NO124333B

NO124333B -

Info

Publication number: NO124333B
Application number: NO129370A
Authority: NO
Inventors: H Reiter
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1969-04-22
Filing date: 1970-04-08
Publication date: 1972-04-04
Also published as: FR2046284A5; DE6916614U; GB1241398A

Description

Termoelektrisk varmepumpe. Thermoelectric heat pump.

Det er kjent å anvende Peltier-elementer som varmepumper til oppvarming eller kjoling. Slike Peltier-elementer er i regelen opp-bygget på den måte at skiftevis p- og n-ledende paralleltliggende ben av halvledermateriale er forbundet med hverandre til meanderform ved hjelp av metalliske kontaktbroer. Anordningen har som helhet form av en flat blokk, som i det folgende vil bli betegnet som Peltier-kjoleblokk. På begge sider av blokken er der plasert varmevekslere, som kan være forbundet med Peltier-kjoleblokken, f.eks. ved klebning. Men det er også vanlig å innspenne Peltier-kjoleblokken mellom to konstruktivt selvstendige varmevekslere ved hjelp av mekaniske midler. Varmevek-sleren kan f.eks. bestå av en massiv metallblokk, fortrinnsvis aluminium, med ribber på utsiden. It is known to use Peltier elements as heat pumps for heating or cooling. Such Peltier elements are generally constructed in such a way that alternating p- and n-conducting parallel legs of semiconductor material are connected to each other in a meander shape by means of metallic contact bridges. The device as a whole has the form of a flat block, which will be referred to in the following as a Peltier dress block. Heat exchangers are placed on both sides of the block, which can be connected to the Peltier dress block, e.g. by gluing. But it is also common to clamp the Peltier dress block between two structurally independent heat exchangers using mechanical means. The heat exchanger can e.g. consist of a solid block of metal, preferably aluminium, with ribs on the outside.

Den foreliggende oppfinnelse angår en termoelektrisk varmepumpe med en Peltier-kjSleblokk som er innspent mellom to konstruktivt The present invention relates to a thermoelectric heat pump with a Peltier heating block which is clamped between two constructively

selvstendige varmevekslere som hver består av en massiv metallblokk fov synt med ribber. Oppfinnelsens oppgave er med enkle formidlelsesmidler å skaffe en rask og driftsikker trykkforbindelse av varmeveksler-metalLblokkene med Peltier-kjSleblokken. For lesning av denne oppgave gir independent heat exchangers, each of which consists of a massive metal block covered with ribs. The task of the invention is to provide a quick and reliable pressure connection of the heat exchanger metal blocks with the Peltier heating block using simple communication means. For reading this assignment gives

oppfinnelsen anvisning på at hver metallblokk har et spor på hver av to motstående sider og at der på hver side av Peltier-kjoleblokken er anordnet en U-formet bladfjær som med sine ben griper inn i sporene i metallblokkene. Oppfinnelsen gjSr det mulig å skaffe en trykkforbindelse av varmevekslerne med Peltier-kjoleblokken rett og slett ved å smekke inn bladfjærene i sporene i metallblokkene. the invention indicates that each metal block has a groove on each of two opposite sides and that on each side of the Peltier dress block there is arranged a U-shaped leaf spring which engages with its legs in the grooves in the metal blocks. The invention makes it possible to obtain a pressure connection of the heat exchangers with the Peltier dress block simply by snapping the leaf springs into the grooves in the metal blocks.

Fordelaktig er metallblokkenes tverrsnitt i en retning stort sett trapesformet med trapeset divergerende fra Peltier-kjoleblokken mot ribbene og rektangulært i en retning loddrett på den forste. Metallblokkene kan da fremstilles billig ved ekstrudering av en streng og påfSlgende oppsagning av strengen. Sporene som bladfjærene skal gripe inn i, kan isåfall utformes ved ekstruderingsprosessen, og det samme gjelder ytterligere parallelle spor, som ribbene såt kan festes i ved klebning. Advantageously, the cross-section of the metal blocks in one direction is largely trapezoidal with the trapezoid diverging from the Peltier dress block towards the ribs and rectangular in a direction perpendicular to the first. The metal blocks can then be produced cheaply by extruding a strand and subsequently sawing off the strand. The grooves in which the leaf springs are to engage can be formed during the extrusion process, and the same applies to additional parallel grooves, in which the ribs can then be attached by gluing.

Oppfinnelsen vil bli belyst nærmere ved utfSrelseseksempler under henvisning til tegningen. Fig. 1 og 2 viser et utforelseseksempel på en termoelektrisk varmepumpe i henhold til oppfinnelsen i to på hinannen loddrette snitt. Fig. 3 er et oppriss av et annet utforelseseksempel på varmepumpen . The invention will be explained in more detail by means of illustrative examples with reference to the drawing. Fig. 1 and 2 show an embodiment of a thermoelectric heat pump according to the invention in two mutually perpendicular sections. Fig. 3 is an elevation of another embodiment of the heat pump.

