DE202005006710U1

DE202005006710U1 - Als Metallblock ausgebildeter Temperaturkalibrator für Thermometer

Info

Publication number: DE202005006710U1
Application number: DE200520006710
Authority: DE
Original assignee: SIKA Dr Siebert and Kuehn GmbH and Co KG
Current assignee: SIKA Dr Siebert and Kuehn GmbH and Co KG
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2015-04-28

Abstract

Als Metallblock ausgebildeter Temperaturkalibrator für Thermometer, wobei der Temperaturkalibrator auf mindestens einer Außenseite Peltier-Elemente aufweist, wobei auf der Außenseite der Peltier-Elemente ein Wärmetauscher vorgesehen ist, wobei die Peltier-Elemente doppelstöckig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes doppelstöckige Peltier-Element (2, 3) aus zwei getrennt an den Stromkreis anschließbaren Peltier-Elementen ausgebildet ist, wobei bei Aufheizen des Temperaturkalibrators (1) das vom Temparurkalibrator (1) aus gesehen äußere Peltier-Element (3) mit zunehmender Temperatur des äußeren Peltier-Elementes (3) mit entsprechend geringerem Strom beaufschlagt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen als Metallblock ausgebildeten Temperaturkalibrator für Thermometer, wobei der Temperaturkalibrator auf mindestens einer Außenseite Peltier-Elemente aufweist, wobei auf der Außenseite der Peltier-Elemente ein Wärmespeicher vorgesehen ist, wobei die Peltier-Elemente doppelstöckig ausgebildet sind.
Die Wirkungsweise von Peltier-Elementen beruht auf einem thermoelektrischen Effekt, wobei mit Hilfe dieses thermoelektrischen Effektes Gegenstände aufgeheizt oder aufgekühlt werden können. Der Heiz- oder Kühleffekt ist abhängig von der Stromrichtung.
Aus dem Stand der Technik ist ein als Metallblock ausgebildeter Temperaturkalibrator für Thermometer bekannt, bei dem, wie bereits ausgeführt, doppelstöckige Peltier-Elemente Verwendung finden. Ein solcher Temperaturkalibrator weist derartige Peltier-Elemente auf vorzugsweise mehreren Seiten seiner Oberfläche auf. Wie bereits an anderer Stelle ausgeführt, dient ein solches Peltier-Element vom Grundsatz her der Aufheizung oder Abkühlung von Gegenständen. In Bezug auf den erfindungsgemäßen Temperaturkalibrator ist vorgesehen, dass auf der Außenseite der doppelstöckigen Peltier-Elemente ein sogenannter Wärmetauscher (z. B. Alu-Kühlkörper) zum Temperaturausgleich mit Umgebungsluft angeordnet ist, der beim Heizvorgang die über den Wärmetauscher aus der Umgebung zugeführte Wärme neben der prozessbedingten Verlustwärme über diese Peltier-Elemente in den Temperaturkalibrator gibt. Durch Veränderung der Stromrichtung kann auch eine Kühlung des Temperaturkalibrators erfolgen, mit der Folge, dass der Wärmetauscher Wärme aufnimmt. Das heißt, in einem solchen Fall würde ein solcher Wärmetauscher als Kühlkörper dienen.
Hieraus wird deutlich, dass beim Kühlvorgang die dem Kalibrator entzogene Wärmemenge neben der prozessbedingten Verlustwärme durch den Wärmetauscher z. B. in Form von Alukühlkörpern an die Umgebungsluft abgegeben wird. Dabei bedient man sich der Zwangskonvektion mittels eines Lüfters. Beim Heizvorgang wird dieser Vorgang umgekehrt, wobei der Wärmetauscher durch die Abwärme der Diode und der Lastwiderstände zusätzlich erhitzt wird, was den Heizvorgang beschleunigt.
Es hat sich nun herausgestellt, dass bei dem Peltier-Elementen im Heizbetrieb ein Hitzestau auftritt, und zwar insbesondere bei den Peltier-Elementen, die vom Temperaturkalibrator aus gesehen außen angeordnet sind. Dieser Hitzestau führt nicht nur zu einem Leistungsverlust des Peltier-Elementes, sondern sorgt auch dafür, dass die Peltier-Elemente schneller altern und insofern regelmäßig ausgetauscht werden müssen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen als Metallblock ausgebildeten Temperaturkalibrator der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass zum einen ein solcher Hitzestau mit der Folge der Alterung der Peltier-Elemente vermieden wird und darüber hinaus eine effektive Erwärmung des Temperaturkalibrators in der Aufheizphase gewährleistet ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass jedes doppelstöckige Peltier-Element aus zwei getrennt an den Stromkreis anschließbaren Peltier-Elementen ausgebildet ist, wobei beim Aufheizen des Temperaturkalibrators das vom Temperaturkalibrator aus gesehen äußere Peltier-Element mit zunehmender Temperatur des äußeren Peltier-Elementes mit entsprechend geringerem Strom beaufschlagt wird. Hieraus wird deutlich, dass das äußere Peltier-Element im Falle der übermäßigen Erwärmung nicht vollständig von der Bestromung ausgeschlossen wird, sondern nur entsprechend der Temperaturzunahme in diesem Peltier-Element. Dies im Gegensatz zu einem bekannten Stand der Technik gemäß der DE 42 31 702 C2 , in der eine thermoelektrisch mittels Peltier-Elemente beheizbare Kühlkammer vorgesehen ist. Um beim Heizbetrieb eine Überhitzung der Peltieranordnung zu vermeiden, sind die äußeren Peltier-Elemente höherer Leistung elektrisch über eine sogenannte Bypassdiode überbrückt, d. h., dass bei Heizbetrieb die betreffenden Peltier-Elemente stromlos bleiben. Hieraus wird deutlich, dass beim Stand der Technik diese Peltier-Elemente im Heizbetrieb keinerlei Beitrag zur Aufheizung des Temperaturkalibrators leisten. Im Falle der Kühlung sind auch beim Stand der Technik sämtliche Peltier-Elemente voll bestromt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass parallel zu den äußeren Peltier-Elementen ein Lastwiderstand geschaltet ist, wobei dieser Lastwiderstand dafür sorgt, dass im Heizbetrieb nicht der gesamte Strom über die äußeren Peltier-Elemente, die insbesondere die größeren Peltier-Elemente sind, fließt, sondern der überwiegende Teil der Leistung von den Lastwiderständen abgenommen wird. Mit zunehmender Temperatur der Peltier-Elemente steigt die in den Peltier-Elementen erzeugte Spannung, wobei diese Spannung dafür sorgt, dass der Strom durch die äußeren Peltier-Elemente im Verlauf des Heizvorganges entsprechend der steigenden Temperatur abnimmt. Vorzugsweise ist hierbei die Anordnung des Lastwiderstandes der Art, dass hierdurch die Aufheizung des Temperaturkalibrators unterstützt wird.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass in Reihe mit dem mindestens einen Lastwiderstand mindestens eine Diode geschaltet ist, die schlussendlich dafür sorgt, dass in der einen Stromrichtung die entsprechende Leistung durch den Lastwiderstand aufgenommen wird, hingegen in der anderen Stromrichtung beim Kühlen des Temperaturkalibrators beide Peltier-Elemente-des doppelstöckigen Peltier-Elementes mit voller Leistung arbeiten.
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert.
1 zeigt den Temperaturkalibrator schematisch in einer Seitenansicht;
2 zeigt die Schaltung des Temperaturkalibrators mit vier kleinen und vier größeren Peltier-Elementen.
Der insgesamt mit 1 bezeichnete Temperaturkalibrator zeigt auf seinen beiden Außenseiten flächenmäßig unterschiedlich große Peltier-Elemente 2 und 3, wobei die kleineren Peltier-Elemente 2 auf der dem Temperaturkalibrator zugewandten Seite angeordnet sind, wohingegen die größeren Peltier-Elemente 3 auf den kleinen Peltier-Elementen 2 aufsitzen und unmittelbar Kontakt zu dem Wärmetauscher 4 aufweisen. Eine gleiche Anordnung ergibt sich in Bezug auf die beiden übrigen Außenseiten des Kalibrators 1. Der Temperaturkalibrator, der schlussendlich nichts anderes als ein Metallblock ist, weist eine Öffnung 5 zur Aufnahme des kalibrierenden Thermometers auf.
Die eigentliche Erfindung offenbart sich nunmehr in 2 in der dort dargestellten Schaltung. Hierbei sind vier kleinere Peltier-Elemente 2 vorgesehen und vier größere Peltier-Elemente 3, die in der Weise wie in 1 dargestellt und beschrieben angeordnet sind. Parallel zu den Peltier-Elementen 3 befindet sich ein Lastwiderstand 10, wobei in Reihe zu den beiden Lastwiderständen 10 die Diode 11 angeordnet ist. Wird nun der Temperaturkalibrator erwärmt und steigt hierbei die Temperatur in den Peltier-Elementen 3 an, so nimmt parallel zu dem Anstieg in den Peltier-Elementen 3 der den Peltier-Elementen 3 zugeführte Strom ab. Das heißt, die Widerstände 10 nehmen einen Teil des Stromes bei zunehmender Temperatur der Peltier-Elemente auf. Hierdurch wird vermieden, dass sich die Peltier-Elemente übermäßig erhitzen, mithin übermäßig schnell altern, aber dennoch einen Beitrag zur Aufheizung des Temperaturkalibrators beitragen.
Umgekehrt, das heißt im Fall der Kühlung des Temperaturkalibrators wird durch die Diode 11 ein Stromfluss durch die Widerstände 10 verhindert. Das heißt, dass bei Kühlung des Temperaturkalibrators sämtliche Peltier-Elemente 2 und 3 mit voller Leistung arbeiten.

