NO170743B - Kjoeleaggregat for kjoeleskap - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et kjøleaggregat for et kjøleskap, hvor minst ett termoelektrisk Peltier-element står i varmeledende forbindelse med på den ene side en første varmeveksler som skal anordnes innvendig i kjøleskapet og på den annen side med en andre varmeveksler som skal anordnes på en yttervegg av kjøleskapet, og Peltier-elementets elektriske matestrømkrets er forbundet med en elektrisk koplingsanordning for regulering av tilførsel av elektrisk energi, slik at ved hjelp av Peltier-elementet muliggjøres en varmetransport fra den første varmeveksler til den andre varmeveksler, idet den elektriske koplingsanordning er styrbar i avhengighet av et som temperaturføler tjenende organ som står i varmeledende forbindelse med den første varmeveksler som er anordnet innvendig i kjøleskapet.

Som eksempler på kjent teknikk på området kan nevnes SE utlegningsskrift nr. 422 994 og US patentskrifter nr. 3 100 969 og 2 947 150.

Formålet med oppfinnelsen er å fremskaffe et kjøleaggre-gat av ovennevnte art, som ikke omfatter noen bevegelige deler, som ikke trenger tilsyn, som har lang levetid, som bare trenger forholdsvis liten elektrisk energi under drift og som ikke oppviser noen innkoplings-effekttopper.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved et kjøle-aggregat av den innledningsvis angitte art, ved at den første og den andre varmeveksler hver omfatter en metallblokk som hver omfatter minst ett med konveksjonslameller forsynt varme-rør som med ett av sine endepartier er opptatt i en boring i den tilhørende metallblokk, og at den ene metallblokk er direkte, varmeledende forbundet med Peltier-elementet, mens den andre metallblokk via en ytterligere varmeledningsblokk står i varmelednings-forbindelse med Peltier-elementet, idet den ytterligere varmeledningsblokk tjener som basis for alle andre av kjøleaggregatets bestanddeler og er innrettet til å innføres i en i kjøleskap-bakveggen, som føring utformet gjennomgang med tverrsnitt tilsvarende varmeledningblokkens tverrsnitt, og at metallblokkene, Peltier-elementet og den ytterligere varmeledningsblokk er innbyrdes sammenskrudd for

montering av kjøleaggregatet i kjøleskapet.

Detaljer ved oppfinnelsen og de dermed oppnådde fordeler er nærmere forklart i den etterfølgende beskrivelse av et foretrukket utføringseksempel, under henvisning til de tilhø-rende tegninger. I disse viser: Fig. 1 et horisontalsnitt langs linjen 1-1 i fig. 2 gjennom en del av et kjøleskap og et grunnriss av et ved kjøleska-pet påbygget kjøleaggregat ifølge oppfinnelsen; Fig. 2 et tverrsnitt langs linjen 2-2- i fig. 1 i større målestokk; Fig. 3 en elektrisk koplingsanordning for automatisk regulering av energitilførselen til kjøleaggregatets termo-elektriske Peltier-element.

Ifølge fig. 1 og 2 omfatter et kjøleskap 10 en bakvegg 11 og to sidevegger 12 og 13 som rager bakut forbi bakveggen 11. Kjøleskapets 10 innvendige flater er belagt med et lag isole-ring 14. En av metall, fortrinnsvis en aluminiumlegering, bestående varmeledningsblokk 15 er innpasset i et gjennombrudd 16 i bakveggen 11 og det derværende isolasjonslag 14. På denne varmeledningsblokk 15 er ved hjelp av skruer 17 festet en på kjøleskapets bakside anordnet metallblokk 18, under mellomkopling av et termoelektrisk Peltier-element 19 som ved hjelp av skruene 17 er fastklemt mellom de to metallblokker 15 og 18. Peltier-elementet 19 er handelsvare, som f.eks. kan leveres av det nord-amerikanske firma Melcor under typebetegnelsen 1.4/127.06L. Det er sandwichaktig bygget opp og omfatter mellom to godt varmeledende, men elektrisk isolerte ende-flater som står i varmeledende berøring med de to blokker 15 og 18, flere par halvleder-organer som er innbyrdes elektrisk koplet i serie og danner Peltier-elementets matestrømkrets.

Da slike Peltier-elementer som nevnt er vanlig handelsvare, er det her ikke nødvendig med noen utførlig beskrivelse og tegning.

