DE102005020937A1

DE102005020937A1 - Tragbarer Temperierbehälter

Info

Publication number: DE102005020937A1
Application number: DE102005020937A
Authority: DE
Inventors: Julian Baugatz; Oliver Dr. Lang
Original assignee: Energy Valley AG; Solarc Innovative Solarprodukte GmbH
Current assignee: Cool Mountain Collection Ag Meggen Ch
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-05-04
Also published as: EP1794511A1; DE102005020937B4; WO2006117149A1; CN101317048A; CN101317048B

Abstract

Ein tragbarer Temperierbehälter, enthaltend einen von einer Bodenwand (6), Seitenwänden (8, 34) und einer Oberwand (10) aus thermisch isolierendem Material umschlossenen Innenraum (14, 16), und eine an der Oberwand befestigte, an eine elektrische Energiequelle anschließbare Temperiereinrichtung (18, 20, 22) mit einem von der Oberwand in den Innenraum einragenden Temperierkörper (20) und einem außen an der Oberwand angeordneten Wärmetauscherkörper (18) ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum durch wenigstens eine sich zwischen der Bodenwand (6) und der Oberwand (10) erstreckende Trennwand (12) in wenigstens zwei Kammern (14, 16) zur Aufnahme von zu temperierendem Gut unterteilt ist, in welcher Trennwand nahe der Oberwand (10) und nahe der Bodenwand (6) wenigstens eine Durchströmöffnung (26, 28) ausgebildet ist, wobei in wenigstens einer der Durchströmöffnungen ein Lüfter (30) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen tragbaren Temperierbehälter.

Tragbare Temperierbehälter sind in vielfältiger Weise bekannt. So beschreibt das DE 200 13 775 U1 einen Kühlbehälter mit einem universellen Wechselmodul zur Kühlung, das beispielsweise durch eine thermoelektrische Wandlereinrichtung gebildet ist und an unterschiedlichen Geräten anbringbar ist.

In der DE 102 28 684 A1 ist ein aufblasbarer Kühlbehälter beschrieben, an dem ein Kühlaggregat mittels einer Steckvorrichtung anbringbar ist.

Die DE 197 28 539 A1 beschreibt eine faltbare Kühlbox, in deren Deckel ein thermoelektrisches Kühlaggregat angebracht ist.

Aus der GB 2 250 084 A ist ein tragbares Kühlgerät bekannt, an dessen Außenseite Solarzellen anbringbar sind, mit denen ein Kühlaggregat mit Energie versorgt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen tragbaren Temperierbehälter mit hohem Temperierwirkungsgrad zu schaffen.

Diese Aufgabe wird mit einem tragbaren Temperierbehälter gemäß dem Anspruch 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Temperierbehälter ist gewährleistet, dass die Kammern ständig von Luft durchströmt werden, die in intensivem Wärmeaustausch mit dem von der Oberwand in den Innenraum einragenden Temperierkörper ist und an in den Kammern enthaltenem Temperiergut vorbeiströmt.

Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Temperierbehälters gerichtet.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird eine rasche Temperierung erreicht.

Die Ansprüche 2 und 3 kennzeichnen eine mit hoher Isolationswirkung und einfach herstellbare Ausführungsform des Temperierbehälters, der zudem einfach beladbar ist.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 4 lässt sich das Temperiergut stoßsicher in den Kammern unterbringen, wobei gleichzeitig unnötiges Todvolumen gefüllt wird.

Durch die in den Ansprüchen 6 bis 8 näher gekennzeichnete Anpassschaltung gemäß Anspruch 5 wird ein hoher Wirkungsgrad des thermoelektrischen Wandlers bei Solarbetrieb erzielt.

