WO2006010538A1 - Thermoelektrisches kühlgerät - Google Patents

Thermoelektrisches kühlgerät Download PDF

Info

Publication number
WO2006010538A1
WO2006010538A1 PCT/EP2005/007879 EP2005007879W WO2006010538A1 WO 2006010538 A1 WO2006010538 A1 WO 2006010538A1 EP 2005007879 W EP2005007879 W EP 2005007879W WO 2006010538 A1 WO2006010538 A1 WO 2006010538A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wall
cavity
heat transfer
transfer fluid
heat
Prior art date
Application number
PCT/EP2005/007879
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel DOMÌNGUEZ ALONSO
Salvador Manuel GARCÍA SANTAMARÍA
José Manuel LAMUELA ROSANO
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
Priority to EP05763575A priority Critical patent/EP1774238A1/de
Publication of WO2006010538A1 publication Critical patent/WO2006010538A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
    • F25B23/006—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect boiling cooling systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/006—Other cooling or freezing apparatus specially adapted for cooling receptacles, e.g. tanks
    • F25D31/007—Bottles or cans
    • 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
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/025—Removal of heat
    • 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
    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/803—Bottles
    • 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
    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/809—Holders

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device with a double-walled container, of which an inner wall delimits an inner space for receiving an object to be cooled, and a cavity enclosed by the inner and an outer wall is filled with a heat transfer fluid, and with a thermoelectric Element for generating a temperature gradient from the inner to the outer wall of the Benzol ⁇ age.
  • a cooling device for cooling bottles is known from WO 2004/044505, FIG. 3.
  • the double-walled container is filled with liquid heat carrier fluid such as a brine or an alcohol-water mixture.
  • liquid heat carrier fluid such as a brine or an alcohol-water mixture.
  • a pump is provided, which divides the heat transfer fluid between a part of the container, which is in contact with the object to be cooled, and a part of the container, on which the thermoelectric element is mounted um ⁇ ⁇ ⁇ lzt.
  • the complicated construction of the container and the pump make the known cooling device expensive to manufacture. Since the pump is subject to natural wear, the device is susceptible to interference. In addition, the heat loss of the pump affects the efficiency of the refrigerator. This heat loss is particularly disturbing when the refrigerator is used inside a household refrigerator to cool a bottle therein very quickly, because the waste heat generated by the pump is discharged into the interior of the household refrigerator and must be discharged from the chiller to the outside.
  • the object of the invention is to provide a cooling device of the type specified, which enables a rapid cooling of an object loaded in its interior space with minimal expenditure of energy, is inexpensive to implement and practically free of wear.
  • the amount of heat transfer fluid, which is filled in the cavity of the refrigerator is sized, that their volume in the liquid state is smaller than that of the cavity, so that it inevitably has a part containing the heat transfer fluid in the vapor state, and that this part of the cavity extends continuously from the inner to the outer wall.
  • This construction makes it possible to vaporize the heat transfer fluid on the inner, warmer wall of the double-walled container, whereby the heat transfer fluid can absorb considerable amounts of heat energy with minimal heating, and the rapid transport of this thermal energy in the form of vaporized heat transfer fluid to the outer wall of the cavity where the steam is recondensed and the amount of heat stored in it is released to the outside.
  • the path between inner and outer wall in the part of the cavity containing the heat transfer medium is preferably shorter than a dimension of this part in a direction oriented transversely to said path, that is, the shortest path on which heat transfer fluid vaporized on the inner wall can reach a surface on which it can condense, that to the outer wall.
  • thermoelectric element is attached to the outer wall to cool it
  • thermoelectric element is attached at the level of the part containing the heat carrier vapor, so as to provide on the outer wall a region where condensation takes place.
  • thermoelectric element may expediently be embedded in an insulating layer which separates the outer wall from a heat exchanger heated by the thermoelectric element.
  • thermoelectric element may also be attached to the inner wall to heat it and thus promote the evaporation of the heat transfer fluid.
  • this thermoelectric element can be mounted at the level of a filled with the liquid heat transfer fluid part of the cavity.
  • the inner wall has a porous layer on the hollow space side.
  • liquid heat transfer fluid can ascend by capillary action, with the result that, for its evaporation, a surface is available which is generally considerably larger than that of the liquid level of the heat transfer fluid in the cavity.
  • heat flowing in via the inner wall can only be released to a small extent directly to the already existing heat transfer steam, but first heats the liquid heat carrier in the porous layer and thus promotes its evaporation.
  • part of the porous layer should be in contact with the liquid phase of the heat transfer fluid.
  • the cooling device is preferably provided with a temperature sensor and a switch for interrupting or inverting a supply current of the thermoelectric element in FIG Depending on the temperature detected by the temperature sensor equipped.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a first embodiment of the cooling device according to the invention
  • FIG. 2 shows a horizontal section through the cooling device in the plane H-II of FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic horizontal section through a second embodiment of the cooling device;
  • FIG. 4 shows the cooling device of FIG. 1 in a lying orientation
  • Fig. 5 is a preferred development of the refrigerator of Fig. 1;
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of the cooling device in a vertical section
  • Fig. 7 shows a fifth embodiment of the refrigerator in vertical section.
  • a hollow-walled, cup-shaped container 1 has a cylindrical, frontally open interior space 2, which is dimensioned to réelleneh ⁇ a beverage bottle 3 men.
  • the container 1 consists of a good thermal conductivity, dimensionally stable material such as aluminum.
  • a sealed from the inner wall 4 and outer wall 5 of the container, sealed cavity 6 contains a heat transfer fluid in a lower part 7 of the cavity 6 in liquid, in an upper part 8 in a gaseous state.
  • the liquid level mirror 9 between the lower and upper part 7 or 8 may vary slightly depending on the temperature of the container 1; However, the amount of heat transfer fluid is such that at any temperature containing the gaseous heat transfer fluid upper part 8 has a significant proportion of the volume of the interior 2, but never fully evaporates the heat transfer fluid under realistic operating conditions, but always contact between the heat transfer fluid and the inner wall 4 remains standing.
