DE1229556B - Waermeuebertragungssystem fuer ein elektrothermisches Kuehlaggregat - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4ti/fflWW> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F25b

Deutsche Kl.: 17 a-20

1229 556
S 81604 I a/17 a
21. September 1962
!.Dezember 1966

Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungssystem für ein elektrothermisches Kühlaggregat, das mit Verdampfung und Kondensation einer Flüssigkeit arbeitet und aus einem vakuumdichten, in seinem oberen Bereich einen Dampfraum und in seinem unteren Bereich einen Flüssigkeitsraum aufweisenden Gefäß besteht, wobei ein Bereich mit dem elektrothermischen Kühlaggregat und der andere Bereich mit einem Wärmeaustauscher verbunden wird. Derartige Wärmeübertragungssysteme stellen bei geeigneter Konstruktion Wärmestromsperren (Wärmegleichrichter) dar, die die Rückaufheizung der kalten Wärmeaustauscher von seiten der warmen Lötstellen bei abgeschalteter Peltierbatterie vermindern und damit auch die Pausenverluste bei intermittierendem Betrieb herabsetzen.

Ein bekanntes System dieser Art besteht aus einer Reihe von im wesentlichen rohrförmigen, untereinander verbundenen Behältern, von denen einige als flüssigkeitsgefüllter Verdampfungsraum und andere als Kondensationsraum dienen. Bei einer solchen Ausbildung besteht also die gesamte Vorrichtung zur Wärmeübertragung, nämlich der die Wärme aufnehmende Verdampfer, die verbindenden Rohrleitungen und der die Wärme abgebende Kondensator, aus einer weitgehend starren Baueinheit, die eine gute Anpassung an die zum Teil sehr unterschiedlichen Betriebsbedingungen nicht oder nur in sehr beschränktem Umfang ermöglicht.

Die Erfindung hat eine Konstruktion zur Aufgabe, bei der die zuvor erwähnten Nachteile vermieden werden. Zu diesem Zweck besteht gemäß der Erfindung das Gefäß aus einem Isolierstoff, das in seinem oberen, den Dampfraum bildenden und in seinem unteren, den Flüssigkeitsraum bildenden Bereich je einen Ausschnitt aufweist, die jeweils mit einer gut die Wärme leitenden, vorzugsweise mit Innenrippen versehenen Platte verschlossen sind. Auf diese Weise erhält man einen im konstruktiven Aufbau sehr einfachen Wärmegleichrichter, der jeweils eine gesonderte Baueinheit bilden kann und leicht so auszuführen ist, daß er wahlweise der kalten oder warmen Lötstelle eines elektrothermischen Aggregates zugeordnet werden kann. Ein solches Wärmeübertragungssystem bildet also ein Zwischenelement zwisehen dem Peltierblock und einem Wärmeaustauscher auf der kalten bzw. warmen Seite. Dabei können die Wärmeaustauscher beispielsweise durch die Kühlzelle eines Kühlschranks oder den Kühlkörper einer Kühlvorrichtung oder auch durch einen luftgekühlten Rippenkörper gebildet sein.

Das als Wärmeübertragungssystem verwendete Iso-Wärmeübertragungssystem für ein
elektrothermisches Kühlaggregat

Anmelder:

Siemens-Electrogeräte

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Berlin und München,

München 2, Oskar-von-Miller-Ring 18

Als Erfinder benannt:

Dr.-Ing. Heinz Müller, Erlangen

lierstoffgefäß kann Quaderform besitzen. Es kann aber auch vorzugsweise die Form eines Parallelepipedes erhalten, um auf diese Weise unerwünschte Wärmeflüsse im Bereich des Flüssigkeitsraumes von Wand zu Wand weitgehend zu vermeiden. Die gegenüberliegenden Wände des Isolierstoffgefäßes werden sich nämlich fast immer auf verschiedenem Temperaturniveau befinden. Durch die schräg verlaufenden Wandflächen erreicht man eine Annäherung der gegenüberliegenden Wandteile und damit, daß diese Teile zwischen sich nur noch eine geringere Temperaturdifferenz aufweisen als im Fall senkrecht verlaufender Wandteile.

Bei Kühlvorrichtungen ergibt sich eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, wenn man den Peltierblock zusammen mit den beiden auf der warmen und kalten Seite vorgesehenen Wärmeübertragungssystemen in die Isolierwand des Kühlraumes so einbaut, daß die vom Peltierblock abgewendeten Abschlußplatten der Isoliergefäße auf der kalten Seite im Bereich der den Kühlraum begrenzenden Innenwand und auf der warmen Seite im Bereich der Außenwand des Kühlraumgehäuses liegen.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In Fig. 1 ist in einem schematisch gehaltenen Schnitt und in F i g. 2 in perspektivischer Darstellung ein Wärmegleichrichter gemäß der Erfindung dargestellt. Mit 1 ist ein vakuumdichtes Isolierstoffgehäuse

