DE29713138U1 - Kühlbox mit thermoelektrischer Halbleiter-Kühleinrichtung - Google Patents

Description

Anmelder: 23.07.1997

Andreas Kempf
Rothstrasse 33

89073 Ulm

Kühlbox mit thermoeiektrischer Halbleiter-Kühleinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlbox mit thermoeiektrischer Halbleiterkühlung, deren kalter Kontakt im Nutzraum innerhalb und deren warmer Kontakt außerhalb eines isolierten Gehäuses angeordnet sind und deren Gehäuse in schrank- oder truhenförmiger Ausgestaltung vorgesehen ist.

Kühlgeräte dieser Art werden im Freizeitbereich, in Haushalten, im mobilen Bereich, in der Medizintechnik ebenso eingesetzt wie in der Wehrtechnik. Eine durch Deckel oder Türe verschließbare Öffnung wird der Nutzraum im Innern der Kühlbox zugänglich.

Die Kühlung des Nutzraums dieser Kühlboxen erfolgt durch thermoelektrische Halbleiter (Peltier-Elemente). Die gesamte Kühleinheit besteht aus einem inneren Wärmeaustauscher, dem Halbleiter-Kühlelement (Peltier-Element) und einem äußeren Wärmeaustauscher. Zusätzlich wird zum Ausgleich der Wanddicke ein Wärmeleitelement aus Metall, ein Flüssigkeitssystem oder eine Kombination aus beidem eingesetzt. Zur Unterstützung der Wärmeübertragung werden zudem Ventilatoren im Nutzraum und an der Außenseite eingesetzt. Die zum Betrieb solcher Geräte erforderliche Energie wird über Netzgeräte oder über Batterien zugeführt.

Bedingt durch den beschriebenen Aufbau und der daraus resultierene Anordnung der einzelnen Elemente der Kühleinheit, ist der Energiebedarf dieser Kühlgeräte mit thermoeiektrischer Halbleiterkühleinrichtung hoch. Ursache hierfür ist der ständige Wärmekontakt zwischen Nutzraum und Außenseite über das Wärmeleitelement. Über diese Wärmekontaktfläche fließt im Stillstand des Gerätes ein Wärmestrom von der warmen Außenseite in den abgekühlten Nutzraum im Innern des isolierten Kühlboxengehäuses. Dadurch ist ein energieoptimierter und wirtschaftlicher Einsatz von solchen Kühlboxen an Energiequellen mit geringer Kapazität wie z.B. Batterien, Solargeneratoren (Solarzellen), Brennstoffzellen etc. nicht möglich. Hier werden bisher Kühlgeräte mit Kompressorkühlung eingesetzt, deren Anschaffungspreis den Anschaffungspreis von handelsüblichen Kühlboxen mit thermo-

elektrischen Halbleiter- Kühleinrichtungen um ein vielfaches übersteigt.

Aufgabe dieser Erfindung ist die Schaffung einer kostengünstigen Kühlbox mit thermoelektrischer Kühleinheit, die auf Grund ihres geringen Energiebedarfs für den wirtschaftlichen Einsatz an Energiequellen mit geringer Kapazität geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird in der Kühlbox, die frei aufgestellt, aufgehängt oder eingebaut werden kann, eine Kühleinheit mit einem Wärmeleitelement verwendet, das erfindungsgemäß den Wärmerückfluß in den Nutzraum im Stillstand verhindert, in dem der Nutzraum thermisch entkoppelt wird. Die Kühlbox wird in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung mit einer oder mehreren Kühleinheiten an den Außenwänden, Außenflächen oder im Deckel ausgestattet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Wärmeleitelement den Wärmefluß nur in eine Richtung zulässt. Diese Ausbildung als Thermodiode hat besondere Vorteile. Ein derartiger Einsatz führt zu einer wesentlichen Reduzierung des Wärmeflusses in den Nutzraum im Stillstand der Kühlbox. Dabei kann das Wärmeleitelement als eigenständiges Bauteil oder als Teil einer Wärmeaustauscherfläche gestaltet werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung wird die Wärmeabfuhr aus dem Nutzraum über das Wärmeleitelement, im Betrieb ohne die Zuführung einer Hilfsenergie für den Einsatz eines Wärmetransport-Mediums erreicht. Als Wärmeleitelement eignen sich grundsätzlich alle Bauteile und Werkstoffe, die Ihre Eigenschaften unter Einfluß von Temperaturänderungen ändern.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Wärmeleitelement eine Heat Pipe ist - ein Rohr, dessen Innenraum eine kapillare Struktur aufweist und mit einer Flüssigkeit im themischen Gleichgewicht gefüllt ist. In einer anderen Ausführungsform ist der Einsatz einer Metall-Legierung mit Erinnerungseffekt vorgesehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, das das Kühlelement geklebt oder mit wenigstens einer Schraube o.dgl. befestigt oder gesichert wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.

