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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verteiler mit einem
eingebauten thermoelektrischen Modul eines einen Peltier-Effekt
aufweisenden Typs.
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STAND DER
TECHNIK
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In
den letzten Jahren wurde der Abbau der Ozonschicht in Kontakt mit
fluoriertem Kohlenwasserstoffgas zur einem globalen Problem und
es ist eine schnelle Entwicklung von Kühlvorrichtungen wünschenswert,
die keine fluorierten Kohlenwasserstoffe verwenden. Als eine der
Kühlvorrichtungen,
die keine fluorierten Kohlenwasserstoffe verwenden, tritt nun die
ein thermoelektrisches Modul verwendende Kühlvorrichtung in den Vordergrund.
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Das
thermoelektrische Modul schließt
ein Peltier-Modul oder eine als ein thermoelektrisches Modul bekannte
Komponente ein und weist zwei Wärmeübertragungsoberflächen auf,
welche erhitzt bzw. gekühlt
werden, wenn ein elektrischer Strom daran angelegt wird. Mit anderen
Worten agiert in dem thermoelektrischen Modul eine der Wärmeübertragungsoberflächen als
eine exothermische Oberfläche,
während
die andere der Wärmeübertragungsoberflächen als
eine endothermische Oberfläche
wirkt.
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Die
das thermoelektrische Modul verwendende Kühlvorrichtung ist beispielsweise
in der internationalen Anmeldung WO92/13243 offenbart, in welcher
das thermoelektrische Modul in einem Verteiler eingebaut ist, mit
zwei Kavitäten,
die auf entsprechenden Seiten des thermoelektrischen Moduls definiert
sind. Eine der Kavitäten,
die der exothermischen Oberfläche
des Verteilers gegenüberliegt,
ist mit einem geschlossenen Kreislauf verbunden, der aus einem Wärmeaustauscher
und einer Pumpe besteht, während
die andere der Kavitäten,
die der endothermischen Oberfläche
gegenüberliegt,
auf ähnliche
Weise mit einem geschlossenen Kreislauf gekoppelt ist, der aus einem
Wärmeaustauscher
und einer Pumpe besteht. Auf diese Weise werden ein umlaufender
Kreislauf einschließlich
der Wärmeübertragungsoberfläche auf
einer endothermischen Seite des thermoelektrischen Moduls und ein
umlaufender Kreislauf einschließlich
der Wärme übertragungsoberfläche auf
einer kühlenden
Seite definiert, und es läuft
darin ein Wärmeübertragungsmedium
einschließlich
Wasser als Hauptkomponente um. Eine gewünschte Kühlung kann mittels des Wärmeaustauschers
erreicht werden, der auf einer dieser beiden umlaufenden Kreisläufe und
auf der kühlenden Seite
installiert ist.
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Obwohl
die in der oben in Bezug genommenen WO92/13243 offenbarte Erfindung
eine Technologie ist, in welcher das thermoelektrische Modul verwendet
wird, um einen praktischen Kühlvorgang
zu erzielen, offenbart sie nur eine Grundstruktur der Kühlvorrichtung
und beinhaltet eine Anzahl von Problemen, die gelöst werden
müssen,
so dass die Erfindung auf einen Kühlschrank oder dergleichen
praktisch anwendbar ist.
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Mit
anderen Worten weist die Kühlvorrichtung,
die das thermoelektrische Modul verwendet, eine niedrigere Kühleffizienz
auf, als die die durch herkömmliche
Kühlvorrichtung
gezeigte, die mit einem fluoriertem Kohlenwasserstoff arbeitet.
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Die
in der WO92/13243 offenbarte Technologie beinhaltet ein Problem
darin, wie der Kontakt zwischen dem Wärmeübertragungsmedium und den Wärmeübertragungsoberflächen des
thermoelektrischen Moduls erleichtert werden kann, um die Kühleffizienz
zu erhöhen.
Als ein verbesserndes Mittel zum Erhöhen eines Wärmeaustausches zwischen dem
thermoelektrischen Modul und dem Wärmeübertragungsmedium ist die Erfindung
bekannt, die in der veröffentlichten
internationalen Anmeldung WO95/31688 (PCT/AU95/00271) offenbart
ist, in welcher ein Rührblatt
innerhalb der Kavität
des Verteilers angeordnet ist, um den Kontakt zwischen dem Wärmeübertragungsmedium
und den Wärmeübertragungsoberflächen des
thermoelektrischen Moduls zur verbessern, und von welcher erwartet
wird, dass sie eine hohe Wärmeübertragungseftizienz
im Vergleich mit der herkömmlichen
zeigt.
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Die
WO95/31688 konnte jedoch nicht ein bestimmtes Mittel zum Antreiben
des Rührblattes
innerhalb der Kavität
offenbaren. Mit anderen Worten: Obwohl die Verwendung des Rührblattes
innerhalb der Kavität
wirksam ist, die zuvor diskutierten Probleme bis zu einem bestimmten
Maß zu
verringern, sind keine bestimmten Mittel zum Antreiben des Rührblattes innerhalb
der Kavität
offenbart.
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Um
das Rührblatt
innerhalb der Kavität
anzutreiben, ist auch die Verwendung einer Lagerdichtung für einen
rotierenden Schaft notwendig, um einem Leck des Wärmeübertragungsmediums
entgegenzuwirken. Um das Wärmeübertragungsmedium
in die enge Kavität
zuzuführen,
müssen
zusätzlich
komplizierte Fließpassagen
innerhalb der Kavität
gebildet werden, was zu einem mit einem relativ großen Druckverlust
verbundenen Problem führt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde daher unter Berücksichtigung der vorstehenden
Probleme entwickelt und beabsichtigt, einen Verteiler zur Verfügung zu
stellen, in dem ein thermoelektrisches Modul mit einer durch Vorsehen
eines Rührelements
zum Rühren
eines Fluids innerhalb der Kavität
erhöhten
Wärmeaustauscheffizienz
eingebaut ist.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Verteiler
mit dem darin eingebauten thermoelektrischen Modul zur Verfügung zu
stellen, wobei die Wärmeaustauscheffizienz
durch Erhöhen
eines Kontakts zwischen dem Wärmeübertragungsmedium
und den Wärmeübertragungsoberflächen des thermoelektrischen
Moduls erhöht
wird, und welches eine hohe Zuverlässigkeit mit einem minimierten Druckverlust
aufweist.
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Die
WO-A1-9531688 offenbart eine Kühlvorrichtung.
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Dementsprechend
liegt die Erfindung in einem Verteiler mit einem eingebauten thermoelektrischen
Modul, wobei der Verteiler aufweist: ein thermoelektrisches Modul
mit exothermischen und endothermischen Oberflächen, welche erhitzt bzw. gekühlt werden,
wenn diesen ein elektrischer Strom zugeführt wird; einen Verteilerkörper, welcher
das thermoelektrische Modul aufnimmt, wobei der Verteiler eine darin
definierte Kavität
zum Eintreten eines Fluidmediums in Kooperation mit mindestens einer
der exothermischen und endothermischen Oberflächen und einen darin definierten
Hohlraum aufweist, um sich von einem Außenraum zu der Kavität zu erstrecken;
ein Rührelement,
angeordnet innerhalb des Verteilerkörpers und einen Rührabschnitt
integriert mit einem Rotor zum Rühren
des Fluidmediums innerhalb der Kavität aufweisend; und einen extern
auf dem Verteilerkörper
angebrachten Stator, wobei der Rotor und der Stator miteinander
kooperieren, um einen Motor zu bilden, wobei das Rührelement,
wenn dem Sta tor eine elektrische Energie zugeführt wird, innerhalb der Kavität rotiert
wird, um es dem Fluidmedium zu erlauben, in Richtung der Kavität an einem Inneren
des Rührelements
vorbei zu fließen,
dadurch
gekennzeichnet, dass:
die Kavität und der Hohlraum einen im
wesentlichen geraden Fließweg
bilden, der sich in einer Richtung senkrecht zu den exothermischen
oder endothermischen Oberflächen
erstreckt; und
das Rührelement
innerhalb des Fließweges
so angeordnet ist, dass eine Richtung einer Rotationsachse des Rührelements
im wesentlichen mit einer Richtung des Fließweges übereinstimmt und die endothermischen
und exothermischen Oberflächen schneidet.
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In
dieser Struktur steigt die Möglichkeit
des Fluidmediums an, das thermoelektrische Modul zu kontaktieren,
um somit die Wärmeaustauscheffizienz zu
erhöhen,
da das Rührelement
innerhalb der Kavität
rotiert, wenn eine elektrische Energie dem externen Stator zugeführt wird.
Da keine Schaftdichtung notwendig ist, ist auch eine Leckage des
Fluidmediums gering, was zu einem Anstieg in der Zuverlässigkeit
führt.
Zusätzlich
ist eine Fluidpassage gerade und ein Druckverlust klein, da das
Fluidmedium durch das Innere des Rotors fließt, um die Kavität zu erreichen.
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Wenn
eine Öffnung
an einem mittleren Abschnitt des Rotors zur Verfügung gestellt wird und das
Fluidmedium durch eine solche Öffnung
fließt, dann
wird der Fluss des Fluidmediums geradlinig und der Druckverlust
kann weiter reduziert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Eigenschaft der Erfindung ist vorgesehen, dass
das Rührelement
ein darin definiertes Durchgangsloch aufweist, wobei das Durchgangsloch
mit einem Blattelement versehen ist, wobei dem Fluidmedium erlaubt ist,
von dem Fließweg
durch das Durchgangsloch in Richtung auf die Kavität zu fließen.
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Da
in dieser Struktur das Fluidmedium die Kavität durch das in dem Rührelement
definierte Durchgangsloch erreicht, ist der Fließweg für das Fluidmedium geradlinig
und der Druckverlust gering. Da darüber hinaus die in dem Durchgangsloch angeordneten
Flügel
eine Funktion ähnlich
zu den Flügeln einer
axialen Flusspumpe zeigen, um das Fluidmedium zu treiben, um somit
das thermoelektrische Modul wirksam zu kontaktieren, steigt die
Wärmeaustauscheffizienz
zwischen dem thermoelektrischen Modul und dem Fluidmedium an.
