(57)【要約】【課題】特に高い動的応答性を有し、かつ、正確な媒体の温度制御を可能とする気体状又は液体状の媒体のための温度調節ユニットを提供すること。【解決手段】基体２と冷却体５の間に配置された複数の熱電モジュールを用いて気体状又は液体状の媒体を温度調節するための温度調節ユニット１であって、前記基体２内に媒体管路６が配置されており、該媒体管路６を通って前記気体状又は液体状の媒体が貫流する前記温度調節ユニット１において、前記基体２及びこの中に配置された前記媒体管路６の蓄熱質量に対する前記冷却体５の蓄熱質量の質量比が０．５〜１の範囲、有利には０．７〜０．８の範囲にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体（２）と冷却体（５）の間に配置された複数の熱電モジュール（７）を用いて気体状又は液体状の媒体を温度調節するための温度調節ユニットであって、前記基体（２）内に媒体管路（６）が配置されており、該媒体管路を通って前記気体状又は液体状の媒体が貫流する前記温度調節ユニットにおいて、
前記基体（２）及びこの中に配置された前記媒体管路（６）の蓄熱質量に対する前記冷却体（５）の蓄熱質量の質量比が０．５〜１の範囲、有利には０．７〜０．８の範囲にあることを特徴とする温度調節ユニット。
【請求項２】
前記質量比が０．７５であることを特徴とする請求項１記載の温度調節ユニット。
【請求項３】
前記基体（２）に溝（２５）が設けられており、該溝に前記媒体管路（６）が圧入されていることを特徴とする請求項１記載の温度調節ユニット。
【請求項４】
前記媒体管路（６）が、前記基体（２）内において外側から内側へらせん状に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１又は３記載の温度調節ユニット。
【請求項５】
前記媒体管路（６）が、前記基体（２）内で、２つのダクトのらせんの形態で、第１のらせんダクト（２７）では外方から内方へ延び、径方向内方で前記第１のらせんダクト（２７）に接続する第２のらせんダクト（２８）では内方から外方へ延びるように配置されていることを特徴とする請求項１又は３記載の温度調節ユニット。
【請求項６】
複数の前記熱電モジュール（７）が前記基体（２）において複数の列で配置されており、径方向において更に外方に位置する熱電モジュール（７）のモジュール加熱出力が、径方向において更に内方に位置する熱電モジュール（７）のモジュール加熱出力よりも大きいことを特徴とする請求項４又は５記載の温度調節ユニット。
【請求項７】
前記基体（２）が基体ジャケット（２１）によって包囲されており、該基体ジャケット（２１）に結合された複数の径方向の結合ウェブ（２２）が前記基体（２）の周囲にわたって配置されていることを特徴とする請求項１記載の温度調節ユニット。
【請求項８】
前記基体ジャケット（２１）が部分的に中空に構成されていることを特徴とする請求項７記載の温度調節ユニット。
【請求項９】
前記冷却体（５）内に冷却管路（１２）が配置されており、前記冷却体（５）の冷却のために冷却媒体が必要に応じて前記冷却管路を通して流れることを特徴とする請求項１記載の温度調節ユニット。
【請求項１０】
前記冷却管路（１２）がらせん状に配置されていることを特徴とする請求項９記載の温度調節ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体と冷却体の間に配置された複数の熱電モジュールを用いて気体状又は液体状の媒体を温度調節するための温度調節ユニットであって、前記基体内に媒体管路が配置されており、該媒体管路を通って前記気体状又は液体状の媒体が貫流する前記温度調節ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ダイナモメータでの内燃エンジンの燃料消費率の正確な測定のために、温度の正確な調節及び内燃エンジンへ供給される燃料の圧力の正確な調節が必要である。ここで、燃料消費率の測定は、しばしば公知のコリオリ式流量計によって行われる。