DE202018103070U1 - cooler - Google Patents

cooler Download PDF

Info

Publication number
DE202018103070U1
DE202018103070U1 DE202018103070.1U DE202018103070U DE202018103070U1 DE 202018103070 U1 DE202018103070 U1 DE 202018103070U1 DE 202018103070 U DE202018103070 U DE 202018103070U DE 202018103070 U1 DE202018103070 U1 DE 202018103070U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cooling device
plate
cooling
thin sheet
cover plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE202018103070.1U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BPE EK
Original Assignee
BPE EK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BPE EK filed Critical BPE EK
Priority to DE202018103070.1U priority Critical patent/DE202018103070U1/en
Publication of DE202018103070U1 publication Critical patent/DE202018103070U1/en
Priority to PCT/DE2019/100464 priority patent/WO2019228591A1/en
Expired - Lifetime legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/50—Preventing overheating or overpressure
    • F24S40/55—Arrangements for cooling, e.g. by using external heat dissipating means or internal cooling circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/30—Thermophotovoltaic systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/42—Cooling means
    • H02S40/425—Cooling means using a gaseous or a liquid coolant, e.g. air flow ventilation, water circulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/023—Mounting details thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Kühlvorrichtung, umfassend eine Kühlplatte (1) und mindestens ein Befestigungselement (2), wobei die aus einem metallischen Werkstoff bestehende Kühlplatte (1) einen wasserdichten Sandwichaufbau mit einer Deckplatte (1.1), einer Bodenplatte (1.2) und einer zwischen diesen beiden angeordneten Dünnblechstruktur (1.3) aufweist,Cooling device comprising a cooling plate (1) and at least one fastening element (2), the cooling plate (1) consisting of a metallic material having a watertight sandwich construction comprising a cover plate (1.1), a base plate (1.2) and a thin sheet structure ( 1.3),

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für die Kühlung z. B. von Fotovoltaikmodulen einer Solarenergieanlage.The invention relates to a cooling device for cooling z. B. of photovoltaic modules of a solar energy system.

Die dezentrale Erzeugung elektrischer Energie ist in Entwicklungs- und Schwellenländern weit verbreitet; eine Alternative zu den verbrennungsmotorgetrieben Generatoren stellt dabei die Nutzung der Sonnenenergie dar. Insbesondere in der Gewässerwirtschaft, zum Beispiel in Fisch- und Krustentierfarmen, besteht ein erheblicher Energiebedarf für die Gewässerreinigung, der umweltfreundlich und kostengünstig mittels Photovoltaik und elektrothermischer Wandler gedeckt werden kann.The decentralized generation of electrical energy is widespread in developing and emerging countries; An alternative to the internal combustion engine-driven generators is the use of solar energy. In particular, in the aquatic economy, for example in fish and shellfish farms, there is a significant energy demand for water purification, which can be covered environmentally friendly and cost by means of photovoltaic and electrothermal converters.

Es ist bekannt, dass Fotovoltaikmodule bzw. die darin verwendeten Solarzellen eine Temperaturabhängigkeit der Stromerzeugung zeigen. Ab einer Schwellentemperatur von ca. 30 °C tritt ein sogenannter „Voltage Drop“ ein, d. h., die mit der Solarzelle erzeugte Spannung fällt ab, wobei eine Temperaturerhöhung von 1 K etwa einen Leistungsverlust von 1 % nach sich zieht. Diesem Leistungsverlust bei starker Erwärmung kann durch Kühlung der Solarzellen entgegengewirkt werden; im Fall schwimmender Fotovoltaikmodule bietet sich die Nutzung des Gewässers als Kühlmedium an.It is known that photovoltaic modules or the solar cells used therein show a temperature dependence of the power generation. From a threshold temperature of about 30 ° C, a so-called "voltage drop" occurs, d. that is, the voltage generated by the solar cell drops, with a temperature increase of 1 K resulting in a power loss of 1%. This power loss during intense heating can be counteracted by cooling the solar cells; In the case of floating photovoltaic modules, the use of the water as a cooling medium.

Zudem besteht die Möglichkeit bei rückseitig gekühlten Solaranlagen aus der Temperaturdifferenz zwischen der erhitzten Oberseite und der gekühlten Unterseite Energie mittels elektrothermischer Wandler (Thermogeneratoren) zu gewinnen.In addition, there is the possibility of rear-cooled solar systems from the temperature difference between the heated top and the cooled bottom to gain energy by means of electrothermal transducers (thermal generators).

