SE467070B - Anordning vid termoelektrisk kylare/vaermare - Google Patents

Description

467 o7o 10 15 20 25 30 35 2 ifrågavarande konvektorelement bildas av tvärt avkapade extruderade profiler med längsgående, dvs utmed det termo- elektriska blockets plan sig sträckande fläns- och kanal- bildande partier, varvid fläkten utgöres av en axialfläkt med ett större delen av konvektorelementets tvärsnitt över- bryggande fläkthjul och konvektorprofilen är inrättad med anordningar för fasthållande av fläktenheten, varvid det termoelektriska blockets från varandra vända plansidor av värmeledande material ligger i utbredd värmeöverförande kontakt med motsvarande längsgående plansidor på till- hörande konvektorelement och dessa plansidor sträcker sig inbördes parallellt. Å Lämpligen är den konvektorelementet bildande profilen inrymd i ett utrymme som bildar en tunnel, vilken förutom konvektorelementet också inrymmer fläktenheten. Därigenom uppnås en rätlinjig luftström som ger en mycket god bestryk- ning av konvektorprofilens ytor och ger en god värmeöver- föring samtidigt som värmeförluster mellan anordningens kalla och varma sida nedbringas till ett minimum på grund av det minimala behovet av utsträckning utanför det termo- elektriska blockets värmeledande ytor.

Lämpligen uppvisar den konvektorelementet bildande profilen åtminstone en längsgående kanal som inrymmer aktuella styr- och/eller drivenheter. Därigenom nedbringas anord- ningens ytterdimensioner till ett minimum samtidigt som de olika enheterna är väl skyddade mot oavsiktlig åverkan.

Enligt ett lämpligt utförande kan fläkten uppvisa en från fläkthjulsenheten axiellt utskjutande motorkropp som vilar i och hålles inspänd i sagda kanal i konvektorprofilen.

Därigenom nedbringas monteringsutrustningen till ett mini- mum, samtidigt som man erhåller en väl integrerad enhet utan onödig monteringsutrustning.

Lämpligen kan dessutom fläkten utgöras av en modul med en tvärsnittsutsträckning som motsvarar motsvarande utsträckning hos den konvektorelementet bildande profilen.

Detta innebär en förnämlig anpassning av konvektorelement och fläktenhet till det tunnelsystem som dessa enheter är placerade i. 10 15 20 25 30 35 467 om 3 Lämpligen har såväl fläktmodulen som konvektorprofilen en tvärsnittsutsträckning som motsvarar tunnels invändiga tvärsnittutsträckning.

Lämpligen ligger det termoelektriska blockets från varandra vända plansidor av värmeledande material i utbredd värmeöverförande kontakt med motsvarande plansidor på till- hörande konvektorprofiler, varvid respektive konvektorpro- filer sträcker sig inbördes parallellt. Detta medverkar i hög grad till utrymmesbesparing och effektivt utnyttjande av den tillförda energin.

Lämpligen överbryggas avståndet mellan de på ömse sidor om det termoelektriska blocket belägna konvektorprofilernas mot varandra vända plansidor som har större utsträckning än det termiska blocket av termiskt isolerande material, vilket omger det termoelektriska blocket. Därigenom erhålles en god isolering mot det utrymme som skall uppvärmas/avkylas.

Lämpligen uppvisar vidare konvektorprofilen längsgående spår som bildar skruvfästen för mot profilens ändar monterad utrustning såsom exempelvis sagda fläkt.

Därigenom krävs ett minimum av monteringsdetaljer.

Vidare är konvektorprofilen lämpligen inrymd i ett hölje med invändigt fyrkanttvärsnitt som i huvudsak motsvaras av konvektorprofilens utvändiga tvärsnittsutsträckning så, att det i höljets invända utrymme bildas ett antal avskilda längsgående kanaler.

Om värme-/kylkapaciteten önskas ökad kan lämpligen två eller flera termoelektriska block vara anordnade i rad utmed konvektorprofilen med inbördes mellanrum som är ut- fyllda med värmeisolerande material.

