JP5274544B2 - 熱電式の温度調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱電的に作業する複数の温度調節エレメントを有する熱電式の温度調節装置であって、前記温度調節エレメントが、電流供給時に形成される冷たい面を一方側に備え、この一方側とは反対側に暖かい面を備えており、前記温度調節エレメントの両側に、それぞれの通気室内に収容された空気・熱交換体を備え、かつ該空気・熱交換体に沿って空気の流れを形成するファンを備えている形式のものに関する。

このような形式の温度調節装置は、ケーシング例えば電子装置を備えた配電盤のための換気装置に関連して、ドイツ連邦共和国実用新案登録第２０００７９２０号明細書に開示されている。このような公知の、天井ユニットとして構成された換気装置は、複数の気流室を備えたフラットな直方体状のユニットとして構成されていて、特に少なくとも１つのペルチェ素子を備えた熱伝達装置を有しており、前記ペルチェ素子は、選択的された電流流れ方向に応じて、このペルチェ素子の一方の面に沿って流れる空気を冷やすか又は暖めるこことができ、これとは逆に他方の面は暖められるか若しくは冷やされる。このようなアクティブに作業するペルチェ熱伝達装置の前方の流れ管路内に、熱交換器を備えた別個の流れ室が設けられており、この熱交換器の前方に、内部の空気流を供給するための遠心ファンが接続されている。内部の空気流は、空気がペルチェ熱伝達装置に達する前に、熱交換器内で熱交換のための外部の空気流と交差し、次いで一方では軸流ファンによって周囲に放出され、他方では温度調節された空気として配電盤内にガイドされる。このような構成においては、ペルチェ熱伝達装置は、通気装置の別の温度調節部材、特に前置された熱交換器と協働して補助的に作用する。前記通気装置は、通気室と一緒に比較的かさばるユニットを形成する。

ドイツ連邦共和国特許出願第１０２００６０２０４９９．９号明細書においては、ペルチェ素子を備えた別の熱電式の温度調節装置によれば、流れ管路が、貫流する空気によって熱伝達を実施する熱交換エレメントに通じる複数の部分流れ管路内に開口していることによって、フラットでコンパクトな構成で高い効率が得られる。

アメリカ合衆国特許出願第２００６／０１３７３５９号明細書には、複数のペルチェ素子モジュールを備えた、冷やすための又は暖めるための熱電式の温度調節装置が開示されている。冷たい面又は暖かい面を介して、閉じた循環路に熱伝達流体例えば液体金属がガイドされる。この場合、循環路内に熱交換器も配置されている。このような構造においては適当な冷却管路を備えたファン装置は設けられていない。

ドイツ連邦共和国特許第１０２１８３４３号明細書には、車両のためのペルチェ素子を備えた電気式の温度調節装置が開示されている。この場合、ペルチェ素子の一方側だけが、周囲の管路内に生ぜしめられた空気流にさらされる。この空気流は車両の内室内に導かれ、（冷たい）他方側は、制御ユニットの出力構成部材に熱的に接触している。従って、第２の側（他方側）には、相応の冷却管路及び当該のファン装置は設けられていない。

冷却又は加熱するためのペルチェ素子を備えた、その他の熱電式の温度調節装置は、特開２０００−１３０９０９号明細書に記載されている。この場合、種々異なる出力で制御されるファンが設けられている。しかしながらこれらのファンは、ケーシングの外側でペルチェ素子ユニットの面に対して垂直に向けて配置されている。

複数の熱電式に作業する温度調節エレメントを備えた、別の熱電式の温度調節装置は、アメリカ合衆国特許公告第６１８１５５６号明細書に記載されている。この公知の熱電式の温度調節装置においては、基板上に配置され、特別な形式で冷却装置に接続されているか若しくは冷却装置によって包囲されているプロセッサユニットＣＰＵ又はその他の半導体素子を冷却するために、複数のペルチェ素子が、一方側だけに複数の薄板を有する冷却体上に設けられた換気装置と組み合わされている。冷却のために、さらに熱結合されたブリッジが設けられている。このような構造では、所定の空気流を得ることは困難である。

ドイツ連邦共和国実用新案登録第２００１−３７７５号明細書にも、ペルチェ素子を備えた、熱電式の温度調節装置つまり冷却装置が開示されている。この場合、ペルチェ素子の暖かい側及び冷たい側に、ファンを備えた室が配置されていて、冷たい側と当該のファンとの間に、発生した熱を周囲空気に放出する冷却体が配置されており、この場合、冷たい側と当該のファンとの間に別の冷却体が配置されている。この別の冷却体は、ファンによって、冷却体からの冷気を冷却器内で分配するために、複数の薄板を有している。この場合も、種々異なる組み込み可能性において所定の流れ比を得ることは困難である。

そこで本発明の課題は、冒頭に述べた形式の熱電式の温度調節装置を改良して、できるだけ安価な費用で種々異なる使用目的に使用できるような、特に配電盤又はケーシングを冷却するために使用できるようなものを提供することである。

この課題は、請求項１の特徴に記載した構成によって解決された。この場合、通気室が、熱交換体の側方を、流れ方向に対して平行に、かつ温度調節エレメントとは反対側のカバー側を包囲する流れ管路として構成されており、この流れ管路が空気流入開口と空気流出開口とを有しており、この場合、各流れ管路のファンが、その流入開口に又は流出開口に配置されている。

本発明の手段によって、種々異なる要求に応じて簡単に拡大する可能性及び適合させる可能性を提供する、モジュール構造形式のコンパクトな構成が得られる。例えば、スペースが節約されたコンパクトな構造によって、電子組み込み構成部材への有利な組み込み可能性を有する配電盤又は小型のケーシングが得られる。さらにまた、別の用途で使用することができる。例えば種々異なる形式の物質又は表面を冷却することができる。コンパクトかつフラットで、しかも安価な構造形式の共に、従来構造の機器と比較して高い効率及び軽量な重量が得られる。この場合、温度調節は、公知であるように、当該の温度調節エレメントの選択された電流の流れ方向に応じて、温度調節エレメントに沿ってガイドされた空気を冷却又は加熱することによって行われる。

