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Die Erfindung betrifft eine Einfriervorrichtung für eine Flüssigkeit oder einen Flüssigkeits-Akku, zur Verwendung der Flüssigkeit oder des Flüssigkeits-Akkus in einem Kreislaufatemschutzgerät. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System mit einer Einfriervorrichtung zum Kühlen einer Flüssigkeit oder eines Flüssigkeits-Akkus, zur Verwendung des Flüssigkeits-Akkus in einem Kreislaufatemschutzgerät.
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Die Verwendung einer Kühlvorrichtung in einem Kreislaufatemschutzgerät zur Kühlung eines Atemgasstroms ist bekannt und notwendig. So produziert ein typischerweise als Absorber zur Gasaufbereitung eingesetzter Kalk, der das Atemgas durch eine Entfernung von CO2 aufbereitet, kontinuierlich Wärme. Im geschlossenen Atemgaskreislauf führt dies über die Dauer der Anwendung des Kreislaufatemschutzgeräts dazu, dass sich das Einatemgas für den Anwender des Kreislaufatemschutzgerätes in einen Temperaturbereich hinein erwärmt, der beim Einatmen für den Anwender zumindest in höchstem Maße unkomfortabel ist. Daher ist ein kontinuierliches Kühlen des Atemgaskreislaufs durch eine Kühlvorrichtung vorgesehen. Die Kühlvorrichtung weist ein Kühlmittel auf, welches vor jeder Anwendung des Kreislaufatemschutzgerätes gekühlt oder vorzugsweise eingefroren werden muss.
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Bei dem Kühlmittel handelt es sich vorzugsweise um Eis oder ein als Phase-Change-Material (PCM) ausgebildetes Kühlmittel, das innerhalb eines Flüssigkeits-Akkus in dem Kreislaufatemschutzgerät zum Einsatz kommt. Eine Kühlung des Kühlmittels wird hierbei typischerweise durch einen Gefrierschrank, insbesondere durch einen für einen Einsatz im Einsatzfahrzeug von Nutzern eines Kreislaufatemschutzgerätes geeigneten Gefrierschrank bereitgestellt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Einfriervorrichtung, insbesondere eine Einfriervorrichtung mit verbesserter Eignung für die Kühlung eines Kühlmittels, bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieser Aufgabe eine Einfriervorrichtung für eine Flüssigkeit oder einen Flüssigkeits-Akku, zur Verwendung der Flüssigkeit oder des Flüssigkeits-Akkus in einem Kreislaufatemschutzgerät, vorgeschlagen, mit einem Gehäuse, einem Kühlelement, einem Abwärmeelement und einem Kühlgerät.
Das Gehäuse umgibt ein Innenvolumen, das einen Isolationsbereich der Einfriervorrichtung beschreibt, wobei der Isolationsbereich zumindest teilweise durch ein Isolationsmaterial ausgefüllt ist. Weiterhin weist das Gehäuse mindestens eine sich in Richtung des Innenvolumens erstreckende Aufnahme für den Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit derart auf, dass der Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit während eines Kühlungsprozesses durch die auf die Flüssigkeit wirkende Schwerkraft in der Aufnahme an einer Aufnahmewand der Aufnahme anliegend gehalten wird.
Das Kühlelement ist innerhalb des Innenvolumens in direkter Nachbarschaft zu der Aufnahmewand angeordnet und umgibt die Aufnahme mehrseitig.
Das Abwärmeelement ist ausgebildet, eine Abwärme der Einfriervorrichtung in eine Umgebung der Einfriervorrichtung abzugeben, wobei das Kühlelement und das Abwärmeelement in Kombination mit einem Kühlgerät einen Kühlkreislauf der Einfriervorrichtung bilden. Weiterhin sind das Kühlelement und das Abwärmeelement zur Führung einer Kühlflüssigkeit des Kühlkreislaufs ausgebildet, und der Kühlkreislauf ist dabei ausgebildet, um während des Kühlungsprozesses die in der Aufnahme gehaltene Flüssigkeit durch das Kühlelement zu gefrieren.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Kühlung dann besonders energiesparend und volumensparend erfolgen kann, wenn die entsprechende Einfriervorrichtung möglichst gut auf ein zu kühlendes Objekt hin ausgestaltet ist, so das wenig ungenutztes Luftvolumen mit gekühlt werden muss, und eine effiziente Isolierung möglich ist. Weiterhin wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass die Kühlvorrichtung innerhalb eines Kreislaufatemschutzgerätes im Einsatz die Bereitstellung einer Anzahl von gleichartigen zu kühlenden Objekten erfordert, auf die eine Einfriervorrichtung und insbesondere ein zu kühlende Volumen innerhalb einer Einfriervorrichtung angepasst werden kann.
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Vorteilhaft erlaubt die erfindungsgemäße Lösung eine besonders volumensparende Ausgestaltung des Gehäuses der Einfriervorrichtung. So erlaubt eine Aufnahme, die derart gestaltet ist, dass das zu kühlende Objekt an der Aufnahmewand anliegt, die Reduzierung eines zu kühlende Luftvolumens um das zu kühlende Objekt herum. Dies ist insbesondere für eine mobile Verwendung der Einfriervorrichtung vorteilhaft, da hierdurch Gewicht und Platz innerhalb eines mit der Einfriervorrichtung ausgestatteten Einsatzfahrzeuges gespart werden kann.
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Weiterhin erlaubt die erfindungsgemäße Einfriervorrichtung einen besonders energiesparenden Betrieb, da ein zu kühlendes Luftvolumen um das zu kühlende Objekt, nämlich den Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit, herum reduziert ist. Hierdurch kann die von der Einfriervorrichtung bereitgestellte Kühlleistung besonders effizient genutzt werden. Dies ermöglicht wiederum eine Reduzierung der durch das Abwärmeelement abzugebenden Abwärme.
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Weiterhin ist die erfindungsgemäße Kühlung über das Kühlelement dadurch effizient, dass das Kühlelement in direkter Nachbarschaft zu der Aufnahmewand angeordnet ist, und mithin in direkter Nachbarschaft zu dem zu kühlenden Objekt angeordnet ist und dieses mehrseitig umgibt. Hierdurch wird die Kühlleistung besonders effizient der zu kühlenden Flüssigkeit innerhalb der Aufnahme zugeführt. So wird bei der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung die Wärme direkt aus der Flüssigkeit oder dem Flüssigkeits-Akku entzogen, indem die Führung der Kühlflüssigkeit in direkter Nachbarschaft zu der Aufnahmewand wärmeleitend angebunden ist. Durch diese direkte Verbindung fallen Wärmewiderstände weg und es kann bei gleicher elektrischer Leistung des Kühlgeräts ein höherer Wärmestrom fließen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung ist dadurch gegeben, dass sie an bekannte Ausgestaltungen von Flüssigkeits-Akkus angepasst werden kann.
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Dass sich die Aufnahme in Richtung des Innenvolumens des Gehäuses erstreckt, ist so zu verstehen, dass die Aufnahme einen Teil des Gehäuses bildet, der durch seine Ausgestaltung das Innenvolumen des Gehäuses im Bereich der Aufnahme reduziert.
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Der Kühlkreislauf wird erfindungsgemäß durch den Kreislauf der Kühlflüssigkeit von dem Kühlgerät durch das Kühlelement hin zu dem Abwärmeelement und zurück zu dem Kühlgerät gebildet. Kühlelement und Abwärmeelement sind hierbei so gestaltet, dass ein entsprechender Wärmetransport zur Kühlflüssigkeit hin oder von der Kühlflüssigkeit weg besonders effizient, also beispielsweise durch eine gängige Wärmetauscher-Struktur erfolgt.
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Geeignetes Isolationsmaterial für eine Einfriervorrichtung ist bekannt und wird daher im Folgenden nicht genauer thematisiert werden.
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Im Einsatz werden die gekühlte Flüssigkeit oder der gekühlte Flüssigkeits-Akku nach dem Kühlvorgang aus der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung entnommen und in die Kühlvorrichtung eines Kreislaufatemschutzgerätes zur Kühlung des Atemgaskreislaufs eingesetzt. Einfriervorrichtung und Kreislaufatemschutzgerät sind daher zwei separate Geräte.
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Dass der Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit an der Aufnahmewand der Aufnahme anliegend gehalten wird, bedeutet, dass ein solches Anliegen an der Aufnahmewand auf Grund der erfindungsgemäßen Gestaltung der Aufnahme gegeben ist.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung beschrieben.
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Bei der zu kühlenden Flüssigkeit handelt es sich vorzugsweise um Wasser. In einer alternativen Ausführungsform handelt es sich um ein PCM-Material, insbesondere um eine aus Paraffin oder einem Salzmaterial gebildete Flüssigkeit.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass sich eine durch die Aufnahme gebildete Öffnung im Gehäuse zu einem Aufnahmeboden der Aufnahme hin keilförmig verjüngt. Dies ermöglicht vorteilhaft, dass die zu kühlende Flüssigkeit oder der an die Gestaltung der Aufnahme angepasste Flüssigkeits-Akku besonders einfach aus der Aufnahme entfernt werden kann. Insbesondere ein gegen die Schwerkraft erfolgendes Herausziehen der gefrorenen Flüssigkeit oder des Flüssigkeits-Akkus ist durch die keilförmige Verjüngung vorteilhaft möglich. Weiterhin ermöglicht die Ausgestaltung der Aufnahme in dieser Ausführungsform, dass eine durch das Gefrieren der Flüssigkeit verursachte Volumenausdehnung der Flüssigkeit oder Verformung des Flüssigkeits-Akkus aus der keilförmigen Aufnahme heraus gepresst wird. Hierdurch wird vorteilhaft ein Festsitzen des Flüssigkeits-Akkus oder der Flüssigkeit in der Aufnahme vermieden. In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass sich die durch die Aufnahme gebildete Öffnung im Gehäuse zu einem Aufnahmeboden der Aufnahme hin konisch verjüngt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind das Gehäuse und die Aufnahme zusammen einteilig ausgebildet. Dies ermöglicht vorteilhaft eine besonders einfache Herstellung der Einfriervorrichtung, beispielsweise durch ein bekanntes Spritzgussverfahren. Die einteilige Herstellung von Gehäuse und Aufnahme ermöglicht weiterhin vorteilhaft das Bereitstellen einer flüssigkeitsdichten Aufnahme. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls die zu kühlende Flüssigkeit direkt der Aufnahme zugeführt wird, ohne die Verwendung eines Flüssigkeits-Akkus.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Gehäuse eine Mehrzahl von sich in Richtung des Innenvolumens erstreckenden Aufnahmen für den Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit auf. Hierbei ist das Kühlelement in direkter Nachbarschaft zu Aufnahmewänden von jeder der Aufnahmen der Mehrzahl von Aufnahmen angeordnet. Vorteilhaft kann in dieser Ausführungsform eine Mehrzahl von Flüssigkeits-Akkus oder eine besonders große Menge an Flüssigkeit gleichzeitig gekühlt werden. Dies kann eine für einen Einsatz rechtzeitige Funktionsfähigkeit der entsprechend gekühlten Kühlvorrichtung innerhalb des Kreislaufatemschutzgerätes ermöglichen. Weiterhin vorteilhaft ist die Verwendung eines einzigen Kühlelements, da hierdurch weiterhin nur ein Kühlkreislauf notwendig ist. Dies reduziert Kühlleistungsverluste innerhalb des Kühlkreislaufs, die auf dem Weg der Kühlflüssigkeit zwischen Kühlgerät und Kühlelement unvermeidlich sind.
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In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung ist das Kühlelement innerhalb des Innenvolumens derart ausgebildet, dass es an der Aufnahmewand anliegt. Hierdurch wird vermieden, dass ein zwischen Kühlelement und Aufnahmewand befindlicher Bereich des Innenvolumens gekühlt wird. In einer besonders vorteilhaften Variante dieser Ausführungsform ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass die zu kühlende Flüssigkeit direkt in die Aufnahme gegossen werden kann. Hierbei ist zwischen dem Kühlelement und der zu kühlenden Flüssigkeit lediglich die Aufnahmewand, nicht jedoch ein Luftvolumen oder ein Innenvolumen des Gehäuses angeordnet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Kühlelement als Kühlspirale ausgebildet. Die Verwendung einer Kühlspirale ist insbesondere in einer Variante vorteilhaft, in der die Kühlspirale durch ihre Spiralform die Aufnahme mehrseitig umgibt. Hierdurch kann die durch die Kühlspirale bereitgestellte Kühlleistung des Kühlkreislaufes durch ein mehrfaches Umlaufen der Aufnahme durch die Kühlspirale besonders effizient zum Kühlen der zu kühlenden Flüssigkeit innerhalb der Aufnahme genutzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung ist die Aufnahme derart ausgebildet, dass die zu kühlende Flüssigkeit direkt in die Aufnahme gegossen werden kann. Hierdurch wird vermieden, dass durch die Einfriervorrichtung ein Flüssigkeitsgehäuse des Flüssigkeits-Akkus mitgekühlt wird. In einer Variante dieser Ausführungsform sind das Gehäuse und die Aufnahme einteilig ausgebildet. Hierdurch ist eine flüssigkeitsdichte Aufnahme besonders einfach realisierbar.
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In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung weist das Abwärmeelement eine Zeolith-Schicht auf. Hierbei erfolgt die Kühlung erfindungsgemäß durch die Kühlflüssigkeit, während eine Abwärme über eine sich aufheizende Zeolith-Schicht und durch das Abwärmeelement an die Umgebung der Einfriervorrichtung abgegeben wird. Hierbei erfolgt vorzugsweise kein direkter Kontakt zwischen Kühlflüssigkeit des Kühlkreislaufs und Zeolith-Schicht. Beispielsweise umgibt ein Abwärmebecken mit einer Zeolith-Schicht an dessen Außenfläche das Abwärmeelement, um dessen Abwärme in die Umgebung der Einfriervorrichtung abzugeben.
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In einer zur vorherigen Ausführungsform besonders bevorzugten alternativen Ausführungsform ist das Kühlgerät eine Wärmepumpe mit einem Verdichter zum Heizen der Kühlflüssigkeit. Weiterhin weist der Kühlkreislauf hierbei eine Drossel zum Abkühlen der Kühlflüssigkeit auf. Die Verwendung einer solchen bekannten Wärmepumpe ist besonders einfach realisierbar. Insbesondere erfordert eine solche bekannte Wärmepumpe nicht die Entwicklung von aufwendig ausgestalteten Elementen der Wärmepumpe. Vorteilhaft ist außerdem die für die Wärmepumpe gegebene Möglichkeit, eine solche Wärmepumpe besonders robust gegenüber physischer Einwirkung aus der Umgebung auszugestalten.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung ist das Kühlgerät in einem 12V Netz oder 24V Netz einsetzbar. Diese Ausführungsform ist dahingehend vorteilhaft, dass hierdurch die Einfriervorrichtung durch das typischerweise in einem Einsatzfahrzeug vorliegende 12V Netz oder 24V Netz betrieben werden kann. In einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist das Kühlgerät in einem 230V Netz einsetzbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Einfriervorrichtung eine Deckenplatte auf, die bewegbar an dem Gehäuse der Einfriervorrichtung gelagert ist. Dabei ist die Deckenplatte derart ausgebildet, dass ein Einbringen des Flüssigkeits-Akkus oder der Flüssigkeit in die Aufnahme nur bei Vorliegen einer offenen Position der Deckenplatte möglich ist. Eine Kühlung des Flüssigkeits-Akkus oder der Flüssigkeit ist vorzugsweise nur bei Vorliegen einer geschlossenen Position der Deckenplatte möglich. Die Deckenplatte ist dabei in einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform über eine Scharnieranordnung an dem Gehäuse befestigt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung, wird zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ein System zum Kühlen eines Flüssigkeits-Akkus, zur Verwendung des Flüssigkeits-Akkus in einem Kreislaufatemschutzgerät, vorgeschlagen, mit einer Einfriervorrichtung gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ausführungsformen der Einfriervorrichtung und mit einem Flüssigkeits-Akku.
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Der Flüssigkeits-Akku weist dabei ein Flüssigkeitsgehäuse zum Aufnehmen eines zu kühlenden Flüssigkeitsvolumens und einen Gehäuseverschluss für eine Gehäuseöffnung zum Einfüllen der Flüssigkeit auf, wobei der Flüssigkeits-Akku ausgebildet ist, in der Aufnahme der Einfriervorrichtung anordnenbar zu sein.
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Durch das System gemäß dem weiteren Aspekt der Erfindung wird vorteilhaft ermöglicht, dass die Aufnahme der Einfriervorrichtung zum Kühlen des Flüssigkeits-Akkus geeignet ist. Insbesondere kann die Aufnahme derart ausgestaltet sein, dass ein besonders geringes Luftvolumen zwischen dem Kühlelement und dem Flüssigkeits-Akku während dessen Kühlung mitgekühlt wird. Daher kann das erfindungsgemäße System besonders klein und besonders energiesparend ausgestaltet sein.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Aufnahme der Einfriervorrichtung und das Flüssigkeitsgehäuse des Flüssigkeits-Akkus derart ausgebildet, dass das Flüssigkeitsgehäuse des Flüssigkeits-Akkus an der Aufnahmewand im Wesentlichen mit allen Seitenflächen des Flüssigkeitsgehäuses komplett anliegen kann. Hierdurch wird eine besonders vorteilhafte Nutzung der durch das Kühlgerät und das Kühlelement bereitgestellten Kühlleistung ermöglicht, insbesondere da zwischen dem Flüssigkeit-Akku und der Aufnahmewand im Wesentlichen kein mitzukühlendes Luftvolumen vorliegt. Weiterhin erlaubt eine derart aufeinander abgestimmte Ausgestaltung von Flüssigkeitsgehäuse und Aufnahme, dass ein solcher Flüssigkeits-Akku im gekühlten und im ungekühlten Zustand einfach aus der Aufnahme entnehmbar ist. In einer diesbezüglich besonders vorteilhaften Variante des Systems, ist die durch die Aufnahme gebildete Öffnung im Gehäuse zu dem Aufnahmeboden der Aufnahme hin keilförmig verjüngt und das Flüssigkeitsgehäuse des Flüssigkeits-Akkus weist eine entsprechende keilförmige Verjüngung hin zu einer seiner Seitenflächen auf.
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Die Erfindung soll nun anhand von in den Figuren schematisch dargestellten, vorteilhaften Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Von diesen zeigen im Einzelnen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung;
- 2, 3, 4 eine jeweilige schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aufnahme für ein Gehäuse der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung, wobei eine ungefüllte Aufnahme (2), eine mit einer Flüssigkeit gefüllte Aufnahme (3) und eine mit einem Flüssigkeits-Akku gefüllte Aufnahme (4) dargestellt sind;
- 5 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems aus Einfriervorrichtung und Flüssigkeits-Akku, wobei das Kühlgerät eine Wärmepumpe ist; und
- 6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems aus Einfriervorrichtung und Flüssigkeits-Akku, wobei ein Kühlkreislauf der Einfriervorrichtung einen Zeolith-Kühler aufweist.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung 100.
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Die Einfriervorrichtung 100 ist zur Kühlung einer Flüssigkeit oder für eines Flüssigkeits-Akkus einsetzbar, wobei die Flüssigkeit oder der Flüssigkeits-Akku geeignet sind, in eine Kühlvorrichtung eines Kreislaufatemschutzgeräts zum Einsatz zu kommen. Für einen solchen Einsatz wird die erfindungsgemäß gekühlte Flüssigkeit oder der erfindungsgemäß gekühlte Flüssigkeits-Akku aus der Einfriervorrichtung 100 genommen, um in die Kühlvorrichtung des Kreislaufatemschutzgeräts eingesetzt zu werden. Es handelt sich bei der Einfriervorrichtung 100 und dem Kreislaufatemschutzgerät mithin um zwei verschiedene Vorrichtungen. Die Einfriervorrichtung 100 weist dabei einen Gehäuse 110, mit mindestens einer Aufnahme 120, und einen Kühlkreislauf 130 mit einem Kühlelement 132, einem Abwärmeelement 134 und einem Kühlgerät 136 auf.
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Das Gehäuse 110 umgibt ein Innenvolumen 112, das einen Isolationsbereich 114 der Einfriervorrichtung 100 beschreibt. Dabei ist der Isolationsbereich 114 zumindest teilweise durch ein Isolationsmaterial ausgefüllt. Das Gehäuse 110 weist weiterhin die mindestens eine sich in Richtung des Innenvolumens 112 erstreckende Aufnahme 120 für den Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit auf. In dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse eine Mehrzahl von Aufnahmen, nämlich eine erste Aufnahme 120 und eine zweite Aufnahme 122 auf, wobei sich auch die zweite Aufnahme 122 in Richtung des Innenvolumens 112 erstreckt. Die erste Aufnahme 120 und die zweite Aufnahme 122 bilden jeweils eine Öffnung 126, 128 im Gehäuse 110, die sich zu einem Aufnahmeboden 124, 125 der jeweiligen Aufnahme 120, 122 hin keilförmig verjüngt. Eine derartige Formgebung der Aufnahme 120, 122 ist besonders vorteilhaft für die Verwendung eines Flüssigkeit-Akkus, der eine korrespondierende Formgebung aufweist (siehe 4). Die Form der Aufnahme 120, 122 ermöglicht ein besonders einfaches Entnehmen einer durch die Einfriervorrichtung 100 gefrorenen Flüssigkeit. Weiterhin erlaubt die keilförmige Ausgestaltung der Aufnahme 120, 122, dass sich der Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit trotz der während des Einfrier-Prozesses stattfindenden Volumenausdehnung der Flüssigkeit nicht innerhalb der Aufnahme 120, 122 festsetzen, oder jedenfalls trotz Volumenausdehnung einfach aus der Aufnahme 120, 122 entnommen werden können. Weiterhin sind die erste und zweite Aufnahme 120, 122 derart ausgestaltet, dass der Flüssigkeits-Akku oder die Flüssigkeit während eines Kühlungsprozesses durch die auf die Flüssigkeit wirkende Schwerkraft 116 in der Aufnahme 120, 122 an einer Aufnahmewand 121, 123 der jeweiligen Aufnahme 120, 122 anliegend gehalten werden.
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Das Gehäuse 110 und die Aufnahmen 120, 122 sind in dem ersten Ausführungsbeispiel zusammen einteilig ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der Einfriervorrichtung 100, beispielsweise durch ein Spritzguss- oder ein Tiefziehverfahren.
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Nicht dargestellt in 1 ist eine Deckenplatte der Einfriervorrichtung 100, die bewegbar an dem Gehäuse 110 der Einfriervorrichtung 100 gelagert ist. Dabei ist die Deckenplatte derart ausgebildet, dass ein Einbringen des Flüssigkeits-Akkus oder der Flüssigkeit in die Aufnahme nur bei Vorliegen einer offenen Position der Deckenplatte möglich ist, und wobei eine Kühlung des Flüssigkeits-Akkus oder der Flüssigkeit bei Vorliegen einer geschlossenen Position der Deckenplatte erfolgt. Die Deckenplatte ist dabei vorzugsweise über eine Scharnieranordnung an dem Gehäuse 110 befestigt.
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Das Kühlelement 132 ist innerhalb des Innenvolumens in direkter Nachbarschaft zu der jeweiligen Aufnahmewand 121, 123 angeordnet. Dabei umgibt das Kühlelement 132 die jeweilige Aufnahme 121, 123 mehrseitig. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kühlelement 132 spiralförmig ausgestaltet, dargestellt durch Schnitte durch die Spirale. Hierbei umgibt das eine Kühlelement 132 sowohl die erste Aufnahme 120 als auch die zweite Aufnahme 122, wobei das Kühlelement 132 hierfür einen Übergang 133 zwischen dem Bereich des Kühlelements 132 an der ersten Aufnahme 120 und dem Bereich des Kühlelements 132 an der zweiten Aufnahme 122 aufweist. Das Kühlelement wird in dem ersten Ausführungsbeispiel durch ein Rohr gebildet, das zur Führung einer Kühlflüssigkeit des Kühlkreislaufs 130 geeignet ist. Die Kühlleistung der Einfriervorrichtung 100 ist im Bereich der ersten Aufnahme 120 höher als im Bereich der zweiten Aufnahme 122, da bereits ein Wärmeaustausch zwischen der Kühlflüssigkeit des Kühlelements 132 und der in der ersten Aufnahme 120 angeordneten zu kühlenden Flüssigkeit stattgefunden hat, ehe die Kühlflüssigkeit durch die entsprechende Spiralform im Bereich der zweiten Aufnahme 122 kühlt. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kühlelement durch eine Mehrzahl von Kühlplatten ausgestaltet, die die Aufnahme mehrseitig umgeben.
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Das Abwärmeelement 134 ist ausgebildet, eine Abwärme der Einfriervorrichtung 100 in eine Umgebung der Einfriervorrichtung 100 abzugeben. Dies erfolgt in dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel durch eine über Rohrleitungen verwirklichte Wärmetauscherstruktur. Das Kühlelement 132 und das Abwärmeelement 134 bilden in Kombination mit dem Kühlgerät 136 den Kühlkreislauf 130 der Einfriervorrichtung 100. Genauso wie das Kühlelement 132 ist auch das Abwärmeelement 134 durch seine Rohrleitungsstruktur zur Führung einer Kühlflüssigkeit des Kühlkreislaufs 130 ausgebildet. Der Kühlkreislauf 130 ist dabei derart dimensioniert, dass während eines durch den Kühlkreislauf 130 realisierten Kühlungsprozesses die in den Aufnahmen 120, 122 gehaltene Flüssigkeit durch das Kühlelement 132 gefriert.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Aufnahme 220 für ein Gehäuse der erfindungsgemäßen Einfriervorrichtung, wobei die Aufnahme 220 nicht gefüllt ist.
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Die bereits in 1 gezeigte keilförmige Struktur der Aufnahme 120 liegt für die Aufnahme 220 ebenfalls vor. In einem nicht dargestellten Alternativen Ausführungsbeispiel ist die Aufnahme konisch geformt.
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3 zeigt die Aufnahme 220, wobei diese mit einer Flüssigkeit 240 gefüllt ist. Die Aufnahme 220 ist derart ausgebildet, dass die zu kühlende Flüssigkeit 240 direkt in die Aufnahme 220 gegossen werden kann und durch die auf die Flüssigkeit 240 wirkende Schwerkraft in der Aufnahme 220 gehalten wird. Hierbei ist es vorteilhaft, dass ein Gehäuse 210 der Einfriervorrichtung und die Aufnahme 220 zusammen einteilig ausgebildet sind. Hierdurch ist keine Verbindung zwischen Gehäuse und Aufnahme notwendig, die flüssigkeitsdicht ausgebildet sein muss.
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4 zeigt wiederum die Aufnahme 220 in einer schematischen Darstellung, wobei sie in der dargestellten Anordnung mit einem Flüssigkeits-Akku 250 gefüllt ist. Der Flüssigkeits-Akku 250 ist wiederum mit der zu kühlenden Flüssigkeit 240 gefüllt.
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Der Flüssigkeits-Akku 250 weist hierbei ein Flüssigkeitsgehäuse 252 zum Aufnehmen des zu kühlenden Flüssigkeitsvolumens 254 und einen Gehäuseverschluss 256 für eine Gehäuseöffnung 258 zum Einfüllen der Flüssigkeit 240 auf. Der Gehäuseverschluss 256 ist vorliegend als Schraubverschluss ausgestaltet. Weiterhin ist der Flüssigkeits-Akku 250 in der Aufnahme 220 anordnenbar. Dabei sind die Aufnahme 220 der Einfriervorrichtung und das Flüssigkeitsgehäuse 252 des Flüssigkeits-Akkus 250 derart ausgebildet, dass das Flüssigkeitsgehäuse an der Aufnahmewand 221 der Aufnahme 220 im Wesentlichen an allen Seitenflächen 253 des Flüssigkeitsgehäuses 252 komplett anliegen kann. Seitenflächen 253 sind alle Außenflächen des Flüssigkeitsgehäuses 252, die nicht die zu einem Aufnahmeboden weisende Bodenfläche und die aus der Aufnahme 220 heraus weisende Deckfläche sind.
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Nicht dargestellt ist ein zur Entnahme des Flüssigkeits-Akkus 250 in dem Flüssigkeitsgehäuse 252 ausgebildeter Griff. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse derart ausgebildet, dass der Bereich des Gehäuses, in dem sich die mindestens eine Aufnahme befindet, derart geschwenkt werden kann, dass der Flüssigkeits-Akku unter zusätzlicher Wirkung der Schwerkraft aus der Aufnahme herausfallen oder entnommen werden kann. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ragt der Flüssigkeits-Akku über die Aufnahme hinaus, um eine Entnahme des Flüssigkeits-Akkus aus der Aufnahme zu ermöglichen.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems 305 aus Einfriervorrichtung 300 und Flüssigkeits-Akku 350, wobei das Kühlgerät 336 eine Wärmepumpe ist.
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Die Wärmepumpe weist hierbei einen Verdichter 337 zum Heizen der Kühlflüssigkeit auf, wobei die Kühlflüssigkeit innerhalb des Kühlkreislaufes 330 den Verdichter 337 nach dem Passieren des um die drei Aufnahmen 320, 322, 322' der Einfriervorrichtung 300 angeordneten Kühlelements 332 durchläuft. Nach dem Verdichten der Kühlflüssigkeit wird, wie bereits im Rahmen des in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert, Wärme über das Abwärmeelement 334 an die Umgebung der Einfriervorrichtung 300 abgegeben. Die entsprechend abgekühlte Kühlflüssigkeit wird über eine Drossel 338 weiter abgekühlt, und in diesem abgekühlten Zustand zu der ersten der drei Aufnahmen 320, 322, 322' geführt.
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Das spiralförmig ausgebildete Kühlelement 332 ist innerhalb des Innenvolumens 312 des Gehäuses 310 derart ausgebildet, dass es an der jeweiligen Aufnahmewand 321, 323, 323' anliegt. Hierdurch ist ein besonders direkter Wärmeübergang zwischen zu kühlender Flüssigkeit in dem Flüssigkeits-Akku 350 und in dem Kühlelement 332 befindlicher Kühlflüssigkeit möglich.
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Der Flüssigkeits-Akku 350 und die Aufnahmen 320, 322, 322' sind ähnlich zu dem in 4 dargestellten Flüssigkeits-Akku 250 und der Aufnahme 220 ausgebildet.
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6 zeigt, eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems 405 aus Einfriervorrichtung 400 und Flüssigkeits-Akku 350, wobei die Kühlung über das Kühlgerät 436 mittels Zeolith-Kühler funktioniert.
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Die dargestellte Zeolith-Kühlung funktioniert genauso wie die in 5 dargestellte Kühlung mittels Wärmepumpe, mit dem Unterschied, dass das Abwärmeelement 434 von einem Abwärmebecken 460 umgeben ist, welches im Bereich seiner Außenflächen 462 eine Zeolith-Schicht 464 aufweist. Das Abwärmebecken 460 ist dabei vorzugsweise evakuiert und weiterhin bevorzugt durch ein mit Wasser getränktes Material gefüllt. Die Abwärme des Abwärmeelement 434 führt innerhalb des evakuierten Abwärmebeckens 460 schon bei geringen Temperaturen zu einem Wasserdampf, der von der Zeolith-Schicht 464 unter Kühlung des restlichen Bereiches des Abwärmebeckens 460 aufgenommen wird. Hierdurch kann die Flüssigkeit in dem Abwärmeelement 434 besonders effektiv gekühlt werden, ehe sie, vorliegend nach Passieren der Drossel 438, zum Kühlen der Aufnahmen genutzt wird.
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In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kühlung ohne Drossel und/oder ohne Verdichter.
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Bezugszeichenliste
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- 100, 300, 400
- Einfriervorrichtung
- 110,210,310
- Gehäuse
- 112,312
- Innenvolumen
- 114
- Isolationsbereich
- 116
- Richtung der Schwerkraft
- 120, 220, 320
- Aufnahme
- 121, 221, 321
- Aufnahmewand
- 122, 322, 322'
- weitere Aufnahme
- 123, 323, 323'
- weitere Aufnahmewand
- 124, 125
- Aufnahmeboden
- 126, 128
- Öffnung im Gehäuse
- 130, 330
- Kühlkreislauf
- 132, 332
- Kühlelement
- 133
- Bereich des Kühlelements
- 134, 334, 434
- Abwärmeelement
- 136, 336, 436
- Kühlgerät
- 240
- zu kühlende Flüssigkeit
- 250, 350
- Flüssigkeits-Akku
- 252
- Flüssigkeitsgehäuse
- 253
- Seitenfläche des Flüssigkeitsgehäuses
- 256
- Gehäuseverschluss
- 258
- Gehäuseöffnung
- 305, 405
- System
- 337
- Verdichter
- 338, 438
- Drossel
- 460
- Abwärmebecken
- 462
- Außenfläche des Abwärmebeckens
- 464
- Zeolith-Schicht
