Die vorliegende Erfindung betrifft ein wärmeisoliertes Behältnis, vorzugsweise ein Kühl- und/ oder Gefriergerät mit wenigstens einem vorzugsweise gekühlten Innenraum und mit wenigstens einem thermoelektrischen Element, insbesondere mit wenigstens einem Peltier-Element, zur Temperierung des Innenraums, vorzugsweise zur Kälteerzeugung in dem gekühlten Innenraum.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Konzepte zur Kälteerzeugung bei Kühl- bzw. Gefriergeräten bekannt. In allen Fällen ist für einen größtmöglichen Wirkungsgrad und somit für eine gute Energieeffizienz ein effektiver Wärmetauscher sowohl auf der Kühlraumseite als auch auf der Abwärmeseite notwendig, um den zu überwindenden Temperaturhub so gering wie möglich zu halten. In diesem Zusammenhang ist die Ankopplung an den Bereich der Kälteerzeugung und an den Kühlraum sowie an die Außenluft von Bedeutung, an die die abgeführte Wärme abgegeben wird.

Bei üblichen Kompressionskältemaschinen werden für die Ankopplung an den Innenraum sowie an die Außenluft sowohl statische Systeme, d.h. statische Verdampfer und Verflüssiger, als auch dynamische Systeme, wie z.B. NoFrost- Verdampfer bzw. - Lüfter oder Blockverflüssiger mit Zwangskonvektion verwendet. Bei dynamischen Systemen steht der Vorteil aufgrund der erreichbaren geringen Temperaturdifferenz dem zusätzlichen Aufwand für den Massentransport für die Konvektion der Luft entgegen.

Ein wesentlicher Parameter bei der erforderlichen Kälteleistung eines Kühl- bzw. Gefriergerätes bildet die Wärmedämmung, die den gekühlten Innenraum umgibt. Verbessert man die Wärmedämmung, verringert sich der Bedarf an Kälteleistung. Bei einem geringen Kältebedarf kann die Bereitstellung durch einfachere Mittel als durch Kompressionskältemaschinen nämlich insbesondere durch thermoelektrische Elemente erfolgen. Bekannt ist beispielsweise der Einsatz von Peltier-Elementen. So benötigt beispielsweise ein kleines, durch Vakuumdämmung gedämmtefs Kühlgerät nur eine Kälteleistung von 3 - 4 W, die z.B. durch ein thermoelektrisches Element aufgebracht werden kann.

Bei dem Einsatz von Peltier-Elementen besteht eine Besonderheit darin, dass die erzeugte Kälteleistung und die Abwärme in unmittelbarer räumlicher Nähe anfallen - ein Kältemittel als Wärmeträger ist nicht vorhanden. In diesem Falle ist der Wärmeübergang zu dem gekühlten Innenraum sowie zu der Außenluft, an die die Wärme abgegeben wird, von besonderer Bedeutung. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, diesen Wärmeübergang bei Peltier-Kühlgeräten, wie z.B. tragbaren Kühlboxen, durch Rippenwärmetauscher und durch eine durch Ventilatoren erzeugte Luftströmung zu verbessern. Deren Leistungsbedarf liegt in einer ähnlichen Größenordnung wie der des Peltier-Elementes. Diese Überlegungen sind aber keineswegs auf Kühl- und/oder Gefriergeräte beschränkt sondern gelten für wärmeisolierte Behältnisse im Allgemeinen.

Das wärmeisolierte Behältnis weist mindestens einen temperierten Innenraum auf, wobei dieser gekühlt oder beheizt sein kann, so dass sich in dem Innenraum eine Temperatur unterhalb oder oberhalb der Umgebungstemperatur von z.B. 21 °C ergibt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärmeisoliertes Behältnis, ^' vorzugsweise Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass der Wärmetransport gegenüber bekannten Behältnissen, vorzugsweise Geräten verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch ein wärmeisoliertes Behältnis, insbesondere Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist wenigstens ein Festkörper vorhanden, der derart angeordnet ist, dass die Leitung von Wärme zu dem thermoelektrischen Element, insbesondere die Ableitung von Wärme aus dem gekühlten Innenraum zu dem thermoelektrischen Element und/oder die Ableitung von Wärme weg von dem thermoelektrischen Element durch Wärmeleitung mittels des Festkörpers erfolgt.