構造形式の種々異なる実施態様によれば、両ファンが、当該の熱交換体の横隣で、前記温度調節モジュールの同じ側に、又は前記温度調節モジュールのそれぞれ互いに反対側に組み込まれている。

フラットで、コンパクトな構造及び高い効率は、前記ファンが遠心ファンとして構成されており、該遠心ファンの半径方向側の流れ開口が各熱交換体に対面していて、この場合、前記遠心ファンの軸方向側の流れ開口が前記温度調節エレメントのフラットな面に対して垂直に整列されているか、又は、前記ファンが軸流ファンとして構成されていて、それぞれの流れ管路が、当該の前記軸流ファンに対面する領域内に、遠心ファンの軸方向に向いた方向成分を有していることによって得られる。

別の実施態様によれば、前記ファンが２つとも吹き込みファンとして、又は吸込みファンとして構成されているか、又は一方のファンが、所属の流れ管路に関連して吸い込みファンとして構成され、他方のファンが所属の流れ管路に関連して吹き込みファンとして構成されている。

効率及び可変な配置可能性のために有利な別の実施態様によれば、一方では冷たい面に対応配置された流れ管路、他方では暖かい面に対応配置された流れ管路が、向流で又は並流で空気によって貫流される。

できるだけ高い効率を得るために有利な構造は、前記熱交換体が、冷たい面又は暖かい面に対して垂直に、かつ空気流れ方向に対して平行に、当該の流れ管路によって方向決めされた複数の薄片を有していることによって得られる。

高いエネルギ散逸量を有する消費器を備えた大型のケーシング又は配電盤のための温度調節出力は、温度調節モジュールが、周縁部の領域において少なくとも１つの縁部区分に連結装置を備えており、該連結装置を介して、該連結装置に対応して構成され、かつ相補的な連結装置を有する別の温度調節モジュールが接続可能であることによって、有利な形式で高められる。各温度調節モジュールが一方の縁部区分に連結装置を有し、他方の縁部区分に相補的な連結装置を有していることによって、確実な連結が得られる。

有利な拡大可能性は、連結装置が、機械的な連結手段と電気的な連結要素とを有していることによって、得られる。温度調節モジュールの外側輪郭は種々異なっていてよいが、平面図で見て長方形又は直方体状であっても有利である。従って、例えば温度調節モジュールの互いに反対側で、狭い縁部区分に配置された連結装置及びこれに対応する相補的な連結装置を設けることによって、別の温度調節モジュールを整列させることによって簡単な拡大可能性が得られ、ひいては温度調節出力の段階的変化（Kaskadierung）及び拡大縮小（Skalierung）が得られる。

複数の温度調節モジュールを簡単に接続するために、連結装置が、機械的な連結手段と電気的な連結要素とを有しており、また、電気的な連結要素が、信号導線及び／又は供給導線を電気的に連結するための少なくとも１つのプラグ／カプラユニットを有している。

この場合、種々異なる変化実施例によれば、機械的な連結手段が、差込み接続エレメント、係止接続エレメント、ねじ接続エレメント及び／又は磁石接続エレメントを有している。

１つの制御モジュールを有する制御装置が設けられており、該制御装置が、１つの温度調節モジュール又は温度調節モジュールのグループに電気的に接続せしめられるか又は接続可能であって、前記制御装置は、単数及び／又は複数の温度調節モジュールが種々異なる温度調節出力に関連して制御可能又は調節可能であることによって、有利な温度調節装置の構成及び運転が得られる。

本発明の別の実施態様によれば、前記制御装置は、前記ファンの種々異なる制御によって、かつ／または温度調節エレメントへの電流供給の種々異なる制御によって、種々異なる温度調節出力が制御可能又は調節可能であるように、構成されている。これによって可変な使用可能性及び運転可能性が得られる。

温度調節モジュールが、前記制御装置によって互いに異なって制御可能であれば温度調節の別の有利な制御可能性が得られる。

効果的な温度調節を得るために、前記制御装置は、温度調節出力の種々異なる要求をカバーするために、種々異なる電力で前記ファンを制御するように、及び種々異なる電力で温度調節エレメントを制御するように構成されており、前記ファンを制御するための電力及び前記温度調節エレメントを制御するための電力の全必要量がそれぞれの温度調節出力において最小となるように、前記ファンの制御と前記温度調節エレメントの制御とが互いに調整されている。このために、有利には、前記制御装置が、マイクロコントローラとして構成された少なくとも１つの制御ユニットを有しており、該制御ユニットに、必要な温度調節出力に応じたセンサ信号に基づいて、前記ファン及び前記温度調節エレメントを制御するための信号を供給するプログラムがメモリーされている。

さらに、種々異なる要求に適合させるために、少なくとも１つのエネルギ供給モジュールを備えた電気エネルギ供給部が設けられており、単数又は複数の前記エネルギ供給モジュールが個別の温度調節モジュール又は温度調節モジュールのグループに選択的に電気エネルギを供給するように構成されている。

この場合、有利な構成によれば、前記制御装置が、固有のケーシングを有する少なくとも１つの制御モジュールを有しており、前記制御モジュール及び／又は単数又は複数の前記エネルギ供給モジュールが、同様に、単数又は複数の温度調節モジュールに電気かつ／または機械的に連結するための連結装置を備えている。

機能及び使用のために有利な構成によれば、前記温度調節モジュールが、ケーシング下部とケーシング上部とを備えたケーシングを有しており、前記温度調節エレメントと前記熱交換体と前記ファンとが前記ケーシング下部内に配置され、かつ保持されている。

この場合、流れ管路が前記ケーシング下部内に配置されていれば、有利な構成が得られる。

この場合、製造、機能及び使用可能性のために有利な手段によれば、前記ケーシング下部が直方体状に構成されていて、該ケーシング下部の下側に取り外し可能に取り付けられたケーシング底部が設けられており、前記ケーシング下部の、前記下側とは反対側の上側が、前記ケーシング上部によってカバーされており、前記ケーシング底部内に、流入開口と、該流入開口に流れ管路を介して流体接続している流出開口が配置されており、前記ケーシング上部内に、別の流入開口と、この別の流入開口に、別の流れ管路を介して接続されている別の流出開口が配置されている。

