DE3240157A1

DE3240157A1 - Temperiergeraet zum kuehlen/erhitzen von in behaeltern befindlichen fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3240157A1
Application number: DE19823240157
Authority: DE
Inventors: Hermann 2080 Pinneberg Hitzig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1982-10-29
Publication date: 1984-05-03
Also published as: WO1984001816A1; NO833931L; EP0108306A1; ZA838043B

Description

W.28799/82 20/Ne

Hermann Hitzig,
Pinneberg.

Temperiergerät zum Kühlen/Erhitzen von in

Behältern befindlichen Flüssigkeiten.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Temperiergerät zum Kühlen/Erhitzen von in Behältern befindlichen Flüssigkeiten und dgl., insbesondere zum Kühlen von Getränken in Dosen, bestehend aus mindestens einer in einem wärmeleitenden Teil ausgebildeten Ausnehmung zur formschlüssigen Aufnahme des Behälters, mindestens einem elektrisch gespeisten Wärme/Kälteerzeuger, der sowohl mit dem wärmeleitenden Teil als auch mit Kühlblechen wärmeübertragend verbunden ist.

Ein derartiges bekanntes elektrisches Kleinkühlgerät ist mit zwei topfartigen zylindrischen Behältern ausgebildet, in die zu kühlende Dosen eingesetzt werden können. Seitlich und im Bereich zwischen den beiden Zylindern befindet sich ein Peltier-Element, welches mit seiner einen aktiven Fläche mit einem Wärmeübertragungsklotz verbunden ist, der wiederum in Berührung

mit den Zylindern steht. Die andere aktive Fläche des Peltier-Elementes ist mit einem Kühlblech versehen, welches zur Vergrößerung seiner Oberfläche die beiden Zylinder teilweise umgibt. Es ist weiterhin ein Gebläse vorgesehen, welches Luft an den Kühlblechen entlangführt.

In der Praxis hat sich bislang kein derartiges Kühlgerät bewährt, insbesondere von dem vorangehend geschilderten muß gesagt werden, daß es nicht funktionsfähig ist. Selbst unter günstigen Bedingungen in der Umgebung des Kleinkühlgeräts ist es nicht möglich, eine mit Bier gefüllte Dose in endlicher Zeit auf eine ausreichende Temperatur abzukühlen.

Der Erfindung liegt hingegen die Aufgabe zugrunde, ein Temperiergerät der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß in Behältern befindliche Flüssigkeiten in akzeptabler Zeit und auch unter extrem ungünstigen Umgebungsbedingungen abgekühlt werden können. Beispielsweise soll eine Bierdose auf eine Temperatur in der Größenordnung von 8 C innerhalb einer halben Stunde abgekühlt werden, wenn das Temperiergerät an eine Kraftfahrzeugbatterie angelegt wird. Auch soll eine Abkühlung in der Größenordnung von einer Stunde möglich sein, auch wenn beispielsweise in dem Kraftfahr-5 zeug Umgebungstemperaturen von über 30 C herrschen.

Erreicht wird dies durch ein Temperiergerät gemäß den Patentansprüchen.

Für die vorliegende Erfindung ist die Erkenntnis wesentlich, daß zum Temperieren von in Behältern befindlichen Flüssigkeiten eine Art offener Wärmeströmungskreislauf erforderlich ist, der zum Wärme/Kälteerzeuger hin zunehmende Strömungsquerschnitte aufweist und von dorther in entsprechender Weise in die Kühlbleche übergeht, die sich ihrerseits zu den freiste-5 henden Enden hin verjüngen können. Entsprechend sind

— · Λ ft

die zur erwartenden Wärmeströmung senkrechten Querschnitte des wärmeleitenden Teils gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß die Ausnehmungen zur Aufnahme der Behälter an ihren oberen Enden dünn und im Bereich des Obergangs zum Wärme/Kälteerzeuger mit verhältnismäßig großer Masse ausgebildet sind. Dadurch ist ein bestmöglicher Wärmetransport möglich, wobei als Wärme/ Kälteerzeuger ein solcher thermoelektrischer Modul in Frage kommt, der mit elektrischer Energie versorgt wird und an seiner einen aktiven Fläche eine höhere und an der anderen eine niedrige Temperatur erzeugt, mithin von der einen Fläche zur anderen Fläche Wärme transportiert. Im Sinne der vorliegenden Beschreibung wird vom Transport von Wärme gesprochen, um dadurch zum Ausdruck zu bringen, daß Wärmeeinheiten von einer kälteren Fläche zu einer wärmeren Fläche gebracht werden, von wo sie mit Hilfe eines Gebläses in die Umgebung abgegeben werden können. Temperieren im Sinne der vorliegenden Anmeldung bedeutet, daß mit Hilfe des thermoelektrischen Moduls je nach Einspeisung ein . Flüssigkeitsbehälter erwärmt oder abgekühlt werden soll.