Der Festkörper ist somit derart ausgebildet und angeordnet, dass mittels des Festkörpers eine Leitung von Wärme zu dem thermoelektrischen Element, insbesondere eine Wärmeabfuhr aus dem gekühlten Innenraum zu dem thermoelektrischen Element und/oder eine Wärmeabfuhr von dem thermoelektrischen Element, vorzugsweise an einer Wärmesenke und vorzugsweise an die Umgebungsatmosphäre des Behältnisses, vorzugsweise Gerätes erfolgt. Vorzugsweise findet der Wärmetransport ausschließlich durch Wärmeleitung durch den Festkörper statt. In einer weiteren denkbaren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Flüssigkeitswärmetauscher und/oder wenigstens eine Heatpipe vorgesehen ist, der/die derart angeordnet ist, dass dieser/diese Wärme zu dem thermoelektrischen Element, insbesondere aus dem gekühlten Innenraum zu dem thermoelektrischen Element führt und/oder Wärme von dem thermoelektrischen Element abführt.

Unter einem„Flüssigkeitswärmetauscher" ist ein Wärmetauscher zu verstehen, der mit einem flüssigen Wärmeträgermedium arbeitet. Gegenüber Luftwärmetauschern ergibt sich der Vorteil einer höheren Wärmekapazität sowie ein geringerer Strömungsverlust. Eine„Heatpipe" oder„Wärmerohr" ist ein mit einem Kältemittel gefüllter rohrförmiger Körper, an dessen warmen Ende das Kältemittel verdampft und an dessen kalten Ende das Kältemittel kondensiert, wodurch die Verdampfungsenthalpie abgegeben wird.

Diese Ausführung der Erfindung sieht vor, dass ein Wärmetransport, insbesondere der Transport der Abwärme aus dem gekühlten Innenraum mittels wenigstens eines Flüssigkeitswärmetauschers und/oder mittels wenigstens einer Heatpipe, d.h. mittels wenigstens eines Wärmerohres erfolgt.

Mittels der erfindungsgemäßen Wärmetransportmechanismen ist eine Verteilung der geringen Wärmeströme mit minimaler Temperaturdifferenz an die Umgebung möglich.

Denkbar ist es, dass der Festkörper bzw. der Flüssigkeitswärmetauscher und/oder die Heatpipe in guter thermischer Ankopplung von der Innenwand des vorzugsweise gekühlten Innenraums an das thermoelektrische Element und/oder von letzterem an die Außenhaut des Behältnisses, vorzugsweise Gerätes Wärme transportieren.

Vorzugsweise findet der Wärmetransport aus dem vorzugsweise gekühlten Innenraum zu der Innenwand und/oder der Wärmetransport an der Außenhaut, vorzugsweise von der Außenhaut an die Umgebung des Behältnisses, vorzugsweise Gerätes statisch, d.h. ohne erzwungene Konvektion statt.

Auch eine Kombination der beiden vorgenannten Konzepte ist denkbar, d.h. dass insbesondere oder nur im Bereich der größten Wärmestromdichten am thermoelektrischen Element eine Unterstützung der Festkörperwärmeleitung durch den Wärmetransport mittels Heatpipe und/oder Flüssigkeitswärmetauscher oder umgekehrt eine Unterstützung des Wärmetransports durch Heatpipe und/oder Flüssigkeitswärmetauscher durch Festkörperwärmeleitung erfolgt.

Somit kann das Behältnis insbesondere das Kühl- und/oder Gefriergerät gemäß Anspruch 1 mit den Merkmalen nach Anspruch 2 ausgebildet sein.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Festkörper wärmeleitend mit der Außenhaut des Behältnisses, vorzugsweise des Gerätes und/oder mit der Innenwand des Behältnisses, vorzugsweise des Gerätes in Verbindung steht oder teilweise oder vollständig die Außenhaut und/oder die Innenwand bildet, die gekühlten Innenraum begrenzt.

Der Festkörper weist vorzugsweise Metall auf oder besteht aus diesem, wobei eine bevorzugte Ausgestaltung des Metalls Aluminium bildet.

Denkbar ist es, dass Wärme von dem thermoelektrischen Element durch eine Aluminium- oder sonstige Metallstruktur auf die Gehäuseaußenfläche und/oder von der Innenfläche, die den gekühlten Innenraum begrenzt, durch eine Aluminium- oder sonstige Metallstruktur zu dem thermoelektrischen Element geleitet wird. Dabei ist die Form der Metallstruktur vorzugsweise so ausgelegt, dass der Temperaturabfall bei den anfallenden Wärmeströmen so auf die Oberfläche verteilt, dass dieser zwischen dem Ort der Wärmepumpe, d.h. dem thermoelektrischen Element, und der jeweiligen Oberfläche nur wenige Kelvin beträgt.

