DE102004035730A1

DE102004035730A1 - Haushaltskältegerät mit evakuierbarem Lagerfach

Info

Publication number: DE102004035730A1
Application number: DE102004035730A
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr. Feinauer
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-03-16
Also published as: WO2006010742A2; ES2377974T3; EP1774231B1; CN1989380A; EP1774231A2; US20080041085A1; ATE542092T1; WO2006010742A3

Abstract

Ein Haushaltskältegerät umfasst einen wärmeisolierten Innenraum (3), eine einen thermodynamischen Kreisprozess nutzende Kältemaschine zum Kühlen des Innenraums (3), eine Vakuumpumpe (8) und ein durch die Vakuumpumpe (8) evakuierbares, von dem Innenraum (3) abgeteiltes erstes Fach (10). Die Vakuumpumpe (8) erzeugt in dem ersten Fach (10) einen Druck, der unterhalb des Dampfdrucks von Wasser bei der Temperatur des Fachs (10) liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät mit einem wärmeisolierten Innenraum, einer einen thermodynamischen Kreisprozess nutzenden Kältemaschine zum Kühlen des Innenraums, einer Vakuumpumpe und einem mit Hilfe der Vakuumpumpe evakuierbaren, von dem Innenraum abgeteilten ersten Fach. Ein solches Kältegerät ist z.B. in DE 198 58 254 A1 beschrieben.

Zweck der Evakuierung des Faches ist, die Haltbarkeit von darin gelagerten Lebensmitteln zu verbessern. Hierzu muss während der Lagerzeit gleichbleibend ein niedriger Druck aufrechterhalten werden. Üblicherweise liegt dieser Druck in der Größenordnung von wenigen Prozent des Atmosphärendrucks. Seine unter Grenze ist bestimmt durch die Bauart und Qualität der Vakuumpumpe, durch das Leitvermögen von Rohrleitungen zwischen dem Fach und der Pumpe, nicht perfekte Dichtigkeit des Fachs und der Rohrleitungen etc. Niedrigere Drücke sind zwar technisch ohne Schwierigkeiten realisierbar, erfordern aber Aufwand, der die Herstellungskosten des Geräts in die Höhe treibt. Da die maximal erreichbare Lagerdauer von Kühlgut in einem Vakuumfach nur noch unwesentlich zunimmt, wenn der Enddruck in dem Fach unter z. B. 1 % des Atmosphärendrucks gesenkt wird, besteht im Allgemeinen kein Interesse daran, Drücke in dieser Größenordnung im Vakuumfach zu erzielen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Nutzungsmöglichkeiten eines Kältegeräts der oben angegebenen Art zu erweitern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Wenn die Vakuumpumpe in dem ersten Fach (10) einen Enddruck unterhalb des Dampfdrucks von Wasser bei der Temperatur des Fachs (10) erzeugt, kommt in dem Fach vorhandenes Wasser zum „Sieden". Die Verdampfung des Wassers bei niedrigem Druck führt zu dessen Abkühlung bzw. zur Abkühlung von mit dem Wasser in thermischen Kontakt stehendem Kühlgut, so dass in dem evakuierbaren Fach eine Kühltemperatur unterhalb derer erreichbar ist, die von der Kältemaschine dem Innenraum bereitgestellt wird.

Besonders bevorzugt ist es, wenn auf diese Weise die Möglichkeit geschaffen wird, das Fach unter den Gefrierpunkt von Wasser abzukühlen, auch wenn die Temperatur des restlichen Innenraums des Kältegeräts höher ist. Dazu muss die Vakuumpumpe in der Lage sein, in dem Fach einen Druck von 6 mbar oder weniger zu erzeugen.

Die Kühlleistung hängt ab von dem aus dem Fach abgesaugten Volumenstrom. Um eine praktisch nutzbare Kühlleistung zu erzielen, sollte die Vakuumpumpe an dem Evakuierungsanschluss des Fachs ein Saugvermögen von wenigstens 0,5 l/s entfalten, während in dem ersten Fach ein Druck unterhalb des Dampfdrucks von Wasser bei der Temperatur des Fachs herrscht.

