WO2013091913A1 - Kühlelement und kühlvorrichtung - Google Patents

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WO2013091913A1
WO2013091913A1 PCT/EP2012/067606 EP2012067606W WO2013091913A1 WO 2013091913 A1 WO2013091913 A1 WO 2013091913A1 EP 2012067606 W EP2012067606 W EP 2012067606W WO 2013091913 A1 WO2013091913 A1 WO 2013091913A1
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cooling
cooling device
space
cooling element
evaporator
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PCT/EP2012/067606
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Admilson Pinto
Andreas Hoffmann
Uwe SCHRAMER
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Dometic S.A.R.L.
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Priority to US14/366,647 priority patent/US9976790B2/en
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    • F25D2303/0822—Details of the element
    • F25D2303/08222—Shape of the element

Definitions

  • the present invention relates to a cooling element for use in a cooling device, having a front side, a back side and four side surfaces. Furthermore, the present invention relates to a cooling device with at least one cooling circuit with a com pressor, an evaporator and a condenser and a closable cooling chamber with a plurality of cooling space side walls, a kuhfraumboden and adegutraum.
  • a cooling device with at least one cooling circuit with a com pressor, an evaporator and a condenser and a closable cooling chamber with a plurality of cooling space side walls, a kuhfraum convinced and adegutraum.
  • a cooling element and devices are used in remote areas in developing countries where a stable and secure power supply can not be guaranteed. Nonetheless, in these areas in particular, an uninterrupted cold chain for food and medical products, such as vaccines or blood products, is essential. In particular, the handling of the latter products is often difficult, which is considered one of the causes of the
  • the World Health Organization has therefore established a catalog of test criteria to be met by the refrigeration equipment used for the transport and storage of medical products. For transport over short distances, therefore, in particular insulated boxes with latent heat storage, ice bags or so-called freeze packs have been established. There are stricter requirements for the storage of medical products. For example, the refrigerator temperature must not exceed + 8 ° C and not less than + 2 ° C. Furthermore, sufficient cooling for at least 3 days must be ensured even in the event of a power failure. Thus, in particular electric refrigerators with or withoutdeegruenten, or battery-poweredhariemente come into consideration.
  • cooling devices known from the prior art, a plurality of cooling elements in a separate compartment of a cooling device are purely photovoltaic deep-frozen.
  • the thus stored cold is then introduced via a blower in the actual refrigerator, in which the medical products are stored.
  • the compressor runs permanently in the presence of solar radiation in order to obtain a sufficient cooling capacity. So that the refrigerator compartment temperature does not fall below the minimum required level of + 2 ° C, resulting in damage to the medical products stored in the cooling device, such cooling devices have a heater which, as required, provides thermal energy.
  • a cooling element for use in a cooling device and a cooling device show, in which the above criteria of the WHO can be met, with a sufficient storage capacity of the cooling device can be provided in the absence of additional heating.
  • the cooling element according to the invention is characterized in that the rear side of the cooling element is substantially planar and the front side has stiffening elements, wherein the stiffening elements prevent deformation of the cooling element during cooling and freezing.
  • This has the advantage that the Riehieiemente depending on the coolant used during cooling and freezing by the concomitant expansion or by the shrinkage does not inflate or contract.
  • the stiffening elements on are very similar to the stiffening elements on feltsseiemente.
  • the connecting elements connect the front of the cooling element to the back of the cooling element.
  • these bridge-like connections extend through the cooling element and help to maintain the shape of the cooling element during the cooling process.
  • the cooling element also has stiffening elements in the peripheral edge region between the front side and the side surfaces, wherein the stiffening elements protrude into the front side and into the side surfaces.
  • This stiffening elements thus represent an additional connection between the front and at least one side surface.
  • the cooling element has a depression on the front side, wherein a plate-like insulating element can be inserted into the depression. The advantage of the insulating element is that when cooling faster heat is released from the cooling element to the evaporator, as is supplied from the refrigerator.
  • the insulation element prevents, for example, a good to be cooled can have direct contact with thedeeiement. Since the water can adhere to the cooling good, thus freezing can be effectively prevented. Furthermore, it can also be prevented that the temperature in an adjacent cold room becomes too deep and thus damage to the stored therein refrigerated goods. In addition, the reaction rate of the temperature in the refrigerated goods space is advantageously reduced and a desired inertia is achieved.
  • the plate-like insulating element is made of a plastic foam.
  • the insulation element is foamed directly into the depression with plastic insulation means, so that the insulation element forms a unit with the cooling element.
  • a plastic foam can be used in particular polyurethane, expanded polystyrene or expanded polypropylene.
  • the plate-like insulating element can also be a vacuum element. This has the advantage that optimum isolation is achieved.
  • the cooling element on a side surface on a valve or an opening for loading and deflating the cooling element.
  • the cooling element can be filled only when needed at the place of use with coolant, so that in particular during transport advantages result from the lower weight.
  • the cooling element can be filled with a cooling liquid.
  • water is used as the cooling liquid. Water is also usually available in remote areas in developing countries, which makes it possible to fill the factory with letti is not necessary. Furthermore, water has relatively good cold storage properties and is non-toxic.
  • the invention relates to a cooling device, in particular a freezer.
  • a freezer is understood here a cooling device with a lid, wherein the material to be cooled is introduced from above into the cooling device or in the Kühigutraum.
  • the cooling device according to the invention is distinguished from the known from the prior art freezers in that the evaporator and the cooling element are arranged within the refrigerator, that the back of thedeeiements abuts the evaporator and the front faces thedegutraum.
  • the cooling element is therefore not arranged in a separate compartment of the cooling device, but directly in the cooling chamber, wherein the front of the cooling element faces thedegutraum, in which the good to be cooled, so for example.
  • the medical products are.
  • this has the advantage that it is possible to dispense with a further component for kite transport.
