DE1188627B

DE1188627B - Mit Peltierelementen betriebener Flaschenkuehler

Info

Publication number: DE1188627B
Application number: DES67927A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Heinz Mueller
Original assignee: Siemens Elektrogaerate GmbH
Current assignee: SEG Hausgeraete GmbH
Priority date: 1960-04-05
Filing date: 1960-04-05
Publication date: 1965-03-11

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

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.
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.
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.
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.
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.