DE102021131650A1

DE102021131650A1 - climate cabinet

Info

Publication number: DE102021131650A1
Application number: DE102021131650.2A
Authority: DE
Inventors: Roland Kolb
Original assignee: Memmert Co KG GmbH; Memmert GmbH and Co KG
Current assignee: Memmert Co KG GmbH; Memmert GmbH and Co KG
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-01

Abstract

Klimaschrank mit einer zu klimatisierenden Kammer (1), mit mindestens einem in der Kammer (1) angeordneten Kammerkühlkörper (2), mit einem oder mehreren am Kammerkühlkörper (2) angeschlossenen Peltierelementen (4) und mit mindestens einem an dem oder den Peltierelementen (4) angeschlossenen Außenkühlkörper (11), wobei zwischen dem oder den Peltierelementen (4) und dem Außenkühlkörper (11) ein Wärmetauscher (6) angeordnet ist.Climatic cabinet with a chamber (1) to be air-conditioned, with at least one chamber heat sink (2) arranged in the chamber (1), with one or more Peltier elements (4) connected to the chamber heat sink (2), and with at least one Peltier element or elements (4 ) Connected external cooling body (11), wherein a heat exchanger (6) is arranged between the or the Peltier elements (4) and the external cooling body (11).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Klimaschrank, dessen zu klimatisierender Innenraum von mindestens einem Kammerkühlkörper klimatisiert wird. An den Kammerkühlkörper sind eines oder mehrere Peltierelemente angeschlossen. Diese Peltierelemente sind elektrothermische Wandler. Wird ein derartiges Peltierelement von elektrischem Strom durchflossen, erzeugt es eine Temperaturdifferenz. Mit dem Peltierelement kann der Innenraum des Klimaschranks bzw. die zu klimatisierende Kammer im Klimaschrank entweder beheizt oder gekühlt werden. Außerhalb des Klimaschranks ist ein weiterer Außenkühlkörper mit den Peltierelementen thermisch verbunden. Je nach Stromflussrichtung wird der Außenluft über den Außenkühlkörper Wärme entzogen und zum Aufheizen über den Kammerkühlkörper in die zu klimatisierende Kammer eingeleitet. Zum Kühlen der zu klimatisierenden Kammer wird in umgekehrter Stromflussrichtung des Peltierelements der Kammer über den Kammerkühlkörper Wärme entzogen und über den Außenkühlkörper an die Außenluft abgegeben.The present invention relates to a climatic cabinet, the interior of which to be conditioned is conditioned by at least one chamber cooling element. One or more Peltier elements are connected to the chamber heat sink. These Peltier elements are electrothermal converters. When electric current flows through such a Peltier element, it generates a temperature difference. With the Peltier element, the interior of the climatic cabinet or the chamber to be conditioned in the climatic cabinet can be either heated or cooled. Outside the climatic cabinet, another external heat sink is thermally connected to the Peltier elements. Depending on the direction of current flow, heat is extracted from the outside air via the external heat sink and fed into the chamber to be air-conditioned via the chamber heat sink for heating. To cool the chamber to be air-conditioned, heat is extracted from the chamber via the chamber heat sink in the reverse direction of current flow of the Peltier element and released to the outside air via the outer heat sink.

Die sogenannte Bezugstemperatur für die äußere Seite des Peltierelements ist dabei stets die Umgebungstemperatur. Ausgehend von dieser Bezugstemperatur erzeugt das Peltierelement entweder eine positive Temperaturdifferenz beim Heizen oder eine negative Temperaturdifferenz beim Kühlen der zu klimatisierenden Kammer. Der mit Hilfe eines Peltierelements nutzbare Temperaturbereich liegt dabei 25 K unter der Umgebungstemperatur bis maximal 50 K über der Umgebungstemperatur. Bei einer Raumtemperatur von 25° C lässt sich so eine Temperatur von 0 Grad Celsius in der zu klimatisierenden Kammer bis hin zu einer Temperatur von etwa 70 Grad Celsius in der zu klimatisierenden Kammer erreichen. Aufgrund dieses Temperaturfensters sind Peltiermodule vor allem im Teillastbereich bei konstanten Temperaturen sehr energieeffizient.The so-called reference temperature for the outer side of the Peltier element is always the ambient temperature. Based on this reference temperature, the Peltier element generates either a positive temperature difference when heating or a negative temperature difference when cooling the chamber to be air-conditioned. The temperature range that can be used with the help of a Peltier element is 25 K below the ambient temperature up to a maximum of 50 K above the ambient temperature. At a room temperature of 25° C., a temperature of 0 degrees Celsius in the chamber to be air-conditioned up to a temperature of around 70 degrees Celsius in the chamber to be air-conditioned can be achieved. Due to this temperature window, Peltier modules are very energy-efficient, especially in the partial load range at constant temperatures.

Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von einem Klimaschrank mit einer zu klimatisierenden Kammer die Rede ist, soll die Erfindung nicht auf typische Klimaschränke beschränkt sein. Die Erfindung eignet sich vielmehr für die Anwendung in Klimakammern, Klimaschränken oder dergleichen unabhängig von ihrer Bauart, insbesondere unabhängig von der Bauart der zu klimatisierenden Kammer.If, in connection with the invention, there is talk of a climatic cabinet with a chamber to be conditioned, the invention should not be restricted to typical climatic cabinets. Rather, the invention is suitable for use in climatic chambers, climatic cabinets or the like, regardless of their design, in particular regardless of the design of the chamber to be air-conditioned.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Klimaschrank mit einem oder mehreren Peltierelementen so zu gestalten, dass ein größeres Temperaturfenster in der zu klimatisierenden Kammer realisierbar ist.Proceeding from this, the object of the invention is to design a climatic cabinet with one or more Peltier elements in such a way that a larger temperature window can be realized in the chamber to be conditioned.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 in erfinderischer Weise gelöst. Die rückbezogenen Ansprüche beinhalten teilweise vorteilhafte und teilweise für sich selbst erfinderische Weiterbildungen dieser Erfindung.This object is achieved by the combination of features of claim 1 in an inventive manner. The dependent claims contain partly advantageous and partly inventive developments of this invention.

Die Erfindung geht von der Grundüberlegung aus, einen mit der Peltiertechnik arbeitenden Klimaschrank mit einer weiteren Kälte- oder Wärmemaschine, vorzugseise einer Kompressor-Kältemaschine zu koppeln, um das nutzbare Temperaturfenster für das Peltierelement zu vergrößern. Hierfür ist zwischen dem oder den Peltierelementen und dem Außenkühlkörper ein Wärmetauscher angeordnet. Dieser Wärmetauscher kann beispielsweise von einer Kompressor-Kältemaschine erzeugte Kälte oder Wärme an das oder die Peltierelemente übertragen, so dass die auf das Peltierelement einwirkende Umgebungstemperatur verändert wird. Auf diese Weise lässt sich die Temperaturspanne der Kühlung oder Heizung mit dem Peltierelement signifikant verschieben. Die wirksame Temperaturspanne bzw. das wirksame Temperaturfenster des Peltierelements wird somit als Ganzes gleichsam verschoben.The invention is based on the basic idea of coupling a climatic cabinet working with Peltier technology to another refrigeration or heating machine, preferably a compressor refrigeration machine, in order to increase the usable temperature window for the Peltier element. For this purpose, a heat exchanger is arranged between the Peltier element or elements and the external cooling body. This heat exchanger can, for example, transfer cold or heat generated by a compressor refrigeration machine to the Peltier element or elements, so that the ambient temperature acting on the Peltier element is changed. In this way, the temperature range of the cooling or heating with the Peltier element can be significantly shifted. The effective temperature range or the effective temperature window of the Peltier element is thus shifted as a whole.

Liegt der Außenkühlkörper am Wärmetauscher an, sind beide thermisch miteinander verbunden, so dass der Wärmetauscher die den Außenkühlkörper beaufschlagende Temperatur ausgehend von der Umgebungstemperatur steigern oder verringern kann. Auf den Außenkühlkörper wirkt die vom Wärmetauscher dabei gegenüber der Umgebungstemperatur veränderte Temperatur als veränderte Führungsgröße für die Steuerung der Temperatur durch das Peltierelement und den Kammerkühlkörper. Die Temperaturspanne der Peltierkühlung wird dadurch in eine niedrigere oder höhere Temperaturspanne verschoben.If the external cooling body rests on the heat exchanger, both are thermally connected to one another, so that the heat exchanger can increase or decrease the temperature acting on the external cooling body, based on the ambient temperature. The temperature changed by the heat exchanger compared to the ambient temperature acts on the external heat sink as a changed reference variable for controlling the temperature through the Peltier element and the chamber heat sink. The temperature range of the Peltier cooling is thereby shifted to a lower or higher temperature range.

Wird gemäß der Erfindung die zu klimatisierende Kammer im Klimaschrank aufgeheizt, wird der Umgebungsluft vom Außenkühlkörper Wärme entzogen. Der Wärmestrom wird zunächst vom Außenkühlkörper über den Flüssigkeitswärmetauscher geleitet und dort zusätzlich aufgeheizt, um dann das oder die Peltierelemente zu beaufschlagen. Die Peltierelemente heizen den bereits vorgeheizten Wärmestrom weiter auf, sodass Temperaturen deutlich oberhalb 70 Grad Celsius in der zu klimatisierenden Kammer mit dem Peltierelement bzw. den Peltierelementen realisierbar sind.If, according to the invention, the chamber to be air-conditioned is heated in the air-conditioning cabinet, heat is withdrawn from the ambient air by the external heat sink. The heat flow is first conducted from the external heat sink via the liquid heat exchanger and is additionally heated there in order to then act on the Peltier element or elements. The Peltier elements continue to heat up the heat flow that has already been preheated, so that temperatures well above 70 degrees Celsius can be achieved in the chamber to be air-conditioned with the Peltier element or Peltier elements.