Fig.l zeigt eine beispielhafte Ausführung einer Kühlbox in truhenförmiger Ausgestaltung mit eingebauter thermoelektrisehen Halbleiterkühleinrichtung.

Fig.2 zeigt eine Schnitt-Darstellung entlang der A-B Linie der Fig. 1 Fig.3 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer thermoelektrischen Halbleiterkühleinrichtung mit einer als Thermodiode ausgeführten Wärmeaustauscherfläche

Die erfindungsgemäße Kühlbox (10) besitzt ein Gehäuse (11), dessen offene Seite mit einem Deckel (12) oder einer Tür (13) versehen ist. Das Gehäuse (11), der Deckel (12) und/oder die Tür (13) sind mit einer Isolation (14) versehen. Die Tür (13) ist um ein am Gehäuse (11) angebrachtes Scharnier (15) schwenkbar. Der Deckel (12) wird über eine nicht dargestellte Klemmvorrichtung am Gehäuse (11) fixiert. Deckel (12), Tür (13) und/oder Gehäuse (11) sind mit einer umlaufenden Dichtung (16) an der Kontaktfläche (17) versehen.

Die thermoelektrische Halbleiterkühleinrichtung besteht aus einem inneren Wärmeaustauscherelement (18), dem thermoelektrischen Halbleiterelement (Peltierelement) (19), dem als Thermodiode ausgestaltete Wärmeleitelement (20), und dem äußeren Wärmeaustauscherelement (21). An den Kontaktflächen zwischen den Bauteilen der thermoelektrischen Halbleiterkühleinrichtung (18, 19, 20, 21) wird zu Verbesserung der Wärmeleitung eine Wärmeleitpaste aufgetragen. Die thermoelektrische Halbleiterkühleinrichtung wird geklebt oder mit wenigstens einer, hier nicht dargestellten Schraube o.dgl. befestigt oder gesichert.

Bei einer abgewandelten Ausführung wird vorgesehen, daß die Thermodiode (20) Bestandteil des inneren und/oder äußeren Wärmeaustauscherelementes (18, 21) ist. Zur Verbesserung des inneren und äußeren Wärmeaustausches werden das äußere und innere Wärmeaustauscherelement (18, 21) meist aus Aluminium oder einem anderen Metall hergestellt und teilweise mit Kühlrippen (22) versehen. Um den Wärmeaustausch zu verbessern, kommen zusätzlich im kalten Innenraum (23) und/oder auf der warmen Außenseite (24) Ventilatoren (25) zum Einsatz.

Zur Verbesserung der Luftführung, aus Sicherheitsgründen und aus optischen Gründen werden diese Bauteile durch eine hier nicht dargestellte Abdeckung bzw. Haube innen und/oder außen abgedeckt.

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Claims (6)

Schutzansprüche

1.) Kühlbox mit mindestens einer thermoelektrischen Halbleiter-Kühleinrichtung, deren warme Kontaktseite außen und deren kalte Kontaktseite innerhalb eines isolierten Gehäuses angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die an einer der Wände angeordnete thermoelektrische Halbleiter-Kühleinrichtung mit einer Thermodiode als eigenständiges Bauteil ausgestattet ist.

2.) Kühlbox wie unter 1.) beschrieben,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Thermodiode Bestandteil der inneren und/oder äußeren Warmeaustauscherfläche ist.

3.) Kühlbox wie unterl.) und 2.) beschrieben,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Wärmetransport durch die Thermodiode ohne Hilfsenergiezuführung von außen erfolgt.

4.) Kühlbox wie unter 1.) bis 3.) beschrieben,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Halbleiter-Kühleinheit in dem Verschlußdeckel der Kühlbox angeordnet ist.

5.) Kühlbox wie unter 4.) beschrieben,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse schrankartig mit einer schwenkbaren Tür ausgestattet

6.) Kühlbox wie unter 5.) beschrieben,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Gehäuse schrankartig mit einer steckbaren Tür ausgestattet ist.