EP2040584A1 - Kühlvorrichtung - Google Patents

Kühlvorrichtung

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EP2040584A1
EP2040584A1 EP07765470A EP07765470A EP2040584A1 EP 2040584 A1 EP2040584 A1 EP 2040584A1 EP 07765470 A EP07765470 A EP 07765470A EP 07765470 A EP07765470 A EP 07765470A EP 2040584 A1 EP2040584 A1 EP 2040584A1
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EP
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cooling device
layer
graphite
cooling
phase change
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Withdrawn
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EP07765470A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Finke
Dirk Heuer
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SGL Carbon SE
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SGL Carbon SE
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a cooling device in the form of a refrigerator or a one-sided open sale device for the storage and presentation of perishable goods, which is equipped with an aggregate for lowering the internal temperature relative to the ambient temperature.
  • Such cooling devices require depending on the amount of exchanged contents or refrigerated goods, the thermal insulation from the environment and the design-related losses for maintaining the temperature difference between the ambient temperature and the desired internal temperature appropriately designed refrigeration units, for the greatest possible consistency to ensure the selected internal temperature.
  • the object of the invention has been found to provide a cooling device that allows a reduction in the peak power of the refrigeration unit used and at the same time provides protection of the refrigerated goods in case of power failure.
  • the invention further provides the tasks: a) to achieve the temperature reduction in the introduced refrigerated goods as quickly as possible; b) to transport the cold faster to the refrigerated goods; c) supply bottle containers with fast refrigeration; d) connect several refrigerators or showcases in series and supply them with cooling water, which is centrally cooled down and made available.
  • the object is achieved by a cooling device in the form of a refrigerator or a one-sided open sale device for storage and presentation of perishable goods, which is equipped with an aggregate for lowering the internal temperature relative to the ambient temperature, wherein the inner wall is constructed in two stages, wherein the outer layer consists of a thermal insulating layer 1 with a thermal conductivity ⁇ 1 Watt / K and the inner layer of an at least partially coated mixture of a phase change material and graphite, which covers at least a portion of the inner wall and serves as a cold accumulator layer 2.
  • the inner layer serving as a cold accumulator allows the use of a refrigeration unit with a lower cooling or peak power.
  • the load peaks are significantly reduced by the proposed design, as a cold storage or buffer is present, which compensates for the peak load.
  • the cooling device according to the invention designed in such a way that the internal temperature reduction is ensured by evaporator plates or Peltier elements, which are arranged between the insulating layer 1 and the layer of phase change material and graphite.
  • evaporator plates or Peltier elements which are arranged between the insulating layer 1 and the layer of phase change material and graphite.
  • Peltier elements which are arranged between the insulating layer 1 and the layer of phase change material and graphite.
  • a pure graphite material between cold storage and cold source to accelerate the flow of cold and make the contact more efficient (cold bridge). This achieves faster and more uniform temperature supply and distribution, charging and regeneration in the wall battery as an integral part of the cooling device.
  • the embodiment of the cooling device in that the inner walls are provided with grooves or bays, are inserted into the Kälteleitböden 3, which are in direct thermal contact with the cold accumulator layer 2, wherein further preferably the Kälteleitböden 3 consist of jacketed plates, the at least partially contain a mixture of a phase change material and graphite.
  • the inner walls are provided with grooves or bays, are inserted into the Kälteleitböden 3, which are in direct thermal contact with the cold accumulator layer 2, wherein further preferably the Kälteleitböden 3 consist of jacketed plates, the at least partially contain a mixture of a phase change material and graphite.
  • the refrigerated trays 3 made of graphite plastic.
  • additional plate-shaped cold accumulators 4 or cold storage containers or boxes are also provided, which are arranged removably in the region of the inner wall or the refrigerated shelves 3.
  • additional plate-shaped cold accumulators 4 increase the ability of the cooling device to buffer peak loads, and on the other hand they can be used as transportable cooling storages, which are used in transport containers for an uninterrupted transport of refrigerated goods and thus permit a complete or uninterrupted cooling chain.
  • cooling device in which specially for beverage bottles stretchable shafts 5 are present, which are arranged vertically or horizontally and the wall of a layer of a stretchable plastic encased mixture of a phase change material and graphite or stretchably connected to each other consisting of coated phase transition material and graphite
  • Wall segments exists. This embodiment allows a quick cooling of drinks.
