DE10218115A1

DE10218115A1 - Cooling device for air conditioning of small-scale appliances/control units on thermo-electric base has two-part casing and Peltier elements each with cooling body on their hot and cold side

Info

Publication number: DE10218115A1
Application number: DE10218115A
Authority: DE
Inventors: Michael Rudi Seifert; Leo Hirth
Original assignee: Seifert mtm Systems Malta Ltd
Current assignee: Seifert mtm Systems Malta Ltd
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2002-04-23
Publication date: 2003-06-26
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: DE10218115B4

Abstract

An upper case part (1) has flow openings (2) opposite each other and intake holes (3) in each intake area for fans. If radial fans are used, surrounding air is sucked in via the intake holes and then fed over each cooling unit and later expelled via the flow openings on the sides. Blow-out openings (6) on opposite sides facilitate flat emission and very even distribution of cool air.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung, insbesondere zur Klimatisierung von Kleingeräten und/oder Bedieneinheiten auf thermoelektrischer Basis mit Peltier-Elementen, welche jeweils auf ihrer warmen und kalten Seite mindestens einen Kühlkörper umfassen, sowie mit einem mindestens zweiteiligen Gehäuse gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a cooling device, in particular for air conditioning small appliances and / or Control units on a thermoelectric basis with Peltier elements, each on their warm and cold side include at least one heat sink, as well as with a at least two-part housing according to the preamble of Claim 1.

Kleinkühlgeräte der Serie VIP der Firma Rittal gehören zum Stand der Technik. Derartige Geräte sind speziell zur Kühlung von Bediengehäusen vorgesehen und auf dort systembedingt anfallende geringere Wärmelasten ausgelegt. Derartige Kühlgeräte besitzen eine Baueinheit, die von links- oder rechtsseitig angeordnetem Verflüssigeraufbau ausgeht, um verschiedene Einbausituationen zu berücksichtigen. Der Nachteil derartiger bekannter Geräte liegt neben der ungünstigen Luftwegführung in der Gefahr des Unterschreitens des Taupunkts mit der Folge unerwünschter Kondensatbildung, unter Umständen auch auf den empfindlichen elektronischen Baugruppen der zu kühlenden Einheit. Small refrigerators of the VIP series from Rittal belong to the State of the art. Such devices are specifically for Cooling of control boxes provided and on there systematic lower heat loads. Such cooling devices have a structural unit that is or the condenser assembly on the right, to take into account different installation situations. The Disadvantage of such known devices is next to unfavorable airways in the danger of Falling below the dew point with the consequence of undesirable Condensation formation, possibly also on the sensitive ones electronic assemblies of the unit to be cooled.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 200 18 755 ist ein Kühlgerät zur Klimatisierung von Schaltschränken bekannt, welches Peltier-Elemente verwendet. Die Peltier-Elemente weisen Kühlkörper auf, die sowohl auf der warmen als auch der kalten Seite zwangsbelüftet werden. Das Kühlgerät soll zur Erhöhung der Effektivität in mindestens drei unterschiedlichen Kühlmodi betrieben werden, wobei für jeden einzelnen Modus die Verschaltung der Peltier-Elemente untereinander geändert wird. Bei niedrigeren Umgebungstemperaturen soll eine entkoppelbare thermische Verbindung zwischen den Peltier-Elementen vorgesehen sein, um einen Luft/Luft-Wärmetauscher ohne Nutzung des thermoelektrischen Effekts zu bilden. From the German utility model 200 18 755 is a Cooling device for air conditioning switch cabinets known, which uses Peltier elements. The Peltier elements have heat sinks that work on both the warm and forced ventilation on the cold side. The cooling device should to increase effectiveness in at least three different cooling modes are operated, each for single mode the interconnection of the Peltier elements among themselves is changed. At lower ones Ambient temperatures should be a decouplable thermal connection to be provided between the Peltier elements Air / air heat exchanger without using the to form thermoelectric effect.

Weiterhin ist nach dem Gebrauchsmuster 200 18 755 vorgeschlagen, zusätzlich eine Kompressorkühlung vorzusehen, um eine weitere Kühlleistungs-Anpassung bezogen auf die jeweilige zu kühlende Einrichtung zu erreichen. Furthermore, the utility model is 200 18 755 proposed to additionally provide compressor cooling to a further cooling capacity adjustment based on the to reach the respective facility to be cooled.

