DE2055551B2 - Elektrothermische waermepumpe - Google Patents
Elektrothermische waermepumpeInfo
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Description
Demontage mit anschließender Reparatur und Montage durchgeführt werden. Außerdem werden die
Halbleiterkörper bei Vibrationen und Temperaturwechsel auf Grund der starren Lötverbindungen leicht
so großen Beanspruchungen ausgesetzt, daß sie zerstört werden
Es ist weiter bekannt, daß diese Nachteile ganz vermieden oder wesentlich verringert werden können,
wenn man die Lötverbindungen vermeidet und statt dessen die Haibleiterelemente in Druckkontakt mit
den Thermobrücken anordnet, d.h. z.B. mit Hilfe von Bolzen, die jedes Element zwischen zwei Brücken
festklemmen. Hierdurch kann man einen sehr stabilen Aufbau erreichen, der bei der Herstellung leicht zu
montieren und beim Austausch eines beschädigten Elementes leicht zu demontieren ist. Tm letzteren Fall
braucht außerdem beim Austausch eines Elementes nur eine Thermobrücke entfernt zu werden. Außerdem
werden die Elemente nur Druckbeanspruchungen ausgesetzt, die sie gut vertragen, dagegen nicht
den für die Halbleiterkörper gefährlichen Zugbeanspruchungen. Dagegen hat ein Druckkontakt höheren
elektrischen und thermischen Übergangswiderstand als ein gelöteter Kontakt, was in vielen Fällen ein wesentlicher
Nachteil ist.
Der Übergangswidei stand auf der kalten Seite verursacht
einen elektrischen Verlusteffekt, d. h. Wärme, die zur warmen Seite transportiert werden muß und
den möglichen Kühleffekt verringert. Entsprechende Verluste auf der wärmen Seite verursachen einen zunehmenden
Temperaturfall zwischen der warmen Seite des Halbleiters und dem auf dieser Seite verwendeten
Kühlmedium und führen so zu höheren Ansprüchen an den Temperaturunterschied in dem Halbleiter.
Der thermische Übergangswiderstand erhöht den Temperaturfall zwischen dem Halbleiterelement und
dem Medium, das gekühlt werden soll (auf der kalten Seite) bzw. dem Kühlmedium auf der wärmen Seite.
Deshalb nimmt der Unterschied zwischen der Temperaturdifferenz zwischen den Enden des Halbleiters auf
der einen Seite und der Temperaturdifferenz zwischen dem gekühlten Medium und dem Kühlmedium auf der
anderen Seite zu, was entweder dazu führt, daß der Halbleiter einen höhe-en Temperaturunterschied aufrechterhalten
muß, oder daß sich der totale Temperaturunterrchied vermindert, den die Kühlanordnung
bei einem gewissen Wärmefluß zwischen den beiden Medien aufrechterhalten kann. Es ist also sehr wichtig,
die genannten Verluste und Temperaturgefälle so weit wie möglich herabzusetzen, möglichst unter Beibehaltung
der ebenso wichtigen Vorteile der Druckkontakte. Bei einer Kühlanordnung gemäß der Erfindung
wird dies in hohem Grad und auf unerwartete und bisher nicht bekannte Art erreicht.
