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DE20013775U1 - Kühlgerät mit universellem Wechselmodul zur Kühlung - Google Patents

Kühlgerät mit universellem Wechselmodul zur Kühlung

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DE20013775U1
DE20013775U1 DE20013775U DE20013775U DE20013775U1 DE 20013775 U1 DE20013775 U1 DE 20013775U1 DE 20013775 U DE20013775 U DE 20013775U DE 20013775 U DE20013775 U DE 20013775U DE 20013775 U1 DE20013775 U1 DE 20013775U1
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cooling
module
devices
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exchange
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BOSTON COOLTEC CORP
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Description

Kühlgeräte mit einem universellen Wechselmodul zur Kühlung.
Die Erfindung betrifft Gerate mit einem universellem Wechselmodul (1) zur Kühlung. Das Modul kann in verschiedenen Geräte (Applikationen), wie z.B. Kühlbox, Kühlhaube (52), Faßkühlung (32), Flaschenkühler (42), Salatkühler, Kühlvitrine, gekühlte Kuchenhaube (22), Mini Kühlschrank, Warenpräsenter, Chafing-Dish Kühler, Kühlwannen, Kosmetikkoffer, Dosenkühler und anderen, zur Kühlung verwendet werden. Hierbei kann der Anwender das Wechselmodul (1) in die jeweils von ihm benötigte Applikation einsetzen. In einer vorteilhaften Ausführung wird das Kühlaggregat des Wechselmoduls mit Peltier Elementen (14) realisiert.
Beschreibung
Geräte und Applikationen zur Kühlung insbesondere unter Verwendung von Peltier Technik sind in zahlreichen Patent Schriften und Produkten seit ca. 40 bis 50 Jahren bekannt. Nachfolgend werden einige interessante beispielhaft nach Kategorien aufgeführt:
Kühlboxen: 04.08.1980-Reed-ÜS 4,326,383 // 06.06.1986-Langner-OS DE 36 19 176 // 13.02.1987-Burke-US 4,726,193 // 04.07.1997-Jäger-OS DE 197 28 539;
Kosmetikkoffer: 23.08.1995-Paechter-PCT WO 96/07063
Warenpräsenter: 07.11.1967-Chanoch-US 3,351,233 // 22.07.1985-Ferrero-OS DE 35 26 147 // 06.11.1973-Corini-US 3,769,805 // 16.10.1986-Mullen-PCT WO 88/02836
Faßbierkühler: 14.01.1986-Knopf-OS DE 36 00 806
Dosenkühler: 28.09.1993-Collard-US 5,247,798 // 30.06.1988-Cech-PCT WO 88/04758 // 19.04.1988-Rudick-ÜS 4,738,113
Flaschenkühler: 02.06.1995-Nemeth-GBM DE 295 08 881 // 02.10.1992-Bannemann-OS DE 42 33 172 // 17.03.1970-Feldman-US 3,500,649
Allen bekannten Kühl Anwendungen ist gemeinsam, daß die entsprechenden Kühlaggregate in die Geräte fest eingebaut sind. Hierbei ist von
Nachteil, daß die Herstellungskosten für die Kühlaggregate meistens unverhältnismäßig höher sind, als die Herstellungskosten der Applikation. Beispielhaft hierfür ist eine elektronische Kühlbox, bei der ca. 80% der Herstellungskosten auf die Kühlaggregate entfallen, und nur 20% auf den Rest der eigentlichen Box. Da die entsprechenden Applikationen in der Regel auf dem Markt ungekühlt, oder durch Kühlung mit z.B. Kühlakkus, bekannt sind, kommt es zu einer erheblichen Diskrepanz und Nicht-Akzeptanz bei dem Verbraucher. Dieser ist in der Regel nicht bereit den für ihn unverständlich hohen Preis zu bezahlen.
Insbesondere, da Kühlgeräte mit Peltier Technik einem Preis-/Leistungsvergleich mit den bekannten Kompressor Kühlgeräten (z.B. Kühlschrank) nicht standhalten können. Außerdem können in der bisherigen Fertigungsweise erst die komplett assemblierten Kühlgeräte getestet und ggf. überarbeitet werden. Dieses verteuert entsprechend die Herstellung und Wartung.
