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Dokumentenidentifikation DE102004047227A1 13.07.2006
Titel Kälte-Akkumulator für die Tafelwasserzubereitung (Nacht-Kältespeicher)
Anmelder Finke, Robert, 32312 Lübbecke, DE
Erfinder Finke, Robert, 32312 Lübbecke, DE
DE-Anmeldedatum 24.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004047227
Offenlegungstag 13.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse F25D 3/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Kälte-Akkumulator zur schnellen Abkühlung von durchfließenden und darin stehenden Getränken bzw. Wasser. Der Kälte-Akkumulator weist ein Gehäuse (1) auf, wobei der Innenraum mit einem Kältespeichermedium (2) und einem Kälteleitmedium (3) befüllt ist und in dieser Befüllung ein Wasserrohr, vorzugsweise in gebogener Form, z. B. Wendel (4) oder Rohrbogen, eingebettet ist.
Der Kälte-Akkumulator kann in einen Kühlschrank gesetzt und an die Wasserversorgung angeschlossen werden oder den Kühlschrank von innen auskleiden. Des Weiteren kann die Auskleidung so gestaltet werden, dass die Böden direkt mit Kälte versorgt werden und diese an Aufbewahrungsbehälter weiterleiten. Schließlich weist die Erfindung eine Zapfsäule auf, die direkt mit der Kühleinheit und dem Kälte-Akkumulator verbunden ist, oder die Kälte gelangt über ein Verbindungsteil in die Zapfsäule. Dabei fungieren das Verbindungsteil und die Zapfsäule ebenfalls als Kälte-Akkumulatoren bzw. als Kältebatterien.
Schließlich weist die Erfindung einen Filter und bei Bedarf eine Kohlensäureanreicherungstechnik auf, die innerhalb des Kälte-Akkumulators untergebracht wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kälte-Akkumulator zur schnellen Abkühlung von durchfließenden und darin stehenden Getränken, bzw. Wasser. Der Kälte-Akkumulator weist ein Gehäuse (1) auf , wobei der Innenraum mit einem Kältespeichermedium (2) und einem Kälteleitmedium (3) befüllt ist und in dieser Befüllung ein Wasserrohr, vorzugsweise in gebogener Form, z.B. Wendel (4) oder Rohrbogen eingebettet ist.

Der Kälteakkumulator kann in einen Kühlschrank gesetzt und an die Wasserversorgung angeschlossen werden, oder den Kühlschrank von innen auskleiden. – Des weiteren kann die Auskleidung so gestaltet werden, dass die Böden direkt mit Kälte versorgt werden und diese an Aufbewahrungsbehälter weiter leiten. – Schließlich weist die Erfindung eine Zapfsäule auf, die direkt mit der Kühleinheit und dem Kälteakkumulator verbunden ist oder die Kälte gelangt über ein Verbindungsteil in die Zapfsäule. Dabei fungieren das Verbindungsteil und die Zapfsäule ebenfalls als Kälte-Akkumulatoren, bzw. als Kältebatterien.

Schließlich weist die Erfindung einen Filter und bei Bedarf eine Kohlensäureanreicherungstechnik auf, die innerhalb des Kälteakkumulators untergebracht wird.

In einem modernen Büro, Betrieb oder Haushalt, bzw. in anderen Einrichtungen, befinden sich unter Umständen Geräte, z.B. Tafelwasserschankanlagen, bzw. Einrichtungen in denen Trinkwasser gekühlt und karbonisiert wird. Diese Einheiten benötigen zusätzlichen Stellplatz und separate Stromanschlüsse.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile des Standes der Technik zu beheben und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es erlaubt, auf wirtschaftliche Weise und ohne zusätzlichen Bedarf an Stellfläche Getränke und Wasser, zu kühlen, bzw. zu filtern und bei Bedarf mit Kohlensäure anzureichern, indem die vorhandene Kältequelle, der Kühlschrank, mitgenutzt wird. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. – Erfindungsgemäss ist die Lösung wie folgt:

Ein Gehäuse mit Kältespeichereigenschaften wird direkt von einer Kältequelle oder im Innenraum eines Kühlschrankes (5) mit Kälte versorgt,.