Eine Anordnung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement durch eine
Lötstelle mit der ersten Thermobrücke verbunden ist, jedoch mit der zweiten Thermobrücke nur durch den
von der bereits genannten Kraft verursachten Druckkontakt in Verbindung steht, wobei die zweite Thermobrücke
diejenige ist, die beim Betrieb der Anordnung von einem von dem Halbleiterelement weggerichteten
Wärmestrorr, durchflossen wird. Hierdurch erhält man alle Vorteile des Druckkontaktes, nämlich
einen sehr robusten Aufbau, einfache Herstellung, Möglichkeit, einzelne beschädigte Elemente auf einfache
Weise auszuwechseln, sowie andere Vorteile, die nachfolgend beschrieben werden. Außerdem wird
der größte Teil der Vorteile, niedrige Verluste und Temperaturgefälle, beibehalten, den die auf beiden
Seiten gelöteten Elemente haben. Man könnte anneh-S men, daß der Kontakt auf der warmen Seite gelötet
sein sollte, da dieser von einem größeren Wärmestrom durchflossen wird als der Kontakt der kalten Seite. Es
hat sich jedoch unerwarteterweise gezeigt, daß ganz im Gegenteil das Löten des Kontaktes auf der kalten
ίο Seite wesentliche Vorteile ergibt, unter anderem deshalb,
weil der Verlusteffekt in diesem Kontakt den insgesamt erreichbaren Kühleffekt der Anordnung direkt
verringert.
Die als Wärmeaustauschorgane ausgebildeten
Die als Wärmeaustauschorgane ausgebildeten
Thermobrücken sind aus Aluminium. Die Brücken, an die die Halbleiterelemente mgelötet werden sollen,
müssen dabei mit einer zum L -ten geeigneten Fläche versehen werden. Zum Beispiel kann ein Kupferklotz
bei jedem Element in die Brücke eingegossen oder
eingepreßt werden, oder die dem Element zugewandte Fläche der Brücke mittels Galvanisierung, Flammenodci
Lichtbogenspritzen oder auf chemischem Wege mit einer Schicht aus Zink, Nickel, Kupfer od. dgl. belegt
werden. Bei den Brücken, die in Druckkontakt mit den Elementen stehen sollen muß, da Aluminium
eine Oxydschicht auf der Oberfläche bildet, eine geeignete Oberflächenbehandlung vorgenommen werden,
z. B. eine dünne Schicht beispielsweise aus Zink, Nickel, Aluminiumbronze usw. aufgebracht werden.
Eine solche Oberflächenschicht verliert jedoch bei Dauerbetrieb auf Grund von Korrosion allmählich
ihre Haftung. Die Korrosion wird durch Kondensationserscheinungen verursacht und tritt deshalb nur
oder zum überwiegenden Teil auf der kal.cn Seite der Brücken auf. Sie kann durch Anbringen eines geeigneten
Schutzlackes, z. B. eines Polyuretanlackes, vermieden werden. Dadurch, daß bei einer Wärmepumpe
gemäß der Erfindung die Elemente auf den kalten Brücken angelölet sind, kann die Lackierung besonders
leicht durchgeführt werden, and zwar nach dem Löten, aber zweckmäßigerweise vor dem Zusammenmontieren.
Bei einem Druckkontakt sollte die Lackierung jedoch nach deir. Zusammenbau vorgenommen werden,
was in der Regel auf Grund schlechter Zugänglichkeil schwierig oder unmöglich ist. Auch wenn sie gemacht
werden kann, hat jedoch ein Schutzlack üblicher Art d~n wesentlichen Nachteil, daß er die bei einem
Druckkontakt wünschenswerte Bewegungsfreiheit zwischen Element und Brücke verhindert. Bei einer
Anordnung gemäß der Erfindung ist jedoch eine Schutzlackierung an den Druckkontaktverbi ndungen
im allgemeinen nicht notwendig, da sich die Druckkontakte nur auf den warmen Brücken befinden, wo
keine oder nur geringe Kondensation auftritt und das Korrosionsproblem daher in der Regel vernachlässigbar
ist. Dies ist ein wesentlicher Vorteil einer Anordnung gemäß der Erfindung.
