本發(fā)明涉及一種熱電式冷卻或加熱的容器、尤其冷卻和/或冷凍設(shè)備，所述容器具有至少一個冷卻的或加熱的內(nèi)部空間和具有至少一個熱電元件、尤其具有至少一個珀爾帖元件，所述熱電元件設(shè)置成，使得其在內(nèi)部空間中制冷或生熱。

背景技術(shù)：

在熱電式冷卻或加熱的容器中，從冷卻的內(nèi)側(cè)到熱電元件的和從熱電元件到設(shè)備的外側(cè)的熱傳遞僅僅能夠基于固體熱傳導。為此使用與熱電元件處于導熱連接的固體。在這種設(shè)備中，從固體到熱電元件的熱傳遞是重要的。如果在接觸時出現(xiàn)接觸故障，那么這會導致邊界面處的溫度下降進而導致效率低下的制冷或生熱。熱電元件和固體之間的牢固的結(jié)合、例如經(jīng)由導熱膠的結(jié)合是有利的。

此外，在一個優(yōu)選的設(shè)計方案中提出：為了在制造工藝中對熱電元件機械地減壓，在一側(cè)上設(shè)置薄的石墨薄膜作為耦聯(lián)元件，其中熱電元件通過經(jīng)由在下文中詳細描述的連接元件夾緊在兩個固體之間來固定。在另一側(cè)上使用導熱膠，以便也補償在熱電元件、固體和連接元件的厚度中的制造公差。優(yōu)選地，在熱側(cè)上使用石墨薄膜，因為在此流動有更高的熱流并且穿過薄的石墨薄膜熱傳遞阻力通常比穿過因公差補償而引起的略厚的導熱膠層的熱傳遞阻力更小。

另一特殊性在于：盡可能避免換熱器中的、即固體中的材料過渡，因為這種材料過渡引起附加的熱傳遞阻力。在理想的情況下，換熱器、即固體中的一個固體為設(shè)備的外殼，這個固體例如能夠由鋁構(gòu)成，與熱電元件連接。這在接觸熱電元件時產(chǎn)生制造方面的要求。

此外，經(jīng)由熱電元件在外殼和內(nèi)部容器之間產(chǎn)生剛性連接。

如果在運行時或也在制造容器時出現(xiàn)熱應力，那么這會引起機械負荷并且可能的話會導致熱電元件斷裂。

這些考慮絕不限制于冷卻和/或冷凍設(shè)備，而是通常適用于熱絕緣的容器。

熱絕緣的容器具有至少一個調(diào)溫的內(nèi)部空間，其中該內(nèi)部空間能夠被冷卻或加熱，使得在內(nèi)部空間中得到高于或低于例如為21℃的環(huán)境溫度的溫度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的目的是，如下改進開始提出類型的容器：將熱電元件的機械負荷保持得盡可能小，并且同時確保良好的熱運輸。

該目的通過具有權(quán)利要求1的特征的容器實現(xiàn)。據(jù)此提出：熱電元件設(shè)置或容納在至少兩個導熱的固體之間，所述固體中的一個或兩個隨著距熱電元件的間距增加具有增加的橫截面。

至少兩個良好導熱的固體與熱電元件導熱接觸，使得固體中的一個在熱電元件運行中為冷側(cè)并且另一固體在熱電元件運行中為熱側(cè)。

至少兩個導熱的固體形成初級換熱器，所述初級換熱器與熱電元件連接，使得在熱電元件運行時固體中的一個形成冷側(cè)并且固體中的一個形成熱側(cè)。

該初級換熱器優(yōu)選與至少一個次級換熱器導熱連接。次級換熱器包括至少一個并且優(yōu)選兩個固體。次級換熱器的該固體例如能夠形成內(nèi)部容器，也就是說，形成加熱的或冷卻的內(nèi)部空間的壁部和/或形成容器的外包套。

優(yōu)選地，初級和/或次級固體的固體由金屬構(gòu)成或具有金屬。例如考慮鋁。

將熱電元件容納在通過至少兩個固體形成的初級換熱器中保護該熱電元件防止經(jīng)受過度的機械應力。

初級換熱器具有所產(chǎn)生的冷度以及廢熱的極其好的熱耦聯(lián)并且由于其逐漸增加的橫截面將熱流帶到相對大的面上，這帶來如下優(yōu)點：在繼續(xù)耦聯(lián)到其他固體、例如在上文中所提出的次級換熱器上時，產(chǎn)生盡可能小的熱損失，其中所述初級換熱器包括固體，在所述固體之間設(shè)置有熱電元件。