Im Innenraum des Gehäuses befindet sich z.B. eine Rohrwendel (4), durch die Wasser oder ein Getränk fließt. Beim Durchfließen wird dem Getränk oder dem Wasser die Wärme entzogen..

Das Gehäuse (1) kann aus metallischen Werkstoffen hergestellt sein oder aus nichtmetallischem Material, also Kunststoff oder z.B. Graphit.

Das Gehäuse kann einen Teil des Kühlschrankes (6) ausfüllen und sogar den gesamten Kühlschrankinnenraum (7) ausfüllen, so z.B. bei thermoelektrischen oder Absorber-Kühlschränken. – In diesem Fall entfällt die Tür und wird durch eine feste Wandung (8) ersetzt.

Das Wasser in der Wendel wird heruntergekühlt und steht z.B. als gekühltes Trinkwasser oder als „Rohstoff" zur Herstellung eines Sodawassers (Trinkwasser mit Kohlensäure angereichert) zur Verfügung..

Der Hauptvorteil besteht in der Tatsache, dass die Kühlschränke zumeist während der Tageszeit benutzt werden und nicht während der Nachtzeit. – Während der Nacht- oder Ruhephase verbleibt nun ausreichend Zeit, um sehr viel Kälte im Kälte-Akkumulator über Nacht zu speichern. So wird der Akkumulator zum Kälte-Nacht-Speicher. – Ein derartiger Speicher ist bisher nur als Eisfach bekannt, um z.B. Eiswürfel zu erzeugen, die zur Abkühlung eines Getränkes benutzt werden, indem die Eiswürfel in das Trinkgefäß, bzw. in das Getränk gegeben werden, um es herunterzukühlen.

Der Kältespeicher ist mit Gel (2) oder anderen Medien (2) befüllt, bei denen die Phasenverschiebung bereits über Null Grad auftritt, so dass keine Eisbildung und Ausdehnung des Mediums erfolgt, wodurch das Gehäuse (1) verformt würde.

Um die gespeicherte Kälte sehr schnell für den Wärmentzug beim durchfließenden Wasser oder Getränk bereitzustellen, wird das Kältespeichermedium mit einem Kälteleitmedium befüllt, z.B. Kupfer- oder Aluminiumpartikel, bzw. Graphitmaterial (3). So gelangt die Wärme des Wassers über das Wärmeleitmedium (3) in alle Bereiche der Batterie, um die gesamte gespeicherte Kälte zu nutzen. Der Wirkungsgrad der Kältebatterie ist dadurch höher als der Wirkungsgrad eines Eisblockes. Der Eisblock hätte den weiteren wesentlichen Nachteil, dass der Wasserdurchfluss durch den Phasenwechsel im Wasser, also durch die Eisbildung in der Wendel unterbrochen würde.

In vielen Kühlschränken ist eine sogenannte Kompressorstufe (9) vorhanden, d.h. die Innenraumnutzung ist eingeschränkt, da der Kompressor im hinteren unteren Innenraum untergebracht ist. – Oberhalb dieser Kompressorstufe ist der ideale Platz für den Kälte-Akkumulator (5), verbunden mit dem Vorteil, dass die leicht verderblichen Gefriergüter im vorderen Bereich aufbewahrt werden, besser zu sehen und einfacher zu entnehmen sind.

Kühlschränke werden zugleich für die Bierfasskühlung eingesetzt. Zusammen mit dem Bierfass könnte nun oberhalb der Kompressorstufe der Kälteakkumulator eingebaut werden. Oder anstelle des Bierfasses wird ein Teil oder der gesamte Innenraum für die Kältespeicherung genutzt. – Ganz in Abhängigkeit zum Zapfbedarf, bzw. zum Stoßbedarf.