I det följande beskrives uppfinningen mer utförligt med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig 1 är en delvis skuren ändvy av en kyl-/värmaranordning enligt uppfinningen visad monterad i en vägg till ett ut- rymme som skall kylas/värmas; Fig 2 är en ändvy av en profil som bildar ett i anord- ningen ingående konvektorelement; Fig 3 är en ändvy av en motsvarande konvektorprofil i ett annat utförande; 467 070 10 15 20 25 30 35 4 Fig 4 är en schematisk genomskärning genom en enligt uppfinningen utförd anordning i monterat skick med diverse styr- och reglerutrustning utmarkerad; Fig 5 är en mot fig 4 vinkelrät likaledes schematiskt genomskärning; Fig 6 är ett kopplingsschema som visar den i föregående figurer visade anordningen; Fig 7 är en starkt schematiserad genomskärning genom en del av anordningen enligt uppfinningen; Fig 8 är en likaledes starkt schematiserad ändvy av samma del som i fig 7; Fig 9 är en fig 8 motsvarande ändvy av samma anord- ning för värmeöverföring mellan luft och ett annat medium, såsom exempelvis vätska; Fig 10 är en vy underifrån av fig 9; och Fig 11 är en fig 9 motsvarande vy med ett värmeöver- föringselement för vätska inritat.

I fig 1 visas ett utföringsexempel på uppfinningen där en i sin helhet med 1 betecknad kylanordning är monterad i väggen 2 till ett utrymme 3 som skall kylas ned alternativt värmas upp.

Vid det visade exemplet består väggen 2 av ett isoler- skikt 4 som på vardera sidan täckes av ett styvt ytskikt 5 respektive 6 som kan vara av plast, plåt eller annat lämp- ligt bärande material. Väggen 2 kan exempelvis tillhöra en konventionell kylbox, men anordningen är tillämpbar inom vitt skilda områden där man i ett begränsat utrymme önskar en temperaturreglering. Speciellt har det visat sig att en ekonomisk temperaturreglering kan åstadkommas med anord- ningen enligt uppfinningen i mindre utrymmen. Den i fig 1 visade anordningen 1 består av tvâ mot varandra spända profiler 7, vars tvärsnittsform tydligast framgår av fig 2.

Dessa profiler har på sin ena sida en planyta 8. Mellan de båda profilernas 7 planytor 8 är inlagt ett eller flera termoelektriska element, lämpligen av peltiertyp. Dessa element är vanligen utförda i kvadratisk eller rektangulär form. Lämpligen är då profilernas planytor 8 utförda med 10 15 20 25 30 35 467 070 5 en utsträckning som motsvarar denna form. Profilerna uppvisar ett djupt centralt spår 9 som stegvis avsmalnar mot plan- sidan 8 via en första avsats 10 och en andra avsats 11.

Avsatsen 11 fungerar lämpligen som anslag för skallen till en bult som är inskruvad i den motsatta profilen och så- ledes håller de båda profilerna anpressade i riktning mot varandra med peltierelementet mellan sig. Den planade sidan 8 är utbildad på en profilklack 12. För att så långt som möjligt eliminera värmeläckage omges de båda profilernas profilklackar av plattor 13 respektive 14 av isolerings- material, medan det i fig 1 icke visade termoelektriska elementet omges av en motsvarande isoleringsplatta 15. Vid det visade utföringsexemplet omges den på väggens 2 utsida anordnade profilen av ett U-profilformigt hölje 16 som har ett invändigt tvärsnitt som i huvudsak motsvarar det ut- vändiga tvärsnittet hos profilen 7. Från spàrets 7 sido- väggar 17 utskjuter ett antal flänsar 18 som tillsammans med höljet 16 bildar ett antal tunnelliknande luftkanaler.

I spåret 9 är vidare på avstånd från avsatsen 10 anordnat företrädesvis listformiga utsprång 19. Profilerna 7 är lämpligen utförda av extruderat material med god värmeled- ningsförmåga, såsom exempelvis aluminium. Den extruderade profilstàngen är lämpligen tvärt avkapad i längder som är lämpliga för det aktuella kylnings-/uppvärmningsbehovet.

Med 20 betecknas en fläktmotor som är införd i det av spàrets 9 sidoväggar, avsatserna 10 och utsprángen 19 begränsade utrymmet. Detta utrymme är lämpligen avpassat till motor- kroppens form och vidare kan lämpligen motorkroppen vara fastspänd medelst ett mellan utsprángen 19 inpressat fjäder- bleck. På motorns 20 axel 21 är anordnat ett fläkthjul 22 som är beläget utanför änden av profilen 7 och lämpligen övertäcker större delen av profilens tvärsnitt. Profilens yttre sidoflänsar 23 respektive 24 är försedda med under- skurna spår 23a respektive 24a som kan användas för fast- sättning av ytterligare utrustningsdetaljer exempelvis medelst axiellt gående skruvar. Ytterligare underskurna spår, såsom exempelvis det i flänsen 23 visade spåret 23b kan finnas, 467 070 10 15 20 25 30 35 6 exempelvis för insättning av ytterligare detaljer. I spårets eller rännans 9 sidovägg är nära dess längsgående sidomynning upptagna längsgående spår 25 som kan tjäna för fastsätt- ning av detaljer såsom exempelvis ett täckband 26, vilket i fig 1 är inmonterat i den mot utrymmet 3 vända profilen.

