DE102007063326A1 - Liquid cooler and method of operation of the liquid cooler - Google Patents
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Abstract
Flüssigkeitskühler mit elektrischem Kühlaggregat, der sich für eine direkte Kühlung von Flüssigkeiten eignet und wenigstens teilweise portabel ist, besteht aus einem mobilen, die zu kühlende Flüssigkeit aufnehmendem Gefäß und einer mit dem elektrischen Versorgungsnetz verbundener Basisstation. Die zu kühlende Flüssigkeit steht in direktem Kontakt zu dem Verdampfer des Kühlaggregats oder zu gut temperaturleitenden Flächen oder Körpern, die mit dem Verdampfer gut temperaturleitend verbunden sind.Liquid chiller with electric chiller, which is suitable for direct cooling of liquids and is at least partially portable, consists of a mobile, the liquid to be cooled receiving vessel and connected to the electrical supply network base station. The liquid to be cooled is in direct contact with the evaporator of the refrigeration unit or to well-temperature-conductive surfaces or bodies that are connected to the evaporator good temperature-conductive.
Description
Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitskühler mit elektrisch betriebenem Kühlaggregat.The The invention relates to a liquid cooler with electrically operated cooling unit.
Der Flüssigkeitskühler soll für die Kühlung von Flüssigkeiten, insbesondere Getränken eingesetzt werden.Of the Liquid cooler should for the Cooling of Liquids, especially drinks be used.
Stand der Technik sind mobile Getränkekühler, die zur indirekten Kühlung von bevorzugt in Flaschen befindlichen Getränken benutzt werden. Diese Kühlvorrichtungen sind meist thermisch isolierte Transportflaschen und verwenden als Kühlmittel entweder austauschbare tiefgekühlte Kältebatterien oder werden elektrisch mittels Peltierelementen gekühlt.was standing The technology is mobile beverage cooler, the for indirect cooling be used by preferably bottled beverages. These coolers are mostly thermally insulated transport bottles and use as coolant either interchangeable frozen Refrigeration batteries or are electrically cooled by Peltier elements.
Die vorliegende Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, einen Flüssigkeitskühler für die direkte Kühlung von Flüssigkeiten vorzuschlagen, der wenigstens teilweise portabel mobil ist.The The present invention has for its object to provide a liquid cooler for the direct cooling of liquids to propose, which is at least partially portable mobile.
Drei Lösungsvarianten der Aufgabe weisen die Merkmale des Anspruchs 1 beziehungsweise Anspruchs 13 beziehungsweise Anspruchs 22 auf.Three alternative solutions the task have the features of claim 1 respectively Claim 13 or claim 22 on.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 1 bzw. 13 bzw. 22 gehörigen Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments are specified in the claims 1 and 13 and 22 respectively dependent claims.
Der in Anspruch 1 beschriebene Flüssigkeitskühler umfasst zum Erreichen der Mobilität ein die zu kühlende Flüssigkeit aufnehmendes Gefäß und eine mit dem elektrischen Versorgungsnetz verbundene Basisstation, von der nach Anspruch 2 das Gefäß abgekoppelt werden kann. Insoweit ähnelt der Flüssigkeitskühler in Form und Handhabung einem elektrisch beheizten portablen mobilen Wasserkocher.Of the Includes in claim 1 liquid cooler to achieve mobility one to be cooled liquid receiving vessel and one Base station connected to the electrical supply network, from the decoupled according to claim 2, the vessel can be. In that regard, similar the liquid cooler in Shape and handling an electrically heated portable mobile Water heater.