  • a Peltier element 11 is fixed above the liquid level 9 via a distributor body 10 made of solid metal. Under normal operating conditions, the Peltier element 11 is supplied with such a polarity by a power supply, not shown, that the side facing the distributor body 10 is the cold side of the Peltier element 11. Its warm side is in contact with a heat exchanger 12 for discharging heat energy from the warm side of the Peltier element 11 to the surrounding atmosphere.
  • the one shown here as a simple flat plate Heat exchanger 12 may of course be provided in a manner known per se with cooling ribs for intensifying the heat release to the air.
  • the Peltier element 11 When the Peltier element 11 is in operation, it cools via the distributor body 10 the adjoining region of the outer wall 5, so that the outer wall 5 at the level of the distributor body 10 represents the coldest location of the container 1.
  • the vaporous heat carrier fluid of the upper part 8 preferably condenses at this point and flows from there into the lower part 7. This results in a reduction of the vapor pressure in the upper part 8 below the saturation vapor pressure, with the result that evaporation takes place at the liquid level 9 and thus heat is withdrawn from the liquid phase.
  • the heat transfer fluid cooled thereby cools the interior 2 and the bottle located thereon.
  • Fig. 4 shows the cooling device of Fig. 1 in a lying position with the top Peltier element 11.
  • the liquid heat transfer fluid contacts the cylindrical inner and outer walls 4, 5 over its entire length and on a part of its circumference. Since the bottle 3 rests on the peripheral portion of the inner wall 4 contacted by the liquid heat transfer fluid, a close thermal contact between the bottle and the liquid heat transfer fluid results and thus a particularly efficient cooling.
  • the mode of operation of the device in the horizontal orientation of FIG. 4 is the same as in the standing orientation of FIG. 1.
  • FIG. 5 shows a preferred further development of the cooling device from FIG. 1, again in a standing orientation.
  • the inner wall 4 is covered by a porous layer 14 over its entire height.
  • the pores of the layer 14 are so fine that the liquid refrigerant fluid propagates therein by capillary action. 1, the liquid level 9 is only so far above the bottom 15 of the inner wall 4, that it is ensured that over the entire height of the cylindrical portion of the inner wall 4 extending layer 14 is always immersed at its lower edge in the liquid phase.
  • the porous layer may be made of a ceramic material such as alumina or an alumina-based mixture or silica gel, e.g. may be applied to the inner wall 4 as a suspension together with a binder and solidified on the wall 4 by evaporation of the carrier liquid of the suspension.
  • the porous layer can also be a layer of glass fiber, carbon fiber, natural or, assuming resistance to the heat transfer fluid, synthetic textile fiber which is fastened to the inner wall 4 with the aid of looped wires or threads.
  • a layer of an open-pore polymeric foam material comes with appropriate resistance into consideration.
  • porous layer 14 Since the porous layer 14 is always soaked with liquid heat transfer fluid, heat flowing from the interior space 2 into the cavity contributes to the evaporation of heat transfer fluid on the entire surface of the inner wall 4, so that heat transfer fluid condensing at the outer wall 5 at the level of the distributor body 10 is quickly replaced and the pressure in the upper part 8 of the cavity always remains close to the saturation vapor pressure of the heat transfer fluid.
  • the increased compared to the embodiment of FIG. 1 vapor pressure allows a higher condensation rate and thus a faster cooling.
  • the Peltier element 11 can be designated not only on the outer wall, but also on the inner wall 4 'of the container, here with 1' be arranged.
  • Fig. 6 shows two Peltier elements 11, which are each arranged below the liquid level 9 and thus directly heat the liquid phase of the heat transfer fluid and thus promote its evaporation. Condensation of the refrigerant takes place on the outer wall 5 in the upper part of the container 1. (A cooled by the Peltier elements 11 sleeve 16 of good heat conducting material such as aluminum surrounds the bottle to be cooled. 3
  • the fifth embodiment of FIG. 7 combines the inside arrangement of the Peltier elements 11 with the porous layer 14 immersed in the liquid phase of the heat transfer fluid. Since the liquid heat transfer fluid rises in the porous layer 11, Here, the Peltier elements 11 can be angeord ⁇ net on the inner wall at any height and thus be ⁇ uniform cooling of the bottle 3 on its entire height act.
  • Figs. 6 and 7 additionally Peltier elements on the outer wall 5, as shown in Figs. 1 to 5 are provided, in order to promote the condensation of the heat transfer fluid and thus to accelerate the transport of heat from the inside to the outside.
  • cooling device shown in FIGS. 1 to 7 is not only suitable for free-standing use, but also for use in the interior of a cold room of a household refrigerating appliance. If the refrigerator according to the invention is used in such a pre-cooled environment, 2 temperatures below O 0 C are easily accessible in its interior. This can lead to the freezing of the contents of a bottle in the interior 2 and thus to the bursting of the bottle. In order to avoid this, according to a further development, not shown, a temperature sensor is provided in the interior space 2 which, when the freezing point is undershot, actuates a switch via which each Peltier element 11 is supplied with power.
  • the actuation of the switch can rest in a simple interruption of the supply current, so that the device ceases to cool; However, it can also be provided that the polarity of the supply current is inverted by the switch so that the heat transport direction of the Peltier elements 11 is reversed and the inner space 2 is heated. It is also possible to provide two different limit temperatures below which the switch becomes active, a higher one in which only the supply current is interrupted and a lower one in which there is an acute risk of freezing of the contents of the interior 2 and this by inversion ⁇ ren the supply current is actively heated.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Ein Kühlgerät umfasst einen doppelwandigen Behälter (1), von dem eine innere Wand (4) einen Innenraum (2) zum Aufnehmen eines zu kühlenden Gegenstandes begrenzt und ein von der inneren (4) und einer äußeren Wand (5) umschlossener Hohlraum (6) mit einem Wärmeträgerfluid gefüllt ist, und ein thermoelektrisches Element (11) zum Erzeugen eines Temperaturgefälles von der inneren (4) zur äußeren Wand (5) des Behälters (1). Die Menge an Wärmeträgerfluid ist so bemessen it, dass ihr Volumen im flüssigen Zustand kleiner ist als das des Hohlraums (6), und dass ein das Wärmeträgerfluid im dampfförmigen Zustand enthaltender Teil (8) des Hohlraums (6) sich durchgehend von der inneren (4) zur äußeren (5) Wand erstreckt.