  • this results from the arrangement of the cooling element directly on the evaporator an optimal cold entry into the cooling element, so that a homogeneous freezing of the cooling element is achieved. It is advantageous if the evaporator is constructed plate-like, and the cooling element rests with its entire back to the evaporator.
  • the evaporator extends at least partially over all cooling space side walls and each cooling space side wall is assigned a cooling element.
  • an optimal cooling performance can be achieved by using a plurality of cooling element.
  • the cooling elements are arranged spaced from each other, wherein insulating means are arranged between the cooling elements.
  • columnar insulation means are provided in all four corners, which extend at least over the length of the corresponding side edge of the cooling elements.
  • the cooling device has at least one partition, wherein the partition separates thedegutraum from the at least one cooling element.
  • the partition wall or the inner container are advantageously made of metal, in particular aluminum or an aluminum alloy. Through the partition wall or the inner container results in a further separation betweendegutraum and evaporator, which can be the temperature in theissergutraum particularly well controlled.
  • the cooling device has a connection for an external energy source, in particular for a photovoltaic energy source.
  • This connection can also be used to connect another energy source, for example to connect a diesel generator. It is advantageous if the connection is provided with a safeguard against unintentional loosening, for example due to carelessness.
  • the cooling device has a second cooling space and a second evaporator associated with the second cooling chamber, wherein the second evaporator is connected via a valve to thehari Vietnamese Vietnamese Republiciauf.
  • a valve for example, a 3-way solenoid valve can be used.
  • the second cooling chamber can have a buffer memory, the buffer memory can be used for cooling thedegutraums.
  • the second refrigerator can be a freezer in which cooling elements, for example, for the transport of medical products over short distances, deep-frozen.
  • the cooling device may further comprise a second cooling circuit, the second cooling circuit cooling an extra cooling space.
  • the second cooling circuit can be optimized depending on the type of extra cooling space.
  • the extra cooling space can have a buffer memory, wherein the buffer memory can be used for cooling thedegutraums, or the extra cooling space can also be a freezer.
  • the second cooling circuit can be optimally adapted to the needs.
  • FIGS. 1 shows a perspective front view of a cooling element according to the invention with inserted insulation element
  • FIG. 2 shows a perspective rear view of a cooling element according to the invention
  • FIG. Fig. 3 is a front perspective view of adeeiements invention without
  • FIG. 4 shows a perspective view of four cooling elements according to the invention with insulating means therebetween; FIG. the cooling elements shown in Figure 4 with evaporator.
  • FIG. 6 shows a cooling device according to the invention with inserted cooling elements without a dividing wall;
  • FIG. 7 shows the partition-type cooling device shown in FIG. 6;
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of the structure of the cooling device; and
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the cooling system;
  • a cooling element 1 with a front side 2, a back 3 and four side surfaces 4 is shown.
  • the cooling element has on its front side 2 a plurality of Verstetfungseiementen 5a, which are at least partially connected via Kaussefemente 6 with the back 3 of the cooling element 1.
  • the stiffening elements 5a are projectingly arranged in a recess 7 on the front side 2 and have a quadrangular shape with rounded edges.
  • the cooling element has nine stiffening elements 5b in the peripheral edge region between the front side 2 and the two longer side surfaces 4.
  • the stiffening elements are constructed like a recess and protrude into both the respective side surfaces 4, as well as in the front side 2, in Fig. 1, the cooling element 1 according to the invention with a plate-like insulating member 8 made of polyurethane, which is inserted into the recess 7, shown.
  • the cooling element 1 according to the invention has a valve 9, with soft the cooling element
  • the valve 9 may be performed for example by a screw or bolt closure.
  • the cooling element 1 has a plurality of fastening regions 10, which are used for fastening the cooling element in the cooling space 15 of the cooling device
  • the cooling element 1 has four mounting portions 10 to which mounting tabs 19 can be attached (see FIGS. 4 and 5).
  • the cooling element 1 shown in FIGS. 1 to 3 is made of polyethylene and is produced by rotational molding. It is also conceivable, however, that other materials and / or methods of production are used.
  • 4 shows four cooling elements 1 according to the invention, as shown in FIGS. 1 to 3, which are arranged in a rectangular manner with insulating means 18 lying therebetween.
  • the cooling elements 1 are arranged at a distance from one another such that no direct contact occurs between the cooling elements 1, wherein in each of the four corner regions an insulation means 18 is arranged, which keeps the cooling elements 1 at a distance.
  • the Isoiationsmittei 18 are executed like a column and in particular made of polyurethane.
  • Each insulation means 18 has two side surfaces and a rounded outer surface. In this embodiment, the side surfaces of the Isoiationmittei 18 is not identical, the actual size or geometry resulting from the geometry of the cooling space 15 of the cooling device 11 (see FIGS. 6 and 7),
  • the krahtelement 1 are arranged so that the front sides 3 are turned with the insulation elements 8 to each other.
  • the insulation means 18 can be fastened to the respectively adjacent cooling elements 1, for example, with a readily releasable adhesive for securing the position.
  • the fastening tabs 19 are shown, which extend in a U-shape from the front side 2 to the back 3 of the cooling element.
  • the attachment tabs 19 may have an opening for a fastener such as a screw or a pin at each end.
  • four mounting lugs 19 are used per cooling element 1 in this embodiment, with more or less mounting tabs 19 can be used.
  • Fig. 5 shows the arrangement of the cooling elements 1, as also shown in Fig.
  • the evaporator 13 comprises four interconnected plates, each of which abuts flat against the flat back 3 of each cooling element 1.
  • the evaporator 13 is fastened by the fastening straps 19 to the cooling elements 1 or the cooling elements 1 are fastened by the fastening straps 19 to the evaporator 13. From Fig. 5 is also clear that due to the arrangement of the cooling elements 1 in conjunction with the insulation means 18 no direct contact between thedegutraum 17 (see FIG. 6) and the evaporator 13 results, so that no cold bridges can establish.