この場合、取り扱い易いコンパクトな構造によれば、ケーシング上部が上側から外方に向かってキャップ状に突き出していて、縦断面図で見て台形又は外方に凸状に湾曲成形されており、前記ケーシング上部の中央区分と、該ケーシング区分に面した、前記ケーシング下部の上部領域の中間壁との間に、電気エネルギ源殊に電源装置が収容されている収容室が形成されている。

流れ管路を、空気ガイド及び温度調節のその他の構成部材に組み込み、かつ適合させるために、前記ケーシング下部内に、外側輪郭形状が直方体状であるケーシング挿入体が挿入されており、該ケーシング挿入体に流れ管路が形成されており、この場合、ケーシング挿入体は例えば耐熱性の、頑丈なプラスチック材料より成っている。

コンパクトで、取り扱い易い構造を得るために、さらに本発明の別の実施態様によれば、前記ケーシング挿入体の長手方向の長さが前記ケーシング下部に対して短縮されており、前記ケーシング挿入体の狭い外側と、該外側に面した、前記ケーシング下部の狭い内側との間のスペース内に前記制御ユニットが収容されている。

機能及び使用のためのその他の利点は、前記ケーシング上部の上側のカバー壁に光学表示器が組み込まれていることによって、得られる。

配電盤壁部に組み込まれた温度調節モジュールの概略的な縦断面図である。 図１に示した温度調節モジュールの斜視図である。 別の実施例による温度調節モジュールの概略的な縦断面図である。 配電盤壁部に組み込まれた、別の実施例による温度調節モジュールの概略的な縦断面図である。 図４に示した温度調節モジュールの斜視図である。 １つのユニットに組み立てられた複数の温度調節モジュールの概略図である。 １つのユニットに組み立てられた複数の温度調節モジュール、並びにこれに所属する電気的な供給モジュールの概略的な平面図である。 １つのユニットに組み立てられた複数の温度調節モジュール、制御モジュール及び電気的な供給モジュールの概略図である。 連結装置を備えた、１つのユニットに組み立てられた複数の温度調節モジュールの概略図である。 ケーシング壁部上に載設された温度調節モジュールの、別の実施例の概略的な縦断面図である。 図１０に示した温度調節モジュールの変化実施例の縦断面した斜視図である。 図１１に示した温度調節モジュールの、Ａは下側の斜視図、Ｂは上側の斜視図である。 図１１に示した温度調節モジュールの、Ａは平面図、Ｂは縦断面図、Ｃは右から見た図、Ｄは下から見た図、ＥはＤのＢ−Ｂ線に沿った断面図、ＦはＤのＣ−Ｃ線に沿った断面図、Ｇは面図である。 図１１に示した温度調節モジュールの分解した斜視図である。 ケーシングに組み付けた状態の温度調節モジュールの斜視図である。 図１５に示した、温度調節モジュールが組み付けられたケーシングを、扉を開けた状態でケーシングの内側から見た斜視図である。 上部を除いてケーシング内に組み込まれた温度調節モジュールの斜視図である。 温度調節装置のための制御装置の概略的なブロック回路図である。

本発明を以下に図面に示した複数の実施例を用いて説明する。

図１は、配電盤２の後壁２．１に組み込まれた、熱電式の温度調節装置の温度調節モジュール１を示す。温度調節モジュール１の一部は、側壁２．２によって側方が仕切られている配電盤２の内室２．３内に配置されており、これに対して温度調節モジュール１の他の部分は、配電盤２の外室２．４内に位置している。例えば電気的な構成部分の損失熱によって暖められた内室空気を冷却し、かつ所定に温度レベルに維持するために、温度調節モジュール１の、前記内室２．３に向けられた部分によって、配電盤２の内部空気が温度調節される。内部温度が低い場合には、温度調節モジュール１によって流れ方向を逆転させることによって内室空気を加熱することもできる。温度調節モジュール１の同様の構成は、例えばケーシング内におけるような、より小さい内室においても可能であって、別の形式の冷却しようとする表面又は材料と協働する温度調節モジュール１を使用することも可能である。

温度調節モジュール１は、有利な形式で複数の熱電素子特にペルチェ素子１０を有しており、このペルチェ素子１０は公知の形式で、電流が流れる際にその一方のフラットな面に冷気を生ぜしめ、他方のフラットな面に熱を生ぜしめる。流れ方向を逆転させることによって、冷たい面と暖かい面との交換が行われる。

温度調節エレメント１０の冷たい面上及び暖かい面上に、それぞれの面に対して垂直に位置する複数の薄片（Lammellen）を備えた熱交換体１１若しくは１１′が設けられており、これらの薄片は、図１では（及び図３、図４、図６でも）薄片形状の表示上の理由により、図平面に対して垂直に位置しているように示されているが、実際には、熱交換体１１，１１′を貫流する空気の、矢印で示された流れ方向に対して平行に配置されている。熱交換体１１，１１′は、特に熱交換体１１，１１′がアルミニウム又は銅等の良好な熱伝導率を有する材料より成っていれば、薄片を介して、高い効率で温度調節エレメント１０の当該面間で熱交換を行う。

熱交換体１１，１１′は、温度調節エレメント１０の冷たい面若しくは暖かい面によって覆われた側で、並びに薄片を通って流れる空気の流れ方向に対して平行に延在する両側でそれぞれ、流れ管路１５，１５′を形成するために、管路カバー１２，１２′及び側方の壁区分によって小さい間隔を保って包囲されている。前記流れ管路１５，１５′によって、熱交換体１１，１１′を貫流する空気は薄片の面に沿って効果的にガイドされるようになっており、この場合、流れ管路１５，１５′は、温度調節エレメント１０の冷たい面若しくは暖かい面に対して平行に延在しており、温度調節エレメント１０の冷たい面若しくは暖かい面に対して垂直で、流れ方向に対して直交する方向に延びる平面において、流れ管路１５，１５′の一方側に空気流入開口１４若しくは１４′を有し、この空気流入開口１４若しくは１４′から大きく離れた端部側つまり空気流出側に空気流出開口１６，１６′を有している。流れ管路１５若しくは１５′の空気流入側にそれぞれファン１３若しくは１３′が取り付けられており、このファン１３若しくは１３′によって、空気がそれぞれ流れ管路１５，１５′を通って熱交換体１１若しくは１１′に吹き付けられ、空気は空気流出開口１６，１６′から流出すると、一方では配電盤の内室２．３内に温度調節されて流れ込み、他方では外室２．４内にガイドされる。ファン１３，１３′は、例えば遠心ファンとして構成されており、この遠心ファンは空気を軸方向で吸込み、半径方向側の開口（この半径方向側の開口によってファンは流れ管路１５若しくは１５′に気密に接続されている）を通して空気を吹き込む。このような形式で、配電盤２の内室２．３内の温度調節しようとする空気は高効率で必要な温度にもたらされる。さらに、このような構成によって、コンパクトで比較的フラット（平ら）な構造形式が得られる。

