本發(fā)明涉及一種調(diào)溫的容器，其具有至少一個(gè)被冷卻的或被加熱的內(nèi)腔并且具有熱電元件、尤其具有珀耳帖元件，所述熱電元件在運(yùn)行時(shí)在容器的內(nèi)腔中制冷或制熱。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中已知了在冷藏或冷凍設(shè)備中用于制冷的不同的設(shè)計(jì)方案。在所有情況下，對(duì)于最大可能的效率并進(jìn)而良好的能效而言，不僅在冷卻室側(cè)而且在廢熱側(cè)都需要有效的換熱器來將要克服的溫度升降保持得盡可能小。在此情況下，至制冷的區(qū)域和至冷卻室以及至外部空氣的耦合是重要的，排出的熱散發(fā)到所述外部空氣。
在冷藏或冷凍設(shè)備的所需的制冷功率中主要的參數(shù)是隔熱部，所述隔熱部包圍被冷卻的內(nèi)腔。如果改進(jìn)隔熱部，則制冷功率的需求降低。在制冷需求低時(shí)，可以通過比通過壓縮制冷機(jī)更簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)進(jìn)行提供、即尤其通過熱電元件進(jìn)行。已知的是，例如使用珀耳帖元件。這樣，例如小的、通過真空隔熱部隔熱的冰箱僅需要3-4W的制冷功率，所述制冷功率例如可以通過熱電元件來施加。
在使用珀耳帖元件時(shí)，特點(diǎn)在于：所產(chǎn)生的制冷功率和廢熱在空間上緊鄰地出現(xiàn)——不存在作為熱載體的制冷劑。在此情況下，至被冷卻的內(nèi)腔以及至外部空氣的熱傳遞是特別重要的，熱散發(fā)到所述外部空氣。從現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，在珀耳帖冷藏設(shè)備、例如便攜式冷藏箱中的所述熱傳遞通過肋片換熱器以及通過由風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流動(dòng)來改善。所述珀耳帖冷藏設(shè)備的功率需求處于與珀耳帖元件類似的量級(jí)。
然而，這些設(shè)計(jì)方案并不限于冷藏和/或冷凍設(shè)備，而通用地適用于隔熱的容器，其中由這些設(shè)計(jì)方案所掌控的隔熱的容器具有至少一個(gè)調(diào)溫的內(nèi)腔，所述內(nèi)腔可以是被冷卻的或被加熱的，使得在該內(nèi)腔中形成低于或高于例如21℃的環(huán)境溫度的溫度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明基于的目的是，改進(jìn)開頭提到類型的調(diào)溫的容器，使得實(shí)現(xiàn)將產(chǎn)生的熱盡可能好地導(dǎo)出到調(diào)溫的內(nèi)腔中以實(shí)現(xiàn)對(duì)所述內(nèi)腔加熱或保溫的目的或向外導(dǎo)出以實(shí)現(xiàn)冷卻內(nèi)腔的目的。
所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的調(diào)溫的容器實(shí)現(xiàn)。
據(jù)此提出，為了對(duì)容器的內(nèi)腔調(diào)溫存在多個(gè)熱電元件，所述熱電元件在空間上彼此隔開地設(shè)置。
因此，本發(fā)明基于的構(gòu)思是，為了對(duì)被冷卻的內(nèi)腔調(diào)溫不僅使用唯一的熱電元件，而且使用至少兩個(gè)熱電元件。由此，可以對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行更好的調(diào)溫(加熱或冷卻)，因?yàn)樵诶鋮s內(nèi)腔的情況下廢熱可以良好地分布到設(shè)備的外殼上，而在加熱的情況下廢熱可以良好地分布到對(duì)內(nèi)腔限界的壁部上。
