DE202005014967U1

DE202005014967U1 - Energiespender für ein Behältnis

Info

Publication number: DE202005014967U1
Application number: DE200520014967
Authority: DE
Original assignee: MAYR HASSLER RAINER DOMINIK
Current assignee: EINSTEIN, GABRIEL, AT
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2005-09-22
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2015-09-23

Abstract

Energiespender für ein Behältnis (10) mit einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz, mit einem Aufnahmebehälter (12), der eine offene Ausnehmung (14) darin aufweist, in welche ein Behältnis (10) zumindest teilweise einsetzbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausnehmung (14) des Aufnahmebehälters (12) im Querschnitt größer dimensioniert ist als ein Behältnis (10), sodass zwischen einer Außenwandung (17) eines eingesetzten Behältnisses (10) und einer Innenwandung (16) der Ausnehmung (14) ein umlaufender Freiraum (18) existiert; und
dass die Ausnehmung (14) mit einem Energiespeicher (22) verbindbar ist, der ein Wärmetauschmedium (28) enthält, um bei Bedarf das Wärmetauschmedium (28) aus dem Energiespeicher (22) durch den Freiraum (18) entlang der Außenwandung (17) des Behältnisses (10) strömen zu lassen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Energiespender für ein Behältnis, um eine in dem Behältnis enthaltene Substanz bei Bedarf zu temperierenden, d.h. zu kühlen oder zu erwärmen. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen autonomen Energiespender zum Kühlen eines Getränkebehälters.
2. Technischer Hintergrund
Zum Kühlen und/oder Kühlhalten von Speisen oder Getränken sind beispielsweise Kühlelemente bekannt, die ein Kühlmedium enthalten. Die zuvor in einer Tiefkühleinrichtung gekühlten Kühlelemente werden zusammen mit den zu kühlenden Speisen oder Getränken in eine Kühlbox gegeben. Derartige Kühlelemente sind in der Praxis auch unter dem Begriff Kühlakkus bekannt. Die allgemein verbreiteten Kühlakkus sind im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Zur Erzielung einer wirksameren Kühlung von Getränkebehältern wie beispielsweise Partyfässern mit Bier schlägt die DE 196 31 196 A1 ein speziell ausgebildetes Kühlelement vor, das eine möglichst große Kontaktfläche zwischen dem Kühlelement und dem zu kühlenden Getränkebehälter bereitstellt.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik Getränkebehälter bekannt, die neben dem eigentlichen Behälterkörper zum Aufnehmen eines Getränks einen zweiten Behälter für ein Kühlmedium aufweisen. So offenbart zum Beispiel die DE 85 26 612 U1 einen Flüssigkeitsbehälter, der auf einen zweiten Behälter formschlüssig aufschraubbar ist, wobei in dem zweiten Behälter je nach Bedarf ein Kühlmedium oder ein Heizmedium eingefüllt werden kann. Im Fall der DE 85 30 959 U1 ist der zusätzliche Behälter eines Flüssigkeitsbehälters durch einen Zwischenraum zwischen einer Doppelwand des Flüssigkeitsbehälters gebildet, wobei dieser Zwischenraum über eine verschließbare Öffnung mit einem Kühl- oder Heizmedium befüllbar ist.
Allen diesen herkömmlichen Flüssigkeitsbehältern ist gemeinsam, dass sie zum Kühlen einer in dem Flüssigkeitsbehälter enthaltenen Flüssigkeit ein zusätzliches technisches Hilfsmittel, wie beispielsweise einen separaten Kühlakku, oder ein in einen speziellen Zusatzbehälter des Flüssigkeitsbehälters einzufüllendes, zuvor separat gekühltes Kühlmedium benötigen.
Um diesen Mangel zu beheben, wurden in den letzten Jahren außerdem sogenannte selbstkühlende Flüssigkeitsbehälter entwickelt. Derartige selbstkühlende Flüssigkeitsbehälter umfassen einen Behälter zum Aufnehmen einer bei Bedarf zu kühlenden Flüssigkeit und einen Kühlmittelbehälter mit einem Kühlmittel darin, der in dem Behälter eingebaut ist. Der Kühlmittelbehälter weist einen speziellen Öffnungsmechanismus auf, durch welchen das Kühlmittel wahlweise aus dem Kühlmittelbehälter ausströmen kann, um die in dem Behälter vorhandene Flüssigkeit zu kühlen. Üblicherweise wird als Kühlmittel ein unter Druck in den Kühlmittelbehälter eingefülltes Flüssiggas verwendet, welches bei geöffnetem Öffnungsmechanismus aus dem Kühlmittelbehälter ausströmt und verdampft. Die für diesen Verdampfungsprozess erforderliche Verdampfungswärme entzieht das Flüssiggas über den direkten oder indirekten thermischen Kontakt der Flüssigkeit in dem Behälter, wodurch diese Flüssigkeit gekühlt wird. Hierbei sind grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Kühlsystemen zu unterscheiden.
Bei einer ersten Art von Kühlsystem, wie es zum Beispiel aus den beiden US-Patenten Nr. 6,109,957 und 6,530,235 oder der DE 100 20 282 A1 bekannt ist, entweicht das Flüssiggas aus dem Kühlmittelbehälter bei geöffnetem Öffnungsmechanismus direkt in die Flüssigkeit in dem Behälter. Die Flüssigkeit wird somit durch direkten thermischen Kontakt mit dem Flüssiggas gekühlt. Bei dieser Art von Kühlsystem ist insbesondere auf ein lebensmittelverträgliches Flüssiggas zu achten.
