EP3155329A1 - Temperiertes behältnis - Google Patents

Temperiertes behältnis

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EP3155329A1
EP3155329A1 EP15728412.6A EP15728412A EP3155329A1 EP 3155329 A1 EP3155329 A1 EP 3155329A1 EP 15728412 A EP15728412 A EP 15728412A EP 3155329 A1 EP3155329 A1 EP 3155329A1
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EP
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container
wall
container according
interior
thermoelectric
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EP15728412.6A
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Jochen Hiemeyer
Martin Kerstner
Michael Freitag
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Liebherr Hausgeraete Lienz GmbH
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
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Liebherr Hausgeraete Lienz GmbH
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
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Definitions

  • the present invention has the object of developing a temperature-controlled container of the type mentioned in that the best possible dissipation of the heat generated in the temperature-controlled interior for the purpose of heating or warming or outward for the purpose of cooling the interior is achieved.
  • the container may comprise a closure element such as e.g. a door, a lid or the like and the at least one thermoelectric element may be arranged in the closure element.
  • a closure element such as e.g. a door, a lid or the like and the at least one thermoelectric element may be arranged in the closure element.
  • the refrigerator and / or freezer may be, for example, a household appliance or a commercial refrigerator.
  • a household appliance or a commercial refrigerator for example, such devices are included, which are designed for a stationary arrangement in the home, in a hotel room, in a commercial kitchen or in a bar.
  • it may also be a wine refrigerator.
  • refrigerated and / or freezers are also included in the invention.
  • the devices according to the invention may have an interface for connection to a power supply, in particular to a household power supply (for example a plug) and / or a standing or installation aid such as leveling feet or an interface for fixing within a furniture recess.
  • the device may be a built-in device or a stand-alone device.
  • the useful space can be closed by at least one door pivotable about a vertical axis.
  • a flap pivotable about a horizontal axis or a sliding lid is conceivable as a closure element.
  • the door or other closure element can be in the closed state by means of a peripheral magnetic seal with the body substantially airtight in combination.
  • the door or another closure element is thermally insulated, wherein the heat insulation can be achieved by means of a foaming and possibly based on vacuum insulation panels, or preferably by means of a vacuum system and particularly preferably by means of a full vacuum system.
  • door racks can be provided on the inside of the door in order to be able to store refrigerated goods there as well.
  • the working space defined by the inner wall of the container for example, a volume of less than 0.5 m 3 , less than 0.4 m 3 or less than 0.3 m 3 .
  • the invention is not limited to refrigerators and / or freezers but generally relates to appliances with a temperature-controlled interior, for example, heat cabinets or Winnipegtruhen.
  • the body of a cabinet-like refrigerator and / or freezer is characterized.
  • the body 0 has two side walls 12, a ceiling 14 and a bottom 16. Together with the rear wall and a door, these limit the refrigerated interior 100.
  • thermoelectric element 20 are provided in the two side walls 12, in the top wall 14 and in the bottom 16 in each case.
  • thermoelectric elements on the back of the device is conceivable and encompassed by the invention.
  • Each of the themoelectric elements 20 is heat-transmitting, in particular heat-conducting, both on the cold side facing the interior 100 and on the warm side facing outward, each having a heat exchanger 30, 40.
  • These primary heat exchangers 30, 40 are metallic bodies, e.g. made of aluminium.
  • the outside of the device is formed by the outer wall A, which consists of a metal sheet, preferably aluminum sheet, in whole or in part.
  • this sheet metal forms the outside A of the side walls 12, the ceiling 14 as well as the bottom 16.
  • the back and / or the door can be designed accordingly on the outside.
  • the inner wall I is likewise formed by a metal sheet, in particular by an aluminum sheet.
  • the inner wall I is heat-transmitting, in particular thermally conductive with the primary heat exchangers 30 in connection.
  • heat exchanger includes any element suitable for transferring heat
  • the heat exchangers are formed by metallic bodies.
  • thermoelectric elements 20 or the other thermoelectric elements are distributed over the device geometry such that their waste heat is distributed as well as possible on the outer skin A of the device. For the distribution of waste heat on the entire outer skin A, this can be constructed from an aluminum sheet with a thickness of 1 to 2 mm.
  • a sheet e.g., an aluminum sheet which may have a lower thickness than the sheet forming the outer skin A or may be identically formed is also used for the inner wall of the apparatus.
  • thermoelectric elements can heat or cool the interior, so that the container according to the invention can be used for both purposes.