  • a cooling device according to the invention in the form of a freezer 11 with two closable cooling chambers 15, 20 is shown.
  • the cooling chambers 15, 20 are closed by covers 23a, 23b.
  • the blanket! 23a, 23b are attached via a hinge to the cabinet body 22 and can be fastened via Verschtussstoff 24.
  • These closure means 24 may be lockable so that protection against theft can be accomplished.
  • cooling elements 1 shown in FIG. 5 are already fastened in the first cooling space 15.
  • the cooling elements 1 or the evaporator 13 do not extend over the entire depth of the cooling space 15.
  • a cooling goods space 17 results, which is defined in part by the cooling elements 1 and partly by the cooling space side walls becomes.
  • the seconddegutraum 20 (in the figure right) is in this embodiment, a freezer in the (not shown) ice pack or freeze packs can be frozen. These ice packs or freeze packs can then be removed when the refrigerated goods have to be transported over limited distances, for example to a patient, so that the cold chain is not interrupted.
  • the refrigerator 11 shown in Fig. 7 corresponds to the freezer 11 as shown in Fig. 6, wherein in Fig. 7, in addition, the partition walls 21 are shown for the individual cooling elements 1.
  • the partitions 21 are designed here in the form of a innenbepassiters 21, which rests against the insulation elements 8 of the cooling elements 1.
  • the inner container 21 fulfills the function that thedegutraum- temperature can be even better controlled or adjusted.
  • a temperature sensor that detects thedegutraum-temperature. This sensor is preferably arranged on the bottom of the first cooling space 15.
  • the schematic structure of the freezer 11 consisting of cabinet body 22, evaporator 13, cooling element 1, insulation element 8 and partition 21 is shown for clarity in Fig. 8 as a schematic diagram.
  • the evaporator 13 is shielded from the Kühigutraum 17.
  • 9 shows the schematic structure of a first (top) cooling circuit 25 and an optional second cooling circuit 31 (bottom).
  • the first cooling circuit 25 consists of a compressor 12, a condenser 14 and a dryer 28.
  • the dryer 28 may in particular be designed as a filter dryer.
  • the dryer 28 is followed by a 3-way valve 27, which is connected to a controller 26. In this embodiment, a 3-way solenoid valve is used.
  • the 3-way valve 27 is switched by the controller 26 so that either a first evaporator 13 or a second evaporator 29 is driven.
  • the first evaporator 13 can be, for example, the above-described evaporator 13 in the cooling space 15 for cooling the refrigerated goods, wherein the second evaporator 29 is associated, for example, with the freezer compartment or second cooling space 20 shown on the right in FIGS. 5 and 6.
  • the second evaporator 29 may also be associated with a buffer memory (not shown) which is used for cooling the refrigerated goods space 17, for example, during inadequate solar radiation.
  • a throttle 30 is provided to relax the refrigerant.
  • the controller 26 is in this case programmed so that the second evaporator 29 is only activated when in thedegutraum 17 a sufficiently low temperature has been reached, namely a temperature in the range between + 2 ° C and + 8 ° C.
  • the optional second cooling circuit 31 shown below in FIG. 9 essentially corresponds to the first cooling circuit 25, wherein the valve and the corresponding control are dispensed with.
  • the second cooling circuit 31 consists of a compressor 12, a condenser 14, a dryer 28, a throttle 30 and an evaporator 32.
  • the second cooling circuit 31 may cool, for example, a buffer tank as described above or also for cooling the freezer compartment or second cooling space 20 be used.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft zum einen Kühlelement (1) zur Verwendung in einer Kühlvorrichtung (11), mit einer Vorderseite und einer Rückseite und vier Seitenflächen. Das Kühlelement (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Rückseite des Kühlelements (1) im Wesentlichen eben ist, und die Vorderseite Versteifungselemente aufweist, wobei die Versteifungselemente eine Verformung des Kühlelements (1) beim Abkühlen und Durchfrieren verhindern. Zum anderen betrifft die vorliegende Erfindung eine Kühlvorrichtung (11), insbesondere eine Kühltruhe, mit wenigstens einem Kühlkreislauf, wobei der Kühlkreislauf einen Kompressor, einen Verdampfer und einen Kondensator aufweist. Die Kühlvorrichtung (11) weist ferner einen verschließbaren Kühlraum (15) mit einer Mehrzahl von Kühlraumseitenwänden, einem Kühlraumboden und einem Kühlgutraum (17) auf sowie wenigstens ein erfindungsgemäßes Kühlelement (1). Die Kühlvorrichtung (11) zeichnet sich dadurch aus, dass der Verdampfer und das Kühlelement (1) so innerhalb des Kühlraums (15) angeordnet sind, dass die Rückseite des Kühlelements (1) am Verdampfer anliegt und die Vorderseite dem Kühlgutraum (17) zugewandt ist.

Description

Kühlelement und Kühlvorrichtung
Die vorliegende Erfändung betrifft ein Kühlelement zur Verwendung in einer Kühlvorrichtung, mit einer Vorderseite, einer Rückseite und vier Seitenflächen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Kühlvorrichtung mit wenigstens einem Kühlkreislauf mit einem Kom pressor, einem Verdampfer und einem Kondensator sowie einem verschließbaren Kühlraum mit einer Mehrzahl von Kühlraum- seitenwänden, einem Kühfraumboden und einem Kühlgutraum . in der Regel werden derartige Kühlelemente und -Vorrichtungen in abgelegenen Gebieten in Entwicklungsländern eingesetzt, wo eine stabile und sichere Energieversorgung nicht gewährleistet werden kann. Nichtsdestotrotz ist gerade in diesen Gebieten eine ununterbrochene Kühlkette für Nahrungsmittel und medizinische Produkte, wie beispielsweise Impfstoffe oder Blutkonserven, unabdingbar. Insbesondere die Handhabung der letztgenannten Produkte gestaltet sich oft schwierig, was als eine der Ursachen für die überaus schlechten Lebensbedingungen der dort lebenden Menschen gilt und zur hohen Sterberate signifikant beiträgt.
