CH698735B1 - Kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung. - Google Patents

Abstract

Die kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung (1) umfasst eine Anordnung (3) mit thermo-elektrischen Modulen mit jeweils einer relativ abkühlbaren und einer relativ aufheizbaren Oberfläche, welche Module durch eine einen thermoelektrischen Übergang bildende Vorrichtung miteinander verbunden sind, wobei erfindungsgemäss die aufheizbaren Oberflächen (4) mit einer Wärmekammer (6) und die abkühlbaren Oberflächen (5) mit einer Kühlkammer (7) in Verbindung stehen.

Description

  [0001]    Die Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung mit einer thermoelektrische Module umfassenden Anordnung, wobei jedes der thermoelektrischen Module eine abkühlbare Oberfläche und eine aufheizbare Oberfläche aufweist, die miteinander durch eine einen thermoelektrischen Übergang bildende Vorrichtung verbunden sind.

  

[0002]    Beim thermoelektrischen Kühlen wird der Peltier-Effekt ausgenutzt. Wenn ein elektrischer Strom durch den Übergang von zwei verschiedenen Metallen fliesst, ergibt sich ein Anstieg in der Absorption oder der Freisetzung von Wärme. Wenn der Strom in der gleichen Richtung fliesst wie der Strom am heissen Übergang eines thermoelektrischen Kreises aus den zwei Metallen, wird Wärme absorbiert, wenn der Strom in der gleichen Richtung fliesst wie der Strom am kalten Übergang des thermoelektrischen Kreises, wird Wärme freigesetzt. Als nützliches Ergebnis des Peltier-Effekts sind Module, diesen Effekt ausnutzen, kommerziell erhältlich. Beispielsweise ist aus der US 3 137 142 ein Wärmeübertragungssystem bekannt, bei dem thermoelektrische Module gestapelt angeordnet sind.

   Dabei umfasst eine Matrix vertikal auf Abstand gehaltene Platten, die durch Felder horizontal auf Abstand gehaltener vertikaler Wärmetauscherlamellen (Rippen), die wiederum Felder von horizontalen Kanälen für ein Strömungsmedium definieren, miteinander verbunden sind. Die vertikal auf Abstand gehaltenen horizontalen Platten weisen an ihren Aussenflächen Felder von horizontal auf Abstand gehaltenen Wärmetauscherlamellen auf, die Felder von horizontalen Kanälen für das Strömungsmedium bereitstellen, die durch geeignete Einrichtungen wie z.B. Abdeckplatten aus Metall abgedeckt werden. Die vertikal auf Abstand gehaltenen horizontalen Platten beinhalten mehrere thermoelektrische Paare, die heisse und kalte Übergänge aufweisen. Die Plattenanordnung ist derart, dass sich die heissen und die kalten Übergänge jeweils in benachbarten Platten gegenüberliegen.

   Die Felder der horizontalen Strömungsmittelkanäle transportieren ein Strömungsmedium zwischen den Feldern der Wärmetauscherlamellen und erstrecken sich im Wesentlichen in rechten Winkeln zu den Feldern der horizontalen Kanäle, die aufgrund der Kanalanordnung das Strömungsmedium zwischen den Feldern der Wärmetauscherlamellen transportieren.

  

[0003]    Die EP 0 338 283 B1 betrifft eine Kühlvorrichtung mit einem Aufbau mehrerer thermoelektrischer Kühlmodule, die in einem Stapel angeordnet sind und sich mit mehreren Abstandselementen abwechseln. Die Kühlmodule sind so angeordnet, dass die heissen Oberflächen benachbarter Module genauso einander gegenüberliegen wie die kalten Oberflächen. Der Abstand zwischen zwei jeweils einander gegenüberliegenden Flächen wird durch Elastomermaterial ausgefüllt. Ein zu kühlendes Medium wird durch den Bereich zwischen den kalten Oberflächen geleitet, während die Abwärme an ein anderes Strömungsmedium abgegeben wird, das zwischen den heissen Oberflächen hindurchgeleitet wird.

  

[0004]    Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, in der sowohl die Wärme als auch die Kälte derartiger thermoelektrischer Kühlmodule ausgenutzt wird.

  

[0005]    Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe bei einer kombinierten Heiz- und Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die aufheizbaren Oberflächen mit einer Wärmekammer und die abkühlbaren Oberflächen mit einer Kühlkammer in Verbindung stehen.