Sowohl die zusätzliche Kompressorkühlung als auch die entkoppelbare thermische Verbindung auf der Basis eines Flüssigkeits-Kreislaufs mit Pumpe und Ventil machen jedoch die an sich anschaulichen Vorteile thermoelektrischer Kühleinrichtungen mittels Peltier-Elementen wieder zunichte und erhöhen die Kosten nicht unerheblich. Both the additional compressor cooling and the decouplable thermal connection based on a Liquid circuit with pump and valve make however the perceptible advantages of thermoelectric Cooling devices using Peltier elements again annihilate and increase the costs not insignificantly.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Kühleinrichtung, insbesondere zur Klimatisierung von Kleingeräten und/oder Bedieneinheiten anzugeben, die auf thermoelektrischer Basis arbeitet und hierfür auf Peltier-Elemente zurückgreift. Die Kühleinrichtung soll kostengünstig herstellbar sein und auf Standardbaugruppen zurückgreifen, wobei ausgehend von einer Grundkonstruktion durch einfache Erhöhung der Anzahl vorfertigbarer Peltier-Elemente und unter Hinzufügen weiterer Lüfter auf den jeweiligen Einsatzfall, d. h. die notwendige Nutz-Kühlleistung reagiert werden kann. From the above, it is therefore an object of the invention a further developed cooling device, especially for Air conditioning of small devices and / or control units specify which works on a thermoelectric basis and uses Peltier elements for this. The Cooling device should be inexpensive to manufacture and on Use standard assemblies, starting from a basic construction by simply increasing the number prefabricable Peltier elements and adding additional fans for the respective application, d. H. the necessary useful cooling capacity can be reacted to.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einer Kühleinrichtung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen. The object of the invention is achieved with a Cooling device according to the features of claim 1, the subclaims being at least expedient Represent refinements and developments.

Demgemäß besteht der Grundgedanke der Erfindung darin, auf einer Tragplatte symmetrisch gruppiert mindestens vier Peltier-Elemente so anzuordnen, daß jeweils die Kühlkörper der warmen zur Plattenober- und diejenigen der kalten Seite zur Plattenunterseite gerichtet sind. Hierfür weist die Tragplatte Aussparungen entsprechend der Form und der Anzahl der Peltier-Elemente auf. Accordingly, the basic idea of the invention is based on a support plate symmetrically grouped at least four Arrange Peltier elements so that the heat sink the warm to the top and those of the cold Are directed towards the underside of the plate. For this points the support plate recesses according to the shape and the Number of Peltier elements.

Auf der Plattenoberseite sind jeweils mindestens zwischen zwei der Kühlkörper Lüfter angeordnet, um Warmluft zur Umgebung abzuführen, d. h. einen Außenkreislauf zu bilden. On the top of the plate there are at least between two of the heatsink fans arranged to supply warm air Dissipate the environment, d. H. to form an external circuit.

Auf der Plattenunterseite jeweils im Schnittpunkt von zwei sich diagonal gegenüberliegend angeordneten Kühlkörperpaaren ist ein Radiallüfter befindlich. Über ein unteres Gehäuseteil, das die Plattenunterseite einschließlich Kühlkörper und Radiallüfter abdeckt, wird mittels entsprechender Öffnungen Luft aus der zu kühlenden Einrichtung bzw. dem zu kühlendem Gerät angesaugt und mittels seitlich gegenüberliegender Ausblasöffnungen gekühlt dem entsprechenden Gerät wieder zugeführt. On the underside of the plate at the intersection of two arranged diagonally opposite one another A radial fan is located in the heat sink pairs. Over a lower one Housing part that includes the underside of the plate Heatsink and radial fan covers, is by means of corresponding openings air from the to be cooled Device or the device to be cooled sucked and by means of discharge openings on the side cooled the appropriate device fed again.