  • the container can exercise a warming function.
  • the embodiment thus applies with reversely driven thermoelectric elements 20, in which the warm side is inside and the cold side outside, even for a heated container.
  • thermoelectric elements are used for controlling the temperature of the cooled interior.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein temperiertes Behältnis (10), mit einem gekühlten oder beheizten Innenraum (100) und mit einem thermoelektrischen Element (20), insbesondere mit einem Peltier-Element (20), das derart angeordnet ist, dass der Innenraum (100) mittels des thermoelektrischen Elementes (20) gekühlt oder beheizt wird, wobei zur Temperierung des Innenraums (100) mehrere thermoelektrische Elemente (20) vorhanden sind, die in räumlichem Abstand zueinander angeordnet sind.

Description

Temperiertes Behältnis
Die vorliegende Erfindung betrifft ein temperiertes Behältnis, mit wenigstens einem gekühlten oder beheizten Innenraum und mit einem thermoelektrischen Element, insbesondere mit einem Peltier-Element, das im Betrieb in dem Innenraum des Behältnisses Kälte oder Wärme erzeugt.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Konzepte zur Kälteerzeugung bei Kühl- bzw. Gefriergeräten bekannt. In allen Fällen ist für einen größtmöglichen Wirkungsgrad und somit für eine gute Energieeffizienz ein effektiver Wärmetauscher sowohl auf der Kühlraumseite als auch auf der Abwärmeseite notwendig, um den zu überwindenden Temperaturhub so gering wie möglich zu halten. In diesem Zusammenhang ist die Ankopplung an den Bereich der Kälteerzeugung und an den Kühlraum sowie an die Außenluft von Bedeutung, an die die abgeführte Wärme abgegeben wird.
Ein wesentlicher Parameter bei der erforderlichen Kälteleistung eines Kühl- bzw. Gefriergerätes bildet die Wärmedämmung, die den gekühlten Innenraum umgibt. Verbessert man die Wärmedämmung, verringert sich der Bedarf an Kälteleistung. Bei einem geringen Kältebedarf kann die Bereitstellung durch einfachere Mittel als durch Kompressionskältemaschinen nämlich insbesondere durch ein thermoelektrisches Element erfolgen. Bekannt ist beispielsweise der Einsatz eines Peltier-Elementes. So benötigt beispielsweise ein kleiner, durch Vakuumdämmung gedämmter Kühlschrank nur eine Kälteleistung von 3 - 4 W, die z.B. durch ein thermoelektrisches Element aufgebracht werden kann.
Bei dem Einsatz von Peltier-Elementen besteht eine Besonderheit darin, dass die erzeugte Kälteleistung und die Abwärme in unmittelbarer räumlicher Nähe anfallen - ein Kältemittel als Wärmeträger ist nicht vorhanden. In diesem Falle ist der Wärmeübergang zu dem gekühlten Innenraum sowie zu der Außenluft, an die die Wärme abgegeben wird, von besonderer Bedeutung. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, diesen Wärmeübergang bei Peltier-Kühlgeräten, wie z.B. tragbaren Kühlboxen, durch Rippenwärmetauscher und durch eine durch Ventilatoren erzeugte Luftströmung zu verbessern. Deren Leistungsbedarf liegt in einer ähnlichen Größenordnung wie der des Peltier-Elementes.
Diese Überlegungen sind aber keineswegs auf Kühl- und/oder Gefriergeräte beschränkt sondern gelten für wärmeisolierte Behältnisse im Allgemeinen, wobei von diesen Überlegungen erfasste wärmeisolierten Behältnisse mindestens einen temperierten Innenraum aufweisen, der gekühlt oder beheizt sein kann, so dass sich in dem Innenraum eine Temperatur unterhalb oder oberhalb der Umgebungstemperatur von z.B. 21 °C ergibt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein temperiertes Behältnis der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass eine möglichst gute Ableitung der erzeugten Wärme in den temperierten Innenraum zum Zwecke von dessen Erwärmung bzw. Warmhaltung oder nach außen zum Zwecke der Kühlung des Innenraums erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein temperiertes Behältnis mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass zur Temperierung des Innenraums des Behältnisses mehrere thermoelektrische Elemente vorhanden sind, die in räumlichem Abstand zueinander angeordnet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit der Gedanke zugrunde, zur Temperierung des gekühlten Innenraums nicht nur ein einziges thermoelektrisches Element, sondern wenigstens zwei thermoelektrische Elemente zu verwenden. Dadurch lässt sich eine verbesserte Temperierung (Beheizung oder Kühlung) des Innenraums vornehmen, da die Abwärme im Falle der Kühlung des Innenraums gut auf die Außenhaut des Gerätes und im Falle der Beheizung gut auf die den Innenraum begrenzende Wandung verteilt werden kann.