Description

Thermoelektrisches Kühlgerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit einem doppelwandigen Behälter, von dem eine innere Wand einen Innenraum zum Aufnehmen eines zu kühlenden Gegen¬ standes begrenzt und ein von der inneren und einer äußeren Wand umschlossener Hohl- räum mit einem Wärmeträgerfluid gefüllt ist, sowie mit einem thermoelektrischen Element zum Erzeugen eines Temperaturgefälles von der inneren zur äußeren Wand des Behäl¬ ters. Ein solches Kühlgerät zum Kühlen von Flaschen ist aus WO 2004/044 505, Fig. 3, bekannt.
Bei diesem bekannten Kühlgerät ist der doppelwandige Behälter mit flüssigem Wärmeträ¬ gerfluid wie etwa einer Sole oder einem Alkohol-Wasser-Gemisch gefüllt. Um den Wär¬ meaustausch an einer Grenzfläche zwischen dem Behälter und dem thermoelektrischen Element zu intensivieren, ist eine Pumpe vorgesehen, die die Wärmeträgerflüssigkeit zwi¬ schen einem Teil des Behälters, der mit dem zu kühlenden Gegenstand in Kontakt steht, und einem Teil des Behälters, an dem das thermoelektrische Element montiert ist, um¬ wälzt.
Der komplizierte Aufbau des Behälters und die Pumpe machen das bekannte Kühlgerät kostspielig in der Herstellung. Da die Pumpe einem natürlichen Verschleiß unterliegt, ist das Gerät störungsgefährdet. Außerdem beeinträchtigt die Verlustwärme der Pumpe den Wirkungsgrad des Kühlgerätes. Besonders störend ist diese Verlustwärme, wenn das Kühlgerät im Inneren eines Haushaltskältegerätes eingesetzt wird, um eine Flasche darin besonders schnell abzukühlen, weil die von der Pumpe erzeugte Abwärme ins Innere des Haushaltskältegerätes abgegeben wird und von dessen Kältemaschine nach außen abge- führt werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kühlgerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das eine schnelle Abkühlung eines in seinem Innenraum geladenen Gegenstandes bei mini¬ malem Energieaufwand ermöglicht, preiswert realisierbar und praktisch verschleißfrei ist.
Alle diese Vorteile sind überraschenderweise dadurch erreichbar, dass die Menge an Wärmeträgerfluid, die in den Hohlraum des Kühlgeräts eingefüllt ist, so bemessen ist, dass ihr Volumen im flüssigen Zustand kleiner ist als das des Hohlraums, so dass dieser zwangsläufig einen Teil aufweist, der das Wärmeträgerfluid im dampfförmigen Zustand enthält, und dass dieser Teil des Hohlraums sich durchgehend von der inneren zur äuße¬ ren Wand erstreckt. Dieser Aufbau ermöglicht die Verdampfung des Wärmeträgerfluids an der inneren, wärmeren Wand des doppelwandigen Behälters, wodurch das Wärmeträ- gerfluid bei minimaler Erwärmung erhebliche Mengen an Wärmeenergie aufnehmen kann, und den schnellen Transport dieser Wärmeenergie in Form von verdampftem Wärmeträ¬ gerfluid zur äußeren Wand des Hohlraums, wo der Dampf rekondensiert und die in ihm gespeicherte Wärmemenge nach außen abgegeben wird.
Um zu gewährleisten, dass an der inneren Wand verdampftes Wärmeträgerfluid zügig die äußere Wand erreicht und nicht an anderen Stellen unerwünscht rekondensiert, ist vor¬ zugsweise der Weg zwischen innerer und äußerer Wand in dem den Wärmeträgerdampf enthaltenden Teil des Hohlraums kürzer bemessen als eine Abmessung dieses Teils in einer quer zu besagtem Weg orientierten Richtung, d.h., der kürzeste Weg, auf dem an der inneren Wand verdampftes Wärmeträgerfluid eine Oberfläche erreichen kann, auf der es rekondensieren kann, ist der zur äußeren Wand.
Einer ersten Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist das thermoelektrische Element an der äußeren Wand angebracht, um diese zu kühlen
Vorzugsweise ist das thermoelektrische Element in Höhe des den Wärmeträgerdampf enthaltenden Teils angebracht, um so an der äußeren Wand eine Region zu schaffen, an der verstärkt Kondensation stattfindet.
