DE1174338B

DE1174338B - Aus mehreren Peltierelementen zusammen-gesetzter Block

Info

Publication number: DE1174338B
Application number: DES70417A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Mueller
Original assignee: Siemens Elektrogaerate GmbH
Current assignee: SEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1960-09-20
Filing date: 1960-09-20
Publication date: 1964-07-23

Description

Aus mehreren Peltierelementen zusammengesetzter Block Bei Peltierblöcken, die aus mehreren einzelnen Peltierelementen unter Verwendung von stromleitenden Verbindungsbrücken auf der warmen und kalten Seite zusammengesetzt sind, ist es bekannt, auf der kalten und gegebenenfalls auch auf der warmen Seite ein mit Verdampfung und Kondensation eines Hilfsmediums arbeitendes Wärmeübertragungssystem anzuwenden. Bei diesen Einrichtungen muß man durch eine elektrisch isolierende Schicht dafür sorgen, daß die einzelnen stromleitenden Brücken des Peltierblocks voneinander im Betrieb isoliert sind. Das kann durch Anwendung einer festen Isolierschicht geschehen, die zwischen den stromleitenden Brücken und dem Verdampfer bzw. Kondensator -des Wärmeübertragungssystems angeordnet ist. Man kann die Isolierung aber auch durch das Hilfsmedium selbst vornehmen, für das in diesem Falle eine elektrisch isolierende Flüssigkeit verwendet wird. Bei Einrichtungen der zuletztgenannten Art kann man das Wärmeübertragungsmedium in direkten Kontakt mit den Brücken bringen.
Die Erfindung betrifft einen aus mehreren Peltierelementen unter Verwendung von stromleitenden Verbindungsbrücken auf der warmen und kalten Seite zusammengesetzten Block, bei dem zur Wärmezufuhr und/oder zur Wärmeabfuhr mit Verdampfung und Kondensation eines Hilfsmediums arbeitende Wärmeübertragungssysteme verwendet sind. Erfindungsgemäß ist auf der warmen und/ oder kalten Seite des Peltierblocks in gut wärmeleitender Verbindung mit den einzelnen stromleitenden Brücken je Brücke ein gesondertes Wärmeübertragungssystem angewendet. Auf diese Weise kann man die Vorteile der Wärmeübertragung mit Hilfe von Hilfsmedien, die verdampfen und kondensieren, anwenden, ohne daß eine elektrische Isolierung der Brücken erforderlich ist. Man kann die Verdampfer bzw. Kondensatoren der Wärmeübertragungssysteme mit metallischen Wänden ausführen und diese in unmittelbare Wärmeberührung mit den stromleitenden Brücken bringen. Ein besonderer Vorteil der neuen Anordnung ergibt sich dadurch, daß man zwei Peltierelemente, je eine einerseits an die Peltierelemente anschließende und eine sie andererseits verbindende stromleitende Brücke mit dem zugehörigen Wärmeübertragungssystem einer Seite, z. B. dem der kalten Seite, zu einer für sich prüf- und lagerbaren Baueinheit zusammenfassen kann, so daß im zusammengebauten Peltierblock keine Ausfälle der Einzelelemente mehr auftreten. Derartige Baueinheiten lassen sich je nach Bedarf unter Verwendung einer entsprechenden Anzahl von ebenfalls je mit Wärmeübertragungssystemen versehenen stromleitenden' Brücken zum Peltierblock gewünschter Größe zusammenfassen.
Die einzelnen Wärmeübertragungssysteme können als geschlossene Ringleitungen ausgeführt sein. Diese Form kann man insbesondere auf der kalten Seite mit Vorteil anwenden. Wenn man den geschlossenen Ring zu einer ovalen Form biegt, können die einzelnen Wärmeübertragungssysteme auf dieser Seite zusammen ein Tiefkühlfach umschließen.
Eine andere Ausführungsmöglichkeit für die Wärmeübertragungssysteme ergibt sich, wenn diese je aus einem Rohr hergestellt werden, das mit dem einen vorzugsweise offenen Ende dicht auf die stromleitende Brücke aufgesetzt ist und das zur Vergrößerung der Wärmeaustauschfläche am anderen Ende mit Kühlrippen versehen ist. Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut auf der wärmeabführenden Seite. Da in diesem Falle keine geschlossene Ringleitung im Wärmeübertragungssystem vorliegt, wird man den Rohrdurchmesser so wählen, daß,der Rücklauf des Kondensats vom Kondensator zum Verdampfer die aufsteigenden Dämpfe nicht behindert.
In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Peltierblocks, F i g. 2 eine Seitenansicht einer aus zwei Peltierelementen bestehenden Baueinheit mit dem Wärmeaustauscher auf der wärmeaufnehmenden Seite, F i g. 3 einen Wärmeaustauscher in Verbindung mit einer stromleitenden Brücke auf der wärmeabgebenden Seite, und in F i g. 4 ist eine Draufsicht auf den Peltierblock dargestellt.