Der in Anspruch 13 beschriebene Flüssigkeitskühler besteht aus einem mobilen elektrisch betriebenen Kühlaggregat, das auf ein Gefäß aufgesetzt werden kann.Of the consists in claim 13 described liquid cooler from a mobile electrically operated refrigeration unit, which is placed on a vessel can be.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsform des mobilen Flüssigkeitskühlers gemäß Anspruch 1 erfolgt die Kühlung der Flüssigkeit mittels eines elektrisch beheizbaren Absorber-Kühlkreislaufes, wie weiter in den Ansprüchen 9, 10 und 11 angegeben, wobei die Heizung der Absorbervorrichtung sich in der Basisstation, die mit dem Stromnetz verbunden ist, befindet und der eigentliche Absorber in dem Unterteil des von der Basisstation abnehmbaren Gefäßes angeordnet ist. In dem mobilen Gefäß bildet die Verdampferoberfläche des Kühlkreislaufes den Wärmetauscher nach Anspruch 6 und ist bevorzugt im Boden oder der Umfangswand des Gefäßes, die in direktem Kontakt zu dem Getränk stehen, angeordnet. Alternativ ist zum Beispiel der Verdampfer nach Anspruch 19 oder die Rücklaufleitung des Kühlkreislaufes zum Beispiel in Spiralform durch das in dem Gefäß befindliche Getränk geführt.In a first preferred embodiment the mobile liquid cooler according to claim 1, the cooling takes place the liquid by means of an electrically heatable absorber cooling circuit, as further in the claims 9, 10 and 11, wherein the heating of the absorber device itself in the base station, which is connected to the mains and the actual absorber in the base of the base station arranged detachable vessel is. In the mobile vessel forms the evaporator surface the cooling circuit the heat exchanger according to claim 6 and is preferably in the bottom or the peripheral wall of the vessel in direct contact with the drink stand, arranged. Alternatively, for example, the evaporator after Claim 19 or the return line the cooling circuit for example, guided in a spiral shape by the drink located in the vessel.
Die Beheizung des Absorberaggregates erfolgt dabei bevorzugt mittels Induktionswärme, wobei nach Anspruch 10 die Induktionsspule in der Basisstation angeordnet ist und nach Anspruch 11 die Aufheizzonen des Absorbers aus ferromagnetischem Material bestehen und in dem mobilen Gefäß angeordnet ist.The Heating of the absorber unit is preferably carried out by means of Induction heating, wherein according to claim 10, the induction coil is arranged in the base station is and according to claim 11, the heating zones of the absorber made of ferromagnetic material exist and arranged in the mobile vessel is.
In einer zweiten Ausführungsform der ersten Lösung wird der Kühlkreislauf mittels eines kleinen Kompressoraggregates nach Anspruch 5 betrieben, wobei dieses Aggregat entweder nach Anspruch 3 im mobilen Gefäß angeordnet ist und mittels seines Verdampfers die Kälte in direktem Kontakt auf die Flüssigkeit überträgt, oder das Aggregat ist nach Anspruch 4 in der Basisstation angeordnet und überträgt die Kälte mittels gut temperaturleitenden Kontaktflächen auf Kontaktflächen des mobilen Gefäßes, die ihrerseits in direktem Kontakt zu der Flüssigkeit stehen. Der Verdampfer und die voranstehenden gut temperturleitenden Kontaktflächen stellen einen Wärmetauscher dar. Insbesondere in dem Fall, in dem das Kompressoraggregat im mobilen Gefäß angeordnet ist, sind das mobile Gefäß und die Basisstation mittels einer lösbaren elektrischen Steckverbindung zur Stromversorgung eines bzw. des im mobilen Gefäß angeordneten elektrischen Aggregats verbunden.In a second embodiment the first solution becomes the cooling circuit operated by a small compressor unit according to claim 5, wherein this unit is arranged either according to claim 3 in the mobile vessel is and by means of its evaporator, the cold in direct contact the fluid transfers, or The unit is arranged according to claim 4 in the base station and transmits the cold by means of good temperature conductive contact surfaces on contact surfaces of the mobile vessel that in turn, are in direct contact with the liquid. The evaporator and place the above well-tempered contact surfaces a heat exchanger In particular, in the case where the compressor unit in arranged mobile vessel is the mobile vessel and the Base station by means of a detachable electrical connector for the power supply of one or the arranged in the mobile vessel connected electrical aggregate.