  

[0006]    Die Erfindung lässt sich insbesondere in Verbindung mit einer Maschine zur Aufbrühung eines Heissgetränks, insbesondere einer Kaffee- oder einer Teemaschine, einsetzen. Während bei bisher bekannten Kaffeemaschinen für den professionellen Bereich Zusatz- oder Beistellgeräte vorgesehen sind, die meistens einen sogenannten Tassenwärmer und bei hochwertigen Geräten zusätzlich einen gesonderten Kühlschrank zum Bereitstellen von Sahne und Milch umfassen, die über eine Ansaugpumpe der Kaffeemaschine zum Aufschäumen zugeführt wird, wird dieser Aufbau durch die Erfindung erheblich vereinfacht. Statt zwei getrennte Geräte zum Erwärmen und zum Abkühlen einzusetzen, ist gemäss der Erfindung vorgesehen, dass nur ein einziges Gerät zum Einsatz kommt. Hierdurch verringert sich der Platzaufwand.

   Es entfällt der Platzaufwand für einen Kühlschrank, der eine eigene Kompressoreinheit benötigt, die Geräusch verursacht und der Wartung bedarf. Im Unterschied hierzu lässt sich durch die erfindungsgemäss eingesetzten Peltier-Elemente gleichzeitig auf der einen Seite Kälte und auf der anderen Seite Wärme erzeugen. Das erfindungsgemässe Gerät arbeitet geräuschfrei und lässt sich daher auch in geräuschsensiblen Bereichen einsetzen.

  

[0007]    Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

  

[0008]    Von Vorteil ist eine Ausgestaltung der Erfindung, gemäss der sich die Wärmekammer oberhalb der Anordnung befindet.

  

[0009]    Ebenso ist es hierbei von Vorteil, wenn sich die Kühlkammer unterhalb der Anordnung befindet.

  

[0010]    Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine eigene Gleichspannungsquelle, oder sie lässt sich an ein externes Wechselspannungsnetz anschliessen; in diesem Fall wird vorzugsweise innerhalb der Vorrichtung ein Transformator zur Erzeugung einer Gleichspannung angeordnet.

  

[0011]    Vorteilhaft ist auch eine Heiz- und Kühlvorrichtung, in der die Wärmekammer und die Kühlkammer jeweils durch thermisch isolierte Wände und thermisch isolierte Beschickungstüren und/oder Beschickungsdeckel gegenüber der Umgebung abgeschlossen sind.

  

[0012]    Ebenso erweist sich eine kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung als vorteilhaft, in der die thermoelektrischen Module über Wärme- und Kältetransferplatten mit der Wärmekammer bzw. mit der Kühlkammer in Verbindung stehen.

  

[0013]    Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass sich die Wärme- und Kältetransferplatten sowohl waagrecht ober- und unterhalb der thermoelektrischen Module als auch senkrecht ober- und unterhalb der Module erstrecken.

  

[0014]    Ebenfalls von Vorteil ist eine Anordnung, in der die senkrechten Wärme- und Kältetransferplatten die Wärme- bzw. die Kühlkammer seitlich begrenzen.

  

[0015]    Besonders geeignet ist eine Heiz- und Kühlvorrichtung, in der Mittel zum Wärmetransport innerhalb der Wärme- bzw. der Kühlkammer vorhanden sind. Derartige Mittel umfassen insbesondere von einem flüssigen Medium durchströmte Kanäle in der Wärme- bzw. der Kühlkammer.

  

[0016]    Als vorteilhaft erweist sich eine Heiz- und Kühlvorrichtung, in der das flüssige Medium in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.

  

[0017]    Die Wärme- bzw. Kälteübertragung ist neben flüssigen Medien auch durch feste bzw. gasförmige Stoffe/Materialien vorstellbar.

  

[0018]    Innerhalb der Kühlkammer sind Behältnisse für einen Milch- und/oder einen Sahnevorrat und/oder für einen Kaffeevorrat vorgesehen. In der Wärmekammer sind vorzugsweise mehrere, von Platten gebildete Ebenen vorhanden, auf denen Tassen und Untertassen warmgehalten werden. Von Vorteil ist es auch, wenn sich die Platten aus der Wärmekammer herausziehen lassen.

  

[0019]    Besonders geeignet ist eine Ausgestaltung der Kühlkammer, gemäss der diese mit einer Leitung zum Beschicken des Milch- und/oder des Sahnevorrats und/oder des Kaffeevorrats ausgestattet ist. Dadurch können die Vorratsbehälter in der Kühlkammer verbleiben. Der Füllstand der Vorratsbehälter lässt sich entweder durch Sichtfenster oder durch elektronische Anzeigen darstellen. Bei Unterschreiten eines Mindestfüllstandes wird ein Signal gegeben.

  

[0020]    Mit Vorteil ist die Kühlkammer mit einer Leitung zum Abgeben einer Portion des Milch- und/oder des Sahnevorrats und/oder des Kaffeevorrats an ein Gerät zur Weiterverarbeitung der Milch, der Sahne bzw. des Kaffees ausgestattet. Beispielsweise ist der Milchvorrat über die Leitung mit einer Aufschäumvorrichtung verbunden. Dann kann, etwa parallel zum Erhitzen einer Kaffeeportion, eine vorgegebene Menge der Milch der Aufschäumvorrichtung zugeführt werden, in der diese anschliessend aufgeschäumt und zu der Kaffeeportion hinzugefügt wird.