Zudem bietet der Einsatz mehrerer thermoelektrischer Elemente, die räumlich verteilt angeordnet sind, die Möglichkeit einer gezielten Temperierung unterschiedlicher Bereiche des Innenraums, so dass dort an unterschiedlichen Stellen unterschiedliche Kälte-/Wärmeleistungen zur Verfügung gestellt werden können. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Behältnis Hauptflächen aufweist und dass wenigstens zwei der thermoelektrischen Elemente an unterschiedlichen Hauptflächen angeordnet sind. Unter „Hauptflächen" werden im Falle eines schrankförmigen Behältnisses die beiden Seitenwände, die Deckwand, der Boden und die Rückwand und im Falle eines truhenförmigen Behältnisses die beiden Seitenwände, die Vorderwand, die Rückwand und der Boden verstanden.
Denkbar ist es, dass in jeder der Hauptflächen oder in einem Teil der Hauptflächen jeweils wenigstens ein thermoelektrisches Element angeordnet ist. Denkbar ist es beispielsweise im Falle eines schrankförmigen Behältnisses, dass in den Seitenwänden, im Boden und in der Deckwand zumindest je ein thermoelektrisches Element angeordnet ist.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass in dem Verschlusselement (Tür, Deckel, Klappe, Front einer Schublade etc.), mittels dessen der temperierte Innenraum verschließbar ist, ein oder mehrere thermoelektrische Elemente angeordnet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das oder die thermoelektrischen Elemente mit einem vorzugsweise passiv arbeitenden primären Wärmetauscher wärmeleitend in Verbindung stehen. Unter einem passiv arbeitenden Wärmetauscher ist ein Element zu verstehen, das Wärme von dem oder zu dem thermoelektrischen Element leitet oder anderweitig überträgt, ohne dass es dazu es einer Energiezufuhr bedarf.
Der primäre Wärmetauscher kann auf der kalten und/oder auf der warmen Seite des thermoelektrischen Elementes angeordnet sein.
Denkbar ist es, dass der primäre Wärmetauscher aus einem metallischen Körper, vorzugsweise aus Aluminium besteht oder Metall, insbesondere Aluminium aufweist. Der oder die Metallkörper steht somit mit der kalten und/oder mit der warmen Seite des thermoelektrischen Elementes in Verbindung und leitet Wärme zu dem thermoelektrischen Element hin oder Wärme von dem thermoelektrischen Element ab.
Für eine Ankopplung der Abwärme, d.h. für eine Übertragung der Wärme ohne großen Temperaturgradienten ist es vorteilhaft, wenn der oder die primären Wärmetauscher eine Querschnittsfläche aufweisen, die mit zunehmendem Abstand von dem thermoelektrischen Element zunimmt, so dass die Wärme bzw. Abwärme auf eine größere Fläche verteilt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das oder die thermoelektrischen Elemente derart angeordnet sind, dass diese wärmeleitend oder anderweitig wärmeübertragend mit der Außenhaut und/oder mit der den Innenraum begrenzenden Innenwand des Behältnisses in Verbindung stehen, so dass die Außenhaut und/oder die Innenwand als sekundärer Wärmetauscher dienen.
Die Außenhaut des Behältnisses und/oder die den Innenraum begrenzende Innenwand des Behältnisses kann teilweise oder insgesamt aus Metall bestehen oder Metall aufweisen, wobei es sich bei dem Metall vorzugsweise um Aluminium handelt.
Sind em wenigstens ein primärer und wenigstens ein sekundärer Wärmetauscher vorgesehen, stehen diese unmittelbar oder mittelbar wärmeübertragend, insbesondere wärmeleitend miteinander in Verbindung.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Außenhaut und/oder die den Innenraum begrenzende Innenwand des Behältnisses teilweise oder vollständig aus einem etallblech besteht. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Blech eine Stärke von < 3 mm, vorzugsweise eine Stärke von 1 bis 2 mm aufweist.
Handelt es sich bei dem temperierten Behältnis um ein Kühl- bzw. Gefriergerät, ist es für die Verteilung der Abwärme auf die komplette Außenhaut des Gerätes ausreichend, wenn diese aus einem Aluminiumblech mit einer Stärke von 1 bis 2 mm aufgebaut ist. Diese Außenhaut kann sich auf jeder Seite des Korpus oder nur auf einem Teil der Korpusseiten befinden.
