EP1899662A1 - Verfahren und vorrichtung zur aufrechterhaltung einer temperatur - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur aufrechterhaltung einer temperatur

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EP1899662A1
EP1899662A1 EP06742829A EP06742829A EP1899662A1 EP 1899662 A1 EP1899662 A1 EP 1899662A1 EP 06742829 A EP06742829 A EP 06742829A EP 06742829 A EP06742829 A EP 06742829A EP 1899662 A1 EP1899662 A1 EP 1899662A1
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EP
European Patent Office
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thermal
temperature
thermal battery
storage medium
battery
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06742829A
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Inventor
Manfred Zorn
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IPV Inheidener Produktions- und Vertriebsgesellschaft mbH
Original Assignee
IPV Inheidener Produktions- und Vertriebsgesellschaft mbH
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Filing date
Publication date
Application filed by IPV Inheidener Produktions- und Vertriebsgesellschaft mbH filed Critical IPV Inheidener Produktions- und Vertriebsgesellschaft mbH
Publication of EP1899662A1 publication Critical patent/EP1899662A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/006—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cold storage accumulators
    • 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
    • F25B21/04—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect reversible
    • 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
    • F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
    • F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
    • F25D2303/082—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid disposed in a cold storage element not forming part of a container for products to be cooled, e.g. ice pack or gel accumulator
    • F25D2303/0822—Details of the element
    • F25D2303/08221—Fasteners or fixing means for the element
    • 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
    • F25D2303/00—Details of devices using other cold materials; Details of devices using cold-storage bodies
    • F25D2303/08—Devices using cold storage material, i.e. ice or other freezable liquid
    • F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
    • F25D2303/0844—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled above the product
    • 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
    • F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/12—Portable refrigerators

Definitions

  • the invention relates to a method for maintaining a desired temperature by means of a thermal battery in a thermal container according to the preamble of claim 1, in particular in a operated by Peltier elementsdeoder or heat box, wherein in the thermal container in an active temperature control by means of a thermocouple with a thermal radiator the desired temperature is generated due to a temperature difference to the outside temperature and wherein in a passive tempering the thermocouple is not operated.
  • the invention relates to a thermal battery for a thermal container, in particular for a operated by Peltier element cooling or heat box, according to the preamble of claim 6.
  • the thermal container thermally insulated walls and at least one thermocouple with at least one Thermoabstrahler on.
  • thermo medium for example H 2 O.
  • H 2 O This thermo medium leads in the said temperature range between about 0 ° and -20 0 C a Aggregatszu- Stands change from solid to liquid and vice versa. With H 2 O, this change takes place between ice and water at 0 ° C.
  • energy is needed, whereby the medium does not heat itself.
  • energy In order to convert ice from 0 0 C into water from 0 0 C, energy must be supplied to the ice. The required energy usually comes from the ambient heat and thus cools the environment accordingly.
  • the thermal medium To reuse such a thermal battery, the thermal medium must be returned to the solid state of aggregation. This is conventionally carried out in a stationary freezer, as this in turn also a temperature between 0 ° and -20 0 C or lower is needed. It is about the same temperature range in which the aggregate change from liquid to solid takes place.
  • thermal containers themselves have no active cooling. Thus, when using suchdeakkus with thermal containers, only a single use of the cooling batteries is possible. Thereafter, the rechargeable battery in a stationary freezer must be re-cooled to be ready for use again.
  • thermobondings achieve - not the low cooling temperatures necessary to cool and reinsert a known rechargeable battery.
  • DE 200 13 855 Ul an energy-optimized Peltier cooling device is known.
  • a special air duct for discharging the waste heat of the Peltier element is provided.
  • a battery for energy storage is present when, for example, solar collectors excess energy is available.
  • EP 13 02 410 Al a transport container for blood plasma and samples is described, which must be transported in a positive temperature range near 0 °.
  • the housing is double-walled.
  • a tempering medium is filled in, which ensures the maintenance of a temperature in the range of low plus degrees Celsius.
  • the invention is based on the invention to provide a method and an apparatus, with which in mobile, for example electrically operated, thermal containers, without supplying external energy, a desired temperature can be maintained simply and effectively for a longer time.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and a thermal battery for Thermobe- ratios with the features of claim 6.
  • the method according to the invention for maintaining a desired temperature in a thermo box is characterized indicates that for a thermal battery, a temperature storage medium is selected, in which the change of the state of aggregation in the positive degree Celsius range is performed, and that in the passive tempering about the temperature difference, which was achieved in the active tempering in the Thermo concerned- nis, by a Changing the state of aggregation of the temperature storage medium in particular from solid to liquid in the thermal battery over a longer time is substantially maintained.
  • a basic idea of the invention is not to use conventional cold accumulators, which only resume the solid state of aggregation at lower minus temperatures, but to use newer temperature storage media, which carry out this aggre- gate state change already in the positive temperature range.
  • Electric coolers achieve a temperature difference of about 20 0 C. At + 25 ° C ambient temperature to a maximum of + 5 ° C as the inside of the box can be achieved. At + 5 ° C, conventional temperature storage media do not undergo an aggre- gate state change from the liquid to the solid state.
