DE2005079A1

DE2005079A1 - Vorrichtung fur die Erwärmung bzw Kühlung von Luft

Info

Publication number: DE2005079A1
Application number: DE19702005079
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing 6369 Massenheim Spanke
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE AG
Priority date: 1970-02-04
Filing date: 1970-02-04
Publication date: 1971-08-19
Also published as: FR2078001A5; CH514106A; GB1324753A

Description

2005079 Andrejewski & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski

■ , ■- '. . Diplom-Ingenieur

Anwaltsakte: 33 664/mü- Dr.-Ing. Manfred Honke

Essen, den 3v Februar 197o Kettwiger Straße 36

Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung f

Rheinisch-Westfälis'ches-Elektrizitätswerk AG. 43 Esse n, Kruppstraße 5

Vorrichtung für die Erwärmung bzw. Kühlung von Luft

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Erwärmung bzw. Kühlung von Luft, die mittels zur Vorrichtung gehörendem öder fremdem Gebläse durch die Vorrichtung gefördert wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere für Klimageräte und dergleichen bestimmt. - Vorrichtungen dieser Art sind in verschiedenen AusfUhrungsformen bekannt, insbesondere sind solche bekannt (vgl. britische Patentschrift 9o6 619, US-Pätentschrift 3 ol9 6o9) aus Gehäuse mit Zugluftanschluß und Abluftanschluß sowie Heizabteil und KUhlabteil, Peltierecheibenrotor mit dem Heizabteil zugeordneter Heizscheibe und dem KUhlabteil zugeordneter Kühlscheibe, an die Rotorwelle angeschlossenem Antriebsmotor sowie Stromversor-

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gungseinrichtung. Dabei ist der Peltierscheibenrotor aus einer Mehrzahl von Thermoelementen zusammengesetzt, die gruppenweise hintereinandergeschaltet und von Gleichstrom so durchflossen sind, daß für die Kühlscheibe Kühlung, für die Heizscheibe Erwärmung eintritt. Ein solcher Peltierscheibenrotor besitzt Widerstandswerte von 0,2 bis 0,5 Ohm. Die Strom-P Versorgung erfolgt im allgemeinen aus dem Wechselstromnetz über Transformator und Kommutatoreinrichtungen. Das ist aufwendig. Hinzu kommt, daß die Kommutatoreinrichtungen bei Dauerbetrieb erheblichem Verschleiß unterworfen sowie störanfällig sind. Für Haushaltseinrichtungen sind Vorrichtungen dieser Art kaum geeignet. Obwohl auf Halbleiterbasis Werkstoff« bekannt sind (vgl. US-Patentschrift jj 0I9 609), die bei gutem Wirkungsgrad über Peltiereffekt erhebliche Kühl- bzw. Heizleistung aufzubringen in der Lage sind, ist der Einsatz der bekannten Vorrichtungen wegen der beschriebenen Mangel behindert.

In anderen Bereichen der Technik kennt man Unipolargeneratoren (vgl. Elektrotechnische Zeitschrift, VDE-Verlag, 19²K), S. 358), Das sind Gleichstromgeneratoren besonderen Aufbaus ohne Kommutator für hohe Ströme bei niedriger Spannung. Der Fluß tritt "unipolar" über den gesamten Ankerumfang in gleicher Richtung aus. Unipolargeneratoren werden in der Galvanotechnik und in der Schweißtechnik eingesetzt. Die Gestaltung von Vorrichtungen der eingangs beschriebenen Art ist durch Unipolargeneratoren bisher nicht beeinflußt worden.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit Peltier»- scheibenrotor ausgerüstete Vorrichtung für die Erwärmung bzw* Kühlung von durch die Vorrichtung geförderter Luft zu schaffen, die bezüglich Stromversorgung frei von allen Problemen un,d dadurch auch für Haushalte und ähnliche Einsätz fälle . geeignet ist. -

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Erwärmung bzw. Kühlung von durch die Vorrichtung geförderter Luft, insbesondere für Klimageräte und dergleichen* bestehend aus Gehäuse mit ZuluftanschluÖ und Abluftanschluß sowie Heizabteil und. Kühlabteil, Peltierscheibenrotor mit dem Heizabteil zu-geordneter Heizscheibe und dem Kühlabteil zugeordneter Kühlscheibe, an die Rotorwelle angeschlossenem Antriebsmotor sowie Stromversorgungseinridhtung. Die Erfindüngsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: ■ ' ■

a) Der .Peltierscheibenrotor ist als eine einzige Peltier- a zelle mit p- oder η-leitendem Halbleitermaterial ausgeführt, , .

b) die Stromversorgungseinrichtung ist als auf die Rotorwelle aufgesetzter Unipolargenerator ausgebildet. .

