Bei ausgedehnten Radtouren, Fernradreisen oder Wanderungen, die vorwiegend während der warmen Jahreszeit und am Tage erfolgen, ist der Wunsch nach kühlen Getränken häufig nur durch den Besuch von Gasthäusern oder durch den Kauf in Einkaufsmärkten (mit entsprechender Kühltheke) oder an Tankstellen zu befriedigen. Da Einkaufsmärkte oder Tankstellen häufig jedoch nicht an den zumeist abgelegenern (Rad-) Wanderwegen anzutreffen sind, ist der Reisende in vielen Fällen auf das relativ teure Gasthaus angewiesen.

Eine Möglichkeit der Eigenversorgung bietet die Mitnahme einer Kühlbox oder Isolierflasche, wobei die Kühldauer der Kühlbox durch die Speicherkapazität der Kühlakkus und die der Isolierflasche durch deren Isolationsverluste begrenzt ist. Weiterhin bedeutet die Mitnahme einer Kühlbox auch eine u. U. nicht unerhebliche Mehrbelastung durch zusätzliches und evtl. sperriges Gepäck. Eine gute Isolierflasche, zumeist doppelwandig und mit Vakuumisolierung ausgestattet, kann aufgrund dieses Aufbaus nicht ohne Reduzierung des Kühlvolumens mit Kühlakkus betrieben werden, da diese sich dann innerhalb der zu kühlenden Flüssigkeit befinden müssen. Weiterhin ist auch hier die Speicherkapazität der Kühlakkus begrenzt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, Isolierflaschen zu entwerfen, die durch aktiv betriebene Kühlung oder Erwärmung über integrierte Peltierlemente in da Lage sind, mindestens die Isolationsverluste von passiven Isolierflaschen auszugleichen und die in bestimmten Ausführungen, abhängig von ihrem Flaschenvolumen und dem Grad der Isolationsverluste, auch von den üblicherweise an den Fahrrädern montierten Generatoren (Dynamos) tagsüber während der Fahrt via AC-DC-Umsetzer versorgt werden können. Hierbei wird vorzugsweise an den Einsatz von Nabendynamos gedacht, da diese – auch bei Lastbetrieb – nur eine geringe Mehrbelastung des Radlers oder da Radlerin bedeuten. Auch an den Einsatz bei Wanderungen ist gedacht, wobei hier die Flasche über elektrische Akkumulatoren oder Batterien versorgt wird.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf einen Einsatz der Isolierflaschen bei Kühlbetrieb, ohne die Möglichkeit der Erwärmung des Flascheninhaltes durch Umpolung der Versorgungsspannung vernachlässigen zu wollen: Es soll bei den für das Fahrrad oder die Wanderung bestimmten Flaschen erreicht werden, die Temperatur von zuvor z. B. in einem Kühlschank gekühlten Getränken mit einer Temperatur von 10 °C – 12 °C nach Einfüllen in die Isolierflaschen bei Außentemperatur von 30 °C – 40 °C für die Dauer ihrer Energieversorgung zu erhalten. Weiterhin sollen die Isolierflaschen die Möglichkeiten bieten, über Bordnetze (12V DC, 24V DC) oder das öffentliche Netz (230V AC, 110V AC) versorgt zu werden. Die Leistungsaufnahme bei Versorgung über den (Naben-) Dynamo oder eingebaute Akkumulatoren/Batterien wird ca. 3W betragen. Bei (Bord-) Netzversorgung können größere Kühlleistungen möglich sein, um höhere Isolationsverluste bei schlechterer Isolation auszugleichen oder um den Flascheninhalt auch z. B. über Nacht herunterzukühlen. Dafür können die Flasche auch mit mehreren Peltierelementen ausgerüstet sein.

Die Isolierflaschen können ein- oder mehrwandig und modular bezüglich ihrer Energieversorgung und des der Wärmeabfuhr dienenden Kühlkörpers aufgebaut sein, um für den jeweiligen Einsatzzweck in Gewicht, Preis und Kühlleistung optimal angepaßt zu sein. Das Konzept berücksichtigt dabei auch eine sinnvolle Aufteilung der Funktionalitäten der Flasche und einer Flaschenhalterung. So kann die Energieversorgung oder der Kühlkörper (modular) in die Flaschenhalterung integriert sein, ein (modularer) Teil der Flasche sein oder auch in beiden Komponenten gleichzeitig vorhanden sein, um größere Kühlleistungen zu ermöglichen. Es sind jedoch auch in sich geschlossene, nicht mehr erweiterungsfähige Bauformen der Flasche möglich, die keine Halterung benötigen. Allen Flaschen eigen ist jedoch die Ausstattung mit mindestens einem integrierten Peltierelement.

