-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zumindest einen Verdampfer
und zumindest einen Kondensator aufweist, wobei in dem Verdampfer eine
Flüssigkeit aufgenommen ist, die mittels Wärmeeinwirkung
verdampft, wobei der erzeugte Dampf an dem, dem Verdampfer deckelartig
zugeordneten, Kondensator kondensiert.
-
Derartige
Vorrichtungen können beispielsweise zur Trinkwassergewinnung
aus Meersalzwasser verwendet werden, und basieren z. B. auf dem Destillationsprinzip.
Hierbei wird das Wasser so lange erhitzt, bis es in Form von Dampf
aufsteigt. Dabei wird das Salz als Konzentrat zurückbleiben.
Der Dampf kondensiert an dem Kondensator, wobei das kondensierte
Wasser in einen Speicher fließen kann. Es ist durchaus
möglich, dies in einer mehrstufigen Verdampfungsdestillation
durchzuführen.
-
Die
DE 35 41 645 offenbart eine
Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus Luft mit Hilfe elektrothermischer
Kälteerzeugung. Hierbei werden Peltierelemente mit Energieversorgungsanlagen
gekoppelt. Die kalte Seite der Peltierelemente befindet sich dabei
beispielsweise in einem als Gewächshaus ausgeführten
Mikroklima, wobei die warme Seite des Peltierelementes außerhalb
des Gewächshauses angeordnet ist. Über ein Ansaugrohr
wird warme Luft in das Gewächshaus eingeführt,
und dann an dem Peltierelement, insbesondere nur an seiner kalten
Seite vorbeigeführt. Dabei kondensiert Wasser aus der Luft,
welches mit geeigneten Auffangvorrichtungen aufgefangen wird. Als
ein Hauptnachteil der
DE
35 41 645 A1 ist anzusehen, dass das offenbarte Vorgehen einen äußerst
niedrigen Wirkungsgrad aufweist, da dieses bei einer hohen elektrischen
Leistungsaufnahme zu einer vergleichsweise geringen Kühlleistung
bzw. Temperaturdifferenz führt.
-
Die
DE 103 05 424 A1 befasst
sich mit einer automatischen Wasserentsalzungsanlage unter Nutzung
der Sonnenenergie über einen Sonnekollektor und des thermoelektrischen
Effektes nach Peltier, indem zwei wärmeisolierte Behälter
so verbunden werden, dass in dem einen die salzige Lösung
mit dem warmen Teil des Peltierelementes und in dem anderen das
Kondenswasser mit dem kalten Teil des Peltierelementes angeordnet
sind. Durch den unterschiedlichen Dampfdruck in den Gefäßen
lässt sich eine Turbine zwischenschalten, die einen Teil
der eingesetzten Energie zurückgewinnt mit dem das Peltierelement
betrieben werden kann, welches den Destillationsvorgang unterstützt.
-
Gemäß der
DE 103 05 424 A1 soll
damit eine hohe Wassertemperatur erzeugt werden, die für
eine effektive Wasserdestillation erforderlich ist, wobei gleichzeitig
die eingesetzte Energie mit Hilfe einer Turbine, die einen elektrischen
Generator betreibt, rückgewonnen werden soll.
-
Die
so gewonnene elektrische Energie wird wieder für die Energieversorgung
der Wärmepumpe bzw. des elektrothermischen Peltierelementes
genutzt.
-
Auch
die
DE 10 2004
033 409 A1 befasst sich mit einer automatischen Wasserentsalzungsanlage
gemäß der
DE 103 05 424 A1 , wobei hier zusätzlich
durch Nutzung des Gegenstromprinzips die eingesetzte Energie teilweise
zurückgewonnen werden soll, wodurch der Destillationsvorgang
unterstützt werden soll.
-
Auch
die
DE 101 54 351
A1 befasst sich mit einem Verfahren zur Gewinnung von Wasser
aus der Luftfeuchtigkeit, wobei Solarzellen von der Sonne gespeist
werden und der erzeugte Strom zur Speisung eines Peltierelementes
dient, dessen Kaltseite dabei soweit abgekühlt wird, dass
an dessen kalter Seite die Umgebungsluft den Taupunkt erreicht,
und somit die Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft an dem Kühlkörper
der Kaltseite kondensieren und abtropfen kann.