このような燃料消費率の測定についての一例が特許文献１において見られ、この測定は、液体状の燃料の調節に順応させるものである。この特許文献１では、燃料の温度が熱交換器を介して冷却液によって制御される。大きな負荷変動により、燃料消費率及び戻しの媒体温度（初期温度）において大きな変動が引き起こされる。このような熱交換器は、緩慢であり、ゆっくりとした温度変化のみを許容する。このため、熱交換器による上述の調節は大きな負荷変動（初期温度変化）には不適である。このことは、実際の従来技術において、このような負荷変動後に整定時間を遵守しなければならないことにつながる。この時間の間に温度が安定せず、流量センサにとって高精度の測定が不可能である。初期温度変化とは無関係な動作については、熱交換器の出力密度が高められる必要がある。しかし、このことは、技術的に容易に実現可能ではないとともに、完全に可能であれば、熱交換器の再設計を必要とする。一定の出力密度においては、ここでもかなり大きな設置空間が生じる。他の可能性は、熱交換器の積極的な制御特性にあり得る。しかし、これは、ここでも、より大きな超過あるいは不足、及びこれに伴うあり得る目標温度変化に関してより不適切な動的応答を意味する。熱交換器を拡大することは、液体の場合にのみ助けとなり得る。気体状の媒体においては、流量変化は、圧力変動及び目標温度変化を直接生じさせる。これにより、熱交換器は、極端に迅速に目標温度変化を可能にする必要があるが、これは、冷却液によって動作する熱交換器にとって実際には実現可能ではない。このために、利用可能な出力が一定の質量において更に高められる必要があり、出力のみを高めることは、この場合有益ではない。これに代えて、熱交換器の制御装置をまだ更に積極的に調整することができるが、このことは、ここでも更に大きな超過及び不足を伴うものである。したがって、正確かつ迅速な温度制御が不可能である。
【０００３】
一定の温度が調整されるべきでない場合、熱交換器を用いた動的な温度制御は、更に比較的不正確である。それとは別に、このような熱交換器は熱交換器の動作のための追加的な部材及び制御部を生じさせ、これにより設備がより複雑となってしまう。
【０００４】
特許文献２には、燃料の温度を、調節設備において熱電モジュール（いわゆるペルチェ素子）を用いて温度調節することが提案されている。これにより、達成されたわずかな蓄熱質量により高い動的応答の温度制御が可能であり、この温度制御により、燃料を加熱したり、また冷却することが可能である。この装置も、特に液体状の燃料の調節を目標としたものである。
【０００５】
天然ガス又は水素のような気体状の燃料では、気体状の燃料が、通常高圧下で存在し、供給され、したがって内燃エンジンにおける燃料として使用するために、まずは必要な低い圧力まで減圧される必要があるという更なる問題が生じる。例えば天然ガスのような気体状の燃料の減圧時には、燃料が強く冷却され、このことは、調節設備の後続の構成要素にとって、例えば気体管路における凝縮物の生成及び氷着又は気体管路における他の成分により問題となり得る。したがって、気体状の燃料は、通常、減圧前に加熱され、その結果、減圧によって燃料の不都合な温度が生じてしまう。供給される気体状の燃料の圧力における変動により、及び減圧後の温度の、同様に変動し得る気体状の燃料の組成への依存性により、気体状の燃料の温度制御は、減圧後かつ流量測定前の温度を維持することができるように、高い動的応答性を有する必要がある。さらに、燃料の温度調節に必要な加熱出力も、実際の流量に強く依存し、このことは、迅速に変化する流量においては、同様に高い動的応答性を有する温度制御が必要となる。
【０００６】
