EP1576325A1 - Schnellkühlverfahren und -vorrichtung - Google Patents

Schnellkühlverfahren und -vorrichtung

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Publication number
EP1576325A1
EP1576325A1 EP03810973A EP03810973A EP1576325A1 EP 1576325 A1 EP1576325 A1 EP 1576325A1 EP 03810973 A EP03810973 A EP 03810973A EP 03810973 A EP03810973 A EP 03810973A EP 1576325 A1 EP1576325 A1 EP 1576325A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rapid cooling
cooling device
container
heat transfer
transfer fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP03810973A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1576325B1 (de
Inventor
Klaus Flinner
Georg Hausmann
Stefan Holzer
Fritz Hägele
Jörg STELZER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP1576325A1 publication Critical patent/EP1576325A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1576325B1 publication Critical patent/EP1576325B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/006—Other cooling or freezing apparatus specially adapted for cooling receptacles, e.g. tanks
    • F25D31/007—Bottles or cans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/803—Bottles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
    • F25D2400/30—Quick freezing

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for rapid cooling, in particular of packaged beverages, or for the rapid freezing of small-sized goods, in particular of foodstuffs such as fresh fruit and vegetables.
  • the shelf life of sensitive foods to be kept cool is severely impaired if there are gaps in the cold chain on the way from the manufacturer to the household of the consumer. Such gaps often occur when the consumer cannot load the food into his refrigerator or freezer quickly enough after shopping. Since the cooling of such foods in the refrigerator essentially takes place through heat exchange via the air, it can still take some time after the foods have been loaded into the refrigerator until the target temperature is reached again and the multiplication of microorganisms in the foods is stopped as far as possible. In order to improve the shelf life of such foods, it is desirable to cool them down in the refrigerator as soon as possible.
  • cooling compresses consist of a soft plastic bag with a gel-like mass enclosed therein and which are intended to be cooled in a refrigerator and then placed on a body part to be treated.
  • the content of such a cooling compress should remain liquid when cooling or retain its gel-like consistency so that it can cling closely to the part of the body to be treated during use.
  • Such a compress should not be frozen because it then freezes, loses its suppleness and can cause frostbite for the user.
  • the object of the present invention is to specify a method and a device for this purpose.
  • the object is achieved by a method with the features of claim 1 and a rapid cooling device with the features of claim 8.
  • a liquid heat transfer medium especially an aqueous solution, is able to store a large amount of heat in a small space. Therefore, a food cools in Contact with the liquid heat transfer medium is significantly faster than in contact with cold air.
  • the heat transfer fluid In order to promote, on the one hand, an exchange of the heat transfer fluid that is heating up in the immediate vicinity of the flexible wall on the item to be cooled and, on the other hand, to make the container or containers small and easy to handle, the heat transfer fluid is circulated in a circuit that the at least one container and one Contains tank for the heat transfer fluid.
  • the circulation in such a circuit if the container (s) on the one hand and the tank on the other hand are at different levels, could be driven solely by thermal convection.
  • a pump is preferably provided to drive the circulation of the heat transfer fluid.
  • foodstuffs to be frozen or cooled according to the invention can be brought into intimate contact with the flexible wall of the rapid cooling device, a very intensive, rapid heat transfer from the foodstuff to the heat transfer fluid contained in the container of the rapid cooling device is possible.
  • a few minutes can therefore suffice to freeze them to such an extent that they can then be filled into a container without freezing to one another or to a target temperature such as to cool a desired drinking temperature - when applying the procedure to a packaged beverage.
  • the container is preferably assigned a lid which can be placed to cover the flexible wall.
  • This lid is preferably designed as a second container for a heat transfer fluid, which also has at least one flexible wall. In this way, the refrigerated goods can be enclosed on two sides between flexible walls and extremely fast, efficient temperature exchange can be achieved.
  • At least one of the containers should also have a rigid wall.
  • the flexible wall of the container delimits a recess into which a beverage pack (or another good to be cooled) can be inserted.
  • the one container can also be designed as a whole with flexible walls, so that it can be wrapped around a product to be refrigerated.
  • a heat transfer fluid with a freezing point not above -10 ° C is used in the rapid cooling device according to the invention, it is possible to freeze food by contact with the device, while the heat transfer fluid is liquid and thus an intimate contact between the food to be frozen and the flexible Wall of the blast cooler allowed.
  • the freezing point of the heat transfer fluid is preferably below -17 ° C. or even -20 ° C., so that the rapid cooling device can be operated at the usual temperatures of a household freezer without its heat transfer fluid freezing.
  • Such a rapid cooling device is expediently installed in a storage chamber of a refrigeration device, since it then does not require its own means for cooling the heat transfer fluid.
  • the tank is expediently located on a ceiling of the storage chamber. Often there is a flat tier directly underneath the ceiling of such a storage chamber, which is intended to accommodate cold packs and the rear area of which can be used to accommodate such a tank.
  • a releasable coupling is preferably inserted into the circuit between the tank and the at least one container.