  • the temperature storage medium used which may be, for example, certain paraffins, but already in this temperature range, the aggregate state change in the solid state.
  • the thermal battery it is possible to arrange the thermal battery anywhere in the thermal container, ie in a cooling or heat box.
  • the temperature storage medium is arranged in the thermal battery, in particular in the vicinity of the thermal radiator in the thermal container.
  • the thermal battery is placed in the vicinity of the Thermoabstrahlers.
  • the desired or a slightly lower temperature is radiated through the thermocouple, without it being significantly influenced by the air inside the container, such as heated or cooled.
  • the air inside the container such as heated or cooled.
  • it is particularly cold in a cool box or warm in a heat box.
  • the temperature storage medium of the thermal battery in the active temperature phase a change of the state of matter, in particular from liquid to solid, approximately in the desired temperature range, in the positive degree Celsius range is realized.
  • the thermal battery in an external cooling device a freezer
  • this Zöststands touchscreen can be performed in the network-bound operation of the Thermo proceedingsnis- ses. This eliminates the need for an external cooling device.
  • the temperature range in which the change in the state of aggregation of the temperature storage medium takes place can be selected close to the maximum, achievable extreme temperature of the thermobondment, such as a cool box, in order to allow a particularly good cooling or heating effect.
  • Another possibility is to design the cooling battery with the thermo medium so that it is cooled down further in the solid state. As a result, the cold energy of the battery can be used in the passive phase.
  • thermal battery In principle, every desired shape of a thermal battery is possible. Since the thermal battery but also acts as a cold or heat extraction during the passive tempering, it is advantageous if the volume of the temperature storage medium is provided in a surface enlarged thermal battery. As a result, a particularly good thermal radiation can be achieved. This is possible, for example, a wave-like or sawtooth surface basic shape.
  • the change of the state of aggregation of the temperature-storage medium in the temperature range between + 3 ° C and + 12 0 C, in particular between + 5 ° C and + 10 0 C, preferably at about +8 0 C is selected.
  • the temperature storage medium can be chosen such that the state of aggregate change is carried out at the temperature which can be reached as the extreme temperature. This means the coldest temperature, when the thermal battery is intended for cooling, or the highest achievable temperature, as far as the Keeping warm is used.
  • the temperature range, when cooling over, and during heating can be below the respective extreme temperature.
  • the corresponding temperature to the state of aggregate change must first be achieved.
  • thermoelectric phase a high temperature transmission capacity is created by the spatial arrangement and envelope structure of the thermal battery. This can be achieved, for example, in that the thermal battery has direct contact with the thermocouple of the Peltier element.
  • the temperature storage medium in the thermal battery performs the change of state of aggregation, for example, from liquid to solid, particularly well.
  • An inventive thermal battery is characterized in that it has at least one temperature storage medium in which the change of state of aggregation is also for cooling in the positive degree Celsius range and that the thermal battery is arranged detachably in the region of the thermocouple.
  • the temperature storage medium and its melting point can be chosen so that the change of state of aggregation takes place in any temperature range. It is preferred that the temperature range between + 3 ° C and + 12 ° C, in particular between + 5 ° C and + 10 0 C, and especially at about +8 0 C. These ranges are preferred because they describe the minimum achievable internal temperature with a Peltier cooler, in which still a state of aggregate state change of the temperature storage medium can be performed. A possible, suitable for this temperature storage medium are paraffins. The choice of this temperature range can also offer the advantage that the state of aggregate change in the passive cooling phase very early in the direction of positive temperature temperatures, and so the cooling effect of the thermal battery starts very early. This maintains a low temperature for a long time. However, it is also conceivable to use the cooling effect of the state of aggregate change later.
  • the temperature range for the change of the state of aggregation between +40 0 C and +60 0 C.
  • the desired temperature to be maintained in the interior of the thermo box plays a significant role.
  • the state of aggregate change upon heating may be set a few degrees above the desired temperature to be maintained. Depending on the intended use, this can be between +40 0 C and +60 0 C or between + 45 ° C and + 55 ° C or in the range around +50 0 C.
  • such a thermal container can be operated with any type of cooling or heating device.
  • a thermocouple in the form of a Peltier element, which can be designed and / or connected as a cooling element or heat element.
  • Peltier element instead of a Peltier element, other cold or heat generating devices are used. So the use of cooling compressor technology is conceivable.
  • Peltier thermocouples offer the advantage that they can be used to achieve both cooling and heating effects. In addition, they have little or no noise and take up little space compared to devices of other cooling techniques.
  • the thermal battery it is possible to arrange the thermal battery anywhere in the thermobond. However, it is preferred if the thermal battery is in positive contact with the thermal radiator, in particular the radiator fins of the thermal radiator. This ensures that the temperature generated by the thermocouple on the thermocouple transitions particularly well on the thermal battery.
  • the desired state of aggregation usually the solid state, is achieved quickly and effectively in the active tempering phase.