Soll die zu klimatisierende Kammer gekühlt werden, wird der der zu klimatisierenden Kammer entzogene Kühlstrom vom Kammerkühlkörper und den Peltierelementen über den Wärmetauscher geleitet. Der Wärmetauscher entzieht dem Kühlstrom mehr Wärme als an die Umgebungsluft abgegeben werden könnte und transportiert diese Wärme über das den Wärmetauscher durchströmende Medium ab, um die verbleibende Restwärme über den Außenkühlkörper an die Umgebungsluft abzugeben. In bevorzugter Ausgestaltung weisen sowohl der Kammerkühlkörper als auch der Außenkühlkörper Lüfter auf, um den jeweiligen Wärme- oder Kühlstrom beschleunigen zu können.If the chamber to be air-conditioned is to be cooled, the cooling flow drawn from the chamber to be air-conditioned is conducted via the heat exchanger by the chamber heat sink and the Peltier elements. The heat exchanger extracts more heat from the cooling flow than could be given off to the ambient air and transports this heat away via the medium flowing through the heat exchanger in order to give off the remaining residual heat to the ambient air via the external heat sink. In a preferred embodiment, both the chamber heat sink and the outer heat sink have fans in order to be able to accelerate the respective heat or cooling flow.

Mit der Erfindung ist es nach wie vor möglich, den Klimaschrank ausschließlich mit einer Peltier-Heizung bzw. Peltier-Kühlung zu betreiben. Dabei wird die Umgebungsluft vom Außenkühlkörper über den Wärmetauscher geleitet. Wird das Medium im Wärmetauscher ebenfalls auf Umgebungstemperatur gehalten, wird ein Kälte- oder Wärmestrom mit Umgebungstemperatur zu dem oder den Peltierelementen geleitet, welche die Temperatur dann erwärmen oder absenken, um den entsprechenden Temperaturstrom über den Kammerkühlkörper in die zu klimatisierende Kammer zu leiten. Soll die zu klimatisierende Kammer gekühlt werden, ist es auch möglich, der Umgebungsluft im Wärmetauscher geringfügig Wärme zu entziehen, um diese mit dem Peltierelement oder den Peltierelementen weiter zu kühlen und über den Kammerkühlkörper an die zu klimatisierende Kammer abzugeben. Der Energieverbrauch des Klimaschranks ist in diesem Peltierbetrieb besonders niedrig. Dies gilt vor allem für den Teillastbetrieb eines Klimaschranks bei konstanten Temperaturen. Ferner ermöglicht der Peltierbetrieb eine sehr exakte Regelung der jeweiligen Temperaturen.With the invention, it is still possible to operate the climatic cabinet exclusively with Peltier heating or Peltier cooling. The ambient air is routed from the external heat sink via the heat exchanger. If the medium in the heat exchanger is also kept at ambient temperature, a flow of cold or heat at ambient temperature is conducted to the Peltier element or elements, which then heat up or lower the temperature in order to conduct the corresponding temperature flow via the chamber heat sink into the chamber to be air-conditioned. If the chamber to be air-conditioned is to be cooled, it is also possible to extract a small amount of heat from the ambient air in the heat exchanger in order to further cool it with the Peltier element or the Peltier elements and to transfer it to the chamber to be air-conditioned via the chamber heat sink. The energy consumption of the climate chamber is particularly low in this Peltier operation. This applies above all to the partial load operation of a climate chamber at constant temperatures. Furthermore, the Peltier operation enables a very precise regulation of the respective temperatures.

Ist die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungstemperatur und der durch den Wärmetauscher herbeigeführten Temperatur zu groß, kann es dazu führen, dass sich am Außenkühlkörper Kondenswasser oder eine Eisschicht bilden. In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist der Außenkühlkörper deshalb mit dem Wärmetauscher beweglich verbunden. Infolge seiner Beweglichkeit kann der Außenkühlkörper für seine vorbeschriebenen Funktionen in einer Aktivstellung am Wärmetauscher anliegen und ist mit diesem thermisch verbunden. Es ist aber auch möglich, den Außenkühlkörper vom Wärmetauscher wegzubewegen in eine Inaktivstellung. In dieser Inaktivstellung ist die thermische Verbindung vom Außenkühlkörper zum Wärmetauscher unterbrochen. Auf diese Weise regelt ausschließlich der Wärmetauscher die Außentemperatur bzw. Umgebungstemperatur für das Peltierelement bzw. die Peltierelemente. Auf diese Weise kann die Temperatur in der zu klimatisierenden Kammer auf sehr niedrige Temperaturen abgesenkt werden bzw. schnell abgekühlt werden. Auch ist es möglich, vergleichsweise hohe Temperaturen in der zu klimatisierenden Kammer zu realisieren.If the temperature difference between the ambient temperature and the temperature brought about by the heat exchanger is too great, condensation or a layer of ice can form on the external heat sink. In a preferred development of the invention, the external cooling body is therefore movably connected to the heat exchanger. As a result of its mobility, the external cooling body can bear against the heat exchanger for its functions described above in an active position and is thermally connected to it. However, it is also possible to move the external heat sink away from the heat exchanger into an inactive position. In this inactive position, the thermal connection between the external heat sink and the heat exchanger is interrupted. In this way, only the heat exchanger regulates the outside temperature or ambient temperature for the Peltier element or the Peltier elements. In this way, the temperature in the chamber to be air-conditioned can be lowered to very low temperatures or cooled down quickly. It is also possible to achieve comparatively high temperatures in the chamber to be air-conditioned.

