EP0316385B1 - Transport- und aufbewahrungseinrichtung für thermosensible produkte - Google Patents

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EP0316385B1
EP0316385B1 EP88904445A EP88904445A EP0316385B1 EP 0316385 B1 EP0316385 B1 EP 0316385B1 EP 88904445 A EP88904445 A EP 88904445A EP 88904445 A EP88904445 A EP 88904445A EP 0316385 B1 EP0316385 B1 EP 0316385B1
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heat
conducting
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peltier element
conveying
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Klaus Gutmann
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/006—Other cooling or freezing apparatus specially adapted for cooling receptacles, e.g. tanks

Definitions

  • the invention relates to a transport and storage device for thermosensitive products, in which one or more Peltier elements are provided for temperature control of the storage space, with tubular heat-conducting bodies or a one-piece heat-conducting molded body made from a good heat-conducting material being provided on the storage space-side plate of the Peltier elements wherein the housing-side plate of the Peltier elements is formed by finned heat exchange body.
  • Peltier elements are used in the like devices, and when using several Peltier elements, these are cascaded in series.
  • the effect of Peltier elements is known to be that when a DC voltage is applied to a Peltier element, this heat is drawn from one side of the element and transported to the other side of the Peltier element.
  • the direction of the current flow changes, the direction of the heat transfer also changes, so that the storage space can be cooled or heated by means of one and the same Peltier element.
  • the invention has for its object to achieve as homogeneous a temperature dissipation as possible within the storage space, wherein there should be almost no temperature gradient within the storage space in order to achieve the same temperature conditions with regard to the entire contents of the storage space.
  • the tubular heat-conducting bodies have a prismatic, in particular a quadrangular cross-section and are either arranged directly adjacent to one another or are formed by a one-piece design of the walls lying between adjacent tubular heat-conducting bodies as a one-piece heat-conducting molded body in that the tubular heat-conducting bodies with their storage space side Wall which form a wall of the storage space and that the edges of the walls of the storage space are attached to the outermost tubular heat-conducting bodies or to the outer side surfaces of the one-piece heat-conducting molded body.
  • the edges of the walls of the storage space which are likewise made of good heat-conducting material, are advantageously fastened by means of screws, blind rivets or the like or by means of heat-conducting adhesive.
  • the inventive design of the storage space causes rapid heat dissipation or, in the case of heating, rapid heat supply, good heat transfer to the walls of the storage space being achieved via the outermost tubular heat-conducting bodies, the outer side faces of the one-piece heat-conducting molded body or the outer side faces of the one-piece heat distribution wall, whereby all walls of the storage space are fully available for heat transfer.
  • the tubular heat-conducting body, the one-piece heat-conducting molded body or the one-piece heater part wall can be clamped to the storage space-side plate of the Peltier element by means of clamping rails.
  • a heat distribution plate can be interposed between the tubular heat-conducting bodies or the one-piece heat-conducting molded body, as a result of which a particularly uniform heat distribution over the walls of the storage space is achieved.
  • This heat distribution plate can be designed with the one-piece heat-conducting molded body as a one-piece heat distribution wall. Such a one-piece heat distribution wall alone takes over the heat distribution and conduction between the Peltier element and the walls of the storage space.
  • the fin heat exchange body of the Peltier element is arranged separately from a fin heat sink for cooling control electronics by heat-insulating regions of the housing .
  • a heat distribution plate 18 is arranged on the side of a Peltier element 1 facing a storage space 2.
  • tubular heat-conducting bodies 3 are arranged, which are formed by shaped aluminum tubes with a square cross-section.
  • the walls of the heat-conducting bodies 3 facing the storage space 2 simultaneously form the inner wall of the storage space 2.
  • the heat-conducting bodies 3 can be connected to the heat distribution plate 18 by means of screws, blind rivets or the like, as indicated at 4 in FIG. 4.
  • the heat-conducting bodies 3 are clamped to the Peltier element 1 by means of clamping rails 5, specifically by means of screws 6.
  • the walls 7 of the storage space 2 are fastened to the outermost heat-conducting bodies 3, likewise by means of screws, blind rivets 8 or the like.
  • the walls 7 of the storage space 2 consist of a good heat-conducting material.
  • the part of the Peltier element 1 facing away from the storage space 2 is connected to a fin heat exchange body 9, via which the heat dissipated from the storage space 2 is released by the Peltier element 1. If the Peltier element 1 is used for heating, then the heat required for the heating is absorbed from the ambient air via the fin heat exchange body 9.
  • the storage space 2 is located in a housing 10 and is surrounded by thermal insulation 11.
  • control electronics 12 which is arranged near a fin cooling element 13 for dissipating the heat occurring there.
  • the fin cooling body 13 of the control electronics 12 is arranged spatially separated from the fin heat exchange body 9 of the Peltier element 1, a heat-insulating region of the housing 10 being arranged between the two bodies.