Bei der anderen Art Kühlsystem wird das aus dem Kühlmittelbehälter entweichende Flüssiggas nicht mit der zu kühlenden Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbehälter vermischt. Das bei geöffnetem Öffnungsmechanismus entweichende Flüssiggas wird vielmehr durch einen Kanal geleitet, der mit dem Innern des Flüssigkeitsbehälters und damit mit der zu kühlenden Flüssigkeit in Kontakt steht. Durch den indirekten thermischen Kontakt mit der Flüssigkeit im Behälterkörper entzieht das Flüssiggas der Flüssigkeit die für den Verdampfungsprozess erforderliche Verdampfungswärme, wodurch die Flüssigkeit gekühlt wird. Solche selbstkühlenden Flüssigkeitsbehälter sind zum Beispiel aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2004 004 447 U1, den internationalen Anmeldungen WO-A-99/19677 und WO-A-01/90666, der US-Patentanmeldung Nr. US-A-2002/116,942, der britischen Patentanmeldung GB-A-2,327,117 oder den französischen Patentanmeldungen FR-A-2,704,940, FR-A-2,715,717 und FR-A-2,762,076 bekannt.
Allen oben genannten herkömmlichen selbstkühlenden Flüssigkeitsbehältern ist gemeinsam, dass der eigentliche Flüssigkeitsbehälter gegenüber einem Flüssigkeitsbehälter ohne Kühlmechanismus modifiziert werden muss, um ein Eingreifen oder Einschieben des Kühlmittelbehälters in den Flüssigkeitsbehälter zu ermöglichen.
Schließlich offenbaren die beiden britischen Druckschriften GB-A-1,176,218 (entspricht dem US-Patent Nr. 3,338,067) und GB-A-2,346,204 jeweils ein Behältersystem mit einem Flüssigkeitsbehälter und einem separaten Kühlmittelbehälter, wobei der Kühlmittelbehälter in eine entsprechende Ausnehmung im Boden des Flüssigkeitsbehälters eingeschoben ist und ein Gas enthält, das beim Entweichen aus dem Kühlmittelbehälter durch eine entsprechende Ventilöffnung und Strömen durch einen Zwischenraum zwischen der Außenwand des Kühlmittelbehälters und der Wandung der Ausnehmung des Flüssigkeitsbehälters die Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter kühlt. In beiden Fällen dient der Kühlmittelbehälter zugleich der Stabilisierung des Flüssigkeitsbehälters und damit des gesamten Behältersystems, indem er den Boden des Behältersystems bereitstellt. Die beiden bekannten Behältersysteme sind daher jeweils nur zum Vertrieb in der Kombination mit beiden Behältern geeignet.
Ferner beschreibt die DE 201 08 035 U1 eine Einrichtung zum Kühlen oder Erwärmen eines Getränkebehälters für ein Kraftfahrzeug, bei der ein Halter zum Aufnehmen eines Getränkebehälters vorgesehen ist, in den ein Peltier-Element integriert ist, das an die Stromversorgung des Kraftfahrzeugs anschließbar ist Des Weiteren offenbart die DE 199 26 590 C2 einen kompakten und autonomen Getränkedosen- und Flaschenkühler, der einfach aus einem Rohr aufgebaut ist, das eine Getränkedose oder Flasche aufnehmen kann und an dessen unteren Ende ein Gleichstromlüfter zum Erzeugen eines kühlenden Luftstroms eingesetzt ist.
In diesem Zusammenhang sind schließlich auch Babyflaschenwärmer bekannt, die einen becherförmigen Halter zum Aufnehmen einer Babytrinkflasche aufweisen. In den Innenraum des Babyflaschenwärmers wird etwas Wasser eingefüllt, welches durch eine elektrische Heizung im Boden oder in der Wandung des Halters vorgesehen ist, sodass eine Babytrinkflasche bzw. deren Inhalt in dem erwärmten Wasser erwärmt werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen autonomen Energiespender für ein Behältnis einfacher Bauart vorzusehen, der keine Modifikation des zu temperierenden Behältnisses erfordert.
Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe gelöst durch einen Energiespender mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Der Energiespender für ein Behältnis mit einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz weist einen Aufnahmebehälter auf, der eine offene Ausnehmung darin aufweist, in welche ein Behältnis zumindest teilweise einsetzbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung des Aufnahmebehälters im Querschnitt größer dimensioniert ist als ein Behältnis, sodass zwischen einer Außenwandung eines eingesetzten Behältnisses und einer vorzugsweise mit einer Spiralwindung strukturierten Innenwandung der Ausnehmung ein umlaufender Freiraum existiert; und dass die Ausnehmung mit einem Energiespeicher verbindbar ist, der ein Wärmetauschmedium enthält, um bei Bedarf das Wärmetauschmedium aus dem Energie speicher durch den Freiraum entlang der Außenwandung des Behältnisses strömen zu lassen, um so das Behältnis und damit die in ihm enthaltene Substanz zu temperieren (zu kühlen oder zu erwärmen).