此外，在空間上分布式設(shè)置的多個(gè)熱電元件的使用提供有針對(duì)性地對(duì)內(nèi)腔的不同區(qū)域調(diào)溫的可能性，使得在那里在不同的部位處可以提供不同的制冷/加熱功率。
優(yōu)選提出，該容器具有主面并且熱電元件中的至少兩個(gè)熱電元件設(shè)置在不同的主面上。在容器為柜狀的情況下，“主面”理解為兩個(gè)側(cè)壁、頂壁、底部和后壁，而在容器為箱子狀的情況下，“主面”理解為兩個(gè)側(cè)壁、前壁、后壁和底部。
可考慮的是，在每個(gè)主面中或在主面中的一部分中分別設(shè)置有至少一個(gè)熱電元件?？煽紤]的例如是，在容器為柜狀的情況下，在側(cè)壁中、在底部中和在頂壁中至少各設(shè)置一個(gè)熱電元件。
對(duì)此替選地或附加地，可以提出，在封閉元件(抽屜的門、頂蓋、蓋板、前面等)中，設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)熱電元件，借助于所述封閉元件可封閉調(diào)溫的內(nèi)腔。
在本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案中提出，一個(gè)或多個(gè)熱電元件與優(yōu)選無源工作的主換熱器導(dǎo)熱地連接。無源工作的換熱器理解為如下元件：所述元件將熱從熱電元件傳導(dǎo)或否則傳遞或者傳導(dǎo)或否則傳遞到熱電元件，而為此不需要能量供應(yīng)。
主換熱器可以設(shè)置在熱電元件的冷側(cè)上和/或熱側(cè)上。
可考慮的是，主換熱器由金屬本體構(gòu)成、尤其由鋁構(gòu)成，或者具有金屬、尤其鋁。因此，一個(gè)或多個(gè)金屬本體與熱電元件的冷側(cè)和/或與熱側(cè)連接并且將熱朝向熱電元件傳導(dǎo)或者將熱從熱電元件導(dǎo)出。
對(duì)于廢熱的耦合而言、即對(duì)于在沒有大溫度梯度情況下傳遞熱而言，有利的是，一個(gè)或多個(gè)主換熱器具有隨著距熱電元件的間距增加而增大的橫截面，使得熱或廢熱分布到更大的面上。
特別有利的是，一個(gè)或多個(gè)熱電元件設(shè)置為，使得所述熱電元件導(dǎo)熱地或否則傳熱地與容器的外殼和/或與容器的對(duì)內(nèi)腔限界的內(nèi)壁連接，使得外殼和/或內(nèi)壁用作輔換熱器。
容器的外殼和/或容器的對(duì)內(nèi)腔限界的內(nèi)壁可以部分地或整體地由金屬構(gòu)成或者具有金屬，其中金屬優(yōu)選是鋁。
如果設(shè)有至少一個(gè)主換熱器和至少一個(gè)輔換熱器，那么這些換熱器直接或間接傳熱地、尤其導(dǎo)熱地彼此連接。
優(yōu)選提出，容器的外殼和/或容器的對(duì)內(nèi)腔限界的內(nèi)壁部分地或完全地由金屬板構(gòu)成。
在此，優(yōu)選地提出，板具有<3mm的厚度、優(yōu)選具有1mm至2mm的厚度。
如果調(diào)溫的容器是冷藏或冷凍設(shè)備，那么在外殼由厚度為1mm至2mm的鋁板構(gòu)成時(shí)足以將廢熱分布到設(shè)備的整個(gè)外殼上。該外殼可以在體部的每側(cè)上或僅在體部側(cè)的一部分上。
因?yàn)楫a(chǎn)生的冷量小于廢熱，所以在設(shè)備內(nèi)部中、即在內(nèi)腔中對(duì)換熱器不存在那么高的要求。同樣有意義的是，內(nèi)部容器，即對(duì)內(nèi)腔限界的壁同樣由金屬板或優(yōu)選由鋁板制成，其中為此相較于針對(duì)外殼使用更小的板厚度。