Bedeutsam ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung, daß der Wärme/Kälteerzeuger unterhalb der Ausnehmungen für die Behälter angeordnet ist und sich oberhalb der Kühleinrichtung befindet. Im Prinzip sind daher die aktiven Flächen eines Peltier-Elements im wesentlich horizontal ausgerichtet. Bei bekannten Ausführungen von Kleinkühlgeräten befindet sich das Peltier-Element nicht unterhalb der Ausnehmungen sondern im Gegenteil oberhalb oder seitlich von den Ausnehmungen, was mit Sicherheit zu einem schlechten Wärmetransport beiträgt.

Nach einem bedeutsamen Merkmal der vorliegenden · Erfindung sind die Ausnehmungen im unteren Teil domförmig

ausgewulstet, so daß beispielsweise eine der üblichen Getränkedosen mit einer entsprechenden Einbuchtung im Bodenteil in innige Berührung zum Boden der Ausnehmung gebracht werden kann. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die domförmige Auswulstung in der Mitte jedoch mit einem im wesentlichen flachen nicht gekrümmten Bereich ausgebildet. Dies bedeutet für eine ausgewulstete Dose einen schlechteren Wärmeübergang, hat jedoch den Vorteil, daß das Temperiergerät gemäß der Erfindung auch im Zusammenhang mit Behältnissen mit flachem Boden verwendet werden kann, wobei auch dort ein ausreichend guter Wärmeübergangsbereich anstelle einer punktförmigen Wärmeberührung möglich ist.

Ein ganz besonders wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die einstückige Ausbildung des wärmeleitenden Teils, wobei vorzugsweise seewasserfestes Spritzgußaluminium in Frage kommt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht durch

das Temperiergerät gemäß der Erfindung, wobei der wärmeleitende Teil ungeschnitten wiedergegeben ist.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des in Fig. 1 ge

zeigten Temperiergeräts.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des wärmeleitenden Teils.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht durch den wärmeleitenden Teil gemäß A-B nach Fig. 3.

Das Temperiergerät gemäß der Erfindung weist ein im wesentlichen quaderförmiges Gehäuse 10 auf, wobei an der oberen der kleinen Flächen zwei öffnungen vorhanden sind, von denen aus die Ausnehmungen 20 und 21 nach innen vorstehen. Es handelt sich hierbei im

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wesentlichen um zylindrische Ausnehmungen, die so dimensioniert worden sind, daß sie nur wenig größer ausgebildet sind als die üblicherweise im Handel erhältlichen Bierdosen. Die Ausnehmungen 20 und 21 sind an einem wärmeleitenden Teil 11 ausgebildet, der zu beiden Seiten mit isolierenden Schaumkörpern 16 und 17 innerhalb des Gehäuses 10 umgeben ist.

An seinem unteren Bereich weist der wärmeleitende Teil 11 eine Wärmeübergangsfläche 25 auf, wobei an dieser Fläche ein Peltier-Element 12 (Fig. 1) befestigt ist. An der unteren Fläche des Peltier-Elements 12 befinden sich Kühlteile 13, wobei es sich hier um einen flachen bodenförmigen Teil handeln kann, der horizontal unterhalb des Peltier-Elements 12 angeordnet ist und mit einer Vielzahl senkrecht nach unten vorstehender Kühlrippen ausgebildet ist. Seitlich zu diesen Kühlrippen befindet sich ein Motor 14 mit einem Propeller 15, welcher bei Drehung des Motors bzw. des Propellers dafür sorgt, daß Luft von rechts durch eine nicht gezeigte Öffnung im Gehäuse 10 angesaugt wird und über die Rippen des Kühlteils 13 geführt wird. Die Luft verläßt am linken Ende nach Fig. 1 die Kühlrippen und tritt aus dem Gehäuse 10 durch nicht gezeigte öffnungen wieder aus.