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Da
das Rührelement
darüber
hinaus um eine eine beliebige der endothermischen und exothermischen
Oberflächen
schneidende Achse rotierbar ist, fließt das Fluidmedium in einer
Richtung, die die endothermische oder exothermische Oberfläche schneidet,
und somit steigt die Möglichkeit
des Fluidmediums an, die endothermische oder exothermische Oberfläche zu kontaktieren,
um so die Wärmeaustaucheffizienz
zu erhöhen.
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In
dem Fall, in dem das Rührelement
einen zentralen Abschnitt mit einem darin definierten Durchgangsloch
aufweist und in dem ein Lagerelement innerhalb des Durchgangslochs
mittels Rippen abgestützt
ist und in dem das Lagerelement in einen Stützschaft eingesteckt ist, der
relativ zu dem Verteilerkörper
fixiert ist, um somit das Rührelement
für eine
Rotation zu stützen,
wird das Fluidmedium, welches durch das Durchgangsloch geflossen
ist, direkt in die Kavität
eingeführt
und kontaktiert dann das thermoelektrische Modul wirksam, was zu
einem Anstieg der Wärmeaustauscheffizienz
führt.
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Wenn
die Rippen zum Stützen
des Lagerelements mit entsprechenden geneigten Oberflächen versehen
sind, kann das Fluidmedium in Richtung auf die Kavität gezwungen
werden, wenn die Rippen rotieren. Mit anderen Worten: Da die Rippen
eine Funktion zeigen, die ähnlich
einer axialen Flusspumpe ist, um das Fluidmedium in Richtung auf
die Kavität
zu pumpen, kann das Fluidmedium das thermoelektrische Modul wirksam
kontaktieren, was zu einem Anstieg der Wärmeaustauscheffizienz führt.
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Wenn
das Lagerelement auch ein darin definiertes und einen Durchmesser
aufweisendes Loch aufweist, welcher Durchmesser sich an einem Ende desselben
nach außen
vergrößert, dann
tritt das Fluidmedium innen in das Lagerelement ein, um somit die
Lager schmieren und somit kann eine Rotation des Rührelements
leicht werden.
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Kavitäten können zwischen
einem Hohlraum und der endothermen Oberfläche bzw. zwischen dem anderen
Hohlraum und der exothermen Oberfläche definiert werden, wobei
das Rührelement
in jeder der Kavitäten
vorgesehen ist, wobei mindestens eines der Rührelemente mit Magneten versehen
ist, so dass eine Rotation von einem der Rührelemente zu dem anderen der
Rührelemente
mittels einer magnetischen Kraft übertragen werden kann. Diese
Struktur ist wirksam, da eine Rotation von nur einem der Rührelemente
ausreichend ist, um gleichzeitig die Rührelemente auf den erwärmenden
bzw. den kühlenden
Seiten zu rotieren, so dass die Anzahl von Komponententeilen reduziert
werden kann, um es zu ermöglichen,
den Verteiler in einer kompakten Größe herzustellen. Da eine Antriebskraft
auch zwischen den Rührelementen über ein
nicht-kontaktierendes System übertragen
werden kann, ist es möglich,
eine Unabhängigkeit
jener Kavitäten
sicherzustellen, ohne dass das Risiko besteht, dass das Wärmeübertragungsmedium
auf der heizenden Seite und das Wärmeübertragungsmedium auf der kühlenden
Seite miteinander vermischt werden.
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Wenn
der Verteilerkörper
nur eine der Wärmeübertragungsoberflächen des
thermoelektrischen Moduls abdeckt und die andere der Wärmeübertragungsoberflächen des
thermoelektrischen Moduls an eine wärmeleitende Platte anstoßend gehalten
ist, dann kann ein zu kühlendes
Objekt direkt durch die wärmeleitende
Platte gekühlt
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vergrößerte Vorderansicht
eines Verteilers mit einem darin eingebauten thermoelektrischen
Moduls gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine Seitenansicht des Verteilers gemäß 1 von der
rechten Seite;
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3 ist
eine Seitenansicht des Verteilers gemäß 1 von der
linken Seite;
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4 ist
ein longitudinaler Querschnitt des in 1 dargestellten
Verteilers;
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5A ist
ein vergrößerter Querschnitt,
welcher einen Stützschaft
und seine Umgebung gemäß 4 darstellt;
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5B ist
ein vergrößerter Querschnitt,
welcher eine Modifikation von 5A darstellt;
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6 ist
ein vergrößerter Querschnitt
eines Endabschnitts des in dem Verteiler gemäß 4 zur Verfügung gestellten
thermoelektrischen Moduls;
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7 ist
eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 dargestellten
Verteilers;
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8A ist
eine detaillierte perspektivische Explosionsansicht einer heizenden
Seite des in 1 dargestellten Verteilers;
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8B ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines Rührelements auf der heizenden
Seite;
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8C ist
ein Querschnitt, welcher einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden
Lochplattenabschnitt des Verteilers auf der heizenden Seite darstellt;
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8D ist
ein Querschnitt eines Lochplattenabschnittes des Rührelements
der heizenden Seite;
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9 ist
eine detaillierte perspektivische Explosionsansicht, welche einen
Stator und seine Umgebung in dem in 1 dargestellten
Verteiler darstellt;
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10A ist eine vergrößerte Vorderansicht des Verteilers
der heizenden Seite in dem in 1 dargestellten
Verteiler;
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10B ist ein Querschnitt des in 10A dargestellten Verteilers der heizenden Seite;
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11 ist
eine vordere vergrößerte Ansicht des
Rührelements,
welches in dem in 1 dargestellten Verteiler inkorporiert
ist;
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12 ist
ein Querschnitt des Rührelements gemäß 11;
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13A ist ein longitudinaler Querschnitt eines in
dem in 1 dargestellten Verteilers verwendeten Rotors;
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13B ist eine Ansicht des in 13A dargestellten Verteilers von der linken Seite;
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14 ist
eine vergrößerte Vorderansicht des
in dem 1 dargestellten Verteiler verwendeten thermoelektrischen
Moduls;
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15 ist
eine vergrößerte teilweise
Seitenansicht des in 14 dargestellten thermoelektrischen
Moduls;
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16A ist eine vordere vergrößerte Ansicht eines Fixierrings;
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16B ist eine Rückansicht
des Fixierrings;
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16C ist ein Querschnitt entlang der Linie XVIc-XVIc
in 16A;
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16D ist eine Seitenansicht, wenn in einer Richtung
gemäß dem Pfeil
A in 16A gesehen wird;
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17A ist eine vergrößerte Vorderansicht, welche
einen Zustand des Fixierrings darstellt, bevor er befestigt ist;
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17B ist eine vergrößerte Vorderansicht, welche
den Fixierring darstellt, welcher durch Rotation befestigt ist;
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17C ist eine vergrößerte Vorderansicht, welche
einen Zustand des Fixierrings darstellt, der befestigt wurde;
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18 ist
ein strukturelles Diagramm, welches eine den in 1 dargestellten
Verteiler verwendende Kühlmaschine
darstellt;
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19 ist
ein Querschnitt, welcher eine Luftventilationskammer darstellt;
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20 ist
ein Querschnitt, welcher eine Modifikation der Luftventilationskammer
darstellt;
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21 ist
ein teilweiser Querschnitt des das thermoelektrische Modul gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aufweisenden Verteilers; und
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22 ist
eine Aufsicht auf den in 21 dargestellten
Verteiler.
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BESTER MODUS
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Im
Folgenden werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen
beschrieben.
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(Ausführungsform 1)
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Gemäß den 1 bis 4 stellt
das Bezugszeichen 1 einen Verteiler mit einem eingebauten thermoelektrischen
Modul gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. Der Verteiler 1 mit dem
eingebauten thermoelektrischen Modul schließt das darin eingebaute thermoelektrische Modul 7 ein,
einen Verteilerkörper 17 mit
einen Stator 8, welcher extern auf dem Verteilerkörper 17 angebracht
ist. Ein Anbringen des Stators 8 wird durch die Verwendung
eines Fixierrings 9 bewerkstelligt. Der Verteilerkörper 17 schließt einen
heizungsseitigen Verteiler 2 und einen kühlungsseitigen
Verteiler 3 ein, und es sind ein heizungsseitiges Rührelement 5 und ein
kühlungsseitiges
Rührelement 6 in
dem heizungsseitigen Verteiler 2 bzw. dem kühlungsseitigen Verteiler 3 angeordnet.
In dem Verteiler mit dem thermoelektrischen Modul gemäß der dargestellten
Ausführungsform
ist das heizungsseitige Rührelement 5 integral
mit einem Rotor 16 fixiert, und der extern auf dem Verteilerkörper 17 angebrachte
Stator 8 und der in dem Verteilerkörper 17 angeordnete
Rotor 16 bilden zusammen einen Motor.
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Die
Details werden nun beschrieben.
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Der
heizungsseitige Verteiler 2 ist aus einem Polypropylenharz
oder einem Polyäthylenharz
durch die Verwendung einer Injektionsformtechnik gebildet.
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Der
heizungsseitige Verteiler 2 weist eine äußere Erscheinung mit einem
scheibenförmigen Flansch 2a,
Lochplatten 2b und 2c, die sich von dort fortsetzen,
und rohrförmige
Abschnitte 2d und 2e, die sich wiederum von dort
fortsetzen. Mit anderen Worten fließt der heizungsseitige Verteiler 2 dem
Flansch 2a und eine sich von dort fortsetzende Lochplatte 2b mit
großem
Durchmesser ein. Die Lochplatte 2b mit großem Durchmesser
setzt sich wiederum mit einer Lochplatte 2c mit kleinem
Durchmesser fort, die einen kleineren Durchmesser aufweist als die
Lochplatte 2b mit großem
Durchmesser. Die Lochplatte mit kleinem Durchmesser weist ein Ende
auf, welches im Durchmesser reduziert ist, um einen rohrförmigen Abschnitt 2d mit
großem
Durchmesser zu definieren, welcher ein Ende aufweist, welches im Durchmesser
reduziert ist, um einen rohrförmigen Abschnitt 2d mit
kleinem Durchmesser zu definieren.