  • the sheath of the cold accumulator layer 2, the additional cold accumulators 4 and the refrigerated trays 3 consists of an enamelled metal, a plastic or a lacquer layer.
  • the graphite used is preferably an expanded and recompacted material and the phase-change material used is selected from the class of materials with a phase change in the range from -30 0 C to 15 ° C.
  • the cooling medium supply is controlled centrally via a high-performance flow cooler, wherein the individual cooling showcases are connected to one another via a conduit 6 carrying the cooling medium.
  • the cooling device according to the invention is particularly preferably used as a one-sided open selling device 7.
  • FIG 1 Cross section through a thermal insulation layer and cold accumulator layer cooling device
  • Figure 2 Part of a cooling device with a cold accumulator layer and indentations for cryopanels
  • FIG 3 Cross-section through a horizontal and vertical arrangement of bottle cage cooling devices
  • Figure 4 Cross section of a cooling device with removable cold storage plates
  • FIG. 5 Cross-section through a cooling device with a central cooling unit and two or more refrigerated display cases, which are supplied via a ring line with cooling medium, which charges the cold accumulators
  • FIG. 1 shows the cross section through a cooling device according to the invention, in which the right and left side walls in the interior of the cooling device and the thermal insulation layer 1 are covered by a cold accumulator layer 2.
  • the evaporator plates, cooling medium-carrying lines 7 or Peltier elements are preferably arranged between the insulating layer 1 and the cold accumulator layer 2.
  • FIG. 1 A partial section of a cooling device according to the invention is shown in FIG.
  • the inner walls are provided with grooves, are inserted into the refrigerated trays 3.
  • the refrigerated trays 3 are in direct thermal contact to the inner wall of the cooling device forming cold accumulator layer 2 and to the cooling containers thereon or provided with cooling foils refrigerated goods.
  • Figure 3 shows a cross section through a cooling device according to the invention with bottle shafts 5 in horizontal and vertical arrangement.
  • the bottle shafts 5 are designed such that their walls consist of a layer of a mixture of a phase transition material and graphite coated with extensible plastic or of wall segments comprising stretchably interconnected, walled phase-change material and graphite.
  • FIG. 1 A cross section through a further embodiment according to the invention of a cooling device with removable cold storage plates is shown in FIG.
  • the additional plate-shaped cold accumulators 4 are removably arranged in the region of the cold accumulator layer 2 forming the inner wall. Cooling medium flows through lines 6 are embedded in the cold accumulator layer 2.
  • FIG. 5 shows a cross section through a cooling device according to the invention with a central cooling unit and two or more cooling showcases 7, which are supplied with cooling medium via a ring line 6.
  • a common cooling unit which is placed outside the sales room, ensures the temperature of the cooling medium and the load on the heat exchange between see the cooling medium and the Kälteakkumulator Mrs 2 latter by the phase transformation of the phase change material with usable energy absorption capacity.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung im Form eines Kühlschrankes oder einer einseitig offenen Verkaufseinrichtung zur Lagerung und Präsentation von verderblichen Gütern, die mit einem Aggregat zur Absenkung der Innentemperatur gegenüber der Umgebungstemperatur ausgestattet ist, bei der die Innenwandung zweistufig aufgebaut ist, wobei die äußere Schicht aus einer thermischen Isolationsschicht (1) mit einer Wärmeleitfähigkeit < 1 Watt/K und die innere Schicht aus einer wenigstens teilweise ummantelten Mischung aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit besteht, die wenigstens einen Teil der Innenwandung bedeckt und als Kälteakkumulatorschicht (2) dient.

Description

Kühlvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung im Form eines Kühlschrankes oder einer einseitig offenen Verkaufseinrichtung zur Lagerung und Präsentation von verderblichen Gütern, die mit einem Aggregat zur Absenkung der Innentemperatur gegenüber der Umgebungstemperatur ausgestattet ist.
Solche Kühlvorrichtungen benötigen in Abhängigkeit von der Menge der ausge- tauschten Inhalts- oder Kühlgüter, der thermischen Isolation gegenüber der Umgebung und der konstruktiv bedingten Verluste für die Aufrechterhaltung des Temperaturunterschiedes zwischen der Umgebungstemperatur und der gewünschten Innentemperatur entsprechend ausgelegte Kühlaggregate, die für eine möglichst große Konstanz der gewählten Innentemperatur sorgen sollen.