Der symmetrische Aufbau ergibt im Außenkreislauf eine zentrale Ansaugung der Umgebungsluft ebenso wie im Innenkreislauf. Ein Luftkurzschluß ist damit minimiert. Die gegenüberliegenden, sich längsseitig erstreckenden Ausblasöffnungen, die bevorzugt über die gesamte Gerätebreite reichen, sorgen für eine flächige Ausströmung und damit sehr gleichmäßige Verteilung der Kühlluft im Bediengehäuse, was die Bildung von Wärmenestern wirkungsvoll verhindert. The symmetrical structure results in a central suction of the ambient air as well as in the Internal circuit. An air short circuit is thus minimized. The opposite, extending longitudinally Blow-out openings, which are preferred across the entire width of the device sufficient, ensure a flat flow and thus very even distribution of the cooling air in the Control housing, which makes the formation of heat pockets effective prevented.

Die Kühlkörper besitzen bevorzugt Kühlrippen oder Kühlbleche, welche einen solchen Rippenabstand haben, daß übliche Schmutzpartikel aufgrund der hohen Luftgeschwindigkeiten und der Abstände sauber durch das Kühlgerät geblasen werden, ohne daß es zu einer Ablagerung kommt. The heat sinks preferably have cooling fins or Cooling plates, which have such a rib spacing that usual dirt particles due to the high Air speeds and the distances clean through the cooling device be blown without deposit.

Aufgrund des einhaltbaren geringen Temperaturunterschieds zwischen Kühlluft und Kühlkörperoberfläche von maximal 5°C arbeitet die erfindungsgemäße Kühleinrichtung in einem Bereich, in dem sich kein Kondensat im Gerät bilden kann, so daß Tropfwannen oder ähnliches überflüssig werden. Due to the maintainable small temperature difference between cooling air and heat sink surface of maximum 5 ° C the cooling device according to the invention works in one Area in which no condensate can form in the device so that drip trays or the like become superfluous.

Der flüssigkeitsfreie Aufbau der thermoelektrischen Kühlung führt zu einer lageunabhängigen Betriebsweise. Der Aufbau mit wenigen beweglichen Teilen ohne Verrohrung gestattet einen vibrationssicheren, sehr leisen Betrieb, insbesondere im Vergleich zu Kühleinrichtungen, welche auf Verdampferbasis arbeiten. The liquid-free structure of the thermoelectric Cooling leads to a position-independent mode of operation. The Construction with few moving parts without piping allows vibration-proof, very quiet operation, especially compared to cooling devices that are based on Evaporator base work.

Erfindungsgemäß werden die Peltier-Elemente getaktet oder rein stromgeregelt betrieben, um eine entsprechende Anpassung an die jeweilige Kühlaufgabe in einfacher Weise zu erreichen. Eine weitere Leistungsregulierung wird im Unterschied zum bekannten Stand der Technik nicht durch thermische Entkopplung vorgenommen, sondern zusätzlich über die Strömungsgeschwindigkeiten im jeweiligen Kreislauf, d. h. durch Einstellung der Drehzahl der Lüfter erreicht. According to the Peltier elements are clocked or operated purely current-controlled to a corresponding Adaptation to the respective cooling task in a simple manner to reach. A further performance regulation is in Difference from the known prior art not by thermal decoupling made, but additionally about the flow velocities in each Circulation, d. H. by adjusting the fan speed reached.

Auf diesem Wege kann bewußt der Temperaturgradient zwischen warmer und kalter Seite beeinflußt werden, um im optimalen Wirkungsbereich der Peltier-Elemente zu arbeiten, so daß sich die Gesamtenergiebilanz der Kühleinrichtung verbessert. In this way, the temperature gradient can be consciously between warm and cold side to be influenced in optimal effective range of the Peltier elements work so that the total energy balance of the Cooling device improved.

Der oder die auf der Plattenoberseite befindlichen Lüfter, d. h. die Lüfter der warmen Seite können Axiallüfter sein. Hierbei besteht die Möglichkeit, die Luft allein über die Seitenflächen des Gehäuses ein- und wieder austreten zu lassen. The fan or fans on the top of the plate, d. H. the warm side fans can be axial fans. Here there is the possibility, the air alone over the Side surfaces of the housing enter and exit again to let.

