DE8230440U1 - Temperiergeraet zum kuehlen/erhitzen von in behaeltern befindlichen fluessigkeiten - Google Patents

Description

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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

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mit den Zylindern steht. Die ändere aktive Fläche des Peltier^Elemeti-tes ist mit einem Kühlblech verseheiij 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 aus- | zugestalten, daß in Behältern befindliche Flüssigkei- i| ten in akzeptabler Zeit und auch unter extrem ungünstigen Umgebungsbedingungen abgekühlt werden können. Bei- I spielsweise 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 Kraftfahrzeug Umgebungstemperaturen von über 30° C herrschen.

Erreicht wird dies durch ein Temperiergerät gemäß den Schutzansprüchen.

Für die vorliegende Erfindung ist die Erkenntnis wesentlich, daß zum Temperieren von in Behältern befindlichen Flüssigkeiten eine Art offener Wärmeströmung skr eis lauf 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 freistehenden Enden hin verjüngen können. Entsprechend sind

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die zur erwartenden Wärmeströmung senkrechten Querschnitte des wärmeleitenden Teils gemäß der Erfindung *o 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

*⁵ 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 bedeutet₅ 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. I_m Prinzip sind daher die aktiven Flächen eines Peltier-Elements im wesentlich horizontal ausgerichtet. Bei bekannten Ausführungen von Kleinkühlgeräten befindet sich das Peitier-Element nicht unterhalb der Ausnehmungen sondern im Gegenteil oberhalb oder seitlich von den Ausnehmungen, was mit Sicherheit zu einem schlechten Wärmetrans portbeiträgt.

Nach einem bedeutsamen Merkmal der vorliegenden ³^ Erfindung sind die Ausnehmungen im unteren Teil domförmig

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ausgeWUlstet, so daß beispielsweise eine der üblichen Getränkedösen mit einer entsprechenden Einbuchtung im I . Bödenteil in innige Berührung zum Böden der Ausnehmung

1 gebracht worden kann. Nach einer bevorzugten Ausfuhr

I 5 rungsform der Erfindung ist die domfÖrmige Auswulstung I in der Mitte jedoch mit einem im wesentlichen flachen

I nicht gekrümmten Bereich ausgebildet. Dies bedeutet

ji für eine ausgewulstete Dose einen schlechteren Wärme-

I' übergang, hat jedoch den Vorteil j daß das Temperier-

AO gerät gemäß der Erfindung auch im Zusammenhang mit

Behältnissen mit flachem Boden verwendet werden kann j

'; wobei auch dort ein ausreichend guter WärmeübergangS-

F bereich anstelle einer punktförmigen Wärmeberührung

I möglich ist.

I 15 Ein ganz besonders wesentliches Merkmal der vor=

'^; liegenden Erfindung ist die einstückige Ausbildung des

j wärmeleitenden Teils, wobei vorzugsweise seewasserfestes

I Spritzgußaluminium in Frage kommt.

I* Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeich-

20 hung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht durch

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

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

zeigten Temperiergeräts.

! Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des wärmeleiten

den Teils.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht durch den wärme-³⁰ leitenden 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 3 5 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 f an dieser Fläche ein Peltier-Element 12 (Fig. 1) be- | festigt 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 ange- <

I^ ordnet ist und mit einer Vielzahl senkrecht nach unten vorstehender Kühlrippen ausgebildet ist. Seitlich 1 zu diesen Kühlrippen befindet sich ein Motor I¹+ mit '_t 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 13
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- ff Element 12 Umzulenken j so daß die obere fläche des :

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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, die sich im unteren Bereich, im Bodenbereich erweitert. In gleicher Weise ist zwischen den beiden Ausnehmungen 20 und 21 in Fig. 3 zu erkennen, daß sich dort ein kernartiger Teil 2 3 befirdet, der in einen plattenförmigen Teil 2^lt im unteren Bereich übergeht. Unter-

^O halb 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 EFS'treckung relativ zur oberen Erstreckung der

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

Darüber hinaus ist in Fig. H noch eine Besonder

heit 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 über geht. Im Prinzip entspricht diese Kontur der Bodenausgestaltung einer im Handel erhältlichen Bierdose, allerdings mit der Ausnahme, daß im Mittelbereieh 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 defl Inhön-

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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.

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Claims (1)

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   PATENTANWÄLTE

   European Patent Attorneys

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   (1932-1980)

   Dft. M. KOHLER

   UIPL-ING. C. GERNHARDT

   HAMBURG DIPL-ING. J. GLAESER

   DIPL-!NG. W. NIEMANN OF COUNSEL

   KONIGSTRASSE 28 D-2000 HAMBURG TELEFON (040) 381233 TELEGRAMME. KARPATENT TELEX 212 9.'9 KARP D

   28. Oktober 19 8 2

   W.28799/82 20/Ne

   Schutzansprüche

   1. 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/Kälteeraeuger (12) ausgebildet ist, und daß der Wärme^übertragungsbereich (25) zwischen dem wärmeleitenden Teil (11) vrd 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 doraförmigen Auswulstung (26) ausgebildet ist.

   3. Temperiergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswulstung (26) im Mittelteil mit einer Abflachungsstelle (27) ausgebildet ist.

   1. 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 VlI) und dessen untere Fläche mit einer 5 Anordnung von Kühlrippen (13) aus wärmeleitendem Material wärmeübertragend verbunden sind.

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