DE69221311T2

DE69221311T2 - Kühlsystem

Info

Publication number: DE69221311T2
Application number: DE69221311T
Authority: DE
Inventors: David Neuwen; Christopher West
Original assignee: Thermotech International Pty Ltd
Current assignee: Thermotech International Pty Ltd
Priority date: 1991-10-22
Filing date: 1992-10-20
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2012-10-21
Also published as: US5513495A; WO1993008433A1; ATE156256T1; EP0608327A1; EP0608327A4; EP0608327B1; AU663738B2; ZA928174B; ES2108765T3; AU2862792A; JPH08500893A; CA2121905A1; WO1993008432A1; CA2121905C; DE69221311D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Kühlsysteme, aber sie betrifft insbesondere Wasserkühler für Trinkwasser.
Kühlsysteme werden gemeinhin in vielen häuslichen, gewerblichen und industriellen Umfeldern verwandt, in denen eine Notwendigkeit oder der Wunsch zur Bereitstellung von kaltem Trinkwasser besteht. Insbesondere sind Wasserkühler traditionell ziemlich groß, wobei allerdings dieser Umstand häufig vorteilhaft dazu genutzt wird, ästhetisch zufriedenstellende Körper oder Ständer zu konstruieren.
Insbesondere treten Wasserkühler allgemein in zwei Formen auf, nämlich jenen, die eine obere umgekehrte Wasserflasche und einen unteren Fuß oder Körper aufweisen, und jenen, die mit Wasser vom Netz versorgt werden und somit einfach einen Körper mit einem oberen Trinkausflup oder -strahl od.dgl. aufweisen.
Herkömmlicherweise wurden bei beiden dieser Arten von Wasserkühlem Standard-Kühlkomponenten wie Kompressor, Verdampfer, Kondensator und Thermostat verwendet. Der Kompressor verdichtet Dampf in ein Gas hohen Druckes, das dann in dem Kondensator in Flüssigkeit kondensiert wird. Die Flüssigkeit hohen Druckes wird sodann in dem Verdampfer expandiert und absorbiert während sie den Zustand ändert, Wärme. Der Thermostat kontrolliert die Temperatur des zu kühlenden Mediums, indem der Kompressor je nach Erfordernis an- und ausgeschaltet wird. Typischerweise laufen diese Systeme nur 6 bis 10 Stunden pro Tag und erfordern zum Lauf verhältnismäßig große Energiemengen und zur Unterbringung des Gerätes einen hohen Platzbedarf.
Das Kühlsystem der vorliegenden Erfindung verwendet gegenüber dem oben beschriebenen ein unterschiedliches Prinzip. Die vorliegende Erfindung ist durch ein Kühlsystem gekennzeichnet, das Eis erzeugt und dann die in dem Eis gespeicherte Energie verwendet, um eine Flüssigkeit zu kühlen. In dieser Hinsicht, und wie oben beschrieben, wird das Kühlsystem am vorteilhaftesten als Wasserkühler verwendet.
Das grundsätzliche Arbeitsprinzip, das für die Erzeugung von Eis in dem Kühlsystem der vorliegenden Erfindung verantwortlich ist, ist das eines thermoelektrischen Kühlers. Dieses Prinzip, das üblicherweise als Peltier-Effekt bezeichnet wird, beruht auf der Absorption oder Erzeugung von Wärme, wenn ein Strom durch den Verbindungsbereich zweier unterschiedlich leitender Materialien hindurchtritt.
In jeglichem thermoelektrischen Baustein oder Modul gibt es zwei metallische Grenzflächen, die zwei Funktionen ausüben. Erstens absorbiert die Grenzflgche auf der kalten Seite (Anm.: im folgenden kaltseitige oder Kaltseite-Grenzfläche) Wärme aus dem zu kühlenden Medium, während die Grenzfläche auf der warmen Seite (Anm.: im folgenden warmseitige oder Warmseite-Grenzfläche) Wärme über eine Wärmesenke, wie zum Beispiel ein mit Flügeln versehenes Blech, in ein weiteres Medium, üblicherweise Umgebungsluft, verteilt. Zum zweiten ermöglichen die Grenzflächen, daß der Modul selbst abgedichtet in ein Kunststoffgehäuse eingesetzt werden kann, da thermoelektrische Module leicht durch Kondensation beeinträchtigt werden.