In der deutschen OS 2 257 850 wird offengelegt, die Herstellungskosten durch Vereinheitlichung von Bauteilen (z.B. Kühlkörper, Lüfter, Peltier Elemente) zu reduzieren. Jedoch sind die entsprechenden Bauteile ebenfalls für den Festeinbau in die entsprechenden Geräte (z.B. Flaschenkühler, Kühlbox) vorgesehen.
Aus dem US Patent 5,301,508 ist eine Kühlbox mit einem austauschbaren Kühlmodul bekannt. Die dort vorgestellte Lösung ist jedoch nicht für den häufigen Wechsel des Moduls durch den Anwender, sondern zur Erleichterung von Produktion und Wartung vorgesehen. Der Wechsel des Moduls kann nur mit Werkzeug durchgeführt werden. Außerdem ist es als Einschub Modul ausgelegt. Dieses führt zu einem notwendigen und aufwendigen Führungsmechanismus für das Modul. Eine zentrale Positionierung des Moduls, bei der keine Kante des Moduls mit einer entsprechenden Kante des Geräte-Gehäuses abschließt, hat entweder zur Folge, daß die Isolation am Rand entsprechend dünner ist, oder die Isolation im Inneren insgesamt, oder zumindest teilweise dicker ausgelegt werden muß. Außerdem ist es sehr kompliziert und teuer, eine solche Führung für schwierig verformbare Materialien, wie z.B. Plexiglas, herzustellen.
Aus dem US Patent 5,315,830, bzw. WO 94/24495 ist ein Modulaufbau für den Einbau in Kühlgerate bekannt. Der hier dargestellte Aufbau ist jedoch für den festen Einbau in entsprechende Kühlgerate vorgesehen. Das Gehäuse, in welches das Modul eingebaut werden soll, muß mit entsprechenden Vorrichtungen für die Luftführung ausgestattet sein. An diesen Stellen ist die Isolation des Gehäuses entsprechend dünn, und es kommt zu Verlust Leistungen durch Wärmebrücken. Außerdem ist in dieser Konstruktion die Dicke der Isolationsschicht von der Dicke der verwendeten Peltier Elemente abhängig. Diese sind üblicher Weise ca.
bis 5 mm dick. Es hat sich gezeigt, daß für den Markt übliche Kühlgeräte, welche eine Temperaturdifferenz von ca. 200K erzeugen, eine Isolation von ca. 20 bis 30 mm optimal ist. Eine dünnere Isolation bei einer erzeugten Temperaturdifferenz von 200K oder mehr bewirkt eine hohe Verlust Leistung zwischen der warmen und der kalten
Das US Patent 5,501,076 ist eine Weiterentwicklung von 5,315,830. Es ist hier ein Modul zum Einbau in ein Kühlgerät bekannt. Dieses hat jedoch den Nachteil, daß es über einen aufwendigen Mechanismus komplett in das Kühlgerät eingebaut wird. Außer den dabei entstehenden Kosten für die Mechanik ist ein entsprechend hoher Platzbedarf für das Modul, sowie die Luftzuführung notwendig. Auch funktionell ergeben sich durch den Kompletteinbau Nachteile. Da die warme Abluftseite des Kühlmoduls im Gerät liegt ist die Wärme Abgabe an das Gerätegehäuse größer, als bei einem außen liegenden Modul. Die Isolation muß entsprechend angepaßt werden. Auch muß ein entsprechend hoher Aufwand betrieben werden, um Wärmebrücken zwischen der kalten Innen- und der warmen Außenseite zu verhindern. Insbesondere die im warmen Bereich des Moduls verblasene warme Luft darf auf keinen Fall in den kalten ^ Bereich des Gehäuses gelangen. Dieses würde die Leistung des Kühlmoduls empfindlich reduzieren. Aufgrund des insgesamt notwendigen Aufwandes ist diese Konstruktion für ein Wechselmodul, welches häufig und einfach gewechselt werden soll, nicht geeignet.