Durch die oeutsche Auslegeschrift 1195 382 ist zwar ein thermoelektrischer Generator bekannt, bei dem die Elemente in Druckkontakt mit den warmen Brücken stehen und an den kalten Brücken angelötet sind. Einem solchen Generator liegen jedoch ganz andere Überlegungen zugrunde als einer Wärmepumpe gemäß der Erfindung, da die angestrebten Ziele völlig verschieden sind. Außerdem arbeitet der beschriebene Generator mit einem Temperaturunterschied von ganz anderer Größenordnung (Verbrennungsgase
Durch die oeutsche Auslegeschrift 1195 382 ist zwar ein thermoelektrischer Generator bekannt, bei dem die Elemente in Druckkontakt mit den warmen Brücken stehen und an den kalten Brücken angelötet sind. Einem solchen Generator liegen jedoch ganz andere Überlegungen zugrunde als einer Wärmepumpe gemäß der Erfindung, da die angestrebten Ziele völlig verschieden sind. Außerdem arbeitet der beschriebene Generator mit einem Temperaturunterschied von ganz anderer Größenordnung (Verbrennungsgase
auf der warmen Seite) als eine Kühlanordnung gemäß Thermobrücken 7 angebracht werden, um einen
der Erfindung, kleinere Temperaturfälle spielen des- Schutz gegen eventuell auftretende Korrosionsprohalb
eine vernachlässigbare Rolle. Weiter ist in dem bleme zu erhalten. Diese Schutzschicht muß nach dem
genannten Generator eine Isolierschicht zwischen Zusammenmontieren angebracht werden, was auf
dem Wärmeaustauschorgan und den Thermobrücken 5 Grund von schlechter Zugänglichkeit wesentliche
angebracht, und auch verglichen mit dem Temperatur- Probleme mit sich führen kann,
abfall in dieser Schicht ist der Temperaturabfall in Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung den Kontakten von geringer Bedeutung. kann jedoch die isolierende Wand 1 in Sandwichkon-
abfall in dieser Schicht ist der Temperaturabfall in Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung den Kontakten von geringer Bedeutung. kann jedoch die isolierende Wand 1 in Sandwichkon-
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist im fol- struktion ausgeführt werden, z. B. in Form von zwei
genden an Hand der Zeichnung beschrieben. In dieser io dünnen Platten aus glasfiberarmiertem Plast mit da-
zeigt zwischenliegendem isolierenden Füllmaterial. Bei der
F i g. 1 einen Teil einer Kühlanordnung gemäß der Montage werden die beiden genannten Platten auf ih-
Erfindungund ren Platz zwischen den Thermobrücken gesetzt, je-
F i g. 2 eine zweite Ausführungsform. doch ohne Füllmaterial. Die Platten, die eine geringe
In einer Wand 1 aus einem geeigneten Material mit 15 Dicke haben, können dann nach der Montage an die
guten wärmeisolierenden Eigenschaften und annehm- eine oder die andere Brücke bewegt werden, was eine
barer Festigkeit sind in durchgehenden Löchern gute Zugänglichkeit der Flächen zum Anbringen der
Halbleiterelemente angeordnet, von denen zwei ge- genannten Schutzschichten ergibt. Zum Schluß werzeigt
werden. Jedes besteht aus einem Körper 2 z. B. den die Platten auseinanderbewegt und ein Schaumaus
Wismuttellurid, in dem einen Element P-dotiert, in ao plastmaterial dazwischengespritzt, das man erhärten
dem anderen N-dotiert ist Der Körper 2 ist auf seiner läßt, so daß man eine Wand mit guter Festigkeit und
einen Seite durch ein Wismut-Zinn-Lot 3 mit einem guten isolierenden Eigenschaften erhält.