-
Die
DE 101 55 560 A1 befasst
sich ebenfalls mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Erzeugung
von Wasser aus der Luftfeuchtigkeit, wobei auch hier ein Peltierelement
eingesetzt wird. Allerdings wird hier kein Sonnenkollektor eingesetzt,
sondern ein Windrad, welches einen Windkraftgenerator antreibt.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, die einen
Verdampfer und einen Kondensator aufweist, mit einfachen Mitteln
so zu verbessern, dass ein wesentlich effizienterer Wirkungsgrad
erreichbar ist.
-
Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe durch ein Peltierelement gelöst, welches mit
seiner warmen Seite mit dem Verdampfer und mit seiner kalten Seite gleichzeitig
mit dem Kondensator über Leitungen in Verbindung steht.
-
Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Peltierelement
grundsätzlich eine einfache Energie/Wärmepumpe
ist. Das bedeutet, dass das Peltierelement der Kaltseite die Energie/Wärme
entzieht und diese zur Heißseite bzw. zur warmen Seite transportiert.
Je nach Bauart des Peltierelementes kann dieses mehr oder weniger
Energie transportieren. Die Warmseite ist im Verhältnis
zur kalten Seite immer warmer, da das Peltierelement auch Verlustwärme
erzeugt. In einem thermisch isolierten Behälter würde
sich ein betriebenes Peltierelement daher immer stärker
erhitzen und nach Überschreiten der zulässigen
Betriebstemperatur durch Überhitzung selbst zerstören.
Die Warmseite eines Peltierelementes muss daher ständig
gekühlt werden. Wird gewünscht, dass eine besonders
kalte Kaltseite erzeugt werden soll, muss der Warmseite aktiv Energie
entzogen werden, d. h. diese muss gekühlt werden. Mit der
Erfindung wird dieser Effekt geschickt genutzt, indem mittels der
Flüssigkeit in dem Verdampfer die Warmseite des Peltierelementes
gekühlt wird, womit vorteilhaft eine niedrige Temperatur
auf der Kaltseite erzeugt wird. Insofern wird dieser Effekt in überraschender
Weise zur Erwärmung der Flüssigkeit und damit
zur Verdampfung der Flüssigkeit genutzt, wobei gleichzeitig
durch die niedrige Temperatur auf der Kaltseite eine hohe Kondensationsrate
des Flüssigkeitsdampfes erzielbar ist.
-
Die
Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft zur Gewinnung
von Trinkwasser aus Meerwasser einsetzen. Hierbei wird Meerwasser über
einen Zulauf in den Verdampfer geleitet, welcher direkt mit der
warmen Seite des Peltierelementes in Verbindung steht. Das Peltierelement
ist mit einer Energieversorgungsanlage in bekannter Weise verbunden, so
dass durch den fließenden elektrischen Strom eben die warme
Seite und die kalte Seite des Peltierelementes erzeugt werden. Die
Energieversorgungsanlage kann zum Beispiel eine Solarstromanlage, oder
eine Windkraftanlage zur Stromerzeugung sein.
-
Die
warme Seite steht nun in direktem Kontakt mit dem Verdampfer bzw.
der darin aufgenommenen Flüssigkeit bzw. des darin aufgenommenen Meerwassers,
wodurch das Meerwasser erwärmt wird und gleichzeitig durch
das Meerwasser die warme Seite des Peltierelementes gekühlt
wird. Damit wird eine entsprechend niedrigere Temperatur auf der
Kaltseite erzeugt, welche mit dem Kondensator in Verbindung steht.
Verdampft nun das Wasser in dem Verdampfer aufgrund der Wärmeeinwirkung
des Peltierelementes, schlägt sich der Wasser dampf an dem über
das Peltierelement gekühlten Kondensator nieder und kondensiert
natürlich. Dabei verbleiben das Salz bzw. die Konzentrate
im Verdampfer, so dass Trinkwasser erzeugt wird.