  

[0021]    Notwendige Öffnungen an der Kühl- bzw. Heizkammer ist in verschiedenen Bauweisen ausführbar, Türen, Deckel, Rollladen, aber auch Schubladen oder Vorhänge aus Material oder eines Luftstroms sind denkbar. Die Anbringung der jeweiligen Öffnung mit Verschlussmöglichkeit ist dabei beliebig frei wählbar. Heiz- und Kühlvorrichtung sind in allen zueinander ausgerichteten Kombinationen ausführbar, um eine möglichst bedienerfreundliche Ausführung zu erhalten.

  

[0022]    Für die Innengestaltung der Heiz- bzw. Kühlkammer sind verschiedenste Optionen gegeben. Auszüge mit und ohne Teleskopschienen, drehbare Karussellgestelle oder z.B. vorgegebene Schächte zur Tassenlagerung und deren gerichteten Transport zur Ausgabe- bzw. Entnahmestelle. Auch schräg eingesetzte Einlegeböden für ein selbständiges Nachrutschen (der eingeschichteten Tassen) in Richtung Entnahmestelle ergeben eine besonders praktikable Ausführungsform.

  

[0023]    Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Maschine zum Aufbrühen eines Heissgetränks, insbesondere Kaffee- oder Teemaschine. Erfindungsgemäss ist diese mit einer oben beschriebenen Heiz- und Kühlvorrichtung integriert.

  

[0024]    Es lässt sich vorsehen, dass diese Maschine oberhalb oder neben der Heiz- und Kühlvorrichtung angeordnet und fest mit dieser verbunden ist, oder ein Gerät für sich darstellt, das einer oder mehreren Maschinen zum Aufbrühen eines Heissgetränks zugeordnet werden kann.

  

[0025]    Nachstehend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>eine Vorderansicht einer kombinierten Heiz- und Kühlvorrichtung,


  <tb>Fig. 2<sep>eine Draufsicht entsprechend einer Schnittlinie A-A aus Fig. 1 und


  <tb>Fig. 3<sep>eine rückseitige Ansicht der Heiz- und Kühlvorrichtung.

  

[0026]    Eine Heiz- und Kühlvorrichtung 1 (Fig. 1) weist ein Gehäuse 2 mit thermisch isolierenden Schichten auf. In einem mittleren Bereich der Vorrichtung 1 ist eine thermoelektrische Module umfassende Anordnung 3 vorhanden, wobei jedes der thermoelektrischen Module eine abkühlbare Oberfläche und eine aufheizbare Oberfläche aufweist. Die Module sind derart angeordnet, dass die aufheizbaren Oberflächen nach oben gerichtet sind und an eine gut die Wärme leitende Platte oder Bodenfläche 4, 5 (Fig. 2, 3) auf der Oberseite und auf der Unterseite angrenzen. Die Platte 4 bildet die Bodenfläche einer Wärmekammer 6 aus, während die Platte 5 die Decke eines Kühlschranks 7 bildet.

  

[0027]    Sowohl die Wärmekammer 6 als auch der Kühlschrank 7 sind mit einer isolierenden Tür ausgestattet. Die Wärmekammer 6 kann zusätzlich oder alternativ zu der Tür mit einem nach oben schwenkbaren Deckel 8 und/oder statt der Tür mit nach oben schwenkbaren, seitlich angebrachten Klappen 9, 10 ausgestattet sein.

  

[0028]    Zur besseren Wärmeleitung, d. h. im Falle des Kühlschranks zur besseren Abkühlung, sind Wärmeleit- oder Transferbleche 11 vorhanden, die sich beispielsweise senkrecht zu den Platten 4, 5 im Innern der Wärmekammer 6 bzw. des Kühlschranks 7 erstrecken. Ebenso kann vorgesehen werden, dass ein Kreislauf mit einem flüssigen Medium die Wärme überträgt, die von den thermoelektrischen Modulen der Anordnung 3 erzeugt wird.

  

[0029]    Die Heiz- und Kühlvorrichtung 1 hat entweder eine eigene Energiequelle in Form eines aufladbaren Akkumulators oder von Batterien, oder sie ist über ein stromführendes Kabel 12 an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen. In diesem Fall ist vorzugsweise im Inneren der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 ein Transformator 13 zur Umwandlung des Wechselstroms in Gleichstrom vorhanden. Zur Abführung von bei der Transformation entstehender Wärme sind Belüftungs- oder Abluftschlitze 14 vorgesehen. Die Wärme kann jedoch über wärmeleitende Platten, wenigstens teilweise, auch in die Wärmekammer 6 überführt werden.

