DE202010017733U1 - cooler - Google Patents
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Abstract
Kühlvorrichtung (1) für Impfstoffe (7) und/oder Medikamente (8), mit einem einen Kühlraum (5) umschließenden Kühlbehälter (3), einem Kältespeicher (10) und einer Wärmepumpe (20), wobei der Kältespeicher (10) mit dem Kühlraum (5) wirkverbunden und außerhalb des Kühlraumes (5) angeordnet und ausgebildet ist, Wärme aus dem Kühlraum (5) aufzunehmen, und die Wärmepumpe (20) ausgebildet ist, Wärme insbesondere mittig aus dem Kältespeicher (10) abzuführen, und der Kältespeicher (10) durch einen Behälter (10) mit einer Behälterwand (11) gebildet ist, wobei der Kältespeicher (10) ausgebildet ist, ein Speichermedium (12), insbesondere Wasser, aufzunehmen, und die Behälterwand (11) mittels wenigstens eines insbesondere metallisch ausgebildeten Wärmeleiters (22) mit dem Kühlraum (5) verbunden ist, so dass Wärme aus dem Kühlraum (5) über den Wärmeleiter (22) bis hin zum Kältespeicher (10) geleitet werden kann, und die Behälterwand (11) des Kältespeichers (10) und der Kühlraum (5) derart voneinander wärmeisoliert sind, dass ein Wärmeübergangswiderstand von dem Kühlraum (5) über den Wärmeleiter...Cooling device (1) for vaccines (7) and / or medication (8), with a cooling container (3) enclosing a cooling space (5), a cold accumulator (10) and a heat pump (20), the cold accumulator (10) with the The cooling space (5) is operatively connected and arranged outside the cooling space (5) and designed to absorb heat from the cooling space (5), and the heat pump (20) is designed to remove heat, in particular in the center, from the cold storage device (10), and the cold storage device ( 10) is formed by a container (10) with a container wall (11), the cold store (10) being designed to receive a storage medium (12), in particular water, and the container wall (11) by means of at least one, in particular, metallic heat conductor (22) is connected to the cooling space (5), so that heat can be conducted from the cooling space (5) via the heat conductor (22) to the cold accumulator (10), and the container wall (11) of the cold accumulator (10) and the The cooling space (5) is thermally insulated from one another in such a way that a heat transfer resistance from the cooling space (5) via the heat conductor ...
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für Impfstoffe und/oder Medikamente. Die Kühlvorrichtung weist einen Kühlbehälter auf, wobei der Kühlbehälter einen Kühlraum umschließt.The invention relates to a cooling device for vaccines and / or medicaments. The cooling device has a cooling container, wherein the cooling container encloses a cooling space.
Die Kühlvorrichtung weist auch einen Kältespeicher und eine Wärmepumpe auf, wobei der Kältespeicher mit dem Kühlraum wirkverbunden und bevorzugt außerhalb des Kühlraums angeordnet und ausgebildet ist, Wärme aus dem Kühlraum aufzunehmen. Die Wärmepumpe ist ausgebildet, Wärme insbesondere mittig aus dem Kältespeicher abzuführen.The cooling device also has a cold storage and a heat pump, wherein the cold storage with the cooling space operatively connected and preferably arranged outside the cooling chamber and is adapted to receive heat from the cooling space. The heat pump is designed to remove heat in particular centrally from the cold storage.
Aus der
Erfindungsgemäß ist der Kältespeicher bevorzugt durch einen Behälter mit einer Behälterwand gebildet, wobei der Kältespeicher ausgebildet ist, eine wärmespeichernde Flüssigkeit, insbesondere Wasser, aufzunehmen. Die Behälterwand des Kältespeichers ist bevorzugt mittels wenigstens eines insbesondere metallisch ausgebildeten Wärmeleiters mit dem Kühlraum verbunden, sodass Wärme aus dem Kühlraum über den Wärmeleiter bis hin zum Kältespeicher geleitet werden kann. Die Behälterwand des Kältespeichers und der Kühlraum sind bevorzugt derart voneinander wärmeisoliert, dass ein Wärmeübergangswiderstand von dem Kühlraum über den Wärmeleiter bis hin zum Kältespeicher kleiner ist, als ein Wärmeübergangswiderstand von dem Kühlraum zum Kältespeicher.According to the invention, the cold storage is preferably formed by a container having a container wall, wherein the cold storage is designed to receive a heat-storing liquid, in particular water. The container wall of the cold storage is preferably connected by means of at least one particular metallic heat conductor formed with the cooling chamber, so that heat from the refrigerator via the heat conductor can be passed to the cold storage. The container wall of the cold storage and the cooling chamber are preferably thermally insulated from one another such that a heat transfer resistance of the cooling chamber via the heat conductor to the cold storage is smaller than a heat transfer resistance of the refrigerator to the cold storage.