  • a buffer accumulator 14 In the housing 10, a buffer accumulator 14, a transformer 15, a power switch 16 and a control panel 20 with an on and off switch are also provided for putting the temperature in the storage space 2 into or out of operation.
  • the built-in buffer accumulator 14 is designed as a gas-tight accumulator, which enables a position-independent, maintenance-free operation of the transport and storage device.
  • the temperature in the storage space 2 is regulated via a conventional temperature sensor which is arranged near the tubular heat-conducting bodies 3, near the one-piece heat-conducting molded body 17 or near the one-piece heat distribution wall 19 and is connected to the control electronics 12.
  • the transport and storage device is very easy to use, since it only has a switch-on button for starting the temperature control of the storage room 2 or a switch-off button for decommissioning, as well as a power switch. The rest of the control and, in the case of external energy supply, the charging of the built-in buffer accumulator 14 take place automatically.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Transport-und Aufbewahrungseinrichtung für thermosensible Produkte, bei welcher ein oder mehrere Peltierelemente zur Temperierung des Aufbewahrungsraumes vorgesehen sind, wobei an der aufbewahrungsraumseitigen Platte des bzw. der Peltierelemente rohrartige Wärmeleitkörper oder ein einteiliger Wärmeleitformkörper aus gut wärmeleitendem Material vorgesehen sind und wobei die gehäuseseitige Platte des bzw. der Peltierelemente durch Rippenwärmetauschkörper gebildet ist.
  • Es handelt sich dabei insbesondere um einen Transport- und Aufbewahrungsbehälter für Pharmazeutika oder dergleichen, wobei derartige Behälter bei Umgebungstemperaturen von +40°C bis -20°C ohne bewegte Teile arbeiten sollen.
  • Zur Temperierung des Aufbewahrungsraumes werden bei der artigen Einrichtungen ein oder mehrere Peltierelemente verwendet, wobei beim Einsatz mehrerer Peltierelemente diese kaskadenförmig hintereinandergeschaltet sind. Die Wirkung von Peltierelementen ist bekanntermaßen die, daß bei Anlegen einer Gleichspannung an ein Peltierelement dieses Wärme von einer Seite des Elementes abzieht und zur anderen Seite des Peltierelementes transportiert. Beim Wechsel der Richtung des Stromflusses ändert sich auch die Richtung des Wärmetransportes, so daß mittels ein und desselben Peltierelementes der Aufbewahrungsraum gekühlt oder geheizt werden kann.
  • Es ist bereits bekannt, Peltierelemente zur Kühlung von Kühlboxen, die für Camping und Autofahrten gedacht sind, einzusetzen. Weiters ist es bekannt, an der aufbewahrungsraumseitigen Platte des Peltierelementes rohrartige Wärmeleitformkörper vorzusehen. Hiezu wird auf die EP-A-0 108 306 verwiesen, aus der eine Einrichtung mit den Merkmalen des einleitenden Teiles des unabhängigen Anspruches 1 bekannt ist. Die rohrartigen Wärmeleitkörper der aus der EP-A-0 108 306 bekannten Einrichtung bilden unmittelbar Aufnahmeräume für die zu kühlenden Gegenstände, wie beispielsweise Getränkedosen aus Metall.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, innerhalb des Aufbewahrungsraumes eine möglichst homogene Temperaturableitung zu erzielen, wobei innerhalb des Aufbewahrungsraumes nahezu kein Temperaturgradient vorhanden sein soll, um hinsichtlich des gesamten Inhaltes des Aufbewahrungsraumes gleiche Temperaturverhältnisse zu erzielen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die rohrartigen Wärmeleitkörper einen prismatischen, insbesondere einen vierekkigen Querschnitt besitzen und entweder unmittelbar aneinanderliegend angeordnet oder durch eine einteilige Ausbildung der zwischen benachbarten, rohrartigen Wärmeleitkörpern liegenden Wände als einteiliger Wärmeleitformkörper ausgebildet sind, daß die rohrartigen Wärmeleitkörper mit ihrer aufbewahrungsraumseitigen Wand die eine Wandung des Aufbewahrungsraumes bilden und daß an den äußersten rohrartigen Wärmeleitkörpern oder an den äußeren Seitenflächen des einteiligen Wärmeleitformkörpers die Ränder der Wandungen des Aufbewahrungsraumes befestigt sind. Dadurch wird eine besonders gute Wärmeleitung zwischen dem Peltierelement und dem Aufbewahrungsraum erzielt, wobei die Innenseite des Aufbewahrungsraumes vom Peltierelement so weit distanziert ist, daß es zu keiner Schädigung des aufbewahrten Gutes zufolge örtlicher Unterkühlung bzw. bei Erwärmung, zu keiner örtlichen Überhitzung des Gutes kommen kann.