In den mit Kompressor- oder Absorbertechnik nach Anspruch 14 ausgestatteten Ausführungsformen sollten die Verdampfer mit möglichst großen Kontaktflächen zur Flüssigkeit und mit einer Vielzahl von in Mikrostrukturtechnik nach Anspruch 8 ausgeführten Teilströmungspfaden strömungsmäßig und räumlich parallel für das Kühlmedium ausgeführt sein.In equipped with compressor or absorber technology according to claim 14 embodiments should use the evaporator as possible large contact surfaces for liquid and with a variety of microstructured according to claim 8 executed Part flow paths fluidly and spatially parallel for the cooling medium be executed.
Nach Anspruch 7 sind in einer weiteren Ausführungsform zur Kühlung der in dem Gefäß befindlichen Flüssigkeit ein oder mehrere Peltierelemente, die mit ihren Kälte abgebenden Flächen in direktem thermischen Kontakt zu der zu kühlenden Flüssigkeit stehen, angeordnet. Der Temperaturübergang kann dabei direkt durch unmittelbaren Kontakt der Flüssigkeit zu dem Peltierelement erfolgen, oder zwischen dem Peltierelement und der Flüssigkeit kann eine gut kälteleitende und kältespeichernde Metallplatte mit großer Oberfläche angeordnet sein.To Claim 7 are in a further embodiment for cooling the located in the vessel liquid one or more Peltier elements that give off with their cold surfaces in direct thermal contact with the liquid to be cooled, arranged. The temperature transition can be directly by direct contact of the liquid take place to the Peltier element, or between the Peltier element and the liquid can be a good cold-headed and cold-storing Metal plate with big one surface be arranged.
Der mit Anspruch 13 beanspruchte Flüssigkeitskühler umfasst in einer ersten Ausführungsform ein mobiles elektrisch betriebenes Kühlaggregat, welches di rekt auf ein die zu kühlende Flüssigkeit beinhaltendes Gefäß aufgesetzt werden kann, wobei der Wärmetauscher Teil des Kühlaggregats ist.The claimed in claim 13 liquid cooler comprises in a first embodiment, a mobile electrically operated cooling unit, which can be placed di rectly on a vessel containing the liquid to be cooled, wherein the heat exchanger is part of the refrigeration unit.
Alternativ oder zusätzlich kann das mobile Kühlaggregat nach Anspruch 16 mittels einer in die thermisch zu beaufschlagende Flüssigkeit eingetauchten Ansaugleitung und einer Saugpumpe die Flüssigkeit ansaugen, diese durch den Wärmetauscher fördern und über eine Austrittsleitung wieder in das Gefäß zurückführen.alternative or additionally can the mobile refrigeration unit according to claim 16 by means of a to be acted upon in the thermally liquid Submerged suction and a suction pump the liquid suck it, through the heat exchanger promote and over return an outlet line back to the vessel.
Thermostatisch oder von Hand gesteuert kann die Flüssigkeit gemäß dem Verfahren nach Anspruch 18 wiederholt so oft durch den Wärmetauscher gepumpt werden, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.Thermostat or controlled by hand, the liquid may according to the method repeatedly pumped through the heat exchanger according to claim 18, until the desired Temperature is reached.
Der Wärmetauscher dieser Bauform ist der Verdampfer eines Kompressorkühlaggregates oder eines Absorberkühlaggregates, wobei der Wärmetauscher bevorzugt in Form eines Kreuzströmers, in welchem die sich kreuzenden Strömungspfade für das Kühlmedium und für die zu kühlende Flüssigkeit in Mikrostrukturtechnik nach Anspruch 17 ausgeführt sind.Of the heat exchangers this design is the evaporator of a compressor cooling unit or an absorber cooling unit, the heat exchanger preferably in the form of a cross-flow, in which the intersecting flow paths for the cooling medium and for the to be cooled Liquid in Microstructure technology according to claim 17 are executed.
Bei Verwendung eines Peltierelements als Kühlaggregat ist dieses nach Anspruch 20 an den Wärmetauscher angeflanscht, und der Wärmetauscher hat nur einen in Mikrostrukturtechnik aufgeführten Strömungspfad für die zu kühlende Flüssigkeit.at Use of a Peltier element as a cooling unit is this after Claim 20 to the heat exchanger Flanged, and the heat exchanger has only one microstructure listed flow path for the liquid to be cooled.
