DE1067455B

DE1067455B - Elektrothermisches Kuhlelement

Info

Publication number: DE1067455B
Application number: DENDAT1067455D
Authority: DE
Inventors: Ruthen/Mohne Johannes Hoffmann und Dr rer nat Siegfried Poganski
Original assignee: LICENTIA Patent Verwaltungs GmbH, Hamburg
Priority date: 1958-11-12
Publication date: 1959-10-22
Also published as: GB894816A; CH393383A; GB895840A; DE1068279B

Description

Elektrothermisches Kühlelement Elektrothermische Kühlelemente, wie sie in letzter Zeit in die Kühltechnik Eingang gefunden haben, bestehen im wesentlichen, wie in Fig. 1 dargestellt, aus zwei Thermoelementschenkeln 1 und 2 und drei Wärmeleitkörpern 3, 4 und 5. Diese Wärmeleitkörper bestehen im allgemeinen aus zwei Teilen, deren einer als Wärmeaustauscher 6, 7 oder 8 ausgebildet ist, während der andere Teil 9, 10 oder 11 der Kontaktierung der Thermoelementschenkel 1 und 2 dient. Es ist nun eine besonders wertvolle Eigenart der thermoelektrischen Kühlung, daß sie sehr vielseitig verwendbar ist und daß die elektrothermischen Kühlelemente z. B. zu Labor- oder Versuchszwecken als Baukastenteile verwendet werden können, so daß sie hinsichtlich ihrer Zahl und ihrer räumlichen Anordnung dem jeweiligen Zweck leicht angepaßt werden können. So kann man die einzelnen Elemente z. B. bis auf die als Wärmeaustauscher dienenden Teile der Wärmeleitkörper in Gehäuse einbauen oder in Kunststoffe eingießen oder einschäumen, so daß sich rechteckige Körper ergeben, mit denen die gewünschten Formen des zu kühlenden Raumes leicht dargestellt werden können. Der Nachteil lag jedoch bisher darin, daß die als Wärmeaustauscher ausgebildeten Teile in Form und Anordnung immer nur für einen Verwendungszweck optimal angepaßt werden konnten, während sie für andere Zwecke zwar brauchbar waren, aber die an sich gegebenen Leistungsmöglichkeiten nicht voll erschöpften. So sind z. B. die günstigen Verhältnisse betreffend Zahl, Anordnung und Form der in Fig. 1 dargestellten Kühlrippen an den wärmeabgebenden Wärmeaustauschern davon abhängig, oh die Wärme an ein gasförmiges oder flüssiges Medium abgegeben wird. Weiterhin ist von Belang, ob dieses Medium einem Zwangsumlauf oder nur der Eigenkonvektion folgt. Darüber hinaus ist aber noch eine ganze Reihe von Parametern denkbar, die teilweise gänzlich unabhängig voneinander sind, auf die Ausbildung des Wärmeaustauschers jedoch einen gewissen Einfluß haben.
Gegenstand der Erfindung ist ein elektrothermisches Kühlelement, bestehend aus zwei Thermoelementschenkeln und drei Wärmeleitkörpern, bei dem ein oder mehrere Wärmeleitkörper in ihrem einen Teil als Wärmeaustauscher ausgebildet sind und mit ihrem anderen Teil zur Kontaktierung der Thermoelementschenkel dienen. Nach der Erfindung sind die beiden Teile der Wärmeleitkörper mechanisch geteilt und lösbar miteinander verbunden.
Damit ist allgemein die Möglichkeit gegeben, dem als Wärmeaustauscher dienenden Teil des Wärmeleitkörpers stets diejenige Form zu geben, die dem vorgesehenen Verwendungszweck am besten entspricht, Dadurch wird die Verwendbarkeit der thermoelektrischen Kühlung noch wesentlich erweitert. Es wird auch in einfacher Weise eine Anpassung an die jeweiligen Verhältnisse sowohl an den kalten wie an den warmen Wärmeaustauschern ermöglicht.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus einem elektrothermischen Kühlelement nach der Erfindung in teilweise schematischer Form dargestellt. Die Enden der Thermoelementschenkel sind mit 12 und 13 bezeichnet. Der als Wärmeaustauscher dienende Teil 14 des Wärmeleitkörpers ist mit einem Ansatz 15 in eine Ausnehmung 16 des der Kontaktierung der Schenkel 12 und 13 dienenden Teiles 17 des Wärmeleitkörpers eingesetzt.
Um die durch die lösbare Verbindung bewirkte Erhöhung des Wärmewiderstandes möglichst klein zu halten, ist es von Vorteil, der lösbaren Verbindung die Form einer Schliffverbindung zu geben, weil dadurch eine besonders innige Berührung der wärmeübertragenden Flächen gewährleistet ist.
Mit besonderem Vorteil wird die Schliffverbindung aus dem gleichen Grunde konisch ausgebildet. Dabei wird ein besonders guter Wärmeübergang noch dadurch erzielt, daß der Außenkonus parallel zur Konusachse geschlitzt ist. Für besondere Ausführungsformen kann es von Vorteil sein, die lösbare Verbindung durch besondere Mittel zu halten.
Zur weiteren Verbesserung des Wärmeüberganges wird mit Vorteil in die Trennfuge der Verbindung 01 oder Fett, insbesondere Silikonöl oder -fett, eingefügt.
Weiterhin ist durch die Lehre der Erfindung die :Möglichkeit gegeben, durch Einfügen einer gut wärmeleitenden, elektrisch aber isolierenden Schicht den Wärmeaustauscher nach Bedarf elektrisch von dem Kühlelement zu trennen.
