DE3707393A1

DE3707393A1 - Thermoelektrisches kuehlaggregat

Info

Publication number: DE3707393A1
Application number: DE19873707393
Authority: DE
Inventors: Walter Swoboda
Original assignee: Individual
Current assignee: Waterangel Wasseraufbereitungstechnik 7170 S GmbH
Priority date: 1987-03-07
Filing date: 1987-03-07
Publication date: 1988-09-15

Description

Stand der Technik

Zur Kälteerzeugung, insbesondere bei kleinen Leistungen, z. B. bei Kühlboxen im Auto, werden häufig Geräte mit Peltierelementen verwendet.

Diese Art der Kälteerzeugung ist für diesen Leistungs bereich wesentlich einfacher und preiswerter als mit kon ventionellen Verfahren. Außerdem zeichnen sich solche thermoelektrischen Kälteaggregate durch ein geringes Ge wicht und kleine Abmessungen aus.

Das größte Teil bei diesen Aggregaten stellt der sogenann te Kühlkörper dar, welcher die auch beim thermoelektrischen Kühlprozeß auftretende Wärme an die Luft abführen muß. Die Kühlkörper bestehen vorzugsweise aus Rippenprofilen, welche aus Aluminium im Strangpressverfahren hergestellt werden. Die Rippenabstände entsprechen etwa dem 2-4-fachen der Rippenstärke.

Üblicherweise fördert ein Axialventilator Luft durch den Kühlkörper, wobei die Wärme aus den Rippen aufgenommen wird. Infolge des geringen Drucks, welcher von einem kleinen Axialventilator erzeugt werden kann, ist die Luftgeschwin digkeit in den großen Rippenzwischenräumen gering und daher der Wärmeübergang bei den geringen Temperaturdifferenzen denkbar schlecht.

Aus diesem Grund konnten Peltier-Kälteaggregate für größere Leistungen in tragbaren Geräten bisher nicht realisiert werden, da die benötigten Kühlkörper sehr groß und schwer sind, wodurch die Vorteile dieser Art der Kälteerzeugung zunichte gemacht werden.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Peltier- Kälteaggregat größerer Leistung zu entwickeln, welches wesentlich kleiner ist als die bisher bekannten Geräte.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen den Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Dieses Kälteaggregat wurde auf der Basis der größtmög lichen Luftgeschwindigkeit und der optimalen Rippenstärken, Rippenabstände und Rippenlängen entwickelt. Auf diese Weise können die anfallenden Abwärmemengen mit relativ kleinen Kühlkörpern abgeführt werden. Dadurch ist es möglich, z. B. tragbare Kältegeräte größerer Leistung beispielsweise für medizinische Zwecke zu bauen oder auch kleine Klimageräte.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.

Beschreibung des Erfindungsbeispiels

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kälte aggregats. Der Radialventilator 1 ist durch den Diffusor 2 auf die Breite des Luftwärmetauschers 3 erweitert. Die Peltierelemente 5 werden zwischen dem Flüssigkeits wärmetauscher 6 und dem Luftwärmetauscher 3 fixiert. Der Flüssigkeitswärmetauscher ist von der Isolierung 9 um geben. Die Anschlüsse an diesen Wärmetauscher sind nicht dargestellt.

Anstelle des Flüssigkeitswärmetauschers 6 kann die Kälte auch über einen Luftwärmetauscher oder eine Kälteplatte abgegeben werden.

Fig. 2 zeigt das Kälteaggregat in der Vorderansicht mit der aufgeschnittenen Isolierung 9. Der Flüssigkeitswärme tauscher 6 ist zwischen den Peltierelementen 5 mit den Aus sparungen 7 versehen, damit an diesen Stellen eine stärkere Isolierung zwischen dem kalten Flüssigkeitswärmetauscher 6 und dem warmen Luftwärmetauscher 3 angebracht werden kann. Der Flüssigkeitswärmetauscher 6 wird durch die Peltierele mente 5 gekühlt, die auf der anderen Seite der Peltierele mente entstehende Wärme strömt in den Luftwärmetauscher 3, welcher mit den Rippen 8 versehen ist. Der Radialventi lator 1 fördert Luft durch die Rippenzwischenräume 4, wobei die Wärme aus den Rippen 8 aufgenommen wird.