Der Energiespender der Erfindung besitzt eine Ausnehmung, in welche ein herkömmliches Behältnis (zum Beispiel Getränkedose, PET-Flasche, etc.) ohne Modifikation desselben eingesetzt werden kann. Das Temperieren des Behältnisses bzw. dessen Inhalts erfolgt mittels eines Wärmetauschmediums, das bei Bedarf aus dem Energiespeicher durch einen an das Behältnis angrenzenden Freiraum strömt. Der erfindungsgemäß ausgebildete Energiespender zeichnet sich durch wenig Bauteile und eine einfache Konstruktion aus. Außerdem ist er problemlos als autonomer Energiespender verwendbar, da er je nach Ausführungsform überhaupt keine Energiezufuhr von außen oder nur eine geringe Energiezufuhr, die durch Batterien oder Akkus bewerkstelligt werden kann, benötigt.
Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff „Temperieren" sowohl das „Kühlen" als auch das „Erwärmen" umfasst. Im gleichen Sinn umfasst das „Wärmetauschmedium" sowohl ein „Kühlmedium" als auch ein „Heizmedium".
Außerdem können mit dem erfindungsgemäßen Energiespender grundsätzlich beliebige Behältnisse, insbesondere Fluidbehälter, wie beispielsweise Getränkedosen, Getränkeflaschen aus Glas oder Kunststoff, Getränkekartons, Ampullen für Arzneimittel, Patronen für Hilfsmittel oder Schmiermittel und dergleichen temperiert, d.h. gekühlt oder erwärmt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe durch einen Energiespender mit den Merkmalen von Anspruch 3 gelöst.
Der Energiespender für ein Behältnis mit einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz besitzt einen Aufnahmebehälter, der eine offene Ausnehmung darin aufweist, in welche ein Behältnis zumindest teilweise einsetzbar ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwandung der Ausnehmung zumindest teilweise aus einem thermisch leitfähigen Material gemacht ist und mit einem Hohlraum in dem Aufnahmebehälter in thermischem Kontakt steht; dass der Hohlraum mit einem Energiespeicher verbindbar ist, der ein Wärmetauschmedium enthält, um bei Bedarf das Wärmetauschmedium aus dem Energiespeicher in und durch den Hohlraum strömen zu lassen; und dass der Aufnahmebehälter eine Austrittsöffnung aufweist, durch welche das Wärmetauschmedium nach dem Durchströmen des Hohlraums aus dem Aufnahmebehälter austreten kann.
Dieser Energiespender der Erfindung besitzt ebenfalls eine Ausnehmung, in welche ein herkömmliches Behältnis (zum Beispiel Getränkedose, PET-Flasche, etc.) ohne Modifikation desselben eingesetzt werden kann. Das Temperieren des Behältnisses bzw. dessen Inhalts erfolgt mittels eines Wärmetauschmediums, das bei Bedarf aus dem Energiespeicher durch einen Hohlraum des Aufnahmebehälters strömt. Der erfindungsgemäß ausgebildete Energiespender zeichnet sich durch wenig Bauteile und eine einfache Konstruktion aus. Außerdem ist er problemlos als autonomer Energiespender verwendbar, da er je nach Ausführungsform überhaupt keine Energiezufuhr von außen oder nur eine geringe Energiezufuhr, die durch Batterien oder Akkus bewerkstelligt werden kann, benötigt.
Die Energiespender des ersten und des zweiten Aspekts bilden jeweils ein offenes System, bei dem das Wärmetauschmedium nach dem einmaligen Temperieren des Behältnisses den Aufnahmebehälter verlässt.
In einer Ausgestaltung ist der Energiespeicher des Energiespenders des ersten oder des zweiten Aspekts ein Flüssiggasbehälter (Patrone, Kartusche oder dergleichen), der eine Ausgabevorrichtung (Ventilvorrichtung oder dergleichen) aufweist, die an den Freiraum bzw. den Hohlraum angeschlossen ist. Ferner ist vorzugsweise eine Betätigungsvorrichtung zum Öffnen dieser Ausgabevorrichtung des Energiespeichers vorgesehen.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung tritt ein Flüssiggas als das Wärmetauschmedium bei geöffneter Ventilvorrichtung in den Freiraum bzw. den Hohlraum aus und verdampft. Die für diesen Verdampfungsprozess erforderliche Verdampfungswärme entzieht das Flüssiggas der Wandung des Behältnisses bzw. der Wandung des Aufnahmebehälters, der mit dem Behältnis in thermischem Kontakt steht, sodass schließlich die Substanz in dem Behältnis gekühlt wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Energiespeicher wiederbefüllbar und/oder austauschbar in bzw. an dem Aufnahmebehälter angeordnet. Außerdem kann der Energiespeicher zum Beispiel unterhalb oder seitlich der Ausnehmung des Aufnahmebehälters vorgesehen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Energiespeicher in einer weiteren Ausnehmung des Aufnahmebehälters angeordnet, die über eine Durchgangsöffnung mit dem Freiraum bzw. dem Hohlraum in Verbindung steht.
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch einen Energiespender mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Dieser Energiespender für ein Behältnis mit einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz besitzt einen Aufnahmebehälter, der eine offene Ausnehmung darin aufweist, in welche ein Behältnis zumindest teilweise einsetzbar ist, und dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Innenwandung der Ausnehmung zumindest teilweise aus einem thermisch leitfähigen Material gemacht ist und mit einem abgeschlossenen Hohlraum in dem Aufnahmebehälter in thermischem Kontakt steht; und dass der Hohlraum mit einem Energiespeicher gekoppelt ist, der ein Wärmetauschmedium aufweist, um bei Bedarf das Wärmetauschmedium des Energiespeichers durch den Hohlraum strömen zu lassen.