  • the storage chamber in which the tank is located is a freezer chamber, while the container serving as a bottle cooler is expediently located in a normal or fresh cooling chamber of the same cooling device.
  • Automatic control of the operation of the pump as a function of time or temperature is desirable in order to prevent undercooling of a beverage container.
  • Figure 1 shows a rapid cooling device according to the invention in a schematic section, installed in a refrigerator.
  • FIG. 3 shows a schematic section through a third embodiment of the rapid cooling device
  • Fig. 4 is a perspective view of the container according to a third embodiment of the rapid cooling device.
  • Fig. 5 shows the container of Fig. 4, mounted on a bottle to be cooled.
  • the refrigerator 1 shown in a schematic section in FIG. 1 is a freezer.
  • a heat-insulating housing 2 surrounds a storage chamber 3, which is divided into compartments 5, 6, 7 by a plurality of shelves 4.
  • the shelves 4 are each designed as grids with lines through which a refrigerant flows.
  • the top compartment 5, directly under the ceiling of the storage chamber 3, has a height of only a few cm and is therefore highly effectively cooled by its tier 4.
  • This compartment is largely filled by a tank 8 which is filled with a heat transfer fluid, e.g. B. a brine or an alcohol-water mixture is filled.
  • a heat transfer fluid e.g. B. a brine or an alcohol-water mixture is filled.
  • a pump 9 and a quick freezer 10 with a lower part 11 and a lid 12, both of which have rigid outer walls and mutually facing inner walls 15 made of a soft, flexible film material. Cavities of the lower part 11 and the cover 12 enclosed by outer and inner walls are connected to one another via pipes 13, to the pump 9 and to the tank 8 to form a circuit.
  • the lower part 11 and the cover 12 can be fixed to one another so that the cover 12 can press a piece of refrigerated goods 14 enclosed between the lower part and the cover into the lower part against the hydrostatic pressure of the heat transfer fluid contained therein.
  • quick couplings 16 are arranged in the pipes 13, which use the tank 8 with the pump or the cover 12, which are self-closing in the separated state to prevent leakage of the refrigerant.
  • Such couplings can be omitted if the entire rapid cooling device, including the tank 8, can be removed from the refrigeration device.
  • An electrical connector 17 is provided on the inner wall of the housing 2 for the power supply to the pump 9.
  • the pump 9 is shown separately from the rapid freezer 10 in the figure, but it goes without saying that it is e.g. B. can be connected to the lower part 11 to form a structural unit in order to simplify handling. It is also conceivable to place a motor of the pump 9 on the foam side of the housing inner wall and to provide it with a magnetic coupling which drives a pump head arranged in the bearing chamber 3. In this way, the electrical plug connection 17 and, consequently, an opening of the housing inner wall which is necessary for it can be avoided.
  • Fig. 2 shows a schematic section through a second embodiment of the quick device according to the invention, mounted in a combination refrigerator.
  • a tank 8 filled with a heat transfer fluid is accommodated in an uppermost compartment 5 of the freezer area of the refrigerator 1.
  • the tank extends essentially over the entire width of the compartment 5 and therefore has extensive, easily deformable wall surfaces 20.
  • the tank 8 is connected via pipes 13 to a bottle cooler 18, which is accommodated in a normal or fresh cooling zone 21 of the refrigeration device 1.
  • the bottle cooler 18 has essentially the shape of a cup with a rigid outer wall 19 and a flexible inner wall 15 which delimits a recess for receiving a bottle 22 to be cooled.
  • the space between the outer wall 19 and inner wall 15 forms a container for the heat transfer fluid.
  • a pump 9 for pumping heat transfer fluid from the tank 8 into the bottle cooler 18 is arranged on a first of the two pipelines 13.
  • the second pipeline 13 has a bottleneck 23, at which a pressure drop forms when the pump 9 is in operation.
  • a control circuit 24 is connected to the pump 9 and to a temperature sensor 25 which is attached to the bottle cooler 18 or, as shown in the figure, to the second pipeline 13 before it enters the tank 8.
  • the control circuit 24 can be activated by a user in order to put the pump 9 into operation, so that Heat transfer fluid with a temperature below 0 ° C is circulated from the tank 8 into the bottle cooler 18.
  • the resulting increase in pressure inside the bottle cooler 18 means that, regardless of the exact dimensions of the bottle 22 placed therein, the flexible inner wall 15 of the bottle cooler 18 clings closely to the bottle 22, so that it is cooled in a highly effective manner. If the temperature sensor 25 indicates a temperature just above the freezing point, which indicates that the bottle 22 has largely cooled down and that there is a risk that the contents of the bottle freeze if the cooling process continues, the control circuit 24 switches the pump 9 off again.
  • a display element can be provided on a display panel (not shown) on the housing of the refrigeration device, which indicates the operating state of the pump 9, so that a user can use the display element to recognize whether the bottle 22 is sufficiently cooled without opening the refrigeration device 1 have to.