Peltierelemente sind in der Lage, eine bestimmte Temperatur differenz zu erzeugen, so daß die niedrigste Temperatur abhängig von der Temperatur der heißen Seite im Bereich des Luftwärmetauschers ist. Aus diesem Grund ist es erfor derlich, die an der heißen Seite der Peltierelemente ent stehende Wärme ohne allzugroße Temperaturdifferenzen an den Luftwärmetauscher 3 und dann an die Umgebungsluft abzuführen. Dies kann nur dadurch geschehen, daß durch den Radial-Ventilator 1 im Diffusor 2 ein entsprechender Druck erzeugt wird, damit in den Rippenzwischenräumen 4 eine hohe Luftgeschwindigkeit entsteht.

Damit der Wärmeübergang möglichst effektiv wird, müssen einerseits die Rippen 8 in ihrer Dicke, Höhe und Tiefe, sowie die Länge des Luftwärmetauschers so abgestimmt sein, daß die durch die Rippen 8 geleitete Wärme auch von der in den Rippenzwischenräumen 4 strömen den Luft abgeführt wird. Um die nötige Luftgeschwindig keit zu erzielen, muß der verwendete Radial- oder Tangentialventilator einen Druck von mindestens 50 Pa erzeugen, ideal sind 100-150 Pa.

Die Rippenhöhe 10 sollte größer sein als 30 mm, vorzugs weise 50 mm. Die Rippenstärke 11 sollte zwischen 2 und 7% der Rippenhöhe 10 betragen. Der Rippenabstand 12 sollte etwa der Rippenstärke 11 entsprechen. Die Rippentiefe 13 sollte vorzugsweise das 2-3-fache der Rippenhöhe 10 be tragen.

Wegen der geringen Rippenstärken und den kleinen Rippenab ständen lassen sich solche Wärmetauscher nicht durch Strangpressen herstellen.

Das einfachste Verfahren besteht darin, mit einem mehr fachen Scheibenfräser das Rippenprofil aus Vollmaterial herzustellen.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die einzelnen Rippen aus Blechen herzustellen und in eine Grundplatte, welche mit Nuten versehen ist, einzupressen.

Claims

1. Thermoelektrisches Kühlaggregat mit mindestens einem zwischen einem Flüssigkeitswärmetauscher und einem Luft wärmetauscher angeordneten Peltierelement mit einem Luft durch einen verrippten Kühlkörper in Längsrichtung der Rippen fördernden Gebläse und mit einer Rippenhöhe und Rippenstärke, die quer zur Luft strömung gemessen, den lichten Durchströmquerschnitt einer jeden Rippe bestimmen sowie einem durch Addition den Gesamtdurchströmquerschnitt bestimmenden Rippenab stand, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippenstärke (11) etwa dem Rippenabstand (12) entspricht und 2 bis 7% der Rippenhöhe (10) ausmacht und daß das Gebläse einen Druck von mindestens 50 Pa erzeugt.

2. Thermoelektrisches Kühlaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung von der luft durchströmten Rippentiefe (13) das Zwei- bis Dreifache an Ausdehnung der Rippenhöhe (10) aufweist.

3. Thermoelektrisches Kühlaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper im Bereich der Rippen (8) dünnwandig ausgebildet ist.

4. Thermoelektrisches Kühlaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (3) aus massivem metallischem Material gefräst ist.

5. Thermoelektrisches Kühlaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen aus Blechen bestehen, die über Grundplatten und in diesen vorhandenen Nuten zum Kühlkörper miteinander verbunden sind.