondere einem Hausgerät zur Pflege von Wäschestücken, beispielsweise einem Wäschetrockner, angeordnet ist.