Das thermoelektrische Element kann hier zweckmäßigerweise in eine Isolationsschicht eingebettet sein, die die äußere Wand von einem durch das thermoelektrische Element erwärmten Wärmetauscher trennt.
Einer zweiten Ausgestaltung zufolge kann das thermoelektrische Element auch an der inneren Wand angebracht sein, um diese zu erwärmen und so die Verdunstung des Wärmeträgerfluids zu fördern. Um bevorzugt das flüssige Wärmeträgerfluid zu erwärmen, kann dieses thermoelektrische Element in Höhe eines mit dem flüssigen Wärmeträgerfluid gefüllten Teils des Hohlraums angebracht sein.
Bei beiden Ausgestaltungen des Kühlgeräts ist es vorteilhaft, wenn die innere Wand hohl- raumseitig eine poröse Schicht aufweist. In dieser porösen Schicht kann flüssiges Wär¬ meträgerfluid durch Kapillareffekt aufsteigen, mit der Folge, dass zu seiner Verdunstung eine Oberfläche zur Verfügung steht, die im Allgemeinen erheblich größer ist als die des Flüssigkeitsspiegels des Wärmeträgerfluids in dem Hohlraum. Ein weiterer Vorteil ist, dass über die innere Wand zufließende Wärme nur in geringem Maße direkt an den be- reits vorhandenen Wärmeträgerdampf abgegeben werden kann, sondern zunächst den flüssigen Wärmeträger in der porösen Schicht erwärmt und so dessen Verdunstung för¬ dert.
Um einen stetigen Zustrom von flüssigem Wärmeträgerfluid in die poröse Schicht zu ge- währleisten, sollte ein Teil der porösen Schicht mit der flüssigen Phase des Wärmeträ¬ gerfluids in Kontakt stehen.
Um eine übermäßige Kühlung eines in dem Kühlgerät aufgenommenen Gegenstandes zu vermeiden, insbesondere, wenn das erfindungsgemäße Kühlgerät im Innern eines Haus- haltskältegerätes eingesetzt wird, ist das Kühlgerät vorzugsweise mit einem Temperatur¬ fühler und einem Schalter zum Unterbrechen oder Invertieren eines Versorgungsstroms des thermoelektrischen Elements in Abhängigkeit von der vom Temperaturfühler erfass- ten Temperatur ausgestattet.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfin¬ dungsgemäßen Kühlgeräts;
Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch das Kühlgerät in der Ebene H-Il aus Fig. 1; Fig. 3 einen schematischen horizontalen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung des Kühlgeräts;
Fig. 4 das Kühlgerät der Fig. 1 in liegender Orientierung;
Fig. 5 eine bevorzugte Weiterentwicklung des Kühlgeräts aus Fig. 1;
Fig. 6 eine vierte Ausgestaltung des Kühlgeräts in einem vertikalen Schnitt; und
Fig. 7 eine fünfte Ausgestaltung des Kühlgeräts im vertikalen Schnitt.
Fig. 1 zeigt einen vertikalen Schnitt durch eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemä¬ ßen Kühlgeräts. Ein hohlwandig, becherförmiger Behälter 1 hat einen zylindrischen, stirn¬ seitig offenen Innenraum 2, der so bemessen ist, um eine Getränkeflasche 3 aufzuneh¬ men. Der Behälter 1 besteht aus einem gut wärmeleitenden, formstabilen Material wie etwa Aluminium. Ein von innerer Wand 4 und äußerer Wand 5 des Behälters begrenzter, dicht verschlossener Hohlraum 6 enthält ein Wärmeträgerfluid in einem unteren Teil 7 des Hohlraums 6 in flüssigem, in einem oberen Teil 8 in gasförmigem Zustand. Der Flüssig¬ keitsspiegel 9 zwischen unterem und oberem Teil 7 bzw. 8 kann je nach Temperatur des Behälters 1 geringfügig schwanken; die Menge des Wärmeträgerfluids ist allerdings so bemessen, dass bei jeder Temperatur der das gasförmige Wärmeträgerfluid enthaltende obere Teil 8 einen wesentlichen Anteil am Volumen des Innenraums 2 hat, das aber auch bei realistischen Betriebsbedingungen das Wärmeträgerfluid nie vollständig verdampft, sondern stets ein Kontakt zwischen dem Wärmeträgerfluid und der inneren Wand 4 be¬ stehen bleibt.