Bei Betrieb am Fahrrad kann auch, mit Einschränkung bezüglich der Kühlfähigkeit, eine einwandige, evtl. noch mit Isolationsmaterial (Isolierschaum) überzogenen Flasche verwendet werden. Über eine Halterung mit schnell lösbarer Verbindung und wärmeleitenden Komponenten kann dann der metallische Rahmen des Fahrrades für die zu kühlende Seite des Peltierelementes als Kühlkörper benutzt werden. Diese preiswerte, nicht sehr gut isolierte aber leichte Bauform hat jedoch den Nachteil, daß kein aktiver Kühlbetrieb außerhalb des Fahrrades bzw. einer wärmeableitenden mit Kühlkörper versehenen Flaschenhalterung möglich ist.

Eine weitere Einsatzmöglichkeit dieser preiswerten einwandigen Bauform ist ihre Verwendung als Mehrwegflasche (Pfandflasche oder -dose) der Getränkeindustrie. Infolge ihrer geringen Isolation können diese Flaschen schnell durch einen Kühlschrank (im Handel) gekühlt werden, um dann von den Endverbrauchern über eine geeignete und mit Kühlkörper versehene Halterung bis zur endgültigen Verwendung weiter gekühlt zu werden. Hierbei sind auch, z. B. bei Betrieb in einem Fahrzeug, wegen der höheren Isolationsverluste höhere Kühlleistungen möglich. Das Verfahren hat u. U. gegenüber einem elektrischen Flaschenkühler den Vorteil, wegen der relativ direkten Kühlung der Flüssigkeit mit weniger Energie und damit mit kleineren Kühlkörpern auszukommen.

Für den Einsatz bei Wanderungen, mit Akku- oder Batteriebetrieb, sind mindestens doppelwandige Ausführungen der Isolierflasche notwendig, da die Außenhülle gleichzeitig als Kühlkörper verwendet wird.

Isolierflaschen für Wanderungen oder das Fahrrad mit bei (Bord-) Netzbetrieb höheren Kühlleistungen sind ebenfalls mindestens doppelwandig ausgeführt, besitzen evtl. neben einem unter dem Flaschenboden angebrachten größeren Kühlkörper zusätzlich einen Ventilator und benutzen auch die Außenhülle als Kühlkörper.

Die Peltierelemente können mit ihren kalten Seiten, evtl. über wärmeleitende Paste, sowohl an der Außenseite der Innenwand angebracht werden als auch direkt oder unter Verwendung von Isolationsmaterial oder gasdichten Dichtungen in die Innenwand eingefaßt sein und so zu einem Teil der Innenwand werden, wobei ein evtl. notwendiger lebensmittelechter Schutzüberzug der kalten Seiten der Peltierelemente möglich ist. Die warmen Seiten der Peltierelemente können bei mehrwandigen Ausführungen, evtl. über wärmeleitende Paste, sowohl an der Innenseite der Außenwand angebracht werden, als auch mit Hilfe von wärmeleitenden Verbindungsbrücken und evtl. über wärmeleitende Paste an der Außenseite.

Bei der mehrwandigen Ausführungen der Isolierflasche können die Wände an ihren Schnittstellen (Flaschenöffnung und evtl. im Bereich der Kühlelemente) sowohl direkt verbunden als auch indirekt über Isolationsmaterial oder gasdichte Dichtungen verbunden sein.

Mehrwandige Ausführungen der Flasche können in ihren Zwischenräumen evakuiert oder mit Isolationsmaterial gefüllt sein.

Da die Isolierflasche in einigen Bauformen eine feste, schnell lösbare Verbindung mit ihrer (Fahrrad-) Halterung eingehen muß, sind Flasche und Halterung entsprechend auszustatten (Bajonettverschluß, Schraubverschluß, Klemmen, etc.), was in den nachfolgend gezeigten Figuren nicht mit aufgeführt ist. Auch die bei Verwendung des metallischen Fahrradrahmens als (zusätzlichen) Kühlkörper notwendige Verbindung von Halterung und Rahmen ist nicht mit aufgeführt.

Den prinzipiellen Aufbau der Isolierflaschen skizzieren die 1–5, jeweils als Querschnitt durch die Flasche; 6 skizziert eine Flaschenhalterung im Querschnitt, mit AC-DC-Umwandler, der sich u. U. auch direkt an der Flasche befinden kann.