-
In
zweckmäßiger Ausgestaltung ist vorgesehen, dass
der Verdampfer wannenartig ausgeführt ist, und zumindest
einen Flüssigkeitszulauf aufweist, wobei das zumindest
eine Peltierelement mit seiner warmen Seite mit dem Wannenboden
in Verbindung steht.
-
Günstig
im Sinne der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass zumindest der
Wannenboden des Verdampfers aus einem wärmeleitenden Werkstoff gebildet
ist. Insofern kann die Wärme des Peltierelementes bzw.
dessen warme Seite durch den Wannenboden hindurch direkt das Meerwasser
bzw. die Flüssigkeit erwärmen. Gleichzeitig wird
dadurch aber die warme Seite aufgrund der Einwirkung des kalten Meerwassers
gekühlt.
-
In
weiter zweckmäßiger Ausgestaltung ist vorgesehen,
dass der Kondensator mit einer bezogen auf den Verdampfer gegenüberliegend
angeordneten, eben ausgeführten Deckelfläche ausgeführt ist,
wobei auf Vorteile hierzu weiter unten näher eingegangen
wird.
-
Um
zu erreichen, dass die an dem Kondensator kondensierte Flüssigkeit
auch in einen entsprechenden Sammelbehälter gelangt, ist
vorteilhaft vorgesehen, dass der Kondensator an seiner zum Verdampfer
orientierten Seite Ablaufrippen aufweist, deren Ablaufkanten oberhalb
von korrespondierend dazu angeordneten Ablaufrinnen angeordnet sind, die
zu zumindest einer Sammelrinne führen. Kondensiert nun
der Flüssigkeitsdampf bzw. der Wasserdampf an dem Kondensator,
fließt das Kondensat schwerkraftbedingt an den Ablaufrippen
nach unten in Richtung zu den jeweiligen Ablaufkanten, von wo es
in die Ablaufrinnen abtropft. Von daher ist vorteil haft vorgesehen,
dass unterhalb der Ablaufkante, also zwischen den Ablaufrippen und
dem Verdampfer die Ablaufrinnen vorgesehen sind, in welche das Kondensat
eintropfen kann. Die Ablaufrinnen sind bevorzugter Weise mit einem
geringen Gefälle in Richtung zu einer Seite des Kondensators
orientiert verlaufend angeordnet, so dass das darin gesammelte Kondensat
zu einer Sammelrinne geführt werden kann. Die Sammelrinne
erstreckt sich bevorzugt senkrecht zum Verlauf der Ablaufrinnen,
wobei der zum Verdampfer orientierten Seite des Kondensators natürlich
mehrere Ablaufrippen mit entsprechend zugeordneten Ablaufrinnen
vorgesehen werden können, wobei eine jede Ablaufrinne zu
der zumindest einen Sammelrinne führt. Die Sammelrinne
kann selbstverständlich ebenfalls ein entsprechendes Gefälle
aufweisen und einen Anschluss zum Ableiten des aufgefangenen Kondensats
bzw. Trinkwassers zu einem Speicherbehälter aufweisen.
-
Vorteilhaferweise
ist vorgesehen, dass der Kondensator dem Verdampfer quasi deckelartig
zugeordnet ist, wobei hier im Unterschied zum Stand der Technik
eine geneigte Lagerung des Kondensators nicht unbedingt erforderlich
ist. Dies auch deshalb, da Ablaufrinnen und Sammelrinne ein entsprechendes
Gefälle zum Fortleiten des Kondensats bzw. des jeweils
aufgefangenen Kondensats aufweisen.
-
In
weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass die Vorrichtung einen kaskardenartigen Aufbau aufweist, wobei
ein erster Verdampfer und ein erster Kondensator übereinander
angeordnet sind, wobei der erste Verdampfer mit einem ersten Peltierelement
bzw. mit dessen warmer Seite in Verbindung steht, wobei dem ersten Kondensator
ein zweiter Verdampfer in Reihe geschaltet ist bzw. über
diesem angeordnet ist, wobei mit dem ersten Kondensator und dem
zweiten Verdampfer ein zweites Peltierelement in Verbindung steht,
wobei die kalte Seite des ersten Peltierelementes mit dem zweiten
Kondensator in Verbindung steht. Das zweite Peltierelement steht
dabei mit seiner warmen Seite mit dem zweiten Verdampfer in Verbindung
wobei die kalte Seite des zweiten Peltierelementes mit dem ersten
Kondensator in Verbindung steht.