An der äußeren Wand 5 ist oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 9 über einen Verteilerkörper 10 aus massivem Metall ein Peltier-Element 11 befestigt. Unter normalen Betriebsbedin¬ gungen ist das Peltier-Element 11 von einer nicht dargestellten Stromversorgung mit einer solchen Polarität versorgt, dass die dem Verteilerkörper 10 zugewandte Seite die kalte Seite des Peltier-Elements 11 ist. Seine warme Seite steht in Kontakt mit einem Wärme¬ tauscher 12 zum Abführen von Wärmeenergie von der warmen Seite des Peltier-Ele¬ ments 11 an die umgebende Atmosphäre. Der hier als einfache ebene Platte dargestellte Wärmetauscher 12 kann natürlich in an sich bekannter Weise mit Kühlrippen zur Intensi¬ vierung der Wärmeabgabe an die Luft versehen sein.
Wenn das Peltier-Element 11 in Betrieb ist, kühlt es über den Verteilerkörper 10 den dar¬ an angrenzenden Bereich der äußeren Wand 5, so dass die äußere Wand 5 in Höhe des Verteilerkörpers 10 den kältesten Ort des Behälters 1 darstellt. Das dampfförmige Wär- meträgerfluid des oberen Teils 8 kondensiert bevorzugt an dieser Stelle und fließt von dort in den unteren Teil 7 ab. Daraus resultiert eine Verminderung des Dampfdrucks im oberen Teil 8 unter den Sättigungsdampfdruck, mit der Folge, dass am Flüssigkeitsspiegel 9 ver¬ stärkt Verdampfung stattfindet und so der flüssigen Phase Wärme entzogen wird. Die dadurch abgekühlte Wärmeträgerflüssigkeit kühlt den Innenraum 2 und die daran befindli¬ che Flasche.
Bei der in Fig. 3 im horizontalen Schnitt gezeigten zweiten Ausgestaltung des Kühlgerätes sind drei Peitier-Elemente 11 und Verteilerkörper 10 über den Umfang der äußeren Wand 5 verteilt angeordnet, und ihre Wärmetauscher sind zu einer zylindrischen Hülse 12' ver¬ schmolzen. Der Zwischenraum zwischen benachbarten Peltier-Elementen ist mit einem Isolierschaum 13 verfüllt.
Fig. 4 zeigt das Kühlgerät der Fig. 1 in liegender Stellung mit oben liegendem Peltier- Element 11. Das flüssige Wärmeträgerfluid berührt die zylindrischen inneren und äußeren Wände 4, 5 auf ihrer gesamten Länge und auf einem Teil ihres Umfangs. Da die Flasche 3 auf dem vom flüssigen Wärmeträgerfluid berührten Umfangsabschnitt der Innenwand 4 aufliegt, ergibt sich ein enger thermischer Kontakt zwischen der Flasche und dem flüssi¬ gen Wärmeträgerfluid und damit eine besonders effiziente Kühlung. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist in der liegenden Orientierung der Fig. 4 die gleiche wie in der stehen¬ den Orientierung der Fig. 1.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Weiterentwicklung des Kühlgeräts aus Fig. 1 , wieder in ste¬ hender Orientierung. Die innere Wand 4 ist auf ihrer gesamten Höhe von einer porösen Schicht 14 bedeckt. Die Poren der Schicht 14 sind so fein, dass das flüssige Kältemit- telfluid sich darin durch Kapillareffekt ausbreitet. Die Einfüllmenge des Wärmeträgerfluids ist kleiner als bei der Ausgestaltung der Fig. 1 , der Flüssigkeitsspiegel 9 liegt nur so weit über dem Boden 15 der inneren Wand 4, dass gewährleistet ist, dass der sich über die gesamte Höhe des zylindrischen Teils der inneren Wand 4 erstreckende Schicht 14 stets an ihrem unteren Rand in die flüssige Phase eintaucht.
Die poröse Schicht kann aus einem Keramikmaterial wie etwa Aluminiumoxid oder einem Gemisch auf Aluminiumoxidgrundlage oder aus Kieselgel bestehen, das z.B. als Suspen- sion zusammen mit einem Bindemittel auf die innere Wand 4 aufgebracht und durch Ver¬ dampfen der Trägerflüssigkeit der Suspension an der Wand 4 verfestigt sein kann. Die poröse Schicht kann aber auch eine Schicht aus Glasfaser, Kohlefaser, natürlicher oder - Beständigkeit gegen das Wärmeträgerfluid vorausgesetzt - synthetischer Textilfaser sein, die mit Hilfe von herumgeschlungenen Drähten oder Fäden an der inneren Wand 4 befes- tigt ist. Auch eine Schicht aus einem offenporigen polymeren Schaumstoffmaterial kommt bei entsprechender Beständigkeit in Betracht.