Zur Beseitigung dieser Nachteile liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Preis/Leistungs-Verhältnis und den Nutzen für den Verbraucher dadurch zu erhöhen, daß durch Verwendung eines häufig und
einfach zwischen verschiedenen Applikationen wechselbaren Wechselmoduls ein deutlicher Kostenvorteil in der Herstellung, und dadurch eine entsprechende Marktakzeptanz erreicht werden kann. Hierbei soll der Wechselmechanismus zum Austausch der Wechselmodule auf der Seite der Applikation so einfach ausgelegt sein, daß die Produktion sowohl in Großserien mit entsprechenden Werkzeugen, als auch in Kleinserien und Einzelanfertigungen problemlos möglich sein sollen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kühlung als separates Wechselmodul ausgeführt ist. Es ist nicht fest in die Gerate eingebaut, sondern wird mit einem entsprechenden Wechselmechanismus in das jeweilige Gerät eingesetzt. Der Wechselmechanismus wird z.B. durch einen einfach und ohne Werkzeug zu bedienenden Schraub-, Klammer- oder Federmechanismus realisiert. Hierdurch kann der Anwender mit einem Wechselmodul mehrere Applikationen abwechselnd einsetzen, wobei er die Anzahl der teuren Kühlungen gegenüber den bisherigen Lösungen deutlich reduzieren kann.
Je nach Größe der eingesetzten Applikationen kann die Kühlung der Wechselmodule nach unterschiedlichen technischen Verfahren geschehen. Es empfiehlt sich, dieses entsprechend der benötigten Kühlleistungen zu unterteilen. Hierbei werden kleine und mittlere Kühlleistungen (bis ca. 500 Watt) mittels Peltier Kühlaggregaten und Absorber Kühlaggregaten realisiert. Für größere Leistungen empfiehlt sich die Benutzung von Kompressor Kühlaggregaten.
Der Wechselmechanismus zum Austauschen der Wechselmodule muß zwei Voraussetzungen erfüllen. Zum einen muß er schnell, einfach und ohne Werkzeuge zu handhaben sein. Zum zweiten muß der Wechselmechanismus gewährleisten, daß zwischen der kalten Innenseite und der warmen Außenseite kein Luftaustausch stattfinden kann. Dieses wird z.B. durch einen umlaufenden Befestigungssteg erreicht, auf dessen Unterseite ein Isolator (z.B. Schaumstoff oder Gummi) aufgebracht ist. Der Befestigungssteg wird mit entsprechenden Schraub-, Klammer- oder Felder- Mechanismen auf dem Gerät in einer entsprechenden Öffnung befestigt. Hierbei wird der Isolator auf das Gehäuse gepresst, und
gleichzeitig mit der mechanischen Befestigung die Isolation der Innenseite von der Außenseite gewährleistet.
Des weiteren muß das Gehäuse des Wechselmoduls so konstruiert sein, daß keine Wärmebrücken zwischen der kalten Innenseite und der warmen Außenseite bestehen. Insbesondere bei metallischen Gehäusen empfiehlt es sich daher, das Gehäuse aus mindestens zwei Teilen zu fertigen, wobei sich die jeweils Innen liegenden Teile an keiner Stelle mit den jeweils Außen liegenden Teilen berühren. Die dabei entstehenden Spalten werden ebenfalls mit einem Isolator abgedichtet.
In einer vorteilhaften Ausführung mit einem Kühlaggregat aus Peltier Elementen kann das Wechselmodul durch einfache Umpolung des Stromflusses auch zum Heizen des Innenraumes benutzt werden. 15
Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: Ein Wechselmodul mit Peltier-Kühlung und einem
Wechselmechanismus in Schraubausführung.
Fig. 2: Eine Explosionszeichnung des Wechselmoduls aus Fig. 1. Fig. 3: Eine Kuchenhaube mit einer Öffnung für ein Wechselmodul. Fig. 4: Eine Kuchenhaube mit einem eingesetzten Wechselmodul. Fig. 5: Ein Bierfaßkühler mit einer Öffnung für ein Wechselmodul. Fig. 6: Ein Bierfaßkühler mit einem eingesetzten Wechselmodul. Fig. 7: Ein Flaschen / Getränkekasten Kühler mit einer Öffnung für
ein Wechselmodul.