In bevorzugter Ausgestaltung ist der Wärmetauscher ein Flüssigkeitswärmetauscher. Gerade ein Flüssigkeitskeitswärmetauscher ermöglicht große und schnelle Temparaturänderungen und eignet sich deshalb für die Realisierung der Erfindung besonders gut.In a preferred embodiment, the heat exchanger is a liquid heat exchanger. A liquid heat exchanger in particular enables large and rapid temperature changes and is therefore particularly well suited for implementing the invention.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist am Wärmetauscher mindestens ein Antriebselement ausgebildet, um den Außenkühlkörper aus seiner Aktivstellung in seine Inaktivstellung zu verfahren. Zum Zurückverfahren des Außenkühlkörpers aus der Inaktivstellung in seine Aktivstellung ist weiterhin mindestens ein Rückholelement am Flüssigkeitswärmetauscher und am Außenkühlkörper vorgesehen. Als Antriebselement eignen sich vorzugsweise Druckkolben und als Rückholelement vorzugsweise Zugfedern. Werden die Antriebselemente bzw. Druckkolben zurück gefahren, ziehen die Rückholelemente bzw. Zugfedern den Außenkühlkörper in Richtung auf den Flüssigkeitswärmetauscher bis der Außenkühlkörper wieder bündig am Flüssigkeitswärmetauscher anliegt.In an advantageous embodiment, at least one drive element is formed on the heat exchanger in order to move the external cooling body from its active position into its inactive position. At least one restoring element is also provided on the liquid heat exchanger and on the external cooling body for moving the external cooling body back from the inactive position into its active position. Pressure pistons are preferably suitable as the drive element and tension springs are preferably suitable as the return element. If the drive elements or pressure pistons are moved back, the return elements or tension springs pull the external cooling element in the direction of the liquid heat exchanger until the external cooling element again lies flush against the liquid heat exchanger.

Die Druckkolben können pneumatisch, hydraulisch, mechanisch oder in sonstiger Weise angetrieben sein. In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung werden hydraulisch betriebene Druckkolben verwendet, wobei in bevorzugter Ausgestaltung das einen Flüssigkeitswärmetauscher durchströmende Fluid zugleich die Hydraulikflüssigkeit für die Druckkolben bildet. Zweckmäßig wird ein inkompressibles Fluid, vorzugsweise Wasser als Fluid für den Flüssigkeitswärmetauscher verwendet.The pressure pistons can be driven pneumatically, hydraulically, mechanically or in some other way. In a preferred development of the invention, hydraulically operated pressure pistons are used, with the fluid flowing through a liquid heat exchanger also forming the hydraulic fluid for the pressure pistons in a preferred embodiment. An incompressible fluid, preferably water, is expediently used as the fluid for the liquid heat exchanger.

Um die thermische Trennung des Wärmetauschers vom Außenkühlkörper in der Inaktivstellung des Außenkühlkörpers zu optimieren, wird der Außenkühlkörper in der Inaktivstellung soweit vom Flüssigkeitswärmetauscher wegverfahren, dass eine deutliche Trennfuge zwischen Außenkühlkörper und Wärmetauscher entsteht. Zur thermischen Neutralisierung dieser Trennfuge ist weiterhin vorgeschlagen, an beiden Enden jeweils ein die Trennfuge verschließendes Dichtelement vorzusehen. Hierzu werden vor allem faltbare Dichtungsbälge favorisiert. Die Dichtungsbälge können in der Inaktivstellung des Außenkühlkörpers auseinandergezogen und in der Aktivstellung des Außenkühlkörpers komprimiert werden.In order to optimize the thermal separation of the heat exchanger from the external heat sink when the external heat sink is in the inactive position, the external heat sink is moved away from the liquid heat exchanger in the inactive position until there is a clear separating gap between the external heat sink and the heat exchanger. In order to thermally neutralize this parting line, it is also proposed to provide a sealing element closing the parting line at both ends. Foldable sealing bellows in particular are favored for this purpose. The sealing bellows can be pulled apart when the external heat sink is in the inactive position and can be compressed when the external heat sink is in the active position.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, den Flüssigkeitswärmetauscher in einen Flüssigkeitskreislauf einzubinden, welche einen weiteren externen Wärmetauscher aufweist. An diesen externen Wärmetauscher kann ein Flüssigkeitsspeicher angeschlossen sein, um temperiertes Fluid in den Flüssigkeitskreislauf kontinuierlich nach zu fördern. Der Flüssigkeitskreislauf wird dabei vorteilhaft - wie bereits ausgeführt - von einer Kompressionskältemaschine temperiert. Die Kompressionskältemaschine ist über den externen Wärmetauscher mit dem Flüssigkeitskreislauf und damit auch mit dem Wärmetauscher im Flüssigkeitskreislauf thermisch verbunden.In a further advantageous embodiment, it is provided to integrate the liquid heat exchanger into a liquid circuit which has a further external heat exchanger. A liquid reservoir can be connected to this external heat exchanger in order to continuously feed temperature-controlled fluid into the liquid circuit. The temperature of the liquid circuit is advantageously controlled by a compression refrigeration machine, as already explained. The compression refrigerating machine is thermally connected via the external heat exchanger to the liquid circuit and thus also to the heat exchanger in the liquid circuit.

