DE202006017181U1 - Fluid heat exchanger for transferring hot and cold energy from Peltier modules has plastics housing frame with meander-shaped fluid guide fins and contoured sockets for heat guide plates - Google Patents

Fluid heat exchanger for transferring hot and cold energy from Peltier modules has plastics housing frame with meander-shaped fluid guide fins and contoured sockets for heat guide plates Download PDF

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Abstract

The heat exchanger has a housing frame (1) made of low heat-conductive materials such as plastics with one or more meander-shaped fluid guide fins and contoured sockets for the heat guide plates (3). The housing frame can have contours to fix the heat guide plates and Peltier modules in position. The heat guide plates are made from good conductive material such as copper or aluminium.

Description

Fluid-Wärmetauscher üblicher Bauart für Peltierelemente-Anwendungen werden üblicherweise als kompakte metallene Massehohlkörper, die mit Fluid-Anschlußverbinder versehen sind, ausgeführt. Funktionell sind sie bestimmt Wärme-/Kälteenergie von Peltier-Modulen aufzunehmen und an ein Fluid abzugeben. Die Metallausführungen wie üblicherweise Aluminium, besitzen durch die relativ hohe Masse bzw. Wärmekapazität Nachteile im dynamischen Energieübertragungsverhalten.Fluid heat exchanger usual Type for Peltier element applications become common as a compact metal hollow body, with fluid connector are provided executed. Functional are they determined heat / cold energy of Peltier modules absorb and deliver to a fluid. The metal versions as usual Aluminum, have the relatively high mass or heat capacity disadvantages in the dynamic energy transfer behavior.

Für viele Anwendungen sind niedrige Kühl/Heiz-Leistungen wirtschaftlich von Interesse, die durch Metallausführungen uneffektiv werden.For many Applications are low cooling / heating powers economically of interest by metal designs become ineffective.

Weiterhin ist der Wärmeübertragungswirkungsgrad bei Metallausführungen nicht optimal, da auf Grund der Masse und der Wärmeleitbedingungen zur Wärmetauscher-Mantelfläche die Energieabstrahlung an die Umgebung relativ hoch ist. Zusätzlicher Aufwand an thermischer Isolation führt zu relativ voluminösen Ausführungen und erhöht die Kosten.Farther is the heat transfer efficiency for metal versions not optimal, because due to the mass and the Wärmeleitbedingungen to the heat exchanger surface Energy emission to the environment is relatively high. additional Expenditure of thermal insulation leads to relatively voluminous designs and increased the costs.

Wärmedynamische Anwendungen mit hohen Temperaturgradienten sind mit den bisherigen Lösungen nicht praktikabel.Dynamic heat Applications with high temperature gradients are not with the previous solutions practical.

Prinzipbedingter Nachteil bei Metall-Wärmetauschern ist die Wasser Kondensatbildungen an der Oberfläche der Wärmetauscher.principle Conditional Disadvantage with metal heat exchangers is the water condensate formations on the surface of the heat exchanger.

Der im Schutzanspruch 1 angegebene Erfindung liegt das Problem zugrunde eine Fluid-Wärmetauscher-Anordnung zu schaffen, die eine hohe Energiedichte, einen hohen Wärmewirkungsgrad und hohe wärmedynamische Energieübertragungs-Eigenschaften von Peltier-Modulen an ein Fluid ermöglichen.Of the in claim 1 protection invention is based on the problem a fluid heat exchanger assembly to create a high energy density, high thermal efficiency and high thermal dynamics Energy transfer properties from Peltier modules to a fluid.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This Problem is solved with the features listed in the protection claim 1.

Mit dieser Erfindung wird erreicht, dass wärmedynamische Eigenschaften entstehen, die Anwendungsbedingungen in der thermischen Heil- und Genesungsbehandlung ermöglichen.With This invention achieves that heat dynamic properties arise, the conditions of use in thermal healing and recovery treatment enable.

Kühlung/Heizung in der statischen und Wechselanwendung sind oft an dynamische Abläufe gebunden, diese Eigenschaften werden durch die Erfindung im Schutzanspruch 1 dargestellt.Cooling / heating in the static and change application are often bound to dynamic processes, These properties are by the invention in the protection claim 1 shown.

Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der 1 bis 3 erläutert. Es zeigen:An embodiment will be described with reference to 1 to 3 explained. Show it:

1 Darstellung Fluid-Wärmetauscher mit Wärmeleitblech einseitig 1 Representation of fluid heat exchanger with heat conduction plate on one side

2 Darstellung Fluid-Wärmetauscher mit Wärmeleitblech doppelseitig 2 Representation of fluid heat exchanger with heat conduction double-sided

3 Prinzipdarstellung Fluid-Wärmetauscher 3 Schematic representation of the fluid heat exchanger

11
Gehäuserahmen geschlossenhousing frame closed
22
Gehäuserahmen offenhousing frame open
33
Wärmeleitblechheat conducting
44
Fluid-ZulaufFluid supply
55
Fluid-RücklaufFluid return
66
Fluid-LeitrippeFluid-guiding rib
77
Fluid-FließrichtungFluid-flow direction
88th
Fluid-FließquerschnittFluid-flow section
99
Peltier-ModulePeltier modules

Claims (16)