Selbstverständlich besteht aber auch die Möglichkeit, für die warme Seite Radiallüfter einzusetzen, um die Luft zentral axial anzusaugen und radial über die Kühlrippen der Kühlkörper zu den jeweiligen Austritts- oder Ausblasöffnungen zu führen. Of course there is also the possibility for the warm side radial fan to use the air centrally suction axially and radially over the cooling fins the heat sink to the respective exit or To guide blow-out openings.

Bevorzugt ist jeweils zwischen zwei gegenüberliegenden Kühlkörpern der warmen Seite ein solcher Radiallüfter angeordnet, wobei, wie erwähnt, die Kühlkörper in Strömungsrichtung liegende Kühlrippen oder -bleche umfassen. Is preferred between two opposite Such a radial fan heatsinks on the warm side arranged, wherein, as mentioned, the heat sink in Cooling fins or sheets lying in the direction of flow include.

Das obere Gehäuseteil weist im jeweiligen Saugbereich des oder der Radiallüfter Saugöffnungen auf und die Luftaustrittsöffnungen sind symmetrisch beidseitig im oberen Gehäuseteil eingebracht. Bevorzugt besitzen sowohl die Tragplatte als auch die Gehäuseteile eine quadratische oder rechteckige Form, wobei die Peltier-Elemente symmetrisch gleichverteilt auf der Tragplatte in den dort vorgesehenen Ausnehmungen befestigt sind. The upper housing part has in the respective suction area of the or the radial fan suction openings and the Air outlet openings are symmetrical on both sides in the upper Housing part introduced. Both preferably have Support plate as well as the housing parts a square or rectangular shape, with the Peltier elements symmetrically evenly distributed on the support plate in the there provided recesses are attached.

Die Ausblasöffnungen mindestens der kalten Seite erstrecken sich bei einer rechteckigen Ausführungsform über die Längsseiten, wobei hierbei die Kühlrippen oder -bleche im wesentlichen parallel zur Schmalseite verlaufen. The discharge openings at least on the cold side extend over in a rectangular embodiment the long sides, with the cooling fins or sheets run essentially parallel to the narrow side.

Die Tragplatte entkoppelt die warme von der kalten Seite der Einrichtung und kann Isoliereigenschaften besitzen. The support plate decouples the warm from the cold side the device and can have insulating properties.

Das Gehäuse ist insbesondere als Flachgehäuse ausgebildet, wobei die Nutz-Kühlluftströmung im wesentlichen senkrecht sowie die Abwärme-Kühlluftströmung im wesentlichen parallel zur Gehäuseober- oder -unterseite verläuft. The housing is designed in particular as a flat housing, the useful cooling air flow being substantially vertical as well as the waste heat cooling air flow essentially runs parallel to the top or bottom of the housing.

Zur Leistungsregelung der Peltier-Elemente kann auf eine MOSFET-Schaltung zurückgegriffen werden. Grundsätzlich sind bei einer solchen Regelung sämtliche Peltier-Elemente in Reihe geschaltet. In dem Moment, wenn eine erhöhte Kühlung notwendig wird, werden eingesetzte schnellschaltende MOSFETs mit variabler Pulsweite, bevorzugt im Bereich von 10% bis 100% betrieben. To regulate the power of the Peltier elements, a MOSFET circuit can be used. in principle are all Peltier elements in such a scheme connected in series. The moment when an elevated Cooling is necessary, are used fast switching MOSFETs with variable pulse width, preferably in Operated range from 10% to 100%.

Das derartige Takten erfolgt so, daß alle Peltier-Elemente parallel angesteuert werden, so daß für die Dauer der Pulsbreite die volle Kühlleistung abgegeben wird. The clocking is done so that all Peltier elements can be controlled in parallel, so that for the duration of the Pulse width the full cooling output is given.