Anhand des in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erfindung mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

1 eine zu klimatisierende Kammer eines erfindungsmäßigen Klimaschranks mit daran angeschlossener erfindungsmäßiger Kälteanlage mit einem Außenkühlkörper in seiner Aktivstellung,
2 das Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit dem Außenkühlkörper in seiner Inaktivstellung,
3 eine Detaildarstellung eines Flüssigkeitswärmetauschers mit daran angeschlossenem Außenkühlkörper in der Aktivstellung des Außenkühlkörpers sowie
4 die Detaildarstellung aus 3 mit dem Außenkühlkörper in seiner Inaktivstellung.

The invention is explained in further detail on the basis of the exemplary embodiment illustrated in the drawing figures. Show it:

1 a chamber to be air-conditioned of a climate cabinet according to the invention with a refrigeration system according to the invention connected thereto with an external cooling body in its active position,
2 the embodiment according to 1 with the outer heatsink in its inactive position,
3 a detailed view of a liquid heat exchanger with an external cooling element connected to it in the active position of the external cooling element, and
4 the detail display 3 with the outer heatsink in its inactive position.

Auf der linken Seite der 1 ist die zu klimatisierende Kammer 1 dargestellt. Am rechten Rand der Kammer 1 ist der Kammerkühlkörper 2 angeordnet. An der dem Innenraum der Kammer 1 zugewandten Seite des Kammerkühlkörpers 2 ist ein Lüfter 3 angeordnet. An der dem Lüfter 3 abgewandten Seitenwand des Kammerkühlkörpers 2 sind drei Peltierelemente 4 angeordnet. Zwischen den Peltierelementen 4 sind Isolierelemente 5 angeordnet. An die Peltierelemente 4 schließt sich auf der dem Kammerkühlkörper 2 abgewandten Seite ein Wärmetauscher 6, nämlich der Flüssigkeitswärmetauscher 6' an, wobei in den Figuren nur das Bezugszeichen 6' verwendet wird, weil im Ausführungsbeispiel ausschließlich ein Flüssigkeitswärmetauscher 6' verwendet wirdOn the left of the 1 the chamber 1 to be air-conditioned is shown. The chamber heat sink 2 is arranged on the right-hand edge of the chamber 1 . A fan 3 is arranged on the side of the chamber heat sink 2 facing the interior of the chamber 1 . Three Peltier elements 4 are arranged on the side wall of the chamber heat sink 2 facing away from the fan 3 . Insulating elements 5 are arranged between the Peltier elements 4 . A heat exchanger 6, namely the liquid heat exchanger 6', is connected to the Peltier elements 4 on the side facing away from the chamber cooling element 2, only the reference number 6' being used in the figures because only one liquid heat exchanger 6' is used in the exemplary embodiment

Der Flüssigkeitswärmetauscher 6' wird von einem Fluidstrom 7 durchströmt. Die Strömungsrichtung des Fluidstroms 7 im Ausführungsbeispiel ist durch die Richtungspfeile 8 angedeutet. In Strömungsrichtung schließt sich an den Flüssigkeitswärmetauscher 6' ein weiterer externer Wärmetauscher 9 an. Der externe Wärmetauscher 9 leitet die von einer Kompressionskältemaschine erzeugte Wärme bzw. Kälte in den Fluidstrom 7 ein. Das so temperierte Fluid wird von der Pumpe 10 zum Flüssigkeitswärmetauscher 6' gepumpt und über den Flüssigkeitswärmetauscher 6' an die Peltierelemente 4 abgegeben.A fluid flow 7 flows through the liquid heat exchanger 6′. The direction of flow of the fluid stream 7 in the exemplary embodiment is indicated by the directional arrows 8 . A further external heat exchanger 9 follows the liquid heat exchanger 6' in the direction of flow. The external heat exchanger 9 introduces the heat or cold generated by a compression refrigerating machine into the fluid flow 7 . The fluid that has been tempered in this way is pumped by the pump 10 to the liquid heat exchanger 6' and delivered to the Peltier elements 4 via the liquid heat exchanger 6'.