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Die
Lochplatte 2b mit großem
Durchmesser, die Lochplatte 2c mit kleinem Durchmesser,
der rohrförmige
Abschnitt 2d mit großem
Durchmesser und der rohrförmige
Abschnitt 2e mit kleinem Durchmesser sind alle koaxial
zueinander, jedoch ist der Flansch 2a etwa exzentrisch,
wie in 2 klar dargestellt ist. Der Grund dafür, dass
nur der Flansch 2a exzentrisch ist, ist der, dass ein Raum
zur Installation eines Anschlusses 2g (2),
durch welchen das thermoelektrische Modul mit einer elektrischen
Energie versorgt wird, gesichert werden muss.
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In
dem in der dargestellten Ausführungsform verwendeten
heizungsseitigen Verteiler 2 sind drei Vorsprünge 2f an
einer äußeren Peripherie
des röhrenförmigen Abschnitts 2d mit
großem
Durchmesser vorgesehen. Diese drei Vorsprünge 2f sind auf demselben
Umfang angeordnet und sind mit gleichem Abstand zueinander beabstandet.
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Das
Innere des heizungsseitigen Verteilers 2 ist ein Hohlraum 10,
der sich von dem rohrförmigen Abschnitt 2e mit
kleinem Durchmesser in Richtung auf den Flansch 2a erstreckt.
Der Hohlraum 10 in dem Inneren des heizungsseitigen Verteilers 2 weist eine
in allen Richtungen runde Querschnittsform auf. Der Hohlraum 10 weist
einen äußeren Durchmesser auf,
der mit dem der Lochplatten 2b und 2c und den rohrförmigen Abschnitten 2d und 2e korrespondiert, und
der progressiv von dem rohrförmigen
Abschnitt 2e mit kleinem Durchmesser in Richtung auf den Flansch 2a ansteigt.
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Mit
anderen Worten ist der Hohlraum 10 in dem Inneren des heizungsseitigen
Verteilers 2 in vier Abschnitte unterteilt, in der Reihenfolge
von dem rohrförmigen
Abschnitt 2e mit kleinem Durchmesser, einem ersten hohlen
Abschnitt 10a, einem zweiten hohlen Abschnitt 10b,
einem ersten Hohlraum 10c und einem zweiten Hohlraum 10d,
der zweiten Kavität 10d sich
in Richtung des Flansches 2a öffnend. In der dargestellten
Ausführungsform
funktioniert eine Öffnung 13 benachbart
zu dem rohrförmigen
Abschnitt 2e mit kleinem Durchmesser als ein Wärmeübertragungsmediumeinlass.
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Ein
offenes Ende der zweiten Kavität 10d ist in
zwei Stufen begrenzt. Eine erste Stufe 10e der Öffnung der
zweiten Kavität 10d ist
mit einer kreisförmigen
Nut 2h versehen. Diese Nut 2h weist einen O-Ring 32 auf,
der darin eingefügt
ist.
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Die
zweite Stufe 10f der Öffnung
der zweiten Kavität 10d weist
einen inneren Durchmesser auf, der im wesentlichen gleich dem Durchmesser
der äußeren Peripherie
des thermoelektrischen Moduls 7 ist.
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Auch
auf der Heizungsseite des Verteilers 2 ist eine kreisförmige Nut 2i in
einer Flanschoberfläche
des Flansches 2a ausgebildet. Die Nut 2i weist einen
darin eingefügten
O-Ring 30 auf.
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Eine
Schaftbefestigung 11 ist innerhalb des Inneren des heizungsseitigen
Verteilers 2 vorgesehen. Diese Schaftbefestigung 11 schließt, wie
in den 4, 5A, 8A bis 8D und 10A dargestellt ist, eine zylindrische Schaftabstützung 11a auf.
Diese Schaftabstützung 11a wird
innerhalb des zweiten hohlen Abschnittes 10b mittels Rippen 11b abgestützt. Weiter
insbesondere sind drei Rippen 11b innerhalb des rohrförmigen Abschnittes 2d mit großem Durchmesser
und somit dem zweiten hohlen Abschnitt 10b radial vorgesehen.
Diese Rippen 11b sind an ihrem einen Ende mit einer Seitenoberfläche der
Schaftabstützung 11a integriert,
und die Schaftabstützung 11a ist
konsequenterweise zentral innerhalb des zweiten hohlen Abschnittes 10b abgestützt. Eine
axiale Position der Schaftabstützung 11a liegt an
einem Ort, der sich zwischen dem zweiten hohlen Abschnitt 10b und
der ersten Kavität 10c erstreckt.
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Ein
aus rostfreiem Stahl oder dergleichen hergestellter Unterstützungsschaft 12 ist
integral auf der Schaftunterstützung 11a der
Schaftbefestigung 11 fixiert. Dementsprechend ist der Unterstützungsschaft 12 in
koaxialer Relation mit dem zweiten hohlen Abschnitt 10b fixiert
abgestützt.
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Die
Lochplatte 2b mit großem
Durchmesser ist mit einem rohrartigen Wärmeübertragungsmediumauslass 14 versehen,
welcher von dem Inneren (der zweiten Kavität 10d) in Richtung
nach außen kommuniziert.
Ein röhrenartiger
Abschnitt 14a des Wärmeübertragungsmediumauslasses 14 liegt,
wie in den 1 und 2 dargestellt
ist, auf der gleichen Ebene wie die zweite Kavität 10d und erstreckt sich
in einer Richtung tangential zu der zweiten Kavität 10d.
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Das
heizungsseitige Rührelement 5 schließt ein Rührblatt
(Rührabschnitt) 15 ein,
welcher mit dem Rotor 16 des Motors integriert ist. Mit
anderen Worten ist das Rührblatt 15 des
heizungsseitigen Rührelementes 5 aus
einem Harz durch Verwendung einer Injektionsformtechnik gebildet
und schließt
einen Lochplattenabschnitt 15a und einen Scheibenabschnitt 15b,
vier Flügel 15c,
die auf einer der gegenüberliegenden
Oberflächen
des Scheibenabschnittes 15b angeordnet sind.
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Die
Flügel 15c sind
an einem zentralen Abschnitt schlank, wenn sie von vorne (11)
betrachtet werden, und weisen eine sich in Richtung des äußeren Umfangs
progressiv vergrößernde Breite
auf, und sind von einer etwas verdrehten Form.
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Der äußere Durchmesser
D der Flügel 15c beträgt 94% oder
weniger des äußeren Durchmessers
D der zweiten Kavität 10d des
zuvor beschriebenen heizungsseitigen Verteilers 2. Mit
anderen Worten: wenn das heizungsseitige Rührelement 5 in dem heizungsseitigen
Verteiler 2 montiert ist, kann ein Freiraum einer Größe von etwa
gleich 3% oder mehr des inneren Durchmessers der zweiten Kavität 10d zwischen
den Flügeln 15c und
der inneren peripheren Oberfläche
der zweiten Kavität 10d gebildet
werden.
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Es
sei festgestellt, dass die Form der Flügel des heizungsseitigen Rührelements 5 nicht
auf die in Verbindung mit der dargestellten Ausführungsform dargestellte beschränkt ist,
jedoch ähnlich
zu der einer Windmühle
oder eines Propellers sein kann, oder von einem Design sein kann,
in welchem Latten nach oben auf der Scheibe befestigt sind, so dass
sie senkrecht zu dieser liegen.
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Als
ein strukturelles Merkmal speziell der dargestellten Ausführungsform
ist ein kubischer Permanentmagnet 15d innerhalb jeder Flügel 15c befestigt.
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Auf
der anderen Seite ist der Lochplattenabschnitt 15a ein
zylindrischer hohler Körper
mit einem äußeren Durchmesser,
welcher etwa einem Drittel bis zu einem Viertel des Scheibenabschnitts 15b entspricht.
In einem Zentrum es Lochplattenabschnitts 15a ist ein röhrenförmiges Lagerelement 15f vorgesehen,
wie in 12 dargestellt ist. Mit anderen
Worten wird das Lagerelement 15f an einem Ort gehalten,
welcher mit einer zentralen Achse des Lochplattenabschnitts 15a mittels
dreier Rippen 15g, die innerhalb des Lochplattenabschnitts 15a zur
Verfügung
gestellt sind, ausgerichtet ist.
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In
der dargestellten Ausführungsform
liegen die Rippen 15g in Form einer Platte vor und weisen ihre
entsprechenden Ebenen relativ zu der Achse, die in 12 dargestellt
ist, geneigt auf. In dieser dargestellten Ausführungsform dienen die Rippen 15g zusätzlich zur
Unterstützung
für das
Lagerelement 15f als Flügel.
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Wie
später
beschrieben werden wird, fließt das
Wärmeübertragungsmedium
durch den Lochplattenabschnitt 15a; da jedoch in der dargestellten Ausführungsform
die Rippen 15g relativ zu der Achse geneigt sind, kann
das Wärmeübertragungsmedium zusammengerollt
sein.
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Insbesondere
ist der Rotor 16 des Motors ein zylindrischer Permanentmagnet.
Dieser Rotor 16 ist mit einem Flansch 16b versehen.
Der äußere Durchmesser
eines Magnetabschnittes des Rotors 16 beträgt etwa
die Hälfte
von dem des Rührblattes (Rührabschnittes) 15.
Der Rotor 16 weist auch einen zentralen Abschnitt auf,
der mit einem Loch 16a versehen ist, welches eine Größe aufweist,
die gleich dem äußeren Durchmesser
des zuvor beschriebenen Lochplattenabschnitts 15a ist.
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Der
Rotor 16 weist ein zentrales Loch 16a auf, in
welches der Lochplattenabschnitt 15a des Rührblattes
(Rührabschnittes) 15 eingesteckt
wird, und weist auch den Flansch 16b, gesichert an dem Scheibenabschnitt 15b mittels
Schrauben auf. Mit anderen Worten ist der Rotor 16 integral
mit dem Rührblatt
(Rührabschnitt) 15 mittels
Schrauben gekoppelt.