In einer anderen Ausführungsform nach Anspruch 21 ist der Wärmetauscher als Taucheinheit ausgebildet, die zum Beispiel als Spirale ausgeführt ist, die von dem Kühlmedium durchflossen wird und direkt in die zu kühlende Flüssigkeit eingetaucht wird. Der Strömungspfad für das Kühlmedium ist dabei ebenfalls in Mikrostrukturtechnik ausgeführt.In another embodiment according to claim 21, the heat exchanger designed as a diving unit, which is designed for example as a spiral, that of the cooling medium is flowed through and immersed directly in the liquid to be cooled. Of the flow path for the cooling medium is also executed in microstructure technology.
Um Flüssigkeiten, insbesondere Getränke wie Kaffee, Tee, Säfte, Milch mit geringem apparativen Aufwand auf eine einstellbare Temperatur erwärmen und/oder zu kühlen ist nach Anspruch 22 eine Vorrichtung vorgesehen, die im Wesentlichen einen das Fluid aufnehmenden, insbesondere abnehmbaren portablen Behälter, eine Pump- oder/und Saugvorrichtung und eine Halterung zur Aufnahme eines Wärmetauschers als Kreuzströmers beziehungsweise zur Aufnahme eines Oberflächenkühlers, der sich aufgrund seiner mikrostrukturierten Oberfläche besonders zum Kühlen und Erwärmen einer Flüssigkeit nach dem Durchlaufprinzip eignet, aufweist.Around Liquids, especially drinks like Coffee, tea, juices, Milk with little equipment to an adjustable temperature heat and / or to cool According to claim 22, a device is provided which essentially a fluid receiving, especially removable portable Container, a pump and / or suction device and a holder for receiving a heat exchanger as Kreuzströmers or for receiving a surface cooler, which due to its microstructured surface especially for cooling and heating a liquid after the flow principle is suitable.
Die Aufnahme kann nach Anspruch 23 wenigstens einen Auslauf und wenigstens einen Zulauf umfassen, wobei der Zulauf mit der Saug- und Pumpvorrichtung verbunden ist.The Receiving can according to claim 23 at least one spout and at least comprise an inlet, wherein the inlet to the suction and pumping device connected is.
Die Aufnahme kann mehr als einen Zulauf aufweisen. Insbesondere kann nach Anspruch 24 ein zweiter Zulauf als Reinigungs- und Desinfektionskreislauf vorgesehen sein.The Recording may have more than one inlet. In particular, can according to claim 24, a second inlet as a cleaning and disinfecting circuit be provided.
Die mit dem Wärmetauscher zu koppelnde Kälteerzeugungseinrichtung, die gegebenenfalls auch wärmeerzeugend ist, kann beispielsweise in Peltiertechnik oder als Kältekompressor ausgebildet sein. Bei der Verwendung eines Kältekompressors ist es denkbar, dass der Wärmetauscher oder/und Oberflächenkühler mit einer elektrischen Kontaktheizung versehen wird. Denkbar ist auch, dass beispielsweise der beschriebene Wärmetauscher an wenigstens einer Passage von einem Fluid oder/und Kältemittel zur Erzeugung von Kälte und Wärme durchströmt wird.The with the heat exchanger refrigeration device to be coupled, possibly also heat generating is, for example, in Peltierchnik or as a refrigerant compressor be educated. When using a refrigeration compressor, it is conceivable that the heat exchanger or / and surface coolers with an electrical contact heating is provided. It is also conceivable that, for example, the heat exchanger described at least one Passage of a fluid and / or refrigerant to produce Cold and Heat is flowed through.
Außerdem ist es möglich, dass der genannte Auslauf so mit dem eine Flüssigkeit aufnehmenden Behälter verbunden ist, dass die zu kühlende und/oder erwärmende Flüssigkeit im Kreislauf gefördert wird.Besides that is it is possible that said outlet is thus connected to the liquid receiving container is that to be cooled and / or heated liquid promoted in the cycle becomes.