Auf das Halbleitermaterial sind dabei üblicher Weise Metallscheiben, z.B. Kupferscheiben, aufgesetzt. Bei diesem Peltierscheibenrotor kühlt sich beim Stromdurchgang die eine Kontakt-

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stelle zwischen Halbleitermaterial und Kupferscheibe ab, während sich die andere Kontaktstelle zwischen Halbleitermaterial und Kupferscheibe erwärmt. Welche der beiden Kontaktstellen sich erwärmt bzw. abkühlt, hängt von der Stromrichtung durch die Peltierscheibe ab. Das Temperaturgefälle zwischen der warmen Seite und der kalten Seite wird rein elektrisch durch den Peltiereffekt selbst aufrechterhalten. Dabei können die Metallscheiben, zumindest mit einer Oberfläche, unmittelbar als Wärmeaustauschflächen gestaltet bzw. wärmeaustauschmäßig geschaltet sein. Es besteht die Möglichkeit, die Rotorwelle gleichsam als Wärmeleiter an den Peltierscheibenrotor anzuschließen und auf die Rotorwelle zusätzliche Wärmeaustausohscheiben aufzusetzen.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung für die Erwärmung bzw. Kühlung von Luft in besonderer Weise ausgelegt, und zwar sind der Peltierscheibenrotor einerseits sowie der Unipolargenerator andererseits aufeinander abgestimmt. Das gelingt ohne weiteres, da der Peltierscheibenrotor der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Innenwiderstand von nur 1/100 bis 1/1000 0hm aufweist. Die für Thermoelemente dieser Art mit ausgeprägtem Peltiereffekt geeigneten Halbleiterwerkstoffe lassen ohne Schwierigkeiten den beschriebenen Aufbau zu. Das vermeidet die eingangs beschriebenen Nachteile. Die erfindungsgemäße Kombination ist von der Fachwelt bisher anscheinend Übersehen worden. Sie bringt einen weiteren Vorteil in Wärmeaustauschtechnischer Hinsicht, weil die zum Wärmeaustausch herangezogenen Metallscheiben rotieren« Die Relativgesohwindigkeit zwischen Wärmeaustauschfläche und der zu erwärmenden bzw. zu

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kühlenden Luft und damit die warmeübergangszähl wird durch diese Rotation beachtlich erhöht. Bezogen auf eine konstante Wärmeübergangszahl kann daher bei erfindungsgemäßen Vorrichtungen die Luftgeschwindigkeit erheblich reduziert werden. Anders ausgedrückt wird der Wärmeaustauschwirkungsgrad verbessert, zumal bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Wärmeaustausch unmittelbar am Ort der Entstehung der Wärme . Ί| bzw. der Kälte erfolgt, . .

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert j es.zeigen in sohematischer Darstellung:

Pig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Pig, 2 den vergrößerten Ausschnitt A aus dem Gegenstand nach /pig, ι,, ν ..■.■■■'.." ■ ■ ; ■ ■

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung dient für die Er- " wärmung bzw. Kühlung von durch die Vorrichtung geförderter Luft und ist insbesondere für Klimageräte und dergleichen bestimmt« Die Pfeile deuten den Luftwegedurch die erfindungsgemäße Vorrichtung an. Diese besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus Gehäuse 1 mit Zuluftanschluß 2 und Abflußanschluß J eowie Heizabteil k und Kühlabteil 5 unä Peltiersoheibenrotor 6*7#8 mit Se» Heizatbteil 4 zugeorö^eter Heizeohe^a 6 und dem Kilhlabteii 5 zugeordneter KÜhleoheibe f. An di,e; Rotorwelle 9

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unmittelbar angeschlossen ist ein Antriebsmotor 10. Pur den Peltierscheibenrotor 6,7,8 ist eine besondere Stromversorgungseinrichtung 11 vorgesehen. Der Peltiersoheibenrotor 6,7,8 besteht aus p- oder η-leitendem Material 8 und den aufgesetzten Metallscheiben 6,7. Die Stromversorgungseinrichtung besteht aus einem auf die Rotorwelle 9 aufgesetztem ψ Unipolargenerator 10. Den Auf des Peltierscheibenrotors im einzelnen erläutert insbesondere die Fig. 2.

Man erkennt unmittelbar, daß bei der dargestellten Ausführungsform der Peltierscheibenrotor 6,7,8 mit seinen Metallscheiben 6,7 als Wärmeaustauschflächen geschaltet ist. Das bringt die vorbeschriebenen Wärmeaustauschtechnischen Vorteile. Im übrigen sind an diesem Peltierscheibenrotor 6,7*8 die Rotorwellenstümpfe 9 gleichsam als Wärmeleiter angeschlossen, so daß hier zusätzliche Wärmeaustauschscheiben aufgesetzt sind. Die Förderung der Luft erfolgt im Ausführungsbeispiel über ein besonderes, nicht gezeichnetes Gebläse,

Ansprüche;

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Claims

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- 7 - ..' ': ■ A η s ρ r ü c h e

Vorrichtung für die Erwärmung bzw." Kühlung von Luft, insbesondere für Klimageräte und dergleichen, bestehend aus Gehäuse mit Zuluftanschluß und Abluftanschluß sowie Heizabteil und Kühlabteil, Peltierscheib.enrotor mit dem Heizabteil zugeordneter Heizscheibe und dem Kühlabteil zugeordneter Kühl- M scheibe, an die Rotorwelle angeschlossenem Antriebsmotor sowie Stromversorgungseinrichtung, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: .

a) der Peltiersoheibenrotor (6,7,8) ist eine einzige Peltierzelle mit. p- oder n-leitehdem Halbleltertnateriai,

b) die Stromversorgungseinrichtung ist als auf die Rotorwelle (8) augesetzter Unipolargenerator (lo) ausgeführt.

2* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Peltierscheibenrotor Metallscheiben fö7) aufweist und diese unmittelbar als Wärmeaustauschflächen geschaltet sind.

PAe Dr.AndreJewski/ Dr.Honke

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