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bezeichnet. Das Gehäuse hat Quaderform und ist im unteren Bereich mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit 2 gefüllt. Diesem unteren, den Flüssigkeitsraum bildenden Bereich des Isolierstoffgehäuses ist eine aus gut wärmeleitendem Material bestehende VerdampferplatteS zugeordnet, an die innere Rippen 4 unmittelbar angesetzt sind. Im oberen, den Dampfraum des Wärmeübeftragungssystems bildenden Bereich befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite eine aus gut wärmeleitendem Material bestehende Verflüssigerplatte 5, die nach dem Dampfraum zugewendete Innenrippen 6 besitzt. Die Platten 3 und 5 bilden den Abschluß von entsprechenden Ausschnitten des Isolierstoffgehäuses. Beide Platten 3 und 5 sind mit Schraublöchern 7 und 8 versehen, so daß man mit ihrer Hufe das System mit entsprechenden Wärmeaustauschern bzWv mit der warmen oder kalten Seite des Peltiergeräts in Verbindung bringen kann.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines anderen Wärmegleichrichters. Soweit die Einzelteile dabei mit denen in F i g. 2 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet. Dieses Isolierstoffgefäß 9 besitzt schräge Wände 10 und 11, die beispielsweise bei Anwendung dieses Wärmegleichrichters auf der warmen Seite des Peltieraggregates dafür sorgen, daß das flüssige Wärmeübertragungsmedium nicht unmittelbar -an die warme Außenzelle des Kühlgerätes grenzt.

F i g. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Prinzipaufbau eines Peltierblockes mit zwei Wärmegleichrichtern, die in der Isolation eines Kühlgerätes eingebaut sind. Mit 12 ist ein aus einzelnen Peltierelementen und sie verbindenden Kontaktbrükken bestehender, eine Baueinheit bildender Peltierblock bezeichnet. An diesem Peltierblock sind unter Zwischenfügung einer elektrischen Isolierung beiderseits Wärmeübertragungssysteme als Wärmegleichrichter angesetzt. Auf der kalten Seite ist zu diesem Zweck ein Isolierstoffgefäß 1 angesetzt, wie es in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist. Auf der warmen Seite ist ein Isolierstoffgefäß 9 angesetzt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Die gut wärmeleitenden Platten 5 bzw. 3 dieser beiden Systeme 1 und 9 sind in direktem Wärmekontalct mit den entsprechenden Wärmeaustauschflächen des Peltierblockes gebracht, wahrend die nach außen hin gewendeten gut wärmeleitenden entsprechenden Platten 3 bzw. 5 auf der kälten Seite mit der als "Wärmeaustauscher wirkenden Kühlzelle 13 und auf der warmen Seite mit einem als Wärmeaustauscher wirkenden Rippenkörper 14 verbunden sind. Mit 15 ist tei diesem Ausführungsbeispiel die Kühlraumisolierung bezeichnet und mit 16 das-äußere Gehäuse der Kühlvorrichtung.

Bei solchen Anordnungen liegt das Temperaturniveau des Peltierblockes bei abgeschaltetem Peltieraggregat

a) etwa im Bereich der Umgebungstemperatur, also höher als die Temperatur der Kühlzelle, wenn ein Wärmegleichrichter nur auf der kalten Seite angewendet ist,

b) etwa im Bereich der Kühlzellentemperatur, also niedriger als die Umgebungstemperatur, wenn der Wännegleichrichter nur auf der warmen

• Seite angeordnet ist, und

c) im mittleren Bereich zwischen der Kühlzellentemperatur und der Umgebungstemperatur, wenn ein Wärmegleichrichter, wie in Fi g. 4 dargestellt ist, auf beiden Seiten angewendet wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Wärmeübertragungssystem für ein elektrothermisches Kühlaggregat, das mit Verdampfung und Kondensation einer Flüssigkeit arbeitet und aus einem vakuumdichten, in seinem oberen Bereich einen Dampfraum und in seinem unteren Bereich einen Flüssigkeitsraum aufweisenden Gefäß besteht, wobei ein Bereich mit dem elektrotiiermischen Kühlaggregat und der andere Bexeich mit einem Wärmeaustauscher verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß aus einem Isolierstoff besteht und in seinem oberen, den Dampfraum bildenden und in seinem unteren, den Flüssigkeitsraum bildenden Bereich je einen Ausschnitt aufweist, die jeweils mit einer gut die Wärme leitenden, vorzugsweise mit Innenrippen versehenen Platte verschlossen sind.

2. Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch .gekennzeichnet, daß das Isolierstoffgefäß quaderförmig ist.

3. Wärmeübertragungssystem nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstoff-,gefäß anriäliernd parallelepipedförmig ist.

4. Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wärmeaustauschsysteme, die untereinander durch das elektrothermische Kühlaggregat verbunden sind, so in die Isolierung eines Kühlraumes eingebaut sind, daß die vom elektrothermischen Kühlaggregat abgewendeten Verschlußplatten der Isoliergefäße auf der kalten Seite im Bereich der den Kühlraum begrenzenden Innenwand und auf der warmen Seite im Bereich der Außenwand des Kühlraumgehäuses liegen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
ÜSA.-Patentschrift Nr. 2 947 150.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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