Die Verbindung zwischen dem Peltier-Element 12 und dem wärmeleitenden Teil 11 und den Kühlrippen wird in der üblichen Art und Weise so durchgeführt, daß ein möglichst guter Wärmeübergang zwischen dem Peltier-Element 12 und seinen benachbarten Elementen möglich ist. Nicht gezeigt ist die elektrische Einspeisung für das Peltier-Element 12, in Fig. 2 ist jedoch rechts oben ein Paar Schalter zu erkennen, welche dazu dienen, einerseits die Stromzufuhr zum Peltier-Element einzuschalten und andererseits die Polarität zum Peltier-Element 12 umzulenken, so daß die obere Fläche des

Peltier-Elements 12 zum Kühlen eine niedrige Temperatur oder zum Erwärmen eine höhere Temperatur annimmt.

Der Temperiervorgang wird gesteuert über zwei Temperaturfühlelemente 18 und 19. Das Temperaturfühlelement 18 befindet sich an den Kühlrippen 13, während das Temperaturfühlelement 19 im unteren, im Bodenteil des wärmeleitenden Teils 11 befestigt ist. Wird beispielsweise ein Kühlvorgang eingeleitet und kann mit Hilfe des Gebläses nicht genügend Wärme von den Kühlrippen 13 abtransportiert werden, so wird eine bestimmte Temperatur überschritten, was der Temperaturfühler 18 anzeigt. Der Temperaturfühler 18 sorgt dann dafür, daß das Peltier-Element 12 keinen weiteren Speisestrom erhält, so daß mit Hilfe des Gebläses 15 die Kühlrippen 13 weiter abgekühlt werden können. Es handelt sich hierbei also um eine typische Schutzeinrichtung für das Peltier-Element 12.

Der Temperaturfühler 19 dient dazu, die gewünschte Temperatur am wärmeleitenden Teil 11 bzw. an dem zu temperierenden Behälter einzustellen.

In den Fig. 3 und 4 ist die besondere Ausgestaltung des wärmeleitenden Teils 11 zu erkennen. So ist zu sehen, daß im oberen Bereich der Ausnehmung 20 eine verhältnismäßig geringe Wanddicke zur Verfügung steht, 5 die sich im unteren Bereich, im Bodenbereich erweitert. In gleicher Weise ist zwischen den beiden Ausnehmungen 20 und 21 in Fig. 3 zu erRennen, daß sich dort ein kernartiger Teil 2 3 befindet, der in einen plattenförmigen Teil 24 im unteren Bereich übergeht. Unterhalb des plattenförmigen Teils 24 befindet sich dann der bereits erwähnte Wärmeübergangsbereich 25, welcher mit dem Peltier-Element 12 verbunden wird. Der kernartige Teil 2 3 erstreckt sich nicht über die gesamte Höhe der Ausnehmungen 20 und 21, sondern ist in seiner oberen Erstreckung relativ zur oberen Erstreckung der

Ausnehmungen 20 und 21 zurückversetzt. Es ist zu erkennen, daß die Wärmeleitungsquerschnitte von oben her nach unten allmählich zunehmen und die Querschnittsfläche 25 einnehmen.

Darüber hinaus ist in Fig. 4 noch eine Besonderheit der vorliegenden Erfindung zu erkennen, nämlich die Ausgestaltung des Bodenteils der Ausnehmung 20. Es handelt sich hierbei um eine kreisförmige Vertiefung, die in einen mittleren domförmigen Teil übergeht. Im Prinzip entspricht diese Kontur der Bodenausgestaltung einer im Handel erhältlichen Bierdose, allerdings mit der Ausnahme, daß im Mittelbereich eine Abflachung 27 vorgesehen ist, die eine Flächenauflage für eine Dose ermöglicht, welche keinen gewölbten Boden aufweist.

Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung kann die Innenwandungsfläche der Ausnehmungen 20 und 21 mittels Eloxierung geschwärzt sein, um so einen noch besseren Wärmeübergang zu der zu kühlenden Dose herzustellen, die sich im Innenraum der Ausnehmung 20 oder 21 befindet.