  • Through intensive positive contact it is also possible to avoid insulating layers of air between the radiating fins and the thermal battery.
  • the thermal battery is designed in the form of a bag, in particular an aluminum bag, and is fastened to the thermal emitter by holding and tensioning means.
  • a particularly simple and flexible attachment of the thermal bag on Thermoabstrahler is possible.
  • Due to the detachable attachment of the thermal battery is basically the possibility of cooling the thermal battery in external cooling devices, although this is not necessary with the described cooler or the method according to the invention.
  • the thermal box when used only in stationary use with power connection, can be used without the space-taking thermal battery, whereby a larger internal volume is available. But there are no limits to the basic shape of the thermal battery.
  • the thermal battery has a relatively large thermal surface, in particular flat and thermal radiation surface.
  • the internal temperature can be influenced particularly well by the thermal battery become.
  • Such a surface enlargement can be realized for example by a waveform or a sawtooth-like basic shape.
  • the container is designed as a minibar.
  • This offers in hotels, for example, the advantage of cooling the minibar only by electricity at night, and provide during the day by means of the thermal battery according to the invention for a temperature.
  • cheaper night stream can be used for cooling.
  • FIG. 1 is a perspective view of a portion of a cooler with a thermal battery according to the invention.
  • Fig. 2 is a perspective view of a thermal battery according to the invention.
  • Fig. 3 is a sectional side view of a cool box with thermal battery according to the invention.
  • a cooler 2 is shown with a thermal battery 1 according to the invention.
  • the thermocouple is located in this cooler 2 in the lid 3. Since the Thermoabstrahler 22 (not visible here) is also attached to the cover 3, the thermal battery 1 according to the invention is mounted there.
  • the thermal battery 1 shown here has an elevated thermal radiation surface 12 through a sawtooth-like surface. This serves to improve Changing the temperature with the air and objects inside the cooler.
  • the thermal container 2 also has an insulated wall 4, whereby the generated temperature difference to the environment can be better maintained.
  • thermocouple 22 of the thermocouple When attaching this thermal battery 1, as shown in Fig. 2. As a result, a very good heat or cold transfer between the thermal radiator 22 and the thermal battery 1 is achieved.
  • the state of aggregate change for example from liquid to solid, can be realized particularly well in the active thermal phase.
  • the thermal battery 1 has a U-shaped cross-section 14. In its interior, a channel 13 is formed. This is used to hold the Thermoabstrahlers 22.
  • the cooling battery 1 is designed so that the Thermoabstrahler 22 is fully absorbed by the thermal battery 1.
  • Fig. 3 is a sectional side view of the thermal container 2 of FIG. 1 is shown.
  • a bottle 23 is located inside the thermal container 2.
  • the thermo-battery 1 is in positive-locking contact with the thermobattery 2. Due to the fact that the thermal battery 1 does not fill the entire longitudinal side of the thermal container 2, it is possible to cool even higher bottles 23 in the cooler 2. The better the insulation of the wall 4 is designed, the longer can be kept with the thermal battery 1, the interior at the desired temperature.
  • the ventilation slots 24 serve for exchanging air with the side of the spacer element facing away from the interior. The larger and better the air flow is here, the higher the performance of the Peltier element.
  • the ventilation slots are therefore closely related to the design of the temperature of the physical state change of the thermal storage medium in the thermal battery 1.

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Abstract

Ein Verfahren zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Temperatur mittels eines Thermoakkus (1) in einem Thermobehältnis (2). Hierbei ist vorgesehen, dass in dem Thermobehältnis (2) in einer aktiven Temperierphase eine gewünschte Temperatur in Bezug auf die Aussentemperatur erzeugt wird. In einer weiteren passiven Temperierphase wird ein vorhandenes Thermoelement nicht betrieben. Ferner ist vorgesehen, dass für den Thermoakku (1) ein Temperaturspeichermedium gewählt wird, das einen Wechsel des Aggregatzustandes im positiven Grad-Celsius-Bereich durchführt und bei diesem Aggregatszustandswechsel den Innenraum kühlt. Die Erfindung betrifft ferner einen Thermoakku (1).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Aufrechterhaltung einer Temperatur
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Temperatur mittels eines Thermoakkus in einem Thermobehältnis gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere in einer mittels Peltier-Elementen betriebenen Kühloder Wärmebox, wobei in dem Thermobehältnis in einer aktiven Temperierphase mittels eines Thermoelements mit einem Thermo- abstrahler die gewünschte Temperatur aufgrund einer Temperaturdifferenz zur Außentemperatur erzeugt wird und wobei in einer passiven Temperierphase das Thermoelement nicht betrieben wird.
Ferner betrifft die Erfindung einen Thermoakku für ein Thermobehältnis, insbesondere für eine mittels Peltier-Element betriebenen Kühl- oder Wärmebox, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Hiernach weist das Thermobehältnis thermoisolierte Wände und mindestens ein Thermoelement mit mindestens einem Thermoabstrahler auf .