-
Natürlich
kann entsprechend auch bei einem dritten Verdampfer und Kondensator
vorgegangen werden, wobei natürlich eine geeignete Anzahl
von Verdampfern und Kondensatoren aufeinander folgen. In bevorzugter
Ausgestaltung sind dabei aufeinander folgend Verdampfer und Kondensator
so angeordnet, dass diese übereinander angeordnet sind,
so dass das jeweils zwischengeschaltete Peltierelement mit seiner
warmen Seite mit dem Verdampfer in Verbindung steht und mit seiner
kalten Seite mit dem Kondensator direkt in Verbindung steht.
-
Um
nun das erste Peltierelement bzw. dessen kalte Seite mit dem in
der Kaskardenanordnung letzten Kondensator zu verbinden, bzw. die
Kälte der kalten Seite auf den Kondensator zu transportieren, ist
vorteilhaft vorgesehen, dass die kalte Seite des zumindest einen
Peltierelementes mit einem Kälteträgermedium in
Verbindung steht, welches die Kälte zu dem Kondensator
transportiert, so dass dieser gekühlt wird. Natürlich
kann noch ein entsprechender Wärmetauscher zwischengeschaltet
sein.
-
In
besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass Verdampfer, Kondensator und Peltierelement ein Modul bilden,
welche entsprechend der vorstehenden Beschreibung übereinander
bzw. nebeneinander angeordnet werden können. Werden die
einzelnen Module beispielsweise übereinander angeordnet,
ist es hier besonders vorteilhaft, wenn der Kondensator an seiner
zur Verdampfer gegenüberliegenden Seite, also mit seiner Abschlussfläche,
eben ausgeführt ist, wie bereits oben beschrieben ist.
Vorteilhaft kann dann der Verdampfer mit seinem Wannenboden direkt
auf der ebene Fläche des Kondensators angeordnet werden, wobei
hier vorteil haft zumindest ein oder mehrere Peltierelemente zwischengeschaltet
werden können.
-
Insgesamt
wird damit eine Vorrichtung vorzugsweise zur Gewinnung von Trinkwasser
aus Meersalzwasser zur Verfügung gestellt, dessen Wirkungsgrad
im Vergleich zum Stand der Technik erheblich erhöht ist,
da mit der Erfindung beide Seiten des Peltierelementes, nämlich
zum einen die kalte Seite und zum anderen die warme Seite thermodynamisch
genutzt wird, indem die warme Seite zum Verdampfen der Flüssigkeit
bzw. des Meerwassers genutzt wird, wobei gleichzeitig die kalte
Seite genutzt wird, um den Kondensator zu kühlen, so dass
ein höherer Kondensationsbetrag erreichbar ist. Gleichzeitig
wird die warme Seite durch die Einwirkung der Flüssigkeit
bzw. des Meerwassers gekühlt, wodurch eine niedrige Temperatur
auf der Kaltseite erzeugt wird.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
-
1 eine
Prinzipskizze einer Vorrichtung mit einem Verdampfer und einem Kondensator
mit Peltierelement,
-
2 zwei übereinander
angeordnete Module gem. 1,
-
3 einen
Kondensator mit zugeordneten Peltierelementen in einer perspektivischen
Ansicht,
-
4 den
Kondensator aus 3 in einer vergrößerten
Ansicht, und
-
5 eine
perspektivische Ansicht eines Verdampfers.
-
6 die
Anordnung mehrerer Peltierelemente in Kaskadenschaltung
-
7 die
Temperaturverhältnisse von Peltierele menten in Kaskadenschaltung
-
Sofern
im Folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung
stets für alle Figuren.