In DE 36 19 327 A1 ist eine schwimmfähige Solaranlage mit kombinierter Fotonen- und Wärmeenergiekonversion offenbart, deren Oberseite mit Halbleiterfotoelementen versehen ist und deren Unterseite sich bei Betrieb unterhalb der Wasseroberfläche befindet. Zwischen der heißen, der Sonneneinstrahlung zugewandten Oberseite und der wassergekühlten Unterseite befinden sich Thermogeneratoren zur Gewinnung von elektrischer Energie aus dem durch den Temperaturgradienten bedingten Wärmeenergiefluss. Nachteilig ist, dass der Schwimmkörper aus einem Material hoher Wärmedämmung hergestellt ist. Dies erfordert, dass die Thermogeneratorelemente zumindest einseitig direktem Wasserkontakt ausgesetzt sind. Andererseits ist eine direkte Kühlung der Fotovoltaikelemente durch das Wasser nicht möglich.In DE 36 19 327 A1 discloses a buoyant solar system with combined photon and heat energy conversion, the top of which is provided with semiconductor photovoltaic elements and the underside of which is located below the water surface during operation. Between the hot, the solar radiation facing top and the water-cooled bottom are thermoelectric generators for obtaining electrical energy from the conditional by the temperature gradient heat energy flow. The disadvantage is that the float is made of a material of high thermal insulation. This requires that the thermoelectric generator elements are exposed to direct water contact at least on one side. On the other hand, direct cooling of the photovoltaic elements by the water is not possible.

Bekannt aus DE 10 2011 051 507 A1 ist außerdem eine Solarvorrichtung mit einem Fotovoltaik- und einem Peltierelement, wobei an der Kaltkontaktfläche des Peltierelementes ein Kühlkörper aus metallischem Werkstoff angebracht sein kann.Known from DE 10 2011 051 507 A1 is also a solar device with a photovoltaic and a Peltier element, wherein on the cold contact surface of the Peltier element a heat sink can be mounted from metallic material.

An einer Kühlung unter Verwendung von Thermogeneratoren bzw. Peltierelementen ist der erhöhte gerätetechnische Aufwand nachteilig. Zusätzlich ist elektrische Energie für einen Betrieb der Peltierelemente erforderlich.At a cooling using thermogenerators or Peltier elements of the increased equipment expense is disadvantageous. In addition, electrical energy is required for operation of the Peltier elements.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine robuste und kompakte Kühlvorrichtung für beispielsweise Fotovoltaikelemente oder Thermogeneratorelemente einer Solaranlage bereitzustellen, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kühlleistung aufweist, wobei sie kostengünstig herstellbar und mit wenig Aufwand montierbar sein soll.The object of the invention is to provide a robust and compact cooling device for example, photovoltaic elements or thermoelectric elements of a solar system, which has a comparison with the prior art improved cooling performance, and it should be inexpensive to produce and install with little effort.

Nach Maßgabe der Erfindung ist die Kühlvorrichtung im Wesentlichen plattenförmig gestaltet. Sie umfasst eine Kühlplatte, die sandwichartig aufgebaut ist, aufweisend eine Deckplatte, eine Bodenplatte und eine zwischen diesen beiden angeordnete und mit wenigstens einer von diesen stoffschlüssig verbundene Dünnblechstruktur.According to the invention, the cooling device is designed substantially plate-shaped. It comprises a cooling plate, which is sandwiched, comprising a cover plate, a bottom plate and an arranged between these two and with at least one of these materially connected thin sheet structure.

Die Kühlplatte besteht aus einem hoch-wärmeleitfähigem Werkstoff, vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung, einer Titanlegierung oder einer anderen Leichtmetalllegierung.The cooling plate is made of a highly thermally conductive material, preferably of a metallic material, for example of aluminum, an aluminum alloy, a titanium alloy or another light metal alloy.

Die zwischen Deckplatte und Bodenplatte angeordnete Dünnblechstruktur kann zum Beispiel eine Wellblechstruktur, eine Honigwabenstruktur, eine Spiralstruktur, eine Mäanderstruktur oder ein (offen- oder geschlossenporiger) Metallschaum sein.The thin sheet structure disposed between the cover plate and the bottom plate may be, for example, a corrugated iron structure, a honeycomb structure, a spiral structure, a meander structure, or a metal foam (open or closed-cell).