Die Verwendung von Kälteakkus mit Kühltaschen zur Temperierung des Innenraums ist eine bekannte Maßnahme. Diese Kälteakkus weisen meist einen optimalen Einsatzbereich zwischen -20° bis maximal 00C auf. Sie haben im Inneren ein Thermomedium, beispielsweise H2O. Dieses Thermomedium führt in dem besagten Temperaturbereich zwischen etwa 0° und -200C einen Aggregatszu- Standswechsel von fest nach flüssig und umgekehrt durch. Bei H2O findet dieser Wechsel zwischen Eis und Wasser bei 00C statt. Für einen Wechsel des Aggregatszustandes von fest nach flüssig wird Energie benötigt, wobei sich das Medium selbst nicht erwärmt. Um Eis von 00C in Wasser von 00C umzuwandeln, muss dem Eis Energie zugeführt werden. Die benötigte Energie bezieht das Thermomedium meist aus der Umgebungswärme und kühlt somit die Umgebung dementsprechend ab.
Zum Wiederverwenden eines derartigen Thermoakkus muss das Thermomedium wieder in den festen Aggregatszustand zurückgeführt werden. Dies wird herkömmlicherweise in einem stationären Gefrierschrank ausgeführt, da hierfür auch wiederum eine Temperatur zwischen 0° und -200C oder tiefer benötigt wird. Es handelt sich hierbei in etwa um denselben Temperaturbereich, in dem auch der Aggregatswechsel von flüssig nach fest stattfindet .
Die meisten Thermobehältnisse weisen selbst keine aktive Kühlung auf. So ist bei der Verwendung derartiger Kühlakkus mit Thermobehältnissen, nur eine einmalige Verwendung der Kühlakkus möglich. Danach muss der Kühlakku in einem stationären Gefrierschrank erneut gekühlt werden, um wieder einsatzbereit zu sein.
Herkömmliche elektrische betriebene Kühlboxen weisen zur netz- ungebundenen Nutzung meist elektrische Energiespeicher auf. Diese Energiespeicher sind schwer, wodurch das Gesamtgewicht des Thermobehältnisses erhöht wird. Auch erreichen diese Thermobehältnisse - nicht die niedrigen JKühltemperaturen, die zum Herabkühlen und erneutem Einsetzen eines bekannten Kühlakkus notwendig sind. Aus der DE 200 13 855 Ul ist ein energieoptimiertes Peltier- Kühlgerät bekannt. Hierbei ist ein spezieller Luftkanal zur Ableitungen der Abwärme des Peltier-Elementes vorgesehen. Außerdem ist eine Batterie zur Energiespeicherung vorhanden, wenn beispielsweise durch Solarkollektoren überschüssige Energie zur Verfügung steht. Des Weiteren wird erwähnt, zusätzlich zur Versorgungsbatterie einen Kältespeicher vorzusehen, um E- nergie zu speichern.
In der EP 13 02 410 Al wird ein Transportbehältnis für Blutplasma und Proben beschrieben, die in einem positiven Temperaturbereich nahe 0° transportiert werden müssen. Hierzu ist das Gehäuse doppelwandig ausgebildet. In dieser doppelten Wandung ist ein Temperiermedium eingefüllt, welches für eine Aufrecht- erhaltung einer Temperatur im Bereich von geringen Plus- Celsiusgraden sorgt.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit in mobilen, beispielsweise elektrisch betriebenen Thermobehältnissen, ohne Zufuhr von externer Energie eine gewünschte Temperatur eine längere Zeit einfach und effektiv aufrechterhalten werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Thermoakku für Thermobe- hältnisse mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben . _
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Temperatur in einem Thermobehältnis ist dadurch ge- kennzeichnet, dass für einen Thermoakku ein Temperaturspeichermedium gewählt wird, bei dem der Wechsel des Aggregatszustandes im positiven Grad Celsius-Bereich durchgeführt wird, und dass in der passiven Temperierphase etwa die Temperaturdifferenz, die in der aktiven Temperierphase im Thermobehält- nis erreicht wurde, durch einen Wechsel des Aggregatszustandes des Temperaturspeichermediums insbesondere von fest nach flüssig im Thermoakku über eine längere Zeit im Wesentlichen aufrechterhalten wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, keine herkömmlichen Kälteakkus zu verwenden, die nur bei tieferen Minustemperaturen den festen Aggregatszustand wieder einnehmen, sondern neuere Temperaturspeichermedien zu nutzen, die diesen Aggre- gatszustandswechsel bereits im positiven Temperaturbereich ausführen. Elektrokühlboxen erreichen einen Temperaturunterschied von ca. 200C. Bei +25°C Umgebungstemperatur können so maximal +5°C im Inneren der Box erreicht werden. Bei +5°C führen herkömmliche Temperaturspeichermedien noch keinen Aggre- gatszustandswechsel vom flüssigen in den festen Zustand durch. Das verwendete Temperaturspeichermedium, welches beispielsweise bestimmte Paraffine sein können, führt aber bereits in diesem Temperaturbereich den Aggregatszustandswechsel in den festen Zustand aus. Hierdurch ist es möglich, dass während des netzgebundenen Betriebs einer Elektro-Kühlbox der Aggregatszu- standswechsel des Temperaturspeichermediums in den festen Zustand durchgeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, nach der Trennung des Thermobehältnisses, beispielsweise einer E- lektro-Kühlbox vom Versorgungsnetz, durch einen Aggregatszu- standswechsel vom festen in,den flüssigen. Zustand eine zusätzliche Kühlwirkung zu erzeugen, wodurch die im Thermobehältnis erreichte Temperatur ohne zusätzliche Energiezufuhr länger, z.B. zwei bis vier Stunden, aufrechterhalten werden kann, als ohne einen derartigen Kühlakku. Bei hinreichend großer Dirnen- sionierung eines derartigen Thermoakkus kann eine Kühlbox daher zwei bis vier oder mehr Stunden auf dem gekühlten Temperaturniveau gehalten werden. Dies ist auch vom Innenvolumen, der Qualität der Außenisolierung, der Außentemperatur und ähnlichen Faktoren abhängig. Es kann aber auch jeder andere Aggre- gatszustandswechsel, wie vom gasförmigen in den festen Zustand genutzt werden.