An der den Peltierelementen 4 abgewandten Seitenwand des Flüssigkeitswärmetauschers 6' ist ein Außenkühlkörper 11 montiert. Der Außenkühlkörper 11 ist an seiner dem Flüssigkeitswärmetauscher 6' abgewandten Seitenwand mit einem Lüfter 3 ausgerüstet. Mit diesem Lüfter 3 kann die von den Peltierelementen 4 an den Flüssigkeitswärmetauscher 6' und vom Flüssigkeitswärmetauscher 6` wiederum an den Außenkühlkörper 11 abgegebene Wärme in die Umgebungsluft geblasen werden.An external cooling body 11 is mounted on the side wall of the liquid heat exchanger 6 ′ facing away from the Peltier elements 4 . The external heat sink 11 is equipped with a fan 3 on its side wall facing away from the liquid heat exchanger 6'. With this fan 3, the heat given off by the Peltier elements 4 to the liquid heat exchanger 6' and from the liquid heat exchanger 6' in turn to the external heat sink 11 can be blown into the ambient air.

1 und 3 zeigen die Aktivstellung des Außenkühlkörpers 11. In dieser Aktivstellung liegt der Außenkühlkörper 11 am Flüssigkeitswärmetauscher 6' bündig an und ist mit diesem auch thermisch verbunden. In 3 ist eine Betriebsart angedeutet, bei welcher kein Fluid durch den Flüssigkeitswärmetauscher 6` gepumpt wird. In diesem Betriebszustand wird Wärme aus der Kammer 1 über den Kammerkühlkörper 2 und die Peltierelemente 4 entzogen und über den Flüssigkeitswärmetauscher 6' und den Außenkühlkörper 11 vom Lüfter 3 in die Umgebung abgeblasen. Umgekehrt kann auf diesem Weg auch über den Außenkühlkörper 11, den Flüssigkeitswärmetauscher 6`, die Peltierelemente 4 und den Kammerkühlkörper 2 mit seinem Lüfter 3 Wärme in die Kammer 1 eingebracht werden. 1 and 3 show the active position of the external cooling element 11. In this active position, the external cooling element 11 rests flush against the liquid heat exchanger 6' and is also thermally connected to it. In 3 an operating mode is indicated in which no fluid is pumped through the liquid heat exchanger 6`. In this operating state, heat is extracted from the chamber 1 via the chamber heat sink 2 and the Peltier elements 4 and blown off into the environment via the liquid heat exchanger 6 ′ and the external heat sink 11 by the fan 3 . Conversely, in this way heat can also be introduced into the chamber 1 via the external heat sink 11, the liquid heat exchanger 6', the Peltier elements 4 and the chamber heat sink 2 with its fan 3.