Da die anfallende Kältemenge geringer ist als die Abwärme, bestehen im Geräteinneren, d.h. in dem Innenraum keine so hohen Anforderungen an den Wärmetauscher. Gleichwohl ist es sinnvoll, den Innenbehälter, d.h. die den Innenraum begrenzende Wand ebenfalls aus einem Metallblech und vorzugsweise aus einem Aluminiumblech zu fertigen, wobei dazu eine geringere Blechstärke verwendet werden kann als für die Außenhülle.
Das Behältnis kann schrankartig ausgeführt sein und eine Rückwand, zwei Seitenwände, eine Decke und einen Boden aufweisen oder im Falle einer Truhe zwei Seitenwände, eine Rückwand, einen Boden und eine vordere Wand. In jeder oder in wenigstens zwei der genannten Wände kann wenigstens ein thermoelektrisches Element angeordnet sein.
Wie oben ausgeführt, kann das Behältnis ein Verschlusselement, wie z.B. eine Tür, einen Deckel oder dergleichen aufweisen und das wenigstens ein thermoelektrisches Element kann in dem Verschlusselement angeordnet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Innenraum verschiedene Temperaturzonen existieren. So können beispielsweise Kühlzonen unterschiedlicher Temperaturen vorgesehen sein, wobei in einer Zone die übliche Temperatur eines herkömmlichen Kühlkompartimentes und in einer anderen Zone die übliche Temperatur eines Kaltlagerfaches vorliegen kann.
Dies lässt sich z.B. durch eine separate Ansteuerung der einzelnen thermoelektrischen Elemente erreichen.
Diese separate Ansteuerung kann nicht nur dazu verwendet werden, Bereiche unterschiedlicher Temperatur innerhalb des gekühlten oder beheizten Innenraums vorzusehen, sondern auch im Falle eines besonders großen Wärmeeintrags in einem Bereich des Innenraums, z.B. durch das Einlegen von Kühl- oder Gefriergut, dort eine besonders große Kälteleistung zu erzeugen. Entsprechendes gilt für den umgekehrten Fall eines beheizten Behältnisses.
Somit kann zumindest eine Steuerungs- oder Regelungseinheit vorgesehen sein, die die mehreren thermoelektrischen Elemente alle gleich oder unterschiedlich ansteuert, so dass diese eine identische oder voneinander unterschiedliche Leistungen erbringen.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der zwischen der den Innenraum begrenzenden Innenwand und der Außenwand eine Wärmedämmung angeordnet ist, die aus einem Vollvakuumsystem besteht. Darunter ist eine Wärmedämmung zu verstehen, die ausschließlich oder überwiegend aus einem evakuierten Bereich besteht, der mit einem Kernmaterial gefüllt ist. Die Begrenzung dieses Bereiches kann beispielsweise durch eine vakuumdichte Folie und vorzugsweise durch eine Hochbarrierefolie gebildet werden. Somit kann zwischen der Innenwand des Geräts und der Außenwand als Wärmedämmung ausschließlich ein solcher Folienkörper vorliegen, der einen durch eine vakuumdichte Folie umgebenen Bereich aufweist, in dem Vakuum herrscht und in dem ein Kernmaterial angeordnet ist. Eine Ausschäumung und/oder Vakuumisolationspaneele als Wärmedämmung oder eine sonstige Wärmedämmung außer dem Vollvakuumsystem zwischen der Innenseite und der Außenseite des Behältnisses sind vorzugsweise nicht vorgesehen.
Diese bevorzugte Art der Wärmedämmung in Form eines Vollvakuumsystems kann sich zwischen der den Innenraum begrenzenden Wand und der Außenhülle des Korpus und/oder zwischen der Innenseite und der Außenseite des Verschlusselementes, wie z.B. einer Tür, Klappe, Deckel oder dergleichen erstrecken.