このような高い動的応答性を有する温度制御は、一方では（迅速な温度変化の意味において）高い動的応答性を有する制御介入を実行することができる制御方法と、他方では高い動的応答性を有する制御介入を実行することが可能な温度調節ユニットを必要とする。したがって、このような温度調節ユニットは、必要な温度変化を非常に短時間に貫流する燃料へ与えることができる必要がある。そのほか、事情によっては温度制御の動的応答性に対して高い要求がなされない場合にも高い温度安定性が望まれる。なぜなら、ある用途においては高精度かつ高安定の温度制御が必要とされるためである。これら要求は、高い加熱出力及び冷却出力を有する温度調節ユニットを必要とし、事情によっては、加熱と冷却の間の迅速な変更がなされる必要がある。これとは別に、これにより、強すぎる過剰な温度調節（過熱又は過冷却）を避けるために、正確な温度制御が可能である必要がある。
【０００７】
特許文献２には、高い動的応答性を有する温度制御には、温度制御ユニットのわずかな蓄熱質量が有利であることが示唆されている。
【０００８】
特許文献３には、車両における燃料の加熱及び冷却のためのペルチェ素子を有する熱交換器要素が示されている。この熱交換要素は、第１の側で断熱された燃料管路が蛇行状にはめ込まれた伝熱ブロックで構成されている。伝熱ブロックの第２の側には、冷却体に熱的に結合された複数のペルチェ素子が配置されている。典型的には、冷却体は、排熱容量を最大化するために、大きな表面及び小さな蓄熱質量で構成されている。加えて、排熱容量を更に高めるために、冷却体には更にファンが配置されている。これにより、特許文献３の熱交換器要素も、冷却体を介して迅速に外部へ熱を放出することができるように、わずかな蓄熱質量に設定されている。しかし、熱交換器要素における燃料の蛇行状の案内によって、燃料の不均一な加熱となってしまい、これにより、温度制御が困難となる。なぜなら、ペルチェ素子が全て同一の供給電圧で作動されるためである。不均一な加熱により、媒体の流出温度とペルチェ素子の表面の間の大きな温度差が生じ、これにより、ここでも媒体のより低い最大流出温度となる。なぜなら、ペルチェ素子が任意に加熱されることができないためである。あるいは、あらかじめ設定された流出目標温度においてより低い最大流量が生じる。これとは別に、より高い温度差により、目標温度変化の際に再び低下される必要があるより多くの熱エネルギーが伝熱ブロックに蓄えられ、このことがここでも熱交換器要素をより緩慢となる。燃料の均一な加熱のために、個々のペルチェ素子が互いに適合される必要があるか、すなわち燃料管路に沿う異なるペルチェ素子か、又はペルチェ素子が個々に給電され、制御される必要がある。
【０００９】
しかし、上記引用した問題は、基本的に、温度調節ユニットにおいて温度調節されるべき各気体状又は液体状の媒体において、燃料においてのみ生じ得るものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０１２３７４２号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２０１００４６９４６号明細書
【特許文献３】米国特許第６５０２４０５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
この従来技術に基づき、本発明の課題は、特に高い動的応答性を有し、かつ、正確な媒体の温度制御を可能とする気体状又は液体状の媒体のための温度調節ユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、本発明により、基体及びこの中に配置された媒体管路の蓄熱質量に対する冷却体の蓄熱質量の質量比が０．５〜１の範囲、有利には０．７〜０．８の範囲にあり、特に有利には０．７５が選択されることにより解決される。
【００１３】
請求項１の前提部分に基づく温度調節ユニットを用いた媒体の高い動的応答性を有する温度制御にとって、特に迅速かつ頻繁な熱流の方向の変更が必要な場合には、従来技術から示唆されるわずかな蓄熱質量は不都合であることが分かった。驚くべきことに、温度制御にとって、冷却体の質量と基体及びこの中に配置された媒体管路の質量の間のある質量比が有利であることが特定された。この理由は、明らかに、冷却体のより大きな質量により、蓄熱質量が形成され、これにより熱エネルギーが過剰に迅速に外部へ放出されないことにある。この蓄えられたエネルギーは、場合によっては燃料の加熱時に補助されるために用いられ、これにより、温度調節を迅速かつ正確に行うことが可能である。