2 und 4 zeigen dieselbe Kühlanlage, jedoch mit dem Außenkühlkörper 11 in seiner Inaktivstellung. Dies sei anhand der 4 näher erläutert. In 4 ist zunächst angedeutet, dass von der Pumpe 10 ein Fluidstrom 7 durch den Flüssigkeitswärmetauscher 6` hindurchgeleitet wird. Das Fluid ist in diesem Fall inkompressibel, beispielsweise Wasser oder eine Glykolflüssigkeit oder ein Gemisch aus beidem. Das inkompressible Fluid wird nicht nur durch den zentralen Hauptströmungskanal 12 des Flüssigkeitswärmetauschers 6' gepumpt, sondern auch in zwei rechtwinklig zum Hauptströmungskanal 12 verlaufende Lagerkanäle 13 geleitet. In den Lagerkanälen 13 sind Druckkolben 14 verschieblich gelagert. Die Druckkolben 14 werden mit dem Druck des inkompressiblen Fluids im Fluidstrom 7 gegen den Außenkühlkörper 11 verfahren und heben so den Außenkühlkörper 11 vom Flüssigkeitswärmetauscher 6' ab, so dass zwischen dem Flüssigkeitswärmetauscher 6' und dem Außenkühlkörper 11 eine Trennfuge 15 entsteht. An ihren Enden ist die Trennfuge 15 jeweils von einer Balgendichtung 16 verschlossen, was in 2 deutlich erkennbar ist. Weiterhin erkennbar ist die Tatsache, dass in der dort gezeigten Inaktivstellung des Außenkühlkörpers 11 Wärme ausschließlich vom Flüssigkeitswärmetauscher 6' an die Peltierelemente 4 und den Kammerkühlkörper 2 und damit die Kammer 1 abgegeben wird und vice versa ausschließlich über den Kammerkühlkörper 2 und die Peltierelemente 4 Wärme aus der Kammer 1 an den Flüssigkeitswärmetauscher 6' abgegeben wird. Der Außenkühlkörper 11 ist dabei in seiner Inaktivstellung thermisch völlig inaktiv und verbraucht vor allem keine zusätzliche Energie. Auch der Flüssigkeitswärmetauscher 6' weist an seinen Enden jeweils ein Isolierelement 17 auf. 2 and 4 show the same cooling system, but with the external cooling body 11 in its inactive position. This is based on the 4 explained in more detail. In 4 is first indicated that a fluid stream 7 is passed from the pump 10 through the liquid heat exchanger 6`. In this case, the fluid is incompressible, for example water or a glycol liquid or a mixture of both. The incompressible fluid is not only pumped through the central main flow channel 12 of the liquid heat exchanger 6 ′, but is also conducted into two bearing channels 13 running at right angles to the main flow channel 12 . In the bearing channels 13 pressure pistons 14 are slidably mounted. The pressure pistons 14 are moved against the external cooling body 11 with the pressure of the incompressible fluid in the fluid flow 7 and thus lift the external cooling body 11 from the liquid heat exchanger 6 ′, so that a parting line 15 is created between the liquid heat exchanger 6 ′ and the external cooling body 11 . At their ends is the Parting line 15 each closed by a bellows seal 16, which in 2 is clearly recognizable. Also recognizable is the fact that in the inactive position of the outer cooling element 11 shown there, heat is emitted exclusively from the liquid heat exchanger 6' to the Peltier elements 4 and the chamber cooling element 2 and thus the chamber 1, and vice versa heat is emitted exclusively via the chamber cooling element 2 and the Peltier elements 4 of the chamber 1 is delivered to the liquid heat exchanger 6'. In its inactive position, the external heat sink 11 is thermally completely inactive and, above all, does not consume any additional energy. The liquid heat exchanger 6' also has an insulating element 17 at each of its ends.

Um den Außenkühlkörper 11 wieder in seine Aktivstellung zurück zu verfahren, wird zunächst das inkompressible Fluid sowohl aus dem Hauptströmungskanal 12 des Flüssigkeitswärmetauschers 6' als auch aus den Lagerkanälen 13 für die Druckkolben 14 ausgeleitet. Die Druckkolben 14 sind dann nicht mehr vom hydraulischen Druck des Fluids beaufschlagt. Auf diese Weise wird die Federkraft von Zugfedern 18 wirksam, die mit ihren Enden am Flüssigkeitswärmetauscher 6` einerseits und am Außenkühlkörper 11 andererseits fixiert sind und die Trennfuge 15 überbrücken. Wirkt die Zugkraft der Zugfedern 18, wird der Außenkühlkörper 11 an den Flüssigkeitswärmetauscher 6` herangezogen bis er wieder bündig am Flüssigkeitswärmetauscher 6' anliegt, was 1 und 3 zeigen. In der Inaktivstellung des Außenkühlkörpers 11 sind die Zugfedern 18 also vorgespannt und ihre Federkraft wird von dem durch das Fluid auf die Druckkolben 14 ausgeübten Hydraulikdruck überwunden.In order to move the external cooling body 11 back into its active position, the incompressible fluid is first discharged both from the main flow channel 12 of the liquid heat exchanger 6 ′ and from the bearing channels 13 for the pressure pistons 14 . The pressure pistons 14 are then no longer acted upon by the hydraulic pressure of the fluid. In this way, the spring force of tension springs 18 becomes effective, which are fixed with their ends to the liquid heat exchanger 6 ′ on the one hand and to the external cooling body 11 on the other hand and bridge the parting line 15 . Acts the tensile force of the tension springs 18, the outer cooling body 11 is used on the liquid heat exchanger 6 'until it is flush again on the liquid heat exchanger 6' is present, what 1 and 3 show. In the inactive position of the outer heat sink 11, the tension springs 18 are therefore prestressed and their spring force is overcome by the hydraulic pressure exerted on the pressure pistons 14 by the fluid.