Da die poröse Schicht 14 stets mit flüssigem Wärmeträgerfluid getränkt ist, trägt aus dem Innenraum 2 in den Hohlraum fließende Wärme auf der ganzen Fläche der inneren Wand 4 zur Verdunstung von Wärmeträgerfluid bei, so dass in Höhe des Verteilerkörpers 10 an der äußeren Wand 5 kondensierendes Wärmeträgerfluid schnell ersetzt wird und der Druck im oberen Teil 8 des Hohlraums stets nahe am Sättigungsdampfdruck des Wär- meträgerfluids bleibt. Der im Vergleich zur Ausgestaltung der Fig. 1 erhöhte Dampfdruck ermöglicht eine höhere Kondensationsrate und damit eine schnellere Kühlung.
Wie der in Fig. 6 gezeigte Schnitt durch eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemä¬ ßen Kühlgerätes zeigt, kann das Peltier-Element 11 nicht nur an der äußeren Wand, son¬ dern auch an der inneren Wand 4' des Behälters, hier mit 1 ' bezeichnet, angeordnet sein. Fig. 6 zeigt zwei Peltier-Elemente 11, die jeweils unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 9 angeordnet sind und so direkt die flüssige Phase des Wärmeträgerfluids erwärmen und so dessen Verdunstung fördern. Eine Kondensation des Kältemittels findet an der äußeren Wand 5 im oberen Teil des Behälters 1 statt. (Eine durch die Peltier-Elemente 11 ge¬ kühlte Hülse 16 aus gut wärmeleitendem Material wie etwa Aluminium umgibt die zu kühlende Flasche 3.
Die fünfte Ausgestaltung der Fig. 7 kombiniert die innenseitige Anordnung der Peltier- Elemente 11 mit der in die flüssige Phase des Wärmeträgerfluids eintauchenden porö¬ sen Schicht 14. Da das flüssige Wärmeträgerfluid in der porösen Schicht 11 aufsteigt, können hier die Peltier-Elemente 11 an der inneren Wand in beliebiger Höhe angeord¬ net sein und so eine gleichmäßige Kühlung der Flasche 3 auf ihrer gesamten Höhe be¬ wirken.
Selbstverständlich könnten bei den Ausgestaltungen der Figs. 6 und 7 zusätzlich noch Peltier-Elemente an der äußeren Wand 5, wie in den Figs. 1 bis 5 gezeigt, vorgesehen werden, um die Kondensation des Wärmeträgerfluids zu fördern und so den Wärme¬ transport von innen nach außen zu beschleunigen.
Das in den Figs. 1 bis 7 gezeigte Kühlgerät eignet sich aufgrund seiner kompakten Bau- form nicht nur zu frei stehenden Anwendung, sondern auch zur Anwendung im Innern eines Kühlraums eines Haushaltskältegerätes. Wenn das erfindungsgemäße Kältegerät in einer solchen vorgekühlten Umgebung eingesetzt wird, sind in seinem Innenraum 2 Temperaturen unterhalb von O0C leicht erreichbar. Dies kann zum Gefrieren des Inhalts einer Flasche in dem Innenraum 2 und damit zum Platzen der Flasche führen. Um dies zu vermeiden, ist einer nicht gezeichneten Weiterentwicklung zufolge ein Temperatur¬ fühler im Innenraum 2 vorgesehen, der bei Unterschreitung des Gefrierpunktes einen Schalter betätigt, über den jedes Peltier-Element 11 mit Strom versorgt wird. Die Betäti¬ gung des Schalters kann in einer einfachen Unterbrechung des Versorgungsstroms be¬ ruhen, so dass die Vorrichtung zu kühlen aufhört; es kann aber auch vorgesehen wer- den, dass durch den Schalter die Polarität des Versorgungsstroms invertiert wird, so dass sich die Wärmetransportrichtung der Peltier-Elemente 11 umkehrt und der Innen¬ raum 2 erwärmt wird. Es können auch zwei verschiedene Grenztemperaturen vorgese¬ hen werden, bei deren Unterschreitung der Schalter wirksam wird, eine höhere, bei der lediglich der Versorgungsstrom unterbrochen wird und eine tiefere, bei der eine akute Gefahr des Gefrierens des Inhalts des Innenraums 2 besteht und dieser durch Invertie¬ ren des Versorgungsstroms aktiv erwärmt wird.

