DE202023104564U1

DE202023104564U1 - Cooling arrangement

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Publication number: DE202023104564U1
Application number: DE202023104564.2U
Authority: DE
Original assignee: THERMOFIN GmbH
Current assignee: THERMOFIN GmbH
Priority date: 2023-08-11
Filing date: 2023-08-11
Publication date: 2023-09-04
Anticipated expiration: 2033-08-12

Abstract

Kühlanordnung (1), aufweisend eine Wärmetauscheranordnung (2) und ein thermoelektrisches Modul (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere plattenförmige thermoelektrische Module (3) an der Wärmetauscheranordnung (2) der Kühlanordnung (1) angeordnet sind, um den von der Wärmetauscheranordnung (2) abgegebenen Wärmestrom durch die thermoelektrischen Module (3) zu leiten und elektrische Energie zu gewinnen und dass die thermoelektrischen Module (3) zumindest indirekt mit einem elektrischen Verbraucher (12, 13) der Kühlanordnung (1) verbunden sind.

Cooling arrangement (1), comprising a heat exchanger arrangement (2) and a thermoelectric module (3), characterized in that one or more plate-shaped thermoelectric modules (3) are arranged on the heat exchanger arrangement (2) of the cooling arrangement (1) in order to provide the cooling arrangement (1). Heat flow released by the heat exchanger arrangement (2) through the thermoelectric modules (3) and to obtain electrical energy and that the thermoelectric modules (3) are at least indirectly connected to an electrical consumer (12, 13) of the cooling arrangement (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung, aufweisend eine Wärmetauscheranordnung und ein thermoelektrisches Modul.The invention relates to a cooling arrangement, comprising a heat exchanger arrangement and a thermoelectric module.

Der Einsatz eines oder mehrerer thermoelektrischer Module im Bereich einer Kühlanordnung wird gemäß der vorliegenden Beschreibung zur Energieerzeugung beziehungsweise Stromerzeugung genutzt, durch welche ein Betrieb von einem in der Kühlanordnung eingesetzten elektrischen Verbraucher, wie beispielsweise einem Lüftermotor, autark ermöglicht wird oder zumindest unterstützt wird.According to the present description, the use of one or more thermoelectric modules in the area of a cooling arrangement is used to generate energy or electricity, through which operation of an electrical consumer used in the cooling arrangement, such as a fan motor, is enabled or at least supported independently.

Aus dem Stand der Technik sind Kühlanordnungen bekannt, bei welchen ein Kühlfluid beziehungsweise ein Kältemittel, welches in einem Kältemittelkreislauf der Kühlanordnung fließt, sowohl durch die Kühlanordnung als auch durch eine Wärmetauscheranordnung geleitet wird. Fließt das Kältemittel durch die Wärmetauscheranordnung kommt es beim Durchfließen zur Abgabe von thermischer Energie und zur Kühlung des Kältemittels. Derartige Wärmetauscheranordnungen weisen meist parallel angeordnete Wärmetauscherrohre auf, durch welche das Kältemittel von einem Eingangsbereich der Wärmetauscheranordnung zu einem Ausgangsbereich der Wärmetauscheranordnung geleitet wird. Durch die Aufteilung des Kältemittelstroms auf eine Anzahl von mehreren parallel geschalteten beziehungsweise angeordneten Wärmetauscherrohren wird eine von der Wärmetauscheranordnung bereitgestellte Fläche beziehungsweise Oberfläche vergrößert und die Kühlleistung der Wärmetauscheranordnung verbessert. Weiterhin ist es bekannt, an derartigen Wärmetauscherrohren zur zusätzlichen Erweiterung der Oberfläche Lamellen beziehungsweise Kühllamellen anzuordnen.Cooling arrangements are known from the prior art, in which a cooling fluid or a refrigerant, which flows in a refrigerant circuit of the cooling arrangement, is passed both through the cooling arrangement and through a heat exchanger arrangement. If the refrigerant flows through the heat exchanger arrangement, thermal energy is released as it flows through and the refrigerant is cooled. Such heat exchanger arrangements usually have heat exchanger tubes arranged in parallel, through which the refrigerant is conducted from an inlet region of the heat exchanger arrangement to an outlet region of the heat exchanger arrangement. By dividing the refrigerant flow into a number of heat exchanger tubes connected or arranged in parallel, an area or surface provided by the heat exchanger arrangement is increased and the cooling performance of the heat exchanger arrangement is improved. Furthermore, it is known to arrange fins or cooling fins on such heat exchanger tubes for additional expansion of the surface.

Eine derartige Kühlanordnung kann beispielsweise ein sogenannter Gaskühler, wie ein Gaskühler für CO2-Kälteanlagen, sein, bei welchem beispielsweise Gas mit einer Temperatur im Bereich von etwa 90°C bis 150°C, insbesondere mit 120°C, in der Wärmetauscheranordnung mit Umgebungsluft beziehungsweise Außenluft abgekühlt wird. Ein üblicher Temperaturbereich der Umgebungsluft liegt in einem Bereich von 0°C bis 45°C, insbesondere in einem Bereich zwischen 20°C und 30°C. In einem Beispiel mit einer Temperatur des zu kühlenden gasförmigen Kältemittels in der Wärmetauscheranordnung der Kühlanordnung von 120°C und einer Außentemperatur im Bereich zwischen 20°C und 30°C ergibt sich eine Temperaturdifferenz von etwa 90 K bis 100 K.Such a cooling arrangement can be, for example, a so-called gas cooler, such as a gas cooler for CO2 refrigeration systems, in which, for example, gas with a temperature in the range of approximately 90 ° C to 150 ° C, in particular with 120 ° C, in the heat exchanger arrangement with ambient air or Outside air is cooled. A usual temperature range of the ambient air is in a range from 0°C to 45°C, in particular in a range between 20°C and 30°C. In an example with a temperature of the gaseous refrigerant to be cooled in the heat exchanger arrangement of the cooling arrangement of 120 ° C and an outside temperature in the range between 20 ° C and 30 ° C, this results in a temperature difference of approximately 90 K to 100 K.

Aus dem Stand der Technik ist der Begriff der Thermoelektrizität bekannt, welcher einen Zusammenhang zwischen einem Temperaturgefälle und einer elektrischen Spannung längs eines elektrischen Leiters beschreibt. Dieser Effekt ist abhängig vom verwendeten Leitermaterial verschieden stark ausgeprägt.The term thermoelectricity is known from the prior art, which describes a connection between a temperature gradient and an electrical voltage along an electrical conductor. This effect varies in intensity depending on the conductor material used.

In einem offenen Stromkreis mit zwei verschiedenen Leitermaterialien entsteht hierbei eine Differenz einer sogenannten inneren Spannung an von außen zugängigen Kontaktstellen der verschiedenen Leitermaterialien, welche an den Kontaktstellen als Thermospannung messbar ist. Wird der Stromkreis beispielsweise mittels eines elektrischen Verbrauchers geschlossen, erzeugt die Thermospannung einen elektrischen Strom durch den elektrischen Verbraucher. Dieser Effekt ist auch als Seebeck-Effekt bekannt.In an open circuit with two different conductor materials, a difference in a so-called internal voltage arises at externally accessible contact points of the different conductor materials, which can be measured as thermal voltage at the contact points. If the circuit is closed, for example, by means of an electrical consumer, the thermal voltage generates an electrical current through the electrical consumer. This effect is also known as the Seebeck effect.