  • control circuit 25 instead of completely switching off the pump 9 after reaching a critically low temperature on the temperature sensor 25, it is of course also possible for the control circuit 25 to switch to an interval operating mode in which it automatically switches the pump 9 on again when the difference between that of the sensor 25 detected temperature and the normal storage temperature in the normal cooling zone 21 falls below a limit value, so as to keep the bottle 22 permanently at a lower temperature than that of the normal cooling zone.
  • the temperature-dependent control circuit 24 can also be replaced by a time control circuit which, after activation by a user, operates the pump 9 for a predetermined time or set by the user and then switches it off.
  • the embodiment of the rapid cooling device shown in FIG. 3 is characterized in that the tank 8 is divided by a Peltier element 30 into a prechamber 32 and a main reservoir 33.
  • the Peltier element 30 is supplied with current by a current source 42 via a switch 31, which is under the control of the control circuit 24 and is at least always closed when the pump 8 is also in operation.
  • Heat transfer fluid circulated by the pump 9 does not reach the main reservoir 33, but only flows through the antechamber 32, where it cools down in contact with the cold side of the Peltier element 30 and then flows back to the bottle cooler 18.
  • the warm side of the Peltier element 30 is in contact with the main reservoir 33 in order to dissipate heat absorbed from the antechamber 32 to the heat transfer fluid located therein.
  • the tank 8 could be accommodated in a colder chamber of the refrigeration device than the bottle cooler 18, as in the embodiment of FIG. 2; however, this is not absolutely necessary because, even if the bottle cooler 18 and the tank 8 are in the same chamber of the refrigeration device, the Peltier element 30 is able to raise the heat transfer fluid circulated by the pump 9 to a lower temperature than that of the chamber hold.
  • this embodiment is particularly simple to install or retrofit in a refrigeration device.
  • the tank divided by the Peltier element 30 according to FIG. 3 can also be used in a freezing device as shown in FIG. 1.
  • Fig. 4 shows a modified embodiment of a bottle cooler 26.
  • the bottle cooler 26 does not have a rigid outer wall, but rather its walls are formed by flexible plastic foils which are welded together locally to form a zigzag tubular interior , At one longitudinal end, the foils are welded together flat to form a flat tongue 27.
  • the pipelines 13, enclosed between the two foils, extend along the tongue 27 and each end on one longitudinal end of the tubular cavity.
  • a Velcro patch 28 is on the viewer in Fig. 4 facing side of the tongue 27 attached.
  • a Velcro strip 29 complementary to the patch 28, shown in the figure as a dashed outline, is located on the side of the bottle cooler 26 facing away from the viewer.
  • FIG. 5 shows the bottle cooler 26 in use when cooling a bottle 22. It is wrapped around the belly of the bottle in such a way that the two Velcro fastener parts 28, 29 covered in FIG. 5 come into contact with one another and adhere to one another. Because of its flexibility, the container is able to conform to bottles with very different diameters in a form-fitting manner and thus to bring about a very intensive heat exchange between the bottle and the heat transfer fluid circulating in the bottle cooler 26.

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Description

Schnellkühlverfahren und -Vorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum schnellen Kühlen, insbesondere von abgepackten Getränken, oder zum schnellen Gefrieren von kleinstückigen Gütern, insbesondere von Lebensmitteln wie etwa Frischobst und - gemüse.
Die Haltbarkeit von empfindlichen kühl zu haltenden Lebensmitteln ist stark beeinträchtigt, wenn in der Kühlkette auf dem Weg vom Hersteller zum Haushalt des Verbrauchers Lücken auftreten. Häufig kommt es zu solchen Lücken, wenn der Verbraucher die Lebensmittel nach dem Einkauf nicht schnell genug in sein Kühl- oder Gefriergerät laden kann. Da die Wiederabkühlung solcher Lebensmittel in dem Kältegerät im Wesentlichen durch Wärmeaustausch über die Luft stattfindet, kann nach dem Laden der Lebensmittel in das Kältegerät noch einige Zeit vergehen, bis die Solltemperatur wieder erreicht und die Vermehrung von Mikroorganismen in den Lebensmitteln weitest möglich gestoppt ist. Um die Haltbarkeit solcher Lebensmittel zu verbessern, ist es wünschenswert, sie im Kältegerät so schnell wie möglich abzukühlen.
Auch bei abgepackten Getränken, die häufig nicht leicht verderblich sind und deshalb meist außerhalb eines Käitegeräts gelagert werden, ist es wünschenswert, über Vorrichtungen und Verfahren zu verfügen, die es ermöglichen, solche Getränke zügig auf eine angenehme Trinktemperatur abzukühlen.