In den Pulspausen verhindert die Serienschaltung der Peltier-Elemente eine unerwünschte Invertierung des Wärmeflusses, d. h. es tritt die Wirkung quasi eines Rückschlagventils ein. Zwischen den in Serie geschalteten Peltier- Elementen sind Schottky-Dioden mit geringer Verlustleistung geschaltet, um zu verhindern, daß für die Dauer der Ansteuerung ein Kurzschluß eintritt. Je nach den Eigenschaften der Peltier-Elemente wird eine optimale Pulsfrequenz eingestellt, die beispielsweise im Bereich von im wesentlichen 10 kHz liegen kann. The series connection prevents the Peltier elements an unwanted inversion of the Heat flow, d. H. the effect is almost one Check valve. Between the Peltier series Elements are Schottky diodes with less Power loss switched to prevent that for the duration a short circuit occurs in the control. Depending on the Properties of the Peltier elements will be optimal Pulse rate set, for example in the range of essentially 10 kHz.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Gehäuseoberseite mit Lüftungsöffnungen versehen, wobei bevorzugt in den Eckbereichen befindliche Öffnungen zum Betätigen einer verdeckt angebrachten Befestigungsvorrichtung für das Gesamtgerät und/oder zu bevorzugt Schraubverbindungen führen, mit deren Hilfe eine Demontage der Kühleinrichtung möglich wird. In one embodiment of the invention Provide ventilation openings on top of the housing, preferred Openings in the corner areas for actuation a concealed fastening device for the entire device and / or preferably screw connections perform, with the help of disassembly of the cooling device becomes possible.

Die Räume zwischen den Kühlkörpern der Peltier-Elemente, bevorzugt diese auf der kalten Seite können der Aufnahme der Ansteuerelektronik für die Leistungsregelung der Peltier-Elemente dienen und entsprechende Kontakt- oder Steckverbinder aufweisen, um einen elektrischen Anschluß über das zu kühlende Gerät bzw. die entsprechende Bedieneinheit, die gekühlt werden soll, zu bewirken. Irgendwelche äußeren Anschlußpunkte mit getrennter Stromzuführung können daher entfallen. The spaces between the heat sinks of the Peltier elements, preferably these on the cold side of the shot the control electronics for the power control of the Peltier elements serve and corresponding contact or Connectors have an electrical connection about the device to be cooled or the corresponding one Control unit to be cooled. Any external connection points with separate Power supply can therefore be omitted.

Um insbesondere bei Bediengehäusen mit Flüssigkristall- Displays die Funktion derartiger Anzeigeeinrichtungen zu gewährleisten, besteht die Möglichkeit, kurzzeitig durch Umkehr der Stromrichtung über die ansonsten kalte Seite dem Bediengehäuse Wärme zuzuführen, ohne daß eine separate Heizeinrichtung erforderlich ist. In particular in the case of control housings with liquid crystal Displays the function of such display devices ensure there is a possibility to go through for a short time Reversal of the current direction over the otherwise cold side to supply heat to the control housing without a separate Heating device is required.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden. The invention is based on a Embodiment and with the help of figures closer are explained.

Hierzu zeigen: Show:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Kühleinrichtung mit Gehäuseober- und -unterseite und den dort vorgesehenen Lufteinritts- und -austrittsöffnungen, Fig. 1 a first embodiment of outlet openings of the cooling device with top and bottom and provided there Lufteinritts- and,

Fig. 2 eine Ausführungsform eines weiteren Gehäuseoberteils für eine Kühleinrichtung mit größerer Nutz- Kühlleistung; Figure 2 is a further embodiment of a housing upper part of a cooling means with greater commercial cooling performance.

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung eines Querschnitts durch eine Kühleinrichtung mit Flachgehäuse und erkennbarem Außen- und Innenkreislauf und Fig. 3 is a schematic representation of a cross section through a cooling device with a flat housing and recognizable external and internal circuit and

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Ansteuerung der Peltier- Elemente. Fig. 4 is a block diagram of the control of the Peltier elements.

In den Fig. 1a sowie 2a ist eine Draufsicht auf ein oberes Gehäuseteil 1 einer Kühleinrichtung gemäß Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei am oberen Gehäuseteil 1 an zwei Seiten gegenüberliegend Strömungsöffnungen 2 vorhanden sind. Weiterhin weist das obere Gehäuseteil 1 im jeweiligen Saugbereich der (nicht gezeigten) Lüfter Saugöffnungen 3 auf. Beim Einsatz von Radiallüftern wird über die Saugöffnungen 3 Umgebungsluft angesaugt, welche über die jeweiligen Kühlkörper geführt dann an den seitlichen Strömungsöffnungen 2 austritt. In FIGS. 1a and 2a is a top view is shown on an upper housing part 1 of a cooling device according to the embodiment, wherein flow openings 2 are present on the upper housing part 1 on two sides opposite one another. Furthermore, the upper housing part 1 has suction openings 3 in the respective suction area of the fans (not shown). When using radial fans, ambient air is sucked in via the suction openings 3 , which then passes through the respective heat sinks and exits at the side flow openings 2 .