Durch einen auf die zwei verschiedenen Leitermaterialien aufgeprägten Strom kehrt sich der Effekt um, wobei es zu einer Erwärmung an der Kontaktstelle des einen Leitermaterials und zu einer Abkühlung an der Kontaktstelle des anderen Leitermaterials kommt. Dieser Vorgang der Umkehrung des Seebeck-Effekts wird auch als Peltier-Effekt bezeichnet.By applying a current to the two different conductor materials, the effect is reversed, resulting in heating at the contact point of one conductor material and cooling at the contact point of the other conductor material. This process of reversing the Seebeck effect is also known as the Peltier effect.

Aus dem Stand der Technik sind auch sogenannte thermoelektrische Generatoren bekannt, welche nach dem Seebeck-Effekt arbeiten. In derartigen thermoelektrischen Generatoren werden als Leitermaterialien keine Metalle, sondern bevorzugt Halbleitermaterialien verwendet. Zum Einsatz kommen beispielsweise thermoelektrische Materialien, welche eine sogenannte hohe Thermokraft sowie eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Dies sind beispielsweise n-dotierte und p-dotierte Halbleitermaterialien, welche beispielsweise in einer plattenförmigen Bauweise beziehungsweise als plattenförmige Module bereitgestellt werden.So-called thermoelectric generators which work according to the Seebeck effect are also known from the prior art. In such thermoelectric generators, the conductor materials used are not metals, but rather semiconductor materials. For example, thermoelectric materials are used that have a so-called high thermopower and high electrical conductivity. These are, for example, n-doped and p-doped semiconductor materials, which are provided, for example, in a plate-shaped construction or as plate-shaped modules.

Der Begriff der Thermokraft, welcher auch als Seebeck-Koeffizient bekannt ist, ist ein Maß für die elektrische Spannung, welche durch einen vorgegebenen Temperaturunterschied durch zwei verschiedene Leitermaterialien erzeugt werden kann.The term thermopower, which is also known as the Seebeck coefficient, is a measure of the electrical voltage that can be generated by two different conductor materials due to a given temperature difference.

Aus der EP 2 518 424 A2 ist ein thermoelektrischer Wärmetauscher bekannt, welcher in der Lage ist, eine Fluidabgabe bei zwei unterschiedlichen Temperaturen bereitzustellen. Fahrgasträume in Fahrzeugen werden typischerweise durch einen Luftstrom gekühlt oder geheizt, der von einem Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen-System bereitgestellt wird, wobei das System für eine oder mehrere Zonen im Fahrgastraum ausgelegt sein kann, um unterschiedliche Temperaturzonen innerhalb des Fahrgastraums bereitzustellen. Die zu lösende Aufgabe besteht darin, den Platzbedarf eines Klimaanlagen-Systems mit einem thermoelektrischen Wärmetauscher zu verringern.From the EP 2 518 424 A2 A thermoelectric heat exchanger is known which is capable of providing fluid delivery at two different temperatures. Passenger compartments in vehicles are typically cooled or heated by an airflow provided by a heating, ventilation and air conditioning system, which system may be designed for one or more zones in the passenger compartment to provide different temperature zones within the passenger compartment. The task to be solved is to reduce the space required by a climate system with a thermoelectric heat exchanger.

Zu diesem Zweck wird eine Kreuzstromwärmetauscheranordnung angegeben, die so konfiguriert ist, dass sie einen ersten Teil eines durch die Anordnung strömenden Fluids erwärmt und einen zweiten Teil des durch diese Anordnung strömenden Fluids kühlt, wobei der erste Teil von dem zweiten Teil getrennt ist. Die Anordnung umfasst eine erste thermoelektrische Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den ersten Teil des Fluids erwärmt, eine zweite thermoelektrische Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie den zweiten Teil des Fluids kühlt und ein Wärmerohr oder Rohre, konfiguriert zum Übertragen von thermischer Energie zwischen der ersten thermoelektrischen Vorrichtung und der zweiten thermoelektrischen Vorrichtung durch Verdampfung und Kondensation eines enthaltenen Arbeitsfluids innerhalb des Wärmerohres beziehungsweise der Rohre.For this purpose, a cross-flow heat exchanger assembly is provided which is configured to heat a first portion of a fluid flowing through the assembly and cool a second portion of the fluid flowing through this assembly, the first portion being separate from the second portion. The assembly includes a first thermoelectric device configured to heat the first portion of the fluid, a second thermoelectric device configured to cool the second portion of the fluid, and a heat pipe or tubes configured to transmit thermal energy between the first thermoelectric device and the second thermoelectric device by evaporation and condensation of a working fluid contained within the heat pipe or the pipes.

Aus der EP 2 698 833 A1 ist ein thermoelektrischer Wärmetauscher bekannt, welcher zwei Rohre umfasst, wobei ein erstes Rohr ein zweites Rohr umschließend angeordnet ist. Die zu lösende Aufgabe besteht darin, einen thermoelektrischen Wärmetauscher anzugeben, welcher einen hohen Wirkungsgrad aufweist und konstruktiv einfach in einem thermoelektrischen Generator einsetzbar ist.From the EP 2 698 833 A1 a thermoelectric heat exchanger is known which comprises two tubes, with a first tube being arranged surrounding a second tube. The problem to be solved is to provide a thermoelectric heat exchanger which has a high degree of efficiency and is structurally simple to use in a thermoelectric generator.

Dies Aufgabe wird mittels eines thermoelektrischen Wärmetauschers gelöst, welcher zwei Rohre umfasst, wobei ein erstes Rohr ein zweites Rohr umschließt. Weiterhin ist eine thermoelektrische Materialeinheit vorgesehen, welche zwischen dem ersten Rohr und dem zweiten Rohr angeordnet ist, wobei ein erstes Fluid das erste Rohr von außen umströmt, während ein zweites Fluid durch das zweite Rohr strömt, und wobei die thermoelektrische Materialeinheit an einem Profil befestigt ist, welches das erste und das zweite Rohr über die thermoelektrische Materialeinheit mechanisch miteinander verbindet.This object is achieved by means of a thermoelectric heat exchanger, which comprises two tubes, with a first tube enclosing a second tube. Furthermore, a thermoelectric material unit is provided, which is arranged between the first tube and the second tube, with a first fluid flowing around the first tube from the outside, while a second fluid flows through the second tube, and with the thermoelectric material unit being attached to a profile , which mechanically connects the first and second tubes to one another via the thermoelectric material unit.

Die Nachteile des Standes der Technik liegen zum einen in der Limitierung des Einsatzes von thermoelektrischen Anordnungen zum Heizen beziehungsweise Kühlen nach dem Peltier-Effekt und zum anderen in der Beschränkung des Einsatzes in Kraftfahrzeugen.The disadvantages of the prior art lie, on the one hand, in the limitation of the use of thermoelectric arrangements for heating or cooling according to the Peltier effect and, on the other hand, in the limitation of their use in motor vehicles.