US-A-4 055 053 offenbart ein Kühlsystem, das Eis erzeugt und dann die in dem Eis gespeicherte Energie zum Kühlen einer Flüssigkeit verwendet, wobei das Kühlsystem eine Versorgungsflüssigkeit aufweist, die sich mit einer Kühlkammer in Strömungsverbindung befindet, während ein Eiserzeugungsmittel vorhanden ist, das mindestens teilweise in der Kühlkammer angeordnet ist und das einen thermoelektrischen Modul umfaßt, der eine kaltseitige Grenzfläche und eine warmseitige Grenzfläche aufweist, wobei die kaltseitige Grenzfläche sich in direkter oder indirekter Verbindung mit Flüssigkeit in der Kühlkammer befindet und die warmseitige Grenzfläche außerhalb der Kühlkammer angeordnet sowie mit einer warmseitigen Wärmesenke für die Abgabe dabei erzeugter Wärme verbunden ist, und wobei eine Energieversorgung oder -zufuhr mit dem thermoelektrischen Modul verbunden ist, wobei beim Absorbieren von Wärme aus der Flüssigkeit mittels der Kaltseite-Grenzfläche ein lokales Gefrieren der Flüssigkeit unmittelbar über der Kaltseite-Grenzfläche auftritt und darauf Eis erzeugt wird; und gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein solches System gekennzeichnet durch ein (Ab-)Fühlmittel, das feststellen kann, wenn Eis einer vorbestimmten Dimensionierung an der Kaltseite-Grenzfläche gebildet worden ist, und das die Energiezufuhr steuern kann, um die Kühlung der Kaltseite-Grenzfläche zu unterbrechen, bis sich das Eis von der Kaltseite-Grenzfläche löst und frei von dem Fühlmittel ist.
Vorzugsweise ist das System ein Wasserkühler, der Trinkwasser kühlt.
US-A-4 055 053 offenbart ein Verfahren zum Kühlen von Flüssigkeit, wobei das Verfahren die Erzeugung von Eis an oder in bezug zu einer Kaltseite-Grenzfläche eines thermoelektrischen Moduls/Bausteins umfaßt, der es ermöglicht, daß sich das Eis von der Kaltseite-Grenzfläche löst und in eine mit Flüssigkeit gefüllte Kühlkammer übertritt, um diese Flüssigkeit zu kühlen, wobei die Energie für den thermoelektrischen Modul eingeschaltet wird, wenn sich das Eis von der Kaltseite- Grenzfläche löst, um daran mehr Eis zu erzeugen, und gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein solches System gekennzeichnet durch ein Abfühlen, wenn das Eis ein vorbestimmtes Map erreicht hat, und Abschalten der Energie für den thermoelektrischen Modul, wenn das Eis das vorbestimmte Maß erreicht, wodurch Wärme von einer Warmseite- Grenzfläche zu der Kaltseite-Grenzfläche übertreten kann, um eine dünne Schicht von dazu benachbartem Eis zu schmelzen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Kaltseite-Grenzfläche indirekt mit dem Wasser in Verbindung, wobei eine Kühloberfläche besteht und eine Kaltseite-Wärmesenke zwischen der Kaltseite-Grenzfläche und dem Wasser angeordnet ist. Beispielsweise kann eine Kupferscheibe an der Kaltseite-Grenzfläche befestigt sein, so daß durch die Scheibe Wärme absorbiert wird, um auf der Oberfläche der Scheibe Eis zu bilden. Wahlweise kann ein Aluminiumblock die Kaltseite-Wärmesenke bestimmen, und die Oberfläche des Blocks bildet dann die Kühloberfläche. Bei dieser Ausführungsform kann die Oberfläche eine Fläche rostfreien Stahls umfassen, was dazu beiträgt, daß Korrosion verhindert wird.
Der Wasserkühler umfaßt bevorzugt auch ein Fühlermittel in Form einer fotooptischen Fühleinrichtung, um zu bestimmen, wenn das erzeugte Eis groß genug ist, um in die Kühlkammer freigegeben zu werden. Es ist jedoch einzusehen, daß auch andere Formen von Fühleinrichtungen, wie zum Beispiel eine Ultraschall-Fühleinrichtung, verwendet werden können.
