DE202004019193U1

DE202004019193U1 - Microprocessor controlled peltier heat exchanger especially for heating and cooling aquaria and fluids and gases controls semiconductor bridges and or electromechanical relays

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Publication number: DE202004019193U1
Application number: DE200420019193
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2004-12-11
Filing date: 2004-12-11
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2014-12-12

Abstract

A microprocessor-controlled (6) Peltier (2) heat exchanger (1), especially for heating and cooling aquaria and fluid and gases in laboratories comprises controlling a semiconductor bridge circuit and/or electromechanical relays to give heat exchange between the exchanger and a medium flowing through it.

Description

Bekannt ist, dass Peltierelemente zum Kühlen von elektronischen Bauelementen wie Festkörperlaserdioden, Rechnerprozessoren oder tragbaren Kühltaschen verwandt werden. Dabei sind die Peltierelemente direkt mit dem Bauteil verbunden oder entziehen im Falle der tragbaren Kühltasche, dem Innenraum der Kühltaschen die Wärme.Known is that Peltier elements for cooling of electronic components such as solid-state laser diodes, computer processors or portable coolers be used. The Peltier elements are directly with the component connected or withdrawn in the case of the portable cooler bag, the interior of the coolers the heat.

Stand der Technik ist auch das Kühlen von flüssigen und gasförmigen Medien durch Kühlaggregate nach dem Verdampferprinzip.was standing The technology is also cooling of liquid and gaseous Media through refrigeration units according to the evaporator principle.

Der in dem Schutzanspruch 1 angegebener Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein einziges Peltierwärmetauscheraggregat zu schaffen, dass es ermöglicht den Temperaturanstieg sowie den Temperaturabfall über einen Sollwert hinaus, bei flüssigen oder gasförmigen Medien zu verhindern.Of the in the protection claim 1 specified invention is the problem underlying, a single Peltierwärmetauscheraggregat to make it possible the temperature rise and the temperature drop over a Setpoint addition, in liquid or gaseous Prevent media.

Die Betriebsart Heizen und Kühlen wird durch die Sollwertvorgabe automatisch eingestellt. Anwendungsgebiet als Fluid- oder Gaskühler im Analytikbereich/Labortechnik oder Aquarienheizung und Aquarienkühlung im Heimbereich.The Operating mode heating and cooling is set automatically by the setpoint specification. field of use as a fluid or gas cooler in the field of analysis / laboratory technology or aquarium heating and aquarium cooling in the Home area.

Dieses Problem wird folgend gelöst.This Problem is solved following.

Im Medienkreislauf wird ein Peltierwärmetauscheraggregat wie folgend beschrieben installiert.in the The medium cycle becomes a Peltier heat exchanger unit as follows described installed.

Der geschlossene Wärmetauscher(1) besteht aus Aluminium oder V2A material in den Durchflußschleifen eingebracht sind und durch einen Ein- und Ausgang, dass zu wärmende bzw. zu kühlende Medium in den Wärmetauscher(1) gelangt.The closed heat exchanger ( 1 ) consists of aluminum or V2A material are introduced into the flow loops and through an input and output that to be heated or to be cooled medium in the heat exchanger ( 1 ).

Kühlbetriebcooling

Die Wärme wird über ein- oder mehrere Peltierelemente(2) dem geschlossenen Wärmetauscher(1) entzogen und an einen weiteren Kühlkörper(3) abgegeben. Dieser wiederum gibt die Wärme an die Umgebung ab. Das Medium wird gekühlt.The heat is transmitted via one or more Peltier elements ( 2 ) the closed heat exchanger ( 1 ) and to another heat sink ( 3 ). This in turn transfers the heat to the environment. The medium is cooled.

Heizbetriebheating

Im umgekehrten Fall, wird dem Wärmetauscher die Wärme zugeführt, was zur Erwärmung des Medium führt.in the reverse case, is the heat exchanger the heat supplied what about warming of the medium leads.

Um den Wirkungsgrad im Heizbetrieb zu optimieren, sind am Wärmetauscher(1) Hochleistungswiderstände(4)befestigt, die ihre thermische Leistung direkt an den Wärmetauscher(1) abgeben.In order to optimize the efficiency in heating mode, the heat exchanger ( 1 ) High power resistors ( 4 ), which directs its thermal power directly to the heat exchanger ( 1 ) submit.

Die Medien-Solltemperatur wird durch den Nutzer wahlweise mittels Eingabe an der Ein- und Ausgabeeinheit(5) oder über einem Computer der Mikroprozessorsteuerung(6) mitgeteilt und dort gespeichert.The desired media temperature is selected by the user by means of input at the input and output unit ( 5 ) or via a microprocessor control computer ( 6 ) and stored there.

Der am Wärmetauschereingang thermisch getrennt befindlicher Temperatursensor(7), überträgt den aktuellen Ist -Temperaturwert des Medium an die Mikroprozessorsteuerung(6). Die Mikroprozessorsteuerung(6) entscheidet anhand der Sollwerttemperaturvorgabe, ob das Medium beheizt oder gekühlt werden muß.The temperature sensor thermally isolated at the heat exchanger inlet ( 7 ), transfers the current actual temperature value of the medium to the microprocessor control ( 6 ). The microprocessor control ( 6 ) decides on the basis of the setpoint temperature specification whether the medium must be heated or cooled.