På fig. 1 og 2 er Peltier-kjSleblokken betegnet med 1. Den er innspent mellom to varmevekslere 2 og 3 som består av et godt varme-ledende materiale, f.eks. aluminium eller kobber. Hver varmeveksler består av en ralativt tykk, massiv metallblokk 2a resp. 3a og et stort antall ribber 2b resp. 3b. Mellom Peltier-kjQleblokken 1 og varmevekslerne 2 og 3 er der innlagt isolasjonsfoller henholdsvis 4 og 5. In fig. 1 and 2, the Peltier heating block is denoted by 1. It is clamped between two heat exchangers 2 and 3 which consist of a good heat-conducting material, e.g. aluminum or copper. Each heat exchanger consists of a relatively thick, massive metal block 2a or 3a and a large number of ribs 2b resp. 3b. Between the Peltier cooling block 1 and the heat exchangers 2 and 3, insulation foils 4 and 5 respectively have been inserted.

Hver metallblokk 2a resp. 3a er på to motstående sider forsynt med spor 6, 7 resp. 8,9, som strekker seg loddrett på bildeplanet på fig. 1. I disse spor griper der inn U-formede bladfjærer 10, 11 hvis ben er forspent innover og derved skaffer et kontakttrykk mellom metallblokkene 2a, 3a °6 Peltier-kjSleblokken 1. Each metal block 2a or 3a is provided on two opposite sides with grooves 6, 7 resp. 8,9, which extends vertically on the image plane of fig. 1. U-shaped leaf springs 10, 11 whose legs are biased inwards engage in these grooves and thereby provide a contact pressure between the metal blocks 2a, 3a °6 Peltier heating block 1.

Metallblokkene 2a og 3a har til oppgave å fordele den av Peltier-kj61eblokken 1 opptatte resp. avgitte varmestr6m på ribbene henholdsvis 2b og 3b med minst mulig varmemotstand. I snittplanet for fig. 1 har de trapesformet tverrsnitt som tiltar i bredde mot ribbene så der på deres utside kan anbringes et stort antall ribber 2b resp. 3b. I snittet på fig. 2 loddrett på det fOrste er tverrsnittet av metallblokkene 2a og Ja. rektangulært så disse kan fremstilles ved ekstrudering og påfolgende oppsaging i parallelle plan. The metal blocks 2a and 3a have the task of distributing the energy occupied by the Peltier-kj61eblock 1 resp. emitted heat current on ribs 2b and 3b respectively with the least possible heat resistance. In the section plane of fig. 1, they have a trapezoidal cross-section which increases in width towards the ribs so that on their outside a large number of ribs 2b or 3b. In the section in fig. 2 perpendicular to the first is the cross-section of the metal blocks 2a and Ja. rectangular so these can be produced by extrusion and subsequent sawing in parallel planes.

Ribbene 2b og 3b» som likeledes kan bestå av koober eller aluminium, er innsatt i spor henholdsvis 12 og 13 anordnet på utsiden av metallblokkene 2a, 3a« Befestigelsen av ribbene 2b og 3b i sporene henholdsvis 12 og 13 kan i samsvar med et eldre forslag skje ved klebning, fortrinnsvis med et klebemiddel hvis varmeledningsevne er oket ved tilsetning av et metallpulver. Sporene 12 og 13 kan Inaformes med under ekstruderingen av metallblokkene 2a og 3a. The ribs 2b and 3b", which can also consist of copper or aluminium, are inserted into grooves 12 and 13, respectively, arranged on the outside of the metal blocks 2a, 3a". The attachment of the ribs 2b and 3b in the grooves 12 and 13, respectively, can happen by gluing, preferably with an adhesive whose thermal conductivity is increased by the addition of a metal powder. The grooves 12 and 13 can be formed with during the extrusion of the metal blocks 2a and 3a.

Bladf jærene 10 og 11 kan bestå av f jærstål, ,som i og for seg allerede har liten varmeledningsevne. For å nedsette tilbakestromningen av varme via bladfjærene 10 og 11 ytterligere kan man fore sporene 6 til 9 med skikt 14 av isolasjonsstoff som forhindrer en metallisk kon-takt av bladfjærene med metallblokkene. Videre kan man fylle ut de rom som inngrenses av de skrå sideflater av metallblokkene 2a, 3a, med fast skumplast 15 som forhindrer en tilbakestromning av varme mellom metallblokkene 2a og 3a ved stråling og luftkonveksjon. The leaf springs 10 and 11 can consist of spring steel, which in and of itself already has little thermal conductivity. To further reduce the return flow of heat via the leaf springs 10 and 11, the tracks 6 to 9 can be lined with a layer 14 of insulating material which prevents a metallic contact of the leaf springs with the metal blocks. Furthermore, the spaces bordered by the inclined side surfaces of the metal blocks 2a, 3a can be filled with solid foam plastic 15 which prevents a backflow of heat between the metal blocks 2a and 3a by radiation and air convection.