Ved varmeledningsblokkens 15 innvendig i kjøleskappet 10 beliggende ende er det ved hjelp av skruer 21 festet en ytterligere metallblokk 20, slik at blokkene 15 og 20 står i god varmeledningsforbindelse. Metallblokken 20 har en boring 22 i hvilken sitter et endeparti av et såkalt varmeror 23 som for-øvrig er forsynt med et stort antall konveksjonslameller 24. Varmerøret 23 består på kjent måte av et ved begge ender luk-ket, evakuert kopperrør som er fyllt med mettet damp fra full-stendig rent vann og som ved sine sylindriske innsider er forsynt med et belegg 25 (fig. 2) som virker som veke. Varmerør av denne type er likeledes handelsvare og blir fremstilt f.eks. av firmaet Furukawa Electric Co. Ltd., Tokyo (Japan), og markedsføres under typebetegnelsen SB 100. Metallblokken 20, varmerøret 23 og lamellene 24 danner sammen en første varmeveksler som er anordnet innvendig i kjøleskapet 10.

Den ovenfor omtalte metallblokk 18 på kjøleskapets 10 bakside har to parallelle boringer 26 og 27 som opptar hvert sitt endeparti av et varmerør 28 hhv 29. Disse to varmerør 28 og 29 har samme utforming som det tidligere beskrevne varmerør 23 og er likeledes forsynt med et stort antall konveksjonslameller 30 hhv 31. Metallblokken 18 og varmerørene 28 og 29 med sine lameller 30 og 31 danner sammen en andre varmeveksler som befinner seg på utsiden av kjøleskapets bakvegg 11.

Ovenpå metallblokken 18 er ved hjelp av skruer 32 (fig. 2 festet et hus 33 som inneholder en elektrisk koplingsanordning for automatisk regulering av tilførselen av elektrisk energi til den ovenfor omtalte matestrømkrets for Peltier-elementet 19. I fig. 3 er den elektriske koplingsanordning skjematisk vist og generelt betegnet med 34.

Den elektriske koplingsanordning 34 omfatter en elektronisk spenningskomparator 35 med to innganger 3 6 og 37 samt en utgang 38. Ved den positive inngang 36 er det påtrykket en konstant referansespenning U2 som skapes ved hjelp av en bro-likeretter 39, glattes gjennom to kondensatorer 40, 41 og en motstand 42, stabiliseres ved hjelp av en spenningsstabili-sator 43 ved en konstant verdi U0 og reduseres til den ønskete verdi ved hjelp av en spenningsdeler 44, 45. Brolikeretteren 39 oppviser to tilkoplingsklemmer 46 og 47 som via en ikke vist transformator er tilsluttet vekselstrømnettet.

Ved spenningskomparatorens 35 negative inngang 37 ligger spenningsuttaket for en andre spenningsdeler 48, 49 som for-minsker den stabiliserte spenning U0 til en variabel verdi U2. Denne andre spenningsdeler består av en innstillbar fast motstand 48 og en variabel motstand 49 som oppviser en utpreget negativ temperaturkoeffisient (NTC) og som virker som tempera-turføler. Ifølge fig. 2 er varmeledningsblokken 15 forsynt med en boring 50 for opptak av den variable motstand 49, som via to tilkoplingsklemmer 51, 52 står i forbindelse med koplingsanordningen 34. En kondensator 53 tjener til å under-trykke kortvarige svingninger i den variable spenning U2.

Spenningskomparatorens 35 utgang 38 er via en beskyt-telsesmotstand 54 forbundet med styreinngangen 55 til en elektronisk FET-bryter 56 som inngår i Peltier-elementets 19 matestrømkrets. Koplingsanordningen 34 oppviser to klemmer 57 og 58 for tilkopling av Peltier-elementet 19. Med bryteren 56 styrt for gjennomstrømning mates Peltier-elementet 19 umiddel-bart med den ustabiliserte spenning fra brolikeretteren 39. Mellom de to tilkoplingsklemmer 57 og 58 for Peltier-elementet 19 ligger det en seriekopling av en lysdiode 59 og en til-hørende formotstand 60. Mellom spenningskomparatorens 35 utgang 38 og plusspolen til brolikeretterens 39 ustabiliserte spenning ligger det en pull-up-motstand 61, og ved hjelp av en Zenerdiode 62 sørges det for at den ved komparatorens 35 utgang 38 og ved den elektroniske bryters 56 styreinngang 55 forekommende spenning U3 aldri kan anta en utillatelig høy verdi. Mellom den positive inngang 36 og spenningkomparato-rens 35 utgang 38 ligger det en seriekopling av en motstand 63 og en diode 64 for å bevirke en positiv tilbakekopling når spenning U2 overskrider spenningen U^.