Bevorzugt ist die Kühlplatte wasserdicht, d. h. im Bereich der Ränder von Deck- und Bodenplatte verbindet ein umlaufend geschlossenes Band die Deck- mit der Bodenplatte, oder von der Dünnblechstruktur selbst werden ein oder mehrere wasserdichte Hohlräume ausgebildet.Preferably, the cooling plate is waterproof, d. H. in the area of the edges of the top and bottom plate, a circumferentially closed band connects the top plate to the bottom plate, or one or more watertight cavities are formed by the thin plate structure itself.

Die Kühlvorrichtung umfasst weiterhin wenigstens ein Befestigungselement zur Befestigung der Kühlplatte an z. B. einer Fotovoltailkzelle einer Solaranlage.The cooling device further comprises at least one fastening element for fastening the cooling plate to z. B. a Fotovoltailkzelle a solar system.

Im Folgenden wird jeweils nur ein Befestigungselement beschrieben; die Kühlvorrichtung ist jedoch nicht auf ein einzelnes Befestigungselement beschränkt, sondern kann auch mehrere Befestigungselemente umfassen.In the following, only one fastener will be described; However, the cooling device is not limited to a single fastener, but may also include a plurality of fasteners.

Das Befestigungselement kann klammerartig ausgestaltet sein, wobei eine erste Klemmkontaktplatte mit dem zu kühlenden Element, z. B. der Fotovoltailkzelle, kraftschlüssig verbindbar ist und eine zweite Klemmkontaktplatte mit z. B. der Bodenplatte der Kühlplatte verbunden oder verbindbar ist. Die zweite Klemmkontaktplatte kann auch entfallen, wobei in diesem Fall die Deckplatte als zweite Klemmkontaktplatte fungiert.The fastener may be configured like a clip, wherein a first clamping contact plate with the element to be cooled, for. As the Fotovoltailkzelle, non-positively connected and a second terminal contact plate with z. B. the bottom plate of the cooling plate is connected or connectable. The second clamping contact plate can also be omitted, in which case the cover plate acts as a second clamping contact plate.

Zumindest die mit dem zu kühlenden Element in Kontakt zu bringende Klemmkontaktplatte kann ein oder mehrere Federelemente aufweisen oder mit solchen verbunden sein, die die Klemmkontaktplatte in Richtung zu der Deckplatte ziehen, d. h. die Kühlplatte im eingebauten Zustand der Kühlvorrichtung gegen das zu kühlende Element pressen. Alternativ oder zusätzlich kann die Klemmkontaktplatte mit einer Schraube oder einem Gewindestab und wenigstens einer Mutter verbunden sein, sodass durch Betätigung der Schraube oder des Gewindestabs bzw. der Mutter ein Abstand zwischen Kühlplatte und Klemmkontaktplatte veränderbar ist.At least the clamping contact plate to be brought into contact with the element to be cooled may have one or more spring elements or be connected to those which pull the clamping contact plate in the direction of the cover plate, i. H. Press the cooling plate in the installed state of the cooling device against the element to be cooled. Alternatively or additionally, the clamping contact plate can be connected to a screw or a threaded rod and at least one nut, so that a distance between the cooling plate and the clamping contact plate can be changed by actuation of the screw or the threaded rod or the nut.

Das Befestigungselement kann auch in Form von Schrauben und an der Kühlplatte angeordneten Ösen bzw. Durchgangsbohrungen in der Kühlplatte ausgestaltet sein, sodass die Kühlvorrichtung an dem zu kühlenden Element bzw. einer Tragkonstruktion desselben angeschraubt werden kann.The fastening element can also be designed in the form of screws and eyelets or through holes arranged in the cooling plate on the cooling plate, so that the cooling device can be screwed to the element to be cooled or a supporting structure thereof.

Alternativ oder zusätzlich kann das Befestigungselement einen Wärmeleitkleber umafssen; beispielweise in Form einer Schicht eines wärmeleitfähigen Klebstoffs. Alternatively or additionally, the fastening element can surround a thermal adhesive; for example in the form of a layer of a thermally conductive adhesive.

Einer der wesentlichen Vorteile der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist ihr robuster Aufbau und die Möglichkeit zur - auch nachträglichen - Montage mit nur geringem technischem Aufwand an z. B. einer Solaranlage.One of the main advantages of the cooling device according to the invention is its robust construction and the ability to - even retrofitting - with little technical effort to z. B. a solar system.

Weiterhin ist aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Metalls gewährleistet, dass ein hoher Wärmestrom durch die Kühlvorrichtung abführbar ist.Furthermore, it is ensured due to the good thermal conductivity of the metal that a high heat flow through the cooling device can be discharged.

