CN100478635C - 用于冷却食品的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷却食品、尤其是水基饮料的设备，它包括一个含有相变材料的蓄冷器。一个用于待冷却的水基液体的管道(8)穿过该蓄冷器导引。此外设有一个用于从蓄冷器(6)排出热量的装置(2)。为了成本有利且简单地加工以及有效地构成这种设备而建议，所述蓄冷器(6)由含有膨胀的石墨和一种相变材料的复合材料构成，该相变材料在273K时或以上进行固-液相变。

Description

用于冷却食品的设备

技术领域

本发明涉及一种用于冷却食品、尤其是水基饮料的设备。

背景技术

由DE 198 55 214已知这种设备。在已知设备的实施例中，设有冰块形式的蓄冷器，该冰块通过冷却剂经由帕耳帖板式结构组件的冷端冷却。待冷却的饮料围绕或通过冰块导引。冰水的导热性和由此冰块的热传递性可以通过在冰块空间内部分布有良导体如铜棉或铜块得到改善。通过冰冷却食品或饮料是常见的实践措施，但是具有重要缺陷。主要缺陷是冰的小的导热性。混入铜材料一方面是昂贵的且另一方面带来危险，例如铜块引起重力地并且在冰块部分溶化时聚积在下部而在上部缺少。冰的另一缺陷，但是目前总是容忍的，从冰到水的不利的相变温度，其中迄今总是存在危险，并且必需通过费事的控制技术避免水基饮料结冰。尽管在这个文献中也提到使用共晶盐或铝块作为蓄冷器，但是没有描述共晶盐的具体选择，尤其是根据其固-液相变温度。

由EP 914 399 B1已知一种复合材料用于在工业上使用作为管或板式热交换器，其中挤压的膨胀石墨用相变材料浸渍。石墨起到热导体的作用，它还用于接纳不同的相变材料。作为相变材料可以使用石蜡，但是同样优选使用水/冰。

在工商业的报告中通常追溯到压缩或吸收制冷设备，但是其相对较大的尺寸以及高的加工成本阻碍在家用领域中的使用。由此为了以低价位、尤其在小家电领域制备经冷却的饮用水而使用帕耳帖元件，其中通过在两个不同的电导体上施加电场使一侧加热而另一侧冷却。

周期地制备冷却的饮用水在家用领域应用中由于帕耳帖元件的低的热功率而使有效的蓄冷，例如在夜间，成为对于帕耳帖连续冷却容量的决定性标准。

例如在DE 299 10 820中公开了这种冷却的最简单形式，其中封闭的水池通过帕耳帖元件冷却到所期望的温度并且接着流入的水替换相应份额的冷却水。因为对于蓄冷器在这种情况下仅仅有水池中的水的单位热容量供使用，对于低容量需要大容积。

在这方面US 5 544 489公开了一种通过充分利用待冷却水的溶化热焓改善容量。为此，在帕耳帖元件冷端在水池内部产生冰，由此明显提高蓄冷器的能量密度。

但是所期望的高细菌负荷由于在水池中静止的水而使上述两种设备在饮用水法律许可方面违背。EP 0 777 090以与US 5 544 489重要的差别实现这方面的补救，待冷却的饮用水在盘管中穿过冰冷的水池导引并由此避免直接接触。这种设备的空间尺寸方面存在问题，即，由冰充满的空间不再能够供饮用水盘管使用。

所有已知的基于帕耳帖的连续冷却的原理问题是帕耳帖元件的低效率，它主要由冷端与热端之间的温度差确定。热端由于使用相应的冷却体和风机原则上是没有问题的并且在技术上得到解决，而冷端是目前未解决的问题。由于所使用的蓄冷介质的低单位导热性[λ水约为0.57W/(mK)，λ冰约为2.2W/(mK)]导致温度差提高并由此导致效率变差。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于冷却水基饮料的设备，它可以简单且成本有利地制造并且具有高冷却容量。

这个目的通过具有以下的特征的本发明设备得以实现。

按本发明的用于冷却食品、尤其是水基饮料的设备，具有一个含有相变材料的蓄冷器，其中一个用于待冷却的水基液体的管道穿过该蓄冷器导引，以及具有一个用于从蓄冷器排出热量的装置，其特征在于，所述蓄冷器含有膨胀的石墨和一种相变材料，该相变材料在273K时或以上进行固态-液态相变。

