DE2222625C3 - Thermoelektrische Anordnung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine thermoelektrische Anordnung mit mehreren Halbleiterschenkeln und mehreren Wärmeaustauschern, die abwechselnd nacheinander in einem Stapel mit einer wärmeaufnehmenden und einer wärmeabgebenden Seite so angeordnet sind, daß sowohl auf der wärmeaufnehmenden Seite wie der wärmeabnehmenden Seite die Kühlrippen sämtlicher Wärmeaustauscher dieselbe rechtwinklig zur Längsrichtung des Stapels verlaufende Richtung haben, daß die Richtung der Kühlrippen auf der wärmeabgebenden Seite des Stapels zur Richtung der Kühlrippen auf der wärmeaufnehmenden Seite entgegengesetzt ist und daß jeder Halbleiterschenkel in elektrischem und thermischem Kontakt mit den danebenliegenden Wärmeaustauschern steht, bei der druckerzeugende Organe vorgesehen sind, die auf die Enden des Stapels eine den Stapel zusammenpressende Kraft ausüben, und bei der zwei in Längsrichtung des Stapels verlaufende elektrisch und thermisch isolierende Stützleisten vorhanden sind, die so ausgebildet sind, daß sie die Lage der wärmeaufnehmenden und wärmeabgebenden Wärmeaustauscher zueinander bestimmen.

Ein Problem bei thermoelektrischen Stapeln besteht darin, zu verhindern, daß der Stapel geknickt wird, wenn die Anordnung rechtwinklig zur Längsrichtung des Stapels wirkenden Kräften auf Grund des hohen erforderlichen Kontaktdruckes zwischen den Elementen ausgesetzt ist. Eine Knickung würde zu einem Bruch der in dem Stapel enthaltenen Haibleiterschenkel führen.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 915 314 ist eine thermoelektrische Anordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Wärmeaustauscher mit ihren Kühlrippen und den zwischen ihnen liegenden Halbleiterschenkeln übereinandergestapelt werden und dann durch zwei elektrisch und thermisch isolierende Stützleisten mit U-Profil, die von entgegengesetzten Seiten gegen den Stapel gelegt sind, zusammengehalten werden. Die U-förmigen Stützleisten sind von drei Seiten von den Kühlrippen umgeben. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Montage schwierig, da die Wärmeaustauscher zunächst mehr oder weniger frei stehend gestapelt werden müssen. Außerdem ist es bei dieser Anordnung nicht möglich, mehrere Stapel von Wärmeaustauschern zu einer größeren Einheit miteinander zu verbinden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die Montage bzw. Demontage der Stapel sich sehr einfach gestaltet, mehrere Stapel in einfacher Weise zu größeren Einheiten verbunden werden können und eine sehr gute Steifigkeit der Stapel erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wii d eme Anordnung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ebenen der Kühlrippen parallel zur Längsrichtung des Stapels verlaufen, daß die Stützleisten an zu den Kühlrippen parallelen Seiten des Stapels angeordnet und mit Nuten für die Wärmeaustauscher versehen sind.

Ferner können die Stützleisten eine in ihrer Längsrichtung verlaufende Nut haben, die zur Aufnahme einer die Anordnung zusammenhaltenden Zugstange dient. Die Form der Stützleiste kann ferner so gestaltet werden, daß sie eine ganz oder teilweise umschließende Wand für einen oder zwei Kanäle bildet, die sich an den Seiten der Anordnung befinden, an denen die Wärmeaustauscher angeordnet sind. Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Halbleiterschenkel ein in seiner Lage fixiertes elektrisch und thermisch isolierendes Bauteil vorgesehen ist, das gleichzeitig eine dichtende Einheit zwischen jeweils zwei wärmeaufnehmenden oder jeweils zwei wärmeabgebenden Wärmeaustauschern bildet.

Durch die Erfindung erreicht man eine einfache und schnelle Montage der einzelnen Wärmeaustauscher. Durch einfache Verschiebung in den Nuten erreicht man eine Positionsveränderungsmöglichkeit für jede in die Anordnung eingehende Einheit. Ferner erreicht

man eine Dichtung entlang der Wärmeaustauscher an den in Längsrichtung verlaufenden Kanten des Stapeis und einen Isolierungskanal für an einen äußeren Rahmen angeschlossene und an dem Stapel entlanglaufende Zugstangen. Außerdem können die Stützleisten eine Befestigungsvorrichtung für einen ganzen Stapel bilden oder Teile eines um die Anordnung angebrachten Gehäuses sein und außerdem eine Führung für die in die Anordnung eingehenden Bauteile zur Fixierung der Halbleiterschenkel bilden. Diese Bauteile sind Vorzugsweise so ausgebildet, daß sie einen dichtenden Teil zwischen zwei in Längsrichtung des Stapels nacheinander auf derselben Seite des Stapels herausragenden Wärmeaustauschern bilden.

Durch die Anordnung von Nuten auf beiden Seiten der Stützleisten können mehrere Stapel in einfacher Weise zu einer großen Einheit zusammengesetzt wer den.

An Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 ein Detail der thermoelektrischen Anordnung,

Fig.2 mehrere miteinander verbundene Stapel im Querschnitt, umgeben und befestigt in einem Gehäuse,

Fig.3 eine Seitenansicht der thermoelektrischen Anordnung und

Fig.4 teils einen Schnitt A-A aus Fig.3 und teils eine Draufsicht der thermoelektrischen Anordnung.

