DE20301232U1 - Mini-Kühlgeräte mit Peltiertechnik für Schaltschrank- und Gehäusekühlung - Google Patents
Mini-Kühlgeräte mit Peltiertechnik für Schaltschrank- und GehäusekühlungInfo
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Description
Mini-Kühlgerät mit Peltiertechnik für Schaltschrank- und Gehäusekühlung
In Schaltschränken und Gehäusen wird durch die eingebauten Geräte und Komponenten Wärme erzeugt. Eine zu starke Erwärmung führt zu Funktionsstörungen und Ausfällen von Bauteilen. Die Lebensdauer von elektronischen Bauteilen wird bei hohen Temperaturen erheblich verkürzt. Die Verlustwärme muss nach außen abgeführt werden. Dazu werden Lüfter, Wärmetauscher oder Kühlgeräte verwendet.
Problem
Das Gehäuse soll möglichst dicht und geschlossen bleiben um das Eindringen von Staub und Feuchtigkeit zu verhindern und um die eingebauten Komponenten zu schützen. Bei Verwendung von Lüftern kann es bei staubhaltiger Umgebung zu Verschmutzungen kommen, da Luft von außen in das Gehäuse geblasen wird. Wärmetauscher arbeiten nur dann effizient wenn die Umgebungstemperatur deutlich unter der Innentemperatur liegt. Herkömmliche Kühlgeräte mit Kompressortechnik sind für kleine Gehäuse zu groß. Sie können nur eingeschränkt für mobile Anwendungen verwendet werden. Sie sind wartungsanfällig und die flüssigen Kältemittel sind teilweise umweltbelastend.
Lösung
Zur Kühlung von kleinen Schaltschränken und Gehäusen wurden Kühlgeräte mit Peltiertechnik entwickelt. Die Verlustwärme wird ohne Luftaustausch mit der Umgebung nach außen abgeführt. Die Geräte sind sehr kompakt und können in beliebiger Lage angebaut werden.
Der Peltiereffekt ist ein thermoelektrischer Vorgang, der nach dem französischen Physiker Peltier benannt ist. Es wird ein Halbleitermaterial verwendet, das bei entsprechender Dotierung durch Stromführung den Wechsel des Energiezustandes von Ladungsträgern bewirkt und somit zum Transport von Wärme eingesetzt werden kann.
Mehrere Peltierelemente werden zwischen 2 Kühlkörper eingebaut, die gegeneinander thermisch isoliert sind. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr außen und der Luftzirkulation innen werden Lüfter auf jeden Kühlkörper angebaut. Das Gerät wird in die Gehäusewand eingebaut, so dass der innere kalte Kühlkörper in das Gehäuse hineinragt.
Der Aufbau des Gerätes wird in dem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Vorteile
Gegenüber herkömmlichen Kompressor-Kühlgeräten haben die Peltier-Kühlgeräte verschiedene Vorteile. Die Geräte können wesentlich kleiner gebaut werden und eignen sich deshalb besonders für kleine Gehäuse. Die Geräte arbeiten in jeder Lage und können auch zur Kühlung von beweglichen und rotierenden Gehäusen verwendet werden. Die Geräte arbeiten ohne flüssiges oder gasförmiges Kältemittel. Der hohe Wirkungsgrad trägt zusätzlich zur Umweltfreundlichkeit bei.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Figur 1-5 erläutert. Das Kühlgerät wird aus verschiedenen Ansichten gezeigt.
Die Peltierelemente (3) sind zwischen 2 Kühlkörper (2 + 4) eingebaut. Der kaltseitige Kühlkörper (4) befindet sich innerhalb des zu kühlenden Gehäuses. Der warmseitige Kühlkörper (2) befindet sich außerhalb des Gehäuses und führt die Wärme nach außen ab. Auf jedem Kühlkörper ist ein Lüfter montiert. Der innere Lüfter (5) bläst die Luft im Gehäuse auf den kalten Kühlkörper (4). An den beiden Stirnseiten des Kühlkörpers tritt die abgekühlte Luft aus und zirkuliert im Gehäuse. Der äußere Lüfter (1) bläst die Umgebungsluft auf den warmen äußeren Kühlkörper (2) und führt die Wärme ab.
