DE60025908T2

DE60025908T2 - Sammelleitung mit eingebautem thermo-elektrischem modul

Info

Publication number: DE60025908T2
Application number: DE60025908T
Authority: DE
Inventors: Toshio Hirakata-shi UETSUJI; Syouhei Yasu-gun INAMORI; Osao Soraku-gun KIDO; Kenichi Nishinomiya-shi MORISHITA; Masatsugu Sakai-shi FUJIMOTO
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2020-03-18
Also published as: JP2000274872A; CN1344362A; EP1167895A1; AU3193600A; DE60025908D1; WO2000057115A1; EP1167895B1; EP1167895A4; KR20010108346A; CN1148548C; US6490869B1; AU755698B2; KR100436907B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verteiler mit einem eingebauten thermoelektrischen Modul eines einen Peltier-Effekt aufweisenden Typs.
STAND DER TECHNIK
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die WO-A1-9531688 offenbart eine Kühlvorrichtung.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine vergrößerte Vorderansicht eines Verteilers mit einem darin eingebauten thermoelektrischen Moduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Seitenansicht des Verteilers gemäß 1 von der rechten Seite;
3 ist eine Seitenansicht des Verteilers gemäß 1 von der linken Seite;
4 ist ein longitudinaler Querschnitt des in 1 dargestellten Verteilers;
5A ist ein vergrößerter Querschnitt, welcher einen Stützschaft und seine Umgebung gemäß 4 darstellt;
5B ist ein vergrößerter Querschnitt, welcher eine Modifikation von 5A darstellt;
6 ist ein vergrößerter Querschnitt eines Endabschnitts des in dem Verteiler gemäß 4 zur Verfügung gestellten thermoelektrischen Moduls;
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 dargestellten Verteilers;
8A ist eine detaillierte perspektivische Explosionsansicht einer heizenden Seite des in 1 dargestellten Verteilers;
8B ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Rührelements auf der heizenden Seite;
8C ist ein Querschnitt, welcher einen einen kleinen Durchmesser aufweisenden Lochplattenabschnitt des Verteilers auf der heizenden Seite darstellt;
8D ist ein Querschnitt eines Lochplattenabschnittes des Rührelements der heizenden Seite;
9 ist eine detaillierte perspektivische Explosionsansicht, welche einen Stator und seine Umgebung in dem in 1 dargestellten Verteiler darstellt;
10A ist eine vergrößerte Vorderansicht des Verteilers der heizenden Seite in dem in 1 dargestellten Verteiler;
10B ist ein Querschnitt des in 10A dargestellten Verteilers der heizenden Seite;
11 ist eine vordere vergrößerte Ansicht des Rührelements, welches in dem in 1 dargestellten Verteiler inkorporiert ist;
12 ist ein Querschnitt des Rührelements gemäß 11;
13A ist ein longitudinaler Querschnitt eines in dem in 1 dargestellten Verteilers verwendeten Rotors;
13B ist eine Ansicht des in 13A dargestellten Verteilers von der linken Seite;
14 ist eine vergrößerte Vorderansicht des in dem 1 dargestellten Verteiler verwendeten thermoelektrischen Moduls;
15 ist eine vergrößerte teilweise Seitenansicht des in 14 dargestellten thermoelektrischen Moduls;
16A ist eine vordere vergrößerte Ansicht eines Fixierrings;
16B ist eine Rückansicht des Fixierrings;
16C ist ein Querschnitt entlang der Linie XVIc-XVIc in 16A;
16D ist eine Seitenansicht, wenn in einer Richtung gemäß dem Pfeil A in 16A gesehen wird;
17A ist eine vergrößerte Vorderansicht, welche einen Zustand des Fixierrings darstellt, bevor er befestigt ist;
17B ist eine vergrößerte Vorderansicht, welche den Fixierring darstellt, welcher durch Rotation befestigt ist;
17C ist eine vergrößerte Vorderansicht, welche einen Zustand des Fixierrings darstellt, der befestigt wurde;
18 ist ein strukturelles Diagramm, welches eine den in 1 dargestellten Verteiler verwendende Kühlmaschine darstellt;
19 ist ein Querschnitt, welcher eine Luftventilationskammer darstellt;
20 ist ein Querschnitt, welcher eine Modifikation der Luftventilationskammer darstellt;
21 ist ein teilweiser Querschnitt des das thermoelektrische Modul gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisenden Verteilers; und
22 ist eine Aufsicht auf den in 21 dargestellten Verteiler.
BESTER MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
(Ausführungsform 1)
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.
Die Details werden nun beschrieben.
Der heizungsseitige Verteiler 2 ist aus einem Polypropylenharz oder einem Polyäthylenharz durch die Verwendung einer Injektionsformtechnik gebildet.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Als ein strukturelles Merkmal speziell der dargestellten Ausführungsform ist ein kubischer Permanentmagnet 15d innerhalb jeder Flügel 15c befestigt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Für das thermoelektrische Modul 7 ist es möglich, ein einzelnes rechtwinkliges thermoelektrisches Modul zu verwenden, welches zwischen Aluminiumscheiben liegt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Es wird nun der Zusammenbau des Verteilers 1 beschrieben.
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.
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.
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.
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.