Das Vollvakuumsystem kann so erhalten werden, dass eine Umhüllung aus einer gasdichten Folie mit einem Kernmaterial gefüllt und anschließend vakuumdicht versiegelt wird. In einer Ausführungsform erfolgt sowohl das Befüllen als auch das vakuumdichte Versiegeln der Umhüllung bei Normal- bzw. Umgebungsdruck. Die Evakuierung erfolgt dann durch Anschluss einer geeigneten in die Umhüllung eingearbeiteten Schnittstelle, beispielsweise eines Evakuierungsstutzens, der ein Ventil aufweisen kann, an eine Vakuumpumpe. Vorzugsweise herrscht während der Evakuierung außerhalb der Umhüllung Normal- bzw. Umgebungsdruck. Es ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise zu keinem Zeitpunkt der Herstellung erforderlich, die Umhüllung in eine Vakuumkammer einzubringen. Insofern kann in einer Ausführungsform während der Herstellung der Vakuumdämmung auf eine Vakuumkammer verzichtet werden.
Unter einer vakuumdichten oder diffusionsdichten Umhüllung bzw. unter einer vakuumdichten oder diffusionsdichten Verbindung bzw. unter dem Begriff Hochbarrierefolie wird vorzugsweise eine Umhüllung bzw. eine Verbindung bzw. eine Folie verstanden, mittels derer der Gaseintrag in den Vakuumdämmkörper so stark reduziert ist, dass der durch Gaseintrag bedingte Anstieg in der Wärmeleitfähigkeit des Vakuumdämmkörpers über dessen Lebensdauer hinweg ausreichend gering ist. Als Lebensdauer ist beispielsweise ein Zeitraum von 15 Jahren, vorzugsweise von 20 Jahren und besonders bevorzugt von 30 Jahren anzusetzen. Vorzugsweise liegt der durch Gaseintrag bedingte Anstieg in der Wärmeleitfähigkeit des Vakuumdämmkörpers über dessen Lebensdauer bei < 100 % und besonders bevorzugt bei < 50 %.
Vorzugsweise ist die flächenspezifische Gasdurchgangsrate der Umhüllung bzw. der Verbindung bzw. der Hochbarrierefolie < 10-5 mbar * I / s *m2 und besonders bevorzugt < 10-6 mbar * I / s *m2 (gemessen nach ASTM D-3985). Diese Gasdurchgangsrate gilt für Stickstoff und Sauerstoff. Für andere Gassorten (insbesondere Wasserdampf) bestehen ebenfalls niedrige Gasdurchgangsraten vorzugweise im Bereich von < 10-2 mbar * I / s * m2 und besonders bevorzugt im Bereich von < 10-3 mbar * I / s * m2 (gemessen nach ASTM F-1249-90). Vorzugsweise werden durch diese geringen Gasdurchgangsraten die vorgenannten geringen Anstiege der Wärmeleitfähigkeit erreicht.
Ein aus dem Bereich der Vakuumpaneele bekanntes Hüllsystem sind sogenannte Hochbarrierefolien. Darunter werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Ein- oder Mehrschichtfolien (die vorzugsweise siegelfähig sind) mit einer oder mehreren Barriereschichten (typischerweise metallische Schichten oder Oxid-Schichten, wobei als Metall oder Oxid vorzugsweise Aluminium bzw. ein Aluminiumoxid Verwendung findet) verstanden, die den oben genannten Anforderungen (Anstieg der Wärmeleitfähigkeit und/oder flächenspezifische Gasdurchgangsrate) als Barriere gegen den Gaseintrag genügen.
Bei den oben genannten Werten bzw. bei dem Aufbau der Hochbarrierefolie handelt es sich um exemplarische, bevorzugte Angaben, die die Erfindung nicht beschränken. Vorzugsweise handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Behältnis um ein Kühl- und/oder Gefriergerät, dessen Innenraum durch die thermoelektrischen Elemente gekühlt wird. Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall umfasst, dass es sich um ein Behältnis handelt, dessen Innenraum durch die thermoelektrischen Elemente erwärmt wird.
Der temperierte Innenraum ist je nach Art des Gerätes (Kühlgerät, Wärmeschrank etc.) entweder gekühlt oder beheizt.
Bei dem Kühl- und/oder Gefriergerät kann es sich beispielsweise um ein Haushaltsgerät bzw. ein gewerbliches Kühlgerät handelt. Beispielsweise sind solche Geräte umfasst, die für eine stationäre Anordnung im Haushalt, in einem Hotelzimmer, in einer gewerblichen Küche oder in einer Bar konzipiert sind. Beispielsweise kann es sich auch um einen Weinkühlschrank handeln. Ferner sind auch Kühl- und/oder Gefriertruhen von der Erfindung umfasst. Die erfindungsgemäßen Geräte können eine Schnittstelle zur Anbindung an eine Stromversorgung, insbesondere an ein Haushaltsstromnetz (z.B. einen Stecker) und/oder eine Steh- oder Einbauhilfe wie beispielsweise Stellfüße oder Schnittstelle zur Fixierung innerhalb einer Möbelnische aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Gerät um ein Einbaugerät oder auch um ein Standgerät handeln.