  • Vorteilhaft sind die Ränder der gleichfalls aus gut wärmeleitendem Material gefertigten Wandungen des Aufbewahrungsraumes mittels Schrauben, Blindnieten oder dergleichen oder mittels wärmeleitenden Klebstoffs befestigt. Die erfindungsgemäbe Ausbildung des Aufbewahrungsraumes bewirkt eine rasche Wärmeableitung bzw. bei Heizbetrieb eine rasche Wärmezuleitung, wobei über die äußersten rohrartigen Wärmeleitkörper, über die äußeren Seitenflächen des einteiligen Wärmeleitformkörpers oder über die äußeren Seitenflächen der einteiligen Wärmeverteilwand eine gute Wärmeübertragung auf die Wandungen des Aufbewahrungsraumes erzielt wird, wodurch alle Wandungen des Aufbewahrungsraumes zur Gänze für die Wärmeübertragung zur Verfügung stehen.
  • Dabei können die rohrartigen Wärmeleitkörper, der einteilige Wärmeleitformkörper oder die einteilige Wärmererteilwand mittels Klemmschienen mit der aufbewahrungsraumseitigen Platte des Peltierelementes verspannt sein.
  • Zwischen den rohrartigen Wärmeleitkörpern oder dem einteiligen Wärmeleitformkörper kann eine Wärmeverteilplatte zwischengelegt sein, wodurch eine besonders gleichmäßige Wärmeverteilung über die Wandungen des Aufbewahrungsraumes erreicht wird. Diese Wärmeverteilplatte kann mit dem einteiligen Wärmeleitformkörper als einteilige Wärmeverteilwand ausgebildet sein. Eine derartige einteilige Wärmeverteilwand übernimmt alleine die Wärmeverteilung und -leitung zwischen dem Peltierelement und den Wandungen des Aufbewahrungsraumes.
  • Um zu verhindern, daß sich die Abfuhr der von einer Steuerelektronik herrührenden Wärme nachteilig auf die Wirkung des bzw. der Peltierelemente auswirkt, kann vorgesehen sein, daß der Rippenwärmetauschkörper des Peltierelementes durch wärmeisolierende Bereiche des Gehäuses von einem Rippenkühlkörper für die Kühlung einer Steuerelektronik getrennt angeordnet ist.
  • In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
    • Fig. 1 zeigt in Seitenansicht eine Transport-und Aufbewahrungseinrichtung bei abgenommener äußerer Gehäuseseitenwand.
    • Fig. 2 ist eine Draufsicht bei abgenommener Gehäuseoberwand.
    • Fig. 3 zeigt eine Detailansicht der aus rohrartigen Wärmeleitkörpern gebildeten, peltierelementseitigen Wandung des Aufbewahrungsraumes.
    • Fig. 4 zeigt im Querschnitt den Aufbewahrungsraum mit rohrartigen Wärmeleitkörpern.
    • Fig. 5 zeigt eine Detailansicht der aus einem einteiligen Wärmeleitformkörper gebildeten, peltierelementseitigen Wandung des Aufbewahrungsraumes.
    • Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch einen Aufbewahrungsraum mit einteiligem Wärmeleitformkörper.
    • Fig. 7 zeigt den Querschnitt einer einteiligen Wärmeverteilwand.
  • An der einem Aufbewahrungsraum 2 zugewandten Seite eines Peltierelementes 1 ist eine Wärmeverteilplatte 18 angeordnet. An dieser Wärmeverteilplatte 18 sind rohrartige Wärmeleitkörper 3 angeordnet, die durch Aluminiumformrohre mit quadratischem Querschnitt gebildet sind. Die dem Aufbewahrungsraum 2 zugewandten Wandungen der Wärmeleitkörper 3 bilden gleichzeitig die Innenwandung des Aufbewahrungsraumes 2. Die Wärmeleitkörper 3 können mittels Schrauben, Blindnieten oder dergleichen, wie dies in Fig. 4 bei 4 angedeutet ist, mit der Wärmeverteilplatte 18 verbunden sein. Die Wärmeleitkörper 3 sind mittels Klemmschienen 5 mit dem Peltierelement 1 verspannt, und zwar durch Schrauben 6.
  • An den äußersten Wärmeleitkörpern 3 sind die Wandungen 7 des Aufbewahrungsraumes 2 befestigt, und zwar gleichfalls mittels Schrauben, Blindnieten 8 oder dergleichen. Die Wandungen 7 des Aufbewahrungsraumes 2 bestehen aus gut wärmeleitendem Material.