Vorzugsweise bildet die Metallstruktur, d.h. der genannte Festkörper teilweise oder vollständig die Außenhaut und/oder die Innenwandung des Behältnisses, vorzugsweise des Gerätes.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Behältnis, vorzugsweise das Kühl- und/oder Gefriergerät als Wärmedämmung des gekühlten Innenraums ausschließlich oder auch eine Vakuumdämmung aufweist. Eine Vakuumdämmung beispielsweise mittels Vakuumisolationspaneelen oder mittels evakuierter Gehäusewandungen und/oder mittels eines evakuierten Verschlusselementes, insbesondere einer Tür oder Klappe zum Verschließen des gekühlten Innenraums bildet eine besonders wirksame Wärmedämmung, so dass im Betrieb eine vergleichsweise geringe Leistung, vorzugsweise Kälteleistung ausreicht, um die •gewünschte Temperatur zu erhalten.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der zwischen der den Innenraum begrenzenden Innenwand und der Außenhaut eine Wärmedämmung angeordnet ist, die aus einem Vollvakuumsystem besteht. Darunter ist eine Wärmedämmung zu verstehen, die ausschließlich oder überwiegend aus einem evakuierten Bereich besteht, der mit einem Kernmaterial gefüllt ist. Die Begrenzung dieses Bereiches kann beispielsweise durch eine vakuumdichte Folie und vorzugsweise durch eine Hochbarrierefolie gebildet werden. Somit kann zwischen der Innenwand des Behältnisses, vorzugsweise Geräts und der Außenhaut des Behältnisses, vorzugsweise Gerätes, als Wärmedämmung ausschließlich ein solcher Folienkörper vorliegen, der einen durch eine vakuumdichte Folie umgebenen Bereich aufweist, in dem Vakuum herrscht und in dem ein Kernmaterial angeordnet ist. Eine Ausschäumung und/oder Vakuumisolationspaneele als Wärmedämmung oder eine sonstige Wärmedämmung außer dem Vollvakuumsystem zwischen der Innenseite und der Außenseite des Behältnisses bzw. Gerätes sind vorzugsweise nicht vorgesehen.

Diese bevorzugte Art der Wärmedämmung in Form eines Vollvakuumsystems kann sich zwischen der den Innenraum begrenzenden Wand und der Außenhaut des Korpus und/oder zwischen der Innenseite und der Außenseite des Verschlusselementes, wie z.B. einer Tür, Klappe, Deckel oder dergleichen erstrecken.

Das Vollvakuumsystem kann so erhalten werden, dass eine Umhüllung aus einer gasdichten Folie mit einem Kernmaterial gefüllt und anschließend vakuumdicht versiegelt wird. In einer Ausführungsform erfolgt sowohl das Befüllen als auch das vakuumdichte Versiegeln der Umhüllung bei Normal- bzw. Umgebungsdruck. Die Evakuierung erfolgt dann durch Anschluss einer geeigneten in die Umhüllung eingearbeiteten Schnittstelle, beispielsweise eines Evakuierungsstutzens, der ein Ventil aufweisen kann, an eine Vakuumpumpe. Vorzugsweise herrscht während der Evakuierung außerhalb der Umhüllung Normal- bzw. Umgebungsdruck. Es ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise zu keinem Zeitpunkt der Herstellung erforderlich, die Umhüllung in eine Vakuumkammer einzubringen. Insofern kann in einer Ausführungsform während der Herstellung der Vakuumdämmung auf eine Vakuumkammer verzichtet werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nimmt die Dicke des Festkörpers zu dem thermoelektrischen Element hin zu. In Richtung von dem thermoelektrischen Element weg kann sich die Dicke des Festkörpers verringern, dafür dessen flächenmäßige Erstreckung zunehmen.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Befestigungsvorrichtung, vorzugsweise wenigstens ein Spannkörper vorhanden ist, der den Festkörper und/oder den Flüssigkeitswärmetauscher und/oder die Heatpipe an dem thermoelektrischen Element fixiert, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Befestigungsvorrichtung eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Festkörper. Die Befestigungsvorrichtung kann beispielsweise aus Kunststoff bestehen.

Wie oben ausgeführt, besteht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass der Festkörper aus Aluminium besteht oder Aluminium aufweist.