優(yōu)選地提出：熱電元件容納在兩個導熱的固體之間，使得作用于一個或兩個固體上的力不傳輸?shù)綗犭娫匣蛞詼p小的程度傳輸?shù)綗犭娫稀?/p>

根據(jù)一個優(yōu)選的設(shè)計方案提出：熱電元件夾緊在固體之間，所述固體形成初級換熱器。在此，優(yōu)選提出：將固體彼此連接的一個或多個連接元件具有低的導熱能力，使得不形成顯著的熱橋。

在此，固體之間的連接或夾緊優(yōu)選構(gòu)成為，使得熱橋由于連接機構(gòu)是盡可能小的，所述連接機構(gòu)將固體連接。

基本上，能夠是唯一的連接機構(gòu)或者也能夠是兩個或更多個連接機構(gòu)。

可以考慮的是：使這兩個固體彼此夾緊，即將固體拉到一起，使得連接機構(gòu)承受拉應力。

在一個實施方式中，連接機構(gòu)是間隔保持件?？梢钥紤]的是：連接機構(gòu)構(gòu)成為，使得該連接結(jié)構(gòu)承受拉應力、壓應力、扭轉(zhuǎn)應力或剪切應力中的一個或多個。

在本發(fā)明的另一設(shè)計方案中提出：固體中的一個固體導熱地與設(shè)備的外殼連接并且固體中的一個固體導熱地與設(shè)備的內(nèi)壁連接。這種連接能夠是直接的或間接的，其中直接連接是優(yōu)選的。

在本發(fā)明的另一設(shè)計方案中提出：容器具有真空隔離裝置作為內(nèi)部空間的熱隔離裝置，所述真空隔離裝置完全地或部分地包圍冷卻的內(nèi)部空間。也可以考慮其他的隔離裝置，即例如起泡裝置。

優(yōu)選地，初級換熱器和/或熱電元件處于隔離層中，所述隔離層處于容器的內(nèi)壁部和外壁部之間。

熱隔離裝置位于設(shè)備的內(nèi)部容器和外殼之間和/或位于封閉元件的內(nèi)壁和外壁之間，所述封閉元件例如是門、頂蓋或翻蓋、抽屜等。熱隔離裝置例如能夠具有一個或多個真空絕緣板。也可以考慮的是，為了進行熱隔離使用由真空密封的包套并且尤其由高阻擋薄膜構(gòu)成的一個或多個包套體，所述包套并且尤其高阻擋薄膜通過支撐材料、例如珍珠巖填充。包套體是閉合的形成物，在其中存在真空。

尤其優(yōu)選的是如下實施方案，其中在外殼和對內(nèi)部空間限界的內(nèi)壁之間設(shè)置有熱隔離裝置，所述熱隔離裝置由全真空系統(tǒng)構(gòu)成。能夠?qū)⑸鲜鰺岣綦x理解為僅僅或主要由抽真空的區(qū)域構(gòu)成的熱隔離裝置，所述區(qū)域通過支撐材料填充。該區(qū)域的限界部例如能夠通過真空密封的薄膜并且優(yōu)選通過高阻擋薄膜形成。由此，在容器的、優(yōu)選設(shè)備的內(nèi)壁和容器的、優(yōu)選設(shè)備的外殼之間僅能夠存在這種薄膜體作為熱隔離裝置，所述薄膜體具有通過真空密封的薄膜圍繞的區(qū)域，在所述區(qū)域中存在真空并且在所述區(qū)域中設(shè)置有支撐材料。優(yōu)選地，在容器或設(shè)備的外側(cè)和內(nèi)側(cè)之間除了真空系統(tǒng)之外，不設(shè)置作為熱隔離裝置的起泡裝置和/或真空絕緣板或其他的熱隔離裝置。

這種呈全真空系統(tǒng)形式類型優(yōu)選的熱隔離裝置能夠在體部的外殼和對內(nèi)部空間限界的壁之間延伸和/或在封閉元件的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間延伸，所述封閉元件例如是門、翻蓋、頂蓋等。