Mit 1 und 2 sind zwei Peltierelemente bezeichnet, die durch eine stromleitende Brücke 3 auf der wärmeaufnehmenden Seite miteinander stromleitend verbunden sind. Auf der Oberseite ist mit dem Element 1 eine Stromzuführungsbrücke 4 und mit dem Element 2 eine stromleitende Brücke 5 stromleitend verbunden. Der Strom geht von -der Brücke 5 weiter durch eine stromleitende Brücke 6 zur Brücke 7, die ihrerseits mit dem nachfolgenden Peltierelement 2' verbunden ist. Das zugehörige zweite Element 1' ist auf der Unterseite mit 2' über die Brücke 8 verbunden. In ähnlicher Weise treten also bei diesem Peltierblock jeweils immer paarweise zwei Peltierelemente 1, 2; 1', 2' usw. auf. Die Verbindungsbrücken 3, 8 usw. stehen mit dem Kondensator 9 eines Wärmeübertragungssystems 10 zusammen, das durch eine in sich geschlossene ringförmige Rohrschleife gebildet ist. Der Unterteil dieser Rohrschleife bildet den Verdampfer 11. Das System ist in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise mit dem Hilfsmedium gefüllt. Durch die dargestellte Anordnung bilden die der kalten Seite zugeordneten einzelnen Wärmeübertragungssysteme 10, 20, 30 usw. einen ringförmigen Kühlkörper, der ein Kühlfach im Kühlschrank umschließen kann. Auf der wärmeabgebenden Seite sind an den Brücken 6, 12, 13 Wärmeübertragungssysteme 14, 15, 16 usw. angeschlossen. Diese Systeme bestehen aus einem in sich geschlossenen Rohr, das mit der unteren Wand 17 in direktem metallischem Wärmekontakt mit der Brücke 6 steht. Der Unterteil des Rohres 14 ist in der aus F i g: 3 ersichtlichen Weise als Verdampfer 18 ausgeführt und mit dem Hilfsmedium gefüllt. Das nach oben gerichtete Ende 19 des Systems bildet einen luftgekühlten Kondensator. Mit 21 sind die Kühlrippen bezeichnet.
Bei der dargestellten Anordnung können einzelne Bauelemente, also beispielsweise die beiden Peltierelemente 1, 2, die Brücken 3, 4, 5 sowie das Wärmeübertragungssystem 10, auf der kalten Seite bereits zu einer Einheit zusammengebaut und so elektrisch geprüft werden. Anschließend an diese Prüfung kann dann eine Reihe solcher Baueinheiten durch Ansetzen der Brücken 6, 12, 13 usw. mit den daran befestigten Wärmeübertragungssystemen 14, 15, 16 usw. zum fertigen Peltierblock zusammengefaßt werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Aus mehreren Peltierelementen unter Verwendung von stromleitenden Verbindungsbrücken auf der warmen und kalten Seite zusammengesetzter Block, bei dem zur Wärmezufuhr und/ oder zur Wärmeabfuhr mit Verdampfung und Kondensation eines Hilfsmediums arbeitende Wärmeübertragungssysteme verwendet sind, da -durch gekennzeichnet, daß auf der warmen und/oder kalten Seite des Peltierblocks in gut wärmeleitender Verbindung mit den einzelnen stromleitenden Brücken je Brücke ein gesondertes Wärmeübertragungssystem angewendet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer bzw. Kondensatoren der Wärmeübertragungssysteme mit metallischen Wänden ausgeführt und in unmittelbare Wärmeberührung mit den stromleitenden Brücken gebracht sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Peltierelemente, je eine einerseits an die Peltierelemente anschließende und eine sie andererseits verbindende stromleitende Brücke mit dem zugehörigen Wärmeübertragungssystem einer Seite, z. B. dem der kalten Seite, zu einer für sich prüf- und lagerbaren Baueinheit zusammengefaßt sind und daß je nach Bedarf mehrere solcher Baueinheiten unter Verwendung einer entsprechenden Anzahl von je aus einem Wärmeübertragungssystem und einer stromleitenden Brücke bestehenden Baueinheiten zum Peltierblock gewünschter Größe zusammengefaßt sind.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der kalten Seite zu einem ovalen Ring gebogene Wärmeübertragungssysteme angewendet sind, die zusammen ein Tiefkühlfach umschließen.
5. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der warmen Seite Wärmeübertragungssysteme angewendet sind, die je aus einem Rohr bestehen, das mit dem unteren, vorzugsweise offenen Ende auf die stromleitende Brücke aufgesetzt ist und das zur Vergrößerung der wärmeabführenden Kondensatorfiäche am anderen Ende mit Kühlrippen versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 872 788, 2 947150.