Aus der DE 10 2013 221 573 A1 ist ein thermoelektrischer Generator für eine Wärmequelle mit mehreren thermoelektrischen Elementen bekannt, welcher für einen Einsatz in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist. From the DE 10 2013 221 573 A1 a thermoelectric generator for a heat source with several thermoelectric elements is known, which is intended for use in an exhaust system of an internal combustion engine.

Die zu lösende Aufgabe besteht darin, einen verbesserten thermoelektrischen Generator anzugeben, welcher einfach herzustellen und gut an verschiedene Bedingungen anpassbar ist.The problem to be solved is to provide an improved thermoelectric generator which is easy to manufacture and easily adaptable to various conditions.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch einen thermoelektrischen Generator für eine Wärmequelle, umfassend ein Heizfluid mit einem Heizfluideintritt und einem Heizfluidaustritt, mit einer Kühlvorrichtung, umfassend ein Kühlfluid und mit thermoelektrischen Elementen, wobei in einer Längsrichtung des thermoelektrischen Generators zumindest ein Generatormodul angeordnet ist, wobei das Generatormodul in der Längsrichtung hintereinander angeordnete Platten umfasst, wobei die Platten jeweils in einem Heizabschnitt zur Aufnahme der Wärme des Heizfluids ausgebildet sind und in einem Kühlabschnitt zur Abgabe von Wärme an das Kühlfluid ausgebildet sind, und wobei die thermoelektrischen Elemente an den Platten derart angeordnet sind, dass die thermoelektrischen Elemente jeweils einen Heizabschnitt und einen Kühlabschnitt thermisch kontaktieren.This object is achieved by a thermoelectric generator for a heat source, comprising a heating fluid with a heating fluid inlet and a heating fluid outlet, with a cooling device, comprising a cooling fluid and with thermoelectric elements, wherein at least one generator module is arranged in a longitudinal direction of the thermoelectric generator, wherein the Generator module comprises plates arranged one behind the other in the longitudinal direction, the plates each being formed in a heating section to absorb the heat of the heating fluid and being formed in a cooling section to release heat to the cooling fluid, and the thermoelectric elements being arranged on the plates in such a way, that the thermoelectric elements each thermally contact a heating section and a cooling section.

Dieser Stand der Technik arbeitet nach dem Seebeck-Effekt in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine.This prior art works according to the Seebeck effect in an exhaust system of an internal combustion engine.

Somit besteht ein Bedarf nach einer Kühlanordnung mit einem oder mehreren thermoelektrischen Modulen, mittels welcher Elektroenergie in einer Kühlanordnung gewonnen werden kann.There is therefore a need for a cooling arrangement with one or more thermoelectric modules, by means of which electrical energy can be generated in a cooling arrangement.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Kühlanordnung anzugeben, mit welcher unter Nutzung des Seebeck-Effekts mittels einem oder mehreren in einer Kühlanordnung angeordneter thermoelektrischer Module Elektroenergie erzeugt wird, welche den Betrieb elektrischer Verbraucher der Kühlanordnung gewährleistet oder zumindest unterstützt.The object of the invention is therefore to provide a cooling arrangement with which electrical energy is generated using the Seebeck effect by means of one or more thermoelectric modules arranged in a cooling arrangement, which ensures or at least supports the operation of electrical consumers of the cooling arrangement.

Insbesondere werden mit der durch die thermoelektrischen Module erzeugten Elektroenergie elektrische Verbraucher der Kühlanordnung, wie Lüftermotoren, betrieben, welche zur Kühlung der Wärmetauscheranordnung der Kühlanordnung oder zur Kühlung der thermoelektrischen Module eingesetzt werden.In particular, the electrical energy generated by the thermoelectric modules is used to operate electrical consumers of the cooling arrangement, such as fan motors, which are used to cool the heat exchanger arrangement of the cooling arrangement or to cool the thermoelectric modules.

Weiterhin soll eine derartige Kühlanordnung mit thermoelektrischem Modul sowohl im stationären wie auch im mobilen Einsatz betrieben werden können.Furthermore, such a cooling arrangement with a thermoelectric module should be able to be operated in both stationary and mobile use.

Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Schutzanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Schutzansprüchen angegeben.The task is solved by an object with the features according to claim 1. Further training is specified in the dependent protection claims.

Vorgesehen ist es, dass ein oder mehrere plattenförmige thermoelektrische Module an einer Wärmetauscheranordnung der Kühlanordnung angeordnet sind, um den von der Wärmetauscheranordnung abgegebenen Wärmestrom durch die thermoelektrischen Module zu leiten und elektrische Energie zu gewinnen. Vorgesehen ist es auch, dass die thermoelektrischen Module zumindest indirekt mit einem elektrischen Verbraucher der Kühlanordnung verbunden sind.It is intended that one or more plate-shaped thermoelectric modules on one Heat exchanger arrangement of the cooling arrangement are arranged to conduct the heat flow emitted by the heat exchanger arrangement through the thermoelectric modules and to obtain electrical energy. It is also envisaged that the thermoelectric modules are at least indirectly connected to an electrical consumer of the cooling arrangement.

Im Bereich einer Wärmetauscheranordnung einer Kühlanordnung werden ein oder mehrere thermoelektrische Module angeordnet, um den von der Kühlanordnung abgegebenen Wärmestrom an die beziehungsweise durch die plattenförmigen thermoelektrischen Module zu leiten. Nachfolgend wird nur noch auf die Anordnung von mehreren thermoelektrischen Modulen eingegangen, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.In the area of a heat exchanger arrangement of a cooling arrangement, one or more thermoelectric modules are arranged in order to conduct the heat flow emitted by the cooling arrangement to or through the plate-shaped thermoelectric modules. Only the arrangement of several thermoelectric modules will be discussed below, without restricting the invention to this.

Derartige thermoelektrische Module weisen meist n-dotierte und p-dotierte Halbleitermaterialien auf, welche beispielsweise in einer plattenförmigen Bauweise beziehungsweise als plattenförmige Module bereitgestellt werden. Hierbei wird eine Seite beziehungsweise Platte meist als Heißseite und die gegenüberliegende Seite beziehungsweise Platte als Kaltseite bezeichnet.Such thermoelectric modules usually have n-doped and p-doped semiconductor materials, which are provided, for example, in a plate-shaped construction or as plate-shaped modules. One side or plate is usually referred to as the hot side and the opposite side or plate as the cold side.

