DE1980247U - Luftgekuehlter waermeaustauscher fuer kuehlgeraete, insbesondere fuer peltier-kuehlgeraete. - Google Patents

Description

RA-BO252G9 29.11.67

SISMEIS AKTIBN&ESELLSCHAFT Berlin und München

Ϊ IHOV. 1957

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Luftgekühlter Wärmeaustauscher für lühlgerite, insbesondere für Peltier-Kühlserite

Bei allen Kühlgeräten besteht das Problem, die dem Kühlgut bei tiefer Temperatur entzogene Wärme zusammen mit der Verlustwänne der Wärmepumpe (Kompressor-Kältemaschine, Absorber-Aggregat, Peltier-Aggregat) durch einen Wärmeaustauscher bei _x hoher Temperatur an die Umgebung abzuführen. Die erreichbare Kühltemperatur hängt dabei unmittelbar von der Höhe der grundsätzlich erforderlichen Übertemperatur des llrmeauetausehers

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gegenüber der Umgebung ab. Das fällt Insbesoödere "bei Peltier-Kühlgeräteo ins Gewicht, da bei fliesen die erreichbare Kälteleistung um so kleiner ist, Je größer die Tespereturdifferenz zwischen Kalt- und Warmseite des Peltier-Kühlblockes ist. Man muß daher dafür sorgen, daß der '."arme-widerstand des "^färmeaustauschers zur Umgebung möglichst niedrig ist, z.B. durch Flüssigkeitskühlung, durch Verwendung eines lippenkühlera mit Fremdbelüftung durch einen Ventilator oder durch Vergrößerung von Anzahl und Fläche der Kühlrippen bei Kühlung durch Eigenkonvektion.

Die feuerung zeigt eine andere Lösung des genannten Problems. Sie besieht sich auf einen luftgekühltes, flraeaustmuscher für Kühlgeräte, insbesondere für Peltier-Hhlgeräte, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die "wärmeabgebenden Belle des Wärmeaustauschers aus einem porösen Material bestehen, das. in der Lage ist, eine verdunstende Flüssigkeit ^u speichern. Als verdunstende Flüssigkeit wird eine Flüssigkeit mit möglichst hoher Verdampfungswärme, vorzugsweise fasser, verwendet. Wird der Wärmeaustauscher nach der feuerung durch die vom KUhI-aggregat abgegebene Wärme geheizt, so tritt eine langsame Verdunstung der gespeicherten Flüssigkeit eis., wobei die hierfür nötige Verdampfungswärae des llrmesustauscher entzogen wird. Biese Wärmeabgabe koismt zu dem unmittelbaren ■Wärmeübergang vom Wärmeaustauscher zur Kühlluft hinzu. Ba-

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durch wird, wie Versuche gezeigt haben, eier f&ra©widerstand des armeaustauschers zur Umgebung bei gleicher Kühlfläche auf etwa ein Drittel reduziert. Bei einem Kühlgerät mit Peltierkühlung üblicher Bauweise wird infolgedessen die erreichbare Kühltemperatur um etwa 7 bis 10° C herabgesetzt.

Mit Vorteil ist der Wärmeaustauscher als netaiiiacher Bippenkühler ausgebildet, dessen Hippen alt einer Schicht aus porösem Material belegt sind. Für eine derartige Schicht kommen z.B. Filz, G-ase, Papier oder Ton in Frage. Der llriieaustauscher kann aber auch ganz aus porÖsen Material bestehen, z.B. aus poröser Aluminiusoxyd-Keramlk, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Für Kühlgeräte, die nur kurzzeitig in Beitrieb genoiasen werden, kann es genügen, die porösen Teile des Wärmeaustauschers Tor der Benutzung mit Wasser zu tränken. Bei Kühlgeräten für längeren und dauernden Betrieb kann unter den Ilrsea.ustsus.cher eine Vorratsschale mit der zu verdunstenden Flüssigkeit angeordnet sein, in die die porösen feile des läriieaustauschvers teilweise eintauchen.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Ausführungabeispiel der feuerung. In Figur 3 sind Kühldiagraase für eine Beitier-Kühlbox mit und ohne Anwendung der leueruag wiedergegeben.