Durch die wasserdichte Ausführung der Kühlplatte der Kühlvorrichtung kann sie als Schwimmkörper genutzt werden, sodass das auf die Kühlvorrichtung montierte zu kühlende Element in einem Kühlwasserreservoir treiben bzw. schwimmen kann, wobei zusätzlich durch das Kühlwasser die abzuführende Wärme schnell und effektiv abtransportierbar ist.Due to the watertight design of the cooling plate of the cooling device, it can be used as a float, so that mounted on the cooling element to be cooled drive or float in a cooling water reservoir, in addition by the cooling water, the dissipated heat is quickly and effectively transported away.

Die Kühlplatte kann eine Platte aus einem Aluminiumwerkstoff sein, die zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit, mit Ausnahme des dem zu kühlenden Element zugewandten Bereiches ihrer Oberfläche, eloxiert ist. Die Eloxalschicht schützt vor korrodierenden Einflüssen und verbessert den Widerstand gegen Verschleiß (der zum Beispiel aufgrund von Staub-, Sand-, Schlamm- oder Salzablagerungen auftreten kann).The cooling plate may be a plate of an aluminum material which is anodized to improve weatherability, except for the area of its surface facing the element to be cooled. The anodized coating protects against corrosive influences and improves resistance to wear (which can occur, for example, due to dust, sand, mud or salt deposits).

Die Erfindung kann weiter derart ausgebildet sein, dass sie ein Thermogeneratorelement umfasst. Ein Thermogeneratorelement weist in grundsätzlich bekannter Weise eine Kaltkontaktfläche, die mit einer Wärmesenke in Kontakt zu bringen ist, und eine Warmkontaktfläche, die mit einer Wärmequelle in Kontakt zu bringen ist, auf. Gemäß der Erfindung ist das Thermogeneratorelement an seiner Kaltkontaktfläche mit der Deckplatte der Kühlplatte thermisch kontaktierend verbunden, d. h., Wärmeströme können ungehindert die Grenzfläche zwischen Thermogeneratorelement und Kühlplatte passieren. Der thermische Kontakt zwischen der Kaltkontaktfläche und der Deckplatte ist beispielsweise mittels einer zwischen Thermogeneratorelement und Kühlplatte eingebrachten, hauchdünnen Schicht einer Wärmeleitpaste herstellbar. Mit seiner Warmkontaktfläche ist das Thermogeneratorelement mit dem zu kühlenden Element, z. B. einer Fotovoltaikzelle, verbindbar.The invention may be further configured to include a thermal generator element. A thermo-generator element has, in a basically known manner, a cold-contact surface which is to be brought into contact with a heat sink and a hot-contact surface which is to be brought into contact with a heat source. According to the invention, the thermoelectric generator element is thermally contacted at its cold contact surface with the cover plate of the cooling plate, d. That is, heat flows can freely pass through the interface between the thermal generator element and the cooling plate. The thermal contact between the cold contact surface and the cover plate can be produced, for example, by means of a wafer-thin layer of thermal compound introduced between the thermoelectric generator element and the cooling plate. With its hot contact surface, the thermoelectric generator element with the element to be cooled, z. B. a photovoltaic cell, connectable.

Gemäß dieser Ausführungsform kann die Kühlvorrichtung eine Steuerungs- und Regelungseinheit umfassen, die mit dem Thermogeneratorelement gekoppelt ist.According to this embodiment, the cooling device may include a control unit that is coupled to the thermal generator element.

Die Steuerungs- und Regelungseinheit kann eingerichtet sein, das Thermogeneratorelement mit einer elektrischen Spannung zu beaufschlagen, sodass das Thermogeneratorelement als eine aktiv betriebene Wärmesenke fungiert.The control and regulation unit may be configured to apply an electrical voltage to the thermoelectric generator element so that the thermoelectric generator element acts as an actively operated heat sink.

Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungs- und Regelungseinheit eingerichtet sein, von dem Thermogeneratorelement erzeugte elektrische Spannung abzugreifen, die aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen der Warmkontaktfläche und der Kaltkontaktfläche des Thermogeneratorelements entsteht. In dieser Ausführung der Erfindung wird die Wärmezufuhr in das Thermogeneratorelement zur Energieerzeugung genutzt. Insbesondere kann die Steuerungs- und Regelungseinheit eingerichtet sein, dass die in den Thermogeneratorelement der Kühlvorrichtung erzeugte elektrische Energie mit einer konstanten Spannung einem externen Verbraucher zur Verfügung gestellt oder einem Stromnetz zugeführt wird.Alternatively or additionally, the control and regulation unit can be set up to pick up electrical voltage generated by the thermoelectric generator element, which voltage arises due to a temperature difference between the hot contact area and the cold contact area of the thermoelectric generator element. In this embodiment of the invention, the heat input is used in the thermoelectric generator element for energy production. In particular, the control and regulation unit can be set up so that the electrical energy generated in the thermoelectric generator element of the cooling device is made available to an external consumer at a constant voltage or supplied to a power grid.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass die in der schwimmfähigen Kühlplatte ausgebildeten Hohlräume mit einem wärmeleitfähigen Gas gefüllt sind. Beispielsweise kann Wasserstoff (Wärmeleitfähigkeit λ = 0,18 W / (m · K)) oder Helium (Wärmeleitfähigkeit λ = 0,144 W / (m · K)) eingesetzt sein.It can also be provided that the cavities formed in the buoyant cooling plate are filled with a thermally conductive gas. For example, hydrogen (thermal conductivity λ = 0.18 W / (m · K)) or helium (thermal conductivity λ = 0.144 W / (m · K)) can be used.

Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Hohlräume teilweise oder ganz mit einem Wärmespeichermedium gefüllt sind. So kann in vorteilhafter Weise bei einem Temperaturwechsel, z.B. bei Anbruch der Nacht, die in dem Wärmespeichermedium gespeicherte Wärmeenergie beispielsweise mittels Thermogeneratoren genutzt werden, sodass eine Erzeugung von elektrischer Energie während der gesamten 24 Stunden eines Tages möglich ist.Alternatively or additionally, it can also be provided that the cavities are partially or completely filled with a heat storage medium. Thus, in an advantageous manner in a temperature change, eg at nightfall, the heat energy stored in the heat storage medium can be used for example by means of thermal generators, so that a generation of electrical Energy is possible during the entire 24 hours of a day.

Weiter kann die Erfindung derart ausgestaltet sein, dass in der Kühlplatte zwischen Deckplatte und Bodenplatte Wärmerohre in Form von sog. Heatpipes angeordnet sind. Die auf dem Prinzip der Verdampfung und Kondensation eines Arbeitsmediums basierenden Wärmerohre erlauben einen hohen Wärmetransport ohne Einsatz von extern zugeführter Energie. Ein Wärmerohr umfasst je eine Wärmeübertragungsfläche für Wärmequelle und -senke. Die Wärmeübertragungsfläche für die Wärmequelle ist im thermischen Kontakt mit der Deckplatte der Kühlplatte, die Wärmeübertragungsfläche für die Wärmesenke mit der Bodenplatte. Als Arbeitsmedium kann Wasser oder Ammoniak verwendet sein.Furthermore, the invention can be configured such that heat pipes in the form of so-called heatpipes are arranged in the cooling plate between cover plate and base plate. The based on the principle of evaporation and condensation of a working fluid heat pipes allow a high heat transfer without the use of externally supplied energy. A heat pipe each includes a heat transfer surface for heat source and sink. The heat transfer surface for the heat source is in thermal contact with the cover plate of the cooling plate, the heat transfer surface for the heat sink with the bottom plate. As a working medium, water or ammonia may be used.

In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl bzw. Verteilung der Wärmerohre innerhalb der Kühlplatte bevorzugt derart, dass die Kühlvorrichtung schwimmfähig ist, d. h., die Hohlräume innerhalb der Kühlplatte sind ausreichend, dass die Auftriebskraft in Wasser die Gewichtskraft der Kühlvorrichtung übersteigt.In this embodiment of the invention, the number or distribution of the heat pipes within the cooling plate is preferably such that the cooling device is floatable, d. That is, the voids within the cooling plate are sufficient that the buoyant force in water exceeds the weight of the cooling device.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die zwischen Deckplatte und Bodenplatte angeordnete Dünnblechstruktur einen (offen- oder geschlossenporigen) Metallschaum, wobei die Porengröße, d. h. der mittlere Durchmesser der Poren, in Richtung von der Deckplatte zu der Bodenplatte kontinuierlich zunimmt. Aufgrund der im Bereich der Deckplatte kleineren Poren, d. h. höheren Anzahl von Stegen, ist in vorteilhafter Weise die Wärmeabführung verbessert.According to one embodiment, the thin sheet structure arranged between the cover plate and the bottom plate comprises a (open or closed-pore) metal foam, wherein the pore size, i. H. the average diameter of the pores increases continuously in the direction from the top plate to the bottom plate. Due to smaller pores in the area of the cover plate, i. H. higher number of webs, the heat dissipation is improved in an advantageous manner.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Dazu zeigen

  • 1: eine Kühlvorrichtung in Schrägdraufsicht, und
  • 2: Ausgestaltungen der Dünnblechstruktur.
The invention is explained in more detail by means of embodiments and with reference to the schematic drawings. Show this
  • 1 : a cooling device in oblique top view, and
  • 2 : Embodiments of the thin sheet structure.