Ein kritischer Bereich ist die Zapfsäule (10). Durch Kontakt mit der Raumluft gelangt Wärme in die Zapfsäule und wandert in das Getränk. Die dort gebundene Kohlensäure entweicht durch Verschiebung des Kohlensäure-Gleichgewichtes, d.h., je wärmer das Getränk wird, desto weniger Kohlensäure kann chemisch gebunden werden. Das Molekül spaltet sich in Wasser und Kohlendioxidgas und dieses freie Gas führt nun zu Zapfstörungen, bzw. Schaumbildung.

Demzufolge wird eine Begleitkühlung eingebaut, indem kaltes Wasser durch die Zapfsäule gepumpt wird, (Kreisläufer), um die Temperatur in der Zapfsäule annähernd mit der Temperatur im Kühlschrank auf Gleichmaß zu halten.

Die Kosten für eine Begleitkühlung (11) sind relativ hoch. – Anstelle der Begleitkühlung wird patentgemäß eine Kälteleitmedium vom Innenraum des Kühlschrankes, bzw. der Kältebatterie bis zur Spitze der Zapfsäule (12) eingebaut und sogar die Zapfvorrichtung wird mit dem Kälteleitmedium verbunden, um eine lückenlose Kühlung zu ermöglichen. – Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang das Einbringen des Kältespeichermediums (2) zusammen mit einem Kälteleitmedium (3) innerhalb der Zapfsäule, so dass die Zapfsäule ebenfalls zum Kälte-Akkumulator wird. – Das Prinzip, die Zapfsäule als Kälte-Akkumulator zu gestalten kann auf die Python, also das Getränkeleitungsbündel mit Isolierung ausgeweitet werden. In diesem Fall ist die Python ein Bestandteil der Zapfsäule und die Kälte wandert aus dem Kühlschrank oder einem Kühlraum durch die Python bis in die Zapfsäule. Zapfsäule und Python verschmelzen zu einer funktionalen Einheit (11)

Falls ein integriertes Design gewünscht wird, kann der Kälte-Akkumulator in den Innenbereich der Kühlschrankwandung (13) untergebracht werden. Die Innenwandung wird zum Speichermedium, während die Wandung bisher lediglich eine isolierende Funktion hat. In der Speicherwandung können nun Wasserleitungen (4) untergebracht werden, die nicht als Wendel geformt sind, sondern bogenförmig verlaufen. – Ein besonderer Vorteil ist gegeben, wenn die Kältespeicherwandung die Kälte (15) zugleich an die Innenböden(14) des Kühlschrankes abgibt und von dort die Kälte an Gefäße abgibt, die auf den Böden stehen. – Das Kühlgut würde direkt und noch kontrollierter heruntergekühlt. Aluminium, Kupfer oder hochver-dichtetes Graphit eignen sich besonders als Material für Böden und Gefäße, bzw. Behälter.

Bekannt ist die Kohlensäurebildung innerhalb eines Wasserrohrers (16), indem ein hochporöses Material (17), vorzugsweise in Kugelform eingefüllt wird. – Insbesondere bei integrierter Bauweise könnte somit die Karbonisierung in den Wasserrohren erfolgen, also innerhalb des Kälte-Akkumulators („Innenwandung mit Durchlaufkühlung und – karbonsierung").

Die Innenverkeimung durch kälteunempfindliche Keime kann nicht ausgeschlossen werden, selbst bei Kühltemperaturen unter 4 Grad Celsius. – Deshalb ist es vorteilhaft einen Mikrofilter (18) einzubauen, der ebenfalls im Kühlschrank untergebracht sein sollte, um die Keimvermehrung im Filter zu unterbinden und somit die sogenannte Standzeit des Filters zu erhöhen.