In einer Ausführungsform ist das Behältnis bzw. das Gerät derart ausgebildet, dass es mit einer Wechselspannung, wie beispielsweise mit einer Hausnetzspannung von z.B. 120 V und 60 Hz oder 230 V und 50 Hz betrieben werden kann. In einer alternativen Ausführungsform ist das Behältnis bzw. das Gerät derart ausgebildet, dass es mit Gleichstrom einer Spannung von beispielsweise 5 V, 12 V oder 24 V betrieben werden kann. In dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass innerhalb oder außerhalb des Gerätes ein Steckernetzteil vorgesehen ist, über welches das Gerät betrieben wird. Ein Vorteil der Verwendung von thermoelektrischen Wärmepumpen ist in dieser Ausführungsform, dass die komplette EMV-Problematik lediglich am Netzteil auftritt.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät eine schrankartige Gestalt hat und einen Nutzraum aufweist, der an seiner Vorderseite (im Falle einer Truhe an der Oberseite) für einen Benutzer zugänglich ist. Der Nutzraum kann in mehrere Kompartimente unterteilt sein, die alle bei derselben oder bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden. Alternativ kann lediglich ein Kompartiment vorgesehen sein. Innerhalb des Nutzraumes bzw. eines Kompartiments können auch Lagerungshilfen wie beispielsweise Ablagefächer, Schubladen oder Flaschenhalter (im Falle einer Truhe auch Raumteiler) vorgesehen sein, um eine optimale Lagerung von Kühl- oder Gefriergütern und eine optimale Platzausnützung zu gewährleisten.
Der Nutzraum kann durch wenigstens eine um eine vertikale Achse schwenkbare Türe verschlossen sein. Im Falle einer Truhe ist eine um eine horizontale Achse schwenkbare Klappe oder ein Schiebedeckel als Verschlusselement denkbar. Die Türe oder ein sonstiges Verschlusselement kann im geschlossenen Zustand anhand einer umlaufenden Magnetdichtung mit dem Korpus im Wesentlichen luftdicht in Verbindung stehen. Vorzugsweise ist auch die Türe bzw. ein sonstiges Verschlusselement wärmeisoliert, wobei die Wärmeisolierung anhand einer Ausschäumung und ggf. anhand von Vakuumisolationspaneelen erreicht werden kann, oder auch vorzugsweise anhand eines Vakuumsystems und besonders bevorzugt anhand eines Vollvakuumsystems. An der Innenseite der Türe können ggf. Türabsteller vorgesehen sein, um auch dort Kühlgüter lagern zu können.
In einer Ausführungsform kann es sich um ein Kleingerät handeln. In derartigen Geräten weist der Nutzraum, der durch die Innenwand des Behälters definiert ist, beispielsweise ein Volumen von kleiner 0,5 m3, kleiner 0,4 m3 oder kleiner 0,3 m3 auf.
Die Außenabmessungen des Behälters bzw. Gerätes liegen vorzugsweise im Bereich bis 1 m hinsichtlich der Höhe, der Breite und der Tiefe.
Die Erfindung ist aber nicht auf Kühl- und/oder Gefriergeräte beschränkt sondern betrifft allgemein Geräte mit einem temperierten Innenraum, beispielsweise auch Wärmeschränke oder Wärmetruhen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Längsschnittansicht durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät gemäß der Erfindung.
In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 10 der Korpus eines schrankartigen Kühl- und/oder Gefriergerätes gekennzeichnet.
Der Korpus 0 weist zwei Seitenwände 12, eine Decke 14 und einen Boden 16 auf. Zusammen mit der Rückwand und einer Tür begrenzen diese den gekühlten Innenraum 100.
Wie dies aus der Figur hervorgeht, sind in den beiden Seitenwänden 12, in der Deckwand 14 und in dem Boden 16 jeweils ein thermoelektrisches Element 20 vorgesehen.
Grundsätzlich kann pro Wand genau ein solches thermoelektrisches Element vorgesehen sein. Von der Erfindung ist jedoch auch der Fall umfasst, dass in einer oder mehreren Wänden zwei oder mehr als zwei thermoelektrische Elemente vorhanden sind.