能夠獲得全真空系統(tǒng)，使得通過支撐材料填充由氣密的薄膜構(gòu)成的包套并且隨后以真空密封的方式進行密封。在一個實施方式中，對包套的填充和以真空密封的方式進行的密封在正?；颦h(huán)境壓強下進行。因此，抽真空通過將可適當?shù)丶庸さ桨字械慕涌凇⒗绯檎婵战庸苓B接到真空泵上來進行，所述抽真空接管能夠具有閥。優(yōu)選地，在抽真空期間，在包套外部存在正常壓強或環(huán)境壓強。在該實施方式中，優(yōu)選地，在制造的任何時刻都不需要將包套引入到真空室中。就此而言，在一個實施方式中，在制造真空隔離裝置期間能夠棄用真空室。

優(yōu)選將真空密封的或擴散密封的包套或?qū)⒄婵彰芊獾幕驍U散密封的連接部或?qū)⑿g(shù)語高阻擋薄膜理解為如下包套或連接部或薄膜，借助所述包套或連接部或高阻擋薄膜強烈地降低進入真空隔離體中的氣體輸入，使得在真空隔離體的使用壽命期間，真空隔離體的因氣體輸入而引起的導熱性提高是足夠小的。例如將15年、優(yōu)選20年和尤其優(yōu)選30年的時間段認定為使用壽命。優(yōu)選地，在真空隔離體的使用壽命期間，真空隔離體的因氣體進入而引起的導熱性提高<100％并且尤其優(yōu)選<50％。

優(yōu)選地，包套的或連接部的或高阻擋薄膜的面積特定的氣體穿過率<10mbar*l/s*m²至5mbar*l/s*m²并且尤其優(yōu)選10mbar*l/s*m²至6mbar*l/s*m²(根據(jù)ASTM D-3985測量)。該氣體穿過率適用于氮氣和氧氣。對于其他的氣體種類(尤其水蒸汽)同樣存在優(yōu)選在<10mbar*l/s*m²至2mbar*l/s*m²的并且尤其優(yōu)選在<10mbar*l/s*m²至3mbar*l/s*m²的范圍中的低的氣體穿過率(根據(jù)ASTM F-1249-90測量)。優(yōu)選地，通過該小的氣體穿過率實現(xiàn)在上文中所描述的導熱性的小的提高。

從真空板的區(qū)域中已知的包套系統(tǒng)是所謂的高阻擋薄膜。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，優(yōu)選將其理解為單層或多層薄膜(所述單層或多層薄膜優(yōu)選是能密封的)，所述單層或多層薄膜具有一個或多個阻擋層(通常為金屬層或氧化物層，其中優(yōu)選使用鋁或氧化鋁作為金屬或氧化物)，所述阻擋層滿足在上文中所提到的作為阻擋件防止氣體輸入的要求(導熱性提高和/面積特定的氣體穿過率)。

上述數(shù)值或高阻擋薄膜的構(gòu)造是示例性的、優(yōu)選的說明，所述說明不限制本發(fā)明。

優(yōu)選地提出：熱電元件與固體在機械上牢固地夾緊。

優(yōu)選地提出：一個或多個連接機構(gòu)經(jīng)由夾緊連接部夾緊至少兩個導熱的固體。

為了將穿過固體的連接機構(gòu)的導熱保持得盡可能小，能夠提出：這兩個固體通過連接機構(gòu)彼此連接并且優(yōu)選夾緊，其中連接機構(gòu)具有比固體更小的導熱能力。

優(yōu)選地，連接機構(gòu)與固體相比由不同的材料構(gòu)成，所述固體形成初級和/或次級換熱器。

可以考慮的是：連接機構(gòu)由塑料構(gòu)成或具有塑料。例如考慮聚酰胺或者也考慮其他的塑料。

在本發(fā)明的另一優(yōu)選的設(shè)計方案中提出：連接機構(gòu)固定導熱的固體彼此間的間距。

如在上文中所解釋的那樣，本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案在于：固體由金屬并且優(yōu)選由鋁構(gòu)成或者具有鋁。

一個或多個連接機構(gòu)能夠以距熱電元件的距離盡可能大的方式設(shè)置。因為臨界負荷是整個設(shè)備或容器處的變形，所述變形經(jīng)由作為杠桿的剛性的初級換熱器導出到熱電元件上，所以盡可能遠地在熱電元件外部全方位地進行穩(wěn)定是有利的。