Der Anspruch 9 kennzeichnet ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des thermoelektrischen Wandlers.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.
In den Figuren stellen dar:
1 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Temperierbehälter, geschnitten in der Ebene I-I der 2;
2 eine Schnittansicht des Behälters gemäß 1, geschnitten in der Ebene II-II der 1;
3 eine Anpassschaltung zur Verbesserung eines an einen thermoelektrischen Wandler angeschlossenen Solarmoduls, und
4 Spannungs- bzw. Leistungskurven zur Erläuterung der Schaltung gemäß 3.
Gemäß 1 weist ein Temperierbehälter eine Bodenwand 6, Seitenwände 8 und eine Oberwand 10 auf. Der Innenraum des Behälters ist durch eine Trennwand 12 in Kammern 14 und 16 unterteilt. Die Oberwand 10 ist sandwichartig zwischen einem Wärmetauscherkörper 18 und einem Temperierkörper 20 aufgenommen, die in inniger Berührung mit einem vorzugs weise als Peltierelement 22 ausgebildeten thermoelektrischen Wandler stehen, dessen Energieversorgung in 1 nicht dargestellt ist. Für einen intensiven Wärmetausch zwischen der Umgebungsluft und der Oberfläche des Wärmetauscherkörpers 18 ist ein Lüfter 24 vorgesehen.
Die Bauteile 18, 20, 22 und 24 bilden eine im Aufbau an sich bekannte Temperiereinrichtung, die je nach Polung des Anschlusses des Peltierelements 22 an eine Stromquelle den Temperierkörper 20 kühlt oder erwärmt.
Um einen möglichst intensiven Wärmetausch zwischen dem Temperierkörper 20 und in den Kammern 14 bzw. 16 enthaltenem Temperiergut (dargestellt ist eine Flasche 25) zu erreichen, ist im unteren Bereich der Trennwand 12 wenigstens eine Durchströmöffnung 26 und im oberen Bereich wenigstens eine weitere Durchströmöffnung 28 vorgesehen.
In der unteren, bodennahen Durchströmöffnung 26 ist ein Lüfter 30 angeordnet, der eine Luftströmung durch die Durchströmöffnung 26 hindurch antreibt. Wie ersichtlich, bildet sich eine durch die Kammern 14 und 16 zirkulierende Luftströmung aus, die dafür sorgt, dass sich die Temperatur des zu temperierenden Gutes an die Temperatur des Temperierkörpers 20 angleicht. Alternativ kann der Lüfter 30 in der oberen Durchströmöffnung 28 angeordnet sein.
Als Lüfter 30 kann ein üblicher Axiallüfter verwendet werden, der flach baut.
Die obere Durchströmöffnung 28 befindet sich vorteilhafterweise innerhalb einer Aussparung des Temperierkörpers 20, um den Wärmeaustausch zu intensivieren.
Wie aus 2 ersichtlich, ist das gesamte Behältergehäuse vorteilhafterweise insgesamt zweiteilig ausgebildet, wobei die in den Figuren vordere Seitenwand zum Be- und Entladen des Innenraums abnehmbar ist (Trennlinie 32) und der restliche Teil der Behälterwandungen vorteilhafterweise einschließlich der Trennwand 12 einteilig ausgebildet, beispielsweise gegossen, ist.
Die Montage kann derart erfolgen, dass das Peltierelement 22 in die Oberwand 10 eingesetzt wird, anschließend der mit entsprechenden Aussparungen für die Trennwand 12 versehene Temperierkörper 20 eingesetzt wird, der Wärmetauscherkörper 18 aufgesetzt wird und der Lüfter 24 aufgesetzt wird, wobei die Teile beispielsweise mittels durchgehender Schraubbolzen unter Anpressung der Körper 18 und 20 gegen die Oberwand 10 befestigt werden. Der Lüfter 30 wird in die Durchströmöffnung 26 eingesetzt, wobei der elektrische Anschluss in der Trennwand 12 verlegt ist und mit dem nicht dargestellten elektrischen Anschluss des Peltierelements 22 und des Lüfters 24 verbunden wird. Durch Ansetzen der Vorderwand 34 (2) wird der Behälter komplettiert. Die Trennlinie 32 kann beispielsweise mäanderförmig verlaufen. Die Verbindung zwischen der Vorderwand 34 mit dem Rest des Behälters kann mittels jedwelcher geeigneter Mittel erfolgen, beispielsweise Schnurzug, Klettband usw.
Das Wandmaterial ist vorteilhafterweise geschäumter Kunststoff, dessen Oberfläche geschlossenporig ist oder zusätzlich mit einer Folie kaschiert ist. Es versteht sich, dass auch andere temperaturisolierende Wandaufbauten möglich sind.
Der Behälter kann mit einem nicht dargestellten Henkel und/oder Tragegurten versehen sein.