Fig. 8: Ein Flaschen / Getränkekasten Kühler mit einem eingesetzten Wechselmodul.
Fig. 9: Eine Kühlhaube z.B. für Buffetplatten mit einer Öffnung für
ein Wechselmodul.
Fig. 10: Eine Kühlhaube z.B. für Buffetplatten mit einem
eingesetzten Wechselmodul.
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Figur 1 zeigt eine vorteilhafte Ausführung des Wechselmoduls mit Peltier-Kühlung. Das Wechselmodul (1) besitzt eine warme Seite (4) und eine kalte Seite (5). Die Seiten werden durch einen umlaufenden
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Befestigungssteg (7) voneinander getrennt. Im Befestigungssteg (7) sind Handschrauben (6) eingesetzt, mit denen das Wechselmodul (1) in den Anwendungen ohne Werkzeuge festgeschraubt werden kann. Ist das Wechselmodul in Betrieb, so wird über die Kühlöffnungen (3) im Inneren der Anwendung die Luft angesaugt und in Richtung (5) gekühlt ausgeblasen. Über die Umgebunsöffnungen (2) wird die Umgebungsluft angesaugt, und in Richtung (4) als erwärmte Abluft ausgeblasen.
Figur 2 zeigt eine Explosionszeichnung des Wechselmoduls (1). Das Gehäuse des Wechselmoduls (1) ist in zwei Teile aufgeteilt. Dieses ist zum einen die Abdeckung (10) der warmen Seite mit dem umlaufenden Befestigungssteg (7) und den Handschrauben (6), und zum anderen die Abdeckung (11) der kalten Seite. Wenn beide Teile montiert sind, bleibt zwischen ihnen ein kleiner Spalt, wodurch eine Wärmebrücke zwischen den Gehäuseteilen (10) und (11) vermieden wird. Die Kühlung des Wechselmoduls erfolgt mit einem oder mehreren Peltier-Elementen (14). Diese spalten wärme von einer Seite ab, und erzeugen dadurch eine warme und eine kalte Seite. Die warme Seite ist mit einem Kühlkörper (13) verbunden, der die produzierte Wärme an die Umgebungsluft abgibt. Mit einem Lüfter (12) wird ein Luftstrom durch den Kühlkörper (13) erzeugt. Die kalte Seite ist mit einem Leitblock
(15) aus Aluminium oder Kupfer verbunden, der die Kälte zu einem weiteren Kühlkörper (17) leitet. Durch den Leitblock (15) wird der Abstand zwischen dem warmen Kühlkörper (13) und dem kalten Kühlkörper
(17) vergrößert. Der dadurch entstehende Raum hat ein Innengehäuse
(16) und wird mit einem Isolationsschaum aufgefüllt, um einen Wärmefluß von Kühlkörper (13) nach Kühlkörper (17) zu verhindern. Die Kälte am Kühlkörper (17) wird mit einem Lüfter (18) in dem zu kühlenden Gerät verteilt.
Figur 3 zeigt eine allgemein bekannte Kuchenhaube (22) mit einer Öffnung (20) zur Aufnahme eines Wechselmoduls und mit Innengewinden (21) zur Befestigung des Moduls.
Figur 4 zeigt die Kuchenhaube (22) mit eingesetztem Wechselmodul (1). Dieses liegt auf dem Befestigungssteg (7) auf und wird durch Handschrauben (6) fixiert. Vorteilhaft ist die Anbringung einer flexiblen Isolation, wie z.B. Schaumstoff Dichtungsband, an der
Unterseite des Befestigungssteges (7) zwischen diesem und der Haube (22) , um Luftaustausch zwischen dem Inneren der Haube und dem Äußeren zu verhindern.
Figur 5 zeigt einen Faßkühler (32) zum überstülpen von Bierfässern. In der Oberseite ist eine Öffnung (30) zur Aufnahme eines Wechselmoduls und sind Innengewinde (31) zur Befestigung des Wechselmoduls. Durch die Öffnung (33) reicht der zum Zapfen des Bieres.