Ein von dem Wasser verschiedenes Kühlgut kann in einem zweiten evakuierbaren Fach untergebracht sein, das mit dem ersten Fach in direktem thermischen Kontakt steht.

Dieses zweite Fach ist vorzugsweise unabhängig von dem ersten evakuierbar, d.h., darin enthaltenes Gas kann abgepumpt werden, während das erste Fach von der Pumpe getrennt ist, oder umgekehrt. So ist es z.B. möglich, nach dem Beladen mit Kühlgut zunächst beide Fächer zu evakuieren und nach Ablauf einer bestimmten Zeit oder Erreichen eines bestimmten Drucks das zweite Fach von der Pumpe zu trennen, sei es, um mehr Saugleistung für das erste zur Verfügung zu haben, oder, um eine Austrocknung des Kühlguts im zweiten Fach durch fortlaufendes Abpumpen des von ihm abgegebenen Wasserdampfs zu vermeiden. Denkbar ist auch, zunächst nur das zweite Fach mit dem Kühlgut zu evakuieren und anschließend die Pumpe an das erste Fach anzuschalten, um so die Kühlung in Gang zu setzen.

Da im zweiten Fach nicht in so großem Umfang Wasserdampf freigesetzt werden sollte wie im ersten Fach, kann das Saugvermögen der Pumpe an einem Evakuierungsanschluss des zweiten Fachs kleiner gehalten sein als an dem des ersten Fachs.

Um einen direkten thermischen Kontakt zwischen den zwei Fächern zu realisieren und zu gewährleisten, dass diese untereinander thermisch enger gekoppelt sind als mit einem Rest des Innenraums, sind vorzugsweise beide Fächer von einer gemeinsamen Wand umgeben.

Das erste Fach kann vorteilhafterweise ein hydrophiles poröses Material enthalten, um eine große Oberfläche bereitzustellen, an der Wasser verdunsten kann.

Um zu vermeiden, dass von der Vakuumpumpe abgepumpter Wasserdampf an ungeeigneter Stelle rekondensiert, und/oder um Öldämpfe der Vakuumpumpe abzufangen, kann ein Kondensatabscheider an die Vakuumpumpe angeschlossen sein.

Herkömmlicherweise weisen die meisten Kältegeräte eine Verdunstungsschale auf, die mit sich am Verdampfer der Kältemaschine im Innenraum des Kältegeräts niederschlagenden Kondenswasser gespeist wird. Eine solche Verdunstungsschale kann auch zur Entwässerung des Kondensatabscheiders dienen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 und 2 jeweils in einem schematischen Schnitt Ausführungsbeispiele von Kältegeräten gemäß der Erfindung.