Höljet 16 som lämpligen också består av material med god värmeledningsförmâga såsom exempelvis aluminium är vid sin öppna sida försedd med flänsar 16a via vilka rännan är fäst i det yttre väggskiktet 5 medelst skruvar 27 som är indragna i väggen 2. För att stödja den yttre isoleringsskivan 13 är en brygga 28 fastsatt medelst skruvar 29 som är indragna i sidoflänsarnas 23 skruvspår 23a. Höljet 16 har lämpligen en sådan längd att det skjuter fram axiellt över fläkthjulet 22, företrädesvis lika långt som detta. Bryggan 28 tjänar då att ge ett stöd för isoleringsplattan 13 mellan profilens 7 ände och höljets 16 ände. Profilen 7 och höljet 16 bildar därvid ett tunnelsystem med rätlinjig luftstyrning, varvid luften forceras genom profilen medelst den axiellt anordnade fläkten 22. Den mot utrymmet 3 vända profilen 7 bildar till- sammans med väggens 2 mot profilen vända kantsidor 2a och täckbandet 26 ett tunnelsystem liknande det som bildas inuti den andra profilens hölje 16. De båda isoleringsskivorna 14 och 15 ligger vid det visade exemplet innanför väggens 2 yttersida nedsänkt i den urtagning som begränsas av väggens kantsidor 2a. Med 30 betecknas en i det underskurna spåret 23b medelst en skruv 31 fastsatt detalj som kan vara någon form av styrelektronik såsom exempelvis en temperatursensor.

Andra i anordningens styrsystem ingående detaljer kan såsom markeras med 31 vara inrymda i rännan 9 på insidan av höljet 16. Ytterligare detaljer såsom markeras med 32 kan natur- ligtvis också vara anordnade på utsidan av höljet, såsom exempelvis manuella strömbrytare. I det i fig 1 visade exemp- let tillämpas den profil som visas i fig 2. Det är emeller- tid möjligt att använda sig av andra lämpliga profiler så- som exempelvis den i fig 3 visade. Denna profil har dock ej någon plats för upptagande av fläktmotorn, men en profil enligt fig 3 kan exempelvis vara aktuell när fläkten utgöres 10 15 20 25 30 35 467 ovo 7 av ett block där fläktmotorn är placerad inuti fläkthjulet.

Ett sådant block visas schematiskt i fig 7-9. I detta fall behövs ej stödbryggan 28, då blocket vid det visade exemplet har en fläkthjulet 22 omgivande ring 33 som helt överbryggar höljets 16 invändiga tvärsnitt.

I fig 4 och 5 visas schematiskt ett centralt snitt utmed linjen IV-IV i fig 1 där också de bultar 34 som samman- binder de båda profilerna framgår. I stället för att bul- tarna är såsom visas ingängade i den ena profilen kan dessa naturligtvis vara genomgående med en mutter som anligger mot den i fig 4 visade nedre profilens avsats 11. Den i fig 1 med 30 betecknade styrelektroniken kan såsom nämnts övan innehålla en temperaturgivare. Emellertid kan det ibland vara lämpligt att skilja styrelektronik och givare åt. Givaren kan då exempelvis placeras såsom i fig 4 markeras med 36, dvs i rännan 9, medan den övriga styrelektroniken kan sitta kvar på tidigare markerat ställe. Det ligger naturligtvis inom uppfinningens ram att placera styrelektroniken någon annanstans, exempelvis på apparatens utsida. Med 37_beteck- nas en reglerutrustning som exempelvis kan vara ett tempera- turinställningsreglage och med 38 betecknas en omkopplare, vars funktion skall beskrivas längre ned i texten. I anord- ningen erforderliga övriga kontaktdon skulle exempelvis kunna placeras såsom anges med 39, dvs i rännan 9 innanför det täckband 26 som befinner sig i den i utrymmet 3 belägna profilen. I det visade exemplet är de termoelektriska blocken 35 två till antalet, men det ligger inom uppfinningens ram att använda sig av såväl fler som färre block. När man an- vänder sig av flera block kan man på ett enkelt sätt variera kylsystemets kapacitet genom att vid behov koppla dessa block i serie eller parallellt, varigenom spänningen över varje block och därmed dess kylverkan förändras. För övrigt har de delar i fig 4 och 5 som har motsvarighet i fig 1 och 2 givits samma hänvisningsbeteckningar.