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Die Figuren 1 und 2 stellen eine IlMn-Iühlbö-x mit Peltierkühlung dar, und zwar Figur 1 im vertikalen Schiitt und Figur 2 in einem Schnitt lings der Linie ΙΪ-ΊΙ is Figur 1. Das wäriaeisolierende Gehäuse der Kühlbox ist »it 1 bezeichnet; es besteht aus einer Außenhaut 2 aus Kunststoff, die nit einem Fest schäumst off 3, z.B. Polyurethan, oder Styropor, .aus-geschäumt ist. Bas Gehäuse ist durch einen, ent sprechend ausgebildeten Deckel 4 verschlossen.

Der Kühlraum des Gerätes wird durch einen Äluminiumbehälter 5 gebildet, dessen Wandstärke so gewählt ist (s.B. 2 bis 5 mm), daß eine gute Wärmeleitung gewährleistet ist. !!!Mittelbar/ mit der Wand des Behälters 5 ist der Beltier-Iilhiblock δ verbunden, dessen Wariaseite ihrerseits über ein iluiiimumwischeust ück 7 mit dem als Rippenkühler 8 ausgebildeten Wiraeaust au scher verbunden ist. Der Eippenktlhler 8, das Zwischenstück 7, der Peltier-Küh!block 6 uni der Behälter-5 sind vorzugsweise so miteinander verbunden, dai der lippenkühler das tragende Bauelement der Teile 7» β und 5 bildet. Diese Teile können z.B. miteinander verschraubt, verspannt oder mit Hilfe eines dünnflüssigen, aushärtbaren, elastischen Spoxydharz-Klebers verklebt werden. Der Behälter 5, die Trägerplatten 6a und 6b des Peltier-Kühlblockes, das metallische. Zwischenstück 7 und der Bippenkühler bestehen vorsugsweise aus dem gleichen Material, insbesondere Huiaiuium, so dai an.

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den Klebeflächen keine Schubspannungen auftreten können_e Die vorgefertigte Baueinheit aus den Teilen 5, 6, 7 und 8: wird you der Bückseite her in des Gehäuse 1 eingeschoben, worauf der Rippenkühler 8 mit der Außenhaut des Gehäuses 1 verbunden wird, was z.B. ebenfalls durch Verklebung geschehen kann. Danach wird das Gehäuse ausgeschäumt. Besondere Befestigungselemente für die Teile 5 und β sind auf diese leise nicht erforderlich.

Der Bippenkühler 8 besteht aus einer grundplatte 8a und einer leihe von Kippen 8b. Wie aus Figur 2hervorgeht, sind die Bippen 8b, vorzugsweise auch die zwischen ihnen liegenden Oberflächenteile der Grundplatte 8a, alt eiser porösen Schicht 9 belegt, wofür z.B. eine aufgeklebte Filmschicht verwendet werden kann. Zur Tränkung dieser Filzschicht ist gemäß Figur eine Schale 10 mit Was.serfüllung 11 vorgesehen, in die der Eippenkühler 6 eintaucht. Infolge ihrer Dochtwirkung saugt die Filzschicht 9 Wasser an, bis sie .vollständig getränkt ist.

Beim Betrieb des Kühlgerätes wird der. Rippenkühler 8 über die Temperatur der ihn umgebenden Luft erwärmt, so daß die Luft infolge natürlicher Konvektion etwa längs des !Pfeiles 12 durch die Bippen strömt. Dabei gibt der Eix)penklihler 8 unmittelbar Wärme an den. Luftstrom ab; gleichzeitig jedoch

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verdunstet das in der Fileschicht 9 esttalieae lasser, so daß auch die hierbei verbrauchte ferdunstöngswär« des lippenkühler entzogen wird.

Die vorteilhafte Wirkung des Wärmeaustauschers nach der Heuerung möge im folgenden am Beispiel einer 20 1-Kühlbox üblicher Konstruktion erläutert werden. Bine solche Kühlbox ist z.B. mit einer Hartschaum-Schiobt τοη 4 en Dicke έ&τμ&~ isoliert; sie ist mit zwei Peltier-IühlblöGten bestückt, die die Wärme an einen metallischen Rippenkühler mit einer Kühlfläche von etwa 0,3 m abgeben. Der Rippenkühler hat bei natürlicher Luftkonvektion einen 7'äraeübergangswiderstand zur Luft R_th - 0,65 grd/I.