Vorgesehen ist es, dass die plattenförmigen thermoelektrischen Module jeweils mit ihrer Heißseite in einen guten thermischen Kontakt zur Oberfläche der Wärmetauscheranordnung der Kühlanordnung gebracht werden. Eine Variante der Anbringung der thermoelektrischen Module mit ihrer Heißseite an der Oberfläche der Wärmetauscheranordnung besteht in der Verwendung von Halteelementen, welche an der Wärmetauscheranordnung mit ihren Enden befestigt werden und welche die thermoelektrischen Module überspannen und gegen die Oberfläche der Wärmetauscheranordnung pressen. Hierbei können die Halteelemente an der Wärmetauscheranordnung mittels einer Schraub- oder Nietverbindung befestigt werden. Zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von der Kühlanordnung zum thermoelektrischen Modul wird eine Wärmeleitpaste verwendet. Alternativ können die thermoelektrischen Module mittels eines wärmeresistenten Klebers auf der Oberfläche der Wärmetauscheranordnung angebracht werden. Weiterhin alternativ kann die Oberfläche der Wärmetauscheranordnung mittels entsprechender Aufnahmemittel, wie beispielsweise Schienen, ausgestattet sein, in welche die thermoelektrischen Module eingeschoben werden. Derartige Aufnahmemittel können auch ein Mittel zum Arretieren der eingeschobenen thermoelektrischen Module an einer entsprechend vorgesehenen Position aufweisen.It is intended that the plate-shaped thermoelectric modules are each brought into good thermal contact with the surface of the heat exchanger arrangement of the cooling arrangement with their hot side. A variant of attaching the thermoelectric modules with their hot side to the surface of the heat exchanger arrangement consists in the use of holding elements which are attached to the heat exchanger arrangement with their ends and which span the thermoelectric modules and press them against the surface of the heat exchanger arrangement. The holding elements can be attached to the heat exchanger arrangement by means of a screw or rivet connection. A thermal paste is used to improve the thermal conductivity from the cooling arrangement to the thermoelectric module. Alternatively, the thermoelectric modules can be attached to the surface of the heat exchanger assembly using a heat-resistant adhesive. Furthermore, as an alternative, the surface of the heat exchanger arrangement can be equipped with appropriate receiving means, such as rails, into which the thermoelectric modules are inserted. Such receiving means can also have a means for locking the inserted thermoelectric modules at a correspondingly intended position.

Die jeweils zweite Seite der plattenförmigen thermoelektrischen Module, also die Kaltseite, wird in einen guten thermischen Kontakt zur Umgebungsluft beziehungsweise Außenluft gebracht.The second side of the plate-shaped thermoelectric modules, i.e. the cold side, is brought into good thermal contact with the ambient air or outside air.

Weiterhin vorgesehen ist es, dass die plattenförmigen thermoelektrischen Module jeweils mit ihrer Heißseite auf einer Oberfläche der Wärmetauscheranordnung angeordnet sind und dass im Bereich einer Kaltseite der plattenförmigen thermoelektrischen Module eine Lüfteranordnung mit mindestens einem Lüftermotor, auch als elektrischer Verbraucher bezeichnet, angeordnet ist, welche einen auf die Kaltseite einwirkenden Luftstrom der Umgebungsluft erzeugt und derart Wärme von den thermoelektrischen Modulen abführt. Eine Oberfläche der Wärmetauscheranordnung zur Anordnung thermoelektrischer Module ist sowohl eine Oberfläche des Eingangsbereichs als auch eine Oberfläche des Ausgangsbereichs der Wärmetauscheranordnung. Furthermore, it is provided that the plate-shaped thermoelectric modules are each arranged with their hot side on a surface of the heat exchanger arrangement and that a fan arrangement with at least one fan motor, also referred to as an electrical consumer, is arranged in the area of a cold side of the plate-shaped thermoelectric modules, which has one The air flow of the ambient air acting on the cold side is generated and thus dissipates heat from the thermoelectric modules. A surface of the heat exchanger arrangement for arranging thermoelectric modules is both a surface of the input region and a surface of the output region of the heat exchanger arrangement.

Oberflächen der Wärmetauscheranordnung sind auch die Oberflächen der Wärmetauscherrohre der Wärmetauscheranordnung.Surfaces of the heat exchanger arrangement are also the surfaces of the heat exchanger tubes of the heat exchanger arrangement.

Die Kaltseite der thermoelektrischen Module soll in einem guten thermischen Kontakt zur Umgebungsluft beziehungsweise Außenluft gebracht werden, um eine entsprechend hohe Temperaturdifferenz im Bereich von etwa 90 K bis 100 K dauerhaft zu gewährleisten. Um dies zu realisieren können auf den Kaltseiten der thermoelektrischen Module Mittel zur Oberflächenvergrößerung, wie Kühlrippen, angeordnet werden.The cold side of the thermoelectric modules should be brought into good thermal contact with the ambient air or outside air in order to permanently ensure a correspondingly high temperature difference in the range of around 90 K to 100 K. In order to achieve this, means for increasing the surface area, such as cooling fins, can be arranged on the cold sides of the thermoelectric modules.

Alternativ zur Anordnung von Kühlmitteln oder zusätzlich zu diesen kann eine Lüfteranordnung mit mindestens einem Lüftermotor angeordnet werden, welche für eine Luftzirkulation im Bereich der Kaltseiten der thermoelektrischen Module beziehungsweise im Bereich der Kühlmittel sorgen. Derart wird mittels eines vom Lüftermotor erzeugten Luftstroms der Umgebungsluft Wärme von der Oberfläche der Kaltseiten der thermoelektrischen Module abführt.As an alternative to the arrangement of coolants or in addition to these, a fan arrangement with at least one fan motor can be arranged, which ensure air circulation in the area of the cold sides of the thermoelectric modules or in the area of the coolants. In this way, heat is removed from the surface of the cold sides of the thermoelectric modules by means of an air flow of ambient air generated by the fan motor.

Im Bereich der Heißseiten der thermoelektrischen Module, also auf der Oberfläche der Wärmetauscheranordnung, treten Temperaturen im Bereich zwischen etwa 90°C bis 150°C, insbesondere eine Temperatur von 120°C, auf, währen im Bereich der Kaltseiten der thermoelektrischen Module Temperaturen der Umgebungsluft beziehungsweise Außenluft im Bereich zwischen Bereich 0°C bis 45°C, insbesondere in einem Bereich zwischen 20°C und 30°C, liegen. Somit liegen Temperaturdifferenzen im Bereich von 45 K bis 150 K, insbesondere im Bereich von etwa 90 K bis 100 K, welche auf die thermoelektrischen Module einwirken und die Erzeugung einer elektrischen Spannung beziehungsweise elektrischer Energie bewirken.In the area of the hot sides of the thermoelectric modules, i.e. on the surface of the heat exchanger arrangement, temperatures occur in the range between approximately 90 ° C to 150 ° C, in particular a temperature of 120 ° C, while in the area of the cold sides of the thermoelectric modules there are ambient air temperatures or outside air in the range between 0°C and 45°C, in particular in a range between 20°C and 30°C. Thus, temperature differences are in the range from 45 K to 150 K, in particular in the range from approximately 90 K to 100 K, which act on the thermoelectric modules and cause the generation of an electrical voltage or electrical energy.