Dieser Energiespender der Erfindung besitzt ebenfalls eine Ausnehmung, in welche ein herkömmliches Behältnis ohne weitere Modifikation des Behältnisses eingesetzt werden kann. Das Temperieren des Behältnisses bzw. dessen Inhalts erfolgt mittels eines Wärmetauschmediums, das bei Bedarf aus dem Energiespeicher durch einen Hohlraum des Aufnahmebehälters strömt. Bei diesem Energiespender handelt es sich um ein geschlossenes System, bei dem das Wärmetauschmedium den Aufnahmebehälter nach einem einmaligen oder nach mehreren Temperiervorgängen nicht verlässt, sondern darin eingeschlossen bleibt. Der erfindungsgemäß ausgebildete Energiespender zeichnet sich durch wenig Bauteile und eine einfache Konstruktion aus. Außerdem ist er problemlos als autonomer Energiespender verwendbar, da er je nach Ausführungsform überhaupt keine Energiezufuhr von außen oder nur eine geringe Energiezufuhr, die durch Batterien oder Akkus bewerkstelligt werden kann, benötigt.
Eine Ausgestaltung des Energiespenders des geschlossenen Einmalsystems ist dadurch gekennzeichnet, das der Hohlraum des Aufnahmebehälters wenigstens zwei voneinander getrennte Stoffe enthält, deren Reaktion miteinander das Wärmetauschmedium ergibt, und dass der Energiespeicher eine Vorrichtung zum Auflösen der Trennung der Stoffe aufweist. Alternativ sind die wenigstens zwei voneinander getrennten Stoffe, deren Reaktion miteinander das Wärmetauschmedium ergibt, in dem Energiespeicher enthalten, und ferner weist der Energiespeicher eine Vorrichtung zum Auflösen der Trennung der Stoffe sowie eine Vorrichtung zum Öffnen einer Durchgangsöffnung zwischen dem Energiespeicher und dem Hohlraum des Aufnahmebehälters auf.
Bei einer Ausgestaltung des Energiespenders des geschlossenen Mehrfachsystems ist der Hohlraum des Aufnahmebehälters mit dem Wärmetauschmedium gefüllt, und der Energiespeicher weist eine Temperiervorrichtung zum Temperieren des Wärmetauschmediums auf. Die Temperiervorrichtung für das Wärmetauschmedium kann beispielsweise ein Pettier-Element enthalten, das je nach Stromflussrichtung durch das Peltier-Element eine Abkühlung oder Erwärmung zeigt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Energiespenders des geschlossenen Mehrfachsystems ist der Hohlraum des Aufnahmebehälters mit einem salzhaltigen Wärmetauschmedium gefüllt, und der Energiespeicher weist eine Kristallisationsvorrichtung zum Initiieren einer Kristallisation des Wärmetauschmediums auf. Dieser Mechanismus ist grundsätzlich auch von den so genannten Taschenwärmern bekannt.
Zur Erzielung einer gleichmäßigeren Temperierung der Wandung des Aufnahmebehälters und damit des Behältnisses kann der Energiespeicher oder der Aufnahmebehälter ferner eine Zirkulationsvorrichtung zum Zirkulieren des Wärmetauschmediums durch den Hohlraum des Aufnahmebehälters aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Darin zeigen:
1 eine stark vereinfachte Schnittansicht eines Energiespenders mit einem eingesetzten Behältnis gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine stark vereinfachte Schnittansicht eines Energiespenders mit einem eingesetzten Behältnis gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 eine stark vereinfachte Schnittansicht eines Energiespenders mit einem einzusetzenden Behältnis gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine stark vereinfachte Schnittansicht eines Energiespenders mit einem einzusetzenden Behältnis gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
5 eine stark vereinfachte Schnittansicht eines Energiespenders mit einem einzusetzenden Behältnis gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON DERZEIT BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS-BEISPIELEN
Die Figuren zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele eines Energiespenders gemäß der vorliegenden Erfindung als derzeit bevorzugte Ausführungsformen, ohne dass die Erfindung nur auf die gezeigten und nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein soll.
Der in der 1 dargestellte Energiespender dient dem Kühlen eines Behältnisses 10, insbesondere eines Fluidbehälters wie beispielsweise einer Getränkedose oder einer PET-Flasche. Hierbei muss er Fluidbehälter gegenüber einem herkömmlichen Fluidbehälter vorteilhafterweise nicht modifiziert werden, um mit dem erfindungsgemäßen Energiespender verwendet werden zu können. Es ist lediglich erforderlich, dass der Energiespender der Form und der Größe des Behältnisses 10 angepasst ist, was aufgrund der Standardisierung von Getränkedosen und PET-Flaschen keine große Anzahl verschiedener Energiespender für verschiedene Anwendungen erforderlich macht.