Während die abzuführende Energiemenge für die konstruktiv bedingten Verluste und die thermische Isolierung relativ genau bestimmt und somit bei der Auslegung des benötigten Kühlaggregates berücksichtigt werden können, erfordert die nicht kalkulierbare Menge an ausgetauschten Gütern eine Überdimensionierung der Leistung des Kühlaggregates, um Spitzenbelastungen gewachsen zu sein.
Da der hauptsächliche Austausch von Gütern und damit die Spitzenbelastungen in den Zeitraum der generell höchsten Anforderung an Energie fällt, ist eine Reduzierung der Spitzenbelastung für die Energiewirtschaft besonders erstrebens- wert, da dieses mit preislichen und wirtschaftlichen Vorteilen hinsichtlich des Strombedarfs außerhalb der Spitzenzeit verbunden ist. In Schwellenländern ist auch wiederholt mit Stromausfall zu rechnen. Dort stellt sich die Frage nach einem wirkungsvollen Schutz des Kühlgutes.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kühlvorrichtung anzugeben, die eine Reduzierung der Spitzenleistung des eingesetzten Kühlaggregates gestattet und zugleich einen Schutz des Kühlgutes bei Stromausfall bietet.
Die Erfindung stellt sich weiterhin die Aufgaben: a) die Temperaturabsenkung in den eingebrachten Kühlgütern möglichst schnell zu erreichen; b) die Kälte schneller an das Kühlgut zu transportieren; c) Flaschengebinde mit schneller Kälte zu versorgen; d) mehrere Kühlschränke oder -Vitrinen in Reihe zu schalten und mit Kühlwasser zu versorgen, das zentral heruntergekühlt und zur Verfügung gestellt wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kühlvorrichtung im Form eines Kühlschrankes oder einer einseitig offenen Verkaufseinrichtung zur Lagerung und Präsentation von verderblichen Gütern, die mit einem Aggregat zur Absenkung der Innentemperatur gegenüber der Umgebungstemperatur ausgestattet ist, bei der die Innenwandung zweistufig aufgebaut ist, wobei die äußere Schicht aus einer thermischen Isolierschicht 1 mit einer Wärmeleitfähigkeit < 1 Watt/K und die innere Schicht aus einer wenigstens teilweise ummantelten Mischung aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit besteht, die wenigstens einen Teil der Innenwandung bedeckt und als Kälteakkumulatorschicht 2 dient.
Die als Kälteakkumulator dienende innere Schicht gestattet die Nutzung eines Kälteaggregats mit einer geringeren Kühl- oder Spitzenleistung. Die Belastungsspitzen werden durch die vorgeschlagene Gestaltung deutlich reduziert, da ein Kältespeicher oder -puffer vorhanden ist, der die Spitzenbelastung ausgleicht.
In vorteilhafter weise ist erfindungsgemäß die Kühlvorrichtung in der Weise aus- gestaltet, dass die Innentemperaturabsenkung durch Verdampferplatten oder Peltierelemente gewährleistet ist, die zwischen der Isolierschicht 1 und der Schicht aus Phasenübergangsmaterial und Graphit angeordnet sind. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Verwendung eines reinen Graphitmaterials zwischen Kältespeicher und Kältequelle, um den Kältefluss zu beschleunigen und den Kontakt effizienter zu gestalten (Kältebrücke). Dadurch wird eine schnellere und gleichmäßigere Temperaturzufuhr und -Verteilung, die Aufladung sowie die Regeneration im Wandakku als integrierter Bestandteil der Kühlvorrichtung erzielt. Besonders bevorzugt ist die Ausgestaltung der Kühlvorrichtung dadurch, dass die Innenwandungen mit Nuten oder Buchten versehen sind, in die Kälteleitböden 3 eingeschoben sind, die in direkten thermischen Kontakt zur Kälteakkumulatorschicht 2 stehen, wobei weiterhin bevorzugt die Kälteleitböden 3 aus ummantel- ten Platten bestehen, die wenigstens zum Teil ein Gemisch aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit enthalten. Eine solche Gestaltung verbessert die Wärmeableitung aus den zukühlenden Gütern.