Zum Einfrieren von Frischobst und -gemüse in Privathaushalten ist es üblich, das gewaschene, feuchte Frischgut in Kunststoffdosen oder -beutel einzufüllen und diese in die Lagerkammer eines Gefriergeräts zu laden, wo der Gefriervorgang mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann. Am Ende des Gefriervorgangs bildet das gefrorene Gut in der Regel einen festen Block, der im gefrorenen Zustand mit haushaltsüblichen Mitteln kaum in Stücke zerlegbar ist. Der Anwender ist daher gezwungen, bereits beim Einfrieren von Lebensmitteln zu überlegen, in welcher Packungsgröße er diese später benötigen wird, um die Lebensmittel dann in dieser Packungsgröße abzupacken und einzufrieren. Um im Zweifelsfalle flexibel zu sein, wird er sich meist eher für eine kleine Packungsgröße entscheiden. Dem entsprechend benötigt er eine große Zahl von Behältern. Insbesondere wenn das Gefriergut in Beutel abgepackt wird, die nur einmal verwendet werden, wird so vermeidbarer Müll produziert, und dem Verbraucher entstehen überflüssige Kosten.
Industriell hergestellte Tiefkühllebensmittel werden in letzter Zeit vermehrt „schockgefrostet" angeboten. Bei diesen Lebensmitteln sind die einzelnen Stücke nicht zusammengefroren, sondern auch im gefrorenen Zustand lose. Dies ermöglicht es dem Verbraucher, solche Tiefkühllebensmittel in großen Packungen zu kaufen, die mehr als die für eine Mahlzeit benötigte Menge enthalten, bei Bedarf aus diesen Packungen die benötigte Menge zu entnehmen und den nicht benötigten Rest weiter gefroren zu halten. Dies macht den Umgang mit den gefrorenen Lebensmitteln sehr einfach und flexibel. Außerdem kann durch die Verwendung großer Packungsgrößen Verpackungsmaterial und -kosten eingespart und Müll vermieden werden.
Es sind so genannte Kühlkompressen bekannt, die aus einem weichen Kunststoffbeutel mit einer darin eingeschlossenen gelartigen Masse bestehen, und die vorgesehen sind, um in einem Kühlschrank abgekühlt und dann auf einen zu behandelnden Körperteil aufgelegt zu werden. Der Inhalt einer solchen Kühlkompresse soll beim Abkühlen flüssig bleiben bzw. seine gelartige Konsistenz behalten, damit er sich bei der Anwendung eng an den zu behandelnden Körperteil anschmiegen kann. Eine solche Kompresse darf nicht tiefgekühlt werden, da sie dann gefriert, ihre Geschmeidigkeit verliert und Erfrierungen beim Benutzer verursachen kann.
Es besteht Bedarf, auch für den Privathaushalt Mittel zur Verfügung zu stellen, die ein schnelles Kühlen, insbesondere ein Schockgefrieren von Lebensmitteln erlauben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu diesem Zweck anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Schnellkühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Ein flüssiger Wärmeträger, insbesondere eine wässrige Lösung, ist in der Lage, auf kleinem Raum eine große Wärmemenge zu speichern. Daher kühlt ein Lebensmittel in Kontakt mit dem flüssigen Wärmeträger wesentlich schneller ab als in Kontakt mit kalter Luft.
Um einerseits einen Austausch der sich in unmittelbarer Nähe zur flexiblen Wand am zu kühlenden Gut erwärmenden Wärmeträgerfiüssigkeit zu fördern und andererseits den oder die Behälter klein und bequem handhabbar zu machen, wird die Wärmeträgerflüssigkeit in einem Kreislauf zum Zirkulieren gebracht, der den wenigstens einen Behälter sowie einen Tank für die Wärmeträgerflüssigkeit umfasst. Die Zirkulation in einem solchen Kreislauf könnte, wenn sich der/die Behälter einerseits und der Tank andererseits auf unterschiedlichen Niveaus befinden, allein durch thermische Konvektion angetrieben sein. Vorzugsweise ist jedoch zum Antreiben der Zirkulation der Wärmeträgerflüssigkeit eine Pumpe vorgesehen.
Indem erfindungsgemäß einzufrierende bzw. zu kühlende Lebensmittel in innigen Kontakt mit der flexiblen Wand der Schnellkühlvorrichtung gebracht werden können, ist ein sehr intensiver, schneller Wärmeübergang vom Lebensmittel zu in dem Behälter der Schnellkühlvorrichtung enthaltener Wärmeträgerflüssigkeit möglich. Es können daher - je nach Temperatur der Wärmeträgerflüssigkeit und Größe der einzufrierenden Lebensmittelstücke - bereits wenige Minuten ausreichen, um diese so weit zu gefrieren, dass sie anschließend in einen Behälter eingefüllt werden können, ohne darin aneinander festzufrieren, bzw. sie auf eine Zieltemperatur wie etwa eine gewünschte Trinktemperatur - bei Anwendung des Verfahrens auf ein abgepacktes Getränk - abzukühlen.
Um eine unerwünschte Wärmezufuhr von außen zu vermeiden, die den Gefriervorgang verzögert, ist dem Behälter vorzugsweise ein Deckel zugeordnet, der die flexible Wand abdeckend platzierbar ist.