Es liegt weiterhin im Rahmen der vorliegenden Erfindung, zwei Thermoelemente im unteren Bereich zwischen den beiden Ausnehmungen 20 und 21 anzuordnen und zwisehen diesen beiden Thermoelementen einen Teil der Kühleinrichtung und das Gebläse anzuordnen. Bei einer solchen Ausführungsform können die beiden Ausnehmungen zum Kühlen von zwei Behältern dienen. Denkbar ist auch, daß in einem Behälter gekühlt und im anderen Behälter eine Dose erwärmt wird. Ebenso ist möglich, daß zur gleichen Zeit zwei Dosen erwärmt werden können. Dies hängt im wesentlichen von der Schaltung der beiden Peltier-Elemente ab.

Es liegt weiterhin im Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine Art Adapter vorzusehen, der in den Innen-

raum der Ausnehmung 20 bzw. 21 eingesetzt werden kann. An seiner Außenoberfläche findet dabei ein guter Wärmeübergang zwischen der Innenfläche der Ausnehmung und der Ausnehmung des Adapters statt, während sich im Innenraum eine Ausnehmung befindet, die für einen anders ausgestalteten Behälter besonders geeignet ist. Mit Hilfe eines solchen Adapters kann also ein Temperiergerät auch für solche Behälter einsatzfähig gemacht werden, für die die Ausnehmungen selbst nicht geeignet sind. Als Material für den Adapter kommt entweder Aluminium oder ein gut leitender Kunststoff in Frage, so daß ein entsprechend guter Warmeströmungsübergang möglich ist. Es ist denkbar, daß der Adapter selbst darüber hinaus auch aus einem nachgiebigen Material besteht oder nachgiebig ausgebildet ist, so daß ein Flächendruck vom Adapter auf die Ausnehmung und auch auf den eingeschlossenen Gegenstand ausgeübt werden kann.

ΛΑ Leerseite

Claims

WIEGAND KIEMANN
KÖHLER GERRHARDT GLAESER

PATENTANWÄLTE

European Patent Attorneys

W.28799/82 20/Ne

Patentansprüche

MÖNCHEN

DR. E. WIEGAND f

(1932-1980)

DR. M. KÖHLER

DlPL-ING. C. GERNHARDT

HAMBURG DIPL.-ING. J. GLAESER

DIPL.-1NG. W. NIEMANN OF COUNSEL

KDN1GSTRASSE ?8

D-2000 HAMBURG

TELEFON (0 40) 3812 33 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX 212 979 KARP D

28. Oktober 19 82

I1.)Temperiergerät zum Kühlen/Erhitzen von in Behältern befindlichen Flüssigkeiten und dgl., insbesondere zum Kühlen von Getränken in Dosen, bestehend aus mindestens einer in einem wärmeleitenden Teil ausgebildeten Ausnehmung zur formschlüssigen Aufnahme des Behälters, mindestens einem elektrisch gespeisten Wärme/Kälteerzeuger, der sowohl mit dem wärmeleitenden Teil als auch mit Kühlblechen wärmeübertragend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil (11) mit einer geringen Wanddicke, Abmessung oder Materialstärke im Bereich der Ausnehmungen (20, 21) und mit zunehmender Materialstärke bzw. mit zunehmendem Wärmeströmungsquerschnitt in Richtung auf den Wärmeübertragungsbereich (25) zum Wärme/Kälteerzeuger (12) ausgebildet ist, und daß der Wärme/übertragungsbereich (25) zwischen dem wärmeleitenden Teil (11) und dem Wärme/Kälteerzeuger (12) im unteren Bereich des wärme-

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leitenden Teils (11) und unterhalb der Ausnehmungen (20 und 21) insbesondere zwischen den Ausnehmungen angeordnet ist.
2. Temperiergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil (11) im Bodenbereich der Ausnehmungen (20, 21) jeweils mit einer domförmigen Auswulstung (26) ausgebildet ist.
3. Temperiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswulstung (26) im Mittelteil mit

einer Abflachungsstelle (27) ausgebildet ist.
4. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil (11) mit einem kernartigen Teil (23) zwischen benachbarten Ausnehmungen (20, 21) ausgebildet ist.
5. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmeleitende Teil

(11) einstückig aus Spritzgußmaterial, vorzugsweise
aus korrosionsbeständigem Aluminium oder Aluminiumlegierung ausgebildet ist.
6. Temperiergerät nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärme/Kälteerzeuger

(12) als thermoelektrisches Modul oder Peltier-Element ausgebildet ist, dessen obere Fläche mit dem wärmeleitenden Teil (11) und dessen untere Fläche mit einer

Anordnung von Kühlrippen (13) aus wärmeleitendem Material wärmeübertragend verbunden sind.

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