Der Energiespender selbst enthält im Wesentlichen einen Aufnahmebehälter 12, der eine oben offene Ausnehmung 14 aufweist. Diese Ausnehmung 14 ist derart bemessen, dass sie im Querschnitt etwas größer als das aufzunehmende Behältnis 10 bemessen ist, sodass zwischen einer Innenwandung 16 der Ausnehmung 14 und einer Außenwandung 17 des eingesetzten Behältnisses 10 ein umlaufender Freiraum 18 existiert. Außerdem ist die Ausnehmung 14 so tief gewählt, dass ein wesentlicher Teil des Behältnisses 10 in den Aufnahmebehälter 12 eingesetzt werden kann. Die Innenwandung 16 der Ausnehmung 14 ist vorzugsweise in der Form einer Spiralwindung strukturiert.
Unterhalb der Ausnehmung 14 weist der Aufnahmebehälter 12 eine weitere Ausnehmung 20 auf, die von unten zugänglich ist und die der Aufnahme eines Energiespeichers 22 dient. Der Energiespeicher 22 ist zum Beispiel ein Flüssiggasbehälter in der Form einer Patrone, einer Kartusche oder dergleichen. Als Flüssiggas eignet sich zum Beispiel R134a, Stickstoff, Kohlendioxid und dergleichen.
Die Ausnehmung 20 für den Energiespeicher 22 und die Ausnehmung 14 für das Behältnis 10 sind durch eine Durchgangsöffnung 24 miteinander verbindbar. Eine Ausgabevorrichtung 26, wie beispielsweise eine Ventilvorrichtung, des Flüssiggasbehälters 22 ist an diese Durchgangsöffnung 24 angeschlossen, sodass bei einer geöffneten Ventilvorrichtung 26 das als Wärmetauschmedium 28 dienende Flüssiggas aus dem Flüssiggasbehälter 22 durch die Durchgangsöffnung 24 in den Freiraum 18 ausströmt. Dort strömt das Flüssiggas 28 entlang der Außenwandung 17 des Behältnisses 10 durch den Freiraum spiralförmig nach oben, wobei es verdampft und schließlich den Aufnahmebehälter 12 an seinem oberen Ende verlässt. Die für die Verdampfung notwendige Energie entzieht das Flüssiggas 28 dem Behältnis und damit der Substanz in dem Behältnis 10, wodurch die Substanz effektiv gekühlt wird.
In einer Ausführungsform weist der Aufnahmebehälter 12 ferner eine Betätigungsvorrichtung 32 zum Beispiel in Form eines Knopfes, einer Taste oder dergleichen auf, um die Ausgabevorrichtung 26 des Flüssiggasbehälters 22 zu öffnen. Alternativ kann ein Austreten des Flüssiggases 28 aus dem Flüssiggasbehälter 22 auch dadurch bewirkt werden, dass der Flüssiggasbehälter 22 von unten mit seiner Ventilvorrichtung 26 gegen die Durchgangsöffnung 24 gedrückt wird und dadurch zum Beispiel eine Membran durchstoßen wird.
Die Ausnehmung 20 für den Flüssiggasbehälter 22 kann optional durch einen Deckel 30 verschließbar sein. Der Aufnahmebehälter 12 kann aus einem beliebigen material gemacht sein, bevorzugte Materialien sind aber leichte Materialien wie Styropor und Kunststoffe.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem obigen Ausführungsbeispiel allein in der Anordnungsposition des Flüssiggasbehälters 22. Dieser ist hier nicht unterhalb sondern seitlich neben der Ausnehmung 14 für das Behältnis 10 vorgesehen.
Die übrigen Komponenten und deren Funktionsweisen entsprechen jenen des ersten Ausführungsbeispiels und sind mit den gleichen Bezugsziffern wie in 1 gekennzeichnet.
Tests mit Energiespendern der in 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsformen haben gezeigt, dass ein Kühlen von 250 ml einer Flüssigkeit in einer herkömmlichen Getränkedose um etwa 10°C innerhalb von nur etwa 1 Minute mit nur etwa 20 ml bis 40 ml Flüssiggas des Typs R134a möglich ist.
Bezug nehmend auf 3 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel eines Energiespenders der Erfindung erläutert. Dabei sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet wie in 1 und 2. Das dritte Ausführungsbeispiel von 3 unterscheidet sich von den obern erläuterten Energiespendern durch den Strömungspfad des Wärmetauschmediums 28.
Die Ausnehmung 14 des Aufnahmebehälters 12 ist m Querschnitt im Wesentlichen gleich dem aufzunehmenden Behältnis 10 ausgebildet, sodass ein möglichst geringer Abstand zwischen der Außenwandung 17 des Behältnisses 10 und der Innenwandung 16 der Ausnehmung 14 erzielt werden kann, was für einen Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Elementen von Vorteil ist. Der thermische Kontakt zwischen dem Behältnis 10 und dem Aufnahmebehälter 12 erfolgt dabei in Abhängigkeit von der Größe des Spalts zwischen den beiden Elementen unmittelbar in Form von Wärmeleitung oder indirekt über Wärmestrahlung.