Claims

Patentansprüche
1. Kühlgerät mit einem doppelwandigen Behälter (1), von dem eine innere Wand (4) einen Innenraum (2) zum Aufnehmen eines zu kühlenden Gegenstandes begrenzt und ein von der inneren (4) und einer äußeren Wand (5) umschlossener Hohlraum (6) mit einem Wärmeträgerfluid gefüllt ist, und mit einem thermoelektrischen Ele¬ ment (11) zum Erzeugen eines Temperaturgefälles von der inneren (4) zur äußeren Wand (5) des Behälters (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Wär¬ meträgerfluid so bemessen ist, dass ihr Volumen im flüssigen Zustand kleiner ist als das des Hohlraums (6), und dass ein das Wärmeträgerfluid im dampfförmigen Zu- stand enthaltender Teil (8) des Hohlraums (6) sich durchgehend von der inneren (4) zur äußeren (5) Wand erstreckt.
2. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Weg zwischen inne¬ rer (4) und äußerer (5) Wand in dem den Wärmeträgerdampf enthaltenden Teil (8) des Hohlraums (6) kürzer ist als eine Abmessung dieses Teils (8) in einer quer zu besagtem Weg orientierten Richtung.
3. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelekt- rische Element (11) an der äußeren Wand (5) angebracht ist.
4. Kühlgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelektrische Element (11) in Höhe des den Wärmeträgerdampf enthaltenden Teils (8) ange¬ bracht ist.
5. Kühlgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelekt¬ rische Element (11) in eine Isolationsschicht (13) zwischen der äußeren (5) Wand und einem Wärmetauscher (121) eingebettet ist.
6. Kühlgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelektrische Element (11 ) an der inneren Wand (4) angebracht ist.
7. Kühlgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoelektrische Element (11) in Höhe eines mit flüssigen Wärmeträgerfluid gefüllten Teils (7) des Hohlraums (6) angebracht ist.
8. Kühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wand (4) hohlraumseitig eine poröse Schicht (14) aufweist.
9. Kühlgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der porösen Schicht (14) mit der Dampfphase und ein anderer Teil mit der flüssigen Phase des Wärmeträgerfluids in Kontakt steht.
10. Kühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Temperaturfühler und einen Schalter zum Unterbrechen oder Inver¬ tieren eines Versorgungsstroms des thermoelektrischen Elements (11) in Abhängig¬ keit von der vom Temperaturfühler erfassten Temperatur aufweist.
PCT/EP2005/007879 2004-07-23 2005-07-20 Thermoelektrisches kühlgerät WO2006010538A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05763575A EP1774238A1 (de) 2004-07-23 2005-07-20 Thermoelektrisches kühlgerät

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004035731.5 2004-07-23
DE200410035731 DE102004035731A1 (de) 2004-07-23 2004-07-23 Thermoelektrisches Kühlgerät

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006010538A1 true WO2006010538A1 (de) 2006-02-02

Family

ID=35106800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2005/007879 WO2006010538A1 (de) 2004-07-23 2005-07-20 Thermoelektrisches kühlgerät

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1774238A1 (de)
CN (1) CN1989386A (de)
DE (1) DE102004035731A1 (de)
WO (1) WO2006010538A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMO20090164A1 (it) * 2009-06-22 2010-12-23 Cram Srl Refrigeratore attivo indossabile
WO2011148182A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Kevin Jabou Cooling unit
US8207820B2 (en) 2008-06-24 2012-06-26 International Business Machines Corporation Location localization method and system
EP3590351A1 (de) * 2018-07-05 2020-01-08 Vorwerk & Co. Interholding GmbH Zubereitungsgefäss mit einer kühleinrichtung

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10525247B2 (en) * 2015-08-13 2020-01-07 Medtronic, Inc. Leak reduction during implantable infusion device refill
DE102017005915A1 (de) * 2017-06-23 2018-12-27 Voss Automotive Gmbh Vorrichtung zum Temperieren zumindest eines temperierbaren Volumens, temperierbares Volumen mit zumindest einer solchen Vorrichtung sowie Fahrzeug mit zumindest einer solchen Vorrichtung
CN108168205B (zh) * 2017-11-15 2020-03-17 中核新能核工业工程有限责任公司 一种小型容器深冷装置的可调蒸发器结构