Der Wärmestrom, welcher durch den auftretenden Temperaturunterschied zwischen der Oberfläche der Wärmetauscheranordnung und der Umgebungsluft beziehungsweise Außenluft verursacht wird, wird durch die thermoelektrischen Module anteilig in elektrische Energie umgewandelt. Es kann davon ausgegangen werden, dass die Effektivität derzeit verfügbarer thermoelektrischer Module bei der Wandlung thermischer Energie in elektrische Energie in einem Bereich kleiner 10%, insbesondere zwischen 5% und7%, liegt. Davon ausgehend, dass die Temperaturdifferenzen bei 100 K und mehr liegen und die Oberfläche der Wärmetauscheranordnung eine Anordnung einer Vielzahl von thermoelektrischen Modulen ermöglicht, ist die beschriebene Anwendung zur Energieerzeugung auch bei einer Effektivität von beispielsweise 5% bedeutsam. Ohne die Anwendung der Erfindung würde die Wärmeenergie völlig ungenutzt in die Umgebung abgegeben werden.The heat flow, which is caused by the temperature difference that occurs between the surface of the heat exchanger arrangement and the ambient air or outside air, is proportionally converted into electrical energy by the thermoelectric modules. It can be assumed that the effectiveness of currently available thermoelectric modules in converting thermal energy into electrical energy is in a range of less than 10%, in particular between 5% and 7%. Assuming that the temperature differences are 100 K and more and that the surface of the heat exchanger arrangement enables the arrangement of a large number of thermoelectric modules, the application described for energy generation is significant even with an effectiveness of, for example, 5%. Without the application of the invention, the thermal energy would be released into the environment completely unused.

Vorgesehen ist es weiterhin, dass die Wärmetauscheranordnung einen mit einem Zulauf verbundenen Eingangsbereich, einen mit einem Ablauf verbundenen Ausgangsbereich sowie zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich angeordnete Wärmetauscherrohre aufweist, dass der Eingangsbereich eine größere Oberfläche als der Ausgangsbereich aufweist und dass die thermoelektrischen Module auf der Oberfläche des Eingangsbereichs der Wärmetauscheranordnung angeordnet sind.It is further provided that the heat exchanger arrangement has an inlet area connected to an inlet, an outlet area connected to an outlet and heat exchanger tubes arranged between the inlet area and the outlet area, that the inlet area has a larger surface than the outlet area and that the thermoelectric modules on the surface the entrance area of the heat exchanger arrangement are arranged.

Derartige Wärmetauscheranordnungen weisen meist parallel angeordnete Wärmetauscherrohre auf, durch welche ein in der Kühlanordnung umlaufendes Kältemittel von einem Eingangsbereich der Wärmetauscheranordnung zu einem Ausgangsbereich der Wärmetauscheranordnung geleitet wird. Im Eingangsbereich, welcher einen Anschluss für einen Zulauf des umlaufenden Kältemittels aufweist, wird das Kältemittel auf die meist parallel angeordnete Wärmetauscherrohre aufgeteilt. Beim Durchfluss durch die Wärmetauscherrohre soll das Kältemittel Wärme abgeben und wird beim Erreichen des Ausgangsbereichs in diesem wieder zusammengeführt, um über einen Ablauf des Ausgangsbereichs aus der Wärmetauscheranordnung abgeführt zu werden.Such heat exchanger arrangements usually have heat exchanger tubes arranged in parallel, through which a refrigerant circulating in the cooling arrangement is guided from an inlet region of the heat exchanger arrangement to an outlet region of the heat exchanger arrangement. In the entrance area, which has a connection for an inlet of the circulating refrigerant, the refrigerant is divided into the heat exchanger tubes, which are usually arranged in parallel. As it flows through the heat exchanger tubes, the refrigerant is intended to give off heat and is brought together again when it reaches the outlet area in order to be removed from the heat exchanger arrangement via an outlet area of the outlet area.

Vorgesehen ist es, dass der Eingangsbereich der Wärmetauscheranordnung eine größere Oberfläche als der Ausgangsbereich aufweist. Dies wird dadurch erreicht, dass im Eingangsbereich beispielsweise ein Rohr mit einem größeren Durchmesser verwendet wird. Ein derartiger größerer Durchmesser des Rohrs im Eingangsbereich weist auch eine größere Oberfläche auf. Auf dieser größeren Oberfläche im Eingangsbereich werden die thermoelektrischen Module angeordnet, da das Kältemittel in diesem Bereich der Wärmetauscheranordnung die höchste Temperatur aufweist und derart für die thermoelektrischen Module die höchste Temperaturdifferenz bei der Energiegewinnung zu erreichen ist.It is intended that the entrance area of the heat exchanger arrangement has a larger surface than the exit area. This is achieved by using, for example, a pipe with a larger diameter in the entrance area. Such a larger diameter of the pipe in the entrance area also has a larger surface area. The thermoelectric modules are arranged on this larger surface in the entrance area, since the refrigerant has the highest temperature in this area of the heat exchanger arrangement and the highest temperature difference can be achieved for the thermoelectric modules when generating energy.

Ein derartiges Rohr in einem Eingangsbereich kann einen kreisförmigen, ovalen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Beispielsweise bei einem rechteckigen Querschnitt mit ungleichen Längen der parallelen Seiten des Rechtecks entstehen große, ebene Flächen, auf welchen sich plattenförmige thermoelektrische Module besonders einfach anbringen lassen.Such a pipe in an entrance area can have a circular, oval or rectangular cross section. For example, with a rectangular cross section with unequal lengths of the parallel sides of the rectangle, large, flat surfaces are created on which plate-shaped thermoelectric modules can be attached particularly easily.

In einer Ausführung können die thermoelektrischen Module direkt mit einem elektrischen Verbraucher verbunden sein.In one embodiment, the thermoelectric modules can be connected directly to an electrical consumer.

Vorgesehen ist es auch, dass die thermoelektrischen Module mit einer Energieanordnung zur Wandlung und/oder zur Speicherung der von den thermoelektrischen Modulen erzeugten elektrischen Energie verbunden sind und dass die Energieanordnung mit mindestens einem elektrischen Verbraucher der Kühlanordnung verbunden ist. Derart sind die thermoelektrischen Module indirekt mit einem elektrischen Verbraucher verbunden.It is also envisaged that the thermoelectric modules are connected to an energy arrangement for converting and/or storing the electrical energy generated by the thermoelectric modules and that the energy arrangement is connected to at least one electrical consumer of the cooling arrangement. In this way, the thermoelectric modules are indirectly connected to an electrical consumer.

Die von den thermoelektrischen Modulen erzeugte elektrische Energie wird einer mit den thermoelektrischen Modulen über entsprechende Leitungen verbundenen Energieanordnung zugeführt. Diese Energieanordnung kann die von den thermoelektrischen Modulen erzeugte elektrische Energie an einen angeschlossenen Verbraucher der Kühlanordnung weiterleiten oder in einer Speicheranordnung der Energieanordnung zwischenspeichern. Die Energieanordnung ermöglicht es auch, eine Wandlung der elektrischen Energie, wie beispielsweise eine Bereitstellung einer Ausgangsspannung mit einer von der Eingangsspannung abweichenden Amplitude, vorzunehmen.The electrical energy generated by the thermoelectric modules is supplied to an energy arrangement connected to the thermoelectric modules via appropriate lines. This energy arrangement can forward the electrical energy generated by the thermoelectric modules to a connected consumer of the cooling arrangement or temporarily store it in a storage arrangement of the energy arrangement. The energy arrangement also makes it possible to convert the electrical energy, such as providing an output voltage with an amplitude that differs from the input voltage.