Die Montage des Gerätes erfolgt durch einen Ausschnitt in Türe, Seitenwand, Rückwand oder Dach des Gehäuses, siehe dazu Figur 5. Durch die Dichtung (7) wird das Gehäuse gegen das Eindringen von Staub und Wasser abgedichtet und es wird eine Wärmkopplung verhindert. Durch Aufdrehen von Sechskantmuttern auf die Gewindebolzen (8) wird das Gerät in dem Montageausschnitt befestigt.
Der elektrische Anschluss erfolgt an eine 4-polige Anschlussklemme (9). Es wird eine Gleichspannung von 24V benötigt. An den Klemmen 1 und 2 wird die Versorgungsspannung für den äußeren Lüfter und für die Peltierelemente angeschlossen. An den Klemmen 3 + 4 wird der Innenlüfter (5) angeschlossen.
Claims (1)
- Mini-Kühlgerät mit Peltiertechnik für Schaltschrank- und Gehäusekühlung
bestehend aus zwei Aluminium-Kühlkörper (2 + 4) mit dazwischen liegenden Peltierelementen (3) und Lüfter (1 + 5) zur Zwangsbelüftung.
Die Kühlkörper (2 + 4) bestehen aus einer plan gefrästen Grundplatte und senkrecht stehenden Kühlrippen. Die Kühlrippen sind in der Mitte abgefräst, damit die Lüfter (1 + 5) in geringem Abstand montiert werden können.
Auf der äußeren warmen Seite des Kühlgerätes ist zusätzlich eine Schutzabdeckung (6) aus Edelstahl vorhanden. Die Abdeckung (1) dient als Berührungsschutz für den Lüfter und zur Führung des Luftstroms durch den Kühlkörper (2). Der Lüfter (5) auf der inneren kalten Seite ist mit einem Berührungsschutzgitter versehen. Der Lüfter (5) ist an den Klemmen 3 + 4 der Klemmleiste (9) angeschlossen.
Die Kühlgeräte sind mit 4 oder 8 Peltierelementen (3) bestückt. Zwischen dem kaltseitigen Kühlkörper (4) und den Peltierelementen sind zusätzliche Platten aus Aluminium eingelegt, damit ein ausreichender Abstand zwischen den Kühlkörpern (2 + 4) vorhanden ist, um eine Wärmerückkopplung zu vermeiden.
Die Peltierelemente (3) sind in eine Dichtungsmatte (7) aus Polyethylen eingelegt. Die Dichtung dient zur Wärmeisolierung zwischen den Kühlkörpern (2 + 4) und zum Abdichten des Montageausschnittes (Fig. 5 + 6).
Das Kühlgerät wird an eine Gleichspannung von 24 V DC angeschlossen. Diese Spannung wird für die Peltierelemente und für die Lüfter benötigt. Nach Anschluss der Versorgungsspannung an der Anschlussklemme (9) arbeitet das Gerät.
Die Peltierelemente (3) entziehen dem inneren Kühlkörper (4) die Wärme und geben diese an den äußeren Kühlkörper (2) ab. Der innere Lüfter (5) bläst die warme Luft in dem zu kühlende Gehäuse auf den kalten Kühlkörper (4). Die abgekühlte Luft tritt an den Stirnseiten des Kühlkörpers (4) wieder aus. Der äußere Lüfter (1) bläst die Umgebungsluft auf den warmen äußeren Kühlkörper (1) und führt die Wärme ab.
Die Geräte sind je nach Leistung mit 1 oder 2 Lüfter auf jeder Seite ausgerüstet (Fig. 1 + 7).
Die Mini-Kühlgeräte sind dadurch gekennzeichnet,- dass unter Anwendung des Peltiereffektes Verlustwärme aus einem geschlossenen Gehäuse nach außen geführt wird und im Inneren eine Absenkung der Temperatur erreicht wird- dass die Kühlung durch getrennte Luftkreisläufe ohne Luftaustausch mit der Umgebung erreicht wird- dass das Kühlgerät ohne flüssiges oder gasförmiges Kältemittel, allein durch Anschluss einer elektrischen Gleichspannung arbeitet- dass das Kühlgerät in jeder beliebigen Lage und auch an beweglichen oder rotierenden Gehäusen betrieben werden kann- dass das Gerät durch Umpolen der Spannung an den Peltierelementen auch zum Heizen verwendet werden kann- dass das Gerät ohne Filter für den Außenkreislauf arbeitet.
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