Kupferklotz 4 und auf der anderen Seite durch eine Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in ähnliche Lötschicht 5 mit einer Thermobrücke 6 (der F i g. 2 gezeigt, in der die Bezugszeichen mit denen in kalten Brücke) aus Aluminium verbunder, die vor 35 Fig. 1 übereinstimmen. Nach dieser Ausführungsdem Löten zur Erleichterung dieses Arbeitsganges mit form ist jeder Kühlkörper 6 auf der kalten Seite mit einer Schicht aus Nickel, Kupfer oder einem anderen einem Ansatz 6' direkt vor jedem Halbleiterelement geeigneten Metall belegt ist, z. B. durch Elektrolyse, versehen. Der Ansatz hat im wesentlichen denselben Flammen- oder Lichtbogenspritzen. Nach dem Löten Querschnitt wie das Loch in der Wand 1, in dem das wird der Kühlkörper und die Lötfuge zweckmäßiger- 30 Element angeordnet ist. Die Höhe des Ansatzes ist so weise mit einer Schutzschicht versehen, z. B. einem bestimmt, daß die Summe dieser Höhe und der Dicke Schutzlack, durch den Korrosion verhindert wird. des Halbleiterelementes 2,3,4 etwas größer ist als die Korrision tritt sonst oftmals gerade auf der kalten Dicke der Wandt. Der obere Teil des Ansatzes ist auf Seite auf, wo meistens auf Grund von Kondensation bereits bekannte Weise mit einer zum Löten geeigne-Feuchtigkeit abgesondert wird. Es ist auch sehr 35 ten Schicht versehen oder eventuell mit einem eingeschwierig, an Druckkontakten Korrisionen zu verhin- preßten, eingegossenen oder festgelöteten Kontaktdern, da eine Schutzschicht entweder auf Grund von körper, z. B. aus Kupfer. Alternativ kann der Ansatz Bewegungen zwischen Element und Brücke aufbricht in eine hohle Kappe, z. B. aus Kupfer, gepreßt oder oder die gewünschte Bewegungsfreiheit verhindert. diese Kappe um den Ansatz gepreßt werden, welche Der Kupferklotz 4 steht in Druckkontakt mit der 40 Kappe die dem Halbleiterelement zugewandte Fläche Thermobrücke 7 auf der wärmen Seite. Sie ist auch sowie zumindestens einen Teil der Seitenflächen des aus Aluminium, und ihre Kontaktfläche mit dem Ansatzes umschließt. Diese Ausführungsform führt zu Kupferklotz 4 ist zweckmäßigerweise mit einer größerer Festigkeit und geringerem Deformierungsri-Schicht geeigneten Metalls belegt, z. B. Aluminium- siko, was auf Grund der bei Druckkontakt notwendibronze. Eventuell können dieselben Metalle wie auf 45 gen großen Druckbeanspruchung wünsrhenwert sein der kalten Brücke angewendet werden, aber ein sehr kann. Eventuell kann der ganze Ansatz aus einen* am weiches Metall wie z. B. Indium ergibt, wie sich ge- Kühlkörper 6 festgelöteten Kupferklotz bestehen, zeigt hat, einen Druckkontakt mit wesentlich niedrige- Der Querschnitt des Ansatzes ist zwectanäßigerrem elektrischen und thermischen Obergangswider- weise etwas größer als der Querschnitt des Halbleiterstand als die zuvor genannten Metalle. Nicht gezeigte 50 elementes, so daß man einen guten Schctz gegen Druckorgane, z. B. ein Bolzen mit Federelement auf schädliche Beanspruchung auf den Halbleiterkörper 2 beiden Seiten jedes Halbleiterelementes, gibt die er· während der Montage erhält forderliche Druckkraft F und hält alle Elemente und Bei der Montage werden zweckmäßigerweise Brücken zusammen, so daß eine sehr robuste und im zuerst die Elemente 2» 3, 4 mit HHfe eines geeigneten wesentlichen selbsttragende Einheit entsteht SS Lotes S an den Ansätzen 6' festgelötet Der Ansatz 6'