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Die
Beziehung zwischen dem heizungsseitigen Verteiler 2 und
dem heizungsseitigen Rührelement 5 wird
nun beschrieben werden. Das heizungsseitige Rührelement 5 ist zwischen
den ersten und zweiten Kavitäten 10c und 10d des
heizungsseitigen Verteilers 2 angeordnet. Weiter insbesondere
sind der Scheibenabschnitt 15b und die Flügel 15c des heizungsseitigen
Rührelements 5 innerhalb
der zweiten Kavität 10d positioniert,
während
der Rotor 16 innerhalb der ersten Kavität 10c angeordnet ist.
Wie oben diskutiert, ist der Freiraum von einer Größe gleich
zu 3% oder mehr des inneren Durchmessers der zweiten Kavität 10d zwischen
den Flügeln 15c und
der inneren peripheren Oberfläche
der zweiten Kavität 10d definiert.
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Wie
in 5A dargestellt ist, ist eine Hülse 29 in dem Lagerelement 15f des
heizungsseitigen Rührelements 5 angeordnet,
und der Unterstützungsschaft 12 des
heizungsseitigen Verteilers 2 ist hindurchgesteckt. Die
in der dargestellten Ausführungsform
verwendete Hülse 29 weist
ein Design auf, welches einen Kragen 29a und einen Körperabschnitt 29b einschließt, wobei
der Körperabschnitt 29b eine
Länge aufweist,
die etwa gleich der des Lagerelements 15f ist.
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Der
Unterstützungsschaft 12 ist,
wie zuvor beschrieben, durch das Lagerelement 15f des heizungsseitigen
Rührelements 5 hindurchgesteckt.
In diesem Zustand ist ein Stoppelement 28 an eine Spitze
des Unterstützungsschaftes 12 angepasst.
Dieses Stoppelement 28 ist an den Unterstützungsschaft 12 gepresst,
um somit eine Trennung desselben von dem Unterstützungsschaft 12 zu
verhindern. Dementsprechend wird eine vordere Endseite des Lagerelements 15f in
Kontakt mit dem Stoppelement 28 durch den Kragen 29a gehalten,
und eine Kraft, die das heizungsseitige Rührelement 5 in Richtung
auf das thermoelektrische Modul 7 zwingt, wird durch das
Stoppelement 28 unterstützt.
Eine hintere Endseite des Lagerelements 15f wird in Kontakt
mit einem vorderen Ende der Schaftstütze 11a gehalten. Dementsprechend
ist das Lagerelement 15f des heizungsseitigen Rührelements 5 zwischen
der Schaftunterstützung 11a und
dem Stoppelement 28 Sandwich-artig eingepasst. Aus diesem
Grund ist in der dargestellten Ausführungsform das heizungsseitige Rührelement 5 um
eine Achse senkrecht zu den Wärmeübertragungsoberflächen des
thermoelektrischen Moduls 7 rotierbar, jedoch bezüglich des
heizungsseitigen Verteilers 2 mit Bezug auf eine axiale
Richtung desselben fixiert. In der Bedingung, in welcher das heizungsseitige
Rührelement 5 auf
dem heizungsseitigen Verteiler 2 montiert ist, ist das
Stoppelement 28 eine geringe Distanz nach innen von einer
Flanschoberfläche
des Flansches 2a des heizungsseitigen Verteilers 2 positioniert.
Weiter insbesondere ist die Spitze des Stoppelements 28 an
einem Ort positioniert, der näher
an dem Wärmeübertragungsmediumeinlass 13 ist
als an der ersten Stufe 10e der Öffnung des heizungsseitigen
Verteilers 2.
-
Es
ist festzuhalten, dass in der dargestellten Ausführungsform, wie in 5A dargestellt,
der Körperabschnitt 29b der
Hülse 29 ein
Länge aufweist, die
etwa gleich der des Lagerelements 15f ist, und die Hülse 29 über die
gesamte Länge
des Lagerelements 15f eingesteckt ist. Wie jedoch in 5B dargestellt
ist, kann das Design empfohlen werden, in welchem der Körperabschnitt 29b der
Hülse 29 eine Länge aufweist,
die kürzer
ist als die des Lagerelements 15f, und ein rückseitiges
Ende des Lagerelements 15f kann mit einem abgeschrägten Abschnitt 15h versehen
sein, um den Durchmesser dieses Endes des Lochs zu vergrößern. Dieses
Design beabsichtigt, dass das Wärmeübertragungsmedium
als ein Schmiermittel verwendet werden kann. Wie später beschrieben
werden wird, dient mit anderen Worten ein zentraler Abschnitt des
heizungsseitigen Rührelements 5 als
eine Passage des Flusses des Wärmeübertragungsmediums
und das Lagerelement 15f ist, wenn in Gebrauch, gegenüber dem
Fluss des Wärmeübertragungsmediums
exponiert. Hinsichtlich dieser Tatsache, wie in 5B dargestellt
ist, ist das Vorsehen des abgeschrägten Abschnittes 15h an dem
rückwärtigen Ende
des Lagerelements 15f für das
Wärmeübertragungsmedium
insoweit wirksam, dass es durch den abgeschrägten Abschnitt 15h bereit
zum Einführen
in das Lagerelement 15f gesammelt wird. Als ein Ergebnis
hiervon dient das Wärmeübertragungsmedium
als ein Schmiermittel, so dass der Reibungswiderstand, der zum Zeitpunkt
einer Rotation des heizungsseitigen Rührelements 5 aufkommt,
reduziert werden kann.
-
Obwohl
die in 5B dargestellte Struktur derart
ist, dass derart geschrägte
Abschnitte 15h an dem rückwärtigen Ende
des Lagerelements 15f vorgesehen ist, um das Ende des Lochs
in einer Stromaufwärtsrichtung
bezüglich
der Richtung des Flusses des Fluids aufzuweiten, können ähnliche
Effekte bis zu einem gewissen Maß erreicht werden, wenn nur ein
Loch mit einem zunehmenden Durchmesser (ein Loch mit einem inneren
Durchmesser größer als
der innere Durchmesser des Hülsenelements 15f)
verwendet wird. Wenn das vergrößerte Loch
verwendet wird, ohne abgeschrägt
zu sein, wird ein rückwärtiger Endabschnitt
des Loches in dem Hülsenelement 15f eine
abgestufte Form aufweisen.
-
In
dem Zustand, in dem heizungsseitige Verteiler 2 und das
heizungsseitige Rührelement 5 zusammengebaut
sind, kommunizieren der Wärmeübertragungsmediumeinlass 13 des
heizungsseitigen Verteilers 2 und eine vordere Oberflächenseite
des Scheibenabschnitts 15b des heizungsseitigen Rührelements 5 miteinander.
Mit anderen Worten steht der Wärmeübertragungsmediumeinlass 13 in Kommunikation
mit dem ersten hohlen Abschnitt 10a, welcher wiederum mit
der Öffnung
in dem Lochplattenabschnitt 15a des heizungsseitigen Rührelements 5 im
Kommunikation steht. Der Lochplattenabschnitt 15a ist rohrförmig und
weist seine spitze Abschnittsöffnung
in Richtung der vorderen Oberfläche des
Scheibenabschnitts 15b des heizungsseitigen Rührelements 5 auf.
Dementsprechend kommunizieren der Wärmeübertragungsmediumeinlass 13 des heizungsseitigen
Verteilers 2 und die vordere Oberflächenseite des Scheibenabschnitts 15b des
heizungsseitigen Rührelements 5 miteinander.
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In
dem Verteiler mit dem eingebauten thermoelektrischen Modul gemäß der dargestellten
Ausführungsform
liefert eine Serie von in der oben beschriebenen Weise miteinander
in Verbindung stehenden Passagen einen Fließweg für das Wärmeübertragungsmedium. Mit anderen
Worten wird ein Loch 16a auf einer Seite benachbart zu
einer radialen Mitte des Rotors 16 vorgesehen, und dieses
Loch 16a selbst, oder das Loch in dem Lochplattenabschnitt 15a,
welcher in das Loch 16a eingesteckt ist, wirkt als ein
Abschnitt der Wärmeübertragungsmediumeinlasspassage
zum Einführen
des Fluides in die zweite Kavität 10d.
-
Als
nächstes
wird die Struktur eines kühlungsseitigen
Verteilers 3 und die eines kühlungsseitigen Rührelements 6 beschrieben
werden. Der kühlungsseitige
Ver teiler 3 ist im wesentlichen symmetrisch zu dem zuvor
beschriebenen heizungsseitigen Verteiler 2 und schließt einen
scheibenförmigen Flansch 3a ein.
In diesem kühlungsseitigen
Verteiler 3 ist ein Lochplattenabschnitt 3b einstufig
abgestuft. Ein rückwärtiger Endabschnitt
der Lochplatte 3b ist mit röhrenförmigen Abschnitten 3c und 3d verbunden.
Der einen großen
Durchmesser aufweisende röhrenförmige Abschnitt 3d des
kühlungsseitigen Verteilers 3 weist
eine äußere Peripherie
in der Form einer glatten zylindrischen Oberfläche mit keinen darauf gebildeten
Vorsprüngen
auf.
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Das
Innere des kühlungsseitigen
Verteilers 3 ist durch einen Hohlraum 20 definiert,
wie dies der Fall mit dem heizungsseitigen Verteilers 2 ist,
welcher Hohlraum 20 in Richtung des einen kleinen Durchmesser
aufweisenden rohrförmigen
Abschnitts 3d in Richtung auf den Flansch 3a verbunden
ist. Der Hohlraum 20 weist einen inneren Durchmesser auf, unterteilt
in drei Stufen, welche von dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden
röhrenförmigen Abschnitt 3d ausgehend,
einen ersten hohlen Abschnitt 20a, einen zweiten hohlen
Abschnitt 20b und eine Kavität 20d definieren,
wobei sich die Kavität 20d in Richtung
des Flansches 3a öffnet.
Eine benachbart zu dem einen kleinen Durchmesser aufweisenden röhrenförmigen Abschnitt 3d liegende Öffnung 21 dient
als Wärmeübertragungseinlass.