Wie aus 2 ersichtlich, können die Kammern 14 und 16 mit bedarfsgerecht geformten, vorteilhafterweise verformbaren und aus Schaumstoff bestehenden Formteilen 36 gefüllt sein, die das Temperiergut stoßsicher halten und zusätzlich bewirken, dass im Inneren der Kammern kein unnötig großes Luftvolumen vorhanden ist, insbesondere außerhalb der Zirkulationsströmung, für die ein Pfad freigehalten wird. Der oder die Formkörper werden vorteilhafterweise durch das zu temperierende Gut elastisch zusammengedrückt.
Zur Energieversorgung des Peltierelements 22 und der Lüfter 24 und 30 dient vorteilhafterweise ein in seinem Aufbau an sich bekanntes Solarmodul 40 (siehe Blockschaltbild 3), das am Behälter befestigbar sein kann, vom Behälter getrennt vorhanden sein kann oder in den Behälter integriert sein kann.
Solarmodule werden üblicherweise in einem festen Spannungsbereich (MPP = Maximum Power Performance) betrieben, auch wenn die Sonneneinstrahlung und damit die Ausgangsleis tung des Solarmoduls zwischen beispielsweise 20 und 100 % schwankt. Gegenüber einer idealen Ankopplung an das Peltierelement 22 bei einer Sonneneinstrahlung bzw. Ausgangsleistung zwischen 80 und 100 % führt das zu einer Fehlanpassung im Teillastbereich zwischen beispielsweise 20 und 80 %.
Um dies zu verhindern, ist eine Anpassschaltung 42 vorgesehen, die einen an sich bekannten MPP Regler 44, einen DC/DC-Wandler 46, eine Schalterbetätigungsschaltung 48 und einen Schalter 50 enthält. Verbindungspunkte zwischen dem Peltierelement 22, der Anpassschaltung 42 und dem Solarmodul 40 sind mit 52 bezeichnet.
Die Funktion der Anpassschaltung 42 ist folgende:
Während die Sonneneinstrahlung auf das Solarmodul 40 deutlich unter der Nenneinstrahlung liegt, d.h. die Ausgangsleistung des Peltierelements 22 beispielsweise im Bereich zwischen 20 und 80 % seiner Nennleistung liegt, ist der Schalter 50 offen, so dass die Ausgangsspannung des Peltierelements 22 unter Regelung des MPP Reglers über den DC/DC-Wandler 46 angepasst wird. Wenn die Ausgangsleistung des Solarmoduls 40 80 % seiner Nennleistung übersteigt, schließt die Schalterbetätigungsschaltung 48 den Schalter 50, so dass das Peltierelement 22 direkt an das Solarmodul 40 gekoppelt ist.
4 verdeutlicht die Funktion schematisch. Auf der Abszisse ist die Sonneneinstrahlung im Bereich zwischen einer minimalen Einstrahlung P_MI _N und einer maximalen Einstrahlung P_MAX dargestellt. P_MIN kann zum Beispiel Werte von 5–20 % von P_MAX betragen. P_MAX kann z.B. der maximalen terrestrischen Einstrahlung von 1000W/m² entsprechen. Die Ordinate gibt Spannungen bzw. Leistung an. Die gestrichelte Kurve a gibt die Ausgangsleistung des Wandlers 46 über der Sonneneinstrahlung an. Die doppelt gepunktete Kurve b gibt die Ausgangsspannung des Wandlers 46 an, die einfach gepunktete Kurve c gibt die Spannung des Solarmoduls 40 an. Wie ersichtlich, wird der Schalter 50 ab dem Punkt H, wenn die Sonneneinstrahlung etwa 80 % der Maximalleistung bzw. die Ausgangsleistung des Solarmoduls etwa 80 % der Nennleistung erreicht, eingeschaltet, so dass die an dem Peltierelement 22 liegende Spannung b unmittelbar die Ausgangsspannung des Solarmoduls c ist.
Die Anpassschaltung 42 kann in die Oberwand 10 oder den Wärmetauscherkörper 18 integriert sein, so dass das Solarmodul lediglich an dafür vorgesehene Anschlüsse angeschlossen werden muss. Es versteht sich, dass weitere Anschlüsse vorgesehen sein können, an die eine externe Batterie oder eine externe sonstige Spannungsquelle angeschlossen werden kann. Weiter kann der Behälter Akkus aufweisen, die bei Sonneneinstrahlung zusätzlich geladen werden und deren Energie in sonnenstrahlungsfreier Zeit zum Betreiben des Behälters zur Verfügung steht. Mit Hilfe einer Zusatzelektronikeinheit können kleine elektronische Verbraucher, wie Mobiltelefone, Organizer, GPS-Geräte usw. mit Energie aus dem Solarmodul versorgt werden.
Der Behälter kann in vielfältiger Weise abgeändert werden. Beispielsweise kann er aus mehreren einzelnen Bauteilen zusammengesetzt sein. Die Trennwand kann ein Einschubteil oder sonstwie herausnehmbar sein, damit größeres Temperier- bzw. Kühlgut untergebracht werden kann. Der Deckel kann zusammen mit der Temperiereinrichtung abnehmbar sein. Es können mehrere Kammern vorgesehen sein. Die Anpassschaltung kann Teil des Solarmoduls sein usw.

