DE1188627B - Bottle cooler operated with Peltier elements - Google Patents

Description

Mit Peltierelementen betriebener Flaschenkühler Die Erfindung betrifft einen mit einem zylindrischen Innenbehälter versehenen Flaschenkühler, der mit Peltierelementen in der Weise gekühlt wird, daß die wärmeaufnehmende Seite der Peltierelemente in direktem metallischem Kontakt mit dem zylindrischen Innenbehälter steht, während die wärmeabgebende Seite der Peltierelemente über ein mit Verdampfung und Kondensation eines Hilfsmediums arbeitendes Sekundärsystem mit luftgekühlten Flächen verbunden ist, dessen Verdampfer durch einen geschlossenen Behälter gebildet wird.Bottle cooler operated with Peltier elements The invention relates to a bottle cooler with a cylindrical inner container and with Peltier elements is cooled in such a way that the heat-absorbing side of the Peltier elements in is in direct metallic contact with the cylindrical inner container, while the heat-emitting side of the Peltier elements via one with evaporation and condensation an auxiliary medium working secondary system connected to air-cooled surfaces whose evaporator is formed by a closed container.

Mit Peltierelementen betriebene Flaschenkühler mit einem zylindrischen Innenbehälter sind bekannt. Bekannt ist es ferner bei Peltieranordnungen mit Verdampfung und Kondensation eines Hilfsmediums arbeitende Sekundärsysteme anzuwenden und die mit den Peltierelementen in Wärmeaustausch stehenden Teile dieser Sekundärsysteme bei übereinander angeordneten Peltierelementen neben den Elementen vorzusehen.Bottle cooler operated with Peltier elements with a cylindrical Inner containers are known. It is also known in Peltier arrangements with evaporation and condensation of an auxiliary medium to apply operating secondary systems and the with the Peltier elements in heat exchange parts of these secondary systems to be provided next to the elements if Peltier elements are arranged one above the other.

Die Erfindung zielt darauf ab, den Aufbau eines solchen Flaschenkühlers dadurch einfacher zu gestalten, daß die Wärmeabführung von der warmen Seite der Elemente besonders vorteilhaft ausgebildet wird. Dies wird dadurch erreicht, daß gemäß der Erfindung der den Verdampfer des Sekundärsystems bildende, unterhalb oder in gleicher Höhe der Peltierelemente angeordnete Behälter mit seiner unteren Wand in gut wärmeleitender metallischer Verbindung mit den wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente steht.The invention aims at the construction of such a bottle cooler thereby easier to make that the heat dissipation from the warm side of the Elements is particularly advantageous. This is achieved in that according to the invention of the evaporator of the secondary system forming, below or at the same height as the Peltier elements arranged container with its lower wall in good heat-conducting metallic connection with the heat-emitting surfaces of the Peltier elements.

Auf diese Weise ist es nämlich möglich, auch bei Peltiervorrichtungen, bei denen die warme Seite nach unten gerichtet ist, auf dieser Seite als Wärmeaustauscher ein mit Verdampfung und Kondensation arbeitendes Sekundärsystem anzuwenden. Derartige Systeme arbeiten nach dem Umlaufprinzip, wobei der Antrieb allein durch die unterschiedliche physikalische Beschaffenheit (Dichte, Höhenlage) erfolgt. In dem als Verdampfer dienenden Raum eines solchen Systems muß sich daher die wärmeaufnehmende Flüssigkeit stets im unteren Teil befinden, während sich im darüberliegenden Bereich der gebildete Dampf sammelt und von dort zum Kondensator geführt wird. Die Wärmeabfuhr von der Oberseite eines solchen Behälters her bereitet aus diesem Grunde Schwierigkeiten. Die Erfindung zeigt Wege auf, die zur überwindung dieser Schwierigkeiten beschritten werden können.In this way it is possible, even with Peltier devices, where the warm side is directed downwards, on this side as a heat exchanger to use a secondary system based on evaporation and condensation. Such Systems work according to the principle of circulation, whereby the drive alone by the different physical condition (density, altitude) takes place. In that as a vaporizer Serving space of such a system must therefore be the heat-absorbing liquid are always in the lower part, while in the area above the formed one Collects steam and from there to the condenser. The heat dissipation from the For this reason, the top of such a container presents difficulties. The invention shows ways which have been taken to overcome these difficulties can be.