1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Haushaltskühlschrank mit einem Korpus 1 und einer an den Korpus 1 angelenkten Tür 2, die einen wärmeisolierten Innenraum 3 umschließen. In einer unteren rückwärtigen Ecke des Korpus 1 ist eine Nische 4 gebildet, die in an sich bekannter Weise den Verdichter 5 einer Kältemaschine des Kühlschranks aufnimmt. Der Verdichter 5 speist einen an der Rückwand des Korpus 1 angebrachten Verflüssiger 6 mit unter hohem Druck stehenden Kältemittel; das Kältemittel erreicht von dort über eine Drosselstelle einen an der Rückwand des Innenraums 3 angebrachten Verdampfer 7 und strömt von letzterem zum Verdichter 5 zurück.
In der Nische 4 ist ferner eine Vakuumpumpe 8 aufgenommen, deren Sauganschluss über eine Rohrleitung 9 mit einem evakuierbaren Fach 10 verbunden ist. Das Fach 10 ist hier etwa in halber Höhe des Innenraums 3 dargestellt, kann aber auch an beliebiger anderer Stelle platziert sein; insbesondere eine Anbringung in Bodennähe des Innenraums ist in Betracht zu ziehen, um die Rohrleitung 9 kurz zu halten und so eine effektive Evakuierung des Fachs 10 zu ermöglichen.
Das Fach 10 hat an seiner der Tür 2 zugewandten Vorderseite eine Klappe 11, die im nichtevakuierten Zustand des Fachs 10 geöffnet werden kann, um Kühlgut ein- oder auszuladen. Die Klappe 11 sowie die übrigen Wandungen des Fachs 10 enthalten jeweils eine Isolationsschicht, die das Innere des Fachs 10 von dem umgebenden Innenraum 3 thermisch isoliert.
Im Innern des Fachs 10 ist exemplarisch ein Kochtopf 12 mit losem Deckel dargestellt. Um den Topf 12 ist ein wassergetränktes Tuch 13 geschlungen.
Wenn das Fach 10 evakuiert wird, entweicht die Luft auch aus dem Innern des Topfes 12, da dessen Deckel nur lose aufliegt. Wenn sich allerdings der Druck in dem Fach 10 dem Enddruck im Bereich von wenigen Millibar oder Bruchteilen von Millibar nähert, tritt kaum noch Gas aus dem Topf 12 aus, so dass sich in dessen Innerem, wenn er wasserhaltiges Kühlgut enthält, ein Druck einstellt, der im Wesentlichen dem Dampfdruck von Wasser bei der Temperatur des Topfes 12 entspricht. Eine übermäßige Austrocknung des Topfinhalts wird so vermieden. Wenn beim Evakuieren des Fachs 10 der Druck im Fach auf den Dampfdruck des Wassers abfällt, beginnt das Wasser, mit dem das Tuch 13 getränkt ist, zu „sieden".
Bei einer Temperatur des Fachs 10 von 0°C beträgt der Dampfdruck des Wassers 6 mbar. Ein Liter Wasserdampf bei diesem Druck wiegt 5 mg, und bei einer Verdampfungswärme des Wassers von 2250 J/g sind zu seiner Erzeugung 11J erforderlich. Wenn die Pumpe am Sauganschluss 14 des Fachs 10, an der Einmündung der Rohrleitung 9, ein Saugvermögen von 1 l/s entfaltet, entzieht sie dem Fachinhalt pro Sekunde eine Wärmemenge von 11 J, d.h. sie entfaltet eine Kühlleistung von 11 W. Wenn man Kälteverluste über die Wände des Fachs 10 vernachlässigt, so bedeutet dies, dass, bei einer Schmelzwärme des Wassers von 335 J/g 50 Minuten erforderlich sind, um 100 g Wasser von 0°C gefrieren zu lassen. Es ist also beispielsweise möglich, mit dem erfindungsgemäßen Kühlschrank Eiswürfel zu erzeugen, indem man eine Eiswürfelschale in das Fach 10 stellt und dieses evakuiert, ohne dass die Kältemaschine in der Lage sein muss, im Innenraum 3 Temperaturen unterhalb von 0°C zu erzeugen. Indem man das Saugvermögen der Pumpe am Anschluss 14 höher ansetzt, kann man je nach Bedarf proportional zum Saugvermögen verkürzte Kühlzeiten erreichen.
An einen Hochdruckanschluss der Vakuumpumpe 8 ist über eine zweite Rohrleitung 15 ein Kondensatabscheider 16 angeschlossen. Eine Abwasserleitung 17 führt vom Kondensatabscheider 16 zu einer Verdunstungsschale 18, die in an sich bekannter Weise auf dem Verdichter 5 montiert ist, um durch dessen Abwärme beheizt zu werden, und die auch am Verdampfer 7 gesammeltes, durch eine Bohrung des Korpus 1 aus dem Innenraum 3 abgeleitetes Kondenswasser auffängt.
Das Ausführungsbeispiel der 2 unterscheidet sich von dem der 1 in zwei unabhängig voneinander realisierbaren Aspekten.
Der erste Aspekt ist, dass der Kühlschrank ein zweites evakuierbares Fach 19 aufweist, das von dem Fach 10 durch eine dünne, wärmedurchlässige Zwischenwand 20 abgetrennt ist und gemeinsam mit diesem von einer isolierenden Außenwand 21 umgeben ist, die die Fächer 10, 19 vom Rest des Innenraums 3 trennt.
Die Rohrleitung 9 mündet am Sauganschluss 14 in das untere Fach 10; ein Absperrventil 22 in der Zwischenwand 20 erlaubt es, die beiden Fächer 10, 19 nach Wahl voneinander zu trennen oder zum Evakuieren miteinander zu verbinden. In 2 ist jedem Fach 10, 18 eine eigene Klappe 11 zugeordnet; sie könnten aber auch durch eine gemeinsame Klappe verschließbar sein. Das Fach 10 kann mit Kühlgut beladen werden, oder es kann mit Wasser beschickt werden, das allein dazu dient, Verdunstungskälte beim Evakuieren zu erzeugen. Das Wasser kann eingebracht werden in Form einer wassergefüllten flachen Schale oder, bevorzugt, in Verbindung mit einem porösen hydrophilen Material wie etwa Tuch, Flies oder Schaumstoff, das eine große Oberfläche für die Verdunstung des Wassers bietet.
Der zweite Unterschied liegt in der Anbringung der Verdunstungsschale 18, die in 2 nicht auf dem Verdichter 5 montiert ist, sondern in einem Sockelbereich 23 des Kühlschranks unterhalb des wärmeisolierenden Bodens des Korpus 1, untergebracht ist. Dieser Sockelbereich 23 enthält ferner ein Gebläse 24 und einen Verflüssiger 25, der so zwischen Gebläse 24 und Verdunstungsschale 18 platziert ist, dass am Verflüssiger 25 erwärmte Gebläseluft über die Wasseroberfläche der Verdunstungsschale 18 streicht.