容器可以柜狀地構(gòu)成并且具有后壁、兩個(gè)側(cè)壁、頂部和底部或者在箱子的情況下具有兩個(gè)側(cè)壁、后壁、底部和前壁。在每個(gè)所述壁中或在至少兩個(gè)所述壁中可以設(shè)置有至少一個(gè)熱電元件。
如上文所描述的那樣，容器可以具有封閉元件，例如門、頂蓋等并且至少一個(gè)熱電元件可以設(shè)置在該封閉元件中。
在本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案中提出，在內(nèi)腔中存在不同的溫度區(qū)。因此，例如可以設(shè)有不同溫度的冷卻區(qū)，其中在一個(gè)區(qū)中可以存在傳統(tǒng)的冷藏隔間(Kühlkompartiment)的常規(guī)溫度而在另一區(qū)中可以存在冷藏格層(Kaltlagerfach)的常規(guī)溫度。
這例如可以通過單獨(dú)控制各個(gè)熱電元件來實(shí)現(xiàn)。
該單獨(dú)控制可以不僅用于在被冷卻的或被加熱的內(nèi)腔之內(nèi)設(shè)置不同溫度的區(qū)域，而且也可以在內(nèi)腔的一個(gè)區(qū)域中的熱輸入特別大的情況下(例如由于擱入冷藏或冷凍物)，在那里產(chǎn)生特別大的制冷功率。相應(yīng)的情況適用于被加熱的容器的相反的情況。
因此，可以設(shè)有至少一個(gè)控制或調(diào)節(jié)單元，其以全都相同的方式或以全都不同的方式控制多個(gè)熱電元件，使得所述熱電元件產(chǎn)生相同的或彼此不同的功率。
特別優(yōu)選如下實(shí)施方案：其中在對(duì)內(nèi)腔限界的內(nèi)壁和外壁之間設(shè)置有隔熱部，所述隔熱部由全真空系統(tǒng)構(gòu)成。所述隔熱部理解為僅由抽空的區(qū)域或主要由抽空的區(qū)域構(gòu)成的隔熱部，所述抽空的區(qū)域填充有芯材料。所述區(qū)域的限界例如可以由真空密封的薄膜并且優(yōu)選由高阻隔薄膜形成。因此，在設(shè)備的內(nèi)壁和外壁之間可以存在僅一個(gè)這種薄膜體作為隔熱部，所述薄膜體具有由真空密封的薄膜包圍的區(qū)域，在該區(qū)域中存在真空并且在該區(qū)域中設(shè)置有芯材料。在容器的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間優(yōu)選未設(shè)置發(fā)泡部和/或真空隔熱板作為隔熱部或者未設(shè)置除了全真空系統(tǒng)之外的其他隔熱部。
該優(yōu)選類型的呈全真空系統(tǒng)形式的隔熱部可以在體部的外套和對(duì)內(nèi)腔限界的壁之間和/或在封閉元件的內(nèi)側(cè)和外側(cè)之間延伸，所述封閉元件例如是門、蓋板、頂蓋等。
通過如下方式可以得到全真空系統(tǒng)：由氣密的薄膜構(gòu)成的包套填充有芯材料并且隨后被真空密封地封閉。在一個(gè)實(shí)施方式中，不僅進(jìn)行填充而且在標(biāo)準(zhǔn)或環(huán)境壓力下對(duì)包套進(jìn)行真空密封地封閉。然后，通過將適合的加入到包套中的接口、例如抽空接管連接到真空泵來進(jìn)行抽空，所述抽空接管可以具有閥。優(yōu)選地，在抽空期間，在包套之外存在標(biāo)準(zhǔn)或環(huán)境壓力。在本實(shí)施方式中優(yōu)選在制造期間完全不需要將包套引入真空室中。就此而言，在一個(gè)實(shí)施方式中，在制造真空隔離部期間，可以省去真空室。