Man kann die Anordnung dabei gemäß der Erfindung so durchbilden, daß der unterhalb der Peltierelemente angeordnete und mit seiner oberen Wand in gut wärmeleitender metallischer Verbindung mit den wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente stehende und vorzugsweise zylindrische Verdampferbehälter in seinem Inneren metallische, mit seiner oberen und seiner unteren Wand in Verbindung stehende Wärmeübertragungsrippen aufweist. Man kann aber auch den in gleicher Höhe wie die Peltierelemente angeordneten Verdampferbehälter ringförmig ausbilden und ihn mit seiner unteren Wand auf eine Metallplatte setzen, die ihrerseits in gut wärmeleitender Verbindung mit den wärmeabgebenden Flächen der Peltierelemente steht.You can train the arrangement according to the invention so that the one arranged below the Peltier elements and with its upper wall in well heat-conducting metallic connection with the heat-emitting surfaces of the Peltier elements standing and preferably cylindrical evaporator container inside metallic, heat transfer fins communicating with its upper and lower wall having. But one can also arrange the one arranged at the same height as the Peltier elements Form the evaporator container ring-shaped and it with its lower wall on a Put metal plate, which in turn is in good heat-conducting connection with the heat-emitting Faces of the Peltier elements.

Den zylindrischen Außenmantel des Flaschenkühlers kann man vorteilhafterweise als Kühlfläche für den Kondensator des Sekundärsystems heranziehen. Zwischen dem zylindrischen Außenmantel und dem äußeren Mantel der Isolierung kann man zur weiteren Verbesserung der Wärmeabfuhr einen ringförmigen Kühlluftschacht anwenden, in dem gegebenenfalls Kühlrippen des Kondensators eingesetzt werden können.The cylindrical outer jacket of the bottle cooler can advantageously Use as a cooling surface for the condenser of the secondary system. Between the cylindrical outer jacket and the outer jacket of the insulation can be used for further To improve heat dissipation, use an annular cooling air shaft in which cooling fins of the condenser can optionally be used.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des zylindrischen Innenbehälters 3 des Flaschen-F i g. 1 (senkrechter Schnitt) und F i g. 2 (Horizontalschnitt des Verdampfers) einen Flaschenkühler, bei dem der Verdampfer des Sekundärsystems auf der warmen Seite der Elemente von einem zylindrischen Behälter gebildet wird, dessen obere Wand an den wärmeabgebenden Teilen der Peltierelemente anliegt, F i g. 3 (senkrechter Teilschnitt) eine Ausführungsmöglichkeit, bei der der Verdampfer des Sekundärsystems auf der warmen Seite in Höhe der waagerecht angeordneten Peltierelemente angeordnet ist.In the drawing are two embodiments of the cylindrical Inner container 3 of the bottle F i g. 1 (vertical section) and FIG. 2 (horizontal section of the evaporator) a bottle cooler, in which the evaporator of the secondary system is formed by a cylindrical container on the warm side of the elements, the upper wall of which rests against the heat-emitting parts of the Peltier elements, F i G. 3 (vertical partial section) an embodiment in which the evaporator of the secondary system on the warm side at the level of the horizontally arranged Peltier elements is arranged.