Skal flere Peltier-kjoleblokker med tilhorende varmevekslere sammenfattes til enheter for storre effekt, er det gunstig på kjent måte å tildele den ene side av samtlige kjoleblokker en felles varmeveksler med gjennomgående skinneformet metallblokk og likeledes på kjent måte å tildele de motsatte sider av hver Peltier-kjoleblokk individuelle varmevekslere som sammenspennes med den felles varmeveksler ved hvert sitt par av U-formede bladfjærer. En slik anordning er vist på fig. 3 i oppriss, sett på tvers av sin lengderetning. If several Peltier skirt blocks with associated heat exchangers are to be combined into units for greater effect, it is advantageous in a known manner to assign one side of all skirt blocks a common heat exchanger with a continuous rail-shaped metal block and likewise in a known manner to assign the opposite sides of each Peltier dress block individual heat exchangers which are interconnected with the common heat exchanger by each pair of U-shaped leaf springs. Such a device is shown in fig. 3 in elevation, seen across its longitudinal direction.

Varmepumpen på fig. 3 arbeider med syv Peltier-kjoleblokker 20. På oversiden av blokkene 20 er der plasert en felles varmeveksler 21 bestående av en skinneformet metallblokk 21a med påsatte ribber 21b. The heat pump in fig. 3 works with seven Peltier dress blocks 20. On the upper side of the blocks 20 is placed a common heat exchanger 21 consisting of a rail-shaped metal block 21a with attached ribs 21b.

På hver side av metallblokken 21a loper et langsgående spor 22. A longitudinal groove 22 runs on each side of the metal block 21a.

På undersiden av Peltier-kjoleblokkene 20 er der plasert syv individuelle varmevekslere 23 hver bestående av en metallblokk 23a med påsatte ribber 23b. Hver av metallblokkene 23a har et spor 24 på hver side. Varmevekslerne 23 er sammenspent med en felles varmeveksler 21 ved hjelp av hvert sitt par av U-formede bladfjærer 25 som griper inn i sporene henholdsvis 22 og 24 og er inntegnet stiplet på fig. 3« Tverrsnittet av anordningen på fig. 3 stemmer i det vesentlige overens med fig. 1. On the underside of the Peltier skirt blocks 20 are placed seven individual heat exchangers 23 each consisting of a metal block 23a with attached ribs 23b. Each of the metal blocks 23a has a groove 24 on each side. The heat exchangers 23 are connected to a common heat exchanger 21 by means of each pair of U-shaped leaf springs 25 which engage in the grooves 22 and 24 respectively and are shown dashed in fig. 3" The cross-section of the device in fig. 3 essentially agrees with fig. 1.

Claims

1. Thermoelectric heat pump with a Peltier dress block sandwiched between two constructively independent heat exchangers each consisting of a massive metal block provided with ribs, characterized in that each metal block (2a, Ja) on each of two opposite sides is provided with a groove (6, 7» 8» 9) > °g <* where On each side of the Peltier dress block (1) is arranged a U-shaped leaf spring (10, 11) which engages with its legs in the grooves on the respective side of the metal blocks. ;2. Thermoelectric heat pump as specified in claim 1, characterized in that the cross-section of the metal sheets in one direction is mainly trapezoidal and in a direction perpendicular to the first is essentially rectangular.;3. Thermoelectric heat pump as stated in claim 2, characterized in that it room. on both sides of the dress block (1), which is bounded by the inclined side surfaces of the metal blocks (2a, 3a), is filled with a firm foam-plastic material (15-) which also encloses the respective leaf springs (10, 11).-;4 . Thermoelectric heat pump as specified in claim 1, characterized in that the grooves (6, 7» 8, 9) are lined with an insulating layer (14), for thermal insulation against the leaf springs (10, 11).;5. Thermoelectric heat pump as stated in claim 1, with several thermally parallel-connected Peltier skirt blocks (20), characterized in that on one side of all Peltier skirt blocks (20) a common heat exchanger (21) with continuous rail-shaped metal blocks (2ia) and on the other side of each Peltier dress block is arranged in a known manner an individual heat exchanger (23) separately connected to the common heat exchanger by means of a pair of U-shaped leaf springs (25).*