Grundsätzlich ist es möglich, den Thermoakku an einer beliebigen Stelle innerhalb des Thermobehältnisses , also in einer Kühl- oder Wärmebox, anzuordnen. Es ist aber erfindungsgemäß, wenn in der aktiven Temperierphase das Temperaturspeichermedium in dem Thermoakku, insbesondere im Nahbereich des Thermoab- strahlers im Thermobehältnis, angeordnet wird.
Damit der Wechsel des Aggregatszustandes des Temperaturspeichermediums von flüssig zu fest gut und sicher durchgeführt wird, wird der Thermoakku im Nahbereich des Thermoabstrahlers angeordnet. Hier wird die gewünschte oder eine etwas niedrigere Temperatur durch den Thermoabstrahler abgestrahlt, ohne dass sie durch die Luft im Inneren des Behältnisses wesentlich beeinflusst, etwa erwärmt bzw. abgekühlt würde. Im Bereich des Abstrahlers ist es, je nach Betriebsart, besonders kalt bei einer Kühlbox oder warm bei einer Wärmebox.
Es ist bevorzugt, wenn im Temperaturspeichermedium des Thermoakkus in der aktiven Temperaturphase ein Wechsel des Aggregatszustandes, insbesondere von flüssig nach fest, etwa im gewünschten Temperaturbereich, im positiven Grad-Celsius-Bereich realisiert wird. Grundsätzlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren auch dadurch auszuführen, dass der Thermoakku in einer externen Kühlvorrichtung, einem Gefrierschrank, den Wechsel des Aggregatszustandes vom flüssigen in den festen Zustand ausführt. Es ist aber durchaus vorteilhaft, wenn dieser Zυstandswechsel im netzgebundenen Betrieb des Thermobehältnis- ses durchgeführt werden kann. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit einer externen Kühlvorrichtung.
Der Temperaturbereich, in dem der Wechsel des Aggregatszustandes des Temperaturspeichermediums stattfindet, kann nahe an der maximalen, erreichbaren Extremtemperatur des Thermobehält- nisses, wie einer Kühlbox, gewählt werden, um eine besonders gute Kühl- bzw. Wärmewirkung zu ermöglichen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Kühlakku mit dem Thermomedium so auszulegen, dass er auch im festen Zustand weiter heruntergekühlt wird. Hierdurch kann in der passiven Phase auch die Kälteenergie des Akkus verwendet werden.
Prinzipiell ist jede gewünschte Form eines Thermoakkus möglich. Da der Thermoakku aber während der passiven Temperierphase auch als Kälte- bzw. Wärmeabstrahier fungiert, ist es vorteilhaft, wenn das Volumen des Temperaturspeichermediums in einem oberflächenvergrößerten Thermoakku vorgesehen wird. Hierdurch kann eine besonders gute Thermoabstrahlung erreicht werden. Möglich ist hierbei beispielsweise eine wellenartige oder sägezahnartige Oberflächen-Grundform.
Wird das Verfahren mit einem Thermobehältnis, welches beispielsweise mittels Peltier-Element betrieben wird, ausgeführt, so ist vorteilhaft, wenn der Wechsel des Aggregatszustandes des Temperaturspeichermediums im Temperaturbereich zwischen +3°C und +120C, insbesondere zwischen +5°C und +100C, bevorzugt bei etwa +80C gewählt wird. Grundsätzlich kann das Temperaturspeichermedium so gewählt werden, dass der Aggre- gatszustandswechsel bei der Temperatur ausgeführt wird, die als Extremtemperatur erreicht werden kann. Dies bedeutet, die kälteste Temperatur, wenn der Thermoakku zum Kühlen gedacht ist, oder die höchst erreichbare Temperatur, sofern er zum Warmhalten verwendet wird. Ebenso kann aber auch der Temperaturbereich, beim Kühlen über, und beim Wärmen unter der jeweiligen Extremtemperatur liegen. So muss die entsprechende Temperatur zum Aggregatszustandswechsel erst erreicht werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn in der aktiven Temperierphase durch räumliche Anordnung und Hüllenstruktur des Thermo- akkus eine hohe Temperaturübertragungskapazität geschaffen wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Thermoakku unmittelbaren Kontakt mit dem Thermoabstrahler des Peltier-Elementes hat. Bei einem derartigen Verfahren führt das Temperaturspeichermedium in dem Thermoakku den Wechsel des Aggregatszustandes, beispielsweise von flüssig nach fest, besonders gut durch.
