NL1017913C2 - Montage van Peltier elementen in een koel of warmte inrichting. - Google Patents

Description

Montage van Peltier elementen in een koel of warmte inrichting.

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het monteren van 1 of meerdere Peltier elementen, ook wel Thermo Electric Devices of TEC’s genoemd, die worden gemonteerd in een koelsysteem of verwarmingsysteem. In fig 1 is een vereenvoudigde doorsnede getekend van een Peltier element met 1 het oppervlak, 2 het halfgeleider element en 3 de aansluitdraden.

ïo De standaard manieren van montage zoals die in vele toepassingen reeds zijn gebruikt, gaan uit van inklemmen (zie voorbeeld fig 2 ), verlijmen of solderen van het Peltier element op een goed warmtegeleidend materiaal.

Dit materiaal is daarom meestal een redelijk dikke metalen plaat of koellichaam van bijvoorbeeld koper of aluminium.

15 De warmte of koude wordt via dit materiaal doorgegeven aan een luchtstroom of vloeistofstroom, die deze energie vervolgens weer doorgeeft aan de omgeving of aan een externe “warmte wisselaar”, afhankelijk van de soort toepassing.

Doordat het oppervlak van het Peltier element “hard” is (niet flexibel) en het 20 oppervlak van de koelplaat of het koellichaam eveneens gemaakt is van een “hard” niet flexibel materiaal, ontstaan er in het contactoppervlak zeer kleine tussenruimtes ( zie 12 in fig. 3). Dit komt doordat de oppervlakken niet oneindig vlak zijn en dit ook niet gerealiseerd kan worden door inklemmen, omdat de Peltier elementen o.a. een maximale aandrukkracht hebben.

25 Door het inklemmen met een gedefinieerde kracht en volgorde uit te voeren, de tussenruimtes op te vullen met een warmtegeleidende pasta of warmtelijm of via solderen, verkrijgt men toch uiteindelijk een warmtegeleiding naar de lucht of vloeistof stroom.

30 1017913· 2

Het nadeel van deze technieken is dat men principieel een warmteweerstand inbouwt die het rendement van het systeem negatief beïnvloedt en dat de 5 montage van meerdere elementen naast elkaar steeds moeilijker en met steeds meer randvoorwaarden gaat verlopen.

De isolatie tussen de warme en koude kant, de isolatie van de bevestiging 6, de spanningen bij opwarmen en afkoelen, de spanningen bij de montage van meerdere elementen, de spanningen bij het solderen, de materiaalkosten van ïo de koelplaat of het koellichaam, de toleranties van de Peltier elementen en koellichaam, enz. zijn verder allemaal negatieve elementen van deze bestaande technieken.

Een eenvoudiger, efficiënter en goedkoper systeem ontstaat wanneer we het is contact tussen de “harde” oppervlakken van het Peltier element met de koelplaat of het koellichaam vermijden en daarmee de warmteweerstand in de overgang naar het warmtetransporterend medium minimaliseren.

Dit kan worden gerealiseerd door de koelplaat of het koellichaam te laten vervallen en het Peltier element rechtstreeks, via een oppervlakte coating of 20 via een uiterst dunne flexibele wand 17, een warmtecontact te laten maken met de vloeistof of het gas 19 dat de warmte of koude transporteert.

Door de flexibiliteit van de dunne tussenwand en de inherente flexibiliteit van de vloeisof of het gas worden de tolerantie eisen aan de elementen en/of componenten en aan de montagevoorschriften gereduceerd.

25 Hierdoor ontstaat een eenvoudiger en goedkoper systeem met een hoger energie rendement.

Daar de vloeistof of gas niet in het Peltier element mag doordringen is een goede afdichting 15 noodzakelijk.

30 1017913· 3

Deze afdichting wordt gerealiseerd door een flexibele opvulling, wat bijvoorbeeld rubber, silicone of een flexibele tape zou kunnen zijn met 5 bovendien een afdichting (sealing) 16 van de Peltier elementen en de onderlinge tussenruimtes.

De afscherming of behuizing van het warmtetransportkanaal 13 kunnen nu bovendien bestaan uit bijvoorbeeld kunststof producten.

Deze zijn goedkoop en hebben bovendien al een isolerende werking, ïo waardoor ook een eenvoudige bevestiging met bijvoorbeeld een bout 18 volstaat.

Indien het Peltier element reeds een oppervlak heeft dat een vloeistof of gas niet doorlaat, of wanneer het element via een coating of een toplaag een 15 oppervlak heeft gekregen dat een vloeistof of gas niet doorlaat, kan de flexibele laag 17 zelfs vervallen en kan er een directe warmteoverdracht tussen het element en het energietransporterende medium ontstaan.

1017913«

Claims (22)

1. Een montage van één of meerdere Peltier elementen in een koel of 5 warmte inrichting waarbij het warmte of koude transport via een vloeistof of gas wordt gerealiseerd met het kenmerk dat het oppervlak van het Peltier element een “flexibel” warmtecontact heeft met het warmte of koude transporterend medium. ïo 2. Een montage volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het Peltier element niet doorlatend is voor de vloeistof of gas en er een direct oppervlakte contact is tussen het Peltier element en het warmte of koude transporterend medium. is 3. Een montage volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het Peltier element via een toplaag of coating niet doorlatend is gemaakt voor die vloeistof of gas er een direct oppervlakte contact is tussen het Peltier element en het warmte of koude transporterend medium.

4. Een montage volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het Peltier element een vloeistof doorlatend oppervlak heeft, maar gescheiden is door een dunne flexibele wand die de vloeistof of gas niet doorlaat en via die wand de energie doorgeeft aan het warmte of koude transporterend medium. 25

5. Een montage volgens conclusie 1, met het kenmerk dat een willekeurige combinatie van de conclusies 2, 3 en 4 wordt gebruikt. 10179131 Fig. 1. Voorbeeld van een Peltier Element I. Keramisch oppervlak

2. Halfgeleider element

3. Aansluitdraad Fig, 2. Voorbeeld van een montage 10

4. Koude plaat van koper of aluminium

5. Koellichaam met vinnen of waterkoeling

6. Isolerende ring

7. Sluitring

8. Veerring

9. BoutR.V.S. Fig. 3. Contactoppervlak ( sterk vergroot)

10. Koude plaat of koellichaam II. Peltier element

12. Ruimte tussen oppervlakken

25 Fig, 4. Montage met flexibele dunne laag

13. Kunststof plaat met vloeistof kanaal

14. Kunststof bevestigings plaat

15. Elastische afdichting

16. Afdichting/Sealing

17. Dunne flexibele laag

18. Bout

19. Kanaal voor warmte of koude transporterend medium

20. Peltier element 35 Fig. 5. Meerdere Peltier Elementen in koelelement 40 1017913·