真空密封的或不能滲透的包套或真空密封的或不能滲透的連接部或術(shù)語“高阻隔薄膜”優(yōu)選理解為如下包套或連接部或薄膜：借助于其大幅降低氣體進(jìn)入真空隔離體中，使得由氣體進(jìn)入引起的在真空隔離體在其使用壽命期間的導(dǎo)熱性方面的升高是足夠小的。作為使用壽命估計(jì)為15年、優(yōu)選20年并且特別優(yōu)選30年的時(shí)長(zhǎng)。優(yōu)選地，由氣體進(jìn)入引起的在真空隔離體在其使用壽命期間的導(dǎo)熱性方面的升高為<100％并且特別優(yōu)選為<50％。
優(yōu)選地，包套的或連接部的或高阻隔薄膜的比表面氣體滲透率<10-5mbar*l/s*m2并且特別優(yōu)選<10-6mbar*l/s*m2(根據(jù)ASTM D-3985測(cè)量)。所述氣體滲透率適用于氮?dú)夂脱鯕?。?duì)于其他氣體類型(尤其水蒸氣)同樣存在優(yōu)選在<10-2mbar*l/s*m2的范圍中的并且特別優(yōu)選在<10-3mbar*l/s*m2的范圍中的低的氣體滲透率(根據(jù)ASTM F-1249-90測(cè)量)。優(yōu)選地，通過這種低的氣體滲透率實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱性的前述的小的升高。
從真空板的領(lǐng)域中已知的包套系統(tǒng)是所謂的高阻隔薄膜。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述高阻隔薄膜理解為具有一個(gè)或多個(gè)阻擋層(典型為金屬層或氧化層，其中優(yōu)選將鋁或氧化鋁用作金屬或氧化物)的單層薄膜或多層薄膜(其優(yōu)選是可封閉的)，所述單層薄膜或多層薄膜作為防氣體進(jìn)入的阻擋滿足上述要求(導(dǎo)熱性的和/或比表面氣體滲透率的升高)。
上述值或高阻隔薄膜的構(gòu)造是示例的、優(yōu)選的說明，其不對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。
優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的容器是如下的冷藏和/或冷凍設(shè)備，所述冷藏和/或冷凍設(shè)備的內(nèi)腔由熱電元件冷卻。然而，本發(fā)明也包含如下情況：所述容器是內(nèi)腔由熱電元件加熱的容器。
調(diào)溫的內(nèi)腔根據(jù)設(shè)備的類型(冷卻設(shè)備、加熱柜等)要么被冷卻要么被加熱。
冷藏和/或冷凍設(shè)備例如可以是家用設(shè)備或商用冷卻設(shè)備。例如，包括如下設(shè)備：所述設(shè)備設(shè)計(jì)為用于在家庭中、在酒店房間中、在商用廚房中或在酒吧中的固定式裝置。例如，也可以是冰酒柜。此外，本發(fā)明還包含冷藏和/或冷凍箱子。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以具有用于連接到電源、尤其連接到住宅電網(wǎng)的接口(例如插頭)和/或直立或安裝輔助機(jī)構(gòu)例如用于固定在壁龕之內(nèi)的支腳或接口。例如，該設(shè)備可以是嵌入式設(shè)備或還可以是落地式設(shè)備。