Auch die Anordnung eines oder mehrerer thermoelektrischer Elemente an der Rückseite des Gerätes ist denkbar und von der Erfindung umfasst.
Jedes der themoelektrischen Elemente 20 steht sowohl auf der zu dem Innenraum 100 gewandten kalten Seite als auch auf der nach außen gerichteten warmen Seite mit je einem Wärmetauscher 30, 40 wärmeübertragend, insbesondere wärmeleitend in Verbindung. Bei diesen primären Wärmetauschern 30, 40 handelt es sich um metallische Körper, z.B. aus Aluminium.
Im Betrieb der thermoelektrischen Elemente 20 wird über deren kalte Seite und mittels des Wärmetauschers 30 und der Innenwand I Wärme aus dem gekühlten Innenraum entzogen. Diese Wärme wird über die warme Seite des thermoelektrischen Elementes 20, den Wärmetauscher 40 und die Außenwand A an die Umgebung abgeführt.
Wie dies weiter aus der Figur hervorgeht, vergrößert sich der Querschnitt der primären Wärmetauscher 30, 40 ausgehend von dem thermoelektrischen Element 20 zur Außenwand A sowie auch zur Innenwand I hin, die zusammen mit der Innenseite der Tür den gekühlten Innenraum 100 begrenzt. Auf diese Weise lässt sich die Abwärme die mittels der thermoelektrischen Elemente 20 aus dem Innenraum 100 abgezogen wird, ohne einen größeren Temperaturgradienten auf eine größere Fläche verteilen.
Die Geräteaußenseite wird durch die Außenwand A gebildet, die insgesamt oder bereichsweise aus einem Metallblech, vorzugsweise aus einem Aluminiumblech besteht. ln dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel bildet dieses Blech die Außenseite A der Seitenwände 12, der Decke 14 sowie auch des Bodens 16. Auch die Rückseite und/oder die Tür kann auf der Außenseite entsprechend ausgeführt sein.
Das die Außenwand A bildende Blech bildet den sekundären Wärmetauscher, der mit den primären Wärmetauschern 40 wärmeübertragend, insbesondere wärmeleitend in Verbindung steht.
Die Innenwand I wird ebenfalls durch ein Metallblech, insbesondere durch ein Aluminiumblech gebildet. Die Innenwand I steht wärmeübertragend, insbesondere wärmeleitend mit den primären Wärmetauschern 30 in Verbindung.
Der Begriff „Wärmetauscher" umfasst gemäß der vorliegenden Erfindung jedes beliebige Element, das zur Übertragung von Wärme geeignet ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Wärmetauscher durch metallische Körper gebildet.
Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet die Wärmedämmung, die sich zwischen der Innenwand I und der Außenwand A des Korpus erstreckt. Diese Wärmedämmung besteht aus einem von einer oder mehreren vakuumdichten Folien begrenzten Volumen, in dem sich ein Kernmaterial, insbesondere Perlit befindet. Vorzugsweise sind weitere Dämmmaterialen, wie z.B. eine Ausschäumung und/oder Vakuumisolationspaneele zwischen der Innenwand I und der Außenwand A nicht vorgesehen.
Eine entsprechende Vollvakuum-Wärmedämmung kann auch für die Tür oder ein sonstiges Verschlusselement vorgesehen sein. Die Peltierelemente 20 oder die sonstigen thermoelektrischen Elemente sind so auf die die Gerätegeometrie verteilt, dass sich deren Abwärme möglichst gut auf die Außenhaut A des Gerätes verteilt. Für die Verteilung der Abwärme auf die komplette Außenhaut A kann diese aus einem Aluminiumblech mit einer Stärke von 1 bis 2 mm aufgebaut sein.
Da die anfallende Kältemenge geringer ist als die Abwärme, bestehen im Geräteinneren 100 keine so hohen Anforderungen an den Wärmetauscher. Vorzugsweise wird gleichwohl auch für die Innenwand des Gerätes ein Blech (z.B. ein Aluminiumblech) verwendet, das eine geringere Stärke aufweisen kann als das die Außenhaut A bildende Blech oder identisch ausgebildet sein kann.
Wie oben ausgeführt, kann durch eine separate Ansteuerung der thermoelektrischen Elemente 20 ein Kühl- und/oder Gefriergerät bzw. ein beheizter Behälter realisiert werden, in dem unterschiedliche Temperaturzonen herrschen. Grundsätzlich ist von der Erfindung jedoch auch der Fall umfasst, dass in dem gekühlten oder beheizten Innenraum 100 genau eine Temperatur herrscht.