Der Peltierelementenblock 1 steht mit seiner kalten Seite in direktem Wärmekontakt mit dem Boden 2 des zylindrischen Innenbehälters 3 des Flaschenkühlers. Die wärmeabgebende Seite 4 der Peltierelemente 1 ist mit einem Bodenblech 5 der äußeren Umhüllung 6 der Isolierung 7 verbunden. Unten ist an dieses Bodenblech 5 der Verdampfer 8 eines mit abwechselnder Verdampfung und Kondensation des Kältemittels 9 arbeitenden Sekundärsystems angesetzt. Der Kältemitteldampf kondensiert im Verflüssiger 10, der in einiger Entfernung vom Peltierelementenblock 1 oberhalb davon angeordnet ist. Der Kondensator 10 ist schraubenlinienförmig um den zylindrischen Isolierbehälter 7 herumgewickelt. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß genügend Kühlfläche für die Kondensation zur Verfügung steht, da die gesamte Seitenfläche des Flaschenkühlers in seiner der Flasche entsprechenden Bauhöhe als wärmeabgebende Fläche ausgenutzt werden kann. Der Kondensator 10 ist bei der dargestellten Anordnung mit einem äußeren Blechmantel 11 zusammengebaut, so daß der Blechmantel 11 noch zusätzliche Kühlflächen für den Kondensator 10 des Sekundärsystems abgibt. Dem Kältemittel 9 wird die Wärme vom Peltierelementenblock 1 her unter Vermittlung von Stegen 12 zugeführt. Die Stege 12 sind in der aus F i g. 2 ersichtlichen Weise radial in dem topfförmigen Behälter 8 angeordnet und können gleichzeitig zur Versteifung des Verdampfers 8 dienen. Mit 13 und 14 sind Zirkulationsleitungen bezeichnet, durch die das Kältemittel 9 zwischen dem Verdampfer 8 und dem Kondensator 10 umläuft. Zwischen dem äußeren Mantel 6 der Isolierung 7 und dem Mantel 11, der mit dem Kondensator 10 kombiniert ist, befindet sich ein zylinderringförmiger Luftschacht 15, den die Kühlluft in Richtung der Pfeile 16 durchströmt. Die Luft tritt durch Eintrittsöffnungen 17 im unteren Bereich des Mantels 11 ein und verläßt diesen auf der Oberseite des Flaschenkühlers. Zur Kühlung dient darüber hinaus auch Kühlluft, die in Richtung der Pfeile 18 an der Außenseite des äußeren Mantels 11 entlangstreicht. Der Flaschenkühler ist auf einen Untersatz 19 aufgesetzt, der den Netzteil 20 der Peltierkühlvorrichtung enthält. Dieser Untersatz ist mit Lufteintrittsöffnungen 21 und Luftaustrittsöffnungen 22 versehen, durch die die Kühlluft für den Netzteil 20 ein- und austreten kann.The cold side of the Peltier element block 1 is in direct thermal contact with the bottom 2 of the cylindrical inner container 3 of the bottle cooler. The heat-emitting side 4 of the Peltier elements 1 is connected to a base plate 5 of the outer casing 6 of the insulation 7. The evaporator 8 of a secondary system operating with alternating evaporation and condensation of the refrigerant 9 is attached to the bottom of this base plate 5. The refrigerant vapor condenses in the condenser 10, which is arranged at some distance from the Peltier element block 1 above it. The capacitor 10 is wound around the cylindrical insulating container 7 in a helical manner. The advantage of this arrangement is that there is sufficient cooling surface available for condensation, since the entire side surface of the bottle cooler in its overall height corresponding to the bottle can be used as a heat-emitting surface. In the arrangement shown, the condenser 10 is assembled with an outer sheet metal jacket 11 , so that the sheet metal jacket 11 provides additional cooling surfaces for the condenser 10 of the secondary system. The heat is supplied to the refrigerant 9 from the Peltier element block 1 through the intermediary of webs 12. The webs 12 are shown in FIG. 2, which can be seen, are arranged radially in the pot-shaped container 8 and can simultaneously serve to stiffen the evaporator 8. Circulation lines through which the refrigerant 9 circulates between the evaporator 8 and the condenser 10 are denoted by 13 and 14. Between the outer jacket 6 of the insulation 7 and the jacket 11, which is combined with the condenser 10, there is a cylinder-ring-shaped air duct 15 through which the cooling air flows in the direction of the arrows 16. The air enters through inlet openings 17 in the lower region of the jacket 11 and leaves it on the top of the bottle cooler. In addition, cooling air, which sweeps along the outside of the outer casing 11 in the direction of the arrows 18, is also used for cooling. The bottle cooler is placed on a base 19 which contains the power supply unit 20 of the Peltier cooling device. This base is provided with air inlet openings 21 and air outlet openings 22 through which the cooling air for the power supply unit 20 can enter and exit.

Die Isolation 7 des Flaschenkühlers kann normaler Schaumstoff, Glaswolle oder ein sonstiges geeignetes Isoliermittel sein. Es ist auch möglich, einen evakuierten Behälter anzuwenden, der die Innenwand 3 und die Außenwand 5 und 6 des Isolierkörpers bildet.The insulation 7 of the bottle cooler can be normal foam, glass wool or any other suitable isolating agent. It is also possible to get an evacuated one Container apply the inner wall 3 and the outer wall 5 and 6 of the insulating body forms.