I fig 6 visas ett exempel på hur den i föregående figurer med två termoelektriska block försedda anordningen kan vara kopplad. Därvid betecknas liksom i ovan beskrivna 467 070 10 15 20 25 30 35 8 figurer de båda fläktar som är placerade i var sin profil likaledes med 22a respektive 22b. De termoelektriska blocken betecknas med 35a med 35b, den elektroniska styrningen be- tecknas med 30, sensorn betecknas med 36, temperaturmanövern betecknas med 37, och den i fig 4 visade strömställaren 38 finns också inritad i kopplingsschemat. Vid det visade utföringsexemplet har strömställaren två kontaktdon 39, 40 som är rörliga parallellt med varandra så att de kan omkastas från förbindelse mellan kontaktpunkten 39a respek- tive 40a med kontaktpunkten 39b respektive 40b till för- bindelse mellan kontaktpunkten 39a respektive 40a och kon- taktpunkten 39c respektive 40c. Lämpligen kan det också finnas ett mellanläge, i vilket ingen förbindelse förekommer.

I de båda punkterna 41 och 42 är systemet avsett att för- bindas med polerna till en likströmskälla. Mellan kontakt- punkten 41 och det termoelektriska blocket 35a sträcker sig en ledare 43, mellan kontaktpunkten 42 och det termo- elektriska blocket 35b sträcker sig en andra ledare 44.

Vidare är det termoelektriska blocket 35a förbundet med kontaktpunkten 39a via en ledare 45 och det termoelektriska blocket 35b är förbundet med kontaktpunkten 40a via en ledare 46. Mellan ledaren 43 och kontaktpunkten 40c sträcker sig en ledare 47 och mellan ledaren 44 och kontaktpunkten 39c sträcker sig en ledare 48. Dessutom sträcker sig mellan kontaktpunkten 39b och kontaktpunkten 40b en ledare 49.

De båda fläktarna 22a och 22b är kopplade parallellt i led- ningssystemet, men om man önskar variera varvtalet på dessa kan de naturligtvis vara inkopplade via stegvis eller kon- tinuerligt varierbara motstånd. Det är också möjligt att om så önskas omkoppla dem mellan serie- och parallellkopp- ling för att därigenom variera varvtalet och således luftens genomströmningshastighet. Den elektroniska styrningen kan lämpligen vara anordnad att påverka kretssystemet i avhängig- het till signaler från sensorn 36. Det kan således innehålla en strömbrytare som bryter strömmen genom kretsen i ett temperaturläge och sluter den i ett annat. Temperaturväljaren 37 kan exempelvis ge möjlighet till förändring av brytnings- 10 15 20 25 30 35 467 070 9 och slutningslägena. I det visade läget av strömställaren 38 är de båda termoelektriska blocken 35a och 35b kopplade i serie, vilket innebär att halva spänningen V ligger över vart och ett av dem innebärande att den avgivna värmeeffekten och därmed strömförbrukningen är reducerad (detta läge kan användas som ett s k "sparläge" när önskad temperatur har uppnåtts i utrymmet 3). I det andra läget av strömställaren, dvs när kontakterna 39a och 390 respektive 40a och 40c är förbundna är de båda termoelektriska blocken 35a respektive 35b kopplade parallellt, vilket innebär att hela spänningen V ligger på vart och ett av dem, vilket innebär att de ger maximal effekt. Ett eventuellt mellanläge av strömställaren 38 kan användas som ett avstängningsläge då i detta läge kretsen genom de termoelektriska blocken är bruten. Förutom denna omkastning mellan serie- och parallellkopplingsläge kan naturligtvis spänningen över de termoelektriska ele-' menten varieras med hjälp av för kopplingsmotstånd eller liknande utan att uppfinningens grundtanke därmed frångås.

Emellertid är det fördelaktigt att undvika dylika motstånd, då dessa innebär ökad strömförbrukning.

Den ovan beskrivna anordningen innebär att två mot- svarande tunnlar monteras på var sin sida om den vägg som skiljer de medier mellan vilka värmeväxling önskas ske.

Emellertid kan tunnelelementet enligt uppfinningen användas också ensidigt. I detta fall kan ett tunnelelement såsom visas exempelvis i fig 7 och 8 som är försett med ett eller flera termoelektriska element 35 placeras direkt med det termoelektriska elementet mot de föremål som skall kylas eller värmas. Detta kan exempelvis vara aktuellt när man önskar avkyla t ex enskilda datachips och liknande. Man kan naturligtvis också använda en anordning enligt uppfin- ningen för värmeväxling mellan luft och en vätska. I detta fall kan det vara lämpligt att såsom framgår av fig 11 använda sig av ett block 49 med vattenkanaler 50 som med en plansida 51 är anpressat mot-det termoelektriska blocket och för övrigt är isolerat från den av höljet 16 inneslutna profilen medelst en isoleringsskiva 13 eller liknande som omger det termoelektriska blocket. 1l67 070 10 15 20 10 Uppfinningen är således ej begränsad till endast det dubbelsidiga tunnelmontaget utan kan tillämpas även ensidigt när helst något föremål önskas kylas ned eller uppvärmas.