In Figur 5, gestrichelte Kurve a, ist das diagramm von zwei theraisch parallelgeschaltetes, handelsüblichen Peltier-Kühlblöcken dargestellt, die an tiaan Bippenkühler der obengenannten Ames slinger (ohne poröse Beschichtung) angeschlossen sind. In der ördisatt des Diagramms ist die Temperaturdifferenz der Peltierblöck-KaItseite gegenüber der Umgebung, in der AbsMsse die Eilteleistung aufgetragen. Aus der Figur ist ersichtlich, dai die beiden Peltier-Kühlblöcke bei der lälteleistung lull eine Temperaturdifferenz von etwa 38° G gegenüber der umgebenden Luft erreichen, während die maximale Kälteleistung beider

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Blöcke etwa 22 W beträgt.

In die als Beispiel angenommene 20 1-Itüilbox strösen nun durch die Isolation und die Undichtigkeiten am Be ekel erfahrungsgemäß etwa 9 W Wärmeleistung in das Innere, die von den "beiden Peltier-Kühlblöcken wieder herausgepuiipt werden müssen. Damit ergibt sich aus &$r Kurve a der Figur 5, daS die Kaltseite der Peltier-KtihlblBeke etwa 21° G kälter ist als die Umgebung. Bei +25° C umgebungstemperatur hat also die Kalt seite eine Temperatur von +4° C, so .daß eine Eisbereitung in der Kühlbox nicht möglich ist.

Die Kurve b der Figur 3 stellt demgegenüber das Kälteleistungs· diagramm der Peltier-Kühlblöeke für den FaIX dary daß ihre Warmseiten an einen Rippenkühler angeschlossen sind, dessen Kühlfläche unverändert 0,5 a beträgt und der gemäß der Neuerung mit einer wassergetränkten Filzschiehfc belegt ist. Aus der Kurve b geht hervor, daß die maximale fesper atur~ differenz auf etwa 50° C und die maximale Kälteleistung auf 29 W erhöht ist. Infolgedessen ist die temperatur im Innern der Kühlbox niedriger, so daß nunmehr etwa 12 i färaeleistung durch die Isolation in das Innere fließen. Baraus ergibt sich in Verbindung mit der Kurve b der Figur 3, daß.die Kaltseiten der Kühlblöcke eine Temperaturdifferenz von etwa 50° C gegenüber der Umgebung haben. Bei einer Umgebungs-

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teiaperatur von 25° G kommen also die IaIt seit es. auf etwa -5° C, so daß eine lismirfelbereitvmg in der Kühlbox möglich ist. Der färmewiderstand R^ des Rippenkühlers: fcetrigt bei natürlicher Luftkonvektion nur noch 0,23 grd/fl.

3 Figuren
β AnsBrüche

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Claims (5)

1. RA-B025269 29.11.67 Λ?

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   Sehnt ζ a π 8 ρ r Seht

   T. Luftgekühlter Wärmeaustauscher für Kühlgeräte, insbesondere für Peltier-Kühlgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeabgebenden Teile (9) des Wärmeaustauschers (8) aus einem porösen Material bestehen, das in der Lage ist, eine ve-rdimateade Flüssigkeit zu speichern.
2. 2. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch daß er als metallischer Rippenkühler (S) ausgebildet ist, dessen Hippen (8a) mit einer Schicht (9) aus poröse» Material belegt sind.
3. 3. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher ganz aus poröses Mater!§1 besteht.
4. 4. Wärmeaustauscher nach Anspruch.-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeaustauscher aus einte poröses, keramischen Material besteht.
5. 5. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Wärmeaustauscher eine Vorratsschale (10) mit einer Flüssigkeit (11) angeordnet ist, in die die porösen Teile des Wärmeaustauschers teilweise eintauchen.

   PM 67/0127 Gl

   β. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurchg daß als verdunstende Flüssigkeit (11) fässer ■ verwendet ist»