In F i g. 3 dient ein ringförmiger Behälter 23 als Verdampfer für das Sekundärsystem auf der warmen Seite. Der ringförmige Behälter 23 ist auf eine Metallplatte 24 aufgesetzt, die ihrerseits mit den wärmeabgebenden Flächen 4 der Peltierelemente 1 in gut wärmeleitender Verbindung steht. Bei dieser Anordnung wird die Wärme vom Peltierblock durch die gut wärmeleitende, verhältnismäßig dicke Platte 24 der GnuudBäche des Verdampfers 23 zugeführt, so daß hier besondere innere Verdampferrippen nicht erforderlich sind.In Fig. 3, an annular container 23 serves as an evaporator for the secondary system on the warm side. The ring-shaped container 23 is placed on a metal plate 24, which in turn is in good heat-conducting connection with the heat-emitting surfaces 4 of the Peltier elements 1. In this arrangement, the heat from the Peltier block is fed through the relatively thick plate 24, which conducts heat well, to the gnuud area of the evaporator 23, so that special internal evaporator fins are not required here.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Mit einem zylindrischen Innenbehälter versehener Flaschenkühler, der mit Peltierelementen in der Weise gekühlt wird, daß die wärmeaufnehmende Seite der Peltierelemente in direktem metallischem Kontakt mit dem zylindrischen Innenbehälter steht, während die wärmeabgebende Seite der Peltierelemente über ein mit Verdampfung und Kondensation eines Hilfsmediums arbeitendes Sekundärsystem mit luftgekühlten Flächen verbunden ist, dessen Verdampfer durch einen geschlossenen Behälter gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der den Verdampfer des Sekundärsystems bildende, unterhalb oder in gleicher Höhe der Peltierelemente (1) angeordnete Behälter (8, 23) mit seiner unteren Wand in gut wärmeleitender metallischer Verbindung mit den wärmeabgebenden Flächen (4) der Peltierelemente (1) steht. Claims: 1. Provided with a cylindrical inner container Bottle cooler, which is cooled with Peltier elements in such a way that the heat-absorbing Side of the Peltier elements in direct metallic contact with the cylindrical Inner container stands, while the heat-emitting side of the Peltier elements is on secondary system working with evaporation and condensation of an auxiliary medium air-cooled surfaces is connected, its evaporator by a closed Container is formed, characterized in that the evaporator of the secondary system forming containers arranged below or at the same height as the Peltier elements (1) (8, 23) with its lower wall in a highly thermally conductive metallic connection with the heat-emitting surfaces (4) of the Peltier elements (1). 2. Flaschenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unterhalb der Peltierelemente (1) angeordnete und mit seiner oberen Wand in gut wärmeleitender metallischer Verbindung mit den wärmeabgebenden Flächen (4) der Peltierelemente (1) stehende und vorzugsweise zylindrische Verdampferbehälter (8) in seinem Inneren metallische, mit seiner oberen und seiner unteren Wand in Verbindung stehende Wärmeübertragungsrippen (12) aufweist. 2. Bottle cooler according to claim 1, characterized in that the one below the Peltier elements (1) arranged and with its upper wall in a good heat-conducting metallic connection with the heat-emitting surfaces (4) of the Peltier elements (1) standing and preferably cylindrical evaporator container (8) in its interior metallic, with its upper and having communicating heat transfer fins (12) on its lower wall. 3. Flaschenkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in gleicher Höhe wie die Peltierelemente (1) angeordnete Verdampferbehälter (23) ringförmig ausgebildet ist und mit seiner unteren Wand auf einer Metallplatte (24) aufgesetzt ist, die ihrerseits in gut wärmeleitender Verbindung mit den wärmeabgebenden Flächen (4) der Peltierelemente (1) steht. 3. Bottle cooler according to claim 1, characterized in that the same amount like the Peltier elements (1) arranged evaporator container (23) is annular is and is placed with its lower wall on a metal plate (24) which in turn in good heat-conducting connection with the heat-emitting surfaces (4) the Peltier element (1) is. 4. Flaschenkühler nach Anspruch 1 oder nach einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Außenmantel (Il) des Flaschenkühlers als Kühlfläche für den Kondensator (10) des Sekundärsystems dient. 4. Bottle cooler according to claim 1 or according to one of the following claims, characterized in that the cylindrical outer jacket (II) of the bottle cooler as a cooling surface for the condenser (10) of the secondary system serves. 5. Flaschenkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen Außenmantel (11) und dem äußeren Mantel (6) der Isolierung (7) ein ringförmiger Kühlluftschacht(15) angeordnet ist, in dem gegebenenfalls Kühlrippen des Kondensators (10) eingesetzt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1794 244; britische Patentschrift Nr. 798 882; USA.-Patentschrift Nr. 420 641; Russisches Buch »Halbleiter in Wissenschaft und Technik«, Bd. I, Kapitel 17, S. 273, Verlag der Akademie der Wissenschaften der UdSSR, 1958.5. Bottle cooler according to claim 4, characterized in that between the cylindrical outer jacket (11) and the outer jacket (6) of the insulation (7) annular cooling air shaft (15) is arranged, in which optionally cooling fins of the capacitor (10) are used. Publications considered: Deutsches Utility model no. 1794 244; British Patent No. 798,882; U.S. Patent No. 420 641; Russian book "Semiconductors in Science and Technology", Vol. I, Chapter 17, p. 273, Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1958.