Auch ist der Stator 8 extern auf dem Lochplattenabschnitt 2c des heizungsseitigen Verteilers 2 angebracht. Ein Fixierverfahren für den Stator 8 ist wie folgt.
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.
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.
Der Betrieb des Verteilers 1 gemäß der dargestellten Ausführungsform wird nun beschrieben werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In dem Kühlgerät in der dargestellten Ausführungsform wird keine Extrapumpe verwendet, da der Verteiler 1 gleichzeitig als eine Pumpe zum Bewegen des Wärmeübertragungsmediums dient.
In diesem Zustand wird eine elektrische Energie zu dem thermoelektrischen Modul 7 des Verteilers 1 und auch zu dem Stator 8 zugeführt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
(Ausführungsform 2)
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Verteiler (1) mit einem eingebauten thermoelektrischen Modul (7), wobei der Verteiler aufweist: ein thermoelektrisches Modul mit exothermischen und endothermischen Oberflächen (7a, 7b), welche erhitzt bzw. gekühlt werden, wenn diesen ein elektrischer Strom zugeführt wird; einen Verteilerkörper (17), welcher das thermoelektrische Modul aufnimmt, wobei der Verteiler eine darin definierte Kavität (10d) zum Eintreten eines Fluidmediums in Kooperation mit mindestens einer der exothermischen und endothermischen Oberflächen (7a, 7b) und einen darin definierten Hohlraum (10a, 10b) aufweist, um sich von einem Außenraum zu der Kavität (10d) zu erstrecken; ein Rührelement (5), angeordnet innerhalb des Verteilerkörpers und einen Rührabschnitt (15) integriert mit einem Rotor (16) zum Rühren des Fluidmediums innerhalb der Kavität (10d) aufweisend; und einen extern auf dem Verteilerkörper angebrachten Stator (8), wobei der Rotor (16) und der Stator (8) miteinander kooperieren, um einen Motor zu bilden, wobei das Rührelement (5), wenn dem Stator (8) eine elektrische Energie zugeführt wird, innerhalb der Kavität (10d) rotiert wird, um es dem Fluidmedium zu erlauben, in Richtung der Kavität (10d) an einem Inneren des Rührelements (5) vorbei zu fließen, dadurch gekennzeichnet, dass: die Kavität (10d) und der Hohlraum einen im wesentlichen geraden Fließweg bilden, der sich in einer Richtung senkrecht zu den exothermischen oder endothermischen Oberflächen (7a, 7b) erstreckt; und das Rührelement (5) innerhalb des Fließweges so angeordnet ist, dass eine Richtung einer Rotationsachse des Rührelements (5) im wesentlichen mit einer Richtung des Fließweges übereinstimmt und die endothermischen und exothermischen Oberflächen (7a, 7b) schneidet.
Verteiler (1) mit dem eingebauten thermoelektrischen Modul (7) nach Anspruch (1), wobei der Rotor (16) in einer zylinderähnlichen Form ausgebildet ist, mit einem zentralen hohlen Abschnitt (16a), und wobei das Fluidmedium an einem solchen hohlen Abschnitt vorbeifließt.
Verteiler (1) mit einem eingebauten thermoelektrischen Modul (7) nach Anspruch 1, wobei das Rührelement (5) ein darin definiertes Durchgangsloch aufweist, wobei das Durchgangsloch mit einem Blattelement (15) versehen ist, wobei dem Fluidmedium erlaubt ist, von dem Fließweg durch das Durchgangsloch in Richtung auf die Kavität (10d) zu fließen.
Verteiler (1) mit dem eingebauten thermoelektrischen Modul (7) nach Anspruch (1), wobei das Rührelement (5) einen mit einem darin definierten Durchgangsloch versehenen zentralen Abschnitt aufweist, und wobei ein Lagerelement (15f) innerhalb des Durchgangsloches mittels Rippen (15g) gestützt ist, und wobei ein Stützschaft (12) in das Lagerelement eingefügt ist, wobei der Stützschaft relativ zu dem Verteilerkörper (17) fixiert ist, um somit das Rührelement für eine Rotation zu stützen.
Verteiler (1) mit dem eingebauten thermoelektrischen Modul (7) nach Anspruch 4, wobei die Rippen (15g) zum Stützen des Lagerelements (15f) mit entsprechenden geneigten Oberflächen versehen sind.
Verteiler (1) mit dem eingebauten thermoelektrischen Modul (7) nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Lagerelement (15f) ein darin definiertes und einen einen Durchmesser aufweisendes Loch aufweist, welcher Durchmesser sich an einem Ende desselben nach außen vergrößert.
Verteiler (1) mit dem eingebauten thermoelektrischen Modul (7) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Lagerelement (15f) ein mit einem abgeschrägten Abschnitt (15h) versehenes Ende aufweist.
Verteiler (1) mit dem eingebauten thermoelektrischen Modul (7) nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der Verteilerkörper (17) Kavitäten (10d, 20d) aufweist, definiert zwischen dem Hohlraum (10a, 10b) und der exothermen Oberfläche (7a) bzw. zwischen dem Hohlraum (20a, 20b) und der endothermen Oberfläche (7b), wobei das Rührelement in jeder der Kavitäten vorgesehen ist, wobei mindestens eines der Rührelemente mit Magneten (15d, 25d) versehen ist, wobei eine Rotation von einem der Rührelement zu dem anderen der Rührelemente mittels einer magnetischen Kraft übertragen wird; oder der Verteilerkörper (17) nur eine der Wärmeübertragungsoberflächen (7a, 7b) des thermoelektrischen Moduls abdeckt, wobei die andere der Wärmeübertragungsoberflächen des thermoelektrischen Moduls an eine wärmeleitende Platte (61a) anstoßend gehalten ist.