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Die
Erfindung bezieht sich auf eine kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung
mit einer thermoelektrische Module umfassenden Anordnung, wobei jedes
der thermoelektrischen Module eine relativ abkühlbare Oberfläche und
eine relativ aufheizbare Oberfläche
aufweist, die miteinander durch eine einen thermoelektrischen Übergang
bildende Vorrichtung verbunden sind.
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Beim
thermoelektrischen Kühlen
wird der Peltier-Effekt ausgenutzt. Wenn ein elektrischer Strom
durch den Übergang
von zwei verschiedenen Metallen fließt, ergibt sich ein Anstieg
in der Absorption oder der Freisetzung von Wärme. Wenn der Strom in der
gleichen Richtung fließt,
wie der Strom am heißen Übergang
eines thermoelektrischen Kreises aus den zwei Metallen, wird Wärme absorbiert. Wenn
der Strom in der gleichen Richtung fließt wie der Strom am kalten Übergang
des thermoelektrischen Kreises, wird Wärme freigesetzt. Als nützliches
Ergebnis des Peltier-Effekts sind Module, diesen Effekt ausnutzen,
kommerziell erhältlich.
Beispielsweise ist aus der
US
3 137 142 ein Wärmeübertragungssystem
bekannt, bei dem thermoelektrische Module gestapelt angeordnet sind.
Dabei umfasst eine Matrix vertikal auf Abstand gehaltene Platten, die
durch Felder horizontal auf Abstand gehaltener vertikaler Wärmetauscherlamellen
(Rippen), die wiederum Felder von horizontalen Kanälen für ein Strömungsmedium
definieren, miteinander verbunden sind. Die vertikal auf Abstand
gehaltenen horizontalen Platten weisen an ihren Außenflächen Felder
von horizontal auf Abstand gehaltenen Wärmetauscherlamellen auf, die
Felder von horizontalen Kanälen
für das
Strömungsmedium
bereitstellen, die durch geeignete Einrichtungen wie z.B. Abdeckplatten
aus Metall abgedeckt werden. Die vertikal auf Abstand gehaltenen
horizontalen Platten beinhalten mehrere thermoelektrische Paare,
die heiße
und kalte Übergänge aufweisen.
Die Plattenanordnung ist derart, dass sich die heißen und
die kalten Übergänge jeweils
in benachbarten Platten gegenüberliegen.
Die Felder der horizontalen Strömungsmittelkanäle transportieren
ein Strömungsmedium
zwischen den Feldern der Wärmetauscherlamellen
und erstrecken im wesentlichen in rechten Winkeln zu den Feldern der
horizontalen Kanäle,
die aufgrund der Kanalanordnung das Strömungsmedium zwischen den Feldern
der Wärmetauscherlamellen
transportieren.
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Die
EP 0 338 283 B1 betrifft
eine Kühlvorrichtung
mit einem Aufbau mehrerer thermoelektrischer Kühlmodule, die in einem Stapel
angeordnet sind und sich mit mehreren Abstandselemente abwechseln. Die
Kühlmodule
sind so angeordnet, dass die heißen Oberflächen benachbarter Module genauso
einander gegenüberliegen
wie die kalten Oberflächen.
Der Abstand zwischen zwei jeweils einander gegenüberliegenden Flächen wird
durch Elastomermaterial ausgefüllt.
Ein zu kühlendes
Medium wird durch den Bereich zwischen den kalten Oberflächen geleitet,
während
die Abwärme
an ein anderes Strömungsmedium
abgegeben wird, das zwischen den heißen Oberflächen hindurchgeleitet wird.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, in
der sowohl die Wärme
als auch die Kälte
derartiger thermoelektrischer Kühlmodule
ausgenutzt wird.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einer kombinierten Heiz- und Kühlvorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch gelöst,
dass die aufheizbaren Oberflächen
mit einer Wärmekammer
und die abkühlbaren
Oberflächen
mit einer Kühlkammer in
Verbindung stehen.