Die Weltgesundheitsorganisation (World Health Organisation WHO) hat daher einen Katalog mit Mtndestkriterien aufgestellt, welcher von der verwendeten Kühlausrüstung für den Transport und die Lagerung von medizinischen Produkten zu erfüllen ist. Für den Transport über kurze Strecken haben sich daher insbesondere Isolierboxen mit Latentwärmespeichern, Eisbeuteln oder sogenannten Freezepacks etabliert. Für die Lagerung der medizinischen Produkte ergeben sich verschärfte Anforderungen. So darf die Kühlraumtemperatur nicht mehr als +8°C und nicht weniger als +2°C betragen. Ferner muss auch bei einem Ausfall der Energieversorgung eine ausreichende Kühlung für mindestens 3 Tage gewährleistet werden. Somit kommen insbesondere elektrische Kühlgeräte mit oder ohne Kühlelernenten, oder batteriebetriebene Kühleiemente in Betracht. Hierbei hat es sich als praktikabel herausgestellt, die für den Betrieb notwendige Energie photovoltaisch zu erzeugen, da die solare Einstrahlung in den meisten Entwicklungsländern über das gesamte Jahr ausreichend hoch ist. Jedoch muss meist auf zusätzliche Batterien zurückgegriffen werden, um eine ausreichende Menge an medizinischen Produkten über einen längeren Zeitraum lagern zu können. Batterien haben jedoch den Nachteil, dass die Geräte dadurch einen sehr hohen Preis haben und die fachgerechte Entsorgung der Altbatterien sich teilweise als schwierig herausgestellt hat.
Daher hat sich akuter Handlungsbedarf ergeben, um die oben beschriebenen Nachteile weitestgehend zu vermeiden. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kühlvorrichtungen werden mehrere Kühlelemente in einem separaten Fach einer Kühlvorrichtung rein photovoltaisch tiefgekühlt. Die somit gespeicherte Kälte wird dann über ein Gebläse in den eigentlichen Kühlraum eingebracht, in weichem die medizinischen Produkte gelagert werden. Hierbei läuft der Kompressor bei vorhandener Sonneneinstrahlung dauerhaft, um eine ausreichende Kälteleistung zu erhalten. Damit die Kühlraumtemperatur hierbei nicht unter die mindestens erforderlichen +2°C fäüt und es somit zu einer Schädigung der in der Kühlvorrichtung lagernden medizinischen Produkte kommt, verfügen derartige Kühlvorrichtungen über eine Heizung, die bedarfsweise Wärmeenergie zur Verfügung stellt.
Dieses System hat sich in langjährigen Feldtests als äußerst praktikabel herausgestellt. Jedoch muss bei diesem System eine ausreichende thermische Masse zur Speicherung der Kälte bereitgestellt werden, was die Lagerkapazität für die medizinischen Produkte entsprechend einschränkt. Des Weiteren sind eine Vielzahl an Komponenten, wie beispielsweise die Heizeinrichtung und das Gebläse, notwendig, deren Ersatzteilversorgung bzw. Wartung mitunter Probleme mit sich bringen kann.
Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühlelement zur Verwendung in einer Kühlvorrichtung und eine Kühlvorrichtung aufzuzeigen, bei weicher die oben genannten Kriterien der WHO eingehalten werden können, wobei eine ausreichende Lagerkapazität der Kühlvorrichtung bei Verzicht auf eine zusätzliche Heizung zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Lösung der Aufgabe gelingt mit einem Kühlelement gemäß Anspruch 1 sowie einer Kühlvorrichtung gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kühlelement zeichnet sich gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Kühleiementen dadurch aus, dass die Rückseite des Kühieiements im Wesentlichen eben ist, und die Vorderseite Versteifungselemente aufweist, wobei die Versteifungselemente eine Verformung des Kühlelements beim Abkühlen und Durchfrieren verhindern. Dies hat den Vorteil, dass sich die Kühieiemente abhängig vom verwendeten Kühlmittel beim Abkühlen und Durchfrieren durch die einhergehende Ausdehnung bzw. durch das Schrumpfen nicht aufblähen oder sich nicht zusammenziehen. Somit ist jederzeit ein optimaler Kälteeintrag in das Kühielement zu erreichen, da die zur Übertragung vorgesehene Rückseite des Kühlelementes seine Form behält und damit großflächig und dauerhaft an bspw. einem platienartigen Verdampfer anliegt. Des Weiteren wird somit auch ein vollständiges und homogenes Durchfrieren der Kühlelemente erreicht werden. Zweckmäßigerweise weisen die Versteifungselemente Verbindungseiemente auf. Die Verbindungs- eiemente verbinden die Vorderseite des Kühlelements mit der Rückseite des Kühlelements. Diese brückenartigen Verbindungen erstrecken sich also durch das Kühlelement hindurch und tragen dazu bei, die Form des Kühlelements beim Abkühlvorgang beizubehalten.