【００１４】
温度調節ユニットのコンパクトな構成は、基体に溝が設けられており、この溝に媒体管路が圧入されていれば生じる。
【００１５】
媒体管路が基体内において外側から内側へらせん状に延びるように配置されていれば、非常に効率的な温度調節にとって有利である。１つのダクトのらせんの形態の媒体管路のこのような配置によって、特に均一かつ効率的な媒体の温度調節を達成することが可能である。らせん形状により、温度調節ユニットを非常にコンパクトに構成することができる。なぜなら、らせん状のダクトが互いに隣接して密に配置されることができるためである。これにより、熱電モジュールがより多くのらせん状のダクトをカバーすることができ、これにより、温度調節ユニットの効率及び加熱の均一性が改善される。これによって、特に高い動的応答性を有し、正確で、安定した媒体の温度制御を達成することが可能である。
【００１６】
複数の熱電モジュールが基体において複数の列で配置されており、更に径方向外方に位置する熱電モジュールのモジュール加熱出力が、更に径方向内方に位置する熱電モジュールのモジュール加熱出力よりも大きい場合には、効率的な温度調節が更に補助される。これにより、外部から流入する媒体が径方向外方の範囲において高い加熱出力で温度調節されることができ、これにより、強く、かつ、迅速な温度変化が可能となる。このとき、モジュールは、モジュール表面と媒体流出温度の間の最大流量において温度差が最小となるように互いに適合される。結局のところ、これは、全てのモジュールがほぼ同一の表面温度を有している場合であった。周囲を取り巻くような配置によって、熱電モジュールがハウジングの列の内部でほぼ同一の温度となっており、これにより、媒体管路の蛇行状の配置とは逆に本質的な単純化がなされる。なぜなら、同一の結果（最小の温度差）に対してもはや熱電モジュールを調整する必要がないためである。
【００１７】
そのほか、モジュール加熱出力を条件に最適に適合させることが可能であるとともに、小さなモジュール加熱出力を有するモジュールを径方向内方に組み込むことが可能である。
【００１８】
熱エネルギーを基体において集中させるため、及び過剰に強い熱エネルギーの放出を防止するために、有利には、基体が基体ジャケットによって包囲されており、この基体ジャケットに結合された複数の径方向の結合ウェブが基体の周囲にわたって配置されている。これにより、同様に温度調節ユニットの効率も向上する。基体ジャケットが部分的に中空に構成されていれば、更に向上させることが可能である。なぜなら、これにより基体と外部の間のより良好な断熱が得られるためである。
【００１９】
熱を迅速に冷却体から除去することができるように、冷却体内に冷却管路を配置し、冷却体の冷却のために冷却媒体が必要に応じて前記冷却管路を通して流れることが有利であり得る。これは、特に明確なジュールトムソン効果を有さない気体又は液体状の媒体においては有用であり得る。なぜなら、この場合には、頻繁な熱電モジュールの極性の逆転が必要であり得るためである。このとき、冷却管路がここでもらせん状に配置されている。
【００２０】
本発明を、本発明の例示的で概略的な、限定されない有利な実施形態を示す図１〜図７を参照しつつ以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による温度調節ユニットの斜視図である。
【図２】冷却体が取り外されている場合と温度調節ユニットを示す図である。
【図３】温度調節ユニットの基体を示す図である。
【図４】温度調節ユニットの基体を示す図である。
【図５】基体における媒体管路の配置を示す図である。
【図６】基体における媒体管路の別の有利な配置を示す図である。