Kupferklotz 4 und auf der anderen Seite durch eine Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in ähnliche Lötschicht 5 mit einer Thermobrücke 6 (der F i g. 2 gezeigt, in der die Bezugszeichen mit denen in kalten Brücke) aus Aluminium verbunder, die vor 35 Fig. 1 übereinstimmen. Nach dieser Ausführungsdem Löten zur Erleichterung dieses Arbeitsganges mit form ist jeder Kühlkörper 6 auf der kalten Seite mit einer Schicht aus Nickel, Kupfer oder einem anderen einem Ansatz 6' direkt vor jedem Halbleiterelement geeigneten Metall belegt ist, z. B. durch Elektrolyse, versehen. Der Ansatz hat im wesentlichen denselben Flammen- oder Lichtbogenspritzen. Nach dem Löten Querschnitt wie das Loch in der Wand 1, in dem das wird der Kühlkörper und die Lötfuge zweckmäßiger- 30 Element angeordnet ist. Die Höhe des Ansatzes ist so weise mit einer Schutzschicht versehen, z. B. einem bestimmt, daß die Summe dieser Höhe und der Dicke Schutzlack, durch den Korrosion verhindert wird. des Halbleiterelementes 2,3,4 etwas größer ist als die Korrision tritt sonst oftmals gerade auf der kalten Dicke der Wandt. Der obere Teil des Ansatzes ist auf Seite auf, wo meistens auf Grund von Kondensation bereits bekannte Weise mit einer zum Löten geeigne-Feuchtigkeit abgesondert wird. Es ist auch sehr 35 ten Schicht versehen oder eventuell mit einem eingeschwierig, an Druckkontakten Korrisionen zu verhin- preßten, eingegossenen oder festgelöteten Kontaktdern, da eine Schutzschicht entweder auf Grund von körper, z. B. aus Kupfer. Alternativ kann der Ansatz Bewegungen zwischen Element und Brücke aufbricht in eine hohle Kappe, z. B. aus Kupfer, gepreßt oder oder die gewünschte Bewegungsfreiheit verhindert. diese Kappe um den Ansatz gepreßt werden, welche Der Kupferklotz 4 steht in Druckkontakt mit der 40 Kappe die dem Halbleiterelement zugewandte Fläche Thermobrücke 7 auf der wärmen Seite. Sie ist auch sowie zumindestens einen Teil der Seitenflächen des aus Aluminium, und ihre Kontaktfläche mit dem Ansatzes umschließt. Diese Ausführungsform führt zu Kupferklotz 4 ist zweckmäßigerweise mit einer größerer Festigkeit und geringerem Deformierungsri-Schicht geeigneten Metalls belegt, z. B. Aluminium- siko, was auf Grund der bei Druckkontakt notwendibronze. Eventuell können dieselben Metalle wie auf 45 gen großen Druckbeanspruchung wünsrhenwert sein der kalten Brücke angewendet werden, aber ein sehr kann. Eventuell kann der ganze Ansatz aus einen* am weiches Metall wie z. B. Indium ergibt, wie sich ge- Kühlkörper 6 festgelöteten Kupferklotz bestehen, zeigt hat, einen Druckkontakt mit wesentlich niedrige- Der Querschnitt des Ansatzes ist zwectanäßigerrem elektrischen und thermischen Obergangswider- weise etwas größer als der Querschnitt des Halbleiterstand als die zuvor genannten Metalle. Nicht gezeigte 50 elementes, so daß man einen guten Schctz gegen Druckorgane, z. B. ein Bolzen mit Federelement auf schädliche Beanspruchung auf den Halbleiterkörper 2 beiden Seiten jedes Halbleiterelementes, gibt die er· während der Montage erhält forderliche Druckkraft F und hält alle Elemente und Bei der Montage werden zweckmäßigerweise Brücken zusammen, so daß eine sehr robuste und im zuerst die Elemente 2» 3, 4 mit HHfe eines geeigneten wesentlichen selbsttragende Einheit entsteht SS Lotes S an den Ansätzen 6' festgelötet Der Ansatz 6'
Die Brücken 6 und 7 sind mit Kühlflanschen verse- und eventuell das Element können danach an ihren an
hen. Dei Luftstrom, der an den kalten Brücken 6 in der Lötstelle gelegenen Flächen mit einer Schutzdf