Um bei der Beladung mit warmem oder kaltem Gut zusätzliche Wärme- oder Kälteleistung zur Verfügung stellen zu können, kann wenigstens ein Latentwärmespeicher vorgesehen sein. Dieser kann an der nutzraumseitigen, vorzugsweise kühlraumseitigen Fläche der Innenwand angeordnet sein. Er nimmt Wärme aus dem temperierten Innenraum auf oder gibt Wärme in den temperierten Innenraum ab und unterstützt dadurch das thermoelektrische Element.

Der temperierte Innenraum ist je nach Art des Gerätes (Kühlgerät, Wärmeschrank etc.) entweder gekühlt oder beheizt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Latentwärmespeicher mit dem Festkörper und/oder dem Flüssigkeitswärmetauscher und/oder der Heatpipe wärmeleitend in Verbindung steht. Der Latentwärmespeicher kann beispielsweise aus Paraffin bestehen oder Paraffin aufweisen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass es sich bei dem Behältnis um ein Kühl- und/oder Gefriergerät handelt und dass der Festkörper bzw. die Innenwand des Gerätes derart ausgebildet ist, dass sich an wenigstens einer Position an der Oberfläche des Festkörper bzw. der Innenwand eine geringere Temperatur ergibt als in anderen Bereichen der Oberfläche des Festkörpers oder der Innenwand und dass Mittel zur Abfuhr des dort entstehenden Kondensats vorgesehen sind.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Behältnis um ein Kühl- und/oder Gefriergerät, insbesondere um ein Haushaltsgerät bzw. ein gewerbliches Kühlgerät handelt. Beispielsweise sind solche Geräte umfasst, die für eine stationäre Anordnung im Haushalt, in einem Hotelzimmer, in einer gewerblichen Küche oder in einer Bar konzipiert sind. Beispielsweise kann es sich auch um einen Weinkühlschrank handeln. Ferner sind auch Kühl- und/oder Gefriertruhen von der Erfindung umfasst. Die erfindungsgemäßen Geräte können eine Schnittstelle zur Anbindung an eine Stromversorgung, insbesondere an ein Haushaltsstromnetz (z.B. einen Stecker) und eine Steh- oder Einbauhilfe wie beispielsweise Stellfüße oder Schnittstelle zur Fixierung innerhalb einer Möbelnische aufweisen. Beispielsweise kann es sich bei dem Gerät um ein Einbaugerät oder auch um ein Standgerät handeln.

In einer Ausführungsform ist das Behältnis bzw. das Gerät derart ausgebildet, dass es mit einer Wechselspannung, wie beispielsweise mit einer Hausnetzspannung von z.B. 120 V und 60 Hz oder 230 V und 50 Hz betrieben werden kann. In einer alternativen Ausführungsform ist das Behältnis bzw. das Gerät derart ausgebildet, dass es mit Gleichstrom einer Spannung von beispielsweise 5 V, 12 V oder 24 V betrieben werden kann. In dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass innerhalb oder außerhalb des Gerätes ein Steckernetzteil vorgesehen ist, über welches das Gerät betrieben wird. Ein Vorteil der Verwendung von thermoelektrischen Wärmepumpen ist in dieser Ausführungsform, dass die komplette EMV-Problematik lediglich am Netzteil auftritt.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät eine schrankartige Gestalt hat und einen Nutzraum aufweist, der an seiner Vorderseite (im Falle einer Truhe an der Oberseite) für einen Benutzer zugänglich ist. Der Nutzraum kann in mehrere Kompartimente unterteilt sein, die alle bei derselben oder bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden. Alternativ kann lediglich ein Kompartiment vorgesehen sein. Innerhalb des Nutzraumes bzw. eines Kompartiments können auch Lagerungshilfen wie beispielsweise Ablagefächer, Schubladen oder Flaschenhalter (im Falle einer Truhe auch Raumteiler) vorgesehen sein, um eine optimale Lagerung von Kühl- oder Gefriergütern und eine optimale Platzausnützung zu gewährleisten.