-
1 zeigte
eine Vorrichtung 1, die zumindest einen Verdampfer 2 und
zumindest einen Kondensator 3 aufweist. In dem Verdampfer 2 ist
eine Flüssigkeit aufgenommen, die mittels Wärmeeinwirkung
verdampft, wobei der erzeugte Dampf an dem Kondensator kondensiert.
Ein Peltierelement 4 steht mit seiner warmen Seite 5 mit
dem Verdampfer 2 und mit seiner kalten Seite 6 mit
dem Kondensator 3 in Verbindung.
-
In
dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist
ein Modul der Vorrichtung 1 gezeigt. Hierbei ist der Verdampfer 2 quasi
wannenförmig ausgeführt, und weist einen Flüssigkeitszulauf 7 und
einen Ablauf 8 auf. Der Flüssigkeitszulauf 7 ist
wie beispielhaft dargestellt in einer Seitenwand 9 des
wannenartig ausgeführten Verdampfers 2 angeordnet.
Bezüglich des Einleitungsniveaus der Flüssigkeit
durch den Zulauf 7 ist der Ablauf 8 tiefer als
der Zulauf 7 und bevorzugt in dem Boden 10 des
wannenartigen Verdampfers 2 angeordnet. Der Kondensator 3 ist
quasi deckelartig ausgeführt und in hinreichender Weise mit
dem Verdampfer 2 verbunden, so dass ein relativ stabiles
Modul gebildet ist.
-
Wie
in 1 weiter dargestellt, ist dem Boden 10 des
Verdampfers 2 das zumindest eine Peltierelement 4 zugeordnet.
Hier sind dem Boden 10 des Verdampfers 2 drei
Peltierelemente 4 zugeordnet.
-
Wie
bekannt, weist das Peltierelement 4 die thermisch warme
Seite 5 und die dazu gegenüberliegende thermisch
kalte Seite 6 auf, wenn das Peltierelement 4 stromdurchflossen
ist. Zur Versorgung des Peltierelementes 4 mit Strom kann
eine herkömmliche Stromquelle verwendet werden, wobei es insbesondere
aber auch möglich ist, Strom aus regenerativen Stromquellen
zu erzeugen. Hier findet bevorzugt die Gewinnung von Strom mittels
Solarenergiezellen 19 Anwendung. Natürlich kann
Strom aber auch durch Wind- oder Wasserkraft erzeugt werden.
-
In 1 ist
dargestellt, dass das Peltierelement 4 mit seiner warmen
Seite 5 direkt unterhalb des Bodens 10 des Verdampfers 2 angeordnet
ist. Dadurch kann die Wärme der warmen Seite 5 durch den
Boden 10 des Verdampfers 2 hindurchtreten und die
Flüssigkeit in dem Verdampfer 2 bzw. das in dem Verdampfer 2 aufgenommene
Meerwasser so erwärmen, dass dieses verdampft. Gleichzeitig
sorgt das Meerwasser bzw. die Flüssigkeit in dem Verdampfer 2 dafür,
dass die warme Seite 5 des Peltierelementes 4 gekühlt
wird.
-
Die
kalte Seite 6 des Peltierelementes 4 steht mit
dem Kondensator 3 in Verbindung. Dies kann z. B. mittels
entsprechender Leitungen 20, 20a geschehen, in
denen ein Kälteträgermedium transportiert wird,
welches die Kälte von der kalten Seite 6 des Peltierelementes 4 aufnimmt
und zum Kondensator 3 transportiert. Insofern wird der
Kondensator 3 durch die Einwirkung der kalten Seite 6 des
Peltierelementes 4 gekühlt. Wie in 1 beispielhaft
dargestellt, ist jeweils ein Wärmetauscher vorgesehen, welcher
den Leitungen 20, 20a zwischengeschaltet ist.
Die Leitung 20 bildet einen Kreislauf zu den Kondensator 3,
wobei noch ein Druckerzeugungselement 22 in dem Kreislauf
angeordnet ist. An dem Kondensator sind Heizschlangen bzw. Kaltschlangen 23 angeordnet,
in welche die an der kalten Seite 6 des Peltierelements 4 aufgenommene
Kälte transportiert wird. So kann der Kondensator 3 vorteilhaft gebildet
werden.