Weiterhin vorgesehen ist es, dass die Energieanordnung einen Wandler zur Wandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung aufweist. Somit wird es möglich, beispielsweise einen elektrischen Verbraucher, wie einen dreiphasigen Lüftermotor, in der Kühlanordnung mit der von den thermoelektrischen Modulen erzeugten Gleichspannung zu betreiben.It is also provided that the energy arrangement has a converter for converting a direct voltage into an alternating voltage. This makes it possible, for example, to operate an electrical consumer, such as a three-phase fan motor, in the cooling arrangement with the direct voltage generated by the thermoelectric modules.

Vorgesehen ist es auch, dass ein elektrischer Verbraucher der Kühlanordnung ein Lüftermotor ist. Somit wird es beispielsweise möglich, mittels der von den thermoelektrischen Modulen im Bereich der Wärmetauscheranordnung erzeugten Energie einen im Bereich der Wärmetauscheranordnung eingesetzten Lüftermotor zu betreiben.It is also envisaged that an electrical consumer of the cooling arrangement is a fan motor. This makes it possible, for example, to operate a fan motor used in the area of the heat exchanger arrangement using the energy generated by the thermoelectric modules in the area of the heat exchanger arrangement.

Vorgesehen ist es ebenso, dass die Energieanordnung mit einem ersten elektrischen Verbraucher, wie einen Lüftermotor, zur Kühlung der Wärmetauscheranordnung und mit einem zweiten elektrischen Verbraucher, wie einem Lüftermotor, zur Kühlung der thermoelektrischen Module verbunden ist.It is also provided that the energy arrangement is connected to a first electrical consumer, such as a fan motor, for cooling the heat exchanger arrangement and to a second electrical consumer, such as a fan motor, for cooling the thermoelectric modules.

Die Energieanordnung kann mehr als einen elektrischen Verbraucher mit der durch die thermoelektrischen Module gewonnenen elektrischen Energie versorgen. So kann beispielsweise ein zweiter Lüftermotor mit elektrischer Energie versorgt werden, welcher einen Luftstrom zur Kühlung der Kaltseiten der thermoelektrischen Module erzeugt. Ein erster Lüftermotor kann ebenfalls mit elektrischer Energie versorgt werden, welcher für einen wärmeabführenden Luftstrom im Bereich der Wärmetauscherrohre der Wärmetauscheranordnung sorgt. Derart können die im Bereich der Wärmetauscheranordnung eingesetzten elektrischen Verbraucher, wie Lüftermotoren, autark, also nur mittels der in der Wärmetauscheranordnung durch die thermoelektrischen Module gewonnen elektrischen Energie, betrieben werden.The energy arrangement can supply more than one electrical consumer with the electrical energy obtained by the thermoelectric modules. For example, a second fan motor can be supplied with electrical energy, which generates an air flow to cool the cold sides of the thermoelectric modules. A first fan motor can also be supplied with electrical energy, which ensures a heat-dissipating air flow in the area of the heat exchanger tubes of the heat exchanger arrangement. In this way, the electrical consumers used in the area of the heat exchanger arrangement, such as fan motors, can be operated autonomously, i.e. only by means of the electrical energy obtained in the heat exchanger arrangement by the thermoelectric modules.

Da die in der Wärmetauscheranordnung eingesetzten thermoelektrischen Module in der Lage sind, über einen sogenannten Festkörpereffekt Wärme ohne mechanische Bauteile direkt in elektrische Energie umzuwandeln, bieten diese thermoelektrischen Module Vorteile wie eine kompakte und platzsparende Bauweise, eine lange Lebensdauer, eine hohe Zuverlässigkeit und keinen Wartungsaufwand. Derartige thermoelektrische Module können somit auch an schwer zugänglichen Stellen in Anlagen, wie beispielsweise einer Kühlanordnung, eingesetzt werden.Since the thermoelectric modules used in the heat exchanger arrangement are able to convert heat directly into electrical energy without mechanical components via a so-called solid-state effect, these thermoelectric modules offer advantages such as a compact and space-saving design, a long service life, high reliability and no maintenance effort. Such thermoelectric modules can therefore also be used in places that are difficult to access in systems, such as a cooling arrangement.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1: eine Kühlanordnung mit einer Wärmetauscheranordnung und thermoelektrischen Modulen,
2: eine Kühlanordnung mit einer Wärmetauscheranordnung und thermoelektrischen Modulen in einer weiteren Ausführungsform,
3: eine Wärmetauscheranordnung mit angeordneten thermoelektrischen Modulen und
4: eine weitere Ausführungsform einer Wärmetauscheranordnung mit plattenförmigen thermoelektrischen Modulen in einer dreidimensionalen Darstellung.

Further details, features and advantages of embodiments of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:

1 : a cooling arrangement with a heat exchanger arrangement and thermoelectric modules,
2 : a cooling arrangement with a heat exchanger arrangement and thermoelectric modules in a further embodiment,
3 : a heat exchanger arrangement with arranged thermoelectric modules and
4 : Another embodiment of a heat exchanger arrangement with plate-shaped thermoelectric modules in a three-dimensional representation.

In der 1 ist eine Kühlanordnung 1 mit einer Wärmetauscheranordnung 2 und thermoelektrischen Modulen 3 in einer Prinzipdarstellung gezeigt. Die nicht näher beschriebene Kühlanordnung 1 kann beispielsweise ein Gaskühler oder ein Kondensator sein.In the 1 a cooling arrangement 1 with a heat exchanger arrangement 2 and thermoelectric modules 3 is shown in a schematic diagram. The cooling arrangement 1, which is not described in more detail, can be, for example, a gas cooler or a condenser.

Die Wärmetauscheranordnung 2 weist einen mit einem Zulauf 4 verbundenen Eingangsbereich 5, einen mit einem Ablauf 6 verbundenen Ausgangsbereich 7 sowie zwischen dem Eingangsbereich 5 und dem Ausgangsbereich 7 angeordnete Wärmetauscherrohre 8 auf.The heat exchanger arrangement 2 has an inlet area 5 connected to an inlet 4, an outlet area 7 connected to an outlet 6 and heat exchanger tubes 8 arranged between the inlet area 5 and the outlet area 7.

Beispielhaft sind am Eingangsbereich 5 drei thermoelektrische Module 3 angeordnet. Die Anordnung der thermoelektrischen Module 3 kann auch am Ausgangsbereich 7 sowie an den Wärmetauscherrohren 8 erfolgen. Eine Einschränkung bei der Anordnung der thermoelektrischen Module 3 ist weder lokal noch mengenmäßig vorgesehen.For example, three thermoelectric modules 3 are arranged at the entrance area 5. The thermoelectric modules 3 can also be arranged at the output area 7 and at the heat exchanger tubes 8. There are no restrictions on the arrangement of the thermoelectric modules 3 either locally or in terms of quantity.

Die thermoelektrischen Module 3 sind über erste elektrische Verbindungsleitungen 9 mit einer Energieanordnung 10 verbunden. Die Energieanordnung 10 dient zur Wandlung und/oder zur Speicherung der von den thermoelektrischen Modulen 3 mittels des Seebeck-Effekts erzeugten elektrischen Energie.The thermoelectric modules 3 are connected to an energy arrangement 10 via first electrical connecting lines 9. The energy arrangement 10 is used to convert and/or store the electrical energy generated by the thermoelectric modules 3 by means of the Seebeck effect.