Wie in 3 dargestellt, ist der Aufnahmebehälter 12 doppelwandig aufgebaut, sodass er zwischen seiner Innenwandung 16 und seiner Außenwandung 34 einen Hohlraum 36 aufweist, durch den ein Wärmetauschmedium 28, zum Beispiel ein Kühlmedium strömen kann. Um eine effektive Kühlung eines in den Energiespender gesetzten Behältnisses 10 zu erzielen, ist die Wandung 16 der Ausnehmung 14 des Aufnahmebehälters 12 zumindest teilweise – möglichst größtenteils – aus einem thermisch leitfähigen Material gemacht, und die Wandung 16 der Ausnehmung 14 des Aufnahmebehälters 12 steht zumindest teilweise – bevorzugt größtenteils – mit dem Hohlraum 20 in thermischem Kontakt. Die Außenwandung 34 des Aufnahmebehälters 12 besteht vorzugsweise aus einem thermisch isolierenden Material oder ist mit einer thermisch isolierenden Abdeckung bzw. Hülle versehen.
Unterhalb der Ausnehmung 14 ist in einer weiteren Ausnehmung 20 des Aufnahmebehälters 12 ein Energiespeicher 22 angeordnet, der mit dem Aufnahmebehälter 12 bzw. dessen Hohlraum 36 gekoppelt ist. Wahlweise kann der Energiespeicher 22 analog 2 auch seitlich neben der Ausnehmung 14 für das Behältnis 10 angeordnet werden.
Der Energiespeicher 22 ist derart ausgebildet, dass er bei Bedarf, d.h. auf Wunsch des Benutzers ein Wärmetauschmedium 28 durch den Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 strömen lässt, um die mit dem Hohlraum 36 in thermischem Kontakt stehende Innenwandung 16 der Ausnehmung 14 des Aufnahmebehälters 12 zu temperieren. Der Aufnahmebehälter 12 weist außerdem eine Austrittsöffnung 38 auf, durch welche das Wärmetauschmedium 28 den Hohlraum 36 wieder verlassen kann.
In der hier dargestellten Ausführungsform des Energiespenders ist der Energiespeicher 22 ein Behälter auf, in den unter Druck ein Flüssiggas wie zum Beispiel CO₂ oder N₂ gefüllt ist. Der Flüssiggasbehälter 22 steht mit dem Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 über eine Ventilvorrichtung 26 und eine Durchgangsöffnung 24 in Verbindung. Das Öffnen der Ventilvorrichtung 26 kann durch eine geeignete Betätigungsvorrichtung 32 an dem Energiespender erfolgen, die zum Beispiel durch festes Eindrücken des Behältnisses 10 in die Ausnehmung 14 des Aufnahmebehälters 12, durch Eindrücken einer Ventilnadel vom Boden des Energiespenders her oder dergleichen betätigt werden kann. Die Ventilvorrichtung 26 muss hierbei selbstverständlich nicht mittig angeordnet sein, wie in der hier beschriebenen 3.
Wird die Ventileinrichtung 26 bei Bedarf durch den Benutzer geöffnet, so strömt das Flüssiggas 28 aus dem Flüssiggasbehälter 22 durch die Durchgangsöffnung 24 in den Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 und verdampft dort. Die hierzu notwendige Verdampfungswärme entzieht das Flüssiggas 28 der Wandung 16 der Ausnehmung 14 und – über den thermischen Kontakt der Wandung 16 mit dem Behältnis 10 – auch dem Behältnis 10, sodass dieses gekühlt wird. Das verdampfte Flüssiggas 28 tritt schließlich aus der/den Austrittsöffnungen) 38 aus dem Aufnahmebehälter 12 aus.
Zur Erzielung einer höheren Kühlleistung kann die Wandung 16 der Ausnehmung 14 an ihrer dem Hohlraum 36 zugewandten Innenseite zusätzlich profiliert sein, um die thermische Kontaktfläche zu dem Flüssiggas 28 zu vergrößern. Wahlweise kann die Wandung 16 der Ausnehmung 14 auch an der dem Fluidbehälter 10 zugewandten Seite profiliert sein, um eine Wärmestrahlfläche zu vergrößern.
Der in 3 dargestellte und oben beschriebene Energiespender stellt wie die in 1 und 2 veranschaulichten Energiespender ein offenes System dar, das nur einmal benutzt werden kann, da das Flüssiggas 28 nach dem Kühlen des Fluidbehälters 10 aus dem System austritt.
Die Flüssiggasbehälter 22 können dabei wiederbefüllbar sein und/oder austauschbar in der Ausnehmung 20 angeordnet sein, sodass der Energiespender wieder verwendbar ist. Alternativ kann der Energiespeicher 22 aber auch fest in den Aufnahmebehälter 12 integriert sein, sodass ein Einmalsystem erzeugt wird, das nur einmal verwendbar ist.
Die Außenform des Energiespenders der obigen Ausführungsbeispiele ist grundsätzlich beliebig. Außerdem kann der Energiespender mit einer mechanischen und/oder magnetischen Befestigungsvorrichtung versehen sein, um den Energie spender an einer gewünschten Stelle an irgendeinem geeigneten Gegenstand befestigen zu können.
Unter Bezugnahme auf 4 und 5 werden nachfolgend zwei Ausführungsbeispiele von Energiespendern eines geschlossenen Systems beschrieben. Dabei sind gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie in den obigen Ausführungsbeispielen gekennzeichnet und auf eine wiederholte Beschreibung von Aufbau und Funktionsweise wird verzichtet.