図２に示されているように、ファン１３若しくは１３′は、それぞれの管路区分１７，１７′によって流れ管路１５，１５′に連結されている。空気流出開口１６，１６′にも同様の管路区分が設けられており、この場合、空気は、流出側の管路区分を介して例えば流れ管路１５若しくは１５′内の流れ方向に対して垂直に流出ガイドされる。これとは逆に、入口側でも、空気が流れ管路内の流れ方向に対して垂直方向で当該のファン１３，１３′内に流入する。

図１及び図２に示した実施例では、一方では温度調節エレメント１０の冷たい面に配属されたファン、他方では温度調節エレメント１０の暖かい面に配属されたファンが、流れ管路１５若しくは１５′の互いに反対側に配置されており、流れ方向は、２つの熱交換体１１，１１′内へのファン１３，１３′のそれぞれの吹き込み方向に基づいて、矢印で示されているように逆向きである。

図３に示した温度調節モジュール１の実施例においては、同様にこのような向流原理（Gegenstrom-Prinzip）が用いられている。図１及び図２に示した実施例とは異なり、一方のファン、図示の実施例では配電盤の内室に配属されたファンが、吹き込み側の遠心ファンとして構成されており、これに対して他方のファン、図示の実施例では外室２．４に配属されたファン１３′が吸い込み側の遠心ファンとして構成されている。この場合、空気は、ファンの半径方向側の開口、空気流入開口１４′及び流れ管路１５′並びに空気流出開口１６′を通って吸い込まれ、ファン１３′を通って軸方向で外へガイドされる。

図４及び図５に示した、例えば配電盤２の後壁に組み込まれた温度調節モジュール１において、温度調節エレメント１０の冷たい面若しくは暖かい面の２つのファン１３，１３′は、同様に、温度調節モジュール１の同じ側でそれぞれ流れ管路１５，１５′に接続されている。この場合、２つのファン１３，１３′は、前記実施例と同様に吹き込みファン、有利には遠心ファンとして構成されているので、図４に矢印で示した流れ方向を有する並流原理（Gleichstrom-Prinzip）に従って作業する温度調節モジュール１の構造が得られる。この場合、吹き込みファンが温度調節モジュール１の同じ側に配置されていることによって、図１に示した実施例におけるよりもコンパクトな構造が得られるが、一般的に、横断面全体に亘ってコンスタントな温度分布が得られる向流原理におけるよりも効率は低い。

図６には、複数の温度調節モジュール１をつなぎ合わせる可能性を示しており、この場合、ファン１３，１３′は例えば、複数の温度調節モジュール１よりつなぎ合わされたユニットの一方側に配置されていて、流れ方向で互いに並列配置された温度調節モジュール１を通る流れが得られるようになっている。この場合、温度調節モジュール１のできるだけ互いに密接した連結が可能となるように、互いに隣接し合う温度調節モジュール１の管路区分１７，１７′は取り除かれる。特に長い管路において空気の流れを補助するために、一方の管路側に吹き込みファンを配置し、同じ管路において他方の管路側に吸込みファンを配置することができる。

連結接続を簡単にするために、温度調節モジュール１の該当する側に、機械的な連結手段２１，２１′及び／又は電気的な連結要素２２，２３を備えた連結装置２０，２０′が設けられており、この場合、一方の温度調節モジュール１の機械的な連結手段２１及び電気的な連結要素２２は、他方の温度調節モジュール１の機械的な連結手段２１′及び電気的な連結要素２３に対して相補的に構成されている。このような形式で、並列配置された温度調節モジュール１の確実な電気的接続においてより確実な機械的な連結が得られる。連結装置２０，２０′は有利には、図９に示されているように支持体区分又はフレーム２５，２５′の区分に取り付けられている。図６と同様に、連結装置は、流れ方向に対して平行に延在する温度調節モジュールの側だけに形成されているか、又はこの側に付加的に形成されており、これによって、温度調節モジュール１の流れ方向に対して垂直な並列接続が可能である。つまり複数の平行な管路を設けることができる。この場合、管路区分１７，１７′及び／又はファン１３，１３′を簡単に取り外すことによって、簡単に拡張することができる。この場合、複数の温度調節モジュール１が流れ方向で互いに並んで配置されていれば、ファンは選択的に、複数の温度調節モジュール１より形成された温度調節ユニットの反対側に接続してもよい。流れ方向に対して垂直方向に並んで配置された構成においては、温度調節モジュール１のファン１３，１３′はそのまま残され、隣合って配置される。温度調節モジュールを並列配置することによって、温度調節出力の様々な要求に適合する多様な可能性が得られ、この場合、冷却しようとする構成部材を組み付けるか又は交換することによって、例えば要求の変化に応じて、後から簡単に拡張することができる。

さらにまた、温度調節装置は、１つ又は複数の電源装置を備えていてよい。この電源装置は、図７に示されているように、電気的なエネルギ供給モジュール３０，３０′の形で、温度調節モジュール１に又は温度調節装置１の１つのグループに簡単に接続することができる。この場合、供給モジュール３０，３０′は有利な形式で、温度調節モジュール１の連結に関連して上述され、かつ図８に概略的に示された実施例と同様に、機械的にかつ／又は電気的に連結するための連結装置２０，２０′を備えていてよい。

