DE1976234U - Thermoelektrische anordnung mit einem fluessigkeits-waermeaustauscher. - Google Patents

Description

Thermoelektrische Anordnung mit einen Flüssigkeit s-Y/ärneaUQ tauscher.

g befaßt sich mit thermoelektrischen Anordnungen xxxxxxxxx ...

(Peltier-Kühlblocken oder Therraogeneratoren)..Derartige Anordnungen sind in a llgenieinen so aufgebaut, daß Schenkel, aus geeigneten Halbleiteratoff en nit n- bzv/. p-Icitfähigkeit nebeneinander angeordnet und paarweise an ihren Stirnflächen durch metallische KontaktbrUcken miteinander verbunden sir.d. Auf beiden Seiten der_Ancrdnung sind die Kontaktbrücken unter Zwischenlage einer Isolierschicht durch in der Regel metallische JL-latten (i'rägerplatten). abgedeckt, durch die die Wärme 2u- bzv/. abgeführt wird. Zum weiteren Wärme transport können Flüssigkeitswä'rmcaustauscher vorgesehen sein; die für diesen Zweck verwendeten V.'ärmcaus-

_1_ Wss/Chn

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tauscher sind bisher selbständige Bauelemente, die aus einen flüssigkeitsdurchströmten, allseitig geschlossenen Hohlkörper "bestehen und an die jeweilige Trägerplatte der thermoelektrischeii Anordnung angedrückt v/erden.

Beim Betrieb von thermoelektrischen Unordnungen können erhebliche Wärmestromdichten auftreten, z.B. bei einer heute übliehen Peltier-Kühlanordnung etwa 4 bis 6 W/cm , bezogen auf die Fläche der Trägerplatte. Bei einer derartigen Wärmestrondichte tritt am Übergang von der Oberfläche der Trägerplatte zu der Innenwand des Wärmeaustauschers ein Temperaturabfall von etwa 5° 0 auf; die erzielbare maximale Temperaturdifferenz wird damit um den gleichen Betrag herabgesetzt bzw. der Wirkungsgrad entsprechend vermindert.

feuerung
Die SKlin&ioig bezieht sich auf eine thermoelektrische Anordnung, bei der Schenkel aus n- und p-leitenden Materialien zwischen Trägerplatten angeordnet sind, mit einem Flüssigkeits-Wärmeaustauseher auf wenigstens einer Seite der Anordnung. Sie besteht darin, daß die Trägerplatte unmittelbar eine Wand des flüssigkeitsdurchströmten Hohlraumes des Wärmeaustauschers bil-

Neuerung
det. Durch die BgffiTflfTOg wird ein Temperatursprung zwischen der Trägerplatte und der Innenwand des Wärmeaustauschers vermieden, da das flüssige Kühlmittel, z.B.-Wasser, unmittelbar mit der Trägerplatte in Kontakt tritt. Damit gelingt es, sowohl den Wirkungsgrad der Anordnung als auch - bei Kühlanordnungen die maximale Temperaturabsenkung erheblich zu erhöhen.

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Steuerung
Die SKtzsctecsg kann in der Weise ausgeführt werden, daß eine vorzugsweise ebene Wand eines vorgefertigten Wärmeaustauschers mit geschlossenen Hohlräumen als (Prägerplatte benutzt wird, auf der die Kontaktbrücken und Halbleiterschenkel der Anordnung angebracht werden. Es wird im allgemeinen jedoch vorteilhafter sein, die thermoelektrische Anordnung wie bisher mit Einschluß der Trägerplatten fertigzustellen und an einer oder beiden Trägerplatten einen einseitig offenen. Hohlkörper mit seinen Rändern flüssigkeitsdicht zu befestigen. Ein solcher Hohlkörper, der demnach etwa schalenförmig sein kann, kann z.B. aus Kunststoff bestehen und durch Pressen, Spritzen oder durch ein anderes geeignetes Formungsverfahren hergestellt sein. Eine besonders einfache Verbindung des Hohlkörpers mit der Trägerplatte kann dadurch erhalten werden, daß der Rand des Hohlkörpers mit der Trägerplatte verklebt wird» Der Hohlkörper kann aber auch mit der Trägerplatte und einer abdichtenden Zwischenlage verschraubt sein. Mit Vorteil besitzt der Hohlkörper Zwischenwände, die eine mäanderförmige Flüssigkeitsströmung erzwingen; derartige Zwischenwände können z.B. bei der Herstellung eines Kunststoff-Hohlkörpers mit eingeformt werden. Der Hohlkörper kann jedoch auch aus Metall bestehen«und z.B. im Spritzgußverfahren ebenfalls mit eingeformten Zwischenwänden hergestellt sein.

feuerung Die Figuren 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der B2XßöHD£toi®:°

In Figur 1 ist ein Peltierblock mit einem Flüssigkeits-Wärme-

lieueruns

aus tauscher, nach der liEfiKraig im Schnitt dargestellt. Der Peltierblock 1 besteht aus Schenkeln 2 aus n- bzw. p-leitendem-

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Halbleitermaterial, die zwischen zwei metallischen Trägerplatten 3 und 4 angeordnet sind. Die Thermoelementschenkel 2 sind paarweise durch metallische Kontaktbrücken 5 miteinander verbunden. Zwischen den Kontaktbrücken 5 und den Trägerplatten 3 bzw. 4 ist jeweils eine Isolierschicht 6 bzw. 7 vorgesehen, die aus einer möglichst gut wärmeleitenden Kunststoff- oder einer Glimmerschicht bestehen kann. Palis die Trä gerplatten 3 und 4 aus .Aluminium bestehen, können die Isolier schichten 6 und 7 durch elektrolytische Oxydation des Aluminiums gebildet sein. In diesem Falle ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, wenn die Kontaktbrücken 5 mit den Isolierschichten 6 und 7 durch Verklebung verbunden sind.