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Innerhalb
des kühlungsseitigen
Verteilers 3 ist eine Schaftfixierung 22 vorgesehen,
wie dies der Fall mit dem heizungsseitigen Verteilers 2 ist.
Diese Schaftfixierung 22 schließt eine zylindrische Schaftstütze 22a.
Diese Schaftstütze 22a ist
koaxial innerhalb des zweiten hohlen Abschnitts 20b mittels Rippen 22b abgestützt. Die
Form, die Position und die Anzahl der Rippen 22b ist ähnlich zu
jenen in dem zuvor beschriebenen heizungsseitigen Verteiler 2 und
die drei Rippen 22b sind radial in dem zweiten hohlen Abschnitt 22b vorgesehen
mit ihren gegenüberliegenden
Enden integral verbunden mit einer Seitenoberfläche der Schaftstütze 22a,
um somit die Schaftstütze 22a zentral
innerhalb des zweiten hohlen Abschnitts 20b zu stützen. Die
axiale Position der Schaftstütze 22a liegt
an einem Ort, der den zweiten hohlen Abschnitt 20b und
die Kavität 20d überbrückt.
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Ein
Stützungsschaft 23 aus
rostfreien Stahl oder dergleichen ist integral auf der Schaftstütze 22a der
Schaftfixierung 22 fixiert, welcher Schaft 23 in
koaxialer Relation zu dem zweiten hohlen Abschnitt 20b fixiert
abgestützt
ist.
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Auch
der kühlungsseitige
Verteiler 3 ist mit einem röhrenartigen Wärmeübertragungsmediumauslass 24 versehen,
jedoch ist der Winkel des Wärmeübertragungsmediumsauslasses 24 unterschiedlich
von dem zuvor beschriebenen heizungsseitigen Verteiler 2.
Mit anderen Worten: während
in dem heizungsseitigen Verteiler 2 der röhrenartige
Abschnitt 14a des Wärmeübertragungsauslasses 14 auf
der gleichen Ebene wie die zweite Kavität 10d liegt und sich
in einer Richtung tangential zu der zweiten Kavität 10d erstreckt,
ist der röhrenartige
Abschnitt 24a in dem kühlungsseitigen
Verteiler 3, wie in den 1 und 3 dargestellt
ist, in einem relativ zu einer Ebene der Kavität 20d nach außen geneigten
Winkel angepasst.
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Mit
anderen Worten: in dem kühlungsseitigen
Verteiler 3 erstreckt sich der röhrenartige Abschnitt 24a,
wenn in einer projizierten Seitenansicht gemäß 3 betrachtet,
in einer Richtung tangential zu der Kavität 20d, jedoch liegt
ein offener Abschnitt auf einer Ebene, die sich von der Kavität 20d unterscheidet,
wie aus der vergrößerten Vorderansicht derselben
klar wird. Mit anderen Worten: in dem kühlungsseitigen Verteiler 3 ist
der röhrenartige
Abschnitt 24a in der Form angepasst, dass er relativ zu der
Ebene der Kavität 20d geneigt
ist.
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Das
kühlungsseitige
Rührelement 6 weist nur
ein Rührblatt
(Rührabschnitt)
auf. Mit anderen Worten: das kühlungsseitige
Rührelement 6 weist keinen
Stator auf. Das kühlungsseitige
Rührelement 6 ist
von einer Form, die im wesentlichen gleich zu den Flügeln 15c des
heizungsseitigen Rührelements 5 ist,
und schließt
einen Lochplattenabschnitt 25a und einen Scheibenabschnitt 25b ein,
mit vier Flügeln 25c,
die auf einer von gegenüberliegenden Oberflächen des
Scheibenabschnitt 25b zur Verfügung gestellt sind. Wie es
der Fall ist mit den zuvor beschriebenen Flügeln 15c, sind die
Flügel 15c an
einem zentralen Abschnitt schlank und weisen eine Breite auf, die
sich in Richtung auf den äußeren Umfang
zunehmend vergrößert und
weisen eine im Uhrzeigersinn verdrehte Form auf.
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Kubische
Permanentmagneten 25d sind innerhalb der entsprechenden
Flügel 25c eingepasst. Diese
Permanentmagneten 25d weisen Polaritäten auf, die jenen der Permanentmagneten 15d,
die in den Flügeln 15c des
zuvor beschriebenen heizungsseitigen Rührelements 5 vorgesehen
sind, entgegengesetzt sind. Mit anderen Worten: die Permanentmagneten 25d sind
so angeordnet, dass sie die Permanentmagneten 15d magnetisch
anziehen, wobei das thermoelektrische Modul 7 dazwischenliegt.
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Es
ist festzuhalten, dass die Polaritäten der Permanentmagneten 25d,
die in dem kühlungsseitigen
Rührelement 6 vorgesehen
sind, die gleichen sein können,
wie jene der Permanentmagneten 15d, die in dem heizungsseitigen
Rührelement 5 vorgesehen
sind, so dass sie sich gegenseitig magnetisch abstoßen können. Auch
können
einige der Permanentmagneten 15d und 25d in dem
kühlungsseitigen Rührelement 6 und
dem heizungsseitigen Rührelement 5,
oder einer der Permanentmagneten 15d und 25d,
mit magnetischen Elementen, wie beispielsweise Eisenstücken, ersetzt
werden.
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Außer dem
Lochplattenabschnitt 25a, der eine relativ geringe Gesamtlänge aufweist,
ist die Form und die Struktur des Lochplattenabschnitts 25a im
wesentlichen identisch mit dem in dem zuvor beschriebenen heizungsseitigen
Rührelement 5.
Mit anderen Worten sind Rippen 25g innerhalb des Lochplattenabschnittes 25a vorgesehen,
und es ist ein röhrenförmiges Lagerelement 25f durch
diese Rippen 25g an einem Ort, der mit einer zentralen Achse
ausgerichtet ist, gehalten. Die Rippen 25g liegen in einer
Form einer Platte vor, deren Oberfläche relativ zu der Achse geneigt
ist.
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Diese
Rippen 25g dienen zusätzlich
zu der Stütze
für das
Lagerelement 25f als Flügel.
Wenn das Wärmeübertragungsmedium
durch den Lochplattenabschnitt 25a fließt, wird das Wärmeübertragungsmedium
durch die Rippen 25g zusammengerollt und dadurch getrieben.
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Die
Relation zwischen dem kühlungsseitigen Verteiler 3 und
dem kühlungsseitigen
Rührelement 6 ist
im wesentlichen identisch mit dem der Heizungsseite, und das kühlungsseitige
Rührelement 6 ist
innerhalb der Kavität 20d des
kühlungsseitigen
Verteilers 3 angeordnet. Ein Stützschaft 23 des kühlungsseitigen
Vertei lers 3 ist in das Lagerelement 25f des kühlungsseitigen
Rührelements 6 mit
einer dazwischenliegenden Buchse 33 eingesteckt. Ein Stoppelement 32 ist
an einer Spitze des Stützschaftes 23 angepasst.
Dieses Stoppelement 32 ist an den Stützschaft 23 gepresst,
um somit eine Trennung desselben von dem Stützschaft 23 zu verhindern.
Dementsprechend wird eine vordere Endfläche des Lagerelements 25f in
Kontakt mit dem Stoppelement 32 durch einen Kragen der
Hülse 33 gehalten,
und eine axial wirkende Kraft des kühlungsseitigen Rührelements 6 in
Richtung auf das thermoelektrische Modul 7 wird durch das
Stoppelement 32 unterstützt.
Dementsprechend ist in der dargestellten Ausführungsform das kühlungsseitige
Rührelement 6 an
dem kühlungsseitigen
Verteiler 3 bezüglich
einer axialen Richtung desselben fixiert, obwohl das kühlungsseitige
Rührelement 6 um
eine Achse senkrecht zu der endothermischen Oberfläche des
thermoelektrischen Moduls 7 rotierbar ist. In dem Zustand,
in dem das kühlungsseitige
Rührelement 6 auf
dem kühlungsseitigen
Verteiler 3 angebracht ist, ist das Stoppelement 32 eine
geringe Distanz nach innen von einer Flanschoberfläche des
Flansches 3a des kühlungsseitigen
Verteilers 3 positioniert.
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Auch
kommunizieren in dem Zustand, in welchem der kühlungsseitige Verteiler 3 und
das kühlungsseitige
Rührelement 6 zusammengebaut
sind, der Wärmeübertragungsmediumeinlass 21 des
kühlungsseitigen
Verteilers 3 und eine vordere Oberflächenseite des Scheibenabschnitts
des kühlungsseitigen
Rührelements 6 miteinander.
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In
der folgenden Beschreibung werden andere Komponententeile beschrieben.
In der dargestellten Ausführungsform
weist das thermoelektrische Modul 7 eine scheibenartige
Form auf, wie in 14 dargestellt ist. Dieses thermoelektrische
Modul 7 macht Gebrauch von einem beliebigen bekannten Peltier-Element
und schließt
nebeneinander positionierte P- und N-Typ Halbleiter ein. Dieses
thermoelektrische Modul weist eine solche Querschnittsstruktur auf,
wie sie in 15 dargestellt ist, wobei thermoelektrische
P- und N-Typ Halbleiter 7c und 7d in Serie miteinander
mittels oberer und unterer Elektroden 7e verbunden sind,
wobei die resultierende Annordnung durch aus Keramik hergestellte
obere und untere Isolierplatten 7f fixiert eingeklemmt
ist. Es ist festzuhalten, dass eine Kombination des thermoelektrischen
P-Typ-Halbleiters 7c und des thermoelektrischen N-Typ Halbleiter 7d ein
Einheitselement des Peltier-Elements darstellen. Das thermo elektrische Modul 7,
welches in der dargestellten Ausführungsform verwendet ist, weist
ein Design auf, in welchem, wie in 14 dargestellt
ist, die Peltier-Elemente
in einem dargestellten runden Muster angeordnet sind. Es ist festzuhalten,
dass in dem in der dargestellten Ausführungsform verwendeten thermoelektrischen Modul 7 kein
Peltier-Element in einem äußeren Umfangsabschnitt
der Scheibe angeordnet ist.