Fig. 1b ist die Darstellung einer beispielhaften Unterseite der Kühleinrichtung bzw. eines unteren Gehäuseteils 4. Im Schnittpunkt von jeweils zwei sich diagonal gegenüberliegenden Kühlkörperpaaren 5 ist ein (nicht gezeigter) Radiallüfter befindlich, wobei das untere Gehäuseteil 4 im Saugbereich dieses Radiallüfters Saugöffnungen 16 für den Innenkreislauf des zu kühlenden Geräts umfaßt. Seitlich gegenüberliegend sind Ausblasöffnungen 6 vorhanden, die im wesentlichen über die gesamte Gerätebreite geführt sind und eine flächige Ausströmung und damit sehr gleichmäßige Verteilung der Kühlluft im (nicht gezeigten) Bediengehäuse ermöglichen. FIG. 1b is a representation of an exemplary underside of the cooling device or of a lower housing part 4. At the intersection of two diagonally opposite heat sink pairs 5 there is a radial fan (not shown), the lower housing part 4 in the suction area of this radial fan comprising suction openings 16 for the internal circuit of the device to be cooled. There are blow-out openings 6 on the opposite side, which are guided essentially over the entire width of the device and allow a flat outflow and thus very even distribution of the cooling air in the control housing (not shown).

Die perspektivische Darstellung nach den Fig. 1c und 2c offenbart eine Ausführungsform des oberen Gehäuseteils mit zwei seitlich abgeschrägten Ecken 7. In diesen Ecken 7 sind Bohrungen 8 ausgebildet, die Zugang zu einer Befestigungsmöglichkeit sowohl des Gehäuseoberteils 1 als auch zur Befestigung der gesamten Kühleinrichtung an einem nicht gezeigten Bediengehäuse oder ähnlichem Gerät gewähren. The perspective view according to FIGS. 1c and 2c discloses an embodiment of the upper housing part with two laterally beveled corners 7 . Bores 8 are formed in these corners 7 , which provide access to a fastening possibility both for the upper housing part 1 and for fastening the entire cooling device to an operating housing or similar device, not shown.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird von zwei Lüftern für die warme Außenseite und einem Lüfter für die Kühlseite des Innenkreislaufs ausgegangen. Die Kühleinrichtung nach Fig. 2 greift auf vier Lüfter für den Außenkreislauf und beispielsweise zwei Lüfter für den Innenkreislauf zurück. In the embodiment according to FIG. 1, two fans for the warm outside and one fan for the cooling side of the inner circuit are assumed. The cooling device according to FIG. 2 uses four fans for the external circuit and, for example, two fans for the internal circuit.

Bei der Prinzipdarstellung nach Fig. 3 ist die Tragplatte 9 erkennbar, welche die Peltier-Elemente 10 aufnimmt. Die Peltier-Elemente 10 besitzen zur warmen Seite hin gerichtete Kühlkörper 11 und ebensolche, etwas kleiner dimensionierte Kühlkörper 12, die zur kalten Seite hin gerichtet sind. In the schematic diagram of Fig. 3, the support plate 9 can be seen, which accommodates the Peltier elements 10. The Peltier elements 10 have heat sinks 11 directed towards the warm side and such heat sinks 12 of somewhat smaller dimensions, which are directed towards the cold side.

Umgebungsluft wird über die Saugöffnungen 3 im oberen Gehäuseteil 1 mittels eines ersten Lüfters 13 angesaugt und über die Kühlkörper 11 der warmen Seite geführt, um dann an den seitlichen Strömungsöffnungen 2 auszutreten. Ambient air is sucked in via the suction openings 3 in the upper housing part 1 by means of a first fan 13 and guided over the heat sink 11 on the warm side, in order to then exit at the side flow openings 2 .