さらに、温度調節の制御又は調整のために、制御装置４０が設けられている。この制御装置４０は、有利には少なくとも１つの制御モジュールを有しており、この制御モジュールは、様々な数の温度調節モジュール１、例えば１つだけの温度調節エレメントを制御するために構成されていて、この温度調節エレメントのための監視装置を有していてもよい。制御モジュールは、それぞれの特性及び要求に簡単に適合させるためのプログラミング可能なマイクロコントローラを有していて、さらにＡＣ／ＤＣコンバータ及びその他の必要な制御構成部材を有していてよい。この場合、制御装置４０は温度調整出力を、例えばファン１３，１３′を様々な形式で制御することによって、かつ／または温度調節エレメントがスイッチオン又はスイッチオフされるまで温度調節エレメントへの給電を制御することによって、制御若しくは調整する。これによって、温度調節を広範囲に亘って制御若しくは調整することができる。

図９は、機械的な連結手段２１，２１′の幾つかの実施例を示しており、この場合、例えばねじ結合、又はつなぎ合わせようとする２つの温度調節モジュール１若しくは供給モジュール３０，３０′又は制御モジュール４０に配置された磁石エレメント又はスナップフックとの磁気的な結合が示されている。ねじを用いない係止結合も可能である。さらに、電気的な連結要素２２，２３が有利な形式でプラグ／カプラユニットとして構成されている。フレーム２５も設けられている。このフレーム２５は、場合によっては供給モジュール３０，３０′及び／又は制御モジュール４０と共につなぎ合わせられた複数の温度調節モジュール１を有している。

図１０は、ケーシング壁例えば後壁２．１に外部から取り付けられた温度調節モジュール１を備えた温度調節装置の別の実施例の概略的な縦断面図が示されており、この場合、モジュールケーシング５の内部つまりモジュールケーシング５のケーシング下部６内に、例えば少なくとも１つのペルチェ素子１０を備えた熱電式の温度調節装置が配置されており、該温度調節装置の一方の（例えば冷たい）側が後壁２．１に対面していて、前記温度調節装置の他方の（例えば暖かい）側が後壁２．１とは反対側を向いている。後壁２．１内に、温度調節モジュール１の空気流入開口１４及び空気流出開口１６に応じて位置決めされた複数の区分（又はより大きい共通の１つの区分）が設けられており、この区分を通って、ペルチェ素子１０に沿って流れる空気がケーシング２の内部から導入され、次いで冷却されて再びケーシング内に導入される。これは、空気流出開口１６の近傍に配置されたファン１３によって生ぜしめられる空気流Ｌで示されている。ペルチェ素子１０の両側に配置された熱交換体（この熱交換体を通って空気流Ｌがガイドされる）じは、見やすくするために省かれている。ペルチェ素子１０の、後壁２．１とは反対側に沿ってガイドされた空気流Ｌも、当該の空気流入開口１４′を通って流入し、空気流出開口１６′の近傍のファン１３′を介して導出され、この場合、空気流入開口１４′と空気流出開口１６′とは、上方に向かって外側に突き出すケーシング上部７の両端部領域に形成されている。

後壁２．１から離れる方向で上方に湾曲されたケーシング上部の中央領域は中間室を覆っており、この中間室は、ケーシング下部６の上部領域の中間壁８とケーシング上部７の内側との間に形成されていて、エネルギ供給の電源装置４２を受容している。しかも、中間壁８とケーシング上部７のカバー壁との間のスペース内に、例えば発光ダイオード又は制御可能な英数字記号を有する光学式表示器４３が配置されている。ケーシング下部６の側方の狭い側壁に受容スペースが形成されており、この受容スペース内にマイクロコントローラを備えた制御ユニット４１が収容されている。この場合、制御装置４０の制御ユニット４１のための、この受容スペースは、（図１４に示されている）ケーシング挿入体９と、ケーシング下部６の狭い側壁の内側との間に形成されている。

図１０に概略的に示された温度調節モジュール１は、図１１〜図１４に詳しく示されている。図１１の縦断面図に示されているように、ケーシング下部６内の冷却管路１５，１５′がケーシング挿入体９内の湾曲された管路によって形成されており、この管路は、部分的に狭くされた流過横断面と部分的に広くされた流過横断面とによって形成されているので、ペルチェ素子１０、特にこのペルチェ素子に良好に熱を伝導するように取り付けられた多数の薄片より成る熱交換体１１，１１′に沿って空気が妨げられることなく流れ、高い効率で温度調節される。

この場合、ペルチェ素子１０は、ケーシング下部６の側壁に対して平行に延在する単数又は複数の平面内に配置されており、薄片は、ケーシング下部６の側壁に対して垂直に延在していて、ケーシング下部６の底部２８に対して平行に一方ではペルチェ素子１０の暖かい側に、また他方ではペルチェ素子１０の冷たい側に突き出している。ペルチェ素子１０の領域内で、このペルチェ素子１０の平面内に、同様にケーシング下部６の側壁に対して平行に配向された、冷却管路１５，１５′の中間壁が配置されているので、ペルチェ素子１０の領域内に、図１１に示したような、ケーシング下部６の側壁に対して平行に配置された管路区分を備えた積層構造の冷却管路が得られる。この場合、ペルチェ素子１０は主に、モジュールケーシング５の長手方向の中心横断面の範囲内で、ケーシング下部６若しくは該ケーシング下部６内に挿入されたケーシング挿入体９の全高に亘って配置されている。この場合、ケーシング下部６の側壁に対して平行に間隔を保って配置されたペルチェ素子１０が、物理的に同じ側（例えば暖かい／暖かい又は冷たい／冷たい）同士で対面し合っていれば、平行に間隔を保って配置された２つのペルチェ素子１０間の中間室が前述の管路幅を有しており、この場合、ペルチェ素子１０の互いに対面し合う側に設けられた、自由端部が互いに逆向きに向けられた、熱交換対１１若しくは１１′の薄片が、貫流する空気をできるだけ効果的に熱交換するために互いにできるだけ狭く互いに隣接し合っている。流れ管路１５，１５′のこのような積層構造は、熱交換体１１，１１′を備えたペルチェ素子１０の領域内にだけ設ければよい。これに対して、流れ管路１５，１５′は、空気流入開口１４，１４′及び空気流出開口１６，１６′の領域内でケーシング下部６若しくはこのケーシング下部６内に挿入されたケーシング挿入体９の幅全体に亘って延在しており、冷たい側に配属された（例えば配電盤内部に通じる）、及び暖かい側に配属された（例えば外部に通じる）流れ管路１５，１５′は、ケーシング下部６の側壁に対して垂直に延在する壁区分を備えている。