Auf der Seite der Trägerplatte 4 ist ein Flüssigkeits-Y/ärne-

leuerung austauscher vorgesehen, dessen eine Wand gemäß der feö^ durch die Trägerplatte 4 selbst gebildet wird. Zur Bildung des flüssigkeitsdurchströmten Hohlraumes ist ein schalenförmiger Hohlkörper 8 mit seinen Rändern bei 9 auf die Bänder der Trägerplatte 4 aufgeklebt, z.B. mit Hilfe eines thermoplastischen Klebers» Mit 10 ist eine Einflußöffnung bezeichnet; die Ausflu£· öffnung liegt dahinter (vgl. Pigur 3).

Die in Pigur 1 dargestellte Anordnung kann beispielsweise zur Kühlung von öbjekttischen'bei Mikroskopen dienen; dann ist die Trägerplatte 3 der gekühlte Objektträger, während an der- Trägerplatte 4 die Wärme durch einen Flüssigkeitsstrom abgeführt .wird. Die Kühlflüssigkeit, z.B. Wasser von Zimmertemperatur, bespült

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dabei die Trägerplatte 4, so daß an dieser Stelle ein zusätzlicher Temperatursprung von der Trägerplatte zu einer Wand des Wärmeaustauschers nicht auftritt»

Der In Figur 1 dargestellte, schalenförmige Hohlkörper 8 kann aus einem Kunststoff, z.B. einem Thermoplast, "bestehen.

Bei der Anordnung nach Figur 1 besteht ferner die unter umständen vorteilhafte Möglichkeit, die metallische blatte 4 mit der Isolierschicht 7 durch eine an sich bekannte isolierende Trägerplatte, z.B. aus Aluminiumoxyd-Keramik, zu ersetzen. Eine Aluniniumoxyd-Keramikpiatte, die bei einer Kantenlänge von einigen cm etwa eine Dicke von 0,5 bis 1 mm haben kann, leitet die Wärme vorzüglich; sie ist zur Anwendung bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 deswegen besonders geeignet, weil sie durch den angeklebten, also nicht unter Druck anliegenden Hohlkörper 8 nicht auf Bruch beansprucht wird.

Bei "der Anordnung nach Figur 2 wird der flüssigkeitsdurchströmte Hohlraum durch einen Hohlkörper 11 gebildet, der mit der Trägerplatte 4 des Peltier-Kühlblockes 1 durch Schrauben 12 verbunden ist. Zwischen dem Rand des Hohlkörpers 11 und der Trägerplatte 4 ist ein elastischer Dichtungsring 13 vorgesehen.

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Hohlkörper 8 längs der linie III-III in Figur 1. Der Hohlkörper weist Zwischenwände auf, die den bei 10 eintretenden und bei 15 austretenden FlüssigkeltsstrOm zu- einem maanderfÖrmigen Verlauf zwingen, so daß

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die Trägerplatte 4 gleichmäßig bespült wird. Die Zwischenwände 14 sind Bestandteile des Hohlkörpers 8; sie erstrecken sich bis zur Oberfläche der !Trägerplatte 4.

Für bestimmte Aufgaben, z.B.. bei Peltier-Blöcken zur Kühlung von Flüssigkeiten oder bei Thermogeneratoren, die die Temperaturdifferenz z?/ischen zwei Flüssigkeitsströmen ausnutzen, kann auch auf der Trägerplatte 3 der Anordnung nach Figur 1 ein gleichartig ausgebildeter Wärmeaustauscher vorgesehen sein-

7 Ansprüche
3 Figuren

Claims (1)

1. RA.-B022322-20.tO.67

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   Schutz

   ansOrüche

   . ) Thermoelektrische Anordnung., bei der Schenkel aus nunu p-leitenden Materialien zwischen Trägerplatten angeordnet sind, mit einem Flüssigkeits-V/ärmeaustauseher auf v/enistens einer Seite der Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte unmittelbar eine Wand des flüssigkeitsdurchströmten Hohlraumes des Wärmeaustauschers bildet.

   2.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einseitig offener Hohlkörper mit seinen Rändern flüssigkeitsdicht an der Trägerplatte befestigt ist ο

   ■3.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch ge-, .,kennzeichnet, daß der Hohlkörper aus Kunststoff besteht,

   4.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mit der Trägerplatte verklebt ist.. ,

   5«,). Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper mit der Trägerplatte und einer abdichtenden Zwischenlage verschraubt ist·»

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   .6.) Thermoelektrische- Anordnung nach Anspruch 2,. dadurch-gekennzeichnet, daß der Hohlkörper Zwischenwände aufweist, die eine mäanderförmige Flüssigkeitsströmung erzwingen.

   7.) Thermoelektrische Anordnung nach Anspruch '2, dadurch gekennzeichnet,, daß die die Wand des Hohlraumes bildende
   Trägerplatte aus Aluminiumoxyd-Keramik besteht".

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