Uppfinningen är ej begränsad till ovan endast såsom exempel redovisade utföranden utan kan varieras till sina f: detaljer inom ramen för efterföljande patentkrav utan att uppfinningens grundtanke frângås.

Så kan t ex för anpassning av den kyl-/värmekapacitet som önskas längden av profilelementet 7 och höljet 16 varieras så att önskat antal termoelektriska block kan placeras efter varandra i rad utmed profilen. Genom konstruktionen enligt uppfinningen fås minimala utanför de termoelektriska blocken utskjutande ytor som innebär värmeförlust från det ena ut- rymmet till det andra. Dessutom kräver anordningen förhål- landevis liten plats i förhållande till erhållen kyl-/värme- effekt.

Claims (10)

10 15 20 25 30 35 467 o7o 11 PÅTENTKRAV

1. Anordning vid termoelektriska kylare/värmare, som innefattar åtminstone ett termoelektriskt block av peltiertyp och anordningar för värmeväxling, vilka består av metalliska konvektorelement, som på åt- minstone blockets ena sida bestrykes av en genom fläktverkan forcerad luftström, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att sagda konvektor- element bildas av tvärt avkapade extruderade profiler (7) med längs- gående, dvs. utmed de termoelektriska blocken (35) sig sträckande fläns- och kanalbildande partier, varvid fläkten (22) utgöres av en axialfläkt med större delen av konvektorelementets tvärsnitt över- bryggande fläkthjul och konvektorprofilen är inrättad med anordningar för fasthållande av fläktenheten, varvid det termoelektriska blockets (35) från varandra vända plansidor av värmeledande material ligger i utbredd värmeöverförande kontakt med motsvarande längsgående plansidor på tillhörande konvektorelement och dessa plansidor sträcker sig inbör- des parallellt.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att avståndet mellan de på ömse sidor om det termoelektriska blocket (35) belägna konvektorprofilernas (7) mot varandra vända plan- sidor som har större utsträckning än det termiska blocket överbryggas av termiskt isolerande material (13, 14), vilket omger det termoelekt- riska blocket

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k- d ä r a v, att den konvektorelementet bildande profilen (7) är inrymd i ett utrymme som bildar en tunnel, vilken förutom konvektor- elementet också inrymmer fläktenheten (20, 22). n a d

4. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att den konvektorelementet bildande profi- len (7) uppvisar åtminstone en längsgående kanal (9), som inrymmer styr- och/eller drivenheter (36; 37; 38; 20).

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att fläkten uppvisar en från fläkthjulet (22) axiellt ut- skjutande motorkropp (20), som vilar i och fasthålles i sagda kanal (9) i konvektorprofilen (7). , Ä67 070 15 20 12

6. Anordning eniigt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att fiäkten utgöres av en modui (22, 33) med en tvärsnittsutsträckning som motsvarar motsvarande utsträckning hos den konvektoreiementet biidande profiien (7).

7. Anordning enïigt patentkraven 4 och 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att såväi fiäktmoduien (22, 33) som konvektorprofiien (7) har en tärsnittsutsträckning som motsvarar tunneins (16) invändiga tvärsnittsutsträckning.

8. Anordning eniigt något av föregående patentkrav, k ä n n e- t e c k n a d d ä r a v, att konvektorprofiien (7) uppvisar iängs- gående spår (23a, 24a, 23b), som biidar skruvfästen för mot profiiens ändar monterad utrustning, såsom exempeivis sagda fiäkt.

9. Anordning enligt något av föregående patentkrav, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att konvektorprofiïen (7) är inrymd i ett höije (16) med invändigt fyrkanttvärsnitt, som i huvudsak motsvarar konvektorprofiiens (7) utvändiga tvärsnittsutsträckning så, att det i höijets invändiga utrymme biïdas ett antai inbördes avskiida Jängsgåen- de kanaïer.

10. Anordning eniigt något av föregående patentkrav, k ä n- n e t e c k n a d d ä r a v, att två e11er fiera termoeiektriska biock (35) är anordnade i rad utmed sagda konvektorprofii med inbördes meïianrum som är utfyïïda med värmeisoierande materiai. d)