Die Kühlvorrichtung nach der 1 umfasst die schwimmfähige Kühlplatte 1, die drei Befestigungselemente 2, das Thermogeneratorelement 3 und die Steuerungs- und Regelungseinheit 5.The cooling device after the 1 includes the buoyant cooling plate 1 , the three fasteners 2 , the thermoelectric generator element 3 and the control unit 5 ,

Die aus einer seewasserbeständigen AlMg-Legierung hergestellte Kühlplatte 1 umfasst die mit dem Thermogeneratorelement 3 verbundene Deckplatte 1.1 sowie die Bodenplatte 1.2.The cooling plate made of seawater resistant AlMg alloy 1 includes the with the thermoelectric generator element 3 connected cover plate 1.1 as well as the bottom plate 1.2 ,

Die Befestigungselemente 2 umfassen die Klemmkontaktplatte 2.1, die höhenverstellbar ist, d. h. mittels des Gewindestabes 2.2 in Richtung zu bzw. weg von dem Thermogeneratorelement 3 bewegbar ist.The fasteners 2 include the clamp contact plate 2.1 , which is adjustable in height, ie by means of the threaded rod 2.2 towards or away from the thermal generator element 3 is movable.

Das Thermogeneratorelement 3 ist flächig auf der Deckplatte 1.1 befestigt, wobei es dieselbe mit seiner Kaltkontaktfläche 3.1 kontaktiert. Zwischen der Kaltkontaktfläche 3.1 und der Deckplatte 1.1 ist eine dünne Schicht Silikonöl-Wärmeleitpaste 4 mit Silberpartikeln eingebracht. An der Warmkontaktfläche 3.2 des Thermogeneratorelementes 3 ist das zu kühlende Element (nicht dargestellt) anbringbar.The thermogenerator element 3 is flat on the cover plate 1.1 attached, where it is the same with its cold contact surface 3.1 contacted. Between the cold contact surface 3.1 and the cover plate 1.1 is a thin layer of silicone oil thermal grease 4 introduced with silver particles. On the hot contact surface 3.2 the thermogenerator element 3 is the element to be cooled (not shown) attachable.

Das Thermogeneratorelement 3 ist mittels der elektrischen Leiter 6 mit der Steuerungs- und Regelungseinheit 5 verbunden.The thermogenerator element 3 is by means of electrical conductors 6 with the control and regulation unit 5 connected.

Die 2 zeigt unterschiedliche Varianten der Dünnblechstruktur 1.3 der Kühlplatte 1, nämlich eine Honigwabenstruktur (a), eine Mäanderstruktur (b) und eine Wellblechstruktur (c).The 2 shows different variants of the thin sheet structure 1.3 the cooling plate 1 namely, a honeycomb structure (a), a meandering structure (b) and a corrugated sheet structure (c).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Kühlplattecooling plate
1.11.1
Deckplattecover plate
1.21.2
Bodenplattebaseplate
1.31.3
DünnblechstrukturThin sheet structure
22
Befestigungselementfastener
2.12.1
KlemmkontaktplatteTerminal contact plate
2.22.2
Gewindestabthreaded rod
33
ThermogeneratorelementThermo generator element
3.13.1
KaltkontaktflächeCold contact surface
3.23.2
WarmkontaktflächeWarm contact surface
44
Schicht Silikonöl-WärmeleitpasteLayer of silicone oil thermal grease
55
Steuerungs- und RegelungseinheitControl and regulation unit
66
elektrischer Leiterelectrical conductor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 3619327 A1 [0005]DE 3619327 A1 [0005]
  • DE 102011051507 A1 [0006]DE 102011051507 A1 [0006]

Claims (13)