【図７】冷却体における冷却管路を有する温度調節ユニットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、本発明による温度調節ユニット１の斜視図が示されている。この温度調節ユニット１は、例えば図示の実施例での脚部のような、温度調節ユニット１の固定のための任意の固定要素３が設けられ得る基体２で構成されている。基体２の第１の側には断熱要素４が配置されており、対向する第２の側には冷却体５が配置されている。温度調節ユニット１を通って媒体管路６が案内されており、この媒体管路を通って、例えば温度調節ユニット１において所望の温度へ温度調節される燃料のような気体又は液体の媒体が流れる。このために、媒体管路６は入口接続部１０及び出口接続部１１を備えており、これにより、媒体の流れ方向も温度調節ユニット１によって規定されている（図１における矢印参照）。
【００２３】
図２には、取り外された冷却体５を有する温度調節ユニット１が図示されている。これにおいて、基体２に配置された多数の熱電モジュール（ペルチェ素子）７を見て取れる。１つの熱電モジュール７は、公知のように、（ここでは基体２に向いた）第１の伝熱面９ａ（図２では不図示）と（ここでは冷却体へ向いた）第２の伝熱面９ｂの間に配置された半導体素子である。半導体素子へ供給される電圧の極性に応じて、第１の伝熱面９ａが第２の伝熱面９ｂよりも高温となるか、又は第２の伝熱面９ｂが第１の伝熱面９ａよりも高温となる。このような熱電モジュール７の構造及び機能が十分に知られているとともに、このような熱電モジュール８は様々な性能等級において市販されていることから、ここではこれについての詳細な説明を省略する。
【００２４】
これにより、このような熱電モジュール７によって、例えば複数の接続部８を介して供給される供給電圧の極性に応じて、加熱することも、また冷却することも可能である。ここで、「加熱」とは、基体２に熱が供給されることを意味し、「冷却」とは、基体２から熱を除去することを意味する。これにより、熱電モジュール７によって、基体２と冷却体５の熱流に影響を与えることが可能である。
【００２５】
このとき、熱電モジュール７は、第１の伝熱面９ａ（図２では視認できない）を介して熱的に基体２に直接的に又は間接的に（例えば熱伝導を改善するための伝熱要素を介して）接触している。冷却体５は、熱電モジュール７の第２の伝熱面９ｂに配置されているとともに、ここでも直接的に又は間接的に第２の伝熱面９ｂと伝熱的に接触している。冷却体５と基体２は、冷却体５と基体２の間の直接的で伝熱的な接触を避けるために、（図１から分かるように）互いに接触せずに配置されている。
【００２６】
基体２は、この基体２の異なる視点を示す図３及び図４において詳細に図示されている。図３には、基体２における熱電モジュール７が配置された側が示されている。基体２は、本質的に、基体ジャケット２１によって周囲に沿って包囲されたベースプレート２０で形成されている。このとき、基体ジャケット２１は径方向の複数の結合ウェブ２２を介してベースプレート２０に結合されており、結合ウェブ２２は、ベースプレート２０の周囲にわたって分配して配置されている。これにより、各結合ウェブ２２間の周方向には、ベースプレート２０と基体ジャケット２１の間の断熱部として機能する中空空間２３が形成される。結合ウェブ２２及び中空空間２３により、ベースプレート２０から基体ジャケット２１への熱流が大幅に低減される。これにより、熱電モジュール７からベースプレート２０へ加えられる熱が、このベースプレートにおいて集中したままとなり、わずかにのみ基体ジャケット２１を介して周囲へ流出する。これにより、基体ジャケット２１と、温度調節ユニット１とが外側において過度に加熱されないこと、並びに調節の性能及び動的応答を低減させる寄生的な熱流をできる限り小さく保持することが同時に達成される。
【００２７】
加えて、同様に追加的な断熱のための中空空間を形成する周囲スリット２４を基体ジャケット２１へ組み込むことで、基体ジャケット２１を部分的に中空に構成することが可能である。
【００２８】