Je nach der Verschaltung der thermoelektrischen Elemente können diese den Innenraum heizen oder kühlen, so dass das erfindungsgemäße Behältnis für beide Zwecke verwendet werden kann. So kann das Behältnis eine Warmhaltefunktion ausüben. Das Ausführungsbeispiel gilt somit mit umgekehrt angesteuerten thermoelektrischen Elementen 20, bei denen die warme Seite innen und die kalte Seite außen ist, auch für ein beheiztes Behältnis.
Wird das Behältnis zum Beheizen nicht benötigt, kann dasselbe Behältnis durch entsprechende Ansteuerung der thermoelektrischen Elemente zur Kühlung verwendet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft somit einen temperierten Behälter mit einer thermoelektrischen Wärmepumpe, wobei mehr als ein thermoelektrisches Element in räumlichem Abstand eingesetzt wird, um die gewünschte Innenraumtemperatur zu erzielen.
Vorzugsweise werden zur Temperierung des gekühlten Innenraums ausschließlich thermoelektrische Elemente verwendet.

Claims

Temperiertes Behältnis Patentansprüche
1. Temperiertes Behältnis, mit einem gekühlten oder beheizten Innenraum und mit einem thermoelektrischen Element, insbesondere mit einem Peltier-Element, das derart angeordnet ist, dass der Innenraum mittels des thermoelektrischen Elementes gekühlt oder beheizt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Temperierung des Innenraums mehrere thermoelektrische Elemente vorhanden sind, die in räumlichem Abstand zueinander angeordnet sind.
2. Behältnis nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis Hauptflächen aufweist und dass wenigstens zwei der thermoelektrischen Elemente an unterschiedlichen Hauptflächen angeordnet sind.
3. Behältnis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die thermoelektrischen Elemente mit einem vorzugsweise passiv arbeitenden primären Wärmetauscher wärmeleitend in Verbindung stehen, wobei der primäre Wärmetauscher auf der kalten und/oder auf der warmen Seite des thermoelektrischen Elementes angeordnet ist.
4. Behältnis nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetauscher aus einem metallischen Körper besteht oder diesen aufweist, wobei es sich bei dem Metall vorzugsweise um Aluminium handelt.
5. Behältnis nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Wärmetauscher eine Querschnittsfläche aufweist, die mit zunehmendem Abstand von dem thermoelektrischen Element zunimmt.
6. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die thermoelektrischen Elemente derart angeordnet sind, dass diese wärmeübertragend, insbesondere wärmeleitend mit der Außenhaut und/oder mit der den Innenraum begrenzenden Innenwand des Behältnisses in Verbindung stehen, so dass die Außenhaut und/oder die Innenwand als sekundärer Wärmetauscher dienen.
7. Behältnis nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut und/oder die den Innenraum begrenzende Innenwand des Gerätes aus Metall besteht oder Metall aufweist, wobei es sich bei dem Metall vorzugsweise um Aluminium handelt.
8. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenhaut und/oder die den Innenraum begrenzende Innenwand des Behältnisses teilweise oder vollständig aus einem Metallblech besteht, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Blech eine Stärke von < 3 mm, vorzugsweise eine Stärke von 1 bis 2 mm aufweist.
9. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Innenraum begrenzende Innenwand eine geringere Stärke aufweist als die Außenhaut des Behältnisses.
10. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis schrankartig ausgeführt ist und eine Rückwand, zwei Seitenwände, eine Decke und einen Boden aufweist oder im Falle einer Truhe zwei Seitenwände, eine Rückwand, einen Boden und eine vordere Wand und dass in jeder oder in wenigstens zwei der genannten Wände wenigstens ein thermoelektrisches Element angeordnet ist.
11. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis ein Verschlusselement, wie z.B. eine Tür, einen Deckel oder dergleichen aufweist und das wenigstens ein thermoelektrisches Element in dem Verschlusselemenfangeordnet ist.
12. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Innenraum verschiedene Temperaturzonen existieren.
13. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungs- oder Regelungseinheit vorgesehen ist, die die mehreren thermoelektrischen Elemente alle gleich oder unterschiedlich ansteuert.
14. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der den Innenraum begrenzenden Innenwand und der Außenwand eine Wärmedämmung angeordnet ist, die insgesamt oder bereichsweise aus einem Vollvakuumsystem besteht.
15. Behältnis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Behältnis um ein Kühl- und/oder Gefriergerät handelt.
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