Wenn der erste Eisblock gelöst/freigegeben ist, erzeugt der thermoelektrische Modul einen zweiten Eisblock, der schließlich auch freigegeben wird, und so weiter. Auf diese Weise wird die Kühlkammer mit Eis und Wasser gefüllt, und bei Absorbieren der Wärme des Wassers durch das Eis (wodurch das Eis geschmolzen wird) wird die Temperatur des Wassers abgesenkt. Der Wasserkühler schafft so gekühltes Trinkwasser, indem Eis produziert wird.
Die fotooptische Abfühl- oder Abtasteinrichtung weist vorzugsweise einen infraroten Lichtstrahl auf, der von einem Sensor wie z.B. einem Fototransistor empfangen werden kann.
Die Fühl-/Abtasteinrichtung ist vorzugsweise so aufgebaut, daß der Lichtstrahl über die Kaltseite-Grenzfläche des thermoelektrischen Moduls (oder die Kühlfläche, falls verwendet) innerhalb der Kühlkammer hinwegläuft. In dieser Hinsicht ist eine Bezugnahme auf die Kaltseite-Grenzfläche in der folgenden Beschreibung so zu verstehen, daß sie sich auf das Teil der Eiserzeugungsmittel bezieht, das sich in Berührung mit dem Wasser befindet, obwohl das in der bevorzugtesten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Kühlfläche sein wird.
Es wird ein Infrarotstrahl bevorzugt, da dieser nicht von Umgebungs- oder weißem Licht beeinflußt wird, das in die Kühlkammer eintreten könnte; jedoch kann die Abfühleinrichtung auch andere Lichtformen oder variierende Wellenlängen, und zwar je nach Bedarf und Erfordernis, verwenden.
Der Strahl passiert vorzugsweise die Kaltseite-Grenzfläche in einer Höhe, die als für eine entsprechende Eisstärke geeignet erachtet wird. Wenn das Eis wächst, wird der Strahl gebrochen, und der Sensor schaltet die Energiezufuhr zu dem thermoelektrischen Modul ab.
Indem man die Energie zum Modul abschaltet, kann Wärme von der Wärmesenke zurück durch die Warmseite-Grenzfläche zur Kaltseite-Grenzfläche fließen. Die Temperatur der Kaltseite- Grenzfläche steigt, bis sie eine dünne Eisschicht in unmittelbarer Nachbarschaft dazu abtaut. Der so gebildete Eisblock schwimmt zur Oberfläche des Wassers hin, wobei er sich aus dem Infrarotstrahl bewegt und so die Energie zum Modul zurückschaltet, um die Erzeugung des nächsten Eisblocks zu beginnen.
Es ist verständlich, daß, wenn die Kühlkammer voller Eis ist, der Infrarotstrahl gebrochen und damit die Energie zum Modul abgeschaltet bleibt. Wenn eine ausreichende Menge Eis geschmolzen ist, wird die Energie zum Modul durch die Rückkehr des Infrarotstrahls wieder eingeschaltet.
Man hat gefunden, daß der Wasserkühler der vorliegenden Erfindung geeignet ist, Trinkwasser auf zwischen 1º und 3º C zu kühlen. Wasser bei dieser Temperatur wird jedoch häufig als unannehmbar kalt erachtet. Deshalb ist es bevorzugt, das Wasser etwas zu erwärmen, bevor es abgegeben wird.
Bei einer bevorzugten Form kann der Wasserkühler nach der Erfindung ebenfalls eine Wassermischeinrichtung einschließen, die ein bevorzugtes Mischen einer Menge ankommenden Umgebungswassers mit dem gekühlten Wasser der Kühlkammer ermöglicht.
Weiter kann der Wasserkühler nach der Erfindung auch Eiszerstreuungs- oder -verteilungsmittel einschließen, die über dem thermoelektrischen Baustein angeordnet sind, um zur Verteilung der freigegebenen Eisblöcke über den gesamten Körper der Kühlkammer hinweg beizutragen, um eine ungleichmäßige Lagerung dieser Eisblöcke zu verhindern. Das Eisverteilungsmittel ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß es Teil einer Wasserschutz- oder -abdeckkappe ist, die vorzugsweise vorgesehen ist, um eine umgekehrte Wasserflasche (wenn diese