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Für das thermoelektrische
Modul 7 ist es möglich,
ein einzelnes rechtwinkliges thermoelektrisches Modul zu verwenden,
welches zwischen Aluminiumscheiben liegt.
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Der
Stator 8 ist von einem Typ, der eine einen Motor bildende
Spule verwendet. Der Stator 8 weist eine äußere diametrale
Form auf, die ähnlich
zu einer Ringform ist, wie sie in den 7, 8A bis 8D und 9 dargestellt
ist, mit einem in einer Mitte desselben definierten Loch (Öffnung) 8a.
Ein Elektrodenabschnitt 8b ist ebenfalls an einer Seite desselben
vorgesehen.
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Der
Fixierring
9 ist in der Form einer Scheibe, wie in den
16A und
16B dargestellt
ist, und ist mit einer Öffnung
27 einer
speziellen Form gebildet, ähnlich
zu der Form eines
Details
der Form der Öffnung
27 sind
wie folgt.
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Insbesondere
ist ein zentraler Abschnitt des Fixierrings 9 mit einer
runden Öffnung 27a gebildet, die
mit drei radial sich nach außen
erstreckenden Nuten 27b kommuniziert. Die Nuten 27b erstrecken
gerade und jeweils eine Achse aufweisend, die sich durch die Mitte
der runden Öffnung 27a erstreckt.
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Auch
werden radial äußere Enden
der gerade Nuten 27b in der gleichen Richtung abgebogen, um
somit entsprechend abgebogene Nuten 27c zu definieren,
welche sich winkelig erstrecken, um der Krümmung der runden Öffnung 27a zu
folgen.
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Da
der Fixierring 9 mit den geraden Nuten 27b und
den abgebogenen Nuten 27c versehen ist, bleiben entsprechende
Abschnitte des Fixierrings 9, eingeschlossen zwischen den
benachbarten Nuten, in der Form einer Halbinsel zurück. Mit anderen
Worten wird der Fixierring 9 mit drei Halbinsel 27d um
die runde öffnung 27a herum
versehen.
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Vorder-
und Rückseiten
des Fixierrings 9 betrachtend, ist die Rückseite
des Fixierrings 9 gemäß 16B glatt. Im Kontrast dazu ist die Vorderseite
es Fixierrings 9 mit Verstärkungsrippen an allen Enden desselben
versehen, wie in 16A dargestellt. Auch werden,
wie in 16D dargestellt ist, Vorderseitenenden
der Halbinseln 27d jeweils mit einem Eingriffsvorsprung 27e mit
einer geneigten Spitze versehen.
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Es
wird nun der Zusammenbau des Verteilers 1 beschrieben.
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In
dem Verteiler 1 sind der heizungsseitige Verteiler 2 und
der kühlungsseitige
Verteiler 3 miteinander mit dem dazwischenliegenden O-Ring 30 integriert,
und das thermoelektrische Modul 7 ist in einem zentralen
Abschnitt desselben angeordnet, während es zwischen den beiden
O-Ringen 31 liegt. Mit anderen Worten werden der heizungsseitige
Verteiler 2 und der kühlungsseitige
Verteiler 3 miteinander mit dem thermoelektrischen Modul 7 integral
gekoppelt, welches an einer bezüglich
dieser dazwischenliegenden Position angebracht ist.
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Eine
Kopplung des heizungsseitigen Verteilers 2 und des kühlungsseitigen
Verteilers 3 wird durch Ausrichten und Einpassen der entsprechenden Flansche 2a und 3a miteinander
und anschließendes miteinander
Befestigen mittels durch sie hindurchtretende Schrauben. Wenn man
die Verbindung zwischen diesen genau betrachtet, wie in 6 dargestellt
ist, dann ist ein peripherer Abschnitt des thermoelektrischen Moduls 7,
wo keine Pettier-Elemente angeordnet sind, zwischen dem heizungsseitigen Verteiler 2 und
dem kühlungsseitigen
Verteiler 3 eingeklemmt. Mit anderen Worten sind die Peltier-Elemente
nur an einem Ort angeordnet, der ausgerichtet ist mit den Kavitäten 10d und 20d.
Die peripheren Abschnitte des thermoelektrischen Moduls 7,
wo kein Peltier-Element vorhanden ist, werden in Kontakt mit den
O-Ringen 31 gehalten.
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In
der dargestellten Ausführungsform
wird das durch die Pettier-Elemente erhitzte oder gekühlte Medium
darin gehindert, zu dem heizungsseitigen Verteiler 2 und
dem kühlungsseitigen
Verteiler 3 geleitet zu werden, in dem erlaubt ist, dass ein
Abschnitt, wo kein Peltier-Element vorhanden ist, zwischen dem heizungsseitigen
Verteiler 2 und dem kühlungsseitigen
Verteiler 3 Sandwich-artig angeordnet ist.
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Obwohl
in der dargestellten Ausführungsform
der heizungsseitige Verteiler 2 und der kühlungsseitige
Verteiler 3 mit entsprechenden Rührelementen 5 und 6 versehen
sind, wird die axial wirkende Kraft jedes der Rührelemente 5 und 6 durch
assoziierte Stoppelemente 28 oder 32 unterstützt, die
an den entsprechenden Stützschaft 12 oder 23 gepresst sind,
um integral an dem assoziierten Verteiler 2 oder 3 in
der axialen Richtung fixiert zu sein. In dem Zustand, in welchem
die Rührelemente 5 und 6 innerhalb
der entsprechenden Verteiler 2 und 3 angebracht
sind, werden die Stoppelemente 28 und 32 an entsprechenden
Orten in einem kleinen Abstand nach innen bezüglich der Flanschoberflächen der
assoziierten Flansche 2a und 3a positioniert.
Weiter insbesondere weist das Stoppelement 26 seine Spitze
an einem positioniert auf, der näher
an dem Wärmeübertragungsmediumeinlass 13 liegt
als an der ersten Stufe 2i der Öffnung des heizungsseitigen Verteilers 2.
Aus diesem Grund werden die Stoppelemente 28 und 32 und
die Rührelemente 5 und 6 nicht in
Kontakt mit dem thermoelektrischen Modul 7 gehalten, sondern
es wird eine Lücke 4 zwischen
jedem der Rührelemente 5 und 6 und
dem thermoelektrischen Modul 7 gebildet. Diese Lücke weist
eine Lückengröße von etwa
1 bis 2 mm auf.
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Auch
ist der Stator 8 extern auf dem Lochplattenabschnitt 2c des
heizungsseitigen Verteilers 2 angebracht. Ein Fixierverfahren
für den
Stator 8 ist wie folgt.
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Der
Lochplattenabschnitt 2c des heizungsseitigen Verteilers 2 wird
zunächst
in das Loch 8a in dem Stator 8 eingesteckt und,
auf den Stator 8 folgend, wird der Fixierring 9 extern
an dem heizungsseitigen Verteiler 2 angebracht. Wenn der
Fixierring 9 anzubringen ist, nachdem, wie in 17A dargestellt ist, die Nuten 27b und
die Vorsprünge 2f miteinander ausgerichtet
wurden, wird der Fixierring 9. in Richtung auf den Stator 8 gedrückt, wobei
die Vorsprünge 2f konsequenterweise
in Eingriff mit den assoziierten Nuten 27b geraten, und
zu diesem Zeitpunkt werden die Halbinseln 27d des Fixierrings 9 in
entsprechende Ort benachbart zu dem Flansch 2a statt den
Vorsprüngen 2f verbracht,
ohne mit den Vorsprüngen 2f zu
interferieren.
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Dann
wird, wie in den 17A und 17B dargestellt
ist, der Fixierring 9 in eine Richtung, die durch den Pfeil
dargestellt ist, gedreht, was verursacht, dass die Vorsprünge 2f mit
den geneigten Seiten der Eingriffsvorsprünge 27e der entsprechenden Halbinseln 27d in
Eingriff kommen, während
die Halbinseln 27d nach hinten gedrückt werden, um sich elastisch
zu deformieren. Eine weitere Drehung des Fixierrings 9 in
der Richtung, die durch den Pfeil dargestellt ist, führt dazu,
dass die Vorsprünge 2f über die
entsprechende Eingriffsvorsprünge 27e der Halbinseln 27d reiten
und dann in einer Position zwischen den Eingriffsvorsprüngen 27e und
den Verstärkungsrippen,
wie in 17C dargestellt, gehalten werden.
Als ein Ergebnis hiervon kann der Stator somit integral auf der
Lochplatte 2c des heizungsseitigen Verteilers 2 fixiert
werden.
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Der
Betrieb des Verteilers 1 gemäß der dargestellten Ausführungsform
wird nun beschrieben werden.
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Dieser
Verteiler 1 wird als ein Teil eines Kühlgeräts 45 verwendet, welches
Wärmetauscher 40 und 41 und
Luftventilationskammern 43 und 44 aufweist, wie
in 18 dargestellt ist.
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Die
hochtemperaturseitige Luftventilationskammer 43 und die
niedertemperaturseitige Luftventilationskammer 44 werden
verwendet, um Gase zu sammeln, die in einem Röhrensystem aus einem beliebigen
Grund enthalten sind, und um zu verhindern, dass die Gase in dem
Röhrensystem
zirkulieren, und um auch eine leicht gängige Zirkulation des Wärmeübertragungsmediums
zu erleichtern, auch wenn die Quantität des Wärmeübertragungsmediums aus einem
beliebigen Grund reduziert ist. Die Luftventilationskammern 43 und 44 sind
in entsprechenden Räumen
angeordnet, wo die Gase in dem Röhrensystem aufgebaut
werden, und weisen entsprechende Maximalkapazitätsabschnitte auf, die an dem
höchsten Niveau
des Röhrensystems
positioniert sind.
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Eine
bestimmte Struktur jeder der Luftventilationskammern 43 und 44 ist
so, wie in 19 dargestellt ist, und schließt ein Tank-artiges
Gefäß 47 ein,
mit einem Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 48 und
einem Wärmeübertragungsmediumauslassanschluss 49,
die beide darin definiert sind.