Kühlvorrichtung, umfassend eine Kühlplatte (1) und mindestens ein Befestigungselement (2), wobei die aus einem metallischen Werkstoff bestehende Kühlplatte (1) einen wasserdichten Sandwichaufbau mit einer Deckplatte (1.1), einer Bodenplatte (1.2) und einer zwischen diesen beiden angeordneten Dünnblechstruktur (1.3) aufweist,Cooling device comprising a cooling plate (1) and at least one fastening element (2), the cooling plate (1) consisting of a metallic material having a watertight sandwich construction comprising a cover plate (1.1), a base plate (1.2) and a thin sheet structure ( 1.3), Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Deckplatte (1.1), der Bodenplatte (1.2) und der zwischen diesen beiden angeordneten Dünnblechstruktur (1.3) und/oder innerhalb der Dünnblechstruktur (1.3) Hohlräume gebildet sind, wodurch die Kühlvorrichtung in Wasser schwimmfähig ist.Cooling device after Claim 1 , characterized in that from the cover plate (1.1), the bottom plate (1.2) and between these two arranged thin sheet structure (1.3) and / or within the thin sheet structure (1.3) cavities are formed, whereby the cooling device is buoyant in water. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein eine Kaltkontaktfläche (3.1) und eine Warmkontaktfläche (3.2) aufweisendes Thermogeneratorelement (3) umfasst, das mit seiner Kaltkontaktfläche (3.1) im thermischen Kontakt mit der Deckplatte (1.1) steht.Cooling device after Claim 1 or 2 , characterized in that it comprises a cold contact surface (3.1) and a hot contact surface (3.2) exhibiting Thermogeneratorelement (3) which is in thermal contact with the cover plate (1.1) with its cold contact surface (3.1). Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mit dem Thermogeneratorelement (3) elektrisch verbundene Steuerungs- und Regelungseinheit (5) aufweist.Cooling device after Claim 3 , characterized in that it comprises a with the thermoelectric generator element (3) electrically connected control and regulation unit (5). Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1) aus eloxiertem Aluminiumwerkstoff ist.Cooling device according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the cooling plate (1) is made of anodized aluminum material. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnblechstruktur (1.3) eine Wellblechstruktur, eine Honigwabenstruktur, eine Mäanderstruktur, eine Spiralstruktur oder ein Metallschaum ist.Cooling device according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the thin sheet structure (1.3) is a corrugated iron structure, a honeycomb structure, a meander structure, a spiral structure or a metal foam. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1) zwischen Deckplatte (1.1) und Bodenplatte (1.2) angeordnete Wärmerohre in Form von Heatpipes aufweist.Cooling device according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the cooling plate (1) between cover plate (1.1) and bottom plate (1.2) arranged heat pipes in the form of heatpipes. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsmedium der Heatpipes Wasser oder Ammoniak ist.Cooling device after Claim 7 , characterized in that a working medium of the heat pipes is water or ammonia. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnblechstruktur (1.3) mit der Deckplatte (1.1) und der Bodenplatte (1.2) verklebt ist.Cooling device according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the thin sheet structure (1.3) with the cover plate (1.1) and the bottom plate (1.2) is glued. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlplatte (1) eine Höhe von wenigstens 6 mm aufweist.Cooling device according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the cooling plate (1) has a height of at least 6 mm. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Hohlräume, die von der Deckplatte (1.1), der Bodenplatte (1.2) und der zwischen diesen beiden angeordneten Dünnblechstruktur (1.3) und/oder innerhalb der Dünnblechstruktur (1.3) gebildet sind, mit Helium oder Wasserstoff gefüllt sind.Cooling device according to one of Claims 2 to 10 , characterized in that at least a portion of the cavities formed by the cover plate (1.1), the bottom plate (1.2) and between the two arranged thin sheet structure (1.3) and / or within the thin sheet structure (1.3) with helium or hydrogen are filled. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der Deckplatte (1.1), der Bodenplatte (1.2) angeordnete Dünnblechstruktur (1.3) einen Metallschaum umfasst, dessen Porengröße in Richtung von der Deckplatte (1.1) zu der Bodenplatte (1.2) kontinuierlich zunimmt.Cooling device according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that between the cover plate (1.1), the bottom plate (1.2) arranged thin sheet structure (1.3) comprises a metal foam whose pore size in the direction of the cover plate (1.1) to the bottom plate (1.2) increases continuously. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der von der Deckplatte (1.1), der Bodenplatte (1.2) und der zwischen diesen beiden angeordneten Dünnblechstruktur (1.3) und/oder innerhalb der Dünnblechstruktur (1.3) gebildeten Hohlräume zumindest teilweise mit einem wärmespeichernden Medium gefüllt sind.Cooling device according to one of Claims 2 to 12 , characterized in that at least a portion of the of the cover plate (1.1), the bottom plate (1.2) and arranged between the two thin sheet metal structure (1.3) and / or within the thin sheet structure (1.3) cavities are at least partially filled with a heat-storing medium ,
DE202018103070.1U 2018-05-31 2018-05-31 cooler Expired - Lifetime DE202018103070U1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202018103070.1U DE202018103070U1 (en) 2018-05-31 2018-05-31 cooler
PCT/DE2019/100464 WO2019228591A1 (en) 2018-05-31 2019-05-27 Cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202018103070.1U DE202018103070U1 (en) 2018-05-31 2018-05-31 cooler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202018103070U1 true DE202018103070U1 (en) 2018-07-05