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Die
Erfindung lässt
sich insbesondere in Verbindung mit einer Maschine zur Aufbrühung eines Heißgetränks, insbesondere
einer Kaffee- oder einer Teemaschine, einsetzen. Während bei
bisher bekannten Kaffeemaschinen für den professionellen Bereich
Zusatz- oder Beistellgeräte
vorgesehen sind, die meistens einen sogenannten Tassenwärmer und bei
hochwertigen Geräten
zusätzlich
einen gesonderten Kühlschrank
zum Bereitstellen von Sahne und Milch umfassen, die über eine
Ansaugpumpe der Kaffeemaschine zum Aufschäumen zugeführt wird, wird dieser Aufbau
durch die Erfindung erheblich vereinfacht. Statt zwei getrennte
Geräte
zum Erwärmen und
zum Abkühlen
einzusetzen, ist gemäß der Erfindung
vorgesehen, dass nur ein einziges Gerät zum Einsatz kommt. Hierdurch
verringert sich der Platzaufwand. Es entfällt der Platzaufwand für einen Kühlschrank,
der eine eigene Kompressoreinheit benötigt, die Geräusch verursacht
und der Wartung bedarf. Im Unterschied hierzu lässt sich durch die erfindungsgemäß eingesetzten
Peltier-Elemente gleichzeitig auf der einen Seite Kälte und
auf der anderen Seite Wärme
erzeugen. Das erfindungsgemäße Gerät arbeitet
geräuschfrei
und lässt
sich daher auch in geräuschsensiblen
Bereichen einsetzen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Von
Vorteil ist eine Ausgestaltung der Erfindung, gemäß der sich
die Wärmekammer
oberhalb der Anordnung befindet.
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Ebenso
ist es hierbei von Vorteil, wenn sich die Kühlkammer unterhalb der Anordnung
befindet.
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Vorzugsweise
umfasst die Vorrichtung eine eigene Gleichspannungsquelle, oder
sie lässt
sich an ein externes Wechsel-Spannungsnetz anschließen; in
diesem Fall wird vorzugsweise innerhalb der Vorrichtung ein Transformator
zur Erzeugung einer Gleichspannung angeordnet.
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Vorteilhaft
ist auch eine Heiz- und Kühlvorrichtung,
in der die Wärmekammer
und die Kühlkammer
jeweils durch thermisch isolierte Wände und thermisch isolierte
Beschickungstüren
und/oder Beschickungsdeckel gegenüber der Umgebung abgeschlossen
sind.
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Ebenso
erweist sich eine kombinierte Heiz- und Kühlvorrichtung als vorteilhaft,
in der die thermoelektrischen Module über Wärme- und Kältetransferplatten mit der
Wärmekammer
bzw. mit der Kühlkammer
in Verbindung stehen.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass sich die Wärme- und
Kältetransferplatten
sowohl waagrecht ober- und unterhalb der thermoelektrischen Module
als auch in senkrecht ober- und unterhalb der Module erstrecken.
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Ebenfalls
von Vorteil ist eine Anordnung, in der die senkrechten Wärme- und
Kältetransferplatten die
Wärme-
bzw. die Kühlkammer
seitlich begrenzen.
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Besonders
geeignet ist eine Heiz- und Kühlvorrichtung,
in der Mittel zum Wärmetransport
innerhalb der Wärme-
bzw. der Kühlkammer
vorhanden sind. Derartige Mittel umfassen insbesondere von einem
flüssigen
Medium durchströmte
Kanäle
in der Wärme-
bzw. der Kühlkammer.
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Als
vorteilhaft erweist sich eine Heiz- und Kühlvorrichtung, in der das flüssige Medium
in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert.
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Die
Wärme-
bzw. Kälteübertragung
ist neben flüssigen
Medien auch durch feste bzw. gasförmige Stoffe/Materialien vorstellbar.