-
Steigt
nun der mittels der warmen Seite 5 des Peltierelementes 4 erzeugte
Wasserdampf in Richtung zum Kondensator 3, kondensiert
der Wasserdampf und schlägt sich an dem Kondensator 3 als Kondensat
nieder.
-
Der
Kondensator 3 weist an seiner zum Verdampfer 2 orientierten
Seite 11 Ablaufrippen 12 auf, deren Ablaufkanten 13 oberhalb
von korrespondierend dazu angeordneten Ablaufrinnen 14 angeordnet sind,
die zu zumindest einer Sammelrinne 15 führen. Die
Sammelrinne 15 ist in 1 aufgrund
der dargstellten Zeichnungsebene nicht erkennbar, ist jedoch in 3 dargestellt.
-
Bei
der in 1 dargestellten Ansicht sind die Ablaufrippen
mit ihren Ablaufkanten so ausgeführt, dass die Seite 11 quasi
bogenförmig ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass
der sich niederschlagende Wasserdampf bzw. das Kondensat dem entsprechenden
Gefälle des jeweiligen Bogens folgend in Richtung zur Ablaufkante 13 fließt,
und dort in die Ablaufrinnen 14 tropft. Von den Ablaufrinnen 14 wird das
gesammelte Kondensat dann der Sammelrinne 15 zugeführt,
wobei die Ablaufrinnen 14 und die Sammelrinne 15 natürlich
ein entsprechendes Gefälle aufweisen.
-
An
der zum Verdampfer 2 gegenüberliegenden Seite
des Kondensators 3 weist dieser eine im Wesentlichen ebene
Abschlussfläche 16 auf. Insofern ist eine modulartige
Vorrichtung 1 gezeigt, auf welche eine zweite, modulartig
aufgebaute Vorrichtung 1 angeordnet werden kann, wobei
natürlich auf der zweiten modulartig aufgebauten Vorrichtung 1 eine
dritte und auf dieser wiederum eine vierte usw. modulartig aufgebaute
Vorrichtung 1 angeordnet werden kann. Insofern kann eine
geeignete Anzahl bzw. Mehrzahl modulartig aufgebauter Vorrichtungen 1 übereinander
angeordnet werden. Denkbar ist natürlich auch eine nebeneinander
anordnete Anordnung der jeweils modulartig aufgebauten Vorrichtung 1.
-
Beispielhaft
in 2 ist dargestellt, wie zwei modulartig aufgebaute
Vorrichtungen übereinander angeordnet sind.
-
Wie
dargestellt sind die jeweiligen Module bzw. modulartig aufgebauten
Vorrichtungen 1 übereinander angeordnet, wobei
zwischen den aufeinander folgenden Vorrichtungen 1 das
zumindest eine Peltierelement 4 angeordnet ist. Natürlich
weist das Peltierelement 4 auch hierbei eine warme Seite 5 und eine
kalte Seite 6 auf, da dieses stromdurchflossen ist. Die
warme Seite 5 steht direkt mit der Verdampfer 2 des
in der Zeichnungsebene oberen Moduls in Verbindung, wobei die kalte
Seite 6 des Peltierelementes 4 mit dem Kondensator 3 des
in der Zeichnungsebene unteren Moduls in Verbindung steht. Wie zuvor
zu 1 beschrieben, weist ein jedes Modul bzw. jede modulartig
aufgebaute Vorrichtung 1 an ihrem Verdampfer 2 bzw.
an ihrem Boden 10 das zumindest eine Peltierelement 4 bzw.
die zwei, drei oder mehr Peltierelemente 4 auf. Insofern
wird die in dem Verdampfer 2 des in der Zeichnungsebene
unteren Moduls aufgenommene Flüssigkeit durch Einwirkung der
warmen Seite 5 des entsprechenden Peltierelementes 4 aufgrund
der Wärmeeinwirkung verdampft. Die kalte Seite 6 des
bzw. der Peltierelemente 4 des in der Zeichnungsebene unteren
Moduls kann über entsprechende Leitungen 20, 20a mit
dem Kondensator 3 des in der Zeichnungsebene oberen Moduls in
Verbindung stehen. Vorteilhafterweise ist hierbei vorgesehen, dass
die kalte Seite 6 der Peltierelemente 4 des in
der Zeichnungsebene unteren Moduls mit einem Kälteträgermedium
in Verbindung steht, welches die Kälte in Richtung zum
Kondensator 3 des in der Zeichnungsebene oberen Moduls
transportiert, was bereits zu 1 beschrieben
und dargestellt ist.