Die kalte Seite unterhalb der Tragplatte 2 weist mindestens einen zweiten Lüfter 14 auf, der aus einer zu kühlenden Bedieneinheit 15 Luft ansaugt, um diese über die Kühlkörper 12 der kalten Seite zu führen und anschließend mittels der Ausblasöffnungen 6 in die Bedieneinheit gekühlt zurückzuführen. The cold side below the support plate 2 has at least one second fan 14 , which sucks in air from an operating unit 15 to be cooled in order to guide it over the cooling element 12 of the cold side and then return it cooled to the operating unit by means of the blow-out openings 6 .

Die Anordnung der Peltier-Elemente 10 bzw. der Kühlkörper 11 und 12 ist über die Tragplatte 9 bzw. innerhalb des Gehäuses streng symmetrisch verteilt, wobei die jeweiligen zweiten Lüfter der kalten Seite bevorzugt im Schnittpunkt sich diagonal gegenüberliegender Kühlkörperpaare 5 befinden, wie dies die Fig. 1b zeigt. The arrangement of the Peltier elements 10 or the heat sinks 11 and 12 is distributed strictly symmetrically over the support plate 9 or within the housing, the respective second fans on the cold side preferably being located at the intersection of diagonally opposite heat sink pairs 5 , as shown in FIG FIG. 1b.

Die Kühlrippen der Kühlkörper 11 bzw. 12 erstrecken sich jeweils so, daß die Luftströmung hin zu den jeweiligen seitlichen Öffnungen ungehindert verläuft, um hohe Luftgeschwindigkeiten zu erreichen, so daß insbesondere im Außenkreislauf eine Verschmutzung bzw. ein Ablagern von Schmutzpartikeln verhindert wird. The cooling fins of the heat sinks 11 and 12 each extend in such a way that the air flow runs unhindered towards the respective lateral openings in order to achieve high air speeds, so that contamination or deposition of dirt particles is prevented, in particular in the external circuit.

Bei erfindungsgemäß realisierten Kühlgeräten sind bei einer Masse zwischen 11 kg und ca. 14 kg und Gehäuseabmessungen im Bereich von 320 mm × 240 mm × 75 mm bzw. 320 mm × 430 mm × 85 mm Nutz-Kühlleistungen zwischen 75 W und 220 W realisiert worden. In cooling devices realized according to the invention are at a mass between 11 kg and approx. 14 kg and Housing dimensions in the range of 320 mm × 240 mm × 75 mm or 320 mm × 430 mm × 85 mm useful cooling capacities between 75 W and 220 W been realized.

Neben der Stromregelung, d. h. Leistungsregelung der Peltier-Elemente, besteht die Möglichkeit, über eine Beeinflussung der Drehzahl der eingesetzten Lüfter die Temperaturdifferenz zwischen Innenkreislauf und Außenkreislauf so einzustellen, daß jeweils ein optimaler Wirkungsgrad erreichbar ist. In addition to current control, i.e. H. Power regulation of the Peltier elements, it is possible to use one Influencing the speed of the fans used Temperature difference between the internal circuit and Adjust the external circuit so that an optimal one Efficiency is achievable.

Das Blockschaltbild nach Fig. 4 zeigt vier in Reihe geschaltete Peltier-Elemente P1 bis P4. The block diagram of FIG. 4 shows four serially connected Peltier elements P1 to P4.

Die Schalter symbolisieren schnellschaltende MOSFET-Transistoren. Die Ansteuerung über die MOSFET-Transistoren erfolgt derart, daß bei anzustrebender erhöhter Kühlleistung ein paralleles Betreiben der Elemente P1 bis P4 erfolgt. Die eingezeichneten Dioden verhindern, daß für die Dauer der Pulse Kurzschlüsse resultieren, d. h. es liegt hier eine Freilaufdioden-Schaltung vor. The switches symbolize fast switching MOSFET transistors. The control via the MOSFET transistors takes place in such a way that if the target is increased Cooling power a parallel operation of the elements P1 to P4 he follows. The diodes shown prevent that the duration of the pulse shorts result, d. H. it there is a free-wheeling diode circuit here.