Fluid-Wärmetauscher zur Übertragung der Wärme/Kälteenergie von Peltier-Modulen (9) an ein Fluid dadurch gekennzeichnet dass die Gehäuserahmen (1; 2) aus niedrig wärmeleitenden Materialien, vorzugsweise Kunststoffmaterialien bestehen, mit einer oder mehreren mäanderförmigen Fluid-Leitrippen (6) versehen sind und Aufnahmekonturen für ein oder mehrere Wärmeleitbleche (3) besitzen.Fluid heat exchanger for transferring the heat / cold energy of Peltier modules ( 9 ) characterized in that the housing frame ( 1 ; 2 ) consist of low heat-conducting materials, preferably plastic materials, with one or more meandering fluid guide ribs ( 6 ) and receiving contours for one or more Wärmeleitbleche ( 3 ). Fluid Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass der Gehäuserahmen geschlossen (1) so ausgeführt ist, das die Aufnahmekontur für mind. ein Wärmeleitblech (3) integriert ist und die gegenüberliegende Seite geschlossen ist (1).Fluid heat exchanger according to claim 1, characterized in that the housing frame is closed ( 1 ) is designed so that the receiving contour for at least one Wärmeleitblech ( 3 ) is integrated and the opposite side is closed ( 1 ). Fluid Wärmetauscher nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass der Gehäuserahmen offen (2) die Aufnahmekontur für mind. zwei gegenüberliegende Wärmeleitbleche (3) analog einer Rahmenausführung besitzt und beidseitig Peltier-Module befestigt werden können. (2)Fluid heat exchanger according to claim 1, characterized in that the housing frame is open ( 2 ) the receiving contour for at least two opposite Wärmeleitbleche ( 3 ) Analog has a frame design and both sides Peltier modules can be attached. ( 2 ) Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Wärmeleitbleche (3) aus einem thermisch gut leitendem Material wie Kupfer, Aluminium o.ä. bestehenFluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat conducting plates ( 3 ) Of a thermally well conductive material such as copper, aluminum or similar consist Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Oberfläche der Wärmeleitbleche (3) auf der Fluid-Kontaktseite so bearbeitet oder berippt sind, dass die Kontaktfläche zum Fluid vergrößert wird.Fluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the surface of the Wärmeleitbleche ( 3 ) are machined or ribbed on the fluid contact side to increase the contact area to the fluid. Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Gehäuserahmen (1; 2) Konturen besitzen (Schnappverbindungen, Rippen) die eine Lagefixierung der Wärmeleitbleche und eine Befestigungsfunktion der Energiequellen ermöglichen sowie eine vorteilhafte Dichtfunktion zwischen Gehäuserahmenkontur (1; 2) und Wärmeleitblech (3) wie z.B. eine Klebung optimal gewährleisten.Fluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing frame ( 1 ; 2 ) Have contours (snap connections, ribs) a positional fixation of Wärmeleitbleche and a fastening enable operation of the energy sources and an advantageous sealing function between housing frame contour ( 1 ; 2 ) and heat conducting sheet ( 3 ) such as optimal adhesion. Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Lagefixierung für die Wärmeleitbleche (3) gleichzeitig die Lagefixierung der Peltier-Module sichertFluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the position fixing for the heat conducting ( 3 ) simultaneously secures the position fixation of the Peltier modules Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Wärmeleitbleche (3) in einer Stärke von 0,5–3,0 mm ausgeführt sindFluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the heat conducting plates ( 3 ) are made in a thickness of 0.5-3.0 mm Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Gehäuserahmen (1; 2) so gestaltet sind, dass sie Aufnahmekonturen für elektrische Anschlussklemmen besitzen.Fluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the housing frame ( 1 ; 2 ) are designed so that they have receiving contours for electrical terminals. Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass der freie Fluid-Fließquerschnitt (8) durch einen Abstand zwischen den Wärmeleitblechen (3) bzw. Wärmeleitblech und Gehäuseboden vorzugsweise o,5–5 mm minimal gestaltet istFluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the free fluid flow cross section ( 8th ) by a distance between the Wärmeleitblechen ( 3 ) or Wärmeleitblech and caseback preferably o, 5-5 mm is designed minimal Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass der Fluid-Zulauf (4) eine geringeren Fließquerschnitt als der Fluid-Rücklauf (5) besitzt.Fluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid inlet ( 4 ) has a smaller flow cross section than the fluid reflux ( 5 ) owns. Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass im Fluidquerschnitt Prallrippen angebracht sind, die den Fluidstrom so leiten, dass das oder die Wärmeleitbleche zum Zwecke einer optimalen Wärmeabführung gleichmäßig umspült werdenFluid heat exchanger characterized according to one of the preceding claims that in the fluid cross-section baffles are attached, the fluid flow direct so that the one or more heat conducting plates For the purpose of optimal heat dissipation be lapped evenly Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass das Wärmeleitblech mit einer Aufnahme für Temperatursensoren versehen ist.Fluid heat exchanger characterized according to one of the preceding claims that the heat conducting sheet with a recording for Temperature sensors is provided. Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Fluid-Leitrippe(n) (6) mit Durchbrüchen versehen sind, die Luftblasen vom Einlauf sofort zum Auslauf durchgehen lassen.Fluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid guide rib (s) ( 6 ) are provided with breakthroughs, the air bubbles from the inlet immediately go to the outlet. Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass das oder die Wärmeleitbleche im Plastspritzverfahren eingespritzt werden so dass keine mech. Dichtmittel notwendig sind.Fluid heat exchanger characterized according to one of the preceding claims that or the heat conducting sheets injected in the plastic injection molding process so that no mech. Sealants are necessary. Fluid Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass die Fluid-Leitrippe(n) (6) und die Innenkontur des Rahmens derart mit einer Schräge versehen sind, dass Luftblasen vom Fluid-Zulauf (4) zum Fluid-Rücklauf (5) gleiten.Fluid heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid guide rib (s) ( 6 ) and the inner contour of the frame are provided with a slope such that air bubbles from the fluid inlet ( 4 ) to the fluid return ( 5 ) slide.
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WO2019105845A1 (en) 2017-11-28 2019-06-06 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Hybrid component having a temperature-control space

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