図４には、基体２の他の側が示されている。ここでは、組み立てられた状態において媒体管路６が圧入されている好ましくはらせん状の溝２５がベースプレート２０の背側に成型されている。このとき、溝２５は、基体２内で１つのダクトの平坦ならせん（アルキメデスのらせん、対数らせん）を形成している。このとき、媒体管路６は、好ましくは外側から内側へらせん状に延びているとともに、ベースプレート２０の中央の内部範囲において温度調節ユニット１から外部へ出ており、媒体管路６は、媒体管路６を容易に温度調節ユニット１から引き出すことができるように、らせんの平面から外部へ出る際に好ましくは約９０°方向転換される。しかし、基本的には、基体２における媒体管路６の他の延在も考えられる。
【００２９】
１つのダクトのらせんの形態の媒体管路６の使用は、製造技術的に非常に手間がかかる。なぜなら、この場合、媒体管路６が３つの全ての次元において延在しているためである。
【００３０】
図６に基づき記載されるように、代替的な形態では、媒体管路６は２つのダクトの平坦ならせん（フェルマーのらせんとも呼ばれる）の形態で基体２に配置されている。このために、ここでも、基体２内に媒体管路の収容のために対応して形成された溝２５を成型することが可能である。媒体は、第１のらせんダクト２７を介して媒体管路６内でらせん状に径方向外方から中央の内方へ案内される。第１のらせんダクト２７が中央の内部で第２のらせんダクト２８に接続されており、この第２のらせんダクト２８を介して、媒体が媒体管路６内でらせん状に径方向内方から径方向外方へ案内される。溝２５の２つのダクトの構成により、径方向において常に第１のらせんダクト２７と第２のらせんダクト２８が互いに隣接している。したがって、媒体は、径方向外交へ入口接続部１０を介して供給され、径方向外方へ出口接続部１１を介して排出される。２つのダクトのらせんは、媒体管路６をらせんの平面から方向転換する必要がなく、製造技術的により簡易であるという利点を有している。これに対して、２つのダクトのらせんは、流入する媒体が流出する媒体を冷却し、これによりややより多くの出力が必要となるとともにより均等な加熱をやや行い難いという欠点を有している。このとき、温度差がより大きくなるものの、適合された熱電モジュールの場合に、一列の熱電モジュールは依然としてほぼ同一の温度を有している。
【００３１】
このとき、当然、１つのダクトのらせん又は２つのダクトのらせんは、必ずしも円形らせんとして構成される必要はなく、長方形状、正方形状などのような他の形状を備えることも可能である。らせん形状により、温度調節ユニット１を非常にコンパクトに構成することが可能である。なぜなら、らせんダクトが互いに密に配置され得るためである。これにより、小さな空間に多くの延メートルを媒体管路６に収容することが可能であり、これにより、媒体管路６を通って流れる媒体の温度調節のために利用可能な表面が拡大される。
【００３２】
媒体管路６の密なパッケージを実現できるように、媒体管路６の形状について、あらかじめ規定された最小の曲げ半径を下回ってはならない。これに関連して、媒体管路の蛇行状の延在は不利であり得る。なぜなら、密なパッケージに必要な曲げ半径がらせん状の延在の場合よりもかなり小さいためである。媒体管路６側で圧力要求が高められる場合には、通常、必要な壁厚の増大により最小曲げ半径も大きくなる。したがって、蛇行状の延在は、本発明の場合におけるように、大きな圧力要求の際には特に不利な結果を生む。
【００３３】
図５には、有利には１つのダクトの、組み立てられた状態で基体２へ圧入されたらせん状の媒体管路６断熱要素４が更に示されている。断熱要素４により、熱電モジュール７からベースプレート２０へ加えられる熱は、このベースプレートに集中して保存され、温度調節ユニット１を介さずに外部へ放出される。
【００３４】