Figur auf der unteren Sehe der Scheibe vorbei- schicht versehen werden, z. B. einem Polyurethanlack,
strömt, gibt Wärme an diese Brücken ab, wobei die Danach werden die Kühlkörper 6 mit den Ansätzen 6'
Luft gekühlt wird. Diese Wärme wird zusammen nut 60 angebracht und die Elemente 2,3,4 in cue Löcher in
dem Verlusteffekt über die warmen Brücken? an der Wand 1 eingesetzt Dadurch, daß der Querschnitt
einen auf der oberen Seite der Scheibe vorbeiströmen- des Ansatzes etwas größer ist als de des Elementes
den Kühlluftstrom abgegeben, der dabei ert und der Ansatz es ermöglicht, daß die Kontaktwird. Die Thermobrücken könnennarürlichalternativ klotze4 sehr dünn gehalten werden können, z.B. 0,5
zum Wärmeaustausch ooit flüssigen Medien oder fe- 65 bis 1 mm, wird die Beanspruchung auf den Haibleitersten Körpern ausgebildet sein. körper 2 während des nns gering oder gleich
schicht, z. B. Sflikongunnni, auf der wannen Sehe der nicht ungewöhnliche Fehlerquelle ausschließt Nach
7 8
diesem Arbeitsgang ragt der obere Teil des Kontakt- der Regel hoch ist (mehrere hundert Ampere). Auf
klotzes 4 über die obere Kante der Wand 1 hinaus und Grund der niedrigeren Temperatur auf der kalten
ist für eine sorgfältige Reinigung leicht erreichbar, die Seite ist die Resistivität dort wesentlich niedriger und
f;i: das Erhalten eines guten Druckkontaktes erforder- man erhält also kleinstmögliche Stromwärmeverluste,
lieh ist. Dies ist ein wesentlicher Vorteil im Vergleich 5 Zum anderen erhält man auf der warmen Seite den
mit solchen bekannten Konstruktionen, bei denen die kürzestmöglichen Weg für den Wärmestrom, der auf
Druckkontaktfläche in der Wand liegt. Zum Schluß der wannen Seite sehr viel höher ist (gepumpte Lei-
werden die Kühlkörper 7 auf der wärmen Seite mit- stung plus Verluste) als auf der kalten Seite (nur ge-
tels der druckerzeugenden Organe in Druckkontakt pumpte Leistung). Hierdurch erreicht man den nied-
mit den Kontaktklötzen 4 gebracht. io rigstmöglichen Wert des von dem Wärmestrom ver-
Bereits bekannt sind Konstruktionen, bei denen ursachten schädlichen Temperaturabfalles in den
zwischen den beiden Kühlkörpern 6 und 7 und dem Kühlkörpern (einschließlich Kontaktklötzen).
Halbleiterkörper 2 ungefähr gleich hohe Ansätze oder Die Kühlkörper 6 sind aus Druckguß od. dgl., bei
Kontaktklötze angeordnet sind, wobei der Halbleiter- der Anordnung nach F i g. 2 zweckmäßigerweise in
körper selbst also ungefähr mitten in der Wand liegt. 15 einem Stück mit den Ansätzen 6', und zwar aus AIu-
Außer den bereits genannten Vorteilen der AusfUh- minium oder einer anderen geeigneten Leichtmetall-
rungsform nach Fig.2 (keine oder geringe Bean- legierung.
spnichtung bei der Montage, gute Möglichkeiten zur Die Anordnung wird zweckmäßigerweise so ausge-Reinigung
der Druckkontaktfläche) weist diese Aus- führt, daß eine große Anzahl Halbleiterelemente reiführungsform
im Vergleich mit den genannten be- »0 hengeschaltet und an eine Gleichstromquelle angekannten
Konstruktionen folgende bedeutende Vor- schlossen werden. Die Polarität der Gleichstrom'
teile auf. quelle wird dabei so gewählt, daß die Thermobrücken
Einmal erhält man auf der warmen Seite den kür- an denen die Elemente festgelötet sind, die kältet
zestmöglichen Weg für den elektrischen Strom, der in Brücken bilden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Thermoelektrische Wärmepumpe, bei der em der Wand.
