DE20301232U1 - Mini cooling apparatus with Peltier technology for cooling switch cupboard and housing has two aluminum heat sinks between which Peltier elements are provided and fan - Google Patents
Mini cooling apparatus with Peltier technology for cooling switch cupboard and housing has two aluminum heat sinks between which Peltier elements are provided and fanInfo
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Abstract
Description
Mini-Kühlgerät mit Peltiertechnik für Schaltschrank- und GehäusekühlungMini cooling unit with Peltier technology for control cabinet and housing cooling
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.Heat is generated in control cabinets and housings by the devices and components installed. Excessive heating leads to malfunctions and component failures. The service life of electronic components is significantly reduced at high temperatures. The waste heat must be dissipated to the outside. Fans, heat exchangers or cooling devices are used for this purpose.
Problemproblem
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.The housing should remain as tight and closed as possible to prevent dust and moisture from entering and to protect the built-in components. If fans are used in dusty environments, contamination can occur as air is blown into the housing from outside. Heat exchangers only work efficiently if the ambient temperature is significantly lower than the internal temperature. Conventional cooling devices with compressor technology are too large for small housings. They can only be used to a limited extent for mobile applications. They are difficult to maintain and the liquid coolants are sometimes harmful to the environment.
LösungSolution
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.Cooling devices with Peltier technology have been developed to cool small control cabinets and housings. The waste heat is dissipated to the outside without air exchange with the environment. The devices are very compact and can be installed in any position.
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.The Peltier effect is a thermoelectric process named after the French physicist Peltier. A semiconductor material is used which, when appropriately doped, causes the energy state of charge carriers to change by conducting current and can therefore be used to transport heat.
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.Several Peltier elements are installed between two heat sinks that are thermally insulated from each other. To improve heat dissipation on the outside and air circulation on the inside, fans are installed on each heat sink. The device is installed in the housing wall so that the inner cold heat sink protrudes into the housing.
Der Aufbau des Gerätes wird in dem Ausführungsbeispiel beschrieben.The structure of the device is described in the example.
VorteileAdvantages
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.Compared to conventional compressor cooling devices, Peltier cooling devices have various advantages. The devices can be built much smaller and are therefore particularly suitable for small housings. The devices work in any position and can also be used to cool moving and rotating housings. The devices work without liquid or gaseous coolants. The high level of efficiency also contributes to environmental friendliness.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Figur 1-5 erläutert. Das Kühlgerät wird aus verschiedenen Ansichten gezeigt.An embodiment is explained using Figures 1-5. The cooling device is shown from different views.
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.The Peltier elements (3) are installed between 2 heat sinks (2 + 4). The cold side heat sink (4) is located inside the housing to be cooled. The warm side heat sink (2) is located outside the housing and dissipates the heat to the outside. A fan is mounted on each heat sink. The inner fan (5) blows the air in the housing onto the cold heat sink (4). The cooled air exits the two front sides of the heat sink and circulates in the housing. The outer fan (1) blows the ambient air onto the warm outer heat sink (2) and dissipates the heat.
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.The device is mounted through a cutout in the door, side wall, rear wall or roof of the housing, see Figure 5. The seal (7) seals the housing against the ingress of dust and water and prevents heat coupling. The device is secured in the mounting cutout by screwing hexagon nuts onto the threaded bolts (8).
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.The electrical connection is made to a 4-pin terminal (9). A direct voltage of 24V is required. The supply voltage for the external fan and for the Peltier elements is connected to terminals 1 and 2. The internal fan (5) is connected to terminals 3 + 4.
Claims (1)
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,
consisting of two aluminum heat sinks (2 + 4) with Peltier elements ( 3 ) in between and fans (1 + 5) for forced ventilation.
The heat sinks (2 + 4) consist of a flat milled base plate and vertical cooling fins. The cooling fins are milled in the middle so that the fans (1 + 5) can be mounted at a short distance.
There is also a protective cover ( 6 ) made of stainless steel on the outer warm side of the cooling device. The cover ( 1 ) serves as contact protection for the fan and to guide the air flow through the heat sink ( 2 ). The fan ( 5 ) on the inner cold side is provided with a contact protection grille. The fan ( 5 ) is connected to terminals 3 + 4 of the terminal block ( 9 ).
The cooling devices are equipped with 4 or 8 Peltier elements ( 3 ). Additional aluminum plates are inserted between the cold-side heat sink ( 4 ) and the Peltier elements so that there is sufficient distance between the heat sinks (2 + 4) to avoid heat feedback.
The Peltier elements ( 3 ) are placed in a sealing mat ( 7 ) made of polyethylene. The seal serves for thermal insulation between the heat sinks ( 2 + 4 ) and for sealing the mounting cutout ( Fig. 5 + 6).
The cooling device is connected to a direct voltage of 24 V DC. This voltage is required for the Peltier elements and for the fans. The device works after the supply voltage is connected to the connection terminal ( 9 ).
The Peltier elements ( 3 ) extract the heat from the inner heat sink ( 4 ) and transfer it to the outer heat sink ( 2 ). The inner fan ( 5 ) blows the warm air in the housing to be cooled onto the cold heat sink ( 4 ). The cooled air exits again at the front sides of the heat sink ( 4 ). The outer fan ( 1 ) blows the ambient air onto the warm outer heat sink ( 1 ) and dissipates the heat.
Depending on the power, the units are equipped with 1 or 2 fans on each side ( Fig. 1 + 7).
The mini refrigerators are characterized by
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-
2003
- 2003-01-27 DE DE20301232U patent/DE20301232U1/en not_active Expired - Lifetime
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