Dadurch findet eine Wärmeleitung zwischen dem Kältespeicher und dem Kühlraum hauptsächlich über den Wärmeleiter statt. Weiter vorteilhaft wird mittels der vorbeschriebenen Trennung des Kältespeichers von dem Kühlraum verhindert, dass von dem Kühlraum zu viel Wärme in den Kältespeicher abgeführt werden kann, und so eine Kühlraumtemperatur einen vorbestimmten Wert unterschreitet.As a result, a heat conduction takes place between the cold storage and the refrigerator mainly via the heat conductor. Further advantageous is prevented by means of the above-described separation of the cold storage of the refrigerator that can be dissipated from the refrigerator too much heat in the cold storage, and so a cold room temperature falls below a predetermined value.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung ist die Behälterwand des Kältespeichers verschieden von dem Kühlbehälter, insbesondere einer Kühlbehälterwand. Weiter bevorzugt ist zwischen der Behälterwand des Kältespeichers und der Kühlbehälterwand wenigstens ein Wärmeisoliermittel angeordnet.In a preferred embodiment of the cooling device, the container wall of the cold accumulator is different from the cooling container, in particular a cooling vessel wall. More preferably, at least one heat insulating means is arranged between the container wall of the cold storage and the cooling vessel wall.
Bevorzugt ist der Wärmeleiter durch wenigstens ein wärmeleitfähiges Blech gebildet. Das wärmeleitfähige Blech ist beispielsweise ein Aluminium- oder ein Kupferblech.Preferably, the heat conductor is formed by at least one thermally conductive sheet. The thermally conductive sheet is, for example, an aluminum or a copper sheet.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt der Wärmeleiter, insbesondere das Blech vom Kältespeicher zum Kühlraum. Der Wärmeleiter, insbesondere das Blech ist mit dem Kältespeicher, bevorzugt mit der Behälterwand des Kältespeichers verbunden. Weiter bevorzugt führt der Wärmeleiter, insbesondere das Blech, in einen oberen Bereich des Kühlraumes.In a preferred embodiment, the heat conductor, in particular the sheet from the cold storage leads to the refrigerator. The heat conductor, in particular the sheet is connected to the cold storage, preferably with the container wall of the cold storage. More preferably, the heat conductor, in particular the sheet, leads into an upper region of the cooling space.
Mittels des Wärmeleiters kann so vorteilhaft gezielt Wärme aus dem Kühlraum in den Kältespeicher abgeführt werden. Weiter vorteilhaft kann so ein von dem Kühlraum zum Kältespeicher fließender Wärmestrom vorteilhaft gezielt begrenzt werden.By means of the heat conductor, it is thus advantageously possible to selectively remove heat from the cooling space into the cold storage. Further advantageously, such a heat flow flowing from the cooling space to the cold storage can advantageously be specifically limited.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung ist der Wärmeleiter, insbesondere das Blech, – bevorzugt nur – in einem zum Aufstellen der Kühlvorrichtung vorgesehenen oberen Teil des Kühlraumes mit dem Kühlraum wärmeleitend verbunden. Beispielsweise kann das Blech im oberen Bereich des Kühlraumes in den Kühlraum hineinragen. So kann vorteilhaft eine gleichmäßige Kühlraumtemperatur erzielt werden.In a preferred embodiment of the cooling device, the heat conductor, in particular the sheet, is preferably connected to the cooling space in a heat-conducting manner in an upper part of the cooling space provided for setting up the cooling device. For example, the sheet can protrude into the cooling space in the upper region of the cooling space. Thus, advantageously, a uniform cooling chamber temperature can be achieved.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wärmepumpe einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer auf, wobei der Verdampfer – bevorzugt mittig – derart in dem Kältespeicher angeordnet ist, dass Wärme aus dem Kältespeicher über den Verdampfer von der Wärmepumpe abgeführt werden kann.In a preferred embodiment, the heat pump to a refrigerant circuit with an evaporator, wherein the evaporator - preferably centrally - is arranged in the cold storage that heat from the cold storage can be removed via the evaporator of the heat pump.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Kältespeichers ist der Kältespeicher ein Latent-Kältespeicher. So kann vorteilhaft eine gleichmäßige Temperatur des Latent-Kältespeichers während einer Wärmeaufnahme des Kältespeichers erreicht werden. Weiter bevorzugt ist der Kältespeicher ausgebildet, ein Fluid, insbesondere Wasser oder eine wässrige Salzlösung vorrätig zu halten. Während einer Wärmeaufnahme von Wärme aus dem Kühlraum kann so vorteilhaft eine Enthalpie zum Wechseln eines Aggregatszustands des Latent-Speichermediums genutzt werden.In a preferred embodiment of the cold accumulator, the cold accumulator is a latent cold accumulator. Thus, advantageously, a uniform temperature of the latent cold accumulator can be achieved during heat absorption of the cold accumulator. More preferably, the cold storage is designed to keep a fluid, in particular water or an aqueous salt solution in stock. During heat absorption of heat from the cooling space, it is thus advantageous to use an enthalpy for changing an aggregate state of the latent storage medium.
Die vorab beschriebene vorteilhafte mittige Anordnung des Verdampfers von dem Kältemittelkreislauf bewirkt weiter vorteilhaft in Verbindung mit dem Latent-Speichermedium in Form von Wasser, dass das Latentspeichermedium in dem Kältespeicher ausgehend von dem bevorzugt mittig angeordneten Verdampfer zunehmend von innen nach außen hin einfriert. So kann vorteilhaft erreicht werden, dass eine Volumenausdehnung des Latent-Speichermediums minimal ist, insoweit flüssiges, nicht verfestigtes Latent-Speichermedium gleichmäßig im Kältespeicher verdrängt werden kann. Weiter vorteilhaft verfestigt sich das Latent-Speichermedium im Bereich der Behälterwand während einer Wärmeabfuhr durch den Verdampfer zuletzt, sodass im Bereich der Behälterwand, welche bevorzugt mit dem Wärmeleiter verbunden ist, – während des Abführens von Wärme aus dem Kältespeicher durch den Verdampfer – möglichst lange eine konstante Temperatur herrscht.The above-described advantageous central arrangement of the evaporator of the refrigerant circuit further advantageously in conjunction with the latent storage medium in the form of water, that the latent storage medium in the cold storage starting from the preferably centrally located evaporator increasingly freezes from the inside out. Thus, it can advantageously be achieved that a volume expansion of the latent storage medium is minimal insofar as liquid, non-solidified latent storage medium can be uniformly displaced in the cold storage. Further advantageously, the latent storage medium solidifies in the region of the container wall during heat dissipation last through the evaporator, so that in the region of the container wall, which is preferably connected to the heat conductor, - while the removal of heat from the cold storage by the evaporator - as long as possible, a constant temperature prevails.
Die konstante Temperatur des Latent-Kältespeichers, insbesondere der Schmelzpunkt des Latent-Speichermediums, kann beispielsweise vorteilhaft mittels einer Zugabe von wenigstens einem Salz, beispielsweise Kochsalz, Natriumnitrit, Ammoniumnitrit, Ammoniumchlorid, Kaliumnitrit, Kaliumsulfat oder Bariumchlorid auf einen vorbestimmten Temperaturwert eingestellt sein.The constant temperature of the latent cold accumulator, in particular the melting point of the latent storage medium, may for example be adjusted to a predetermined temperature by means of an addition of at least one salt, for example sodium chloride, sodium nitrite, ammonium nitrite, ammonium chloride, potassium nitrite, potassium sulfate or barium chloride.
Bevorzugt ist der Wärmeleiter mit einem Bereich des Kältespeichers, insbesondere der Behälterwand des Kältespeichers verbunden, in dessen angrenzendem Bereich das Speichermedium, insbesondere Wasser, – bevorzugt während einer Betriebsphase, bei der die Wärmepumpe abgeschaltet ist – in flüssiger Form vorliegt.Preferably, the heat conductor is connected to a region of the cold accumulator, in particular the container wall of the cold accumulator, in the adjacent region of the storage medium, in particular water, is present - preferably during an operating phase in which the heat pump is switched off - in liquid form.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Kühlvorrichtung weist die Kühlvorrichtung einen Wärmemengen-Regler auf. Der Wärmemengen-Regler ist mit der Wärmepumpe verbunden und weist wenigstens einen mit dem Kältespeicher und/oder mit dem Wärmeleiter verbundenen Temperatursensor auf. Der Wärmemengen-Regler ist ausgebildet, wenigstens in Abhängigkeit eines von dem Temperatursensor erzeugten Temperatursignals eine in den Kältespeicher hineinfließende Wärme zu ermitteln, und die Wärmepumpe in Abhängigkeit der ermittelten hineingeflossenen Wärme einzuschalten, eine Wärmeleistung der Wärmepumpe zu steuern oder die Wärmepumpe abzuschalten. So kann vorteilhaft ein Zufrieren des Kältespeichers und weiter vorteilhaft eine Unterkühlung des Kühlraumes verhindert werden. Wenn beispielsweise der Kühlraum mit Medikamenten oder mit Impfseren gefüllt ist, so können diese Impfseren oder die Medikamente durch Unterkühlung keinen Schaden nehmen.In a preferred embodiment of the cooling device, the cooling device has a heat quantity regulator. The heat quantity regulator is connected to the heat pump and has at least one temperature sensor connected to the cold storage and / or to the heat conductor. The heat quantity regulator is designed to determine a heat flowing into the cold storage at least as a function of a temperature signal generated by the temperature sensor, and to turn on the heat pump as a function of the determined inflowing heat, to control a heat output of the heat pump or to switch off the heat pump. Thus, it is advantageously possible to prevent freezing of the cold accumulator and, with further advantage, supercooling of the cold room. For example, if the refrigerator is filled with drugs or vaccines, these vaccines or the drugs can not be harmed by hypothermia.
Bevorzugt ist die Kühlvorrichtung, insbesondere eine Verarbeitungseinheit der Kühlvorrichtung ausgebildet, eine Restbetriebszeit der Kühlvorrichtung in Abhängigkeit der von dem Kältespeicher aufnehmbaren Wärmemenge zu ermitteln, und weiter bevorzugt ein die Restbetriebszeit repräsentierendes Restbetriebszeitsignal zu erzeugen. Beispielsweise weist die Kühlvorrichtung eine Anzeigeeinheit auf, welche ausgebildet ist das Restbetriebszeitsignal zu empfangen und eine diesem entsprechende Restbetriebszeit sichtbar und/oder hörbar wiederzugeben.The cooling device, in particular a processing unit of the cooling device, is preferably designed to determine a residual operating time of the cooling device as a function of the heat quantity that can be absorbed by the cold accumulator, and more preferably to generate a residual operating time signal representing the remaining operating time. By way of example, the cooling device has a display unit which is designed to receive the remaining operating time signal and to visibly and / or audibly reproduce a residual operating time corresponding thereto.
Der Wärmemengen-Regler ist beispielsweise durch die Verarbeitungseinheit gebildet, beispielsweise einen Mikroprozessor, einen Mikrocontroller oder ein FPGA (FPGA = Field-Programmable-Gate-Array).The heat quantity regulator is formed, for example, by the processing unit, for example a microprocessor, a microcontroller or an FPGA (FPGA = Field Programmable Gate Array).
Anders als in der vorab beschriebenen Form des Wärmeleiters als metallischen Wärmeleiter, insbesondere dem Blech, kann der Wärmeleiter auch durch einen Flüssigkeitskreislauf gebildet sein. Der Flüssigkeitskreislauf weist bevorzugt keinen Verdampfer, und somit keine Gasphase auf.Unlike in the previously described form of the heat conductor as a metallic heat conductor, in particular the sheet, the heat conductor can also be formed by a liquid circuit. The liquid circuit preferably has no evaporator, and thus no gas phase.
Der Flüssigkeitskreislauf weist bevorzugt eine Flüssigkeitspumpe, insbesondere eine Drehschieberpumpe oder eine Flügelradpumpe auf.The liquid circuit preferably has a liquid pump, in particular a rotary vane pump or an impeller pump.
Die Kühlvorrichtung weist bevorzugt eine Stromversorgungseinheit auf, welche ausgebildet ist, die Kühlvorrichtung getrennt von einem Versorgungsnetz mit elektrischer Energie zu versorgen. Weiter bevorzugt weist die Stromversorgungseinheit wenigstens eine Solarzelle auf.The cooling device preferably has a power supply unit, which is designed to supply the cooling device separately from a supply network with electrical energy. More preferably, the power supply unit has at least one solar cell.
Die Wärmepumpe weist bevorzugt einen Kompressor auf, welcher mittels eines Kühlmittelkreislaufs mit dem Verdampfer verbunden ist.The heat pump preferably has a compressor, which is connected by means of a coolant circuit with the evaporator.
Das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs ist beispielsweise Propan, Butan oder ein halogenhaltiger Kohlenwasserstoff.The coolant of the coolant circuit is, for example, propane, butane or a halogen-containing hydrocarbon.
Die Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen beschrieben. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den in den Figuren und in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmalen.The invention will now be described below with reference to figures and further embodiments. Further advantageous embodiments will become apparent from the features described in the figures and in the dependent claims.
Die Kühlvorrichtung
Die Kühlvorrichtung
Die Kühlvorrichtung
Der Kühlkreislauf
Das Kältemittel ist beispielsweise Propan, Butan oder ein halogenierter Kohlenwasserstoff.The refrigerant is, for example, propane, butane or a halogenated hydrocarbon.
Die Behälterwand
Die Behälterwand
Der in diesem Ausführungsbeispiel als wärmeleitendes Metallblech ausgebildete Wärmeleiter
Der Kühlbehälter
Beispielhafte Ausführungsformen für das Isoliermittel
Das Vakuumisoliermittel ist beispielsweise in eine Folie eingeschweißt und evakuiert. Beispielhafte Vakuumisoliermittel sind ein offenporiger Kunststoffschaum, ein Mikrofasermaterial, eine pyrogene Kieselsäure, ein Perlit oder Kieselgur. Beispielsweise beträgt eine Wärmeleitfähigkeit des Vakuumisoliermittels weniger als 0,01 Watt pro Meter und Kelvin im Falle des offenporigen Kunststoffschaumes, im Falle des Mikrofasermaterials weniger als 0,003 W/(m·K).The vacuum insulation is, for example, welded into a film and evacuated. Exemplary vacuum insulation means are an open cell plastic foam, a microfiber material, a fumed silica, a perlite or kieselguhr. For example, a thermal conductivity of the vacuum insulation means less than 0.01 watts per meter and Kelvin in the case of open-cell plastic foam, in the case of the microfiber material less than 0.003 W / (m · K).
Beispielsweise kann das Isoliermittel
Die Kühlvorrichtung
Der Deckel
Die Kühlvorrichtung weist auch einen Temperatursensor
Die Temperatursensoren
Die Temperatursensoren
Der Kompressor
Der Kompressor
Der Kompressor
Die Verarbeitungseinheit ist beispielsweise ausgebildet, in Abhängigkeit einer Betriebszeit des Kompressors und/oder der in Abhängigkeit der von den Temperatursensoren
Beispielsweise kann die Kühlvorrichtung
Die elektrischen Komponenten
Der Spannungsregler
Die Kühlvorrichtung
Die Verarbeitungseinheit
Die Verarbeitungseinheit
Wenn der Kältespeicher
Die Verarbeitungseinheit
Der Temperatursensor
Der Latenz-Kältespeicher kann beispielsweise im Falle einer solarstrombetriebenen Kühlvorrichtung – von einem eine Verarbeitungseinheit und Temperatursensoren versorgenden elektrischen Energiespeicher abgesehen – vorteilhaft das einzige Speichermittel sein, das die Kühlvorrichtung während einer Nacht oder einigen Tagen mangelnden Solarstromangebotes betreibt.The latency cold storage, for example, in the case of a solar-powered cooling device - apart from an electrical energy storage device supplying a processing unit and temperature sensors - may advantageously be the only storage means that operates the cooling device during a night or a few days of lack of solar power.
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