Die Serienschaltung der Peltier-Elemente P1 bis P4 ist quasi über die Zuführung der jeweiligen Potentiale über die MOSFET-Transistoren, welche als Schalter wirken, von einer Parallelschaltung überlagert. Die Dauer des Übergangs von Serien- in Parallelschaltung ist durch die Pulsweite und die Pulsfrequenz bestimmt. Bezugszeichenliste 1 oberes Gehäuseteil
2 seitliche Strömungsöffnungen
3 Saugöffnungen im oberen Gehäuseteil
4 unteres Gehäuseteil
5 Kühlkörperpaare
6 Ausblasöffnungen
7 abgeschrägte Eckbereiche
8 Bohrungen
9 Tragplatte
10 Peltier-Elemente
11 Kühlkörper warme Seite
12 Kühlkörper kalte Seite
13 erster Lüfter
14 zweiter Lüfter
15 zu kühlende Bedieneinheit
16 Saugöffnungen im unteren Gehäuseteil
The series connection of the Peltier elements P1 to P4 is superimposed by a parallel connection via the supply of the respective potentials via the MOSFET transistors, which act as switches. The duration of the transition from series to parallel connection is determined by the pulse width and the pulse frequency. List of Reference Numerals 1 upper housing part
2 side flow openings
3 suction openings in the upper part of the housing
4 lower housing part
5 pairs of heat sinks
6 blow-out openings
7 beveled corner areas
8 holes
9 support plate
10 Peltier elements
11 heatsink warm side
12 heat sink cold side
13 first fan
14 second fan
15 control unit to be cooled
16 suction openings in the lower part of the housing

Claims

1. Cooling device, in particular for air conditioning of small devices and / or control units on a thermoelectric basis with Peltier elements, each comprising at least one heat sink on its hot and cold side, and with an at least two-part housing, characterized in that
At least four Peltier elements are arranged symmetrically on a support plate so that the heat sinks on the warm side face the top and those on the cold side face the underside of the plate, and the support plate has recesses corresponding to the shape and number of Peltier elements.
a fan is arranged on the top of the plate at least between two of the heat sinks in order to discharge warm air to the surroundings,
a radial fan is arranged on the underside of the plate at the intersection of two diagonally opposite pairs of heat sinks,
a lower housing part covers the underside of the plate including the heat sink and radial fan, the lower housing part in the suction area of the radial fan having suction openings and laterally opposite blow-out openings, all of which are oriented towards the device to be cooled in order to form a cooling air circuit,
an upper housing part covers the underside of the plate, including the heat sink and fan, the upper housing part having at least two flow openings on opposite sides.

2. Cooling device according to claim 1, characterized in that the fan or fans located on the plate side Axial fans are.

3. Cooling device according to claim 1, characterized in that each between two opposite heat sinks warm side a radial fan is arranged, the Cooling fins in the flow direction or - Include sheets, the upper housing part in each Suction area of the radial fan has suction openings and the air outlet openings symmetrically on both sides in the upper housing part are introduced.

4. Cooling device according to one of the preceding Expectations, characterized in that the support plate and the housing parts are square or have a rectangular shape, the Peltier elements symmetrically evenly distributed on the support plate in the provided recesses are attached and the Blow out openings at least on the cold side of one rectangular embodiment on the long sides extend as well as the cooling fins or sheets in the run essentially parallel to the narrow side.

5. Cooling device according to one of the preceding Expectations, characterized in that the support plate the hot and the cold side of the Device decoupled.

6. Cooling device according to one of the preceding Expectations, characterized in that the housing is designed as a flat housing, the useful Cooling air flow essentially vertical as well Waste heat cooling air flow essentially parallel to The top or bottom of the housing runs.

7. Cooling device, in particular for air conditioning Small devices and / or control units thermoelectric base with Peltier elements, each on at least one heat sink on its hot and cold side include, characterized in that several Peltier elements (P1 to P4) connected in series are, with between the respective Peltier elements A free-wheeling diode is provided in series, continue to switch the Peltier Elements (P1 to P4) clocked in parallel with electrical Energy can be applied, the switching devices are preferably fast MOSFET transistors and Free-wheeling diodes to avoid short circuits between the respective switching inputs for clocked operation lie.