通过按照本发明的扩展结构，首次提供一种用于冷却食品、尤其是水基饮料的设备，它对于小电器、尤其是在家用或饭店中是有价值的解决方案。通过按照本发明使用的由膨胀的石墨和一种相变材料制成的蓄冷器，它在273K时或以上、即水的结冰温度，优选水的冰点以上几℃(直到10℃)实现其固-液相变，提供一种非常有效的蓄冷器，它一方面由于石墨而具有良好的导热性并由此负责相对迅速的骤冷，另一方面它含有相变材料，该材料无需复杂的控制技术也不会带来水基饮料结冰和形成冰块的危险。此外一方面减小对于良好效率所需的蓄冷器尺寸并且另一方面节省用于外围控制的空间和成本。

两个措施导致按照本发明的设备最佳地适配于冷却食品、尤其是水基饮料的要求。

以下给出有利的改进方案。

为了排出由蓄冷器接收的热量，优选设有帕耳帖元件，其优点是，流过管道的液体为了杀菌能够通过帕耳帖元件电压的变换极性而被加热。帕耳帖元件是非常经济的。帕耳帖元件的相对小的热功率通过非常有效的具有膨胀石墨的存储材料较少地起作用，尤其是当存在着使蓄冷器在设备的停机时间，例如在夜间，可以“充电”的可能性时。

但是代替帕耳帖元件也可以使用常见的冰箱技术，例如用于使蓄冷器“充电”的吸收器或压缩机技术。因此例如可以设想，蓄冷器组合在传统的冰箱里面并且在那里或者用于装备冰箱以有效骤冷，例如在安装在冷冻盒区域，或者用于在骤冷式连续冷却的过程中把饮料、例如来自集中供水源的水引到冰箱中或冰箱上。

但是原则上也总是能够有利地使用本发明，以微少的空间尺寸成本有利地对于周期的负荷或变化的冷却功率需求提供高的冷却容量。

为了使整个容器供导引饮用水的管道几何形状使用，在本发明中使用一种材料作为蓄冷介质，它在水冰点上或以上几℃进行相变，原则上水合盐、共晶的混合物以及石蜡是适合的。

为了提高帕耳帖元件的效率，使蓄冷介质掺入膨胀的石墨，由此可以使导热性提高直到系数150。

本发明还适合于形成冷却容器，其中蓄冷器组合在冷却容器的隔热壁体里面或内腔里面，其中内腔也可以由蓄冷器完全充满。因此例如可经济地得到的、市场上常见的冰箱可以配备按照本发明的设备。

本发明也可以例如作为用于给出饮用水的骤冷装置安装在冷却容器里面。本发明也特别适合于分接装置(Zapfeinrichtung)，其中在外壳内腔中可以容纳一个饮料源、例如啤酒桶并且使蓄冷器不仅在内腔而且在分接管道上都有效。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明的实施例。附图中：

图1示出按照本发明设备的第一实施例的示意图，

图2示出图1的俯视图，

图3示出按照本发明设备的另一实施例的示意图，

图4示出第一种管道布局的沿图3中线A-A截取的截面图，

图5示出第二种管道布置的沿图3中线A-A截取的截面图，

图6示出按照本发明的设备在应用冰箱技术情况下的示意图。

具体实施方式

图1示出按照本发明的用于冷却食品的设备，它具有圆柱形容器1，该容器具有盘管8形式的内置管道，它使待冷却的水基液体从入口5通流到出口4。待冷却的液体或者可以是待冷却的饮料，优选是带有或不带气体混合物(二氧化碳和/或氧气)的水，它源自一个供水源，优选是集中的当地的供水源。但液体也可以是冷却剂，但同样优选是水并且源自集中的供水源，但是用于在其它位置冷却食品或饮料。

所述容器1由蓄冷器6充满，它含有由膨胀石墨以及一种在273K时或以上进行相变的材料组成的复合材料，其中相变优选位于水结冰点以上几℃(直到10℃，优选3℃至5℃)。

优选其相变特性已知的盐以及石蜡适合于作为相变材料。在所示实施例中，石墨以松散颗粒呈现并且用相变材料浸渍。通过适合的装置再从蓄冷器6中取出由盘管8中的液体接收的热量。该装置在所示实施例中是帕耳帖元件2，它通过其冷端与蓄冷器6紧密接触。该帕耳帖元件2的热端配有用于排出热量的装置3。该装置3可以是各种适合的装置，并且尤其是风机，如其对于帕耳帖元件通常使用的那样。此外可以采取措施，使帕耳帖元件2换极，由此为了杀菌可以对通流盘管8的液体进行加热。