Bei dem in 4 dargestellten Energiespender handelt es sich um ein geschlossenes System, das mehrfach benutzt werden kann. Der Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 enthält wenigstens zwei Stoffe 28₁ und 28₂ , deren Reaktion miteinander ein Kühlmedium 28 ergibt, und mittels Trennwänden 40 voneinander im Hohlraum 36 getrennt sind. Bei den voneinander getrennten Stoffen handelt es sich zum Beispiel um ein Salz und um Wasser. Dem Fachmann sind hierbei zum Beispiel die Kombinationen Kaliumchlorid, Salpeter, Salmiaksalz und Wasser sowie Salmiak, Salpeter, Glaubersalz und Wasser bekannt.
Der Energiespeicher 22 enthält eine Vorrichtung zum Öffnen der Trennwände 40 mittels einer Betätigungsvorrichtung 32 für den Benutzer. Alternativ sind die wenigstens zwei voneinander getrennten Stoffe 28₁ und 28₂ , deren Reaktion miteinander das Kühlmedium 28 ergibt, in dem Energiespeicher 22 selbst enthalten, und ferner sind eine Vorrichtung zum Auflösen der Trennung der Stoffe sowie eine Vorrichtung zum Öffnen einer Verbindung zwischen dem Energiespeicher 22 und dem Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 vorhanden.
In dem Ausführungsbeispiel von 5 ist der Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 abgeschlossen und ständig mit einem Wärmetauschmedium 28 gefüllt, das bei Bedarf durch den Energiespeicher 22 gekühlt oder erwärmt werden kann. Hierzu weist der Energiespeicher 22 zum Beispiel eine Temperiervorrichtung 42 auf, die mit dem Hohlraum 36 in thermischem Kontakt steht und wahlweise als Heizvorrichtung oder als Kühlvorrichtung ausgebildet sein kann. In einer bevorzugten Ausführungs form enthält diese Temperiervorrichtung 42 ein Peltier-Element, das je nach Stromflussrichtung entweder eine Kühlung oder eine Erwärmung zeigt.
Zum Erzielen einer gleichmäßigeren Temperaturverteilung des Wärmetauschmediums 28 im Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 und damit einer besseren Wärmetauschleistung mit der Wandung 16 und dem Fluidbehälter 10 ist der Hohlraum 36 mit einer Trennwand 46 ausgebildet, um einen Strömungskanal für das Wärmetauschmedium 28 zu bilden. Zum Zirkulieren des Wärmetauschmediums 28 durch diesen Strömungskanal weist der Aufnahmebehälter 12 oder der Energiespeicher 22 eine Zirkulationsvorrichtung 44 zum Beispiel in Form einer Pumpe auf.
Zum Betreiben der Temperiervorrichtung 42 und der Zirkulationsvorrichtung 44 sind in dem Energiespeicher 22 Batterien oder Akkus als Stromversorgung eingesetzt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel, das nicht graphisch dargestellt ist, bildet ein geschlossenes Mehrfachsystem des Energiespenders. Der Hohlraum 36 des Aufnahmebehälters 12 ist mit einer Salzlösung gefüllt und der Energiespeicher 22 weist eine Kristallisationsvorrichtung zum Initiieren einer Kristallisation der Salzlösung auf. Die Kristallisationsvorrichtung ist zum Beispiel ein Metallclicker, durch dessen Betätigung die Kristallbildung und die damit verbundene Wärmefreigabe gestartet wird. Zum „Aufladen" des Heizmediums wird die feste Salz-Wasser-Mischung in heißem Wasser wieder gelöst, sodass dieses System mehrmals zum Erwärmen eines Fluidbehälters 10 verwendet werden kann. Dieser Mechanismus ist grundsätzlich auch von den so genannten Taschenwärmern bekannt.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass zahlreiche Veränderungen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist. Insbesondere sind weitere Kombinationsmöglichkeiten der Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele denkbar, die nicht ausdrücklich in Zusammenhang mit jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele genannt worden sind.

10: Behältnis (Getränkedose, PET-Flasche, etc.)
12: Aufnahmebehälter
14: Ausnehmung von 12
16: Innenwandung von 14
17: Außenwandung von 10
18: Freiraum
20: Ausnehmung
22: Energiespeicher
24: Durchgangsöffnung
26: Ausgabevorrichtung
28: Wärmetauschmedium (Kühlmedium, Heizmedium)
28₁: erster Stoff für Kühlmedium
28₂: zweiter Stoff für Kühlmedium
30: Deckel
32: Betätigungsvorrichtung
34: Außenwandung von 12
36: Hohlraum von 12
38: Austrittsöffnung
40: Trennwände
42: Temperiervorrichtung
44: Zirkulationsvorrichtung
46: Trennwand

Claims

Energiespender für ein Behältnis (10) mit einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz, mit einem Aufnahmebehälter (12), der eine offene Ausnehmung (14) darin aufweist, in welche ein Behältnis (10) zumindest teilweise einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (14) des Aufnahmebehälters (12) im Querschnitt größer dimensioniert ist als ein Behältnis (10), sodass zwischen einer Außenwandung (17) eines eingesetzten Behältnisses (10) und einer Innenwandung (16) der Ausnehmung (14) ein umlaufender Freiraum (18) existiert; und dass die Ausnehmung (14) mit einem Energiespeicher (22) verbindbar ist, der ein Wärmetauschmedium (28) enthält, um bei Bedarf das Wärmetauschmedium (28) aus dem Energiespeicher (22) durch den Freiraum (18) entlang der Außenwandung (17) des Behältnisses (10) strömen zu lassen.