als Wasservorrat verwendet wird) von der Kühlkammer zu trennen. Die Wasserschutzkappe dient außerdem dazu, das erzeugte Eis daran zu hindern, in die Flasche zu schwimmen, was Wasser verdrängen und möglicherweise ein Überfluten verursachen würde, und sie verhindert auch, daß das Wasser in der Flasche selbst zu kalt wird. In dieser Hinsicht ist die Kühlkammer eine isolierte Kammer und somit allgemein von äußeren Bedingungen unbeeinträchtigt. Dies trifft jedoch nicht für die Wasserflasche zu, und jegliche Energie in der Wasserflasche in Form kalten Wassers würde schnell verloren gehen. Weiterhin kann die Wassermischeinrichtung, auf die oben eingegangen wurde, in die Wasserschutzkappe integriert sein, so daß Wasser zur Abgabe sowohl von oberhalb als auch unterhalb der Wasserschutzkappe, je nach Erfordernis, zur Abgabe abgezogen werden kann.
Jedoch kann bei einer anderen Bauform die Notwendigkeit eines Eisverteilungsmittels umgangen werden, indem man die Kühlfläche des Eiserzeugungsmittels so ausbildet, daß die geformten Eisblöcke sich kaum zusammenlagern werden. Beispielsweise kann, statt einfach eine ebene Kühlfläche vorzusehen, eine allgemein konkave Oberfläche vorgesehen werden, die vorzugsweise im wesentlichen in ihrer Ausbildung konisch ist.
In den beigefügten Zeichnungen ist
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Wasserkühlers, der im Betrieb die Erfindung verkörpert; und
Fig. 2 eine Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform des Wasserkühlers der Fig. 1.
In Fig. 1 ist ein Wasserkühler 10 dargestellt, der eine daran befestigte umgedrehte/auf den Kopf gestellte Wasserflasche 13 aufweist, wobei die Einheit Kühler und Flasche mittels eines Ständers 15 abgestützt wird. Es ist verständlich, daß sich die vorliegende Erfindung nur auf die bedeutenden Aspekte des Kühlsystems des Wasserkühlers 10 bezieht.
In Fig. 2 ist ein Wasserkühler 10 dargestellt, der eine Kühlkammer 12, einen Abgabeauslaß 14 und einen Aufnahmehals 16 für eine Wasserflasche aufweist. Die Kühlkammer 12 ist im wesentlichen von Isoliermaterial 18 umgeben und befindet sich innerhalb eines äuperen Gehäuses 20, das aus jedem bevorzugten bzw. geeigneten Material hergestellt sein kann, zum Beispiel keramischem Material.
In der Bodenwand 22 der Kühlkammer 12 befindet sich das Eiserzeugungsmittel, das allgemein durch Bezugszeichen 24 angedeutet ist. Das Eiserzeugungsmittel 24 umfaßt einen thermoelektrischen Modul bzw. Baustein 26 mit einer kaltseitigen Grenzfläche 28, die an eine kaltseitige Wärmesenke 30 anstößt, die ihrerseits eine Kühlfläche 32 in Form einer Fläche aus rostfreiem Stahl hat. Der thermoelektrische Modul 26 hat außerdem eine wärmeseitige Grenzfläche 34, die gegen eine wärmeseitige Senke 36 anliegt und damit verbunden ist.
Das Eiserzeugungsmittel ist im Prinzip als einzelne Einheit in Form eines Kühlmoduls oder -bausteins 50 vorgesehen, der Gehäuse 52 für die Abtast- oder Abfühlmittel 42 umfaßt und an Ort und Stelle mit der kaltseitigen Wärmesenke 30 geformt werden kann. Der Kühlmodul 50 kann dann innerhalb einer geeignet bemessenen öffnung in der Bodenwandung 22 der Kühlkammer 12 angeordnet und daran mittels einer ringförmigen Sicherungsmutter 54, die schraubbar am oberen Ende des Moduls 50 aufgenommen wird, befestigt werden.
Der Kühlmodul 50 kann dann an dem oberen gewölbten Abschnitt 56 der Wärmeseite-Wärmesenke 36 befestigt und dagegen abgedichtet werden, wobei der thermoelektrische Baustein 26 dazwischen in Anlage angeordnet ist.