Auf der Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches nachfolgende näher erläutert wird. Es zeigt:

1 ein Gehäuse (1) mit Kältespeicher (2)- und Kälteleitmedium (3) und integrierter Wendel (4)

2 einen Kühlschrank mit integriertem Kälte-Akkumulator (5) oberhalb der Kompressorstufe (9)

3 Kälte-Akkumulator im Kühlschrankinnenraum und geschlossene Türfront (8)

4 Kühlschrank mit Zapfsäule (10) und „Fernkälte-Versorgung", bzw. Begleitkühlung mittels einer sogenannten Python (11)

5 Kühlschrank mit Kälte-Akkumulator in der Innenwandung und kälte-Leitenden Böden (14), bzw. Gefäßen (15)

6 Wasserwendel mit kugelförmigem Karbonisiermaterial (17)

7 integrierter Filter (18)

Das Gehäuse, wie 1 zeigt, besteht aus einer wärmeleitenden Wandung.. Im Innenraum befindet sich das wärmeleitende Material, dass mit einem kältespeichernden Material auf- und ausgefüllt wird.

Wie 2 zeigt, wird das Gehäuse oberhalb der Kompressorstufe im Kühlschrank fest eingebaut.

3 verdeutlicht das Prinzip den Kälte-Akkumulator so einzubauen, dass der gesamte Kühlschrankinnenraum (7) beansprucht wird und die Tür entfällt (19), also durch eine Wandung (8) ersetzt wird.

Die 4 verdeutlicht, dass der Kühlschrank mit einer Zapfsäule (10) ausgestattet werden kann, die entweder direkte auf dem Kühlschrank befestigt ist oder weiter entfernt platziert wird, wobei die Kälteversorgung über eine Python, bzw. Begleitkühlung mit Kälteleitmedium und Isolierung erfolgt.

5 veranschaulicht das Prinzip der Innenwandnutzung (13) als Kälte-Akkumulator und in der 6 wird die Befüllung des Wasserrohres (16) mit Karbonisierkugeln (17) dargestellt. Einen Filter im oder am Kälte-Akkumulator zu platzieren, wird in 7 dargestellt.


Anspruch[de]
  1. Kälte-Akkumulator (1), der aus einer Wasserwendel (4) und einem Spezial-Kältespeicher-Medium besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Akku vorzugsweise während der Ruhephase über Nacht durch leistungsschwache, bzw. stromsparende Kältemaschinen (thermoelektrische Kältetechnik, bzw. Absorbertechnik) mit Kälte versorgt, also betrieben wird und den Innenraum der Kühlgeräte (5) zu bis zu 100% ausfüllt (7).
  2. Nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Kälte während der Ruhephase langsam in den Akkumulator gelangt und während der Aktivphase (Herunterkühlung des durchlaufenden Wassers) schnell abgegeben wird, bzw. die Wärme aus dem durchfließenden Wasser schnell aufgenommen wird.
  3. Nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Platzierung oberhalb des Kompressors (9) im Innenraum eines Kühlschrankes, direkt im Gefrierfach oberhalb des Kühlschrankes oder in der Wandung des Kühlschrankes (13) erfolgt.
  4. Nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kälte-Akkumulator zusätzlich in der Zapfsäule (10) oberhalb des Kühlschrankes untergebracht ist.
  5. Nach Anspruch 4, eine Begleitkühlung (11) zur Versorgung des Kälte-Akkumulators in der Zapfsäule direkt mit Kälte aus dem Haupt-Kälte-Akkumulator im Kühlschrank versorgt wird.
  6. Nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Kälte aus dem Wandungs-Akkumulator z.B. über Alu- oder beschichtete Kupferbleche (14) direkt zum Kühlgut (15) im Kühlschrank geleitet wird.
  7. Nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserwendel mit einem kugelförmigen Material befüllt ist.
  8. Nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an die Wendel ein Mikromembranfilter angeschlossen wird.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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