Eine besonders bewährte Ausführungsfortn des Gegenstandes der Erfindung ist in zum Teil schematischer Darstellung in Fig.3 wiedergegeben. Die Verbindung hat die Form eines konischen Schliffes 18, wobei der Außenkonus 19, wie in Fig. 4 dargestellt, mit achsenparallelen Schlitzen 20 versehen ist. Der Wärmeaustauscher 21 ist mit einer Schraube 22, die in ein Gewinde 23 eingreift, festgelegt, wodurch ein besonders guter Sitz der konischen Schliffe ineinander gewährleistet ist. Die Schraube 22 ist durch eine Bohrung 24 in dem Wärmeaustauscher 21 zugänglich. Zwecks Aufnahme thermischer Verspannungen kann unter den Kopf der Schraube 22 noch eine federnde Unterlagsscheibe vorgesehen werden.
Der Gegenstand nach der Lehre der Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß zwischen die beiden Teile des Wärmeleitkörpers nach Bedarf Zwischenstücke eingefügt werden können, die z. B. der elektrischen Kontaktierung oder Meßzwecken dienen können. So ist in Fig. 5 zwischen die Teile 25 und 26 ein Zwischenstück 27 eingesetzt, das mit einer Bohrung 28 versehen ist. In die Bohrung 28 kann z. B. zwecks Temperaturmessung ein Thermoelement eingesetzt werden. Auf diese Weise kann bei Versuchsanordnungen ohne Schwierigkeiten an allen Wärmeleitkörpern die Temperatur gemessen werden. Der Wärmeaustauscher 26 ist in Fig. 5 in einer von der Kammform abweichenden Form dargestellt worden, die z. B. bei der Kühlung besonders kleiner Räume Verwendung finden kann.
Um die Verbindung der beiden Teile räumlich zueinander festzulegen, empfiehlt es sich, wie z. B. in Fig. 6 und 7 dargestellt, Mittel vorzusehen, wie Falze, Nuten oder Anschläge, die die Lage der Teile des Wärmeleitkörpers zueinander bestimmen. In Fig. 6 und 7 ist z. B. die Stirnseite einer Ausnehmung dargestellt, wie sie in Fig.2 mit 16 bezeichnet ist. Besitzt der in Fig.2 mit 15 bezeichnete Zapfen entsprechende Nasen, so greifen diese in die Nuten 29 bzw. 30 nach Fig. 6 und 7 und legen so die Orientierung der einzelnen Teile gegeneinander fest. ' Wenn von einer elektrischen Isolierung der Teile des Wärmeleitkörpers abgesehen werden kann, ist es in vielen Fällen vorteilhaft, die Teile gegeneinander mit einem niedrigschmelzenden Lot festzulegen. Dabei wird das Lot so gewählt, daß sein Schmelzpunkt über der maximalen Arbeitstemperatur des Wärmeleitkörpers liegt, oder in jedem Falle so niedrig, daß die Lötverbindung zwischen den Wärmeleitkörpern und den Schenkeln bei Auswechslung des Wärtneaustauschers nicht beeinträchtigt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrothermisches Kühlelement, bestehend aus zwei Thermoelelmentschenkeln und drei Wärmeleitkörpern, bei dem ein oder mehrere Wärmeleitkörper in ihrem einen Teil als Wärmeaustauscher ausgebildet sind und mit ihrem anderen Teil zur- Kontaktierung der Thermoclementschenkel dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Wärmeleitkörper mechanisch geteilt und lösbar miteinander verbunden sind.
2. Kühlelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung die Form einer Schliffverbindung aufweist.
3. Elektrothermisches Kühlelement nach spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schliffverbindung konisch ist.
4. Elektrothermisches Kühlelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenkonus parallel zur Konusachse geschlitzt ist.
5. Elcktrothermisches Kühlelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch besondere Haltemittel gehalten wird.
6. Elektrothermisches Kühlelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die beiden Teile eine gut wärmeleitende und elektrisch isolierende Schicht eingefügt ist.
7. Elektrothermisches Kühlelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung als konische Schliffverbindung ausgebildet ist und durch eine mit dem Konus axiale Schraube gehalten wird.
8. Elektrothermisches Kühlelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unter -dem Schraubenkopf eine federnde Unterlagsscheibe liegt.
9. Elektrothermisches Kühlelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ?Mittel, #%vie Falze, Nuten oder Anschläge. vorgesehen sind, die die Lage der Teile des «'ärmeleitkörpers zueinander festlegen.
10. Elektrothermisches Kühlelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung zwischen den beiden Teilen ein z. B. der elektrischen Kontaktierung oder lleßzwecken dienendes Zwischenstück eingefügt ist.
11. Elektrothermisches hühlelelnent nach Nilspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung finit einem niedrigschmelzenden Lot festgelegt ist.
12. Elektrothermisches Kühlelement nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung öle oder Fette, insbesondere Silikonöle oder -fette, eingefügt sind.