在一個(gè)實(shí)施方式中，容器或設(shè)備構(gòu)成為，使得所述容器或設(shè)備可以以交流電壓運(yùn)行，例如以例如120V且60Hz或230V且50Hz的住宅電網(wǎng)電壓運(yùn)行。在一個(gè)替選的實(shí)施方式中，容器或設(shè)備構(gòu)成為，使得所述容器或設(shè)備可以用電壓為例如5V、12V或24V的直流電運(yùn)行。在本設(shè)計(jì)方案中可以提出，在設(shè)備之內(nèi)或在設(shè)備之外設(shè)有插接電源，經(jīng)由所述插接電源運(yùn)行設(shè)備。在本實(shí)施方式中，使用熱電的熱泵的優(yōu)點(diǎn)是，全部EMV(電磁兼容性)問題只在電源上出現(xiàn)。
尤其可以提出，冷藏和/或冷凍設(shè)備具有柜狀的構(gòu)型并且具有可用空間，所述可用空間在其前側(cè)上(在為箱子的情況下是在上側(cè)上)對(duì)于用戶是可觸及的?？捎每臻g可以劃分為多個(gè)隔間，所述隔間都在相同的溫度的情況下或在不同的溫度情況下運(yùn)行。替選地，可以設(shè)有僅一個(gè)隔間。在可用空間之內(nèi)或在隔間之內(nèi)也可以設(shè)有擱置輔助機(jī)構(gòu)例如儲(chǔ)物格、抽屜或瓶架(在箱子的情況下也為空間分隔件)，以便確保冷藏或冷凍物的最優(yōu)的擱置和最優(yōu)的空間利用。
可用空間可以由至少一個(gè)可圍繞豎直軸線樞轉(zhuǎn)的門封閉。在為箱子的情況下，可考慮可圍繞水平軸線樞轉(zhuǎn)的蓋板或滑動(dòng)蓋作為封閉元件。門或其他封閉元件可以在關(guān)閉狀態(tài)中借助于環(huán)繞的磁性密封裝置與體部基本上氣密地連接。優(yōu)選地，門或其他封閉元件是隔熱的，其中隔熱可以借助于發(fā)泡部并且必要時(shí)借助于真空隔熱板來實(shí)現(xiàn)，或者隔熱也優(yōu)選借助于真空系統(tǒng)并且特別優(yōu)選地借助于全真空系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。在門的內(nèi)側(cè)上，必要時(shí)可以設(shè)有門架，以便在那里也可以擱置冷藏物。
在一個(gè)實(shí)施方式中，可以是小型設(shè)備。在這種設(shè)備中，由容器的內(nèi)壁限定的可用空間例如具有小于0.5m3、小于0.4m3或小于0.3m3的容積。
容器的或設(shè)備的外部尺寸在高度、寬度和深度方面優(yōu)選在最大1m的范圍中。
然而，本發(fā)明并不限于冷藏和/冷凍設(shè)備，而是通常涉及具有調(diào)溫的內(nèi)腔的設(shè)備，例如也涉及加熱柜或加熱箱。
附圖說明
本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)在附圖中示出的實(shí)施例予以詳細(xì)闡述。唯一的附圖示出貫穿根據(jù)本發(fā)明的冷藏和/或冷凍設(shè)備的縱剖面視圖。
具體實(shí)施方式
在該圖中，用附圖標(biāo)記10表示柜狀的冷藏和/或冷凍設(shè)備的體部。
體部10具有兩個(gè)側(cè)壁12、頂部14和底部16。它們與后壁和門一起對(duì)被冷卻的內(nèi)腔100限界。
如從該圖中得知的那樣，在這兩個(gè)側(cè)壁12中、在該頂壁14中和在該底部16中分別設(shè)有熱電元件20。
原則上，每個(gè)壁都可以設(shè)有剛好一個(gè)這種熱電元件。然而，本發(fā)明也包含如下情況：在一個(gè)或多個(gè)壁中存在兩個(gè)或多于兩個(gè)的熱電元件。
也可考慮并且被本發(fā)明包含的是，在該設(shè)備的背側(cè)上設(shè)置一個(gè)或多個(gè)熱電元件。
每個(gè)熱電元件20都不僅在朝向內(nèi)腔100的冷側(cè)上而且在指向外的熱側(cè)上各與一個(gè)換熱器30、40傳熱地、尤其導(dǎo)熱地連接。這些主換熱器30、40是金屬的本體，例如由鋁構(gòu)成的本體。