熱電モジュール７は、好ましくは円形状であるか、あるいはらせん状に適合されているとともに、複数の列で（すなわち様々な径方向の間隔で）ベースプレート２０に配置されている（図２）。これにより、生じる大きな規模によりより多くの熱電モジュール７を径方向外方へ配置することが可能である。したがって、流入する媒体は、径方向外方の範囲で大きな加熱能力によって温度調節され、これにより迅速な温度変更が可能となる。このとき、更に径方向内方へ配置された１つの熱電モジュール７が更に径方向外方へ配置された１つの熱電モジュール７よりも小さなモジュール加熱能力を有していれば、更に有利である。媒体管路６が好ましくは１つのダクトでらせん状に内方へ延在していることから、径方向内方においてよりわずかな及び（わずかなモジュール性能という意味において）より弱い熱電モジュール７は、媒体の温度調節には十分である。これにより、媒体の温度調節は、個々の熱電モジュール７のモジュール加熱性能の配置及び選択によっても最適化されることができ、媒体の非常に均等な加熱を達成することが可能である。
【００３５】
供給電圧が熱電モジュール７に印加されると、公知のように、熱電モジュール７の伝熱面９ａ，９ｂのうち１つが冷却される一方、同時に、対向する伝熱面９ａ，９ｂのいずれかが加熱される。伝熱面９ａ，９ｂ間の最大の温度差は、熱電モジュール７の動作温度（より高温の伝熱面における温度）に依存する。動作温度が高くなればなるほど、最大限に達成可能な低温側と高温側の伝熱面９ａ，９ｂの間の温度差が大きくなる。これにより、利用可能な熱電モジュール７によって２００℃までの温度が高温の伝熱面において達成されることができ、低温の伝熱面が１００℃を上回らない。供給電圧の極性を単純に逆転されることで、温度の高い動的応答性の制御が可能となる。この制御は、加熱動作時に、すなわち媒体が媒体管路６において加熱されるべき場合に、冷却体５がバッファとして用いられることで、本発明による温度調節ユニット１において補助される。このために、蓄熱質量は従来のようにできる限り小さく構成されるべきではなく、実現できるように、ある程度の蓄熱質量が望まれる。
【００３６】
ここで、基体２及びこの中に配置された媒体管路６の蓄熱質量に対する冷却体５の蓄熱質量の質量比は、０．５〜１の範囲、有利には０．７〜０．８の範囲で選択される。温度調節ユニット１の特に有利な温度調節性は、０．７５の範囲の質量比あるいは０．７５の質量比において確定された。テストされた温度調節ユニット１は、５．４ｋｇの冷却体５の蓄熱質量と、７．２ｋｇの基体２及びこの中に配置された媒体管路６の蓄熱質量とを有しており、これにより、質量比は０．７５となった。
【００３７】
基体ジャケット２１が中空空間２３を介して基体２から分離されている図３又は図６におけるような構成においては、基体ジャケット２１の質量は、基体の蓄熱質量に数えられない。同様に、断熱要素４は、基体２の蓄熱質量の一部ではない。
【００３８】
温度調節ユニット１の一定の所要熱量においては、すなわち熱電モジュール７への一定の電圧供給においては、熱電モジュール７において安定的な温度差が生じる。媒体の温度調節のために必要な熱エネルギーあるいは熱が必要とされるとすぐに、熱電モジュール７における供給電圧が低減され、これにより温度差も低減される。これにより、ベースプレート２０に接触する熱電モジュール７の伝熱面９ａにおける温度が低下する。同時に、対向する伝熱面９ｂにおける温度が上昇する。これにより、伝熱面９ｂとこれに接触した冷却体５の間の温度差が生じ、これにより、熱は、冷却体５へ流れるが、そこでは、冷却体５の蓄熱質量のゆえにすぐには外部へ放出されず、（少なくとも制限された時間の間）中間貯蔵される。媒体の温度調節のためにより多くの熱エネルギーが必要である場合には、中間貯蔵された熱エネルギーを温度制御部あるいは温度調節ユニット１に補助として提供可能である。この場合、供給電圧が再び上昇され、これにより熱電モジュール７における温度差が再び増大する。これにより、冷却体５が接触する伝熱面９ｂにおける温度が冷却体５の温度に対して低下する。これにより、反転された温度勾配が生じ、この温度勾配により、冷却体５に貯蔵された熱エネルギー（熱）が基体２内へ流れ、したがって熱電モジュール７が補助される。これにより、冷却体５の蓄熱質量に基づき、温度調節ユニット１によって、負荷変動又は温度変化に迅速かつ精確に応答することが可能である。このために、冷却体５の蓄熱質量は、基体２及びこの中に配置された媒体管路６の蓄熱質量に対して大きすぎてもならないし、又は小さすぎてもならない。