  • Der dem Aufbewahrungsraum 2 abgewandte Teil des Peltierelementes 1 steht mit einem Rippenwärmetauschkörper 9 in Verbindung, über den die aus dem Aufbewahrungsraum 2 abgeführte Wärme vom Peltierelement 1 abgegeben wird. Wird das Peltierelement 1 zur Heizung benutzt, dann wird über den Rippenwärmetauschkörper 9 die für die Heizung benötigte Wärme aus der Umgebungsluft aufgenommen.
  • Der Aufbewahrungsraum 2 befindet sich in einem Gehäuse 10 und ist von einer Wärmeisolierung 11 umgeben. Im Gehäuse 10 befindet sich ferner eine Steuerelektronik 12, die zur Abführung der dort auftretenden Wärme nahe einem Rippenkühlkörper 13 angeordnet ist. Der Rippenkühlkörper 13 der Steuerelektronik 12 ist vom Rippenwärmetauschkörper9 des Peltierelementes 1 räumlich getrennt angeordnet, wobei zwischen den beiden Körpern ein wärmeisolierender Bereich des Gehäuses 10 angeordnet ist.
  • Im Gehäuse 10 sind ferner ein Pufferakkumulator 14, ein Transformator 15, ein Netzschalter 16 und ein Bedienungsfeld 20 mit Ein- und Ausschaltetaster zur In- oder Außerbetriebnahme der Temperierung des Aufbewahrungsraumes 2 vorgesehen. Der eingebaute Pufferakkumulator 14 ist als gasdichter Akkumulator ausgebildet, der einen lageunabhängigen, wartungsfreien Betrieb der Transport- und Aufbewahrungseinrichtung ermöglicht. Die Regelung der Temperatur im Aufbewahrungsraum 2 erfolgt über einen herkömmlichen Temperaturfühler, der nahe den rohrartigen Wärmeleitkörpern 3, nahe dem einteiligen Wärmeleitformkörper 17 oder nahe der einteiligen Wärmeverteilwand 19 angeordnet und mit der Steuerelektronik 12 verbunden ist.
  • Die Transport- und Aufbewahrungseinrichtung ist sehr einfach zu bedienen, da sie lediglich Einschaltetaster zur Inbetriebnahme der Temperierung des Aufbewahrungsraumes 2 bzw. Ausschaltetaster zur Außerbetriebsetzung sowie einen Netzschalter aufweist. Die übrige Steuerung und bei externer Energiezuführung das Laden des eingebauten Pufferakkumulators 14 erfolgen automatisch.

Claims (6)

1. Transport- und Aufbewahrungseinrichtung für thermosensible Produkte, bei welcher ein oder mehrere Peltierelemente zur Temperierung des Aufbewahrungsraumes vorgesehen sind, wobei an der aufbewahrungsraumseitigen Platte des bzw. der Peltierelemente rohrartige Wärmeleitkörper oder ein einteiliger Wärmeleitformkörper aus gut wärmeleitendem Material vorgesehen sind und wobei die gehäuseseitige Platte des bzw. der Peltierelemente durch Rippenwärmetauschkörper gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrartigen Wärmeleitkörper (3) einen prismatischen, insbesondere einen viereckigen Querschnitt besitzen und entweder unmittelbar aneinanderliegend angeordnet oder durch eine einteilige Ausbildung der zwischen benachbarten, rohrartigen Wärmeleitkörpern liegenden Wände als einteiliger Wärmeleitformkörper (17) ausgebildet sind, daß die rohrartigen Wärmeleitkörper (3, 17) mit ihrer aufbewahrungsraumseitigen Wand die eine Wandung des Aufbewahrungsraumes (2) bilden und daß an den äußersten rohrartigen Wärmeleitkörpern (3) oder an den äußeren Seitenflächen des einteiligen Wärmeleitformkörpers (17) die Ränder der Wandungen (7) des Aufbewahrungsraumes (2) befestigt sind.
2. Transport- und Aufbewahrungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (7) des Aufbewahrungsraumes (2) aus gut wärmeleitendem Material bestehen.
3. Transport- und Aufbewahrungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrartigen Wärmeleitkörper (3) oder der einteilige Wärmeleitformkörper (17) mittels Klemmschienen (5) mit der aufbewahrungsraumseitigen Platte des Peltierelementes (1) verspannt sind.
4. Transport- und Aufbewahrungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den rohrartigen Wärmeleitkörpern (3) oder dem einteiligen Wärmeleitformkörper (17) und dem Peltierelement (1) eine Wärmeverteilplatte (18) angeordnet ist.
5. Transport- und Aufbewahrungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeverteilplatte (18) mit dem einteiligen Wärmeleitformkörper (17) als einteilige Wärmeverteilwand (19) ausgebildet ist.
6. Transport- und Aufbewahrungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rippenwärmetauschkörper (9) des Peltierelementes (1) durch wärmeisolierende Bereiche des Gehäuses (10) von einem Rippenkühlkörper (13) für die Kühlung einer Steuerelektronik (12) getrennt angeordnet ist.
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