-
Mittels
geeigneter Verbindungsvorrichtungen 17 sind die übereinander
angeordneten modulartig aufgebauten Vorrichtungen 1 miteinander
verbunden bzw. befestigt.
-
In 3 ist
beispielhaft dargestellt, dass dem Kondensator 3 auf seiner
im Wesentlichen ebenen Abschlussfläche 16 mehrere
Peltierelemente 4 bzw. übereinander angeordnete
Peltierelemente 4 zugeordnet sind. Die Peltierelemente 4 weisen
jeweils Stromanschlüsse zur Stromversorgung auf. Auf die
vorteilhafte übereinander folgende Anordnung der Peltierelemente
wird weiter unten eingegangen.
-
Bei
der in 3 dargestellten Ansicht ist die zum Verdampfer
orientierte Seite 11 des Kondensators 3 im Wesentlichen
zackenförmig ausgeführt, wobei die einzelnen Zacken
mit ihren Abtropfkanten den Ablaufrinnen 14 entsprechend
zugeordnet sind. Wie beispielhaft dargestellt, sind dem Kondensator 3 an seiner
Seite 11 acht Ablaufrinnen 14 entsprechend der
Anzahl der Ablaufrippen 12 zugeordnet. Wie bereits gesagt,
leiten die Ablaufrinnen 14 das abtropfende Kondensat in
Richtung zur Sammelrinne 15, welche, wie in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel gezeigt, senkrecht zum Verlauf der
Ablaufrinnen 14 angeordnet ist.
-
Etwa
mittig ist in der Sammelrinne 15 ein Ablauf 18 angeordnet,
der das Kondensat zu einem Speicherbehälter transportiert.
-
In 4 ist
eine Vergrößerung zur Darstellung des Kondensators 3 mit
seinen Ablaufrippen 12 und Ablaufkanten 13 dargestellt,
welche den Ablaufrinnen 14 entsprechend zugeordnet sind.
-
5 zeigt
einen Verdampfer 2 als Einzelheit in einer perspektivischen
Ansicht. Der Verdampfer 2 weist an der Innenseite seines
Bodens 10 eine gewellte Ausführungsform auf. Angedeutet
sind die Stromversorgungsanschlüsse der Peltierelemente 4.
-
Üblicherweise
verdampft beispielsweise Wasser bei einer Temperatur von 100°C,
sofern übliche Druckverhältnisse vorliegen. Insofern
ist es zweckmäßig, wenn mittels der Peltierelemente 4 zumindest
die Verdampfungstemperatur der zu verdampfenden Flüssigkeit
generiert wird. Derzeit bekannte Peltierelemente können
eine Temperaturdifferenz zwischen der warmen und kalten Seite 5, 6 bis ca.
69 Grad Kelvin generieren. Diese Temperaturdifferenz reicht aber
nicht aus, um z. B. Wasser zu verdampfen, wenn dieses z. B. 10°C
aufweisen würde. Von daher ist vorteilhaft vorgesehen,
dass zumindest zwei Peltierelemente übereinander kaskadenartig angeordnet
werden, wie in 6 dargestellt und in den 1 bis 4 angedeutet.
-
6 zeigt
zwei übereinander folgend angeordnete Peltierelemente 4.
Die beiden Peltierelemente 4 sind so übereinander
folgend angeordnet, dass jeweils eine warme Seite 5 an
einer kalten Seite 6 des folgenden Peltierelements 4 anliegt.
Der in 6 dargestellte Spalt zwischen beiden Peltierelementen 4 soll
lediglich der deutlicheren Darstellung dienen, denn die beiden übereinander
folgenden Peltierelemente 4 liegen direkt aufeinander.