優(yōu)選地，連接機構(gòu)距熱電元件的距離大于熱電元件的棱邊長度。

附圖說明

根據(jù)在附圖中示出的實施例詳細闡述本發(fā)明的其他細節(jié)和優(yōu)點。

唯一的視圖示出初級換熱器與設(shè)置在其中的熱電元件的立體圖。該熱電元件能夠構(gòu)成為珀爾帖元件。

具體實施方式

熱電元件夾入在兩個良好導熱的固體10、12之間，其中在從左向右橫越根據(jù)附圖的隔離平面時固體10的橫截面減小，而在從左向右橫越根據(jù)附圖的隔離平面時固體12的橫截面增加。

在兩個固體之間存在熱電元件。固體能夠相對于伸展通過熱電元件的軸線鏡面對稱地設(shè)置。

這兩個固體形成初級換熱器。該初級換熱器經(jīng)由固體10、12的外置的面10’和12’優(yōu)選與至少一個次級固體或換熱器導熱連接，所述面優(yōu)選平面地構(gòu)成。次級換熱器優(yōu)選直接地設(shè)置在面10’和12’上。

次級換熱器能夠具有兩個或更多個固體，所述固體例如一方面形成容器的外殼而另一方面形成容器的內(nèi)壁，或者與它們連接。內(nèi)壁對根據(jù)本發(fā)明的容器的加熱的或冷卻的內(nèi)部空間限界。

一般性地理解術(shù)語“容器”，并且其包括具有至少一個被加熱或冷卻的內(nèi)部空間的任何設(shè)備。在本發(fā)明的一個優(yōu)選的設(shè)計方案中，將“容器”理解為冷卻和/或冷凍設(shè)備。優(yōu)選地，該設(shè)備不具有常規(guī)的制冷劑回路，而是僅具有珀爾帖元件或其他的熱電元件作為熱源或用于制冷。

調(diào)溫的內(nèi)部空間根據(jù)設(shè)備的類型(冷卻設(shè)備、加熱柜等)被冷卻或加熱。

在一個實施方式中提出：根據(jù)本發(fā)明的容器是冷卻和/或冷凍設(shè)備，尤其為家庭設(shè)備或商用的冷卻設(shè)備。例如包括如下設(shè)備，所述設(shè)備針對固定地設(shè)置在家庭中、酒店房間中、商用廚房或酒吧中而設(shè)計。其例如也能夠是冷酒器。此外，本發(fā)明也包括冷卻和/或冷凍箱。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠具有用于聯(lián)接到供電裝置上的、尤其連接到家庭電網(wǎng)上的接口(例如插頭)和/或具有用于在家具壁龕內(nèi)部進行固定的立式或裝入式輔助裝置，例如調(diào)節(jié)支腳或接口。設(shè)備例如能夠是裝入式設(shè)備或者也能夠是立式設(shè)備。

在一個實施方式中，容器或設(shè)備構(gòu)成為，使得所述容器或設(shè)備能夠以交流電壓、例如家庭電網(wǎng)電壓來運行，所述家庭電網(wǎng)電壓例如為120V和60Hz或230V和50Hz。在一個替選的實施方式中，容器或設(shè)備構(gòu)成為，使得所述容器或設(shè)備能夠以電壓例如為5V、12V或24V的直流電流運行。在該設(shè)計方案中能夠提出：在設(shè)備內(nèi)部或外部設(shè)有插頭電源，所述設(shè)備能夠經(jīng)由所述插頭電源來運行。在該實施方式中，使用熱電的熱泵的優(yōu)點是：僅在電源處出現(xiàn)完整的EMV問題。

特別地，能夠提出：冷卻和/或冷凍設(shè)備具有柜狀的造型和使用空間，所述使用空間在其前側(cè)(在箱的情況下在其上側(cè)上)對于用戶是可進入的。使用空間能夠劃分成多個隔間，所述隔間均在相同的或不同的溫度下運行。作為替選方案，能夠設(shè)置僅一個隔間。在使用空間或隔間內(nèi)部，也能夠設(shè)有貯存輔助裝置、例如托盤、抽屜或瓶支架(在箱的情況下還存在空間劃分器)，以便確保冷卻和/或冷凍物品的最佳貯存和最佳的空間利用。