図１１は、空気流出開口１６，１６′の近傍に配置されたファン１３，１３′を示しており、このファン１３，１３′は、図示の実施例では軸流ファンとして構成されている。この場合、ケーシング挿入体９内に、外部に通じる流れ管路１５′に配属されたファン１３′が設けられており、このファン１３′のファン軸線は、直方体状のモジュールケーシング５の狭い長手方向面に対して傾斜して配置され、かつケーシング挿入体９の相応に成形された受容部内に受容されていて、該受容部内に例えば係止手段によって固定されている。ファン軸線を狭い側壁に対して傾斜させて（かつ長い側壁に対して平行に）配置することによって、この領域内における空気流れ管路１５′の方向に合致させることできるので、少なくとも流れ管路の主要な構成部分がファン軸線方向に整列され、できるだけ低いファン出力で、高い空気流量を有する、妨害のない均一な空気の流れが得られ、これによってファンを制御するためのエネルギ需要が減少され、しかも騒音発生が可能な限り小さい。図１１に示されているように、ケーシング下部の側壁に対して垂直に延在する区分も、モジュールケーシングの狭い側壁に対して斜めに配置され、前記ファン軸線と同様に傾斜されている。これに対応して、流れ管路１５′の空気流入側の区分も空気流入開口１４′に向けられている。

同様に、ケーシング内部若しくは配電盤内部に接続された流れ管路１５も成形されているが、この場合、配電盤２若しくはケーシングの内部とのつながりを考慮する必要がある。流れ管路１５の空気流出開口１６の領域内に配置されたファンは、ケーシング下部６若しくはケーシング挿入体９の底部側がフラット（平ら）であるために、ファンの軸線は、組み込みの理由によりケーシング下部６の底部２８に対して垂直に配置されており、この場合、流れ管路１５のためにも流出領域内でケーシング下部６の狭い側に対して斜めに向けられた、流れ管路１５の管路壁によって、ファン軸線方向に向けられた主要な流れ成分が得られ、またファン１３の比較的僅かな出力需要で高い空気流が得られる。ペルチェ素子１０の周囲に拡大した領域及び狭められた領域を前後に備えた流れ管路１５，１５′の構造によって、管路が変向されたコンパクトな構造でしかも効果的な温度調節が得られる。

さらに図１１〜図１４に示されているように、空気流入開口１４，１４′並びに空気流出開口１６，１６′は、流れ経路に粗い異物が侵入するのを防ぐために、それぞれベンチレーショングリルを備えている。所定の使用条件下で必要であれば、いずれにしても粗いフィルタマットをベンチレーショングリル２７の領域に付加的に使用してもよい。キャップ状のケーシング上部７の領域に、ベンチレーショングリル２７を、場合によってはエアマットと組み合わせて、別個に取り出し可能に係止された挿入体２６内に配置することができるので、ベンチレーショングリル２７は簡単に交換することができる。この場合、縦断面図で見てほぼ台形又は凸状に外方に湾曲されたケーシング上部７は、側方の両端部領域に挿入体２６を有している。この挿入体２６は、台形の場合、傾斜した面を形成しており、これらの面には、当該の空気流入開口１４′若しくは空気流出開口１６′も、場合によっては所属のファン１３′と共に配置されている。

ケーシング下部６、ケーシング上部７、中間壁８、ファン１３，１３′及び流れ管路１５，１５′並びに空気流入開口１４，１４′及び空気流出開口１６，１６′を備えたモジュールケーシング５の前記構造は、図１３Ａ乃至図１３Ｇにも示されている。

ケーシング下部６とケーシング上部７と、所属のファン１３，１３′を有するケーシング挿入体９とを備えたモジュールケーシング５の構造の詳細な図１４に示されており、この場合、ファン１３，１３′、空気流入開口１４，１４′、それぞれベンチレーショングリル２７及び場合によってはファンマット２７．１並びに、ケーシング上部７の挿入体２６が示されている。またケーシング下部６の側壁においてケーシング挿入体９内に重ねて配置された流れ管路１５，１５′が示されており、この場合、一方の流れ管路１５は横方向で中央領域に配置されていて、他方の流れ管路１５′の２つの区分（ペルチェ素子１０の所属の外側における）は、側方に隣接する領域内に配置されている。また、ケーシング下部６の主要な構成部分とケーシング上部７との間にシールエレメントが配置されている。ケーシング挿入体９は、有利には耐熱性のプラスチックより成っており、これに対してケーシング下部６は例えば金属より成っていて、ケーシング上部９はプラスチックより成っている。ケーシング下部６は、底部２８と両側壁とを備えた横断面Ｕ字形の下区分を有しており、これに対してケーシング下部６の上区分は、空気流入開口１４′及び空気流出開口１６′のための対応する区分を備えた中間壁８、並びに直方体条のケーシング下部６を有している。

図１５に示されているように、温度モジュール１はその底部２８が直に、ケーシング２の外側、例えば後壁２．１に取り付けられており、この場合、空気流入開口１４と空気流出開口１６の後壁２．１内に、対応する区分が挿入されている。このような構成において、図１６に示されているように、組み込みのためにケーシング２の内室が完全に提供され得る。

これに対して、図１７に示した実施例では、温度調節モジュール１は、ケーシング上部７を残して、後壁２．１に形成された対応する切欠を通して、外側からケーシング２の内室内に挿入されている。これによって、図１０乃至図１７に示した実施例による温度調節装置は、ケーシング若しくは配電盤の外側に取り付けるか、又はケーシング若しくは配電盤内に組み込むためにも適している。この場合、種々異なる温度調節出力を維持するために、このような形式の複数のファンが、その長手方向面で以て互いに平行に並列配置される。