Wie zuvor beschrieben kühlt dabei die kalte Seite 6 die
warme Seite 5. Dadurch wird der warmen Seite 5,
welche direkt an der kalten Seite 6 anliegt, aktiv Wärme
entzogen. Dies bewirkt, dass die warme Seite 5 des in der Zeichnungsebene
(6) oberen Peltierelements 4 eine Temperatur
oberhalb der Verdampfungstemperatur von z. B. Wasser erzeugen kann;
denn es liegt hier eine Reihenschaltung in Form einer Kaskade vor.
-
Durch
die Reihenschaltung der beiden übereinander folgenden Peltierelemente 4 kann
eine Temperaturdifferenz von z. B. 138 Grad Kelvin, bezogen auf
die kalte Seite 6 des in der Zeichnungsebene unteren Peltierelementes 4 zu
der warmen Seite 5 des in der Zeichnungsebene oberen Peltierelementes 4 generiert
werden.
-
In 7 ist
beispielhaft ein Temperaturdiagramm dargestellt. Ausgehend von einer
gewünschten Verdampfungstemperatur T0 (z. B. 100°C)
würde mit einem Peltierelement 4 ein Differenzbetrag
von der warmen zur kalten Seite von maximal 69 Grad Kelvin vorliegen.
Diese Temperaturdifferenz Δ T1 ist mit einem in Richtung
zur X-Achse orientierten Pfeil bis zur Temperatur T1 dargestellt.
Die Temperatur T1 liegt beispielhaft weit oberhalb der X-Achse,
welche beispielsweise eine 0°C-Achse sein kann. Das zu dem
ersten Peltierelement in Reihe geschaltete zweite Peltierelement
weist wiederum einen maximalen Differenzbetrag von 69 Grad Kelvin
(warm ↔ kalt) auf, was mit der Differenztemperatur Δ T2
dargestellt ist. Die Resultierende aus Δ T1 und Δ T2
endet deutlich unterhalb der X-Achse.
-
Wird
davon ausgegangen, dass das beispielhaft zu verdampfende Salzwasser
eine Temperatur von 0°C aufweisen würde, würde
mittels der beiden in Reihe geschalteten Peltierelemente auf jeden
Fall die Verdampfungstemperatur des Wassers erreicht werden.
-
Wesentlich
ist aber auch, dass die (freie) kalte Seite 6 des betreffenden
Peltierelements 4 den Kondensator 3 nicht unter
den Gefrierpunkt abkühlt. Es reicht hier durchaus eine
Abkühlung bis zum Taupunkt der jeweiligen Flüssigkeit
aus. Je nach Ausgestaltung des betreffenden Peltierelements und
je nach dem zur Verfügung gestellten Strom kann so eine
entsprechende Temperatur an der kalten Seite erzeugt werden.
-
Natürlich
können, wie beispielhaft beschrieben, nicht nur zwei Peltierelemente
in Reihe geschaltet werden, sondern durchaus mehrere, wobei dann natürlich
jeweils aufeinander folgende warme und kalte Seiten direkt aneinander
liegen.
-
- 1
- Vorrichtung
- 2
- Verdampfer
- 3
- Kondensator
- 4
- Peltierelement
- 5
- Warme
Seite von 4
- 6
- Kalte
Seite von 4
- 7
- Zulauf
- 8
- Ablauf
- 9
- Seitenwand
- 10
- Boden
- 11
- Zu 2 orientierte
Seite von 3
- 12
- Ablaufrippen
- 13
- Ablaufkanten
- 14
- Ablaufrinnen
- 15
- Sammelrinne
- 16
- Abschlussfläche
von 3
- 17
- Verbindungsvorrichtung
- 18
- Ablauf
in 15
- 19
- Solarenergiezellen
- 20
- Leitungen
- 20a
- Leitungen
- 21
- Wärmetauscher
- 22
- Druckerzeugungselement
- 23
- Kälteschlange
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3541645 [0003]
- - DE 3541645 A1 [0003]
- - DE 10305424 A1 [0004, 0005, 0007]
- - DE 102004033409 A1 [0007]
- - DE 10154351 A1 [0008]
- - DE 10155560 A1 [0009]