在熱電元件20運(yùn)行中，經(jīng)由該熱電元件的冷側(cè)并且借助于換熱器30和內(nèi)壁I從被冷卻的內(nèi)腔中獲取熱。所述熱經(jīng)由該熱電元件20的熱側(cè)、換熱器40和外壁A導(dǎo)出到周圍環(huán)境。
如進(jìn)一步從該圖中得知的那樣，主換熱器30、40的橫截面從該熱電元件20起至外壁A以及至內(nèi)壁I增大，所述外壁和內(nèi)壁與門的內(nèi)側(cè)一起對(duì)被冷卻的內(nèi)腔100限界。以這種方式，可以將借助于熱電元件20從內(nèi)腔100中提取的廢熱在無較大的溫度梯度的情況下分布到較大的面上。
設(shè)備外側(cè)由外壁A形成，所述外壁整體地或局部地由金屬板構(gòu)成、優(yōu)選由鋁板構(gòu)成。
在這里示出的實(shí)施例中，所述板形成側(cè)壁12的、頂部14的以及還有底部16的外側(cè)A。后側(cè)和/或門也可以在外側(cè)上相應(yīng)地構(gòu)成。
形成外壁A的板形成輔換熱器，所述輔換熱器與主換熱器40傳熱地、尤其導(dǎo)熱地連接。
內(nèi)壁I同樣由金屬板、尤其由鋁板形成。內(nèi)壁I傳熱地、尤其導(dǎo)熱地與主換熱器30連接。
根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“換熱器”包括每種適合于傳遞熱的任意元件。在本優(yōu)選實(shí)施例中，換熱器由金屬的本體形成。
附圖標(biāo)記50表示隔熱部，所述隔熱部在體部的內(nèi)壁I和外壁A之間延伸。所述隔熱部由用一個(gè)或多個(gè)真空密封的膜限界的體積構(gòu)成，在所述體積中存在芯材料、尤其珠光體。優(yōu)選地，在內(nèi)壁I和外壁A之間未設(shè)置其他隔熱材料，例如發(fā)泡部和/或真空隔熱板。
相應(yīng)的全真空隔熱部也可以設(shè)置為用于門或其他封閉元件。
珀耳帖元件20或其他熱電元件分布到設(shè)備幾何形狀上，使得所述熱電元件的廢熱盡可能良好地分布到設(shè)備的外殼A上。為了將廢熱分布到整個(gè)外殼A上，所述外殼可以由厚度為1mm至2mm的鋁板構(gòu)成。
由于產(chǎn)生的冷量比廢熱小，所以在設(shè)備內(nèi)部100中對(duì)換熱器沒有高的要求。優(yōu)選地，同樣也將板(例如鋁板)用于設(shè)備的內(nèi)壁，所述板與形成外殼A的板相比可以具有更小的厚度或可以相同地構(gòu)成。
如上文所描述，可以通過單獨(dú)控制熱電元件20實(shí)現(xiàn)冷藏和/或冷凍設(shè)備或被加熱的容器，其中存在不同的溫度區(qū)。然而，原則上，本發(fā)明也包含如下情況：在被冷卻的或被加熱的內(nèi)腔100中存在剛好一個(gè)溫度。
根據(jù)熱電元件的連接，所述熱電元件可以加熱或冷卻內(nèi)腔，使得根據(jù)本發(fā)明的容器可以用于兩個(gè)目的。這樣，容器可以實(shí)現(xiàn)保溫功能。因此，所述實(shí)施例在熱電元件20被相反控制的情況下也適用于被加熱的容器，在該熱電元件中熱側(cè)在內(nèi)而冷側(cè)在外。
如果該容器不需要用于加熱，那么可以通過相應(yīng)地控制熱電元件將同樣的容器用于冷卻。
因此，本發(fā)明涉及一種具有熱電的熱泵的調(diào)溫的容器，其中多于一個(gè)的熱電元件在空間上隔開地裝入，以便實(shí)現(xiàn)期望的內(nèi)腔溫度。
優(yōu)選地，為了對(duì)被冷卻的內(nèi)腔調(diào)溫僅使用熱電元件。