Vorzugsweise ist dieser Deckel als ein zweiter Behälter für eine Wärmeträgerflüssigkeit ausgebildet, der ebenfalls wenigstens eine flexible Wand aufweist. So kann das Kühlgut auf zwei Seiten zwischen flexiblen Wänden eingeschlossen werden und ein extrem schneller, effizienter Temperaturaustausch kann erzielt werden.
Um eine bequeme Handhabbarkeit der Vorrichtung zu gewährleisten, sollte wenigstens einer der Behälter auch eine steife Wand aufweisen. Insbesondere beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Kühlen von Getränken ist es zweckmäßig, wenn die flexible Wand des Behälters eine Aussparung begrenzt, in die eine Getränkepackung (oder ein anderes zu kühlendes Gut) eingeführt werden kann.
Alternativ kann der eine Behälter auch als Ganzes mit flexiblen Wänden ausgebildet sein, so dass er um ein Kühlgut herumgewickelt werden kann.
Da bei der erfindungsgemäßen Schnellkühlvorrichtung eine Wärmeträgerflüssigkeit mit einem Gefrierpunkt nicht über -10°C verwendet wird, ist es möglich, Lebensmittel durch Kontakt mit der Vorrichtung zu gefrieren, während die Wärmeträgerflüssigkeit flüssig ist und so einen innigen Kontakt zwischen dem zu gefrierenden Lebensmittel und der flexiblen Wand der Schnellkühlvorrichtung gestattet. Vorzugsweise liegt der Gefrierpunkt der Wärmeträgerflüssigkeit unterhalb von -17°C oder gar -20°C, so dass die Schnellkühlvorrichtung bei den üblichen Temperaturen eines Haushaltsgefriergerätes betrieben werden kann, ohne dass ihre Wärmeträgerflüssigkeit gefriert.
- j Zweckmäßigerweise sind auch Mittel zum Fixieren der zwei Behälter in Bezug zueinander, z.B. in Art einer Rast- oder Schnappverbindung, vorgesehen.
Sinnvollerweise ist eine solche Schnellkühlvorrichtung in eine Lagerkammer eines Kältegeräts eingebaut, da sie dann keine eigenen Mittel zum Kühlen der Wärmeträgerflüssigkeit benötigt.
Wenn die Schnellkühlvorrichtung in einem Kältegerät eingebaut ist, befindet sich der Tank zweckmäßigerweise an einer Decke der Lagerkammer. Häufig befindet sich unmittelbar unterhalb der Decke einer solchen Lagerkammer eine flache Etagere, die zur Aufnahme von Kühlakkus vorgesehen ist, und deren hinterer Bereich zur Unterbringung eines solchen Tanks gut genutzt werden kann.
Auch wenn die Schnellkühlvorrichtung nicht genutzt wird, ist das Vorhandensein eines solchen Tanks als Wärmepuffer günstig für den Wirkungsgrad des Kältegeräts, in dem er eingebaut ist. Daher ist es wünschenswert, den Tank auch dann in der Lagerkammer des Kältegeräts belassen zu können, wenn die wenigstens eine Kammer der Kühlvorrichtung gerade nicht benötigt wird und aus der Lagerkammer entfernt werden soll. Um dies zu ermöglichen, ist vorzugsweise in den Kreislauf zwischen dem Tank und dem wenigstens einen Behälter eine lösbare Kupplung eingefügt.
Bei Anwendung der Schnellkühlvorrichtung zum Kühlen von Getränken ist die Lagerkammer, in der sich der Tank befindet, eine Gefrierkammer, während sich der als Flaschenkühler dienende Behälter zweckmäßigerweise in einer Normal- oder Frischkühlkammer desselben Kältegeräts befindet.
Eine Platzierung des Tanks unterhalb des Flaschenkühler dienenden Behälters begünstigt bei Nichtgebrauch das Abfließen von Wärmeträgerflüssigkeit aus dem Behälter in den Tank und damit die Freigabe einer in dem Flaschenkühler abgekühlten Flasche oder eines anderen Getränkebehälters.
Eine zeit- oder temperaturabhängige automatische Steuerung des Betriebs der Pumpe ist wünschenswert, um ein Unterkühlen eines Getränkebehälters zu verhindern.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schnellkühlvorrichtung in einem schematischen Schnitt, eingebaut in ein Kältegerät;
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung der Schnellkühlvorrichtung,
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine dritte Ausgestaltung der Schnellkühlvorrichtung,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Behälters gemäß einer dritten Ausgestaltung der Schnellkühlvorrichtung, und
Fig. 5 den Behälter aus Fig. 4, montiert an einer zu kühlenden Flasche. Das in Fig. 1 in einem schematischen Schnitt dargestellte Kältegerät 1 ist ein Gefriergerät. Ein wärmeisolierendes Gehäuse 2 umgibt eine Lagerkammer 3, die durch mehrere Etageren 4 in Fächer 5, 6, 7 unterteilt ist. Die Etageren 4 sind jeweils als Roste mit von einem Kältemittel durchströmten Leitungen ausgebildet.