図１８は、１つの温度調節モジュール１又は相互接続された複数の温度調節モジュールの制御装置４０のための実施例を示す。この制御装置は、例えば前記形式で構成された、ケーシング上部７の内側と中間壁８の上側との間に配置された制御ユニット及び／又は、ケーシング挿入体９の狭い側とケーシング下部６の狭い側との間に配置された制御ユニット４１を有しており、この制御ユニット４１は、有利な形式でプログラミング可能なマイクロコントローラを有している。このマイクロコントローラに、ファン１３，１３′及びペルチェ素子１０の制御及び温度調節モジュール１の制御のためのプログラムがメモリーされている。制御は、センサ装置４４から発信されるセンサ信号（特に冷却しようとするスペースの容積、湿気、温度その他に関する信号）に関連して行われる。さらに、制御ユニット４１のメモリー若しくは相応に構成されたマイクロコントローラ４１に、所定の基準に基づくプログラムで算出された調節パラメータを備えた表が記憶されている。ファン１３，１３′及びペルチェ素子１０への電気的なエネルギ供給は、有利な形式で電源装置４２によって行われる。この電源装置４２は、ケーシング上部７と中間壁８との間の主要室内に配置されている。この場合、例えば２４Ｖの所定の供給電圧が設けられており、これに対して、必要な温度調節出力及び冷却又は加熱出力は、周囲パラメータ若しくはセンサ信号にも応じて、ペルチェ素子１０及びファン１３，１３′を最適に制御することによって、できるだけ高いエネルギ効率で制御若しくは調節される。このために、制御ユニット内で、ファン１３，１３′の制御特性とペルチェ素子１０の制御特性とが互いに関連付けられ、これらの部材のエネルギを最適化する制御が選択される。この場合、ペルチェ素子１０は、所定の電流制御領域内で暖かい側と冷たい側との間の最大温度差を可能とするように設定されており、またファンは、ファンの容積流が電流に関連して、ペルチェ素子の特性に合わせた最適な環境条件、及びこの環境条件に合わせられた流れ管路の形状が得られるように設定されている。

１ 温度調節モジュール、 ２ 配電盤、 ２．１ 後壁、 ２．２ 側壁、 ２．３ 内室、 ２．４ 外室、 ６ ケーシング下部、 ７ ケーシング上部、 ８ 中間壁、 ９ ケーシング挿入体、 １０ 温度調節エレメント（ペルチェ素子、熱電素子）、 １１，１１′ 熱交換体、 １２，１２′ 管路カバー、 １３，１３′ ファン（送風機）、 １４，１４′ 空気流入開口、 １５，１５′ 流れ管路、 １６，１６′ 空気流出開口、 １７，１７′ 管路区分、 ２０，２０′ 連結装置、 ２１，２１′ 機械的な連結手段、 ２２，２３ 電気的な連結要素、 ２５，２５′フレーム、 ２６ 挿入体、 ２７ ベンチレーショングリル、 ２７．１ ファンマット、 ２８ 底部、 ３０，３０′ 電気的なエネルギ供給モジュール、 ４０ 制御装置、 ４１ 制御ユニット（マイクロコントローラ）、 ４２ 電源装置、 ４３ 光学式表示器、 ４４ センサ装置、 Ｌ 空気流

Claims (21)