Dazu wird die Polarität der Peltierelemente(2) über eine Halbleiter – Brückenschaltung oder elektromechanische Relaiskontakte vom Mikroprozessor umgeschaltet.For this purpose, the polarity of the Peltier elements ( 2 ) is switched by the microprocessor via a semiconductor bridge circuit or electromechanical relay contacts.

Für das Erkennen von Durchflußstörungen sowie thermischen Grenzwertüberschreitungen ist ein zweiter Temperatursensor(8) direkt am Wärmetauscher(1) angebracht.For the detection of flow disturbances as well as thermal limit violations, a second temperature sensor ( 8th ) directly on the heat exchanger ( 1 ) appropriate.

In der Mikroprozessoreinheit(6) wird der Temperaturanstieg bzw. Temperaturabfall pro Zeiteinheit gemessen und ausgewertet.In the microprocessor unit ( 6 ), the temperature rise or temperature drop per unit time is measured and evaluated.

Bei Leistungsverlust, Durchflußstörung oder Grenzwertüberschreitung des Wärmetauschers(1) wird der Wert des Temperaturanstiegs bzw. Temperaturabfalls pro Zeiteinheit größer oder kleiner.In case of power loss, flow disturbance or exceeding the limit value of the heat exchanger ( 1 ), the value of the temperature rise or temperature decrease per unit time is greater or smaller.

Die Mikroprozessoreinheit(6)vergleicht ständig diesen Wert und gibt bei Unter- oder Überschreitung der vorgegebenen Kennlinie des Wärmetauschers(1)einen akkustischen und optischen Fehleralarm an den Nutzer.The microprocessor unit ( 6 ) constantly compares this value and indicates when the specified characteristic of the heat exchanger ( 1 ) Acoustic and visual error alarm to the user.

Folgend unterbricht die Mikroprozessoreinheit(6) die Ansteuerung der Peltierelemente(2)und Hochleistungswiderstände(4).Subsequently, the microprocessor unit interrupts ( 6 ) the control of the Peltier elements ( 2 ) and high power resistors ( 4 ).

Die Spannungsversorgung erfolgt über ein integriertes leistungsangepaßtes Schaltnetzteil(9). Der Wärmetauscher(1) arbeitet als Durchflußwärmetauscher.Power is supplied via an integrated power-adapted switching power supply ( 9 ). The heat exchanger ( 1 ) works as a flow heat exchanger.

Claims

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat particular for heating and cooling of aquarium and fluid and gas in the field of laboratory technology, characterized in that the Peltierelementesteuerung by a microcontroller unit ( 6 ) is implemented, which controls a semiconductor bridge circuit and / or electromechanical relay contacts and the heat exchange between the medium and the heat exchanger ( 1 ) during the flow.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1, characterized gekenn records that the integration of all components ( 1 ) to ( 10 ) takes place in a housing.

Microprocessor controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1, characterized in that the optimization and / or performance increase in the heating operation by the heat exchanger ( 1 ) mounted high performance resistors ( 4 )will be realized.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1. u. 2. characterized in that the power supply of the Peltier elements ( 2 ) and / or high-power resistors ( 4 ) as well as the microprocessor control ( 6 ) and semiconductor bridge circuit via a switching power supply ( 9 ) he follows.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1, characterized in that for the media-Istwert- temperature detection of a thermally decoupled from the heat exchanger temperature sensor ( 7 ) is used.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1 and 5, characterized in that the thermal decoupling ( 10 ) between heat exchangers ( 1 ) and temperature sensor ( 7 ) takes place over a material with low thermal conductivity.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1, characterized in that the temperature setpoint specification via the integrated input and output unit ( 5 ) and / or via a computer by the user and the temperature actual value and all status and fault messages via the display of the input and output unit ( 5 ) and / or presented to the user on a computer.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1, characterized in that power loss, flow disturbance or exceeding the limit value of the heat exchanger ( 1 ) by one on the heat exchanger ( 1 ) mounted temperature sensor ( 8th ) with the microprocessor unit ( 6 ), and determines a value by temperature increase or decrease in temperature per unit of time, which emits an acoustic alarm via the piezoelectric sensor and optical error message on the display or computer to the user by overshooting or undershooting and the control of the Peltier elements ( 2 ) and high power resistors ( 4 ) interrupts.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1, characterized in that the heat exchange between the heat exchanger ( 1 ) and radiator body ( 3 ) via one or more Peltier elements ( 2 ) and the heat exchange between Kühlkorper ( 3 ) and environment via no fan or by one or more fans.

Microprocessor-controlled Peltierwärmetauscheraggregat according to claim 1, characterized in that the switching of the Peltier elements ( 2 ) from cooling mode to heating mode and vice versa, based on the set temperature preset automatically.