Alternativ dazu bestehen die Kälteleitböden 3 aus Graphit- Kunststoff.
Vorteilhafter Weise sind außerdem zusätzliche plattenförmige Kälteakkumulatoren 4 oder Kältespeicher-Behälter bzw. Boxen vorgesehen, die im Bereich der Innenwandung oder der Kälteleitböden 3 entnehmbar angeordnet sind. Solche zusätzlichen plattenförmigen Kälteakkumulatoren 4 erhöhen zum einen die Fä- higkeit der Kühlvorrichtung Spitzenbelastungen abzupuffern, zum anderen können sie als transportable Kühlspeicher eingesetzt werden, die in Transportbehältern für eine unterbrechungsfreien Transport von Kühlgütern verwendet werden und damit eine lückenlose oder ununterbrochene Kühlkette gestatten.
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, bei der speziell für Getränkeflaschen dehnbare Schächte 5 vorhanden sind, die vertikal oder horizontal angeordnet sind und deren Wandung aus einer Schicht aus einer mit dehnbarem Kunststoff ummantelten Mischung aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit oder aus dehnbar miteinander verbunde- nen, aus ummantelten Phasenübergangsmaterial und Graphit enthaltenden
Wandsegmenten besteht. Diese Ausgestaltung gestattet einen schnelle Kühlung von Getränken.
Vorzugsweise besteht die Ummantelung der Kälteakkumulatorschicht 2, der zu- sätzlichen Kälteakkumulatoren 4 und der Kälteleitböden 3 aus einem emaillierten Metall, einem Kunststoff oder einer Lackschicht. Der eingesetzte Graphit ist dabei vorzugsweise ein expandiertes und rekompaktiertes Material und das eingesetzte Phasenübergangsmaterial ist aus der Klasse der Materialien mit einem Phasenwechsel im Bereich von - 300C bis 15°C ausgewählt. Vorzugsweise wird bei Kühlvitrinen die Kühlmediumversorgung zentral über einen leistungsstarken Durchlaufkühler geregelt, wobei die einzelnen Kühlvitrinen über eine das Kühlmedium führende Leitung 6 miteinander verbunden sind.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung wird besonders bevorzugt als einseitig offene Verkaufseinrichtung 7 verwendet.
Weitere Einzelheiten und nähere Erläuterungen sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt, die die Erfindung beispielhaft darstellen sollen.
Abbildung 1 - Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung mit thermischer Isolierschicht und Kälteakkumulatorschicht Abbildung 2 - Teilausschnitt einer Kühlvorrichtung mit Kälteakkumulatorschicht und Einbuchtungen für Kälteleitböden
Abbildung 3 - Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung mit Flaschenschächten in horizontaler und vertikaler Annordnung Abbildung 4 - Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung mit herausnehmbare Kälte- Speicherplatten
Abbildung 5 - Querschnitt durch eine Kühlvorrichtung mit einem zentralen Kühlaggregat und zwei und mehr Kühlvitrinen, die über eine Ringleitung mit Kühlmedium versorgt werden, das die Kälteakkumulatoren auflädt
Figur 1 zeigt den Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung, bei der die rechte und linke Seitenwand im Inneren der Kühlvorrichtung und der thermischen Isolierschicht 1 von einer Kälteakkumulatorschicht 2 überdeckt sind. Die Verdampferplatten, Kühlmedium führenden Leitungen 7 oder Peltierelemente sind dabei vorzugsweise zwischen der Isolierschicht 1 und der Kälteakkumulator- schicht 2 angeordnet.
Eine Teilausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist in Figur 2 dargestellt. Die Innenwandungen sind mit Nuten versehen, in die Kälteleitböden 3 eingeschoben sind. Die Kälteleitböden 3 stehen in direkten thermischen Kontakt zur die Innenwandung der Kühlvorrichtung bildenden Kälteakkumulatorschicht 2 und zu den darauf befindlichen Kühlbehältern oder mit Kühlfolien versehenen Kühlgütern.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit Flaschenschächten 5 in horizontaler und vertikaler Annordnung. Die Flaschenschächte 5 sind so gestaltet, dass deren Wandung aus einer Schicht aus einer mit dehnbarem Kunststoff ummantelten Mischung aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit oder aus dehnbar miteinander verbundenen, aus umman- telten Phasenübergangsmaterial und Graphit enthaltenden Wandsegmenten besteht.