Die Wirkung der wärmeseitigen Senke 36 besteht darin, Wärme aus dem thermoelektrischen Baustein 26 zu entfernen, und sie ist in Form einer Aluminiumstruktur mit Flügeln ausgebildet, die rechtwinklig zu einer ebenen Basis angeordnet und so in der Lage sind, von den Flügeln aufgenommene Wärme von dem therrnoelektrischen Baustein abzustrahlen. Ein Gebläse 37 oder dergleichen ist vorzugsweise angeordnet, um Luft über die Oberflächen der Flügel der Wärmesenke streichen zu lassen. Es ist verständlich, daß die wärmeseitige Senke 36 auch aus anderem Material als Aluminium, nämlich beispielsweise Kupfer oder dergleichen, hergestellt werden kann.
Die Kühlfläche 32 hat geglättet-konische Oberflächen, so daß sich der darauf während des Betriebs des Wasserkühlers erzeugte Eisblock leicht davon lösen kann, wenn die Energiezufuhr zu dem thermoelektrischen Modul abgeschaltet wird. Weiterhin ist die Kühlfläche 32 konkav, vorzugsweise in der allgemeinen Form eines umgekehrten Konus', wie dies gezeigt ist.
Die Energieversorgungseinheit nach der Erfindung ist in der Zeichnung nicht gezeigt, sondern sie kann jegliche geeignete Energieversorgung sein, die man benachbart zu der Eiserzeugungsvorrichtung 24, zum Beispiel an Zapfenstellen 38, anordnen kann. Natürlich ist die Energieversorgungseinheit mit den Abtastmitteln 42 verbunden, die die Form einer fotooptischen Abtasteinrichtung haben, die wiederum eine Quelle eines Infrarot-Strahls und eines Empfängers dieses Infrarot-Strahls umfassen, beispielsweise eines Fototransistors. Zieht man eine Linie direkt zwischen den zwei Teilen der Abtastmittel 42, so erkennt man, daß es möglich ist, daß sich ein Eisblock auf der Kühloberfläche bis zu einer vorbestimmten Stärke ausbilden kann.
Im Betrieb absorbiert der thermoelektrische Baustein 26 Wärme von seiner kaltseitigen Grenzfläche 28 über die kaltseitige Senke 30. Somit wird auch Wärme von der Kühloberfläche 32 absorbiert, was in der Kühloberfläche eine kältere Temperatur als in dem Umgebungswasser verursacht. So beginnt Eis, sich auf der Kühloberfläche 32 zu bilden.
Wenn das Eis eine Stärke erreicht, bei der der Infrarot- Strahl der Abtastmittel 42 gebrochen wird, schaltet der Sensor die Energiezufuhr ab. Beim Abschalten der Energiezufuhr tritt die in der Wärmesenke 36 erzeugte Wärme durch den thermoelektrischen Baustein 26 zur Kaltseite-Wärmesenke 30 und in der Folge zu der Kühloberfläche 32 über. Eine der Kühloberfläche 32 unmittelbar benachbarte dünne Eisschicht beginnt, abzutauen, bis der auf der Kühloberfläche 32 befindliche Eisblock in der Lage ist, davon wegzubrechen. Der Eisblock schwimmt dann aufwärts zu der Oberfläche des Wassers in der Kühlkammer 12 hin. Wenn dieser Eisblock sich von den Abtastmitteln 42 wegbewegt hat, wird die Energiezufuhr wieder von dem Sensorschalter angeschaltet, und der thermoelektrische Baustein beginnt seinen Betrieb erneut, nämlich die Kühloberfläche 32 zu kühlen und so einen weiteren Eisblock zu erzeugen. Dieses Verfahren setzt sich fort, indem eine Reihe von Eisblöcken erzeugt und in den Körper der Kühlkammer freigegeben werden, bis die Kühlkammer voller Eisblöcke ist und somit die Eisblöcke fortwährend den Infrarot-Strahl unterbrechen. Bis einige dieser Eisblöcke geschmolzen sind, um zu ermöglichen, daß die Eisblöcke am Boden sich nach oben und aus dem Infrarot-Strahl herausbewegen können, wird die Energiezufuhr nicht angeschaltet, und der thermoelektrische Modul wird nicht reaktiviert, um mehr Eis zu erzeugen. Wenn jedoch der Infrarot-Strahl wieder frei(gegeben) ist, wird weiteres Eis erzeugt.