Es ist vorteilhaft, wenn das Kühlelement auch Versteifungselemente im umlaufenden Randbereich zwischen der Vorderseite und den Seitenflächen aufweist, wobei die Versteifungselemente in die Vorderseite und in die Seitenflächen hineinragen. Diese Versteifungselemente stellen also eine zusätzliche Verbindung zwischen der Vorderseite und wenigstens einer Seitenfläche dar. Somit ergibt sich auch hier eine zusätzliche Versteifung, die zur Aufrecherhaltung der Form des Kühlelements beim Abkühlvorgang beiträgt. Ferner hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn das Kühlelement auf der Vorderseite eine Vertiefung aufweist, wobei ein plattenartiges Isolationselement in die Vertiefung einsetzbar ist. Der Vorteil des Isolationselements ist es, dass bei Kühlung schneller Wärme vom Kühlelement an den Verdampfer abgegeben wird, als vom Kühlraum zugeführt wird. Das ermöglicht ein schnelles Gefrieren des Kühlelements ohne dass die Temperatur des Kühlraums unter die vorgesehene Mindesttemperatur fällt. Ferner verhindert das Isolationselement, dass beispielsweise ein zu kühlendes Gut direkten Kontakt zum Kühleiement haben kann. Da dem zum kühlenden Gut Wasser anhaften kann, kann somit ein Festfrieren wirksam verhindert werden. Ferner kann so auch verhindert werden, dass die Temperatur in einem angrenzenden Kühlraum zu tief wird und es somit zu einer Schädigung des darin lagernden Kühlguts kommt. Zudem wird in vorteilhafter Weise die Reaktionsgeschwindigkeit der Temperatur im Kühlgutraum reduziert und eine gewünschte Trägheit erreicht.
Es ist von Vorteil, wenn das plattenartige Isolationselement aus einem Kunststoffschaum hergestellt ist. Vorteilhafterweise wird das Isolationselement direkt mit Kunststoffisolationsmittel in die Vertiefung eingeschäumt, sodass das Isoiationselement mit dem Kühleiement eine Einheit bildet. Als Kunststoff schäum kann insbesondere Polyurethan, expandiertes Polystyrol oder expandiertes Polypropylen verwendet werden. Alternativ kann es sich beim plattenartigen Isolationselement auch um ein Vakuumelement handeln. Dies hat den Vorteil, dass eine optimale Isolation erreicht wird. Zweckmäßigerweise weist das Kühlelement an einer Seitenfläche ein Ventil bzw. eine Öffnung zum Be- und Entfüllen des Kühlelements auf. Somit kann das Kühlelement erst bei Bedarf am Einsatzort mit Kühlmittel befültt werden, sodass sich insbesondere beim Transport Vorteile durch das geringere Gewicht ergeben.
Es ist von Vorteil, wenn das Kühlelement mit einer Kühiflüssigkeit befüllbar ist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn Wasser als Kühlflüssigkeit verwendet wird. Wasser ist in der Regel auch in abgelegenen Gebieten in Entwicklungsländern verfügbar, wodurch eine werksseitige Befüllung der Küh- lelemente nicht notwendig ist. Ferner hat Wasser relative gute Kältespeichereigenschaften und ist ungiftig.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kühlvorrichtung, insbesondere eine Kühltruhe. Unter einer Kühltruhe wird hierbei ein Kühlgerät mit einem Deckel verstanden, wobei das zu kühlende Gut von oben in die Kühlvorrichtung bzw. in den Kühigutraum eingebracht wird. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung zeichnet sich gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Kühltruhen dadurch aus, dass der Verdampfer und das Kühlelement so innerhalb des Kühlraums angeordnet sind, dass die Rückseite des Kühleiements am Verdampfer anliegt und die Vorderseite dem Kühlgutraum zugewandt ist. Mit anderen Worten ist das Kühlelement also nicht in einem separaten Fach der Kühlvorrichtung angeordnet, sondern direkt im Kühlraum, wobei die Vorderseite des Kühlelements dem Kühlgutraum zugewandt ist, in welchem sich das zu kühlende Gut, also bspw. die medizinischen Produkte, befinden. Dies hat zum einen den Vorteil, dass auf ein weiteres Bauteil zum Käitetrans- port verzichtet werden kann. Zum anderen ergibt sich durch die Anordnung des Kühlelements direkt am Verdampfer ein optimaler Kälteeintrag in das Kühlelement, sodass eine homogene Durchfrierung des Kühlelements erreicht wird. Hierbei ist es von Vorteil, wenn der Verdampfer plattenartig aufgebaut ist, und das Kühielement mit seiner gesamten Rückseite an dem Verdampfer anliegt.
Es ist zweckmäßig, wenn sich der Verdampfer zumindest teilweise über alle Kühlraumseitenwände erstreckt und jeder Kühlraumseitenwand ein Kühlelement zugeordnet ist. Somit kann eine optimale Kälteleistung durch Verwendung mehrere Kühlelement erzielt werden. Vorteilhafterweise sind die Kühlelemente voneinander beabstandet angeordnet, wobei zwischen den Kühlelementen Isolationsmittel angeordnet sind. Bei einem viereckigen Kühlraum sind also in allen vier Ecken säulenartige Isolationsmittel vorgesehen, welche sich mindestens über die Länge der entsprechenden Seitekante der Kühlelemente erstrecken. Als fsolations mittel können insbesondere Hartschaumteile aus Polyurethan, expandierten Polystyrol oder expandiertem Polypropylen verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass kein direkter Kontakt zwischen dem Verdampfer und dem Kühlgutraum vorhanden ist, sodass steh keine Kältebrücken in Form von kalter Luft einstellen können. Zweckmäßigerweise weist die Kühlvorrichtung wenigstens eine Trennwand auf, wobei die Trennwand den Kühlgutraum von dem wenigstens einem Kühlelement trennt. Bei einem vierwandigen Aufbau des Kühlraums mit vier Kühleiementen kommt daher insbesondere ein aus vier Trennwänden bestehender Innenbehäiter in Betracht. Die Trennwand bzw. der Innenbehälter sind vorteilha- ferweise aus Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Durch die Trennwand bzw. den Innenbehälter ergibt sich eine weitere Trennung zwischen Kühlgutraum und Verdampfer, wodurch sich die Temperatur im Kühlgutraum besonders gut kontrollieren lässt. Besonders bevorzugt weist die Kühlvorrichtung einen Anschluss für eine externe Energiequelle, insbesondere für eine photovoltaische Energiequelle, auf. Dieser Anschluss kann auch zum Anschluss einer anderen Energiequelle verwendet werden, beispielsweise zum Anschluss eines Dieselgenerators. Es ist von Vorteil, wenn der Anschluss mit einer Sicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen zum Beispiel durch Unachtsamkeit versehen ist. Zweckmäßigerweise weist die Kühlvorrichtung einen zweiten Kühlraum und einem dem zweiten Kühlraum zugeordneten zweiten Verdampfer auf, wobei der zweite Verdampfer über ein Ventil an den Kühlkreisiauf angeschlossen ist. Als Ventil kann beispielsweise ein 3-Wege-Magnetventil zum Einsatz kommen. Somit kann die Kühlleistung zwischen den beiden Kühlräumen hin- und hergeschaltet werden. Dies hat den Vorteil, dass wenn in einem Kühlraum bereits die vorgegebene Temperatur erreicht ist, die vorhandene Energie zur Kühlung des zweiten Kühlraums eingesetzt werden kann. Der zweite Kühiraum kann einen Pufferspeicher aufweisen, der Pufferspeicher zur Kühlung des Kühlgutraums verwendet werden kann. Alternativ kann der zweite Kühlraum ein Gefrierfach sein, in welchem Kühlelemente, beispielsweise für den Transport der medizinischen Produkte über kurze Strecken, tiefgekühlt werden.
Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann ferner einen zweiten Kühlkreisiauf aufweisen, wobei der zweite Kühlkreislauf einen Extrakühlraum kühlt. Dies hat zum einen den Vorteil, dass das Kühl- system redundant ist und zum anderen der zweite Kühlkreisiauf je nach Art des Extrakühlraums optimiert werden kann. Somit kann der Extrakühlraum einen Pufferspeicher aufweisen, wobei der Pufferspeicher zur Kühlung des Kühlgutraums verwendet werden kann, oder der Extrakühlraum kann auch ein Gefrierfach sein. Somit kann also der zweite Kühlkreislauf optimal an den Bedarf angepasst werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiefs näher erläutert. Darin zeigen schematisch: Fig.1 eine perspektivische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Kühlelements mit eingesetztem Isolationelement; Fig. 2 eine perspektivische Rückansicht eines erfindungsgemäßen Kühlelements; Fig. 3 eine perspektivische Frontansicht eines erfindungsgemäßen Kühleiements ohne
Isolationelement; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von vier erfindungsgemäßen Kühleiementen mit dazwischenlegenden isolationsmitteln; die in Fig. 4 gezeigten Kühlelemente mit Verdampfer; Fig. 6 eine erfrndungsgemäße Kühlvorrichtung mit eingesetzten Kühlelementen ohne Trennwand; Fig. 7 die in Fig. 6 gezeigte Kühlvorrichtung mit Trennwand; Fig. 8 eine prinzipielle Schnittdarstellung des Aufbaus der Kühlvorrichtung; und Fig. 9 eine schematische Darstellung des Kühlsystems;
In Fig. 1 bis 3 ist ein Kühlelement 1 mit einer Vorderseite 2, einer Rückseite 3 und vier Seitenflächen 4 gezeigt. Das Kühlelement hat auf seiner Vorderseite 2 eine Vielzahl von Verstetfungseiementen 5a, die zumindest teilweise über Verbindungsefemente 6 mit der Rückseite 3 des Kühlelements 1 verbunden sind. Die Versteifungselemente 5a sind vorsprungartig in einer Vertiefung 7 auf der Vorderseite 2 angeordnet und haben eine viereckige Form mit abgerundeten Kanten. Ferner weist das Kühlelement neun Versteifungselemente 5b im umlaufenden Randbereich zwischen der Vorderseite 2 und den beiden längeren Seitenflächen 4 auf. Die Versteifungselemente sind vertiefungsartig aufgebaut und ragen sowohl in die jeweiligen Seitenflächen 4, als auch in die Vorderseite 2 hinein, in Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Kühlelement 1 mit einem plattenartigen Isolationselement 8 aus Polyurethan, welches in die Vertiefung 7 eingesetzt ist, dargestellt. Ferner weist das erfindungsgemäße Kühlelement 1 eine Ventil 9 auf, mit weichem das Kühlelement
I mit Kühlmittel befüllbar bzw. entleerbar ist. Das Ventil 9 kann beispielsweise durch eine Schrauboder Bolzenverschluss ausgeführt sein.
Wie insbesondere in Fig. 1 und 3 dargestellt, weist das Kühlelement 1 eine Mehrzahl an Befestigungsbereichen 10 auf, die zum Befestigen des Kühlelements im Kühlraum 15 der Kühlvorrichtung
I I dienen (vgl. auch Fig. 4 und Fig. 6), sowie zum Befestigen des Verdampfers 13 (vgl. Fig. 5). In diesem Ausführungsbeispiel weist das Kühielement 1 vier Befestigungsbereich 10 auf, an welchen Befestigungsfaschen 19 befestigt werden können (siehe Fig. 4 und 5).
Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Kühlelement 1 ist aus Polyethylen und wird durch Rotationsformen hergesteilt. Denkbar ist aber auch, dass andere Werkstoffe und/ oder Verfahren zur Herstellung angewandt werden. Fig. 4 zeigt vier erfindungsgemäße Kühlelemente 1, wie sie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt sind, die rechteckförmig mit dazwischenlegenden Isolationsmitteln 18 angeordnet sind. Die Kühleiemente 1 sind so voneinander beabstandet angeordnet, dass kein direkter Kontakt zwischen den Kühlelementen 1 entsteht, wobei in jedem der vier Eckbereiche ein Isolationsmittel 18 angeordnet ist, welches die Kühlelemente 1 auf Abstand hält. Die Isoiationsmittei 18 sind säulenartig ausgeführt und insbesondere aus Polyurethan hergestellt. Jedes Isolationsmittel 18 hat zwei Seitenflächen und eine abgerundete Außenfläche. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Seitenflächen der Isoiationsmittei 18 nicht identisch, wobei sich die eigentliche Größe bzw. Geometrie durch die Geometrie des Kühlraums 15 der Kühlvorrichtung 11 ergibt (siehe Figs. 6 und 7),
Die Kühtelement 1 sind so angeordnet, dass die Vorderseiten 3 mit den Isolationselemente 8 zueinander gewandt sind. Die Isolationsmittel 18 können beispielsweise mit einem leicht lösbaren Klebstoff zur Lagesicherung an den jeweils angrenzenden Kühlelementen 1 befestigt sein. Ferner sind in Fig. 4 die Befestigungslaschen 19 dargestellt, wobei diese sich U-förmig von der Vorderseite 2 zur Rückseite 3 des Kühlelements erstrecken. Wie dargestellt können die Befestigungslaschen 19 an jedem Ende eine Öffnung für ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise für eine Schraube oder für einen Zapfen haben. Insgesamt werden in diesem Ausführungsbeispiel vier Befestigungslaschen 19 pro Kühielement 1 verwendet, wobei auch mehr oder weniger Befestigungslaschen 19 verwendet werden können. Fig. 5 zeigt die Anordnung der Kühlelemente 1, wie auch in Fig. 4 dargestellt, wobei hier noch der Verdampfer 13 dargestellt ist. Der Verdampfer 13 urnfasst vier miteinander verbundene Platten, die jeweils plan an der ebenen Rückseite 3 eines jeden Kühielements 1 anliegen. Der Verdampfer 13 wird durch die Befestigungslaschen 19 an den Kühlelementen 1 befestigt bzw. die Kühleiemente 1 werden durch die Befestigungsiaschen 19 am Verdampfer 13 befestigt. Aus Fig. 5 wird auch gut ersichtlich, dass sich aufgrund der Anordnung der Kühlelemente 1 im Zusammenspiel mit den Isolationsmitteln 18 kein direkter Kontakt zwischen dem Kühlgutraum 17 (siehe Fig. 6) und dem Verdampfer 13 ergibt, sodass sich keine Kältebrücken etablieren können.
In Fig. 6 ist eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung in Form einer Kühltruhe 11 mit zwei verschließbaren Kühlräumen 15, 20 dargestellt. Die Kühlräume 15, 20 sind über Deckel 23a, 23b verschließbar. Die Decke! 23a, 23b sind über ein Scharnier am Kühltruhenkorpus 22 befestigt und können über Verschtussmittel 24 befestigt werden. Diese Verschlussmittel 24 können abschließbar sein, so dass ein Schutz gegen Diebstahl zu bewerkstelligen ist.
In dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die in Fig. 5 gezeigte Anordnung von vier Kühlelementen 1 bereits im ersten Kühlraum 15 befestigt. Wie man ebenfalls gut in Fig. 5 erkennen kann, erstrecken sich die Kühlelemente 1 bzw. der Verdampfer 13 nicht über die gesamte Tiefe des Kühlraums 15. Somit ergibt sich also ein Kühlgutraum 17, der teilweise durch die Kühlelemente 1 und teilweise durch die Kühlraumseitenwände definiert wird.
Der zweite Kühlgutraum 20 (in der Abbildung rechts) ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Gefrierfach in dem (nicht näher dargestellte) Eisbeutel oder Freezepacks tiefgekühlt werden können. Diese Eisbeutel oder Freezepacks können dann entnommen werden, wenn das Kühlgut über begrenzte Strecken beispielsweise zu einem Patienten transportiert werden muss, sodass die Kühlkette nicht unterbrochen wird. Die in Fig. 7 dargestellte Kühltruhe 11 entspricht der Kühltruhe 11 wie in Fig. 6 dargestellt, wobei in Fig. 7 zusätzlich die Trennwände 21 für die einzelnen Kühlelemente 1 dargestellt sind. Die Trennwände 21 sind hier in Form eines innenbehäiters 21 ausgeführt, der an den Isolationselementen 8 der Kühlelemente 1 anliegt. Der Innenbehälter 21 erfüllt die Funktion, dass die Kühlgutraum- Temperatur noch besser kontrolliert bzw. eingestellt werden kann. Nicht dargestellt, aber in diesem Zusammenhang zu erwähnen, ist ein Temperatursensor, der die Kühlgutraum-Temperatur erfasst. Dieser Sensor ist vorzugsweise am Boden des ersten Kühlraums 15 angeordnet.
Der schematische Aufbau der Kühltruhe 11 bestehend aus Kühltruhenkorpus 22, Verdampfer 13, Kühlelement 1, Isolationselement 8 und Trennwand 21 ist zur besseren Übersichtlichkeit in Fig. 8 als Prinzipskizze dargestellt. Der Verdampfer 13 ist dabei gegenüber dem Kühigutraum 17 abgeschirmt. Fig. 9 zeigt den schematischen Aufbau eines ersten (oben) Kühlkreislauf 25 und eines optionalen zweiten Kühlkreislauf 31 (unten). In Flussrichtung des Kältemittels gesehen besteht der erste Kühi- kreislauf 25 aus einem Kompressor 12, einem Kondensator 14 und einem Trockner 28. Der Trockner 28 kann insbesondere als Filter-Trockner ausgeführt sein. An den Trockner 28 schließt sich ein 3-Wege-Ventii 27 an, welches mit einer Steuerung 26 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein 3-Wege-Magnet-Ventil eingesetzt. Das 3-Wege-Ventil 27 wird durch die Steuerung 26 so geschaltet, dass entweder ein erster Verdampfer 13 oder ein zweiter Verdampfer 29 angesteuert wird. Der erste Verdampfer 13 kann beispielsweise der oben beschriebene Verdampfer 13 im Kühi- raum 15 zum Kühlen des Kühlguts sein, wobei der zweite Verdampfer 29 beispielsweise dem in Fig. 5 und 6 rechts dargestellten Gefrierfach bzw. zweiten Kühiraum 20 zugeordnet ist. Alternativ kann der zweite Verdampfer 29 auch einem (nicht dargestellten) Pufferspeicher zugeordnet sein, der zur Kühlung des Kühlgutraums 17 beispielsweise während nicht ausreichender Sonneneinstrahlung verwendet wird. Vor den Verdampfern 13, 29 ist jeweils noch eine Drossel 30 zur Entspannung des Kältemittels vorgesehen. Die Steuerung 26 ist hierbei so programmiert, dass der zweite Verdampfer 29 erst dann angesteuert wird, wenn im Kühlgutraum 17 eine ausreichend tiefe Temperatur erreicht worden ist, nämlich eine Temperatur im Bereich zwischen +2°C und +8°C.