Claims

Haushaltskältegerät mit einem wärmeisolierten Innenraum (3), einer einen thermodynamischen Kreisprozess nutzenden Kältemaschine (5, 6, 7) zum Kühlen des Innenraums (3), einer Vakuumpumpe (8) und einem durch die Vakuumpumpe (8) evakuierbaren, von dem Innenraum (3) abgeteilten ersten Fach (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (8) in der Lage ist, in dem ersten Fach (10) einen Enddruck unterhalb des Dampfdrucks von Wasser bei der Temperatur des Fachs (10) zu erzeugen.
Haushaltskältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Enddruck unter 6 mbar beträgt.
Haushaltskältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe (8) an einem Evakuierungsanschluss (14) des ersten Fachs (10) ein Saugvermögen von wenigstens 0,5 l/s bei einem in dem ersten Fach (10) herrschenden Druck unterhalb des Dampfdrucks von Wasser bei der Temperatur des Fachs (10) entfaltet.
Haushaltskältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein zweites evakuierbares Fach (19) aufweist, das mit dem ersten Fach (10) in direktem thermischem Kontakt steht.
Haushaltskältegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fach (10) unabhängig von dem zweiten Fach (19) evakuierbar ist.
Haushaltskältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugvermögen der Pumpe (8) an einem Evakuierungsanschluss des zweiten Fachs (19) kleiner ist als an dem des ersten Fachs (10).
Haushaltskältegerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (10) und das zweite (19) Fach von einer gemeinsamen Wand (21) umgeben sind.
Haushaltskältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fach (10) ein hydrophiles poröses Material (13) enthält.
Haushaltskältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an die Vakuumpumpe (8) ein Kondensatabscheider (16) angeschlossen ist.
Haushaltskältegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät eine Verdunstungsschale (18) aufweist, in die der Kondensatabscheider (16) entwässert.
Haushaltskältegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungsschale (18) durch Verlustwärme der Kältemaschine beheizt ist.
Haushaltskältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Kühlschrank ist.