Es zeigt:

1 eine dreiwandig aufgebaute Isolierflasche mit einem an der Außenseite der Innenwand (6) angebrachten Peltierelement (7), dessen sich bei Kühlbetrieb erwärmende Seite über eine wärmeleitende Verbindungbrücke (8) mit der Außenseite der Außenwand (2) verbunden ist. Die Außenwand dient damit als Kühlkörper, der zusätzlich noch mit Hilfe eines zur Wärmeableitung dienenden hier als Federbügel dargestellten Kontaktes (11) der Flaschenhalterung (6) über die Verbindungsbrücke (8) eine wärmeleitende Verbindung mit der Halterung eingehen kann. Die Zwischenräume (3, 5) der Flasche, durch die mittlere Wand (4) getrennt, können sowohl evakuiert als auch mit Isolationsmaterial gefüllt sein. Zwischen den Verbindungsstellen der Wände (2, 4, 6) können sich bei Vakuumisolierung gasdichte Dichtungen (1) befinden, die jedoch bei direkter Verbindung an diesen Stellen entfallen. Das Kühlelement kann über seine elektrischen Verbindungen (9) von einem AC-DC-Umsetzer (15, 6) versorgt werden. Das Prinzip dieses Aufbaus gilt auch für doppelwandige Ausführungen.

Es zeigen:

2 eine dreiwandig aufgebaute Isolierflasche, ähnlich 2, jedoch mit in die Innenwand (6) und in die Außenwand (2) eingefaßtem Kühlelement (7). Das Prinzip dieses Aufbaus gilt auch für doppelwandige Ausführungen.

3 eine doppelwandig ausgeführte Isolierflasche mit im Zwischenraum (3) angebrachten Kühlelement. Hierbei ist im Falle der Vakuumisolierung eine gasdichte Herausführung der elektrischen Verbindungen notwendig. Das Prinzip dieses Aufbaus gilt auch für dreiwandige Ausführungen, wobei die sich bei Kühlbetrieb erwärmende Seite des Peltierelementes dann an der Innenseite der Außenwand angebracht ist. Sofern dabei mindestens einer der Zwischenräume evakuiert ist, sind gasdichte Dichtung vorzusehen, wenn die Verbindungsstellen nicht direkt miteinander verbunden ausgeführt sind Als wärmeleitende Verbindungsbrücke zur Flaschenhalterung dient hier die Außenwand (2) der Flasche, die jedoch auch noch mit einer wärmeleitenden Verbindungsbrücke (8) versehen sein kann.

4 eine doppelwandige Isolierflache, ähnlich 3, jedoch mit in die Innenwand (6) eingefaßtem und an der Innenseite der Außenwand (2) angebrachtem Peltierelement. Das Prinzip dieses Aufbaus gilt, mit den gleichen Anmerkungen wie bei 3, auch für dreiwandige Ausführungen.

5 eine einwandige Ausführung der Isolierflasche, die mit Isolationsmaterial (10) überzogen ist und deren wärmeleitende Verbindungsbrücke (8), hier in Größe des Flaschenbodens gezeichnet ist. Auch hier kann die bei Kühlbetrieb kühlende Seite des Peltierelementes, wie bei 4, in die Flaschenwand mit eingefaßt sein. Weiterhin soll auch die Möglichkeit bestehen, auf die Verbindungsbrücke (8) zu verzichten und die warme Seite des Peltierelementes direkt über eine wärmeleitende Verbindung (11) einer Halterung zu kühlen.

6 eine Flaschenhalterung mit dem wärmeableitenden Federbügel (11), den Führungsschienen (12), den elektrischen Verbindungen (13) zur Versorgung der Flasche, dem u. U. abnehmbaren AC-DC-Umwandler (15) und den Versorgungsleitungen zum Dynamo (16) oder einer anderen Energiequelle. Die eventuelle mechanische Verbindung des Bodens (14) der Halterung zu einem Fahrradrahmen (z. B. eine Schelle oder ein weiterer Bügel) sowie die mechanischen Verbindungsvorrichtungen über die Führungsschienen und/oder den Boden der Halterung sind, wie schon angeführt, nicht mit eingezeichnet.