Ein erfindungsgemäßer Thermoakku ist dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Temperaturspeichermedium aufweist, bei dem der Wechsel des Aggregatszustandes auch für Kühlung im positiven Grad-Celsius-Bereich liegt und dass der Thermoakku abnehmbar im Bereich des Thermoabstrahlers angeordnet ist.
Prinzipiell kann das Temperaturspeichermedium und sein Schmelzpunkt so gewählt werden, dass der Wechsel des Aggregatszustandes in einem beliebigen Temperaturbereich stattfindet. Bevorzugt ist, dass der Temperaturbereich zwischen +3°C und +12°C, insbesondere zwischen +5°C und +100C, und speziell bei etwa +80C liegt. Diese Bereiche sind bevorzugt, da sie die mit einer Peltier-Kühlbox minimal erreichbare Innentemperatur beschreiben, in der noch ein Aggregatszustandswechsel des Temperaturspeichermediums durchgeführt werden kann. Ein mögliches, hierfür geeignetes Temperaturspeichermedium, sind Paraffine. Durch die Wahl dieses Temperaturbereiches kann sich außerdem der Vorteil bieten, dass der Aggregatszustandswechsel in der passiven Kühlphase sehr früh in Richtung positiver Tem- peraturen stattfindet, und so die Kühlwirkung des Thermoakkus sehr früh einsetzt. Hierdurch wird eine niedrige Temperatur lange aufrechterhalten. Es ist aber auch denkbar, die Kühlwirkung des Aggregatszustandswechsels erst später einsetzen zu lassen .
Wird eine derartige Kühlbox zum Wärmen bzw. zum Aufrechterhalten von warmen Temperaturen verwendet, so ist es bevorzugt, wenn der Temperaturbereich für den Wechsel des Aggregatszustandes zwischen +400C und +600C liegt. Bei der Wahl dieses Temperaturbereiches spielt maßgeblich die gewünschte zu haltende Temperatur im Innenraum des Thermobehältnisses eine Rolle. Der Aggregatszustandswechsel beim Wärmen kann einige Grad über der gewünschten zu erhaltenden Temperatur vorgesehen werden. Dies kann je nach Verwendungszweck zwischen +400C und +600C oder zwischen +45°C und +55°C oder im Bereich um +500C sein.
Grundsätzlich kann ein derartiges Thermobehältnis mit jeder Art von Kühl- bzw. Wärmeeinrichtung betrieben werden. Es ist aber besonders vorteilhaft, das Behältnis mit einem Thermoelement in Form eines Peltier-Elementes zu betreiben, welches als Kühlelement oder Wärmeelement ausgeführt und/oder geschaltet sein kann.
Anstelle eines Peltier-Elementes sind auch andere Kälte oder Wärme erzeugende Vorrichtungen einsetzbar. So ist der Einsatz von Kühlkompressortechnik denkbar.
Peltier-Thermoelemente bieten den Vorteil, dass mit ihnen sowohl eine Kühl- als auch Wärmewirkung erzielt werden kann. Außerdem haben sie keine oder kaum Geräuschentwicklung und nehmen im Vergleich zu Vorrichtungen anderer Kühltechniken wenig Platz ein. Prinzipiell ist es möglich, den Thermoakku an einer beliebigen Stelle innerhalb des Thermobehältnisses anzuordnen. Es ist aber bevorzugt, wenn der Thermoakku in formschlüssigem Kontakt mit dem Thermoabstrahler, insbesondere den Abstrahlrippen des Thermoabstrahlers , steht. Hierdurch wird erreicht, dass die durch die Thermoeinrichtung an dem Thermoabstrahler erzeugte Temperatur besonders gut auf den Thermoakku übergeht . Somit wird der gewünschte Aggregatszustand, meist der feste Zustand, in der aktiven Temperierphase rasch und effektiv erreicht. Durch einen intensiven formschlüssigen Kontakt können auch i- solierende Luftschichten zwischen den Abstrahlrippen und dem Thermoakku vermieden werden.
Ebenso ist es auch möglich, dass der Thermoakku in Form eines Beutels, insbesondere eines Aluminiumbeutels ausgebildet ist und durch Halte- und Verspannmittel am Thermoabstrahler befestigt ist. So ist eine besonders einfache und flexible Befestigung des Thermobeutels am Thermoabstrahler möglich. Durch die lösbare Befestigung des Thermoakkus bietet sich grundsätzlich die Möglichkeit an, den Thermoakku auch in externen Kühleinrichtungen zu kühlen, obwohl dies mit der beschriebenen Kühlbox bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht notwendig ist. Auch kann das Thermobehältnis, wenn es nur im stationären Gebrauch mit Stromanschluss , benutzt wird, ohne den Platz einnehmenden Thermoakku verwendet werden, wodurch ein größeres Innenvolumen zur Verfügung steht. Es sind aber der prinzipiellen Formgebung des Thermoakkus keine Grenzen gesetzt.
Um in der passiven Temperierphase die Temperatur, die durch den Thermoakku aufrechterhalten bzw. "erzeugt" wird, besonders gut abstrahlen zu können, ist vorgesehen, dass der Thermoakku eine relativ große Thermoflache, insbesondere Thermoaufnähme- flache und Thermoabstrahlflache aufweist. Hierdurch kann die Innentemperatur besonders gut durch den Thermoakku beeinflusst werden. Eine derartige Flächenvergrößerung kann beispielsweise durch eine Wellenform oder eine sägezahnähnliche Grundform realisiert werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn das Behältnis als Minibar ausgebildet ist. Dies bietet in Hotels beispielsweise den Vorteil, die Minibar nur nachts durch Strom zu kühlen, und tagsüber mittels des erfindungsgemäßen Thermoakkus für eine Temperierung zu sorgen. Dadurch kann billiger Nachtstrom zur Kühlung verwendet werden. Ebenso ist es möglich, bei geräuschintensiveren Minibars nur tagsüber aktiv zu kühlen und nachts durch Thermoakkus passiv weiter zu temperieren, um jegliches Betriebsgeräusch zu vermeiden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und schematischer Zeichnungen näher erläutert. In diesen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Kühlbox mit einem erfindungsgemäßen Thermoakku;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Thermoakkus; und
Fig. 3 eine geschnittene Seitenansicht einer Kühlbox mit erfindungsgemäßen Thermoakku.
In Fig. 1 ist eine Kühlbox 2 mit einem erfindungsgemäßen Thermoakku 1 abgebildet. Das Thermoelement befindet sich bei dieser Kühlbox 2 im Deckel 3. Da der Thermoabstrahler 22 (hier nicht sichtbar) auch am Deckel 3 befestigt ist, ist der erfindungsgemäße Thermoakku 1 dort angebracht. Der hier dargestellte Thermoakku 1 weist durch eine sägezahnartige Oberfläche eine erhöhte Thermoabstrahlflache 12 auf. Diese dient zum besse- ren Austausch der Temperatur mit der Luft und Objekten im Inneren der Kühlbox. Das Thermobehältnis 2 weist außerdem eine isolierte Wandung 4 auf, wodurch die erzeugte Temperaturdifferenz zur Umgebung besser aufrechterhalten werden kann.
Durch die Aussparung des Thermoakkus 1 ist es möglich, beim Anbringen dieses Thermoakkus 1, wie in Fig. 2 gezeigt, einen formschlüssigen Kontakt mit dem Thermoabstrahler 22 des Thermoelements zu erreichen. Hierdurch wird eine sehr gute Wärmeoder Kälteübertragung zwischen dem Thermoabstrahler 22 und dem Thermoakku 1 erreicht. So ist der Aggregatszustandswechsel, beispielsweise von flüssig nach fest, in der aktiven Thermo- phase besonders gut zu realisieren. Dadurch, dass der Akku nicht fest mit der Kühlbox verbunden ist, kann er problemlos entnommen werden, z.B. um ihn in einer externen Kühleinrichtung vorzukühlen. Auch ist es möglich, im netzgebundenen Betrieb der Kühlbox, während dem die mobile Kühlwirkung des Akkus nicht benötigt wird, ihn zu entfernen, und so mehr Platz im Innenraum zu erhalten.
Der Thermoakku 1 weist einen U- förmigen Querschnitt 14 auf. In seinem Inneren ist ein Kanal 13 ausgebildet. Dieser dient zur Aufnahme des Thermoabstrahlers 22. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Kühlakku 1 so ausgelegt, dass der Thermoabstrahler 22 voll von dem Thermoakku 1 aufgenommen wird. Es ist aber ebenso denkbar, nur einen Teil des Thermoabstrahlers 22 durch den Thermoakku 1 aufzunehmen und die übrige Oberfläche des Thermoabstrahlers 22 direkt mit der Luft des Innenbereiches des Thermobehältnisses 2 in Kontakt zu halten.