Family

ID=62910352

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202018103070.1U Expired - Lifetime DE202018103070U1 (en) 2018-05-31 2018-05-31 cooler

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE202018103070U1 (en)
WO (1) WO2019228591A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113437328B (en) * 2021-05-25 2023-03-14 中国舰船研究设计中心 Latent multi-module fuel cell thermal management system
US20230332816A1 (en) * 2022-04-18 2023-10-19 Haier Us Appliance Solutions, Inc. Refrigerator appliance having an air-cooled clear ice making assembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3619327A1 (en) 1986-06-09 1987-12-10 Volkrodt Wolfgang Solar installation with combined photon and thermal energy conversion
DE102011051507A1 (en) 2011-04-21 2012-10-25 Bpe E.K. solar device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120192920A1 (en) * 2011-01-27 2012-08-02 Total Energy Renewable Power Systems, Llc Stacked Layer High Efficiency Solar Energy Collector
WO2017129160A1 (en) * 2016-01-27 2017-08-03 Bpe E.K. Floating solar installation and method for the operation thereof
DE102016118265B4 (en) * 2016-09-27 2018-10-04 Bpe E.K. Floating solar system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3619327A1 (en) 1986-06-09 1987-12-10 Volkrodt Wolfgang Solar installation with combined photon and thermal energy conversion
DE102011051507A1 (en) 2011-04-21 2012-10-25 Bpe E.K. solar device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019228591A1 (en) 2019-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011051507A1 (en) solar device
DE102012109992A1 (en) Thermoelectric power generation for aircraft
DE102016118265B4 (en) Floating solar system
DE102007052338A1 (en) Photovoltaic installation has multiple level mirrors for concentration of sunlight on concentrator module with photovoltaic element, where mirrors are aligned together in form of Fresnel mirror field in parallel manner
DE2806337C2 (en) Solar collector system for the direct conversion of the supplied thermal energy into electrical energy
DE102010001417A1 (en) Heat exchanger for thermoelectric generators
DE202018103070U1 (en) cooler
DE102005024516A1 (en) Solar energy extraction device, has solar module with cells whose optically active faces are aligned in similar manner, and cooling unit which is heat conducting and connected with rear side of cells or rear side of modules
DE102009022671A1 (en) Apparatus and method for cooling solar cells by means of a flowing cooling medium
DE202010016159U1 (en) Solar roof or solar facade construction
AT520904A2 (en) System and device for generating electricity with integrated circulation
DE202013011767U1 (en) Cooler for computing modules of a computer
EP2904645A1 (en) Photovoltaic-thermal hybrid solar system
DE102010039279A1 (en) Arrangement for cooling solar cells
DE102006060786A1 (en) Solar energy generation module, comprises photo-voltaic cell, which is provided for photo-voltaic energy generation and absorptive layer is provided at lower surface of photo-voltaic cell for cooling photo-voltaic cell
EP0897090A1 (en) Solar system
DE102013211682B4 (en) Solar system module with a photovoltaic module and liquid cooling and solar system with several solar modules
DE102017104791B3 (en) Thermogenerator cell, use of the thermal generator cell and method of operation of the thermal generator cell
DE102011101212A1 (en) Roof and facade light-weight building unit, has photovoltaic element formed on core, lines for cooling medium cooling photovoltaic element in core, and multiple pipes spaced and arranged parallel to each other
DE202011109473U1 (en) solar module
DE202012011625U1 (en) Hot water tank for process water with solar module
DE102019007785A1 (en) Thermoelectric generator (TEG)
DE4204437C2 (en) Plant for heat energy generation using photovoltaics
WO2017129160A1 (en) Floating solar installation and method for the operation thereof
DE102022003949A1 (en) Photovoltaic system and method for cooling photovoltaic modules

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R156 Lapse of ip right after 3 years