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1139858B (de) * 1960-07-22 1962-11-22 Siemens Electrogerate Aktiengesellschaft Berlin und München Elektrothermische Kuhlvorrichtung mit einem mit Verdampfung und Kondensation arbeitenden Sekundär system
FR2537712A1 (fr) * 1982-12-08 1984-06-15 Droit Philippe Echangeur thermique destine a des appareils pour conditionnement en temperature
JPH0749157A (ja) * 1993-08-04 1995-02-21 Sainikusu:Kk 熱電素子を用いた冷却加熱装置
JP2001201233A (ja) * 2000-01-20 2001-07-27 Fujitsu General Ltd 保温・保冷装置
JP2001349654A (ja) * 2000-06-02 2001-12-21 Nas Toa Co Ltd 飲料収納装置
JP2003121022A (ja) * 2001-10-09 2003-04-23 Komatsu Ltd 温度調整装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1139858B (de) * 1960-07-22 1962-11-22 Siemens Electrogerate Aktiengesellschaft Berlin und München Elektrothermische Kuhlvorrichtung mit einem mit Verdampfung und Kondensation arbeitenden Sekundär system
FR2537712A1 (fr) * 1982-12-08 1984-06-15 Droit Philippe Echangeur thermique destine a des appareils pour conditionnement en temperature
JPH0749157A (ja) * 1993-08-04 1995-02-21 Sainikusu:Kk 熱電素子を用いた冷却加熱装置
JP2001201233A (ja) * 2000-01-20 2001-07-27 Fujitsu General Ltd 保温・保冷装置
JP2001349654A (ja) * 2000-06-02 2001-12-21 Nas Toa Co Ltd 飲料収納装置
JP2003121022A (ja) * 2001-10-09 2003-04-23 Komatsu Ltd 温度調整装置

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1995, no. 05 30 June 1995 (1995-06-30) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2000, no. 24 11 May 2001 (2001-05-11) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2002, no. 04 4 August 2002 (2002-08-04) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 2003, no. 08 6 August 2003 (2003-08-06) *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8207820B2 (en) 2008-06-24 2012-06-26 International Business Machines Corporation Location localization method and system
ITMO20090164A1 (it) * 2009-06-22 2010-12-23 Cram Srl Refrigeratore attivo indossabile
WO2011148182A1 (en) * 2010-05-28 2011-12-01 Kevin Jabou Cooling unit
EP3590351A1 (de) * 2018-07-05 2020-01-08 Vorwerk & Co. Interholding GmbH Zubereitungsgefäss mit einer kühleinrichtung
CN110680211A (zh) * 2018-07-05 2020-01-14 德国福维克控股公司 具有冷却装置的制备容器
US11298667B2 (en) 2018-07-05 2022-04-12 Vorwerk & Co. Interholding Gmbh Preparation vessel with a cooling device

Also Published As

Publication number Publication date
CN1989386A (zh) 2007-06-27
EP1774238A1 (de) 2007-04-18
DE102004035731A1 (de) 2006-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1774238A1 (de) Thermoelektrisches kühlgerät
US6098420A (en) Absorption chiller and heat exchanger tube used the same
DE2803263A1 (de) Vorrichtung zum entfeuchten eines raumes
KR20170024095A (ko) 적어도 하나의 열관, 특히 열 사이펀을 포함한 공기 조화 장치
WO2012123268A2 (de) Kältegerät mit wärmespeicher
WO2015128164A1 (de) Kältegerät
EP0136458A1 (de) Behälter zum Kühlen eines Kühlgutes
DE102014222113A1 (de) Kältegerät mit einem Wärmekreislaufsystem
DE2709670C3 (de) Kühlmöbel mit Fächern unterschiedlicher Kühltemperatur
WO2006010539A2 (de) Kältegerät und peltier-kühlvorrichtung dafür
WO2022033779A1 (de) Kochtopfdeckel zur kondensation von wasserdampf und verfahren zu dessen herstellung
DE19507768A1 (de) Sorptions-Kühlaggregat
JP6194621B2 (ja) 熱交換器及び吸着式ヒートポンプ
JPH07332788A (ja) 化学蓄熱型冷凍装置
DE102019111507A1 (de) Kühl- und/oder Gefriergerät
DE102016209539A1 (de) Kältegerät mit Schnellkühlfunktion und Betriebsverfahren dafür
JPH0631701B2 (ja) 熱循環装置
DE10143116A1 (de) Verbesserte Kühlsysteme mit Peltier-Elementen
EP1774239A1 (de) Thermosiphon
WO2016087210A1 (de) Kältegerät mit einem wärmekreislauf
DE649610C (de) Vorrichtung zum Kuehlen mit fester Kohlensaeure
JPH1026297A (ja) 液化ガス容器
DE661322C (de) Kleineiserzeuger
JP5036360B2 (ja) 吸収冷凍機
DE102011084823A1 (de) Kältegerät mit einer Verdunstungsschale

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KM KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005763575

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580024894.7

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2005763575

Country of ref document: EP