Für Isolierflaschen mit höherer Kühlleistung gilt:

• – Die wärmeleitende Verbindungsbrücke (8) selbst kann auch als Kühlkörper ausgelegt sein (1, 2, 5). Hierzu ist diese Verbindungsbrücke in ihren Ausmaßen zu vergrößern und mit Kühlrippen auszustatten.
• – Dieser Kühlkörper kann auch an der Außenwand der Flasche angebracht sein, wenn sich die wärmeabgebende Seite des Peltierelementes an der Innenseite der Außenwand befindet (3 und 4).
• – Dieser Kühlkörper und die Außenwand der Flasche kann zusätzlich durch einen darunter montierten Ventilator gekühlt werden.
• – Mit zusätzlichem Kühlkörper und Ventilator ausgestattete Isolierflaschen können so aufgebaut sein, daß sie auch an eine Halterung angebracht und von ihr versorgt werden können. Hierzu ist ein entsprechendes Gehäuse für die Flasche vorzusehen, das die elektrischen Anschlüsse enthält und bei Einsatz am Fahrrad evtl. eine wärmeleitende Verbindung vom Kühlkörper zur Halterung am Ventilator vorbei zum Fahrradrahmen ermöglicht. Der Ventilator ist an der Fahrradhalterung nicht aktiv, wenn die Kühlleistung auf die Leistung des Dynamos begrenzt ist.

Eine genaue Beschreibung der Positionierung des Peltierelementes oder der Peltierelemente am Flaschenkörper ist nicht erforderlich. Die Positionierung sollte jedoch im unteren Bereich einer stehenden Flasche erfolgen, da so eine bessere Kühlung auch bei unterschiedlichen Füllständen der Flasche möglich ist. Der dabei entstehende Nachteil einer relativ ungleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb der Flüssigkeitssäule wird, zumindest bei mobilem Betrieb, infolge der bei ständiger Bewegung stattfindenden Durchmischung der Flüssigkeit wieder kompensiert.

Bezüglich des Materials, aus dem die Isolierflaschen hergestellt werden können, soll es keine Einschränkungen geben.

Auch die Möglichkeit, auf eine oder beide der thermisch aktiven Seiten der Peltierelemente in geschlossener Form zu verzichten und damit die Halbleiter des Peltierelementes direkt ein- oder beidseitig mit den Wänden der Isolierflasche zu verbinden, soll nicht ausgeschlossen werden, wobei hier u. U. wieder ein lebensmittelechter und/oder elektrisch isolierender Schutzüberzug der Flasche oder von Teilen der Flasche erforderlich sein kann. Da bei diesem Verfahren der Flaschenkörper, wenn auch zumeist nur geringes, elektrisches Potential mit sich führen kann, muß verhindert werden, daß die Flasche nach dem Öffnen betrieben wird.

Die in ihrer Leistungfähigkeit, ihren Abmessungen und ihren Eigenschaften an die verwendeten Isolierflaschen angepaßten AC-DC-Umsetzer, bei Einsatz einer Fahrradhalterung z. B. leicht lösbar mit dieser verbunden, bestehen hauptsächlich aus einem Transformator, einem Gleichrichter, Kondensatoren, evtl. elektrischen Akkumulatoren, einem Strombegrenzer und einer Ladeelektronik. Die Akkumulatoren können z. B. bei Betrieb am Fahrrad vom Dynamo geladen werden oder zuvor bei Netzbetrieb geladen worden sein und versorgen das Peltierelement während der Zeit, in der der Generator keinen Strom liefert. Der Netzbetrieb ist über einen vorgeschalteten Transformator möglich, der Bordbetrieb über einen vorgeschalteten aktiven Adapter (z. B. DC-AC-Umsetzer). Bei höheren Kühlleistung im Netz- und Bordbetrieb ist entweder der Umsetzer entsprechend zu erweitern, ein anderer Umsetzer zu verwenden oder die Funktionalität der Netzteile und aktiven Adapter so zu erweitern, daß sie Peltierelemente direkt mit Gleichstrom versorgen können.

Für den Einsatz bei Wanderungen ist die Isolierflasche mit einer beliebigen Anzahl von Akkumulatormoduln, die auch mit Batterien bestückt sein können, auszustatten. Um Gewicht zu sparen, ist es jedoch auch möglich, den AC-DC-Umsetzer durch ein aktives Akkumulatormodul (dem AC-DC-Umsetzer ähnlich, nur ohne Transformator ) zu ersetzen.

Akkumulatormodul und AC-DC-Umsetzer können auch mit Solarzellen ausgestattet sein, um die Sonnenenergie zum Laden zu nutzen.