Energiespender nach Anspruch 1, bei welchem die Innenwandung (16) der Ausnehmung (14) mit einer Spiralwindung strukturiert ist.
Energiespender für ein Behältnis (10) mit einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz, mit einem Aufnahmebehälter (12), der eine offene Ausnehmung (14) darin aufweist, in welche ein Behältnis (10) zumindest teilweise einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwandung (16) der Ausnehmung (14) zumindest teilweise aus einem thermisch leitfähigen Material gemacht ist und mit einem Hohlraum (36) in dem Aufnahmebehälter (12) in thermischem Kontakt steht; dass der Hohlraum (36) mit einem Energiespeicher (22) verbindbar ist, der ein Wärmetauschmedium (28) enthält, um bei Bedarf das Wärmetauschmedium (28) aus dem Energiespeicher (22) in und durch den Hohlraum (36) strömen zu lassen; und dass der Aufnahmebehälter (12) eine Austrittsöffnung (38) aufweist, durch welche das Wärmetauschmedium (28) nach dem Durchströmen des Hohlraums (36) aus dem Aufnahmebehälter (12) austreten kann.
Energiespender nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Energiespeicher (22) einen Flüssiggasbehälter ist, der eine Ausgabevorrichtung (26) aufweist, die an den Freiraum (18) bzw. den Hohlraum (36) angeschlossen ist.
Energiespender nach Anspruch 4, ferner mit einer Betätigungsvorrichtung (32) zum Öffnen der Ausgabevorrichtung (26) des Energiespeichers (22).
Energiespender nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Energiespeicher (22) wiederbefüllbar ist und/oder austauschbar in bzw. an dem Aufnahmebehälter (12) angeordnet ist.
Energiespender nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Energiespeicher (22) in einer weiteren Ausnehmung (20) des Aufnahmebehälters (12) angeordnet ist, die über eine Durchgangsöffnung (24) mit dem Freiraum (18) bzw. dem Hohlraum (36) in Verbindung steht.
Energiespender nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem der Energiespeicher (22) unterhalb oder seitlich der Ausnehmung (14) des Aufnahmebehälters (12) vorgesehen ist.
Energiespender für ein Behältnis (10) mit einer bei Bedarf zu temperierenden Substanz, mit einem Aufnahmebehälter (12), der eine offene Ausnehmung (14) darin aufweist, in welche ein Behältnis (10) zumindest teilweise einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenwandung (16) der Ausnehmung (14) zumindest teilweise aus einem thermisch leitfähigen Material gemacht ist und mit einem abgeschlossenen Hohlraum (36) in dem Aufnahmebehälter (12) in thermischem Kontakt steht; und dass der Hohlraum (36) mit einem Energiespeicher (22) gekoppelt ist, der ein Wärmetauschmedium (28) aufweist, um bei Bedarf das Wärmetauschmedium (28) des Energiespeichers (22) durch den Hohlraum (36) strömen zu lassen.
Energiespender nach Anspruch 9, bei welchem das Wärmetauschmedium (28) nur einen Temperierzyklus durchführen kann.
Energiespender nach Anspruch 10, bei welchem der Hohlraum (36) des Aufnahmebehälters (12) wenigstens zwei voneinander getrennte Stoffe (28₁ , 28₂ ) enthält, deren Reaktion miteinander das Wärmetauschmedium (28) ergibt, und der Energiespeicher (22) eine Vorrichtung zum Auflösen der Trennung (40) der Stoffe (28₁ , 28₂ ) aufweist.
Energiespender nach Anspruch 10, bei welchem der Energiespeicher (22) wenigstens zwei voneinander getrennte Stoffe (28₁ , 28₂ ) enthält, deren Reaktion miteinander das Wärmetauschmedium (28) ergibt, und der Energiespeicher (22) ferner eine Vorrichtung zum Auflösen der Trennung (40) der Stoffe (28₁ , 28₂ ) sowie eine Vorrichtung zum Öffnen einer Durchgangsöffnung (24) zwischen dem Energiespeicher (22) und dem Hohlraum (36) des Aufnahmebehälters (12) aufweist.
Energiespender nach Anspruch 9, bei welchem das Wärmetauschmedium (28) mehrere Temperierzyklen durchführen kann.
Energiespender nach Anspruch 13, bei welchem der Hohlraum (36) des Aufnahmebehälters (12) mit dem Wärmetauschmedium (28) gefüllt ist, und der Energiespeicher (22) eine Temperiervorrichtung (42) zum Temperieren des Wärmetauschmediums (28) aufweist.
Energiespender nach Anspruch 14, bei welchem die Temperiervorrichtung (42) für das Wärmetauschmedium (28) ein Peltier-Element enthält.
Energiespender nach Anspruch 13, bei welchem der Hohlraum (36) des Aufnahmebehälters (12) mit einem salzhaltigen Wärmetauschmedium (28) gefüllt ist, und der Energiespeicher (22) eine Kristallisationsvorrichtung zum Initiieren einer Kristallisation des Wärmetauschmediums (28) aufweist.
Energiespender nach einem der Ansprüche 9 bis 16, bei welchem der Energiespeicher (22) eine Zirkulationsvorrichtung (44) zum Zirkulieren des Wärmetauschmediums (28) durch den Hohlraum (36) des Aufnahmebehälters (12) aufweist.