DE3707393A1

DE3707393A1 - Thermoelectric cooling plant

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

Abstract

Thermoelectric cooling plant, which works with Peltier elements (5) and exhibits a ribbed cooling body (3) with air blowing through it, whose flow cross section is determined by the rib height (10), the rib thickness (11) and the rib separation (12), whereby the rib thickness (11) corresponds approximately to the rib separation (12) and is 2 to 7% of the rib height (10), whereby the blower (1) generates a pressure of at least 50 Pa and whereby the rib depth can be two to three times the rib height (10).

Description

Stand der TechnikState of the art

Zur Kälteerzeugung, insbesondere bei kleinen Leistungen, z. B. bei Kühlboxen im Auto, werden häufig Geräte mit Peltierelementen verwendet.For the generation of cold, especially for small capacities, e.g. B. in coolers in the car, devices are often with Peltier elements used.

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.This type of refrigeration is for this performance area much easier and cheaper than with con conventional method. In addition, such are distinguished thermoelectric cooling units due to a low Ge important and small dimensions.

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.The largest part of these units is the so-called te heatsink, which also in thermoelectric Cooling process must dissipate heat to the air. The heat sinks preferably consist of rib profiles, which is made of aluminum in the extrusion process will. The rib spacing is approximately 2-4 times the rib thickness.

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. An axial fan usually conveys air through the Heatsink, with the heat absorbed from the fins becomes. Due to the low pressure, which is from a small Axial fan can be generated is the air speed low in the large spaces between the ribs and therefore the heat transfer with the small temperature differences very bad.

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.For this reason, Peltier cooling units for so far, no higher performance in portable devices can be realized because the required heat sink are large and heavy, which gives the advantages of this type the generation of cold can be destroyed.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Peltier- Kälteaggregat größerer Leistung zu entwickeln, welches wesentlich kleiner ist als die bisher bekannten Geräte.The invention has for its object a Peltier Refrigeration unit to develop larger capacity, which is much smaller than the previously known devices.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen den Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.According to the invention, this object is characterized by the solved the features of the main claim.

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.This refrigeration unit was based on the largest possible air speed and the optimal rib thickness, Rib spacing and rib lengths developed. To this The amount of waste heat generated can be relative small heat sinks are dissipated. That’s it possible, e.g. B. portable refrigerators of greater performance for example to build for medical purposes or even small air conditioners.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher beschrieben.An embodiment of the subject of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described.

Beschreibung des ErfindungsbeispielsDescription of the invention example

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. Fig. 1 shows the side view of the refrigeration unit according to the invention. The radial fan 1 is expanded by the diffuser 2 to the width of the air heat exchanger 3 . The Peltier elements 5 are fixed between the liquid heat exchanger 6 and the air heat exchanger 3 . The liquid heat exchanger is from the insulation 9 um. The connections to this heat exchanger are not shown.

Anstelle des Flüssigkeitswärmetauschers 6 kann die Kälte auch über einen Luftwärmetauscher oder eine Kälteplatte abgegeben werden.Instead of the liquid heat exchanger 6 , the cold can also be given off via an air heat exchanger or a cold plate.

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. Fig. 2 shows the refrigeration unit in the front view with the cut insulator 9. The liquid heat exchanger 6 is provided between the Peltier elements 5 with the savings 7 , so that stronger insulation between the cold liquid heat exchanger 6 and the warm air heat exchanger 3 can be attached at these points. The liquid heat exchanger 6 is cooled by the Peltierele elements 5 , the heat generated on the other side of the Peltierele elements flows into the air heat exchanger 3 , which is provided with the ribs 8 . The Radialventi lator 1 promotes air through the rib spaces 4 , wherein the heat is absorbed from the ribs 8 .

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. Peltier elements are able to generate a certain temperature difference, so that the lowest temperature is dependent on the temperature of the hot side in the area of the air heat exchanger. For this reason, it is neces sary to dissipate the heat that arises on the hot side of the Peltier elements without excessive temperature differences to the air heat exchanger 3 and then to the ambient air. This can only be done in that a corresponding pressure is generated by the radial fan 1 in the diffuser 2 , so that a high air speed arises in the rib spaces 4 .

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.So that the heat transfer is as effective as possible, the ribs 8 must be coordinated in terms of their thickness, height and depth, and the length of the air heat exchanger so that the heat conducted through the ribs 8 is also removed from the air flowing in the rib spaces 4 . In order to achieve the necessary air speed, the radial or tangential fan used must generate a pressure of at least 50 Pa, ideally 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.The rib height 10 should be greater than 30 mm, preferably 50 mm. The rib thickness 11 should be between 2 and 7% of the rib height 10 . The rib spacing 12 should correspond approximately to the rib thickness 11 . The rib depth 13 should preferably be 2-3 times the rib height 10 be.

Wegen der geringen Rippenstärken und den kleinen Rippenab ständen lassen sich solche Wärmetauscher nicht durch Strangpressen herstellen.Because of the small rib thickness and the small ribs Such heat exchangers cannot be passed through Manufacture extrusion presses.

Das einfachste Verfahren besteht darin, mit einem mehr fachen Scheibenfräser das Rippenprofil aus Vollmaterial herzustellen.The simplest procedure is with one more disc milling cutter the rib profile made of solid material to manufacture.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die einzelnen Rippen aus Blechen herzustellen und in eine Grundplatte, welche mit Nuten versehen ist, einzupressen.Another option is the individual To make ribs from sheet metal and into a base plate, which is provided with grooves.

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.1. Thermoelectric cooling unit with at least one Peltier element arranged between a liquid heat exchanger and an air heat exchanger with an air through a finned heat sink in the longitudinal direction of the fins-promoting blower and with a fin height and fin thickness measured transversely to the air flow, determine the clear flow cross-section of each fin and a rib spacing which determined the total flow cross-section by addition, characterized in that the rib thickness ( 11 ) corresponds approximately to the rib spacing ( 12 ) and accounts for 2 to 7% of the rib height ( 10 ) and that the fan generates a pressure of at least 50 Pa.

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. 2. Thermoelectric cooling unit according to claim 1, characterized in that the rib depth ( 13 ) through which the air flows in the longitudinal direction has two to three times the extent of the rib height ( 10 ).

3. Thermoelektrisches Kühlaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper im Bereich der Rippen (8) dünnwandig ausgebildet ist.3. Thermoelectric cooling unit according to claim 1 or 2, characterized in that the heat sink is thin-walled in the region of the ribs ( 8 ).

4. Thermoelektrisches Kühlaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (3) aus massivem metallischem Material gefräst ist.4. Thermoelectric cooling unit according to claim 3, characterized in that the cooling body ( 3 ) is milled from solid metallic material.

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.5. Thermoelectric cooling unit according to claim 3, characterized characterized in that the ribs consist of sheet metal, the over base plates and in these existing grooves for Heatsinks are connected.