使用空間能夠通過至少一個可圍繞豎直軸線樞轉(zhuǎn)的門封閉。在箱的情況下，可以考慮可圍繞水平軸線樞轉(zhuǎn)的翻蓋或滑動頂蓋作為封閉元件。門或其他封閉元件在關(guān)閉狀態(tài)下能夠借助環(huán)繞的磁體密封件與體部基本上空氣密封地連接。優(yōu)選地，門或其他封閉元件也是熱絕緣的，其中能夠借助起泡裝置并且必要時借助真空絕緣板實現(xiàn)熱絕緣，或者也優(yōu)選借助真空系統(tǒng)并且尤其優(yōu)選借助全真空系統(tǒng)來實現(xiàn)。在門的內(nèi)側(cè)上必要時能夠設(shè)置門架，以便也能夠在那里貯存冷卻物品。

在一個實施例中，其能夠是小型設(shè)備。在這種設(shè)備中，通過容器的內(nèi)壁限定的使用空間例如具有小于0.5m³、小于0.4m³或小于0.3m³的容積。

容器或設(shè)備的外部尺寸優(yōu)選在高度、寬度和深度方面位于不超過1m的范圍中。

但是，本發(fā)明不限制于冷卻和/或冷凍設(shè)備，而是通常涉及具有調(diào)溫的內(nèi)部空間的設(shè)備、例如也涉及加熱柜或及加熱箱。

在具有加熱的內(nèi)部空間的容器或設(shè)備的情況下，借助于固體將熱量從容器的外殼或從環(huán)境引導至熱電元件，并且借助于固體通過熱傳導將熱量從所述熱電元件引導至內(nèi)部空間或引導至對容器的內(nèi)部空間限界的內(nèi)壁。

固體10、12優(yōu)選由鋁構(gòu)成。

用附圖標記20表示連接元件，所述連接元件將至少一個熱電元件與導熱的固體10、12在機械上固定地夾緊。

優(yōu)選地，所述夾緊通過夾緊連接部進行。導熱程度小的元件或一個或多個連接元件20經(jīng)由夾緊連接部將這兩個固體10、12夾緊。

連接元件20形成這兩個固體10、12彼此間不導熱的或?qū)岢潭刃〉墓潭ā＿B接元件20固定固體10、12彼此間的間距。

連接元件20距熱電元件的距離盡可能大地選擇。在此處示出的實施例中，連接元件20中的一個連接元件距熱電元件的距離大于所述熱電元件的棱邊長度。

原則上，能夠設(shè)置剛好一個連接元件20。也可以考慮并且本發(fā)明也包括的是，使用多于一個的連接元件20。

在該實施例中，四個連接元件20處于固體10、12的角區(qū)域中。所述連接元件距熱電元件的距離都相同。

由成形體10、12構(gòu)成的初級換熱器提供熱電元件的所產(chǎn)生的冷度或熱量的極其好的熱耦聯(lián)。由于從熱電元件起增大的橫截面將熱流帶到更大的面上，使得在耦聯(lián)到另一元件、例如耦聯(lián)到另一導熱的固體上時產(chǎn)生竟可能小的熱損失。

優(yōu)選地，熱電元件夾緊在成形體10、12之間，而不會通過一個或多個連接元件產(chǎn)生顯著的熱橋。

成形體10、12是鋁體，所述鋁體安置在熱電元件上。

如從附圖中所得知的那樣：成形體經(jīng)由塑料連接部夾緊，所述塑料連接部具有低的或較低的導熱能力。

可以考慮的是，使用螺絲作為一個或多個連接元件。

也可行的是：使用如下部件、例如注塑件作為一個或多個連接元件，所述部件固定在成形件10、12中的一個成形件上并且在安裝時鎖定在成形件的另一個成形件上。

因為塑料連接件還有其他的連接元件是熱橋，所以針對它們使用盡可能小的橫截面，由此另一方面降低結(jié)構(gòu)上的保持。因為臨界負荷是整體設(shè)備上的變形，所以(如從附圖中所看到的那樣)全方位地且盡可能遠離熱電元件或在熱電元件外部進行穩(wěn)定是優(yōu)選的，所述變形經(jīng)由剛性的初級換熱器、即經(jīng)由成形件10、12傳遞到熱電元件上。

所描述的初級換熱器可以有意義地使用在全部應借助于熱電元件經(jīng)由隔離裝置構(gòu)造溫度差的地方。