Zur Veranschaulichung enthält die nachfolgende Tabelle eine Matrix mit Beispielen für die unterschiedlichen, in Grad Celsius gemessenen Temperaturbereiche der zu klimatisierenden Kammer 1, die entsprechende Betriebsart der Kombination aus Flüssigkeitswärmetauscher 6' und Außenkühlkörper 11 und die dort wirkende Außentemperatur: Einsatzbereich Kammertemperatur Betriebsart des Flüssigkeitswärmetauschers 6' und des Au-ßenkühlkörpers 11 Temperatur Flüssigkeitswärmetauscher 6' Temperatur Außenkühlkörper 11 Unterer Temperaturbereich oder beschleunigtes Abkühlen von hohen Temperaturen -30 °C bis +5 °C Mittels Wärmeträgermedium (Fluidstrom 7) gekühlter Flüssigkeitswärmetauscher 6' und Außenkühlkörper 11 in Inaktivstellung -5°C Inaktiv; Temperatur unbestimmt Mittlerer Temperaturbereich +5 °C bis +70 °C Flüssigkeitswärmetauscher 6' inaktiv) und Außenkühlkörper 11 in Aktivstellung Temperatur identisch mit Aussenkühlkörper +25 °C (beispielsweise; je nach Betriebsbedingungen; Aussentemperatur, Belastung etc.) Hoher Temperaturbereich +70 °C bis +120 °C Mittels Wärmeträgermedium beheizter Flüssigkeitswärmetauscher 6' und Außenkühlkörper 11 in Inaktivstellung + 75°C Inaktiv; Temperatur unbestimmt For illustration, the following table contains a matrix with examples for the different temperature ranges of the chamber 1 to be air-conditioned, measured in degrees Celsius, the corresponding operating mode of the combination of liquid heat exchanger 6' and external cooling body 11 and the outside temperature acting there: area of application chamber temperature Operating mode of the liquid heat exchanger 6' and the external cooling element 11 Temperature liquid heat exchanger 6' External heatsink temperature 11 Lower temperature range or accelerated cooling from high temperatures -30ºC to +5ºC Liquid heat exchanger 6' and external cooling body 11 cooled by heat transfer medium (fluid flow 7) in the inactive position -5°C Inactive; temperature indeterminate Medium temperature range +5 °C to +70 °C Liquid heat exchanger 6 'inactive) and external cooling body 11 in the active position Temperature identical to the external heat sink +25 °C (for example; depending on the operating conditions; outside temperature, load, etc.) High temperature range +70 °C to +120 °C Liquid heat exchanger 6' heated by heat transfer medium and external cooling element 11 in the inactive position + 75°C Inactive; temperature indeterminate

BezugszeichenlisteReference List

11: Kammerchamber
22: Kammerkühlkörperchamber heatsink
33: LüfterFan
44: PeltierelementPeltier element
55: Isolierelementinsulating element
66: Wärmetauscherheat exchanger
6`6`: Flüssigkeitswärmetauscherliquid heat exchanger
77: Fluidstromfluid flow
88th: Richtungspfeildirectional arrow
99: externer Wärmetauscherexternal heat exchanger
1010: Pumpepump
1111: Außenkühlkörperexternal heatsink
1212: Hauptströmungskanalmain flow channel
1313: Lagerkanalstorage channel
1414: Druckkolbenplunger
1515: Trennfugeparting line
1616: Balgendichtungbellows seal
1717: Isolierelementinsulating element
1818: Zugfedertension spring

Claims

Climatic cabinet with a chamber (1) to be air-conditioned, with at least one chamber cooling element (2) arranged in the chamber (1), with one or more Peltier elements (4) connected to the chamber cooling element (2) and with at least one on the or the Peltier elements ( 4) connected external cooling body (11), characterized in that at least one heat exchanger (6) is arranged between the or the Peltier elements (4) and the external cooling body (11).

climate cabinet claim 1 , characterized in that the external cooling body (11) is movably connected to the heat exchanger (6) in such a way that it can be moved from an active position with a thermal connection to the heat exchanger (6) to an inactive position without thermal connection to the heat exchanger (6). .

climate cabinet claim 1 or 2 characterized in that the heat exchanger (6) is a liquid heat exchanger (6`).

climate cabinet claim 3 characterized by at least one drive element, preferably at least one pressure piston (14) on the heat exchanger (6) for moving the external cooling body (11) from its active position into its inactive position and by at least one return element, preferably at least one tension spring (18) on the liquid heat exchanger (6) and on the outer heat sink (11) for moving the outer heat sink (11) back from its inactive position to its active position.

climate cabinet claim 4 characterized by hydraulic pressure pistons (14) driven by the pressure of the fluid flowing through the liquid heat exchanger (6).

Climatic cabinet according to one of claims 3 until 5 characterized by an incompressible fluid, preferably water, in the fluid flow (7) in the liquid heat exchanger (6).

Climatic cabinet according to one of claims 2 until 6 characterized by a parting line (15) between the external cooling element (11) and the liquid heat exchanger (6) in the inactive position of the external cooling element (11) and by a sealing element closing the parting line (15), preferably a bellows seal (16) at both ends of the parting line (15).

Climatic cabinet according to one of Claims 1 until 7 characterized by at least one fan (3), preferably an axial fan, on the chamber heat sink (2) and/or on the outer heat sink (11).

Climatic cabinet according to one of Claims 1 until 8th characterized in that the liquid heat exchanger (6) is integrated into a fluid flow (7) with any desired volume with a further external heat exchanger (9) and with a liquid connected to the external heat exchanger (9). keitsspeicher and / or to the external heat exchanger (9) connected refrigeration or heating machine to generate a predetermined temperature, preferably a compressor refrigeration machine.