Der in Fig. 9 unten dargestellte optionale zweite Kühlkreislauf 31 entspricht im Wesentlichen dem ersten Kühlkreislauf 25, wobei auf das Ventil und die entsprechende Steuerung verzichtet wird. Somit besteht der zweite Kühlkreislauf 31 aus einem Kompressor 12, einem Kondensator 14, einem Trockner 28, einer Drossel 30 und einem Verdampfer 32. Der zweite Kühlkreislauf 31 kann beispielsweise einen wie oben beschriebenen Pufferspeicher kühlen oder auch zur Kühlung des Gefrierfachs bzw. zweiten Kühlraums 20 eingesetzt werden.
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Claims

Patentansprüche 1. Kühlelement (1) zur Verwendung in einer Kühlvorrichtung, mit einer Vorderseite (2) und einer Rückseite (3) und vier Seitenflächen (4),
dadurch gekennzeichnet dass
die Rückseite (3) des Kühlelements im Wesentlichen eben ist, und die Vorderseite (2) Versteifungselemente (5) aufweist, wobei die Versteifungselemente (5) eine Verformung des Kühlelements (1) beim Abkühlen und Durchfrieren verhindern.
2. Kühlelement (1 ) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Versteifungselemente (5) Verbindungselemente (6) aufweisen, wobei die Verbindungselemente (6) die Vorderseite (2) und die Rückseite (3) verbinden.
3. Kühlelement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühlelement (1) Versteifungselemente (5) im umlaufenden Randbereich zwischen der Vorderseite (2) und den Seitenflächen (4) aufweist, wobei die Versteifungseiemente (5) in die Vorderseite (2) und in die Seitenflächen (4) hineinragen.
4. Kühlelement (1 ) einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühleiement (1) auf der Vorderseite (2) eine Vertiefung (7) aufweist, wobei ein plattenartiges Isoiationseiement (8) in die Vertiefung (7) einsetzbar ist.
5. Kühleiement (1 ) Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Isoiationseiement (8) aus einem Kunststoffschaum hergestellt ist oder ein Vakuumelement ist.
6. Kühlelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühlelement (1) an einer Seitenfläche (4) ein Ventil (9) zum Be- und Entfüilen des Kühlelements {1 ) aufweist.
7. Kühlelement (1 ) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Kühlelement (1 ) mit einer Kühlflüssigkeit, insbesondere mit Wasser füllbar ist.
8. Kühlvorrichtung (11 ), insbesondere Kühltruhe, mit wenigstens einem Kühikreislauf (25), wobei der Kühikreislauf (25) einen Kom pressor (12), einen Verdampfer (13) und einen Kon- densator (14) aufweist,
und einem verschließbaren Kühlraum (15) mit einer Mehrzahl von Kühlraumseitenwänden, einem Kühfraumboden und einem Kühlgutraum (17),
und wenigstens einem Kühlelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdampfer (13) und das Kühlelement (1) so innerhalb des Kühlraums (15) angeordnet sind, dass die Rückseite (3) des Kühlelements (1) am Verdampfer (13) anliegt und die Vorderseite (2) dem Kühlgutraum (17) zugewandt ist.
9. Kühlvorrichtung (11 ) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdampfer (13) sich zumindest teilweise über alle Kuhlraumseitenwände erstreckt und jeder Kühlraumseitenwand ein Kühlelement (1) zugeordnet ist.
10. Kühlvorrichtung (11) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
Kühlelemente (1) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen den Kühlelementen (1) Isolationsmittel (13) angeordnet sind.
11. Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlvorrichtung (11) wenigstens eine Trennwand (21) aufweist, wobei die Trennwand (21) den Kühlgutraum (17) von dem wenigstens einem Kühlelement (1 ) trennt.
12. Kühlvorrichtung (11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlvorrichtung (11) einen Anschluss für eine externe Energiequelle, insbesondere für eine photovoltaische Energiequelle, aufweist.
13. Kühlvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlvorrichtung (11) eine Steuerung (26) aufweist, wobei die Steuerung (26) die Kühlgutraumtemperatur im Bereich zwischen 2°C und 8°C hält.
14. Kühlvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlvorrichtung (11 ) einen zweiten Kühlraum (20) aufweist und einem dem zweiten Kühlraum (20) zugeordneten zweiten Verdampfer (29) aufweist, wobei der zweite Verdampfer (29) über ein Ventil (27) an den Kühlkreislauf (25) angeschlossen ist.
15. Kühlvorrichtung (11) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Kühlraum (20) einen Pufferspeicher aufweist, wobei der Pufferspeicher zur Kühlung des Kühtgutraurns (17) verwendet werden kann.
16. Kühlvorrichtung (11) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Kühlraum (20) ein Gefrierfach ist.
17. Kühlvorrichtung (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 16,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlvorrichtung (11) einen zweiten Kühlkreislauf (31) aufweist, wobei der zweite Kühl- kreislauf (13) einen Extrakühfraum kühlt.
18. Kühlvorrichtung (11) nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Extrakühlraum einen Pufferspeicher aufweist, wobei der Pufferspeicher zur Kühlung des Kühtgutraurns (17) verwendet werden kann.
19. Kühlvorrichtung (10) nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Extrakühlraum ein Gefrierfach ist.
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