Durch das Kühlen der Flüssigkeit im Kreislauf kann die Flüssigkeit auf einen größeren Temperaturunterschied erwärmt oder gekühlt werden.By the cooling the liquid in the circulation, the liquid can to a larger temperature difference heated or cooled become.
Zur Steuerung der gesamten Einheit wie Saug- oder/und Pumpvorrichtung, Oberflächenkühler und/oder Wärmetauscher, sowie Kälte- oder/und Wärmeerzeugungseinrichtung können Mess-, Regel- und Steuerungseinrichtungen verwendet werden.to Control of the entire unit, such as suction and / or pumping device, Surface cooler and / or Heat exchanger, as well as cold or / and heat generating device can Measuring, control and regulating devices are used.
Soweit der Flüssigkeitskühler Peltierelemente aufweist, können diese steuerungstechnisch in verschiedener Weise miteinander verbunden werden.So far the liquid cooler Peltier elements has, can these control technology connected in various ways become.
Die
Arbeitsweise des Flüssigkeitskühlers wird
wie folgt beispielhaft beschrieben:
Zunächst wird ein Getränk wie Kaffee
oder Tee im Regelfall unter Verwendung von Heißwasser zubereitet. Um das
bereitete Getränk
dann auf Eiskaffee- oder/und
Eistee-Temperatur zu bringen, wird das Getränk in den Aufnahmebehälter des
Flüssigkeitskühlers gegeben.
Darin wird es mittels gut temperaturleitender Kontaktflächen, die
mit dem Kühlaggregat
in direktem oder indirektem wärmeleitendem
Kontakt stehen, gekühlt
oder mittels der integrierten Saug- oder/und Pumpvorrichtung wird das Getränk dem Wärmetauscher
oder/und Oberflächenkühler zugeführt. Sind
der gewünschte
Temperaturunterschied und die Getränkemenge so bemessen, dass
ein Absenken der Temperatur in einem Durchfluss erfolgen kann, wird über den
Auslauf das gekühlte
Getränk entnommen.
Ist der gewünschte
Temperaturunterschied beziehungsweise die gewünschte Getränkemenge für einen einmaligen Durchlauf
zu groß,
kann das Getränk
bis zur Erreichung der gewünschten Temperatur
im Kreislauf gekühlt
werden. Hierzu kann einfach im Auslauf ein Bypass mit Verbindung
zum Aufnahmebehälter
hergestellt werden.The operation of the liquid cooler is exemplified as follows:
First, a beverage such as coffee or tea is usually prepared using hot water. To then bring the prepared beverage to iced coffee and / or iced tea temperature, the beverage is placed in the receptacle of the liquid cooler. Therein it is cooled by means of good temperature-conductive contact surfaces, which are in direct or indirect heat-conducting contact with the cooling unit, or by means of the integrated suction and / or pumping device, the beverage is fed to the heat exchanger and / or surface cooler. If the desired temperature difference and the amount of beverage are such that the temperature can be lowered in a flow, the chilled beverage is taken out via the outlet. If the desired temperature difference or the desired amount of beverage for a single pass is too large, the beverage can be cooled until the desired temperature is reached in the circuit. For this purpose can simply be made in the outlet a bypass with connection to the receptacle.
Zu Reinigungs- und Desinfektionsarbeiten kann der Oberflächenkühler und/oder Wärmetauscher des Getränkekühlers entnommen werden. Es ist auch möglich, ein Reinigungssystem zu integrieren.To Cleaning and disinfection may be the surface cooler and / or heat exchangers taken from the drinks cooler become. It is also possible, to integrate a cleaning system.
Soweit zur Realisierung der Erfindung ein Kreuzströmer vorgesehen ist, kann dieser durch einen Gegenströmer oder auch einen Gleichströmer ersetzt werden. Insbesondere ergänzt daher Anspruch 25 den Anspruch 22, auch hinsichtlich der Rückbeziehung der abhängigen Ansprüche 23 und 24.So far For the realization of the invention a Kreuzströmer is provided, this can through a countercurrent or replaced by a DC bus become. In particular, supplemented Therefore Claim 25 is Claim 22, also with respect to the relationship the dependent claims 23 and 24.
Claims (25)
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