F i g. 1 zeigt Details eines in die thermoelektrische Anordnung eingehenden Stapels, bestehend aus Stützleisten 1, Wärmeaustauschern 2 und Halbleiterschenkeln 3 (in F i g. 1 nicht sichtbar). Die Stützleisten 1 sind mit Nuten 4 und 7 versehen. An den Wärmeaustauschern 2 befinden sich Federn 5, die in die Nuten 4 der Stützleisten 1 passen, wobei bei der Montage der Anordnung die Wärmeaustauscher 2 in diese Nuten 4 geschoben und auf diese Weise ihre Lage im Verhältnis zu den entgegengerichteten Wärmeaustauschern auf der entgegengesetzten Seite des Stapels so bestimmt werden kann, daß jeder Wärmeaustauscher eine zwischen die Stützleisten geschobene Partie 6 erhält Die Halbleiterschenkel 3 sind dann, wie in den übrigen Figuren gezeigt, zwischen diesen Partien 6 eingespannt Die Nut 7 in den Stützleisten 1 ist für Zugstangen 8 vorgesehen, deren Enden mit an den Enden des Stapels befindlichen Jochen 18 verbunden sind, was aus F i g. 4 hervorgeht

F i g. 2 zeigt im Schnitt mehrere parallel nebeneinanderliegende Stapel, bei denen die zwischen den Stapeln befindlichen Stützleisten 1 Befestigungsmöglichkeiten für das Gehäuse 9 bieten. Dieses Gehäuse 9 kann an den Schmalseiten aus Stützleisten 14 bestehen, die so ausgebildet sind, daß sie mit den beiden anderen Seiten 15 des Gehäuses 9 in Kontakt gebracht und an diesen befestigt werden können. Die innerhalb des Gehäuses liegenden Stützleisten 1 können wie die Details 11, 12 und 13 ausgebildet sein und auf diese Weise die Konstruktion verstärken. In F i g. 2 sind auch die Kühlrippen 10 der Wärmeaustauscher 2 so orientiert, daß sie einem durch die Anordnung strömenden Mittel geringsten Widerstand bieten. Auch die Stützleisten sind so angeordnet, daß sie kleinstmöglichen Widerstand bieten.

F i g. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Stapel, der zwischen zwei Jochen 18 mittels Schraub- und Federorganen 17 eingespannt ist. In dieser Figur sind auch die zwischen den inneren Partien 6 der Wärmeaustauscher 2 eingespannten Halbleiterschenkel 3 sichtbar. Die zur Fixierung der Halbleiterschenkel 3 vorgesehenen Bauteile 16 sind im Querschnitt gezeigt. Sie bilden zugleich dichtende Organe zwischen zwei benachbarten Wärmeaustauschern, was zu einem absolut dichten Stapel führt, nachdem auch Dichtungen zwischen Stapel und Jochen angeordnet worden sind. Fig.4 zeigt einen Schnitt A-A aus Fig.3 und eine Draufsicht der Anordnung.

Durch die Erfindung ist es möglich, Stapel sehr großer Länge aufzubauen. Der Länge der Stapel werden nur Grenzen durch ihr Gewicht und ihre Handhabungsmöglichkeit gezogen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Thermoelektrische Anordnung mit mehreren Halbleiterschenkeln und mehreren Wärmeaustauschern, die abwechselnd nacheinander in einem Stapel mit einer wärmeaufnehmenden und einer wärmeabgebenden Seite so angeordnet sind, daß sowohl auf der wärmeaufnehmenden Seite wie der wärmeabgebenden Seite die Kühlrippen sämtlicher Wärmeaustauscher dieselbe rechtwinklig zur Längsrichtung des Stapels verlaufende Richtung haben, daß die Richtung der Kühlrippen auf der wärmeabgebenden Seite des Stapels zur Richtung der Kühlrippen auf der wärmeaufnehmenden Seite entgegengesetzt ist und daß jeder Halbleiterschenkel in elektrischem und thermischem Kontakt mit den danebenliegenden Wärmeaustauschern steht, bei der druckerzeugende Organe vorgesehen sind, die »uf die Enden des Stapels eine den Stapel zusammenpressende Kraft ausüben, und bei der zwei in Längsrichtung des Stapels verlaufende elektrisch und thermisch isolierende Stützleisten vorhanden sind, die so ausgebildet sind, daß sie die Lage der wärmeaufnehmenden und wärmeabgebenden Warmeaustauscher zueinander bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebenen der Kühlrippen (10) parallel zur Längsrichtung des Stapels verlaufen, daß die Stützleisten (1) an zu den Kühlrippen parallelen Seiten des Stapels angeordnet und mit Muten (4) für die Wärmeaustauscher (2) versehen Sind und daß die Wärmeaustauscher (2) mit in diese Nuten (4) passenden Federn (5) versehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützleisten (1) eine in ihrer Längsrichtung verlaufende Nut (7) haben, die zur Aufnahme einer die Anordnung zusammenhaltenden Zugstange (8) dient.

3. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützleisten (1) eine solche Form haben, daß sie eine ganz oder teilweise umschließende Wand für einen oder iwei Kanäle bildet, die sich an den Seiten der Anordnung befinden, an denen die Wärmeaustauscher (2) angeordnet sind.

4. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Halbleiterschenkel (3) ein diesen in seiner Lage fixierendes elektrisch und thermisch isolierendes Bauteil (16) vorgesehen ist, das gleichzeitig eine dichtende Einheit zwischen jeweils zwei wärmeaufnehmenden oder jeweils zwei wärmeabgebenden Wärmeaustauschern (2) bildet.