为了改善热传导，容器1的安置帕耳帖元件2的部位由良好导热的材料、尤其是由金属材料制成。

最后可以设有多个帕耳帖元件。

在图3至5中示出用于冷却食品的按照本发明的设备的其它实施例，它们只在下面所述的细节与按照图1和2的实施例不同。按照图3的设备也包括一个容器1，但它在这个实施例中是矩形的，但是可以与第一实施例一样同样是圆柱形的。在容器1中安置一个蓄冷器6，它在此由板状的、膨胀的石墨组成，石墨用借助于图1已经描述过的相同的相变材料浸渍。该蓄冷器显示出层状结构，其中石墨材料的各板以合适地成形和敷设的管道的层状结构7交替，但管道仍然通过水的出口4和入口5从容器1中突出来。层状结构7例如可以包括图4的蜿蜒形管道几何形状9或者图5的螺旋形管道几何形状10。每个管道层通过入口和出口以未示出的方式与相邻的管道层连接，其中第一管道层和最后的管道层与水的出口4和入口5连接。

所述管道层或者可以作为管敷设或者以成型板的形式构成，其中优选使两块板镜像对称地以管道半个截面的尺寸配有相应的压痕，并且接着将各板相互敷设并且相互固定，由此使压痕补充成连续的周边封闭的通道。不仅管而且成型板都由良好导热的材料、例如金属制成。所述盘管8和管道9或10优选具有3与11mm之间、尤其是4-10mm的直径，因为在这种直径时与水压相结合形成强烈的、防止生菌的流动，如该水压通常由水管网提供(1.5-4.5bar)，必要时可以通过泵或减压器将水压调节到一个恒定的、基本不变化的压力(±0.5bar)。

按照图3至5的层状结构优选通过用石墨板挤压管道层制成，这导致各层之间的特别紧密的导热接触。

在这个实施例中，该设备为了蓄冷器6“充电”也优选包括已经描述过的帕耳帖元件2，在此这样设置帕耳帖元件2，使石墨板的表面法线平行于帕耳帖元件2的表面取向。

按照图1至5的实施例优选以蓄冷电池(Kaeltebatterie)、即可操纵单元(Handhabbare Einheit)的形式构成。以这种形式可以使按照本发明的设备安装在任何需要的位置，必要时事后安装。只需采取措施，以使水的入口5和出口4连接在供水源、例如当地的饮用供水源上。但是必要时也可以使按照本发明的设备构成为不带帕耳帖元件的蓄冷电池并且使用其它的技术以使蓄冷器“充电”。

这一点例如可以是传统的冰箱、例如吸收器或压缩机冰箱的制冷机组。在图6中示出这种情况。图6示出传统的冰箱11，它配有其自身的制冷机组12。在冰箱11中组合按照本发明的蓄冷器6，它构成为蓄冷电池。如图6所示，该蓄冷器6可以安置在冰箱11内腔13中的任何位置，必要时也可以事后安装。在所示实施例中，该蓄冷器安置在后面、与门14对置的部位。但是也可以将蓄冷器6安置在壁体15(包括底板和顶盖或门14)或中间底板或类似部件中的任何位置。

所述蓄冷器6配有盘管8，穿过该盘管导引水基液体。水的入口5连接在饮用水管网上，这优选通过阀门5a，例如常见的水龙头可拆卸地实现。水的出口4可以导引到一个未示出的分接位置。

但是在这里冰箱11的制冷机组12满足帕耳帖元件的功能。如图所示，蓄冷器6可以只位于内腔13的一部分中，但是也可以充满整个内腔13。后者实现可特别经济地制造的用于冷却饮料的装置，其中管道穿过以蓄冷器6充满的整个内腔导引。

Claims (12)

1.用于冷却水基饮料的设备，具有一个含有相变材料的蓄冷器，其中一个用于待冷却的水基液体的管道导引穿过该蓄冷器，以及具有一个用于从蓄冷器排出热量的装置，其特征在于，所述蓄冷器(6)含有膨胀的石墨和一种相变材料，该相变材料在273K以上时进行固态-液态相变。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蓄冷器(6)含有松散的、用相变材料浸渍的石墨颗粒。

3.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，使用一种相变材料，其相变温度最高为10℃。

4.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，使用一种相变材料，其相变温度超过0℃直到最高为10℃。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述用于从蓄冷器排出热量的装置含有帕耳帖元件(2)。

6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，通过管道(8，9，10)流动的液体为了杀菌能够通过帕耳帖元件(2)电压的变换极性而被加热。

7.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述用于从蓄冷器排出热量的装置包括吸收器制冷机组和/或蒸发器制冷机组(12)。

8.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述设备构造为一种蓄冷电池，作为可操纵的单元。

9.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述管道构成为盘管。

10.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述管道(8，9，10)连接到饮料源上并且通到分接装置。

11.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述管道(8，9，10)连接到当地的饮用供水源上。

12.如权利要求1或2所述的设备，其特征在于，设有一种作为冷却容器(11)的扩展结构，它具有带隔热壁体(15)的外壳，其中蓄冷器(6)和管道(8，9，10)组合到冷却容器(11)的所述壁体(15)和/或一内腔(13)里面。

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