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Innerhalb
der Kühlkammer
sind Behältnisse für einen
Milch- und/oder
einen Sahnevorrat und/oder für
einen Kaffeevorrat vorgesehen. In der Wärmekammer sind vorzugsweise
mehrere, von Platten gebildete Ebenen vorhanden, auf denen Tassen
und Untertassen warmgehalten werden. Von Vorteil ist es auch, wenn
sich die Platten aus der Wärmekammer
herausziehen lassen.
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Besonders
geeignet ist eine Ausgestaltung der Kühlkammer, gemäß der diese
mit einer Leitung zum Beschicken des Milch- und/oder des Sahnevorrats und/oder
des Kaffeevorrats ausgestattet ist. Dadurch können die Vorratsbehälter in
der Kühlkammer verbleiben.
Der Füllstand
der Vorratsbehälter lässt sich
entweder durch Sichtfenster oder durch elektronische Anzeigen darstellen.
Bei Unterschreiten eines Mindestfüllstandes wird ein Signal gegeben.
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Mit
Vorteil ist die Kühlkammer
mit einer Leitung zum Abgeben einer Portion des Milch- und/oder des
Sahnevorrats und/oder des Kaffeevorrats an ein Gerät zur Weiterverarbeitung
der Milch, der Sahne bzw. des Kaffees ausgestattet. Beispielsweise
ist der Milchvorrat über
die Leitung mit einer Aufschäumvorrichtung
verbunden. Dann kann, etwa parallel zum Erhitzen einer Kaffeeportion
eine vorgegebene Menge der Milch der Aufschäumvorrichtung zugeführt werden,
in der diese anschließend
aufgeschäumt und
zu der Kaffeeportion hinzugefügt
wird.
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Notwendige Öffnungen
an der Kühl-
bzw. Heizkammer ist in verschiedenen Bauweisen ausführbar, Türen, Deckel,
Rollladen, aber auch Schubladen oder Vorhänge aus Material oder eines
Luftstroms sind denkbar. Die Anbringung der jeweiligen Öffnung mit
Verschlussmöglichkeit
ist dabei beliebig frei wählbar.
Heiz- und Kühlvorrichtung
sind in allen zueinander ausgerichteten Kombinationen ausführbar, um
eine möglichst
bedienerfreundliche Ausführung
zu erhalten.
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Für die Innengestaltung
der Heiz- bzw. Kühlkammer
sind verschiedenste Optionen gegeben. Auszüge mit und ohne Teleskopschienen,
drehbare Karussellgestelle oder z.B. vorgegebene Schächte zur
Tassenlagerung und deren gerichteten Transport zur Ausgabe- bzw.
Entnahmestelle. Auch schräg
eingesetzte Einlegeböden
für ein
selbständiges Nachrutschen
(der eingeschlichteten Tassen) in Richtung Entnahmestelle ergeben
eine besonders praktikable Ausführungsform.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Maschine zum Aufbrühen eines
Heißgetränks, insbesondere
Kaffee- oder Teemaschine. Erfindungsgemäß ist diese mit einer oben
beschriebenen Heiz- und Kühlvorrichtung
integriert.
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Es
lässt sich
vorsehen, dass diese Maschine oberhalb oder neben der Heiz- und
Kühlvorrichtung angeordnet
und fest mit dieser verbunden ist, oder ein Gerät für sich darstellt, das einer
oder mehrerer Maschinen zum Aufbrühen eines Heißgetränks zugeordnet
werden kann.
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Nachstehend
wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht einer kombinierten Heiz- und Kühlvorrichtung,
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2 eine
Draufsicht entsprechend einer Schnittlinie A -A aus 1 und
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3 eine
rückseitige
Ansicht der Heiz- und Kühlvorrichtung.