Das oberste Fach 5, unmittelbar unter der Decke der Lagerkammer 3, hat nur eine Höhe von wenigen cm und ist daher durch seine Etagere 4 hochwirksam gekühlt. Dieses Fach ist zu einem großen Teil ausgefüllt durch einen Tank 8, der mit einer Wärmeträgerflüssigkeit, z. B. einer Sole oder einem Alkohol-Wasser-Gemisch gefüllt ist.
In dem darunter liegenden Fach 6 befinden sich eine Pumpe 9 und eine Schnellgefrierbox 10 mit einem Unterteil 11 und einem Deckel 12, die beide jeweils steife Außenwände und einander zugewandte Innenwände 15 aus einem weichen, nachgiebigen Folienmaterial haben. Von Außen- und Innenwänden umschlossene Hohlräume des Unterteils 11 und des Deckels 12 sind über Rohrleitungen 13 miteinander, mit der Pumpe 9 und dem Tank 8 zu einem Kreislauf verbunden. Unterteil 11 und Deckel 12 sind aneinander fixierbar, so dass der Deckel 12 ein zwischen Unterteil und Deckel eingeschlossenes Stück Kühlgut 14 gegen den hydrostatischen Druck der darin enthaltenen Wärmeträgerflüssigkeit in das Unterteil hineindrücken kann. Auf diese Weise ist ein inniger Kontakt zwischen dem Kühlgut 14 und den flexiblen Innenwänden 15 von Unterteil und Deckel gewährleistet, der einen schnellen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlgut und der Wärmeträgerflüssigkeit in der Schnellgefrierbox 10 ermöglicht. Die Pumpe 9 sorgt für einen kontinuierlichen Austausch der Wärmeträgerflüssigkeit zwischen der Kühlbox 10 und dem Tank 8.
Um bei Nichtgebrauch die Pumpe 9 und die Schnellgefrierbox 10 bequem aus dem Kältegerät entfernen zu können, sind in den Rohrleitungen 13, die den Tank 8 mit der Pumpe bzw. dem Deckel 12 verwenden, Schnellkupplungen 16 angeordnet, die im aufgetrennten Zustand selbstschließend sind, um ein Austreten des Kältemittels zu verhindern.
Derartige Kupplungen können entfallen, wenn die gesamte Schnellkühlvorrichtung einschließlich des Tanks 8 aus dem Kältegerät ausbaubar ist. Eine elektrische Steckverbindung 17 ist an der Innenwand des Gehäuses 2 für die Stromversorgung der Pumpe 9 vorgesehen.
Die Pumpe 9 ist in der Fig. von der Schnellgefrierbox 10 getrennt dargestellt, es versteht sich aber, das sie z. B. mit deren Unterteil 11 zu einer Baueinheit verbunden sein kann, um die Handhabung zu vereinfachen. Denkbar ist auch, einen Motor der Pumpe 9 an der Schaumseite der Gehäuseinnenwand zu platzieren und mit einer Magnetkupplung zu versehen, die einen in der Lagerkammer 3 angeordneten Pumpenkopf drehantreibt. So kann die elektrische Steckverbindung 17 und infolgedessen eine für sie erforderliche Durchbrechung der Gehäuseinnenwand vermieden werden.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine zweite Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schnellvorrichtung, montiert in einem Kombinations-Kältegerät. Wie bei der ersten Ausgestaltung ist ein mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllter Tank 8 in einem obersten Fach 5 des Gefrierbereichs des Kältegeräts 1 untergebracht. Der Tank erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Fachs 5 und hat daher ausgedehnte, leicht verformbare Wandflächen 20.
Über Rohrleitungen 13 ist der Tank 8 mit einem Flaschenkühler 18 verbunden, der in einer Normal- oder Frischkühlzone 21 des Kältegeräts 1 untergebracht ist. Der Flaschenkühler 18 hat im wesentlichen die Form eines Bechers mit einer steifen Außenwand 19 und einer flexiblen Innenwand 15, die eine Aussparung zum Aufnehmen einer zu kühlenden Flasche 22 begrenzt. Der Zwischenraum zwischen Außenwand 19 und Innenwand 15 bildet einen Behälter für die Wärmeträgerflüssigkeit.
An einer ersten der zwei Rohrleitungen 13 ist eine Pumpe 9 zum Pumpen von Wärmeträgerflüssigkeit vom Tank 8 in den Flaschenkühler 18 angeordnet. Die zweite Rohrleitung 13 weist einen Engpass 23 auf, an dem sich, wenn die Pumpe 9 in Betrieb ist, ein Druckabfall ausbildet.