Der Nutzraum kann durch wenigstens eine um eine vertikale Achse schwenkbare Türe verschlossen sein. Im Falle einer Truhe ist eine um eine horizontale Achse schwenkbare Klappe oder ein Schiebedeckel als Verschlusselement denkbar. Die Türe oder ein sonstiges Verschlusselement kann im geschlossenen Zustand anhand einer umlaufenden Magnetdichtung mit dem Korpus im Wesentlichen luftdicht in Verbindung stehen. Vorzugsweise ist auch die Türe bzw. ein sonstiges Verschlusselement wärmeisoliert, wobei die Wärmeisolierung anhand einer Ausschäumung und ggf. anhand von Vakuumisolationspaneelen erreicht werden kann, oder auch vorzugsweise anhand eines Vakuumsystems und besonders bevorzugt anhand eines Vollvakuumsystems. An der Innenseite der Türe können ggf. Türabsteller vorgesehen sein, um auch dort Kühlgüter lagern zu können. ln einer Ausführungsform kann es sich um ein Kleingerät handeln. In derartigen Geräten weist der Nutzraum, der durch die Innenwand des Behälters definiert ist, beispielsweise ein Volumen von kleiner 0,5 m ³ , kleiner 0,4 m ³ oder kleiner 0,3 m ³ auf.

Die Außenabmessungen des Behälters bzw. Gerätes liegen vorzugsweise im Bereich bis 1 m hinsichtlich der Höhe, der Breite und der Tiefe.

Die Erfindung ist aber nicht auf Kühl- und/oder Gefriergeräte beschränkt sondern betrifft allgemein Geräte mit einem temperierten Innenraum, beispielsweise auch Wärmeschränke oder Wärmetruhen.

Im Falle eines Behältnisses bzw. Gerätes mit einem beheizten Innenraum erfolgt eine Wärmeleitung von der Umgebung bzw. von der Außenhaut des Behältnisses mittels des Festkörpers zu dem thermoelektrischen Element und von diesem mittels eines Festkörpers durch Wärmeleitung zu dem Innenraum bzw. zu der den Innenraum begrenzenden Innenwand des Behälters.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt eine Querschnittsansicht durch ein erfindungsgemäßes Kühlgerät.

Die Figur zeigt mit dem Bezugszeichen 10 ^' , 12 ^' die aus Aluminium bestehende Gehäusewand, die die mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenfläche und die Innenfläche des gekühlten Innenraums bildet. Mit dem Bezugszeichen 20 ist ein Peltier-Element gekennzeichnet, das mit seinem kalten Bereich mit dem Aluminiumfestkörper 12 und mit einem warmen Bereich mit dem Aluminiumfestkörper 10 wärmeleitend in Verbindung steht.

Wie dies aus der Figur hervorgeht, nimmt die Dicke, d.h. die Erstreckung der Körper 10, 12 senkrecht zur Außen- und Innenseite des Gerätes zu dem Peltier- Element 20 hin zu.

Die flächenmäßige Erstreckung der Körper 10, 12 in einer Richtung parallel zur Außen- und Innenseite nimmt hingegen von außen und von innen zu dem Peltier- Element hin ab.

Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet eine Spannvorrichtung, die die Körper 10, 12 an dem Peltier-Element 20 fixiert.

Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet die Türdichtung sowie das Labyrinth in vereinfachter Darstellung. Die Gerätetür ist nicht dargestellt.

Mit dem Bezugszeichen 50 ist die Vakuumdämmung gekennzeichnet, die sich zwischen der Innenwand 12 ^' und der Außenwand 10 ^' erstreckt. Aufgrund des durch die Vakuumdämmung geringen Wärmeeintrags ist die vergleichsweise geringe Wärmeleistung durch das Peltier-Element 20 zur Kühlung des Innenraums 100 ausreichend.

Für den Fall, dass eine größere Menge warmen Kühlgutes eingebracht wird, ist ein Latentwärmespeicher vorgesehen, wie z.B. Paraffin, der in diesem Fall die Kälteleistung des Gerätes unterstützt. Wie dies aus der Figur weiter hervorgeht, bilden die Festkörper 10, 12, die wärmeleitend mit dem Peltier-Element 20 verbunden sind, nicht nur die „Wärmetransportmittel", sondern auch gleichzeitig die Innenwand 12 ^' sowie die Außenwand 10 ^' des Gerätes.

Der Wärmeübergang zu der Innenwand 12 ^' und von der Außenwand 10 ^' erfolgt vorzugsweise statisch, d.h. ohne die Verwendung von Ventilatoren, wodurch sich eine entsprechende Energieeinsparung ergibt.

Bei dem in der Figur gezeichneten Ausführungsbeispiel erfolgt der Wärmetransport von innen nach außen ausschließlich durch die Festkörper 10, 12. Von der Erfindung ist jedoch auch der Einsatz eines oder mehrerer Flüssigkeitswärmetauscher und/oder Heatpipes für den Wärmetransport umfasst. Diese können alternativ oder zusätzlich zu der genannten Festkörperwärmeleitung zum Einsatz kommen.