DEP0034550DA - Anordnung zur elektrothermischen Kälteerzeugung mittels Peltier-Effekt - Google Patents
Anordnung zur elektrothermischen Kälteerzeugung mittels Peltier-EffektInfo
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Description
angem.alsi Patent
Bearbeiter: Heichmann
Erfinderj Prof.Dr.Justi
Abt.A'erk* Zf/E IW
Kosten trägt ι W/T
betr.noch» AK-Hof
^itglgrgänguags Schenkel dee Thermoelementea sind als Einkristalle ausgebildet.
Anordnung ZjLir^elektrQtkermisghga iS<eergeuftung;.
Gegenetand der Erfindung ist die Ausnutzung der kristallographlsohen Anisotropie der Thermokraft bei Metall-Sinkrlstallen.
Bsi der elektrothermiechen Kälteerzeugung durch den Peltier-Sffskt» der beim Flieesen eines elektrischen Stromes durch ein
lBiermoelement an dessen Lötstellen entsteht f kommt es darauf an»
eine möglichst gute elektrische Leitfähigkeit au erzielen, damit die Joule fBche Wärme die Peltier^Kalte möglichst wenig kompensiert.
Andererseits soll die Wärmeleitfähigkeit des Thermoelementes möglichst gering sein, damit kein Temperaturausgleich
durch Wärmeleitung zwischen der warmen und kalten Lötstelle erfolg« (Yergl. die quantitative Durchrechnung bei E. Justi, "leitfähigkeit
und Leitungsmechanismus fester Stoffe", Gottingen, 1948, Verlag Vandenhoeck & Ruprecht, S. I08-II3.) Diese beiden Bedingungen
Bind insofern nicht voneinander abhängig, als nach dem bekannten f i edemann-frans * sehen üesets das Verhältnis der Wärmeleitfähigkeit
χ sur elektrischen Leitfähigkeit % der absoluten Temperatur T proportional isti % / % · L.T. Die Konstante L
ist am kleinsten für reine Metalle, die aber den Nachteil seigen, keine hohe differenziell© Thermokraft£ zu erreichen. Diese ist
aber, mit T multipliziert, nach den benennten Thomson»eohen Gleichungen
(vergl. B.Jußti I.e. S· 84) gleich dem PeltiexvKoeffisienten f , der für die Erzeugung der Peltier-Kälte Q« T .J.t.
(J«Stromstärke, t*Zeit) maßgebend ist·
Verwendet
ReiA.
Verwendet man andererseits statt reiner Metalle MetalI-Legierungen, um Koebinationen
mit hohen Theraiokraften e zu erreichen, ?o wird die nutzsbare Kälteleistung dadurch herabgesetzt, daß bei den
Legierungen die Wiedemann-Frana1 »che 3ahl L sehr viel größer als bei den reinen Metallen ausfällt. Dadurch wird bei gleichbleibender Wärmeleitfähigkeit «wischen den beiden Löteteilen der elektrische Widerstand auf dieser Strecke großer und damit auch die Joule' sehe Wärme, die der Peltier-Kälteleistung entgegenwirkt.
Unter den reinen Metallen erzielt man bekanntlich die höchste "effektive Thermokraftw e*, d.h. die auf normalen Wert von L bebesogene Thermokraft für die Kombination von Wismut-Antimont
die annähernd 100 (% V/Grad liefert. Geringe Legierungszusätze erhöhen zwar die Thermokraft
dieser Kombination stark, vermehren aber gleichzeitig den spezifischen elektrischen Widerstand so
stark, dal die Kälteleistung absinkt.
Die Tatsache, daß Wisaut und Antimon nicht regulär kristallisieren, ermöglicht es, daß bei solchen Einkristallen die Theraokraft von der Kristallrlchtung abhängt, so
daß swieenan swei verschiedenen Kristallflächen des Einkristalle Theraospannungen
auftreten. (Vergl. IvJusti, I.e. 8. 100 U. 101).
Wie neuere Messungen gezeigt haben, kann man die Thermokraft eines Bi-Sb-Thermoelementee von ca. 100 auf 150^ V/Grad erhöhen, wenn man den Wismut-ßchenkel senkrecht aur kristallographischen Hauptachse, den Antimon-ßchenkel parallel dasu ausschneidet. Auf diese Weise gelingt es, die Thermokraft um ca· 50 % zu
erhöhen, ohne dafi die Konstante L im selben MaBe »unähae. Diese Erhöhung der effektiven Thermokraft bewirkt eine bedeutende
Terbesserung des Wirkungsgrades der Kälteerzeugung, wie aus den bei E. Justi, l.o. (S. 108-11J) wiedergegebenen Formeln und
Diagrammen hervorgeht.
- Figuren
2 Patentansprüche
Patentansprüche:
Claims (1)
- Patentansprücheι1·) Anordnung zur elektrothermlsehen Kälteerzeugung mittels Peltier-Effekt, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein oder hei de Schenkel des fhermoeleraentes is einkristallinen Zustand befinden und die kristallographisohe Orientierung so gewählt wird, daß die effektive Theraokraft über dem beim Polykristall erreichten Betrag liegt.2») Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Wismut-Antimon-Thenaoelementes der Wismut-Schenkel senkrecht zur kristallographiscben Hauptachse, der Antimon-Schenkel parallel dazu ausgeschnitten ist·
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