Eine Steuerschaltung 24 ist an die Pumpe 9 und an einen Temperaturfühler 25 angeschlossen, der am Flaschenkühler 18 oder, wie in der Fig. gezeigt, an der zweiten Rohrleitung 13 vor deren Eintritt in den Tank 8, angebracht ist. Die Steuerschaltung 24 ist durch einen Benutzer aktivierbar, um die Pumpe 9 in Betrieb zu nehmen, so dass Wärmeträgerflüssigkeit mit einer Temperatur unter 0° C aus dem Tank 8 in den Flaschenkühler 18 umgewälzt wird. Der dabei im Inneren des Flaschenkühlers 18 resultierende Druckanstieg führt dazu, dass unabhängig von den genauen Maßen der darin platzierten Flasche 22 sich die flexible Innenwand 15 des Flaschenkühlers 18 eng an die Flasche 22 anschmiegt, so dass diese hochwirksam gekühlt wird. Wenn der Temperaturfühler 25 eine knapp über dem Gefrierpunkt liegende Temperatur anzeigt, die darauf hin weist, dass die Flasche 22 weitgehend abgekühlt ist und dass bei Fortsetzung des Kühlvorgangs die Gefahr besteht, dass der Flascheninhalt gefriert, schaltet die Steuerschaltung 24 die Pumpe 9 wieder aus.
An einem (nicht dargestellten) Anzeigefeld am Gehäuse des Kältegeräts kann ein Anzeigeelement vorgesehen sein, das den Betriebszustand der Pumpe 9 anzeigt, so dass ein Benutzer anhand des Anzeigeelements erkennen kann, ob die Flasche 22 ausreichend gekühlt ist, ohne dafür das Kältegerät 1 öffnen zu müssen.
Sobald die Pumpe 9 ausgeschaltet ist, verschwindet der Druckabfall am Engpass 23 und die Wärmeträgerflüssigkeit neigt dazu, aus dem Flaschenkühler 18 in den tiefer liegenden Tank 8 abzufließen. Dadurch verringert sich die Menge an Wärmeträgerflüssigkeit im Flaschenkühler 18, und die flexible Innenwand 15 zieht sich von der Flasche 22 zurück, so dass diese bequem entnommen werden kann.
Anstatt nach Erreichen einer kritisch niedrigen Temperatur am Temperaturfühler 25 die Pumpe 9 ganz auszuschalten, ist es selbstverständlich auch möglich, dass die Steuerschaltung 25 in einen Intervall-Betriebsmodus übergeht, in welchem sie die Pumpe 9 automatisch wieder anschaltet, wenn die Differenz zwischen der vom Fühler 25 erfassten Temperatur und der normalen Lagertemperatur in der Normalkühlzone 21 einen Grenzwert unterschreitet, um so die Flasche 22 dauerhaft auf einer tieferen Temperatur als der der Normalkühlzone zu halten.
Bei einer einfacheren Ausgestaltung kann die temperaturabhängige Steuerschaltung 24 auch durch eine Zeitsteuerschaltung ersetzt sein, die nach Aktivierung durch einen Benutzer die Pumpe 9 während einer vorgegebenen oder durch den Benutzer eingestellten Zeitspanne betreibt und dann ausschaltet. Die in Fig. 3 gezeigte Ausgestaltung der Schnellkühlvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Tank 8 durch ein Peltier-Element 30 in eine Vorkammer 32 und ein Hauptreservoir 33 unterteilt ist. Das Peltier-Element 30 wird durch eine Stromquelle 42 über einen Schalter 31 mit Strom versorgt, der der Kontrolle der Steuerschaltung 24 untersteht und wenigstens immer dann geschlossen ist, wenn auch die Pumpe 8 in Betrieb ist. Von der Pumpe 9 umgewälzte Wärmeträgerflüssigkeit erreicht nicht das Hauptreservoir 33, sondern durchströmt nur die Vorkammer 32, wo sie sich in Kontakt mit der kalten Seite des Peltier-Elements 30 abkühlt und dann zum Flaschenkühler 18 zurückströmt. Die warme Seite des Peltier-Elements 30 steht in Kontakt mit dem Hauptreservoir 33, um aus der Vorkammer 32 aufgenommene Wärme an die darin befindliche Wärmeträgerflüssigkeit abzugeben.
Der Tank 8 könnte bei dieser Ausgestaltung zwar wie bei der Ausgestaltung der Fig. 2 in einer kälteren Kammer des Kältegeräts untergebracht sein als der Flaschenkühler 18; dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, weil auch wenn sich Flaschenkühler 18 und Tank 8 in einer gleichen Kammer des Kältegeräts befinden, das Peltier-Element 30 in der Lage ist, die von der Pumpe 9 umgewälzte Wärmeträgerflüssigkeit auf eine niedrigeren Temperatur als der der Kammer zu halten.
Da somit keine Verbindungsleitungen zum Umpumpen der Wärmeträgerflüssigkeit von einer Kammer des Kältegeräts in eine andere erforderlich sind, ist diese Ausgestaltung besonders einfach in ein Kältegerät einzubauen bzw. nachzurüsten.