【００３９】
このとき、冷却体５の全表面は、期待されるべき動作温度に依存して、冷却体５に貯蔵された熱が過剰に迅速に表面へ放出されず、十分長く冷却体５に貯蔵されたままとなるように形成されるべきである。これにより、表面は、従来の冷却体のようにできる限り大きく、熱の放出に最適化して寸法設定されるべきではなく、逆に、熱が冷却体５に貯蔵されたままとなるように寸法設定されている。
【００４０】
外部からの冷却体５の完全な断熱は、同様に不都合であり得る。なぜなら、極性の逆転が頻繁になされると冷却体５内の温度が次第に高くなり得るためである。
【００４１】
場合によっては、異なる媒体に対して媒体管路６の材料及び加熱出力が熱電モジュール７に適合されるべきである。このとき、温度調節ユニット１の補助のための貯蔵質量としての冷却体５による一般的な原理は、影響を受けないままである。
【００４２】
例えば天然ガスのような所定の気体状の媒体については、ジュールトムソン効果により必要な減圧によって強く冷却されることとなる。この気体では、通常、温度調節ユニット１は気体状の媒体を予熱のみすればよい。温度調節ユニット１によるこの気体の冷却は、通常不要である。このため、この応用については、通常、熱電モジュール７の温度差についてのみ扱えば十分である。加熱を冷却へ変更するための極性の逆転も同様に不要である。
【００４３】
例えば水素のような他の気体状の媒体は、必要な減圧による強い冷却のこの著しい効果を示さない。完全に逆に、減圧により加熱されることにもなり得る。液体状の媒体の温度調節時には、多くの場合には減圧は不要である。なぜなら、液体状の媒体が既に正確な圧力で存在するためである。
【００４４】
したがって、著しいジュールトムソン効果を伴わない気体又は液体状の媒体においては、温度調節ユニット１は、圧力及び流量に依存して温度を一定に保持するために、多くの場合加熱と冷却の間で気体状の媒体を切り換える必要がある。特に冷却時には、冷却体５のより小さな表面により、発生する熱と、特に熱電モジュール７の排熱も、十分迅速に放出することができないことがある。したがって、このような気体状又は液体状の媒体による温度調節ユニット１の使用時にも、冷却体５を必要に応じて更に冷却することも設定することが可能である。このために、冷却体５内へ冷却管路１２を設けることも可能であり、この冷却管路を通して冷却体５の追加的な冷却のための冷却液体が案内される。このような構成は図７に示唆されている。冷却管路１２は、冷却体５においてここでも、媒体管路６について上述したように、１つのダクトのらせん又は２つのダクトのらせんの形態で配置されることが可能である。このために、冷却管路１２を設けることができるように、冷却体５を多部材で構成することも可能である。当然、冷却管路１２の他の構成も考えられる。
【００４５】
図７による図示の実施例では、冷却管路１２を形成するために、冷却体本体部３０に溝３１が例えばフライス加工され、組み込まれている。溝３１は、好ましくは上述のようにらせん状に組み込まれている。溝３１を有する冷却体本体部３０は、冷却体５を形成するために冷却体カバー３２で覆われている。
【００４６】
固有の管路が（基体における媒体管路６と類似のように）冷却管路１２として冷却体５内へ設けられている場合には、冷却管路１２は冷却体５の蓄熱質量の一部であり得る。
【００４７】
冷却体５における冷却管路１２へ接続できるように、冷却体に冷却媒体供給接続部３４及び冷却媒体排出接続部３３を設けることが可能である。好ましくは、冷却媒体は、内側から供給され、中央部で外部へ排出される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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