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Als
ein strukturelles Merkmal, welches für die dargestellte Ausführungsform
speziell ist, verwendet sowohl der Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 48 als
auch der Wärmeübertragungsmediumauslassanschluss 49 ein
Rohr. Das den Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 48 bildende
Rohr erstreckt sich in das Gefäß 47 durch
einen zentralen Abschnitt des Bodens eines solchen Gefäßes 47.
Das Rohr, welches den Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 48 innerhalb
des Gefäßes 47 bildet,
erstreckt sich zu einer Position benachbart zu dem Schwerpunkt des
Gefäßes 47,
während
es sich in die Umgebung des Schwerpunkts des Gefäßes 47 öffnet.
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Auf
der anderen Seite erstreckt sich das Rohr, welches den Wärmeübertragungsmediumauslassanschluss 49 bildet,
in das Gefäß 47 durch
einen zentralen Abschnitt einer Seite des Gefäßes 47. Auch das Rohr,
welches den Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 48 innerhalb
des Gefäßes 47 bildet,
erstreckt sich zu einer Position benachbart zu dem Schwerpunkt des
Gefäßes 47,
während
es sich in die Umgebung des Schwerpunkts des Gefäßes 47 öffnet.
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Da
die Luftventilationskammer 43 und 44, die in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
verwendet werden, den Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 48 und
den Wärmeübertragungsmediumauslassanschluss 49 aufweisen,
die sich in die Umgebung des Schwerpunkts des entsprechenden Gefäßes 47 öffnen, weisen
die Luftventilationskammer 43 und 44 keine Ausrichtung
auf. Mit anderen Worten, obwohl es bevorzugt ist, dass die Luftventilationskammern 43 und 44 verwendet
werden, während
entsprechende Stellungen gemäß 19 angenommen werden,
werden die entsprechenden Öffnungen
des Wärmeübertragungsmediumeinlassanschlusses 48 und
des Wärmeübertragungsmediumauslassanschlusses 49 zu
jeder Zeit in das Wärmeübertragungsmedium
getaucht, unabhängig
davon, ob sie aus einem beliebigen Grund geneigt oder umgedreht positioniert
sind. Aus diesem Grund werden die Luftventilationskammern 43 und 44 keine
Luft (oder Gas) durch die entsprechenden Öffnungen des Wärmeübertragungsmediumeinlassanschlusses 48 und
des Wärmeübertragungsmediumauslassanschlusses 49 innerhalb
des Gefäßes 47 einsaugen,
sogar wenn sie in einer geneigten Stellung verwendet werden.
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Da
von den Luftventilationskammer erwartet wird, dass sie eine ähnliche
Funktion und Effekte zeigen, ist eine solche Luftventilationskammer 53 vorhanden,
wie in 20 dargestellt ist. In der Luftventilationskammer,
die in 20 dargestellt ist, ist sowohl
der in 19 dargestellte Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 48 als
auch der in 19 dargestellte Wärmeübertragungsmediumauslassanschluss 49 durch
ein einzelnes Rohr 51 gebildet, welches gebogen ist, um
eine L-Form darzustellen. In der dargestellten Ausführungsform
ist ein gebogener Abschnitt des Rohrs 51 benachbart zu
dem Schwerpunkt des Gefäßes 47 positioniert,
und es ist eine Öffnung 52 an
einem solchen gebogenen Abschnitt definiert.
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Erneut
Bezug nehmend auf die Beschreibung des Gefriergeräts 45 ist
eine Hochtemperaturseite des Verteilers 1 mit einem Wärmestrahlungskondensor
(Wärmeaustauscher) 40 und
der Hochtemperaturseite einer Luftventilationskammer 43 fluidmäßig verbunden.
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Weiter
insbesondere sind ein Entladungsanschluss des Wärmestrahlungskondensors (Hitzeaustauschers) 40 und
der Wärmeübertragungsmediumeinlassanschluss 13 des
Verteilers 1 miteinander verbunden. Auch sind der Wärmeübertragungsmediumentladeanschluss 14 des
Verteilers 1 und der Einlassanschluss 40 der Hochtemperaturluftventilationskammer 43 miteinander
verbunden. Auch sind der Wärmeübertragungsmediumentladeanschluss 49 der
Hochtemperaturluftventilationskammer 43 und ein Einlassanschluss
des Wärmestrahlungskondensors
(Wärmeaustauscher) 40 miteinander
verbunden.
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Auf
diesem Weg kann ein geschlossener Kreis einschließlich einer
Serie der Hochtemperaturseite des Verteilers 1, der Hochtemperaturseite
der Luftventilationskammer 43 und des Wärmestrahlungskondensors (Wärmeaustauschers) 40 definiert werden.
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Das
Röhrensystem
auf einer Kühlungsseite des
Verteilers 1 ist auch ähnlich
zu dem oben beschriebenen, wobei ein endothermischer Verdampfer (Wärmeaustauscher) 41 und
die temperaturseitige Luftventilationskammer 44 miteinander
fluidmäßig verbunden
sind, um einen geschlossenen Kreislauf zu bilden.
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Innerhalb
des Röhrensystems
zirkuliert als eine Hauptkomponente das wasserhaltige Wärmeübertragungsmedium.
Es ist festzuhalten, dass eine Gefrierschutzlösung, wie etwa beispielsweise
Polypropylenglykol, bevorzugt innerhalb des Röhrensystems auf der kühlenden
Seite hinzugefügt
wird. Während
es bevorzugt ist, dass das Wärmeübertragungsmedium
in der Form eines wasserhaltigen fluiden Mediums als eine Hauptkomponente
aufgrund einer relativ großen
spezifischen Wärme
verwendet wird, kann dafür
jedes andere Fluidmedium verwendet werden.
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In
dem Kühlgerät in der
dargestellten Ausführungsform
wird keine Extrapumpe verwendet, da der Verteiler 1 gleichzeitig
als eine Pumpe zum Bewegen des Wärmeübertragungsmediums
dient.
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In
diesem Zustand wird eine elektrische Energie zu dem thermoelektrischen
Modul 7 des Verteilers 1 und auch zu dem Stator 8 zugeführt.
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Als
ein Ergebnis nimmt die Temperatur der heizungsseitigen Wärmeübertragungsoberfläche (exothermischer
Oberfläche) 7a des
thermoelektrischen Moduls 7 zu, während die der kühlungsseitigen
Wärmeübertragungsoberfläche (endothermische
Oberfläche) 7b abnimmt.
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Auf
der anderen Seite wird der Stator 8 elektrisch mit Energie
versorgt, um eine magnetische Kraft auszuüben, welche auf den Rotor 16 innerhalb des
heizungsseitigen Verteilers 2 durch den heizungsseitigen
Verteiler 2 wirkt. Konsequenterweise wird eine Rotationskraft
in dem Rotor 16 innerhalb des heizungsseitigen Verteilers 2 erzeugt.
Mit anderen Worten besteht in dem Verteiler 1 mit dem darin eingebauten
thermoelektrischen Modul in Übereinstimmung
mit der dargestellten Ausführungsform
der Motor aus dem Rotor 16 und dem Stator 8, positioniert
innerhalb und außerhalb
des heizungsseitigen Verteilers 2. Aus diesem Grund führt ein
Zuführen von
elektrischer Energie zu dem Stator 8 zu einer Rotation
des Rotors 16 innerhalb des heizungsseitigen Verteilers 2.
Als ein Resultat hiervon rotiert das heizungsseitige Rührelement 5,
welches mit dem Rotor 16 integriert ist, wobei das Rührblatt
(Rührabschnitt) 15 des
heizungsseitigen Rührelements 5 seine
Rotation beginnt.
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In
dem Verteiler 1 mit dem darin eingebauten thermoelektrischen
Modul gemäß der dargestellten Ausführungsform
ist keine Schaftdichtung notwendig, da der Rotor 16 des
Motors in dem heizungsseitigen Verteiler 2 vorgesehen ist.
Mit anderen Worten: da der Rotor 16 innerhalb des abgedichteten
heizungsseitigen Verteilers 2 rotieren muss, ist eine Fluidabdichtung
sichergestellt und ein Leck des Wärmeübertragungsmediums ist minimiert.
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Auch
sind in dem Verteiler 1 gemäß der dargestellten Ausführungsform
die Magneten 15d und 25d an die Rührelemente 5 bzw. 6 angepasst,
und die Rührelemente 5 und 6 sind
in einer Art angeordnet, dass sie einander gegenüberliegen, wobei das thermoelektrische
Modul 7 zwischen diesen liegt, während entsprechende Polaritäten der
Magneten 15d und 25d so liegen, dass sie sich
magnetisch anziehen. Aus diesem Grund ziehen sich die Magneten 15d und 25d der
Rührelemente 5 und 6 an,
und so wie das heizungsseitige Rührelement 5 innerhalb
der zweiten Kavität 10d auf
der Heizungsseite rotiert, rotiert auch das kühlungsseitige Rührelement 6 auf
der Kühlungsseite.
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Mit
anderen Worten führt
eine Zuführung
von elektrischer Energie zu dem Stator 8 zu einer Rotation
der Rührelemente 5 und 6 innerhalb
der entsprechenden Kavitäten.
Dementsprechend rotiert das Rührelement 6 sogar
auf der kühlenden
Seite des Verteilers 1, während es in einem abgedichteten
Zustand bleibt.
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Somit
rotiert innerhalb jeder Kavität
das Wärmeübertragungsmedium
und es wird eine Energie auf das Wärmeübertragungsmedium übertragen. Das
Wärmeübertragungsmedium,
welche eine Rotationskraft übertragen
hat, wird nach außen
durch die Wärmeübertragungsentladeanschlüsse 14 und 24 entladen.
Auf diesem Weg kann der Verteiler 1 mit dem darin eingebauten
thermoelektrischen Modul gemäß der dargestellten
Ausführungsform
als eine Pumpe funktionieren, wobei jedoch der Fließweg für das Wärmeübertragungsmedium
im Inneren eindeutig ist.