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Eine
Heiz- und Kühlvorrichtung 1 (1) weist
ein Gehäuse 2 mit
thermisch isolierenden Schichten auf. In einem mittleren Bereich
der Vorrichtung 1 ist eine thermoelektrische Module umfassende
Anordnung 3 vorhanden, wobei jedes der thermoelektrischen
Module eine relativ abkühlbare
Oberfläche
und eine relativ aufheizbare Oberfläche aufweist. Die Module sind
derart angeordnet, dass die aufheizbaren Oberflächen nach oben gerichtet sind und
an eine gut die Wärme
leitende Platte oder Bodenfläche 4, 5 (2, 3)
auf der Oberseite und auf der Unterseite angrenzen. Die Platte 4 bildet
die Bodenfläche
einer Wärmekammer 6 aus,
während
die Platte 5 die Decke eines Kühlschranks 7 bildet.
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Sowohl
die Wärmekammer 6 als
auch der Kühlschrank 7 sind
mit einer isolierenden Tür
ausgestattet. Die Wärmekammer 6 kann
zusätzlich
oder alternativ zu der Tür
mit einem nach oben schwenkbaren Deckel 8 und/oder statt
der Tür
mit nach oben schwenkbaren, seitlich angebrachten Klappen 9, 10 ausgestattet
sein.
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Zur
besseren Wärmeleitung,
d.h. im Falle des Kühlschranks
zur besseren Abkühlung,
sind Wärmeleit-
oder transferbleche 11 vorhanden, die sich beispielsweise
senkrecht zu den Platten 4, 5 im Innern der Wärmekammer 6 bzw.
des Kühlschranks 7 erstrecken.
Ebenso kann vorgesehen werden, dass ein Kreislauf mit einem flüssigen Medium
die Wärme überträgt, die
von den thermoelektrischen Modulen der Anordnung 3 erzeugt
wird.
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Die
Heiz- und Kühlvorrichtung 1 hat
entweder eine eigene Energiequelle in Form eines aufladbaren Akkumulators
oder von Batterien, oder sie über ein
stromführendes
Kabel 12 ist an ein elektrisches Versorgungsnetz angeschlossen.
In diesem Fall ist vorzugsweise im Inneren der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 ein
Transformator 13 zur Umwandlung des Wechselstroms in Gleichstrom
vorhanden. Zur Abführung
von bei der Transformation entstehender Wärme sind Belüftungs- oder Abluftschlitze 14 vorgesehen.
Die Wärme
kann jedoch über
wärmeleitende Platten,
wenigstens teilweise, auch in die Wärmekammer 6 überführt werden.
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In
der Kühlkammer 7 sind
Vorratsgefäße 15, 16 für Milch,
Sahne, etc. vorhanden, die jeweils über einen Versorgungsschlauch 17 mit
einer Nachfüllvorrichtung
verbunden sein können
oder an diese anschließbar
sind. Ebenso sind vorzugsweise auch an jedes der Vorratsgefäße 15, 16 Schläuche oder
Leitungen angeschlossen, um die Milch bzw. die Sahne an ein Gerät weiterzuleiten,
in dem diese verbraucht werden, beispielsweise in eine Kaffee- oder
Teemaschine oder in eine Vorrichtung zum Aufschäumen der Milch bzw. der Sahne.
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Innerhalb
der Wärmekammer 6 werden
Tassen 18, Untertassen und/oder andere Geschirre bevorratet,
die vorgewärmt
werden, um bei Bedarf, das Heißgetränk, insbesondere
den Kaffee oder den Tee, darin einzufüllen. Eine Maschine zum Aufbrühen von Heißgetränken wird
daher in unmittelbarer Nähe
der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 angeordnet.
Insbesondere lässt
sich vorsehen, dass die Maschine fest mit der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 verbunden
ist. In diesem Fall lässt
sich die Maschine beispielsweise oberhalb der Heiz- und Kühlvorrichtung 1 anordnen.
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Die
Heiz- und Kühlvorrichtung 1 wird
vorzugsweise als Standgerät über Stellfüße 19 auf
dem Boden stehend ausgeführt.
Alternativ kann die Heiz- und Kühlvorrichtung 1 jedoch
auf einer Arbeitsfläche stehen.
Innerhalb des Gehäuses 2 ist
auch die notwendige Steuertechnik für die Heiz- und Kühlvorrichtung 1 eingebaut.