6: Bodenwand
8: Seitenwände
10: Oberwand
12: Trennwand
14: Kammer
16: Kammer
18: Wärmetauscherkörper
20: Temperierkörper
22: Peltierelement
24: Lüfter
25: Flasche
26: Durchströmöffnung
28: Durchströmöffnung
30: Lüfter
32: Trennlinie
34: Vorderwand
36: Formteil
40: Solarmodul
42: Anpassschaltung
44: MPP Regler
46: DC/DC-Wandler
48: Schalterbetätigungsschaltung
50: Schalter

Claims

Tragbarer Temperierbehälter, enthaltend einen von einer Bodenwand (6), Seitenwänden (8, 34) und einer Oberwand (10) aus thermisch isolierendem Material umschlossenen Innenraum (14, 16), und eine an der Oberwand befestigte, an eine elektrische Energiequelle anschließbare Temperiereinrichtung (18, 20, 22) mit einem von der Oberwand in den Innenraum einragenden Temperierkörper (20) und einem außen an der Oberwand angeordneten Wärmetauscherkörper (18), dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum durch wenigstens eine sich zwischen der Bodenwand (6) und der Oberwand (10) erstreckende Trennwand (12) in wenigstens zwei Kammern (14, 16) zur Aufnahme von zu temperierendem Gut unterteilt ist, in welcher Trennwand nahe der Oberwand und nahe der Bodenwand wenigstens eine Durchströmöffnung (26, 28) ausgebildet ist, wobei in wenigstens einer der Durchströmöffnungen ein Lüfter (30) angeordnet ist.
Temperierbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lüfter (30) in der bodenwandnahen Durchströmöffnung (26) angeordnet ist.
Temperierbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (12) einteilig mit einer Seitenwand ausgebildet ist und zumindest ein an die Kammern (14, 16) angrenzender Bereich (34) der dieser Seitenwand gegenüberliegenden Seitenwand abnehmbar ist.
Temperierbehälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Behälters mit Ausnahme des abnehmbaren Seitenwandbereiches (34) einteilig miteinander ausgebildet sind.
Temperierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass formveränderbare Formteile (36) vorgesehen sind, mit denen die Kammern (14, 16) teilweise füllbar sind.
Temperierbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein thermoelektrischer Wandler (22) der Temperiereinrichtung (18, 20, 22) über eine Anpassschaltung (42) an ein Solarmodul (40) anschließbar ist.
Temperierbehälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschaltung (42) einen von einem MPP-Regler (44) gesteuerten DC/DC-Wandler (46) zur Anpassung der Ausgangsspannung des Solarmoduls (40) an den thermoelektrischen Wandler (22) enthält.
Temperierbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der DC/DC-Wandler (46) bei starker Sonnenstrahlung zur direkten Kopplung des Solarmoduls (40) mit dem thermoelektrischen Wandler (22) umgehbar ist.