DE1139858B - Elektrothermische Kuhlvorrichtung mit einem mit Verdampfung und Kondensation arbeitenden Sekundär system - Google Patents

Description

• Elektrothermische Kühlvorrichtung mit einem mit Verdampfung und Kondensation arbeitenden Sekundärsystem Die Erfindung betrifft eine elektrothermische Kühlvorrichtung, beispielsweise für Flaschen, mit an der wärmeaufnehmenden Seite und gewünschtenfalls auch an der wärmeabgebenden Seite mindestens eines Peltierblocks angeordnetem, mit Verdampfung und Kondensation arbeitendem Sekundärsystem.
• Gemäß der Erfindung ist das der wärmeaufnehmenden Seite des Peltierblocks zugeordnete Sekundärsystem als ein zumindest einseitig offener Behälter ausgebildet, dessen wenigstens teilweise mit Hohlräumen versehene Wandung abschnittweise die Funktion des Verdampfers, des Kondensators und der Verbindungsglieder übernimmt und der den Kühlraum der Kühlvorrichtung innerhalb der Isolierung wenigstens teilweise umgrenzt und als entsprechend geformte Haltevorrichtung für Kühlgut dienen kann.
• Man bekommt auf diese Weise eine elektrothermische Kühlvorrichtung, die eine besonders intensive Kühlung eines Kühlgutbehälters gestattet. Elektrothermische Kühlvorrichtungen, die zur Flaschenkühlung dienen, wurden nämlich bisher so ausgeführt, daß die kalte Seite des Peltierblocks mit einem metallischen zylindrischen Behälter für die Flaschen in unmittelbarem Wärmekontakt steht. Auf diese Weise ergibt sich jedoch nur eine verhältnismäßig einseitige Kühlwirkung, die am stärksten in unmittelbarem Bereich der Anlegefläche des Peltierblocks ist. Im Gegensatz dazu ist es durch die Erfindung möglich, die Kühlwirkung vom Peltierblock wesentlich gleichmäßiger auf den ganzen, beispielsweise eine Flasche umschließenden Kühlbehälter zu übertragen. Hierfür sorgt beim Gegenstand der Erfindung das mittels Verdampfung und Kondensation arbeitende Wärmeübertragungssystem, durch dessen Wirkung der Kühleffekt auch auf die übrigen Wandungsteile des Kühlbehälters der Flasche übertragen werden kann.
• In der Kältetechnik ist zwar die Verwendung von einseitig offenen. Behältern, deren Wandung mindestens teilweise Hohlräume aufweist, seit langem bekannt, doch werden bei den bekannten Anordnungen diese Behälter nur als Verdampfer eines üblichen Kälteaggregats verwendet. Für die Erfindung ist es dagegen wesentlich, daß der den Kühlraum bildende Behälter gleichzeitig den Verdampfer, den Kondensator und die Verbindungsglieder eines Sekundärsystems bildet. An der offenen Seite dieses Behälters wird die Einführungsöffnung für das Kühlgut vorgesehen.
• Man kann ein solches als einseitig offenen Behälter ausgeführtes Sekundärsystem in verschiedener Weise ausführen.
• Eine Ausführungsmöglichkeit ergibt sich, wenn man das System als ein doppelwandiges, einseitig offenes Gefäß ausführt. Dieses Gefäß kann Zylinderform haben und im Durchmesser so gewählt sein, daß es dem größten Durchmesser der zu kühlenden Flasche angepaßt ist. Eine andere Ausführungsform für das Sekundärsystem ergibt sich, wenn man es in Form eines Käfigs ausführt, der aus einem Kranz von parallel zur Hauptachse des Kühlguts angeordneten Rohren besteht, die ihrerseits an den beiden Stirnseiten durch je ein Ringrohr verbunden sind. Diese Rohre bilden den Aufnehmeraum für die Wärmeübertragungsflüssigkeit und sind zu einem in sich geschlossenen System zusammengefügt. Der gesamte Käfig wird auch in diesem Fall vorzugsweise dem zu kühlenden Gut in seiner Form angepaßt, d. h. als Flaschenkühler erhält er vorzugsweise eine annähernd zylindrische Form. Um die Wärmeübertragung von dem Rohrkäfig zu den Peltierelementen und zum Kühlgut zu verbessern, kann der Rohrkäfig wenigstens teilweise von einem Blechmantel umgeben sein. Dabei kann die Anordnung so gewählt sein, daß die Rohre sich innerhalb des Blechmantels auf der Seite des einzuführenden Kühlgute befinden. Die Konstruktion kann aber auch umgekehrt so gewählt werden, daß der Blechmantel auf der Innenseite des Rohrkäfigs liegt, so daß sich ein glatter Aufnahmebehälter für das Kühlgut ergibt.
• Eine andere Ausführungsmöglichkeit des Sekundärsystems erhält man, wenn man es nach dem sogenannten Roll-Bond-Verfahren herstellt, das seit einigen Jahren bei der Herstellung von Verdampfern für übliche Kälteaggregate angewendet wird. Gemäß diesem Verfahren werden der Verdampferteil, der Kondensationsteil und die dazugehörigen Verbindungsleitungen durch Rillen gebildet, welche in dicht aufeinandergefügten Blechen eingeprägt sind.