In Fig. 3 ist eine geschnittene Seitenansicht des Thermobehältnisses 2 aus Fig. 1 dargestellt. Zur Illustrierung befindet sich innerhalb des Thermobehältnisses 2 eine Flasche 23. Der Thermoakku 1 ist in formschlüssigem Kontakt mit dem Ther- moabstrahler 22. Dadurch, dass der Thermoakku 1 nicht die gesamte Längsseite des Thermobehältnisses 2 ausfüllt, ist es möglich, auch höhere Flaschen 23 in der Kühlbox 2 zu kühlen. Je besser die Isolierung der Wand 4 ausgelegt ist, umso länger kann mit dem Thermoakku 1 der Innenraum auf der gewünschten Temperatur gehalten werden. Die Lüftungsschlitze 24 dienen zum Luftaustausch mit der dem Innenraum abgewandten Seite des PeI- tier-Elements . Je größer und besser der Luftfluss hier ist, umso höher ist auch die Leistung des Peltier-Elements . Die Lüftungsschlitze stehen daher in engem Zusammenhang mit der Auslegung der Temperatur des Aggregatszustandswechsels des Thermospeichermediums im Thermoakku 1.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Thermoakku, ist es möglich, die Temperatur innerhalb eines Thermobehältnisses ohne externe Energieversorgung einfach und effektiv über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten.

Claims

PATENTANSPRUCHE
1. Verfahren zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Temperatur mittels eines Thermoakkus (1) in einem Thermobe- hältnis (2) , insbesondere in einer mittels Peltier-Element betriebenen
Kühl- oder Wärmebox,
-wobei in dem Thermobehältnis (2) in einer aktiven Temperierphase mittels eines Thermoelementes mit Thermoab- strahler (22) die gewünschte Temperatur aufgrund einer Temperaturdifferenz zur Außentemperatur erzeugt wird, und
-wobei in einer passiven Temperierphase das Thermoelement nicht betrieben wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
-dass für den Thermoakku (1) ein Temperaturspeichermedium gewählt wird, bei dem der Wechsel des Aggregatszustandes im positiven Grad-Celsius-Bereich, insbesondere von flüssig zu fest und umgekehrt, durchgeführt wird,
-dass in der passiven Temperierphase etwa die Temperaturdifferenz, die in der aktiven Temperierphase im Thermobehältnis (2) erreicht wurde, durch einen Wechsel des Aggregatszustandes, insbesondere von fest nach flüssig, des Temperaturspeichermediums im Thermoakku (1) über eine längere Zeit im Wesentlichen aufrecht erhalten wird, und
-dass in der aktiven Temperierphase das Temperaturspeichermedium in dem Thermoakku (1) im Nahbereich des Ther- moabstrahlers (22) im Thermobehältnis angeordnet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass im Temperaturspeichermedium des Thermoakkus (1) in der aktiven Temperaturphase ein Wechsel des Aggregatszustandes, insbesondere von flüssig nach fest, etwa im gewünschten Temperaturbereich, im positiven Grad-Celsius- Bereich realisiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Volumen des Temperaturspeichermediums in einem oberflächen-vergrößerten Thermoakku (1) vorgesehen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Wechsel des Aggregatszustandes des Temperaturspeichermediums im Temperaturbereich zwischen +3°C und +12°C, insbesondere zwischen +5°C und +100C, bevorzugt bei etwa +8°C, gewählt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass in der aktiven Temperierphase durch räumliche Anordnung und Hüllenstruktur des Thermoakkus (1) eine hohe Temperaturübertragungskapazität geschaffen wird.
6. Thermoakku (1) für ein Thermobehältnis (2), insbesondere für eine mittels Peltier-Element betriebene Kühl- oder Wärmebox, mit thermoisolierten Wänden (4) und mindestens einem Thermoelement, welches mindestens einen Thermoabstrahler (22) aufweist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
-dass der Thermoakku (1) mindestens ein Temperaturspeichermedium aufweist,
-wobei der Wechsel des Aggregatszustandes des Temperaturspeichermediums, insbesondere von flüssig nach fest und umgekehrt, auch für Kühlung im positiven Grad-Celsius- Bereich liegt, und
-dass der Thermoakku (1) abnehmbar im Bereich des Thermo- abstrahlers (22) angeordnet ist.
7. Thermoakku nach Anspruch 6 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Temperaturspeichermedium so gewählt ist, dass der Wechsel des Aggregatszustandes im Temperaturbereich zwischen +3°C und +12°C, insbesondere zwischen +5°C und +100C, bevorzugt bei etwa +8°C liegt.
8. Thermoakku nach Anspruch 6 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Temperaturbereich für den Wechsel des Aggregats- zustandes bei Aufrechterhaltung der Wärme zwischen +400C und +600C liegt.
9. Thermoakku nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Thermoelement ein Peltier-Element ist und dass das Thermoelement als Kühlelement oder Wärmeelement ausgeführt und/oder geschaltet ist.
10. Thermoakku nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Thermoakku (1) in formschlüssigem Kontakt mit dem Thermoabstrahler (22) , insbesondere den Abstrahlrippen des Thermoabstrahlers (22), steht.
11. Thermoakku nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Thermoakku (1) in Form eines Beutels, insbesondere eines Aluminiumbeutels, durch Halte- oder Verspannmittel am Thermoabstrahler (22) befestigt ist.
12. Thermoakku nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Thermoakku (1) mit relativ großer Thermoflache, insbesondere Thermoaufnahmeflache und Thermoabstrahlflache (12), ausgebildet ist.
13. Thermoakku nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass das Behältnis als Minibar ausgebildet ist.
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