Figur 6 zeigt den Faßkühler (32) mit eingesetztem Wechselmodul (1) . Dieses liegt auf dem Befestigungssteg (7) auf und wird durch Handschrauben (6) fixiert. Vorteilhaft ist die Anbringung einer flexiblen Isolation, wie z.B. Schaumstoff Dichtungsband, an der Unterseite des Befestigungssteges (7) zwischen diesem und dem Faßkühler (32), um Luftaustausch zwischen dem Inneren des Faßkühlers und dem Äußeren zu verhindern.
Figur 7 zeigt ein Gerat zur Kühlung von Flaschen (42) mit einer Öffnung (40) zur Aufnahme eines Wechselmoduls und mit Innengewinden (41) zur Befestigung des Wechselmoduls. Das Gerät besteht aus einer Box oder einem bodenlosen Rahmen (43) und einem Deckel (44).
Figur 8 zeigt die Flaschenkühlung (42) mit eingesetztem Wechselmodul (1). Dieses liegt auf dem Befestigungssteg (7) auf und wird durch Handschrauben (6) fixiert. Vorteilhaft ist die Anbringung einer flexiblen Isolation, wie z.B. Schaumstoff Dichtungsband, an der Unterseite des Befestigungssteges (7) zwischen diesem und des Deckels (44), um Luftaustausch zwischen dem Inneren der Haube und dem Äußeren zu verhindern.
Figur 9 zeigt eine Kühlhaube (52) z.B. für Buffets mit einer Öffnung (50) zur Aufnahme eines Wechselmoduls und mit Innengewinden (51) zur Befestigung des Wechselmoduls. Die Kühlhaube besitzt eine vordere Klappe (53). Die Kühlhaube (52) wird vorteilhaft aus durchsichtigen Kunststoffen hergestellt.
Figur 10 zeigt die Kühlhaube (52) mit eingesetztem Wechselmodul (1). Dieses liegt auf dem Befestigungssteg (7) auf und wird durch
Handschrauben (6) fixiert. Vorteilhaft ist die Anbringung einer flexiblen Isolation, wie z.B. Schaumstoff Dichtungsband, an der Unterseite des Befestigungssteges (7) zwischen diesem und der Haube (52) , um Luftaustausch zwischen dem Inneren der Haube und dem Äußeren zu verhindern.
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Claims (8)

1. Geräte zur Kühlung, dadurch gekennzeichnet, daß das eigentliche Kühlaggregat nicht in die Geräte eingebaut ist, sondern als kompaktes und einfach auswechselbares Wechselmodul (1) ausgeführt ist, welches vom Anwender ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen häufig zwischen unterschiedlichen Geräten ausgetauscht werden kann, und die warme Abluftseite (4) der Kühlung bei eingebautem Wechselmodul keine Luftführung durch das Gerätegehäuse benötigt, beziehungsweise außerhalb des Gerätes liegt.
2. Geräte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat des Wechselmoduls mit Peltier Technik (14) realisiert ist.
3. Geräte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat des Wechselmoduls mit Kompressor Kühlung realisiert ist.
4. Geräte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aggregat des Wechselmoduls mit Absorber Kühlung realisiert ist.
5. Geräte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselmechanismus zum Austausch des Wechselmoduls durch einen umlaufenden Befestigungssteg (7) und einen einfachen und ohne Werkzeug zu bedienenden Schraub- (6), Klammer- oder Federmechanismus ausgeführt ist, und auf der Seite der Applikation keine besonderen Vorrichtungen oder Werkzeuge für die Fertigung benötigt, wie z. B. Gußformen, Ziehformen oder ähnliches.
6. Geräte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselmechanismus zum Austausch des Wechselmoduls so konstruiert ist, daß es zwischen der kalten (innen) (5) und der warmen (außen) Seite (4) der Geräte keine thermischen Brücken gibt.
7. Geräte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselmechanismus zum Austausch des Wechselmoduls so konstruiert ist, daß es zwischen der kalten (innen) (5) und der warmen (außen) Seite (4) der Geräte keinen Luftaustausch gibt.
8. Geräte nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6 oder 7 dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät unter Verwendung von Peltier-Elementen (14) durch Umpolung auch zum Beheizen der Innenseite (5) benutzt werden kann.
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