Halbleiterelement mit einem Körper aus einem 5
Halbleiterelement mit einem Körper aus einem 5
halbleitenden Material zwischen einer ersten und
einer zweiten Thermobrücke mit gutem elektrischen und thermischen Kontakt zu dieser angeordnet
ist, die Thermobrücken als Wärmeaus- Die Erfindung betrifft eine elektrothermische
tauschorgane ausgebildet und dnickerzeugende io Wärmepumpe, bei der ein Halbleiterelement mit
Organe vorhanden sind, die auf die Thermobrük- einem Körper aus einem halbleitenden Material zwiken
in Richtung auf das Halbleiterelement eine sehen einer ersten und einer zweiten Thermobrücke
Kraft ausüben, dadurch gekennzeich- mit gutem elektrischen und thermischen Kontakt zu
net, daß das Halbleiterelement (2) durch eine dieser angeordnet ist, die Thermobrücken als Wärme-Lötstelle
(5) mit der ersten Thermobrücke (6) ver- 15 austauschorgane ausgebildet und drucker/eugende
bunden ist, jedoch mit der zweiten Thermobrücke Organe vorhanden sind, die auf die Thermobrücken in
(7) nur durch aen von der genannten Kraft verur- Richtung auf das Halbleiterelement eine Kraft ausüsachten
Druckkontakt in Verbindung steht und ben. Anordnungen dieser Art sind bekannt und köndie
zweite Thermobrücke diejenige ist, die beim nen bei der Übertragung von Wärmeenergie von
Betrieb der Anordnung von einem von dem Halb- 20 einem Medium zu einem anderen verwendet werden,
k-iterelement weggerichteten Wärmestrom durch- Eine Anordnung zur Kühlung eines Luftstromes kann
flössen wird. z. B. aus einer Wand aus isolierendem Material beste-
2. Thermoelektrische Wärmepumpe nach An- hen, die mit durchgehenden Löchern versehen ist, in
Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halb- denen die Halbleiterelemente angebracht sind. Jedes
leiterelement (2) teils aus dem genannten Körper 25 Element ist auf der einen Seite der Wand thermisch
aus halbleitendem Material, teils aus einem Kon- und elektrisch mit einer Thermobrücke und auf der
taktklotz besteh., wobei der Halbleiterkörper auf anderen Seite der Wand mit einer zweiten Thermeseiner von dem Kontaktklotz ^bgewandten Seite brücke verbunden, und zwar auf solche Weise, daß
durch Löten mit der ersten Thermobrücke ver- jede Thermobrücke mit zwei Elementen In Kontakt
bunden ist. 30 ist. Von diesen beiden Elementen ist das eine immer
3. Thermoelektrische Wärmepumpe nach An- P-leitend und das andere N-leitend. Die Elemente und
Spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich die Brücken bilden so in elektrischer Hinsicht eine
der Lötfuge zwischen der ersten Thermobrücke Reihenschaltung. Wenn ein Gleichstrom durch diese
(6) und dem Halbleiterelement ein Schutzlack an- Schaltung geleitet wird, fließt er also der Reihe nach
gebracht ist. 35 durch eine Brücke, ein P-Elemem, eine Brücke, ein
4. Thermoelektrische Wärmepumpe nach An- N-Element, eine Brücke, ein P-Element usw. Dabei
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine streben die Elemente danach, einen Temperaturunter-Schicht
aus Indium zwischen der zweiten Thermo- schied zwischen den Brücken zu erzeugen, so daß die
brücke (7) und dem Halbleiterelement (2) ange- Brücken auf der einen Seite der Wand (der warmen
bracht ist. 40 Seite) eine höhere Temperatur haben als die Brücken