Der dargestellte Wasserkühler umfaßt weiter eine Wasserschutzkappe 44. Diese Wasserschutzkappe 44 sitzt innerhalb des oberen Endes der Kühlkammer 12 und dient sowohl dazu, den Aufnahmehals 16 für die Wasserflasche zu definieren, als auch das frisch zugeführte Wasser der Wasserflasche von dem geeisten Wasser innerhalb der Kühlkammer zu trennen. Auch umf apt die Wasserschutzkappe 44 weiterhin einen gespaltenen Auslaß, der eine Wassermischmöglichkeit zum Mischen des gekühlten Wassers der Kühlkammer 12 mit Umgebungswasser schafft, das von der Wasserflasche durch den Hals 16 bereitgestellt wird. Die Bereitstellung einer Wassermischmöglichkeit ist bevozugt, um gekühltes Wasser, das zum Trinken von dem Abgabeauslaß 14 bereitgestellt wird, nicht unannehmbar kalt sein zu lassen.
Somit wird Wasser von unmittelbar oberhalb der Wasserschutzkappe 44 abgezogen, um mit dem gekühlten Wasser aus der Kühlkammer 12 bei Betrieb des Abgabeauslasses gemischt zu werden.
Es ist einzusehen, daß, so erforderlich, auch andere Merkmale zur Bereitstellung von Einrichtungen für Wassermischmöglichkeiten oder Eisverteilungseinrichtungen mit dem Wasserkühler nach der vorliegenden Erfindung zum Einsatz gelangen können. Es ist auch erkennbar, daß ein Wasserkühler vorgesehen werden kann, der jegliche erforderliche äußere Form oder jegliche Formgebung zum Verbinden oder Dichten gegenüber einer Wasserflasche jeglichen Typs aufweisen kann.
Es ist weiterhin deutlich, daß der Wasserkühler nach der vorliegenden Erfindung in geeigneter Weise ausgebildet ist, um mit einem fortlaufenden Wasserversorgungssystem wie einem solchen von der Hauptleitung verwendet zu werden. Wenn auch eine gewisse Anpassung notwendig wird, macht eine solche nichtsdestoweniger immer noch von dem Erfindungskonzept der vorliegenden Erfindung Gebrauch.
So schafft die vorliegende Erfindung einen Wasserkühler, der in außerordentlich kompakter Form vorgesehen werden kann. In der Tat ist die Wärmesenke auf der Warmseite-Trennfläche des thermoelektrischen Moduls das einzige Teil der Kühlvorrichtung, das einen merklichen Platzbedarf erfordert. Die zu diesem Zweck erforderliche Wärmesenke ist jedoch relativ schmal, wenn man sie mit jenen vergleicht, die für normale Kühlmöglichkeiten bei traditionellen Wasserkühlern erforderlich sind. Außerdem erfordert der Wasserkühler nach der vorliegen den Erfindung im Betrieb bei weitem weniger Energie und ist in der Lage, durchweg und wesentlich gleichbleibender über einen längeren Zeitraum kälteres Wasser bereitzustellen. Es sind in der Kühlvorrichtung des Wasserkühlers dieser Erfindung keine beweglichen Teile, abgesehen einmal von dem Gebläse, vorhanden, und folglich ist die Gefahr eines Versagens oder einer Betriebsunterbrechung des Wasserkühlers nach der Erfindung bei weitern geringer als bei herkömmlichen Wasserkühlern. Außerdem verwendet der Wasserkühler der Erfindung im Gegensatz zu konventionellen Wasserkühlern keine Chlorfluorkohlenwasserstoff(CFC)-Gase, die die Ozonschicht zerstören bzw. beeinträchtigen könnten.
Für den Fachmann ist es klar, daß viele Variationen und Abänderungen der Ausbildungen, wie sie hierin beschrieben sind, möglich sind, die in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen. Insbesondere ist leicht einzusehen, daß das Konzept der Erfindung erweitert werden kann, um in Kühlwasserverhältnissen, die kein Trinkwasser betreffen, verwendet zu werden, wie auch unter Bedingungen, in denen eine Eisproduktion nach dem oben beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung vorteil haft wären. Unabhängig davon liegt der Vorteil der vorliegenden Erfindung in deren Verwendung als Wasserkühler, wie er beschrieben worden ist.