Ein Querschnitt durch eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Kühlvorrichtung mit herausnehmbare Kältespeicherplatten ist in Figur 4 dargestellt. Die zusätzlichen plattenförmige Kälteakkumulatoren 4 sind im Bereich der die Innenwandung bildenden Kälteakkumulatorschicht 2 entnehmbar angeordnet. Kühlmedium durchflossene Leitungen 6 sind dabei in die Kälteakkumulatorschicht 2 eingebettet.
Figur 5 zeigt letztlich einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit einem zentralen Kühlaggregat und zwei und mehr Kühlvitrinen 7, die über eine Ringleitung 6 mit Kühlmedium versorgt werden. Ein gemeinsames Kühlaggregat, welches außerhalb des Verkaufraumes aufgestellt ist, sorgt für die Temperierung des Kühlmediums und die lädt über den Wärmeaustausch zwi- sehen dem Kühlmedium und der Kälteakkumulatorschicht 2 letztere durch die Phasenumwandlung des Phasenübergangsmaterials mit nutzbarem Energieaufnahmevermögen auf.

Claims

Patentansprüche
1. Kühlvorrichtung im Form eines Kühlschrankes oder einer einseitig offenen Verkaufseinrichtung zur Lagerung und Präsentation von verderblichen Gütern, die mit einem Aggregat zur Absenkung der Innentemperatur gegenüber der Umgebungstemperatur ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung zweistufig aufgebaut ist, wobei die äußere Schicht aus einer thermischen Isolierschicht (1 ) mit einer Wärmeleitfähigkeit < 1 Watt/K und die innere Schicht aus einer wenigstens teilweise ummantelten Mischung aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit besteht, die wenigstens einen Teil der Innenwandung bedeckt und als Kälteakkumulatorschicht (2) dient.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innentemperaturabsenkung durch Verdampferplatten oder Peltierelemente gewährleistet ist, die zwischen der Isolierschicht (1 ) und dem Kälteakkumulator (2), bestehend aus Phasenübergangsmaterial und Graphit, angeordnet sind.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verdampferplatten oder Peltierelemente und Kälteakkumulator (2) eine Graphitplatte als Kältebrücke angebracht ist.
4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandungen mit Nuten versehen sind, in die Kälteleitböden (3) eingeschoben sind, die in direkten thermischen Kontakt zur Kälteakkumulatorschicht (2) und zu den Kühlbehältern oder Kühlfolien steht.
5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteleit- böden (3) aus ummantelten Platten bestehen, die wenigstens zum Teil ein
Gemisch aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit enthalten.
6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche plattenförmige Kälteakkumulatoren (4) vorgesehen und im Bereich der Innenwandung oder der Kälteleitböden (3) entnehmbar angeordnet sind.
5 7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass speziell für Getränkeflaschen dehnbare Schächte (5) vorhanden sind, die vertikal oder horizontal angeordnet sind und deren Wandung aus einer Schicht aus einer mit dehnbarem Kunststoff ummantelten Mischung aus einem Phasenübergangsmaterial und Graphit oder aus dehnbar miteinander verbundenen, 10 aus ummantelten Phasenübergangsmaterial und Graphit enthaltenden Wandsegmenten besteht.
8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung der Kälteakkumulatorschicht (2), der zusätzlichen Kälteakku-
15 mulatoren (4) und der Kälteleitböden (3) aus einem emaillierten Metall, einem
Kunststoff oder einer Lackschicht besteht.
9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der eingesetzte Graphit ein expandiertes und rekompaktiertes Material ist.
20
10. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kühlvorrichtungen eine gemeinsame von einer Kühlflüssigkeit durch- flossene und in die Kälteakkulatorschicht (2) eingebettete Leitung (6) besitzen.
25
11. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte Phasenübergangsmaterial aus der Klasse der Materialien mit einem Phasenwechsel im Bereich von - 300C bis 15°C ausgewählt ist.
30 12. Verwendung einer Kühlvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 als einseitig offene Verkaufseinrichtung (7).
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EP (1) EP2040584A1 (de)
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