1. 熱電的に作業する複数の温度調節エレメント（１０）を有する熱電式の温度調節装置であって、前記温度調節エレメント（１０）が、電流供給時に形成される冷たい面を一方側に備え、この一方側とは反対側に暖かい面を備えており、前記温度調節エレメント（１０）の両側に設けられた、それぞれの空気流れ室内に収容された、側方に垂直に突き出した複数の薄片を有する空気・熱交換体（１１，１１’）を備え、かつ該空気・熱交換体に沿って空気の流れを形成するファン（１３，１３’）を備えている形式のものにおいて、
   前記温度調節装置の１つのユニットが、ケーシング（５）を有していて、温度調節モジュール（１）として構成されており、前記空気流れ室が、空気流れ方向で前記熱交換体（１１，１１’）の側方及び前記温度調節エレメント（１０）とは反対側を包囲する流れ管路（１５，１５’）として構成されており、これらの流れ管路（１５，１５’）が、空気流入開口（１４，１４’）と空気流出開口（１６，１６’）とを有しており、各流れ管路（１５，１５’）のファン（１３，１３’）が、前記流れ管路の前記空気流入開口（１４，１４’）又は空気流出開口（１６，１６’）に配置されており、前記ケーシング（５）が、ケーシング下部（６）とケーシング上部（７）とを有しており、前記温度調節エレメント（１０）と、前記熱交換体（１１，１１’）と、前記ファン（１３，１３’）とが、前記ケーシング下部（６）内に配置されていると共に保持されており、前記流れ管路（１５，１５’）も、前記ケーシング下部（６）内に配置されており、該ケーシング下部（６）が、側壁を備えて直方体状に構成されていて、該ケーシング下部（６）の下側に取り外し可能に取り付けられたケーシング底部（２８）を備えていて、前記ケーシング下部（６）の、前記下側とは反対側の上側で前記ケーシング上部（７）によってカバーされており、前記ケーシング底部（２８）に、一方の空気流入開口（１４）と、該一方の空気流入開口（１４）に一方の流れ管路（１５）を介して接続されている一方の空気流出開口（１６）とが配置されており、前記ケーシング上部（７）に、他方の空気流入開口（１４’）と、該他方の空気流入開口（１４’）に他方の流れ管路（１５’）を介して接続されている他方の空気流出開口（１６’）とが配置されており、前記温度調節エレメント（１０）が、前記ケーシング下部（６）の前記側壁に対して平行な単数又は複数の平面内に配置されており、前記熱交換体（１１，１１’）の前記薄片が、前記ケーシング下部（６）の前記側壁に対して垂直にかつ前記ケーシング下部（６）の前記ケーシング底部（２８）に対して平行に、一方では、前記温度調節エレメント（１０）の暖かい側に突き出していて、他方では、前記温度調節エレメント（１０）の冷たい側に突き出していることを特徴とする、熱電式の温度調節装置。
2. 前記両ファン（１３，１３’）が、当該の熱交換体（１１，１１’）の横隣で、前記温度調節モジュール（１）の同じ側に、又は前記温度調節モジュール（１）のそれぞれ互いに反対側に組み込まれている、請求項１記載の温度調節装置。
3. 前記両ファン（１３，１３’）が遠心ファンとして構成されており、該遠心ファンの半径方向側の流れ開口が各熱交換体（１１，１１’）に対面していて、前記遠心ファンの軸方向側の流れ開口が前記温度調節エレメント（１０）のフラットな面に対して垂直に向けられている、請求項１又は２記載の温度調節装置。
4. 前記ファン（１３，１３’）が２つとも、空気・熱交換体（１１，１１’）に空気を吹き込むファン又は空気・熱交換体（１１，１１’）から空気を吸い込むファンとして構成されているか、又は一方のファンが、所属の流れ管路（１５，１５’）に関連して、空気・熱交換体（１１，１１’）から空気を吸い込むファンとして構成されていて、他方のファンが、所属の流れ管路（１５，１５’）に関連して、空気・熱交換体（１１，１１’）に空気を吹き込むファンとして構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の温度調節装置。
5. 一方では冷たい面に対応配置された流れ管路（１１又は１１’）、他方では暖かい面に対応配置された流れ管路（１１’又は１１）が、向流式に又は並流式に空気によって貫流される、請求項１から４までのいずれか１項記載の温度調節装置。
6. １つの温度調節モジュール（１）が、周縁部の領域において少なくとも１つの縁部区分に連結装置（２０）を備えており、該連結装置（２０）を介して、前記１つの温度調節モジュール（１）に対応して構成された、相補的な連結装置（２０’）を有する別の温度調節モジュール（１）が接続可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の温度調節装置。
7. 各温度調節モジュール（１）が一方の縁部区分に連結装置（２０）を有し、他方の縁部区分に相補的な連結装置（２０’）を有している、請求項１記載の温度調節装置。
8. 前記連結装置（２０）が、機械的な連結手段（２１，２１’）と電気的な連結要素（２２，２３）とを有している、請求項６又は７記載の温度調節装置。
9. 前記電気的な連結要素（２２，２３）が、信号導線及び／又は供給導線を電気的に連結するための少なくとも１つのプラグ／カプラユニットを有している、請求項８記載の温度調節装置。
10. 前記機械的な連結手段（２１，２１’）が、差込み接続エレメント、係止接続エレメント、ねじ接続エレメント及び／又は磁石接続エレメントを有している、請求項８又は９記載の温度調節装置。
11. 制御装置が設けられており、該制御装置が、１つの温度調節モジュール（１）又は温度調節モジュール（１）のグループに電気的に接続せしめられるか又は接続可能であって、前記制御装置は、単数及び／又は複数の温度調節モジュール（１）が種々異なる温度調節出力に関連して制御可能又は調節可能であるように、構成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の温度調節装置。
12. 前記制御装置は、前記ファン（１３，１３’）の種々異なる制御によって、かつ／または温度調節エレメント（１０）への電流供給の種々異なる制御によって、種々異なる温度調節出力が制御可能又は調節可能であるように、構成されている、請求項１１記載の温度調節装置。
13. 前記温度調節モジュール（１）が、前記制御装置によって互いに異なって制御可能である、請求項１１又は１２記載の温度調節装置。
14. 前記制御装置は、温度調節出力の種々異なる要求をカバーするために、種々異なる電力で前記ファン（１３，１３’）を制御するように、及び種々異なる電力で温度調節エレメント（１０）を制御するように構成されており、
    前記ファン（１３，１３’）を制御するための電力及び前記温度調節エレメント（１０）を制御するための電力の全必要量がそれぞれの温度調節出力において最小となるように、前記ファン（１３，１３’）の制御と前記温度調節エレメント（１０）の制御とが互いに調整されている、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の温度調節装置。
15. 前記制御装置が、マイクロコントローラとして構成された少なくとも１つの制御ユニット（４１）を有しており、該制御ユニット（４１）に、必要な温度調節出力に応じたセンサ信号に基づいて、前記ファン（１３，１３’）及び前記温度調節エレメント（１０）を制御するための信号を供給するプログラムがメモリーされている、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の温度調節装置。
16. 少なくとも１つのエネルギ供給モジュール（３０，３０’）を備えた電気エネルギ供給部が設けられており、単数又は複数の前記エネルギ供給モジュール（３０，３０’）が単独の温度調節モジュール（１）又は温度調節モジュール（１）のグループに選択的に電気エネルギを供給するように構成されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の温度調節装置。
17. 前記制御装置が、固有のケーシングを有する少なくとも１つの制御モジュール（４０）を有しており、前記制御モジュール（４０）及び／又は単数又は複数の前記エネルギ供給モジュール（３０，３０’）が、同様に、単数又は複数の温度調節モジュール（１）に電気的かつ／または機械的に連結するための連結装置（２０）を備えている、請求項１１から１６までのいずれか１項記載の温度調節装置。
18. ケーシング上部（７）が上側で外方に向かってキャップ状に突き出していて、縦断面図で見て台形又は外方に凸状に湾曲成形されており、
    前記ケーシング上部（７）の中央区分と、該ケーシング上部（７）に面した、前記ケーシング下部の上部領域の中間壁（８）との間に、電気エネルギ源殊に電源装置（４２）が収容されている収容室が形成されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の温度調節装置。
19. 前記ケーシング下部（６）内に、外側輪郭形状が直方体状であるケーシング挿入体（９）が挿入されており、該ケーシング挿入体（９）に流れ管路（１５，１５’）が形成されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の温度調節装置。
20. 前記ケーシング挿入体（９）の長手方向の長さが前記ケーシング下部（６）に対して短縮されており、
    前記ケーシング挿入体（９）の狭い外側と、該外側に面した、前記ケーシング下部（６）の狭い内側との間のスペース内に前記制御ユニット（４１）が収容されている、請求項１９記載の温度調節装置。
21. 前記ケーシング上部（７）の上側のカバー壁に光学表示器が組み込まれている、請求項１から２０までのいずれか１項記載の温度調節装置。

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