• Einen Flaschenkühler der beschriebenen Art kann man weiterhin dadurch besonders vorteilhaft ausgestalten, daß das den Aufnahmebehälter von Flaschen bildende Sekundärsystem so weit gegen die Senkrechte geneigt angeordnet ist, daß das Kühlgut einseitig am Behälter anliegt. jedoch der Inhalt einer beispielsweise zu kühlenden offenen Flasche nicht ausläuft. Ein Flaschenkühler dieser Art ist auch besonders bequem zu bedienen.
• Weitere für die Erfindung wesentliche Merkmaie werden in den folgenden Ausführungsbeispielen behandelt. Es zeigt Fig. 1 schematisch einen Querschnitt durch einen Flaschenkühler gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine mögliche Ausführungsform für ein hierbei verwendetes Sekundärsystem und die Fig. 3 und 4 eine andere Ausführungsform eines als Rohrkäfig ausgeführten Sekundärsystems.
• In Fig. 1 ist mit 1 das äußere, beispielsweise aus Kunststoff bestehende, z. B. annähernd rechteckige Gehäuse des Flaschenkühlers bezeichnet. In diesem Gehäuse ist als Behälter für eine einzusetzende Flasche 2 ein Sekundärsystem 3, das mit Verdampfung und Kondensation eines Kältemittels, z. B. Frigen. arbeitet, annähernd diagonal so eingesetzt, daß die Behälterachse mit der horizontalen Ebene einen Winkel von 30° bildet. Durch diese Schräglage des Flaschenbehälters ist es möglich, in. den Kühler die Flasche auch offen einzusetzen, ohne daß der Inhalt auslaufen kann.
• Das Sekundärsystem bildet bei der dargestellten Anordnung einen auf der Vorderseite 4 offenen Behälter, in den das Kühlgut einzuführen ist. Dieser Behälter ist mit einem Isolationsmantel 5 aus Glaswolle, Styropor od. dgl. umhüllt. Das Sekundärsystem 3 ist in Fig. 2 deutlicher herausgezeichnet. Es besteht im wesentlichen aus einem doppelwandigen Behälter, der auf der Seite 4 offen ist und in dessen Innenraum das Kältemittel 6 bis zu dem eingezeichneten Flüssigkeitsstand 7 eingefüllt ist. Auf der Oberseite ist in Wärmeberührung mit dem Außenmantel 8 des doppelwandigen Behälters die kalte Seite 9 eines Peltierblocks 10 gut wärmeleitend verbunden. Der Peltierblock 10 befindet sich mit seiner kalten Seite im Bereich des Dampfraumes 11 des Behälters 3. Daher wirkt dieser Behälterteil im Bereich des Peltierblocks mit seiner inneren Oberfläche als Kondensator für das Kältemittel 6, während der mit Flüssigkeit gefüllte Unterteil als Verdampfer wirkt.
• Die Innenwand 12 des Behälters 3 bildet bei dieser Ausführungsform einen glatten zylindrischen Topf, in den die Flasche 2 eingesetzt werden kann.
• Auf der wärmeabführenden warmen Seite 13 ist beim Ausführungsbeispiel ein mit Verdampfung und Kondensation arbeitendes Wärmeübertragungssystem angeschlossen, das aus einem Verdampfer 14, einem Kondensator 15 und Umlaufleitungen 16, 17 besteht. Zur Verbesserung der Wärmeabfuhr ist in dem Behälterraum 18 ein Ventilator 19 eingebaut, der Kühlluft durch die Lufteintrittsöffnungen 20 über den Kondensator 15 bläst. Der unterhalb des Kühlkörpers 3 befindliche Gehäuseraum 21 kann zur Aufnahme des nicht dargestellten Netzanschlußgerätes dienen, wobei temperaturempfindliche Teile des Netzgerätes (z. B. Gleichrichter oder Transistoren) im belüfteten oberen Raum 18 untergebracht sein können. Während bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel das Sekundärsystem als doppelwandiger zylindrischer Behälter vorhanden ist, zeigen Fig.3 und 4 eine Ausführungsmöglichkeit der Erfindung mit einem als Rohrkäfig ausgeführter. Sekundärsystem. Dieser Rohrkäfig besteht aus einem Kranz von parallel zur Hauptachse 22 liegenden Rohren 23, die an beiden Stirnseiten durch je ein Ringrohr 24, 25 verbunden sind. Zur Verbesserung des Wurmaustausches ist ein äußerer Blechmantel 26 vorhanden. an dem die kalte Seite 9 des Peltierblocks 10 gut wärmeleitend angesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist der als Sekundärsystem dienende Behälter auf seiner Unterseite so ausgebuchtet, daß zu kühlende Flaschen mindestens zwei linienförmige Auflagestellen an der Innenseite des käfigförmigen Behälters haben. I n Fi;. ist diese Ausbuchtung mit 27 bezeichnet. Fig. -1 zeig!, wie sich Flaschen 28 und 29 verschiedenen Durchmessers an die entsprechenden Auflagestellen des Behälterkäfigs anlegen. Durch diese Form des nach unten ausgebuchteten Behälterkäfigs ist zugleich dafür gesorgt, daß die einzelnen Flaschen jeweils gut festgelegt sind. Der in Fig. 3 und 4 dargestellte Behälterkäfig ist innerhalb des Rohrsystems auch wieder, ähnlich wie der Behälter 3 der Fig. 2, mit einer Wärmeübertragungsflüssigkeit so weit gefüllt, daß er im Bereich der Flüssigkeitsfüllung als Verdampfer und im Bereich des Dampfraumes als Kondensator der Hilfsflüssigkeit wirken kann. Der das Sekundärsystem bildende Käfig wird, ähnlich wie der Behälter 3 in Fig. 1, mit einer Isolierung 5 in ein entsprechendes Gehäuse eingebaut.
• Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Form des Sekundärsystems auf der kalten Seite des Peltierblocks so gewählt, daß die zu kühlenden Flaschen weitgehend von dem Verdampferteil des Systems umschlossen werden. Die prismatische Auflage, die das Beispiel nach Fig. 3 und 4 zeigt, bringt auch für Flaschen mit unterschiedlichem Durchmesser einen sehr Guten Wärmekontakt. Bei beiden Ausführungsformen ist die Schräglage des Sekundärsystems und der eingesetzten Flaschen besonders wichtig, weil hierdurch ein wirksamer kontinuierlicher Kreislauf in besonders einfacher Weise sichergestellt ist und weil darüber hinaus durch die Schräglage auch die Möglichkeit besteht. den Inhalt von bereits geöffneten Flaschen zu kühlen und kaltzuhalten.
• Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung bei Flaschenkühlern beschränkt, sie kann vielmehr auch zur Kühlung von anderem Kühlgut angewendet werden, das in einen mit einer Isolierung umgebenen Aufnahmebehälter eingesetzt werden soll, der seinerseits eine allseitig gute Kühlwirkung auf das Kühlgut hervorbringen soll.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrothermische Kühlvorrichtung, beispielsweise für Flaschen, mit an der wärmeaufnehmenden Seite und gewünschtenfalls auch an der wärmeabgebenden Seite mindestens eines Peltierblocks angeordnetem,, mit Verdampfung und Kondensation arbeitendem Sekundärsystem, dgflucch gekennzeichnet, daß das der wärmeaufnehmenden Seite des Peltierblocks zugeordnete SekundJrsystern als ein zumindest einseitig offener Behälter ausgebildet ist, dessen wenigstens teilweise mit Hohlräumen versehene Wandung abschnittsweise die Funktion des Verdampfers, des Kondensators und der Verbindungsglieder übernimmt und der den Kühlraum der Kühlvorrichtung innerhalb der Isolierung wenigstens teilweise umgrenzt und als entsprechend geformte Haltevorrichtung für Kühlgut dienen kann.
2. 2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als einseitig offener Behälter ausgebildete Sekundärsystem doppelwandig ist.
3. 3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als zumindest einseitig offener Behälter ausgebildete Sekundärsystem ein Käfig ist aus einem Kranz von parallel zur Hauptachse des Kühlgutbehälters angeordneten Rohren, die an beiden Stirnseiten durch je ein Ringrohr verbunden sind.
4. 4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrkäfig wenigstens teilweise von einem insbesondere den Wärmeaustausch zwischen Peltierblock und Rohrkäfig fördernden Blechmantel umgeben ist.
5. 5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärsystem ein mittels des Roll-Bond-Verfahrens hergestellter Verdampfer ist.
6. 6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärsystem so weit gegen die Senkrechte geneigt ist, daß das Kühlgut einseitig am Behälter anliegt, jedoch der Inhalt beispielsweise einer zu kühlenden offenen Flasche nicht ausläuft.
7. 7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des als Sekundärsystem dienenden, im wesentlichen zylindrischen Behälters in Richtung der Neigung so ausgebuchtet ist, daß in den Behälter eingesetzte zu kühlende Flaschen mindestens zwei linienförmige Auflagestellen an der Behälterwand haben. B. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder nach einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Behälter für das Kühlgut dienende Sekundärsystem in einem vorzugsweise annähernd rechteckigen Gehäuse annähernd diagonal angeordnet ist, und daß der freie Raum unterhalb und/oder oberhalb der Diagonale für die Unterbringung der elektrischen Ausrüstung der Kühlvorrichtung und/oder eines an der wärmeabgebenden Seite des Peltierblocks angeordneten zweiten Sekundärsystems einschließlich eines zugehörigen Ventilators verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 487010; USA.-Patentschrift Nr. 2 903 863; russische Zeitschrift »Zurnal techniceskoj fiziki« 26 (1956), S. 945 bis 957, Aufsatz über »Thermoelektrische Kleinkühlschränke« von J o r d a n i "s v i 1 i und Stilbans.