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Mit
anderen Worten tritt in der Heizungsseite des Verteilers 1 das
Wärmeübertragungsmedium
in den Wärmeübertragungsmediumeinlass 13 an
dem Ende des heizungsseitigen Verteilers 2 ein. Dieses Wärmeübertragungsmedium
fließt
dann durch den ersten hohlen Abschnitt 10a innerhalb des
einen kleinen Durchmesser aufweisenden röhrenförmigen Abschnitts 2e.
Anschließend
passiert das Wärmeübertragungsmedium
zwischen den Rippen 11b in dem zweiten Röhrenabschnitt 10b innerhalb
des einen großen
Durchmesser aufweisenden röhrenförmigen Abschnitts 2d hindurch.
Das Wärmeübertragungsmedium
fließt
weiter durch den Lochplattenabschnitt 15a des heizungsseitigen
Röhrelements 5 und
anschließend
durch die Rippen 15g, bevor es die vordere Oberflächenöffnung des
Scheibenabschnitts 15b des heizungsseitigen Rührelements 5 erreicht.
Dann fließt
das Fluid durch einen Abschnitt der Öffnung 16a des Rotors 16 (während es
teilweise durch einen äußeren Umfangsabschnitt
des Rotors 16 fließt)
und fließt
direkt in die zweite Kavität 10d durch
einen geraden Durchgang. Aus diesem Grund ist der Druckverlust innerhalb
des Verteilers 1 klein.
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Die
vorstehende Beschreibung trifft genauso auf die Kühlungsseite
zu, und das Wärmeübertragungsmedium
tritt in den Wärmeübertragungsmediumeinlass 21 an
dem Ende der Kühlungsseite
des Verteilers 3 ein, fließt durch den hohlen Abschnitt 20a,
fließt
dann durch die Rippen 22b innerhalb des zweiten hohlen
Abschnitts 20b und fließt schließlich durch den Lochplattenabschnitt 25a des
kühlungsseitigen
Rührelements 6,
bevor es die Mitte der Flügel 25c des
kühlungsseitigen
Rührelements 6 erreicht.
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In
dem Verteiler 1 gemäß der dargestellten Ausführungsform
fließt
das Wärmeübertragungsmedium
durch die gerade Passage und dann direkt in einen zentralen Abschnitt
der Flügel 15c und 25c der entsprechenden
heizungsseitigen Rührelemente 5 und 6.
Da der zentrale Abschnitt der Flügel 15c und 25c dort
ist, wo eine Neigung zum Aufbau eines negativen Drucks als ein Resultat
einer Rotation besteht, kann der Verteiler 1 eine hohe
Effizienz als eine Pumpe zeigen.
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Auch
wird das in den zentralen Abschnitt der Flügel 15c und 25c eingetretene
Wärmeübertragungsmedium
durch die Flügel 15c und 25c derart gerührt, dass
das Wärmeübertragungsmedium
die exothermischen oder endothermischen Oberflächen des thermoelektrischen
Moduls 7 mit einer hohen Frequenz kontaktieren kann. Insbesondere
fließt
das Wärmeübectragungsmedium
in diese Lücken,
um die Wärmeübertragungsoberflächen 7a und 7b des thermoelektrischen
Moduls 7 mit einer hohen Frequenz zu kontaktieren, da in
diesem Verteiler 1 die Flügel 15c und 25c und
die benachbarten Oberflächen
des thermoelektrischen Moduls 7 durch das Zwischenschieben
der entsprechenden Lücken
von etwa 1 bis 2 mm beabstandet sind. Da in der dargestellten Ausführungsform
die Lücke
zwischen der Spitze des Stoppelements 28 und dem thermoelektrischen
Modul 7 vorhanden ist, kann das Wärmeübertragungsmedium in einen
zentralen Abschnitt des thermoelektrischen Moduls 7 wirbeln,
an welchem ein Wärmeaustausch
an einem solchen zentralen Abschnitt des thermoelektrischen Moduls 7 stattfindet.
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Auch
sind in der dargestellten Ausführungsform
die Rippen 15g und 25g, die innerhalb entsprechender
Lochplattenabschnitte 15a und 25a der Rührelemente 5 und 6 vorgesehen
sind, in der Form einer Platte und weisen Oberflächen auf, die wie in 12 dargestellt
relativ zu der Achse geneigt sind. Diese Rippen 15g und 25g rotieren
zusammen mit den assoziierten Rührelementen 5 und 6.
Aus diesem Grund wird das Wärmeübertragungsmedium verwirbelt
und durch die Rippen 15g und 25g getrieben und
dementsprechend kann eine hohe Effizienz erwartet werden, da das
Wärmeübertragungsmedium
durch die Lochplattenabschnitte 15a und 25a hindurchtritt.
Mit anderen Worten erlaubt eine Rotation der Rippen 15g und 25g eine
Funktion, die ähnlich derjenigen
ist, die von einer axialen Flusspumpe gezeigt wird, und dementsprechend
wird das Wärmeübertragungsmedium
gezwungen, direkt gegen das thermoelektrische Modul zu stoßen.
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Das
Wärmeübertragungsmedium,
welches in die zentralen Abschnitte der Flügel 15c und 25c eingetreten
ist, wird durch Rotation der Flügel 15c und 25c getrieben
und wird dann aus den Wärmeübertragungsmediumauslässen 14 und 24 ausgestoßen. Da
das Wärmeübertragungsmedium
insoweit ausgestoßen
ist, wird ein frisches Wärmeübertragungsmedium
durch die Wärmeübertragungseinlässe 13 und 21 eingesaugt.
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Es
sei festgehalten, dass in dem Verteiler 1 gemäß der dargestellten
Ausführungsform
der Winkel, mit dem die Wärmeübertragungsauslässe 14 und 24 eingepasst
sind, zwischen der Heizungs- und der Kühlungsseite differiert. Wir
insbesondere hier zuvor beschrieben, liegt der röhrenartige Abschnitt 14a auf
der Heizungsseite auf der gleichen Ebene wie die zweite Kavität 10d und
erstreckt sich in einer Richtung tangential zu der zweiten Kavität 10d,
während
er auf der Kühlungsseite
mit einem Winkel angepasst ist, der nach außen relativ zu der Ebene der Kavität 20d geneigt
ist. Aus diesem Grund koinzidiert auf der Heizungsseite der röhrenartige
Abschnitt 14a mit einem Vektor der Richtung, in welcher
das Wärmeübertragungsmedium
getrieben wird, während
auf der Kühlungsseite
entsprechende Vektoren auseinanderfallen. Dementsprechend unterscheiden
sich in dem Verteiler 1 gemäß der dargestellten Ausführungsform
die Entladungsrate der Heizungsseite und die Entladungsrate der
Kühlungsseite
voneinander.
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Da
innerhalb der Kavität
das Wärmeübertragungsmedium
auch gerührt
wird, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Wärmeübertragungsmedium
die Wärmeübertragungsoberflächen 7a und 7b kontaktiert.
Insbesondere tritt in der dargestellten Ausführungsform das Wärmeübertragungsmedium
in einer Richtung in rechten Winkeln bezüglich der Wärmeübertragungsoberflächen 7a und 7b des
thermoelektrischen Moduls 7 ein. Aus diesem Grund trifft
das Wärmeübertragungsmedium
in rechten Winkeln auf das thermoelektrische Modul 7. Dementsprechend
zeigt der Verteiler 1 gemäß der dargestellten Ausführungsform
eine hohe Wärmeaustauscheffizienz
zwischen dem Wärmeübertragungsmedium
und den Wärmeübertragungsoberflächen 7a und 7b.
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Zusätzlich weist
dieser Verteiler 1 keinen rotierenden Schaft auf, der sich
möglicherweise
durch eine Wandoberfläche
erstreckt. Mit anderen Worten ist ein Leck des Wärmeübertragungsmediums gering,
da der Rotor 16 in der abgedichteten Bedingung begleitet
durch Rotation der Rührelemente 5 und 6 rotiert.
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(Ausführungsform 2)
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Im
Folgenden wird eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist festzuhalten, dass
Komponententeile, welche Funktionen zeigen, die denen in der ersten
Ausführungsform ähnlich sind,
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und die Beschreibung
nicht erneut vorgenommen wird.
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Wie
in den 21 und 22 dargestellt
ist, wird in dem Verteiler 60 gemäß dieser Ausführungsform
der Verteiler nur auf der Heizungsseite verwendet, und es wird auf
der Kühlungsseite
kein Verteiler verwendet. Der heizungsseitige Verteiler 2 ist
von einer Struktur, die vollständig
identisch mit der in der zuvor beschrie benen ersten Ausführungsform
ist, und diese Ausführungsform
ist eine Version, in welcher der kühlungsseitige Verteiler 3,
der in der vorherigen Ausführungsform
verwendet wurde, mit einem Rippenelement 61 ersetzt ist.
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Mit
anderen Worten wird in dem Verteiler 60 gemäß der zweiten
Ausführungsform
die kühlungsseitige
Wärmeübertragungsoberfläche 7b des
thermoelektrischen Moduls 7 direkt anstoßend mit
einer Wandoberfläche
(Wärmeleitungsplatte) 61a des
Rippenelements 61 gehalten. Dieser Verteiler 60 ist
für eine
Verwendung in einem Kühlschrank
wünschenswert,
in welchem Luft im Inneren in Kontakt mit dem Rippenelement 61 gekühlt wird.
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In
jeder der vorstehenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird der Rotor 16 in der Form
eines Permanentmagneten verwendet, es kann jedoch eine Windung ähnlich zu
dem Standard Induktionsmotor verwendet werden. Wenn die Windung
für den
Stator in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, muss jedoch
bei einer Isolation Vorsicht walten.
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In
jeder der vorstehenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann der Freiraum zwischen dem Rotor 16 und
der zweiten Kavität 10b vergrößert werden,
um die Fließpassage
für das Wärmeübertragungsmedium
zu definieren, obwohl ein Durchgangsloch in dem zentralen Abschnitt
des Rührelements 5 definiert
ist, um eine Fließpassage für das Wärmeübertragungsmedium
zu definieren.