Virkemåten til det beskrevne kjøleaggregat er i korthet som følger: Det forutsettes at en vekselspenning f.eks. 10 volt er påtrykket klemmene 46 og 47. Når og så lenge temperaturen i kjøleskapets 10 indre overskrider en ved hjelp av innstil-lingsmotstanden 48 innen visse grenser velgbar verdi på f.eks. +6°C, har den som temperaturføler virkende, variable motstand 49 en forholdsvis høy motstandsverdi, slik at den variable spenning U2 ved spenningskomparatorens 35 negative inngang 37 overskrider den konstante referansespenning 1^ ved den positive inngang 36. Ved elektronikkbryterens 56 styreinngang 55 påhviler følgelig en positiv spenning U3 som styrer bryteren 56 i dennes ledende tilstand. Derved sluttes matestrømkretsen til Peltier-elementet 19 og sistnevnte bevirker at varme fra varmeveksleren 20, 23, 24 i kjøleskapets indre pumpes til varmeveksleren 18, 28, 29, 30, 31 på utsiden av kjøleskapets bakvegg 11. Dette bevirker en varmetransport fra kjøleskapets indre til utsiden og en senking av temperaturen i kjøleskapets indre. Parallelt med Peltier-elementets 19 matestrømkrets innkoples også lysdioden 59, for visuelt å angi kjøleaggregat-ets aktiverte tilstand.

Med synkende temperatur i kjøleskapet blir motstands-verdien til den som temperaturføler tjenende, variable motstand 49 mindre, hvilket medfører en tilsvarende minsking av den variable U2 ved spenningskomparatorens 3 5 negative inngang 37. Når den variable spenning U2 underskrider verdien av referansespenningen U^ blir den ved elektronikkbryterens 56 styreinngang 55 påhvilende spenning U3 momentant tilnærmet lik null. Derved styres bryteren 56 til sin ikke-ledende eller sperrende tilstand og Peltier-elementets 19 matestrømkrets blir følgelig brutt. Kjøleaggregatet befinner seg da i en inaktiv tilstand, synliggjort ved at lysdioden 59 slukker.

Dersom temperaturen i kjøleskapets indre igjen stiger gjentar den beskrevne syklus seg. Det dreier seg således om en såkalt topunktsregulering, som gjør det mulig å holde temperaturen i kjøleskapets indre konstant innenfor ca. ±0,15°C. Inn-og utkoplingen av Peltier-elementets 19 mate-strømkrets skjer praktisk talt uten tap, og uten høye effekttopper ved innkopling.

Kjøleaggregatets kjøleeffekt ligger alt etter temperatur-forskjellen til de to varmevekslere innenfor og utenfor i området fra 5 til 3 0 watt. Ved tilsvarende innstilling av den innstillbare motstand 48 blir det mulig å senke temperaturen i kjøleskapets indre til ca. 2°C når utetemperaturen ligger i området ved vanlig boligrom-temperatur.

Det beskrevne kjøleaggregat trenger intet tilsyn og har

Claims (1)

1. Kjøleaggregat for et kjøleskap, hvor minst ett termoelektrisk Peltier-element (19) står i varmeledende forbindelse med på den ene side en første varmeveksler (20, 23, 24) som skal anordnes innvendig i kjøleskapet (10) og på den annen side med en andre varmeveksler (18, 28, 29, 30, 31) som skal anordnes på en yttervegg av kjøleskapet (10), og Peltier-elementets (19) elektriske matestrømkrets er forbundet med en elektrisk koplingsanordning (34) for regulering av tilførsel av elektrisk energi, slik at ved hjelp av Peltier-elementet (19) muliggjøres en varmetransport fra den første varmeveksler (20, 23, 24) til den andre varmeveksler (18, 28, 29, 30, 31), idet den elektriske koplingsanordning (34) er styrbar i avhengighet av et som temperaturføler tjenende organ (49) som står i varmeledende forbindelse med den første varmeveksler (2 0, 23, 24) som er anordnet innvendig i kjøleskapet (10), karakterisert ved at den første (20, 23, 24) og den andre varmeveksler (18, 28, 29, 30, 31) hver omfatter en metallblokk (20, 18) som hver omfatter minst ett med konveksjonslameller (24; 30, 31) forsynt varmerør (23; 28, 29) som med ett av sine endepartier er opptatt i en boring (22; 26, 27) i den tilhørende metallblokk (20; 18), og at den ene metallblokk (18) er direkte, varmeledende forbundet med Peltier-elementet (19), mens den andre metallblokk (20) via en ytterligere varmeledningsblokk (15) står i varmelednings-forbindelse med Peltier-elementet (19), idet den ytterligere varmeledningsblokk (15) tjener som basis for alle andre av kjøleaggregatets bestanddeler og er innrettet til å innføres i en i kjøleskap-bakveggen, som føring utformet gjennomgang med tverrsnitt tilsvarende varmeledningblokkens (15) tverrsnitt, og at metallblokkene (20; 18), Peltier-elementet (19) og den ytterligere varmeledningsblokk (15) er innbyrdes sammenskrudd for montering av kjøleaggregatet i kjøleskapet.