Claims

1. Kühlsystem, das Eis erzeugt und dann die in dem Eis gespeicherte Energie zum Kühlen einer Flüssigkeit nutzt, wobei das Kühlsystem einen in Fluidverbindung mit einer Kühlkammer (12) stehenden Flüssigkeitsvorrat aufweist und Eiserzeugungsmittel (24) vorgesehen sind, die wenigstens teilweise innerhalb der Kühlkammer angeordnet sind und einen thermoelektrischen Baustein (26) umfassen, der mit einer Kaltseite-Grenzfläche (28) und einer Warmseite- Grenzfläche (34) versehen ist, wobei sich die Kaltseite- Grenzfläche in direkter oder indirekter Verbindung mit der Flüssigkeit in der Kühlkammer befindet und die Warmseite-Grenzfläche außerhalb der Kühlkammer angeordnet und mit einer Warmseite-Wärmesenke zur Dissipation von dadurch erzeugter Wärme verbunden ist, und wobei eine Energiezufuhr mit dem therrnoelektrischen Baustein verbunden ist, wobei beim Absorbieren von Wärme aus der Flüssigkeit mittels der Kaltseite-Grenzfläche ein lokales Gefrieren der Flüssigkeit unmittelbar über der Kaltseite-Grenzfläche auftritt und daran Eis erzeugt wird, gekennzeichnet durch ein Abtast- oder Fühlmittel (42), das feststellen kann, wenn Eis einer vorbestimmten Dimensionierung an der Kaltseite-Grenzfläche gebildet worden ist, und die Energiezufuhr steuern kann, um die Kühlung der Kaltseite- Grenzfläche zu unterbrechen, bis sich das Eis von der Kaltseite-Grenzfläche löst wird und von dem Fühlmittel frei ist.

2. Kühlsystem nach Anspruch 1, bei dem das Fühlmittel (42) in Form einer foto-optischen Abtasteinrichtung vorgesehen ist, die im Stande ist, einen Lichtstrahl zu erzeugen und diesen Strahl mittels Sensor zu empfangen.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, bei dem der Strahl die Kaltseite-Grenzfläche (28) derart überquert, daß das daran erzeugte Eis den Strahl bricht und die Energiezufuhr zu dem Baustein abgeschaltet wird, um die Wärme der Warmseite-Grenzfläche (34) an die Kaltseite-Grenzfläche über treten zu lassen, wodurch eine dünne Eisschicht unter Freigabe des Eises in eine Kühlkammer geschmolzen wird, wobei beim dann wiederhergestellten Strahl die Energie zu dem Baustein erneut eingeschaltet und die Erzeugung von weiterem Eis ermöglicht wird.

4. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Kühlen von Wasser, bei dem das Kühlsystem zudem eine Wassermischeinrichtung umfaßt, mit der eine bevorzugte Mischung einer Menge des aus der Umgebung hereinkommenden Wassers mit dem gekühlten Wasser der Kühlkammer (12) erfolgt.

5. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das System eine Schutzkappe (44) umfaßt, die vorgesehen ist, um eine auf den Kopf gestellte Wasserflasche (13) von der Kühlkammer (12) zu trennen, und die dazu dient, zu verhindern, daß ein Fluß des erzeugten Eises in die Flasche stattfindet und das Wasser in der Flasche zu kalt wird.

6. Kühlsystem nach Anspruch 5, bei dem die Wassermischeinrichtung mit der Wasserschutzkappe (44) vereinigt ist, so daß Wasser nach Wunsch sowohl von oberhalb als auch von unterhalb der Wasserschutzkappe zur Ausgabe entnehmbar ist.

7. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kaltseite-Grenzfläche (28) sich indirekt mit der Flüssigkeit in Verbindung befindet, wobei eine Kühlfläche (32) und eine Kaltseite-Wärmesenke (30) vorgesehen sind, die zwischen der Kaltseite-Grenzfläche und der Flüssigkeit angeordnet sind.

8. Kühlsystem nach Anspruch 7, bei dem die Kaltseite-Wärmesenke (30) ein Aluminiumblock ist, dessen Oberfläche die Kühlfläche bildet und der mit rostfreier Fläche versehen ist.

9. Kühlsystem nach Anspruch 7 oder 8, bei dem die Kaltseite Wärmesenke (30) im wesentlichen konkav gestaltet ist.

10. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kühlkammer (12) eine isolierte Kammer ist und der Wasserkühler im wesentlichen innerhalb eines keramischen Außengehäuses (20) angeordnet ist.

11. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Eiserzeugungsmittel (24) als Einzeleinheit vorgesehen sind, die einen Kühlbaustein umfaßt, der Aufnahmen für die Fühlmittel (42) aufweist und in Anordnung mit der Kaltseite-Wärmesenke (30) geformt ist.

12. Kühlsystem nach Anspruch 2, bei dem die fotooptische Fühleinrichtung (42) einen Infrarotsender und -detektor umfaßt.

13. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Fühlmittel (42) die Dicke des an der Kühlfläche gebildeten Eises feststellen.

14. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kühlsystem Mittel umfaßt, mit denen in der Wasserkammer gekühltes Wasser und aus der Umgebung herrührendes Wasser zum Abzug durch einen Auslaß miteinander mischbar sind.

15. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kühlsystem Mittel zur Verteilung von von der Kühlfläche freigegebenem Eis über die Wasserkammer (12) umfaßt.

16. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem Mittel (16) vorgesehen sind, um eine über Kopf angeordnete Wasserflasche über der Wasserkammer aufzunehmen.

17. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das System ein Wasserkühler ist, der Trinkwasser kühlt.

18. Verfahren zum Kühlen von Flüssigkeit, wobei dieses die Erzeugung von Eis an oder in bezug zu einer Kaltseite- Grenzfläche (28) eines thermoelektrischen Bausteins (26) umfaßt, wobei das Eis von der Kaltseite-Grenzfläche freigegeben und in eine mit Flüssigkeit gefüllte Kühlkammer übertragen wird, um diese Flüssigkeit zu kühlen, und die an den thermoelektrischen Baustein gelegte Energie eingeschaltet wird, wenn das Eis von der Kaltseite-Grenzfläche freigegeben wird, um daran mehr Eis zu erzeugen, gekennzeichnet durch eine Abtastung dann, wenn das Eis ein vorbestimmtes Maß erreicht, und Abschaltung der an den thermoelektrischen Baustein angelegten Energie dann, wenn das Eis das vorbestimmte Maß erreicht, wodurch Wärme von einer Warmseite-Grenzfläche (34) zu einer Kaltseite- Grenzfläche übertragen wird, um eine daran angrenzende dünne Eisschicht zu schmelzen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Flüssigkeit Trinkwasser ist.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, wobei dieses das Mischen der gekühlten Flüssigkeit mit aus der Umgebung hereinkommender Flüssigkeit umfaßt und Flüssigkeitsausgabemittel zur erforderlichen Abgabe mit der gemischten Flüssigkeit in Verbindung gehalten werden.