Als Wandlung wird beispielsweise eine derartige Erzeugung einer Ausgangsspannung durch die Energieanordnung 10 verstanden, bei welcher die Amplitude der Eingangsspannung der Energieanordnung 10 unterschiedlich zur Amplitude der Ausgangsspannung der Energieanordnung 10 ist. Weiterhin wird auch eine Wandlung einer eingangsseitigen Gleichspannung in eine ausgangsseitige Wechselspannung als Wandlung durch die Energieanordnung 10 verstanden. Eine Speicherung der von den thermoelektrischen Modulen 3 erzeugten elektrischen Energie kann beispielsweise in Akkumulatoren erfolgen, welche in der Energieanordnung 10 angeordnet sind.A conversion is understood to mean, for example, such a generation of an output voltage by the energy arrangement 10, in which the amplitude of the input voltage of the energy arrangement 10 is different to the amplitude of the output voltage of the energy arrangement 10. Furthermore, a conversion of an input-side DC voltage into an output-side AC voltage is also understood as a conversion by the energy arrangement 10. The electrical energy generated by the thermoelectric modules 3 can be stored, for example, in accumulators which are arranged in the energy arrangement 10.

Die Energieanordnung 10 ist ausgangsseitig über eine zweite elektrische Verbindungsleitungen 11 mit einem ersten elektrischen Verbraucher 12 verbunden. Ein derartiger erster elektrischer Verbraucher 12 der Kühlanordnung 1 ist beispielsweise ein Lüftermotor. Ein derartiger Lüftermotor wird zur Kühlung der Wärmetauscheranordnung 2 der Kühlanordnung 1 eingesetzt, indem der Lüftermotor einen Luftstrom durch die Wärmetauscheranordnung 2 erzeugt und derart Wärme, insbesondere aus dem Bereich der Wärmetauscherrohre 8, abführt.The energy arrangement 10 is connected on the output side to a first electrical consumer 12 via a second electrical connecting line 11. Such a first electrical consumer 12 of the cooling arrangement 1 is, for example, a fan motor. Such a fan motor is used to cool the heat exchanger arrangement 2 of the cooling arrangement 1, in that the fan motor generates an air flow through the heat exchanger arrangement 2 and thus dissipates heat, in particular from the area of the heat exchanger tubes 8.

In der 2 ist eine Kühlanordnung 1 mit einer Wärmetauscheranordnung 2 und mehreren angeordneten thermoelektrischen Modulen 3 in einer Prinzipdarstellung in einer weiteren Ausführungsform gezeigt.In the 2 is a cooling arrangement 1 with a heat exchanger arrangement 2 and several arranged thermoelectric modules 3 in shown in a schematic diagram in a further embodiment.

In der 2 sind die aus der 1 bekannten und zur 1 bereits beschriebenen Komponenten beziehungsweise Baugruppen ebenfalls dargestellt. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Beschreibung zur 1 verwiesen.In the 2 are the ones from the 1 known and to 1 Components or assemblies already described are also shown. To avoid repetition, please refer to the description 1 referred.

Ein Unterschied in der 2 zur 1 besteht darin, dass an der Energieanordnung 10 der 2 über die zweite elektrische Verbindungsleitung 11 ein erster elektrischer Verbraucher 12 und ein zweiter elektrischer Verbraucher 13 angeschlossen ist. Beide Verbraucher 12 und 13 werden durch die Energieanordnung 10 mit elektrischer Energie versorgt, welche mittels der beispielsweise am Eingangsbereich 5 der Wärmetauscheranordnung 2 angeordneten thermoelektrischen Module 3 erzeugt wurde.A difference in the 2 to 1 is that on the energy arrangement 10 the 2 A first electrical consumer 12 and a second electrical consumer 13 are connected via the second electrical connecting line 11. Both consumers 12 and 13 are supplied with electrical energy by the energy arrangement 10, which was generated by means of the thermoelectric modules 3 arranged, for example, at the entrance area 5 of the heat exchanger arrangement 2.

Der erste elektrische Verbraucher 12 ist beispielsweise ein Lüftermotor zur Kühlung der Wärmetauscheranordnung 2 der Kühlanordnung 1, welcher einen Luftstrom durch die Wärmetauscheranordnung 2 erzeugt und derart Wärme, insbesondere aus dem Bereich der Wärmetauscherrohre 8, abführt.The first electrical consumer 12 is, for example, a fan motor for cooling the heat exchanger arrangement 2 of the cooling arrangement 1, which generates an air flow through the heat exchanger arrangement 2 and thus removes heat, in particular from the area of the heat exchanger tubes 8.

Die plattenförmigen thermoelektrischen Module 3 sind jeweils mit ihrer Heißseite, auf einer Oberfläche der Wärmetauscheranordnung 2, insbesondere auf der Oberfläche des Eingangsbereichs 5 der Wärmetauscheranordnung 2, angeordnet, was in der 2 nicht im Detail zu erkennen ist. Im Bereich der der Heißseite gegenüberliegenden Kaltseite der plattenförmigen thermoelektrischen Module 3 ist ein zweiter elektrischer Verbraucher 13, wie ein Lüftermotor, angeordnet. Dieser zweite elektrische Verbraucher 13, wie ein zweiter Lüftermotor, erzeugt einen Luftstrom der Umgebungsluft, welcher auf die Kaltseiten der thermoelektrischen Module 3 gerichtet ist, um Wärme von der Oberfläche der Kaltseiten der thermoelektrischen Module 3 abzuführen.The plate-shaped thermoelectric modules 3 are each arranged with their hot side on a surface of the heat exchanger arrangement 2, in particular on the surface of the entrance area 5 of the heat exchanger arrangement 2, which is in the 2 cannot be seen in detail. In the area of the cold side of the plate-shaped thermoelectric modules 3 opposite the hot side, a second electrical consumer 13, such as a fan motor, is arranged. This second electrical consumer 13, like a second fan motor, generates an air flow of ambient air which is directed towards the cold sides of the thermoelectric modules 3 in order to dissipate heat from the surface of the cold sides of the thermoelectric modules 3.

In der 3 ist eine Wärmetauscheranordnung 2 mit angeordneten thermoelektrischen Modulen 3 dargestellt. Im Unterschied zu den in den 1 und 2 dargestellten Wärmetauscheranordnungen 2 ist der Eingangsbereich 5 größer als der Ausgangsbereich 7. Anders ausgedrückt weist der Eingangsbereich 5 gegenüber dem Ausgangsbereich 7 eine größere Oberfläche auf, auf welcher plattenförmige thermoelektrische Module 3 einfach angeordnet werden können.In the 3 a heat exchanger arrangement 2 with arranged thermoelectric modules 3 is shown. In contrast to those in the 1 and 2 In the heat exchanger arrangements 2 shown, the input area 5 is larger than the output area 7. In other words, the input area 5 has a larger surface compared to the output area 7, on which plate-shaped thermoelectric modules 3 can be easily arranged.