  

[0030]    In der Kühlkammer 7 sind Vorratsgefässe 15, 16 für Milch, Sahne etc. vorhanden, die jeweils über einen Versorgungsschlauch 17 mit einer Nachfüllvorrichtung verbunden sein können oder an diese anschliessbar sind. Ebenso sind vorzugsweise auch an jedes der Vorratsgefässe 15, 16 Schläuche oder Leitungen angeschlossen, um die Milch bzw. die Sahne an ein Gerät weiterzuleiten, in dem diese verbraucht werden, beispielsweise in eine Kaffee- oder Teemaschine oder in eine Vorrichtung zum Aufschäumen der Milch bzw. der Sahne.

  

[0031]    Innerhalb der Wärmekammer 6 werden Tassen 18, Untertassen und/oder andere Geschirre bevorratet, die vorgewärmt werden, um bei Bedarf das Heissgetränk, insbesondere den Kaffee oder den Tee, darin einzufüllen. Eine Maschine zum Aufbrühen von Heissgetränken wird daher in unmittelbarer Nähe der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 angeordnet. Insbesondere lässt sich vorsehen, dass die Maschine fest mit der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 verbunden ist. In diesem Fall lässt sich die Maschine beispielsweise oberhalb der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 anordnen.

  

[0032]    Die Heiz- und Kühlvorrichtung 1 wird vorzugsweise als Standgerät über Stellfüsse 19 auf dem Boden stehend ausgeführt. Alternativ kann die Heiz- und Kühlvorrichtung 1 jedoch auf einer Arbeitsfläche stehen. Innerhalb des Gehäuses 2 ist auch die notwendige Steuertechnik für die Heiz- und Kühlvorrichtung 1 eingebaut.

Claims (16)

1. Kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung (1) mit einer thermoelektrische Module umfassenden Anordnung (3), wobei jedes der thermoelektrischen Module eine abkühlbare Oberfläche (5) und eine aufheizbare Oberfläche (4) aufweist, die miteinander durch eine einen thermoelektrischen Übergang bildende Vorrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die aufheizbaren Oberflächen (4) mit einer Wärmekammer (6) und die abkühlbaren Oberflächen (5) mit einer Kühlkammer (7) in Verbindung stehen.

2. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wärmekammer (6) oberhalb der Anordnung (3) befindet.

3. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühlkammer (7) unterhalb der Anordnung (3) befindet.

4. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine eigene Gleichspannungsquelle umfasst oder dass sie an ein externes Wechsel-Spannungsnetz anschliessbar ist und einen Gleichrichter (13) umfasst.

5. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmekammer (6) und die Kühlkammer (7) jeweils durch thermisch isolierte Wände und thermisch isolierte Beschickungstüren und/oder Beschickungsdeckel (8) und/oder Klappen (9, 10) gegenüber der Umgebung abgeschlossen sind.

6. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoelektrischen Module über Wärmeleit- oder Transferbleche (11) mit der Wärmekammer bzw. mit der Kühlkammer in Verbindung stehen.

7. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die aufheizbaren Oberflächen (4, 11) und die Wärmeleit- oder Transferbleche (11) sowohl waagrecht ober- und unterhalb der thermoelektrischen Module als auch senkrecht ober- und unterhalb der Module erstrecken.

8. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die senkrechten Wärmeleit- und Transferbleche (11) die Wärme- bzw. die Kühlkammer seitlich begrenzen.

9. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Wärmetransport innerhalb der Wärme- bzw. der Kühlkammer vorhanden sind.

10. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel zum Wärmetransport innerhalb der Wärme- bzw. der Kühlkammer (6, 7) vorhanden ist, insbesondere ein flüssiges Medium.

11. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert, wobei es durch eine Umwälzpumpe gepumpt wird.

12. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (7) Behältnisse (15, 16) für einen Milch- und/oder einen Sahnevorrat und/oder für einen Kaffeevorrat aufweist.

13. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (7) mit einer Leitung (17) zum Beschicken des Milch- und/oder des Sahnevorrats und/oder des Kaffeevorrats ausgestattet ist.

14. Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkammer (7) mit einer Leitung zum Abgeben einer Portion des Milch- und/oder des Sahnevorrats und/oder des Kaffeevorrats an ein Gerät zur Weiterverarbeitung der Milch, der Sahne bzw. des Kaffees ausgestattet ist.

15. Maschine zum Aufbrühen eines Heissgetränks, insbesondere Kaffee- oder Teemaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Heiz- und Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 integriert ist.

16. Maschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass sie oberhalb oder neben der Heiz- und Kühlvorrichtung (1) angeordnet und fest mit dieser verbunden ist.