Claims

Als Metallblock ausgebildeter Temperaturkalibrator für Thermometer, wobei der Temperaturkalibrator auf mindestens einer Außenseite Peltier-Elemente aufweist, wobei auf der Außenseite der Peltier-Elemente ein Wärmetauscher vorgesehen ist, wobei die Peltier-Elemente doppelstöckig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass jedes doppelstöckige Peltier-Element (2, 3) aus zwei getrennt an den Stromkreis anschließbaren Peltier-Elementen ausgebildet ist, wobei bei Aufheizen des Temperaturkalibrators (1) das vom Temparurkalibrator (1) aus gesehen äußere Peltier-Element (3) mit zunehmender Temperatur des äußeren Peltier-Elementes (3) mit entsprechend geringerem Strom beaufschlagt wird.
Temperaturkalibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den äußeren Peltier-Elementen (3) mindestens ein Lastwiderstand (10) geschaltet ist.
Temperaturkalibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe mit dem mindestens einen Lastwiderstand (10) mindestens eine Diode (11) geschaltet ist.
Temperaturkalibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des jeweiligen Lastwiderstandes (10) der Art ist, dass hierdurch die Aufheizung des Temperaturkalibrators (1) unterstützt wird.
Temperaturkalibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Peltier-Elemente (3) größer als die inneren Peltier-Elemente (2) sind.