Eine Platzierung der plattenförmigen thermoelektrischen Module 3 ist insbesondere im Eingangsbereich 5 vorgesehen, weil das die Wärmetauscheranordnung 2 durchströmende Kältemittel in diesem Bereich die höchste Temperatur aufweist und sich beim Durchströmen der Wärmetauscheranordnung 2 kontinuierlich abkühlt. Eine Vergrößerung einer insbesondere ebenen Oberfläche des Eingangsbereichs 5 ermöglich somit eine Platzierung einer größeren Anzahl von plattenförmigen thermoelektrischen Modulen 3, ohne die eigentliche Funktion des Eingangsbereichs 5, also eine Verteilung des über den Zulauf 4 zuströmenden Kältemittels auf eine Anzahl von Wärmetauscherrohren 8, negativ zu beeinflussen.A placement of the plate-shaped thermoelectric modules 3 is intended in particular in the entrance area 5 because the refrigerant flowing through the heat exchanger arrangement 2 has the highest temperature in this area and cools down continuously as it flows through the heat exchanger arrangement 2. An enlargement of a particularly flat surface of the entrance area 5 thus enables a larger number of plate-shaped thermoelectric modules 3 to be placed without negatively influencing the actual function of the entrance area 5, i.e. a distribution of the refrigerant flowing in via the inlet 4 to a number of heat exchanger tubes 8 .

In der 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Wärmetauscheranordnung 2 mit plattenförmigen thermoelektrischen Modulen 3 in einer dreidimensionalen Darstellung gezeigt.In the 4 a further embodiment of a heat exchanger arrangement 2 with plate-shaped thermoelectric modules 3 is shown in a three-dimensional representation.

Die 4 zeigt den Zulauf 4 zum Eingangsbereich 5 der Wärmetauscheranordnung 2 im vorderen Bereich. Weiterhin dargestellt sind die Wärmetauscherrohre 8 sowie der Ausgangsbereich 7 mit dem Ablauf 6.The 4 shows the inlet 4 to the entrance area 5 of the heat exchanger arrangement 2 in the front area. Also shown are the heat exchanger tubes 8 and the exit area 7 with the drain 6.

In einem Bereich, beispielsweise unter den Wärmetauscherrohren 8, ist der erste elektrische Verbraucher 12 in Form eines ersten Lüftermotors dargestellt, welcher einen durch den Bereich der Wärmetauscherrohre 8 gerichteten ersten Luftstrom 14 zum Abführen der Wärme aus dem Bereich der Wärmetauscherrohre 8 der Wärmetauscheranordnung 2 erzeugt. Dieser erste Luftstrom 14 ist in der 4 durch einen Pfeil, welcher in der 4 nach oben zeigt, dargestellt. Eine Anordnung des ersten elektrischen Verbrauchers 12 in Form eines Lüftermotors oberhalb der Wärmetauscherrohre 8 ist ebenfalls möglich, in der 4 aber nicht dargestellt.In an area, for example under the heat exchanger tubes 8, the first electrical consumer 12 is shown in the form of a first fan motor, which generates a first air flow 14 directed through the area of the heat exchanger tubes 8 for dissipating the heat from the area of the heat exchanger tubes 8 of the heat exchanger arrangement 2. This first air stream 14 is in the 4 by an arrow pointing in the 4 pointing upwards, shown. An arrangement of the first electrical consumer 12 in the form of a fan motor above the heat exchanger tubes 8 is also possible 4 but not shown.

In einem Bereich beispielsweise oberhalb der auf dem Eingangsbereich 5 angeordneten plattenförmigen thermoelektrischen Module 3 ist der zweite elektrische Verbraucher 13 in Form eines zweiten Lüftermotors dargestellt, welcher einen zu den thermoelektrischen Modulen 3 gerichteten zweiten Luftstrom 15 zum Abführen der Wärme von der Kaltseite der thermoelektrischen Module 3 erzeugt. Dieser zweite Luftstrom 15 ist in der 4 durch drei Pfeile, welche in der 4 nach unten zeigen, dargestellt.In an area, for example, above the plate-shaped thermoelectric modules 3 arranged on the entrance area 5, the second electrical consumer 13 is shown in the form of a second fan motor, which has a second air flow 15 directed towards the thermoelectric modules 3 for dissipating the heat from the cold side of the thermoelectric modules 3 generated. This second air stream 15 is in the 4 by three arrows, which are in the 4 pointing downwards, shown.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: KühlanordnungCooling arrangement
22: WärmetauscheranordnungHeat exchanger arrangement
33: thermoelektrisches Modulthermoelectric module
44: ZulaufIntake
55: EingangsbereichEntrance area
66: AblaufSequence
77: AusgangsbereichExit area
88th: WärmetauscherrohreHeat exchanger tubes
99: erste elektrische Verbindungsleitungfirst electrical connection line
1010: EnergieanordnungEnergy arrangement
1111: zweite elektrische Verbindungsleitungsecond electrical connection line
1212: erster elektrischer Verbraucherfirst electrical consumer
1313: zweiter elektrischer Verbrauchersecond electrical consumer
1414: erster Luftstromfirst airflow
1515: zweiter Luftstromsecond airflow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2518424 A2 [0010]
EP 2698833 A1 [0012]
DE 102013221573 A1 [0015]

Claims

Cooling arrangement (1), comprising a heat exchanger arrangement (2) and a thermoelectric module (3), characterized in that one or more plate-shaped thermoelectric modules (3) are arranged on the heat exchanger arrangement (2) of the cooling arrangement (1) in order to provide the cooling arrangement (1). Heat flow released by the heat exchanger arrangement (2) through the thermoelectric modules (3) and to obtain electrical energy and that the thermoelectric modules (3) are at least indirectly connected to an electrical consumer (12, 13) of the cooling arrangement (1).

Cooling arrangement (1). Claim 1 , characterized in that the plate-shaped thermoelectric modules (3) are each arranged with their hot side on a surface of the heat exchanger arrangement (2) and that in the area of a cold side of the plate-shaped thermoelectric modules (3) there is a fan arrangement with at least one electrical consumer (13), such as a fan motor, which generates an air flow (15) of the ambient air acting on the cold side of the thermoelectric modules (3).

Cooling arrangement (1). Claim 1 or 2 , characterized in that cooling fins are arranged on the cold side of the thermoelectric modules (3).

Cooling arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the heat exchanger arrangement (2) has an inlet area (5) connected to an inlet (4), an outlet area (7) connected to an outlet (6) and heat exchanger tubes arranged between the inlet area (5) and the outlet area (7). (8) has that the input area (5) has a larger surface than the output area (7) and that the thermoelectric modules (3) are arranged on the surface of the input area (5) of the heat exchanger arrangement (2).

Cooling arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the thermoelectric modules (3) are connected to an energy arrangement (10) for converting and / or storing the electrical energy generated by the thermoelectric modules (3) and that the energy arrangement (10) is connected to at least one electrical consumer ( 12, 13) of the cooling arrangement (1) is connected.

Cooling arrangement (1). Claim 5 , characterized in that the energy arrangement (10) has a converter for converting a direct voltage into an alternating voltage.

Cooling arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that an electrical consumer (12,13) of the cooling arrangement (1) is a fan motor.

Cooling arrangement (1) according to one of the Claims 5 until 7 , characterized in that the energy arrangement (10) with a second electrical consumer (13), such as a fan motor, for cooling the thermoelectric modules (3) and with a first electrical consumer (12), such as a fan motor, for cooling the heat exchanger arrangement ( 2) is connected.