Selbstverständlich kann der durch das Peltier-Element 30 unterteilte Tank gemäß Fig. 3 auch bei einer Gefriervorrichtung wie in Fig. 1 gezeigt zum Einsatz kommen.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung eines Flaschenkühlers 26. Im Gegensatz zum Flaschenkühler 18 hat der Flaschenkühler 26 keine steife Außenwand, sondern seine Wände sind durch flexible Kunststofffolien gebildet, die lokal miteinander verschweißt sind, um einen im Zick-Zack verlaufenden schlauchförmigen Innenraum zu bilden. An einem Längsende sind die Folien flächig miteinander zu einer flachen Zunge 27 verschweißt. Die Rohrleitungen 13 erstrecken sich, zwischen den zwei Folien eingeschlossen, entlang der Zunge 27 und münden auf jeweils ein Längsende des schlauchförmigen Hohlraums. Ein Klettver schlussflecken 28 ist auf der dem Betrachter in Fig. 4 zugewandten Seite der Zunge 27 angebracht. Ein zu dem Flecken 28 komplementärer Klettverschlussstreifen 29, in der Fig. als gestrichelter Umriss dargestellt, befindet sich an der von dem Betrachter abgewandten Seite des Flaschenkühlers 26.
Fig. 5 zeigt den Flaschenkühler 26 im Gebrauch beim Kühlen einer Flasche 22. Er ist um den Bauch der Flasche so herumgewickelt, dass die zwei in Fig. 5 verdeckten Klettverschlussteile 28, 29 miteinander in Kontakt kommen und aneinander haften. Aufgrund seiner Flexibilität ist der Behälter in der Lage, sich an Flaschen mit sehr unterschiedlichen Durchmessern formschlüssig anzuschmiegen und so einen sehr intensiven Wärmeaustausch zwischen der Flasche und der in dem Flaschenkühler 26 zirkulierenden Wärmeträgerflüssigkeit zu bewirken.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum schnellen Kühlen von Lebensmitteln, mit den Schritten: a) Abkühlen einer Wärmeträgerflüssigkeit auf eine Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts der Wärmeträgerflüssigkeit, b) Inkontaktbringen eines zu kühlenden Gutes (14) mit einer flexiblen Wand (15) eines Behälters (11), der die Wärmeträgerflüssigkeit enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit in Schritt a) auf eine Temperatur unterhalb 0°C abgekühlt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wärmeträgerflüssigkeit zwischen einem Tank (8) und dem Behälter (11, 12) zum Zirkulieren gebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem in Schritt b) das zu kühlende Gut (14) zwischen der flexiblen Wand (15) des Behälters (11) und einem Deckel (12) eingeschlossen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Deckel (12) ein zweiter Behälter mit wenigstens einer flexiblen Wand (15) ist, und bei dem die flexible Wand (15) des Deckels (12) mit dem zu kühlenden Gut in Kontakt gebracht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zu kühlende Gut (14) in Schritt b) in eine von der flexiblen Wand begrenzte
Aussparung des Behälters (11) eingeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der flexible Behälter (11) in Schritt b) um das zu kühlende Gut gewickelt wird.
Schnellkühlvorrichtung mit einem mit einer Wärmeträgerflüssigkeit gefüllten ersten Behälter (11 , 12), der wenigstens eine flexible Wand (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (11 , 12) in einem Kreislauf mit einem Tank (8) für die Wärmeträgerflüssigkeit verbunden ist.
9. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Behälter (11) ein Deckel (12) zugeordnet ist, der die flexible Wand (15) abdeckend platzierbar ist.
10. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (12) als ein zweiter Behälter für eine Wärmeträgerflüssigkeit ausgebildet ist, der wenigstens eine flexible Wand (15) aufweist.
11. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch Mittel zum Fixieren der zwei Behälter (11 , 12) in Bezug zueinander.
12. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Behälter (11 , 12) wenigstens eine steife Wand aufweist.
13. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Wand eine Aussparung zum Aufnehmen eines zu kühlenden Gegenstandes begrenzt.
14. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Behälter (26) flexible Wände aufweist und zu einer Manschette formbar ist.
15. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf eine Pumpe (9) umfasst.
16. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung zum Abschalten der Pumpe (9) nach einer vorgegebenen Betriebszeitspanne.
17. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch einen Temperatursensor (25) und eine Steuerschaltung (24) zum Abschalten und/oder Einschalten der Pumpe (9) anhand einer von dem Temperatursensor (25) erfassten Temperatur.
18. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeträgerflüssigkeit einen Gefrierpunkt von maximal -10°C hat.
19. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (8) durch ein Peltier-Element (30) unterteilt ist.
20. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie in ein Kältegerät (1) eingebaut ist.
21. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (8) an einer Decke einer ersten Lagerkammer (3) des Kältegeräts angeordnet ist.
22. Schnellkühlvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (8) und der Behälter (18, 26) in verschiedenen Lagerkammem (3, 21) des Kältegeräts untergebracht sind.
23. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (8) auf einem tieferen Niveau angeordnet ist als der Behälter (11 , 12, 18, 26).
24. Schnellkühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kreislauf zwischen dem Tank (8) und dem wenigstens einen Behälter (11 , 12) eine lösbare Kupplung (16) eingefügt ist.
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Fig. 3
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