5. Thermoelektrische Wärmepumpe nach An- auf der anderen Seite (der kalten Seite). Die Thermospruchl,
dadurch gekennzeichnet, daß eine brücken sind auf bekannte Art als Wärmeaustausch-Schutzschicht
aus einem nicht erhärtenden Mate- organe ausgebildet, z. B. mit Kühlflanschen zum
rial, ζ. B. Silikongummi, im Bereich der Kontakt- Wärmeaustausch mit der umgebenden Luft. Der Luftstelle
zwischen der zweiten Thermobrücke (7) und 45 strom, der gekühlt werden soll, wird auf der kalten
dem Halbleiterelement (2) angebracht ist. Seite an den Kühlflanschen vorbeigeleitet und gibt
6. Thermoelektrische Wärmepumpe nach An- Wärme an diese ab. Die Wärme wird durch die EIespruch
1, bei der eine mit einem durchgehenden mente zu den Brücken auf der warmen Seite geleitet
Loch für das Halbleiterelement versehene Wand und dort an einen Kühlluftstrom abgegeben. Als wärzwischen
der ersten und der zweiten Thermo- 50 meaufnehmendes oder -abgebendes Medium können
brücke angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, natürlich auf einer oder beiden Seiten andere Gase,
daß die Wand (1) aus zwei Platten mit zwischen- Flüssigkeiten oder feste Körper verwendet werden,
liegendem isolierenden Füllmaterial besteht. Es ist bekannt, daß Halbleiterelemente, die aus
liegendem isolierenden Füllmaterial besteht. Es ist bekannt, daß Halbleiterelemente, die aus
7. Thermoelektrische Wärmepumpe nach An- einem oder mehreren Halbleiterkörpern bestehen
spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das ge- 55 können, die oft zwischen Scheiben oder Klotzen aus
nannte Füllmaterial erst zwischen den Platten an- Kupfer od. dgl. eingelötet sind, durch Löten mit den
gebracht wird, nachdem die Thermobrücken mit Thermobrücken auf beiden Seiten des Elementes verdem
dazwischenliegenden Halbleiterelement und bunden werden können. Hierdurch erhält man einen
die Platten zusammengefügt und eventuell Schutz- sehr niedrigen elektrischen und thermischen Überschichten
angebracht sind. 60 gangswiderstand zwischen Element und entsprechen-
8. Thermoelektrische Wärmepumpe nach An- der Brücke. Es bestehen jedoch mehiere Nachteile,
spruch 1, bei der eine mit einem durchgehenden Die Herstellung einer Einheit mit einer größeren AnLoch
für das Halbleiterelement versehene Wand zahl Elemente ist auf Grund der vielen Lötstellen
zwischen der ersten und der zweiten Thermo- kompliziert, die an schlecht zugänglichen Stellen vorbrücke
angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, 65 genommen werden müssen. Der Austausch eines eindaß
dL erste Thermobrücke mit einem in das zigen beschädigten Elemenfes ist schwierig oder unLoch
hineinragenden Ansatz (6') mit im wesentli- möglich, die ganze Einheit muß in diesem Fall eraeuchen
demselben Querschnitt wie das Loch verse- ert oder es muß eine komplizierte und zeitraubende
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1607969A SE337227B (de) | 1969-11-24 | 1969-11-24 | |
SE1607969 | 1969-11-24 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2055551A1 DE2055551A1 (de) | 1971-06-09 |
DE2055551B2 true DE2055551B2 (de) | 1972-09-28 |
DE2055551C DE2055551C (de) | 1973-05-03 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2072294A5 (de) | 1971-09-24 |
SE337227B (de) | 1971-08-02 |
DE2055551A1 (de) | 1971-06-09 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |