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Die vorliegende Erfindung betrifft
das oberbegrifflich Beanspruchte. Damit befasst sich die vorliegende
Erfindung mit der Kühlung
von Fluiden.
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Zur Kühlung von Fluiden wie Getränken sind eine
Reihe von Anordnungen bekannt. So gibt es passive Kühler, bei
denen eine Getränkeflasche
unmittelbar neben einem Kältekissen
in einer thermisch isolierten Umhüllung angeordnet wird, wobei
aus der Gefäßöffnung noch
Flüssigkeiten
entnommen werden können.
Weiter sind Kühlanordnungen
mit aktiver Kältequelle
bekannt, etwa Kühlschränke oder Zapfanordnungen
in der Gastronomie, die aber aufwendig zu reinigen sind.
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Ein Problem besteht nun, wenn sichergestellt
werden soll, dass ein Fluid in einem Gefäß über längere Zeit und ohne zu große Energieverluste
gekühlt
werden soll.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht darin, Neues für
die gewerbliche Anwendung bereitzustellen.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird in
unabhängiger
Form beansprucht. Bevorzugte Ausführungsformen befinden sich
in den Unteransprüchen.
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Die vorliegende Erfindung schlägt somit
in einem ersten Grundgedanken eine Kühlanordnung mit einer aktiven
Kältequelle
und einem Kälteübertragungsmittel
zur Übertragung
der Kälte
auf ein Fluid vor, bei welchem vorgesehen ist, dass das Kälteübertragungsmittel
zur Anlage an eine Fluidgefäßaußenwand
ausgebildet ist, um so das Fluid durch die Gefäßwand hindurch zu kühlen.
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Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung
kann somit darin erblickt werden, dass Kälte aus der aktiven Kältequelle
und somit in großem
Maße durch
ein Kälteübertragungsmittel
zur Fluidgefäßaußenwand geführt wird.
Wenn in der vorliegenden Anmeldung von Kälteübertragung und einer Kältequelle
die Rede ist, so geschieht dies im Hinblick darauf, dass sich mit dieser
Formulierung eine einfachere Darstellung erzielen läßt, als
wenn – physikalisch
korrekter von einem Wärmeentzug
oder einer Wärmesenke
die Rede ist. Die Kühlanordnung
der vorliegenden Erfindung sieht somit eine besonders effiziente
Kühlung vor,
weil die Kälte
direkt auf die Fluidgefäßwand übertragen
werden kann und so keine großen
Volumina gekühlt
wer den müssen,
sondern vielmehr nur vergleichsweise kleine Fluidvolumina im Gefäß.
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Die Kältequelle kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
elektrisch betrieben sein. Dabei kann es sich insbesondere um Peltierelemente
handeln, wenn ein völlig
lautloser Betrieb gewünscht
ist, und/oder um einen Kompressor. Es sei darauf hingewiesen, dass
in bestimmten Anwendungsfällen
ein als Kältequelle
verwendeter Kompressor nicht elektrisch betrieben werden muss, etwa
im Automobilbereich, wo der Kompressor unmittelbar vom Verbrennungsmotor
des Fahrzeuges angetrieben werden kann.
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Das Kälteübertragungsmittel wird typisch dazu
ausgelegt sein, Kälte
von einer Kühlschlangenanordnung,
das heisst dem Bereich, in dem im Kältekreislauf die niedrigsten
Temperaturen herrschen, zumindest weitgehend konvektionsfrei auf
die Fluidgefäßwand zu übertragen.
Es ist also nicht erforderlich, dass ein zur Begünstigung einer Konvektionsübertragung
sehr dünnflüssiges Kälteübertragungsfluid
verwendet wird.
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Das Kälteübertragungsmittel ist bevorzugt zur
flächigen
Anlage an der Fluidgefäßwand ausgebildet,
das heißt
es liegt mehr als nur punktuell an, was den Wärmeaustausch begünstigt.
Die flächige Anlage
kann erreicht werden, wenn das Kälteübertragungsmittel
nachgiebig ist, insbesondere wenn es elastisch oder wiederholt verformbar
nachgibt. Eine nachgiebige Anlage kann erreicht werden mit elastischen
Kühlkissen,
die mit hochviskosem Material gefüllt sind, unter Verwendung
von Metallzungenfedern oder dergleichen. Dabei liegt das Kälteübertragungsmittel
entweder einseitig an der Kühlschlangenanordnung
an und ist somit zwischen diese und die Fluidgefäßwand gesetzt, wobei in einer
bevorzugten Anordnung die Kühlschlangenanordnung
oder dergleichen auf der vom Fluidgefäß abgewandten Seite thermisch
isoliert ist, um einen Kälteverlust
zu vermeiden, oder alternativ kann das Kälteübertragunsmittel von der Kühlschlangenanordnung
oder dergleichen durchströmt
sein. Die Kälteübertragungsmittel
werden in einer besonders bevorzugten Variante primär oder ausschließlich nahe
des Bereiches der nächst
auszugebenden Flüssigkeitsvolumina
angeordnet sein. Bei feststehenden Kühlanordnungen, in welchen keine
Erschütterungen
in der Flüssigkeit
zu einer unerwünschten
Durchmischung führen,
ergibt sich so die geringste Temperatur bei dem nächst auszugebenden
Flüssigkeitsvolumen. Dies
ist etwa bei Getränken
vorteilhaft, wo mit geringem Energieeinsatz eine angenehm niedrige
Temperatur erzielt werden soll. Wird das Kälteübertragsmittel zur Anlage an
ein kopfüber
stehendes Gefäß ausgebildet,
so befinden sich die Flüssigkeitsvolumina mit
geringster Temperatur unten. Dies verringert die Konvektionsströmung in
der Flüssigkeit
während
der Zeiten, in denen keine Fluide entnommen werden.
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Es ist auch vorteilhaft, durch Anlage
des Kälteübertragungsmittels
an eine Gefäßverjüngung die Volumina,
die stark gekühlt
werden, weiter zu verringern. Wird ein Halsbereich des kopfüber stehenden Gefäßes gekühlt, so
sinken die kältesten
Fluidmassen zudem dorthin ab, wo sie nach unten abgezapft werden
können.
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Zugleich ist es möglich, das Kälteübertragungsmittel
an starren oder relativ starren Gefäßen wie Kunststoffbehältern von
fünf bis
dreissig Litern Volumina nahe des Ausgleichslufteinlasses anzuordnen.
Dies hat den Vorteil, dass die Ausgleichsluft durch besonders kühles Fluid
perlt und dabei stark ab kühlt.
Sofern mit der Ausgleichsluft etwa in der Luft schwebende Bakterien
in das Fluid gelangen, werden diese durch das Einperlen in besonders
kaltes Fluid in ihrer Enzymaktivität unmittelbar stark gehemmt.
Damit ist die Kühlanordnung
der vorliegenden Erfindung besonders geeignet zur Kühlung von trinkbaren
Fluiden, die mit einer geringen Anzahl von Bakterien pro Volumina
ausgegeben werden sollen. Es kann sich dabei neben Fluiden wie dünnflüssigem Joghurt,
Milchgetränken
oder dergleichen insbesondere um Wasser oder wässrige Getränke handeln, insbesondere solche,
die mit Nährstoffen,
etwa Zucker usw. versetzt sind.
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In einer bevorzugten Variante ist
die Anordnung so gebildet, daß ein
Fluidgefäß mit Zapfauslass aufgesetzt
werden kann. Dies ermöglicht
besonders hygienische Verhältnisse.
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Die Erfindung wird nun im Folgenden
nur beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser zeigt:
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1 eine
Kühlanordnung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Nach 1 umfasst
eine allgemein mit 1 bezeichnete Kühlanordnung 1 eine
aktive Kältequelle 2 und
ein Kälteübertragungsmittel 3 zur Übertragung der
Kälte aus
der aktiven Kältequelle 2 auf
ein in einem Gefäß 4 befindliches
Fluid.
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Die Kühlanordnung 1 ist
als Wasserspender beziehungsweise Fluidspender gebildet und hat
eine herkömmlichen
Wasserspendern vergleichbare Größe und/oder
Gestaltung. Abweichend von bekannten Wasserspendern ist vorliegend
die Auslaßanordnung für das Fluid
für den
Benutzer fest mit der Flasche verbun den. Unmittelbar bei oder auf
dem Wasserspender können
Werbeflächen
vorgesehen sein, insbesondere in Wechselrahmen oder dergleichen,
die in der 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt sind. Verwiesen wird diesbezüglich auf die PCT-EP 02/03567.
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Die Kältequelle ist, wie durch die
Netzzuleitung 2a angedeutet, mit einem elektrisch betriebenen Kompressor 2b,
einem zugeordneten Wärmetauscher 2c und
einer vom Kompressor angeströmten Kühlschlangenanordnung 2d als
aktiver Kältequelle ausgebildet.
Diese Kältequelle 2 ist
im unteren Teil des Gehäuses
unsichtbar für
einen Benutzer vorgesehen und erforderlichenfalls geräuschgedämmt ausgestaltet.
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Die Kühlschlangen 2d sind
zum Geräteinneren
thermisch durch eine Isolierung 2e isoliert, so dass sie
ihre Kälte
primär
und zu einem weit überwiegenden
Teil auf das Kälteübertragungsmittel 3 abgeben.
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Das Kälteübertragungsmittel 3 ist
im dargestellten Beispiel als an die Halswandung 4a des
Gefäßes vorangepasste
Kühlkissenanordnung
nachgiebig ausgebildet und mit einem in der Technik bekannten Wärme übertragenden,
zähflüssigen Fluid
gefüllt. Die
Umhüllung
des Kälteübertragungsmittels
ist zum Gefäßhals 4a hin
so weich, dass das Gefäß darauf weitgehend
vollflächig
zur Anlage kommt; in der Zeichnung sind hingegen aus Gründen der Übersichtlichkeit
das Kälteübertragungsmittel
und die Gefäßwand voneinander
beabstandet dargestellt. Je nach Viskosität des inneren Fluids ergibt
sich ein eher plastisch und/oder eher elastisch nachgiebiges Kühlkissen.
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Das Gefäß weist in seinem unteren Bereich einen
Auslass 4b auf, aus dem in ein Trinkgefäß 6 in dem Gefäß enthaltenes
Fluid abgezapft werden kann. Der Auslass 4b ist bevorzugt
für den
Benutzer unlösbar
mit dem Gefäß verbunden,
so dass kein Bedarf besteht, bei Wechsel des Trinkgefäßes 4 eine Verbindung
zu einem vom Benutzer zu betätigenden Auslasses 4b herzustellen;
vielmehr wird das Gefäß zusammen
mit dem Auslass ausgetauscht werden.
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Das Gefäß 4 ist allgemein
starr, beispielsweise aus PET oder anderem, lebensmittelgeeigneten Kunststoff
gebildet und umfaßt
im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein standardisiertes Volumen von 18,9 Litern (5 Gallonen).
Der Auslass 4b endet im Gefäßinneren nahe der Gefäßkappe 4c,
dringt also nicht tief in das Fluid ein, so dass eine vollständige Entleerung
von Restmengen gewährleistet
ist und so dass nach und/oder während
Entnahme von Fluid in das Gefäß 6 durch
den Auslass 4b einströmende druckausgleichende
Luft von unten in das Fluid 5 einperlt, wie durch Luftperlen 7 angedeutet.
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Die Kühlanordnung der vorliegenden
Erfindung wird benützt
wie folgt:
Zunächst
wird ein Gefäß mit einer
verderblichen, das heißt
der Gefahr von Bakterienwachstum ausgesetzten Flüssigkeit wie mit Süßmitteln
und Geschmacksstoffen versehenes Wasser von oben auf das Gehäuse 1a der
Kühlanordnung 1 aufgesetzt,
wodurch sich das Gefäß 4 mit
seinem Halsbereich 4a gegen das elastisch nachgiebige Fluidübertragungsmittel 3 presst,
wobei diese flächig
zur Anlage am Gefäß 4 kommt.
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Nun wird die aktive Kältequelle 2 betätigt. Dies
führt zu
einem Absinken der Temperatur in der Kälteschlangenanordnung 2d und
dies wiederum zu einem Abkühlen
des Kälteübertragungsmittels 3, welches
die Kälte
durch die Wand des Gefäßes 4 auf das
Fluid 5 überträgt, und
zwar primär
im Bereich des Halses 4a. Das abgekühlte Fluid 5 im Gefäß 4 sinkt dabei
wie durch die Pfeile 8 angedeutet in Richtung des Auslasses 4b.
Da sich die kältesten
Wassermassen weitgehend unten befinden, wird eine konvektive Strömung weitgehend
verringert und demnach eine Selbstisolierung der kühlen Fluidschichten
im unteren Gefäßbereich
durch die darüber
liegenden wärmeren
Schichten erzielt, was den Gesamtenergiebedarf der Anordnung bei
vorgegebener gewünschter Ausgabetemperatur
verringert.
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Zapft nun ein Benutzer aus der gefäßeigenen
Auslassanordnung 4b Fluid in ein Entnahmegefäß 6,
welches unter den Auslass 4b gestellt wird, so erhält der Benutzer
zunächst
besonders kühles
Fluid. Es strömt
auch unmittelbar kühles
Fluid von oben nach und es findet eine weitere Kühlung nachgeströmten Fluides
statt. Wird in größeren Mengen
Fluid entnommen, so muß Luft
in das starre Gefäß 4 zum
Druckausgleich einperlen, wie durch die Perlen 7 angedeutet.
Dabei wird die Luft zunächst
durch das sehr kalte Fluid in Auslassnähe und damit auch nahe des
Einperlbereiches abgekühlt,
was die Enzymaktivität,
Teilungsrate usw. von in der Luft enthaltenen Bakterien und dergleichen
absenkt. Überdies
führen die
Perlen zu einer Durchmischung des Fluids, so dass auch nach Aufsteigen
der Perlen eine Rückerwärmung und
damit ein Wiederansteigen der Enzymaktivität, Vermehrungsrate usw. auf
die ursprünglichen
Werte vermieden wird.
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Es ergibt sich damit eine Situation,
bei der durch die Entnahme ein zweckmäßiges Temperaturabsinken im
oberen Bereich erfolgt, während
ohne Entnahme eine Selbstisolierung des nächst auszugebenden Fluids durch
darüberliegende
Fluidschichten erreicht wird. Durch die flächige Anlage des Kälteübertragungsmittels
ist überdies
die gesamte Anordnung energieeffizient zu betreiben. Es sei erwähnt, dass
diese Anordnung sowohl für übliches
Wasser wie auch für
andere trinkbare oder nährende
Fluide verwendbar ist.
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Es sei erwähnt, daß ein kälteübertragendes Kühlkissen
insbesondere, wenn es mit zähflüssigem Fluid
gefüllt
ist, in mehrere, kommunizierende oder getrennte Kammern unterteilt
sein kann. Es ist möglich,
derartige Kissen und/oder Kammern partiell unbefüllt zu lassen, um eine gewisse
Kompressibilität vorzusehen.