DE102007050403A1

DE102007050403A1 - Kältegerät

Info

Publication number: DE102007050403A1
Application number: DE102007050403A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dr. Holzer; Sandro Dr. Kohn; Dasaradh Kumar Patchala
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2009-04-23
Also published as: US20100275640A1; CN101836067A; CN101836067B; WO2009053244A3; RU2010116845A; EP2205918A2; WO2009053244A2

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Kältegerät (1) mit einem Kälteerzeuger und einem isolierten Innenraum (8). Erfindungsgemäß ist der Innenraum (8) durch Formteile (2, 3, 4, 5, 6) isoliert, die einen Kern aus porösem Dämmmaterial und eine luftdichte Umhüllung aufweisen, wobei der Innendruck der Formteile (2, 3, 4, 5, 6) weniger als 100 mbar beträgt und das Dämmmaterial ein Nanoschaum ist, der eine Porengröße von weniger als 100 Nanometer aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Für unterschiedliche Isolationszwecke sind sogenannte Vakuumpaneelen bekannt geworden. Diese Vakuumpaneele bestehen üblicherweise aus einer luftdichten Außenhaut die einen Kern umschließt, der aus porösem Dämmmaterial besteht. Als Dämmmaterial werden oftmals Kieselsäure oder Aerogele, aber auch offenporige Schäume aus Polyurethan verwendet. Diese Paneele werden evakuiert und versiegelt. Der Innendruck wird dabei auf einen Wert von unter 100 mbar abgesenkt. Zum einen erhöht sich durch die Evakuierung die Steifigkeit und Stabilität der Paneele, zum anderen wird die Isolationswirkung verstärkt. Dieser Effekt lässt sich dadurch erklären, dass die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen der in den Poren vorhandenen Luft verringert wird. Solche Vakuumpaneelen besitzen in Abhängigkeit von dem verwendeten Kernmaterial und dem Innendruck eine Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von 0,017 bis 0,025 W/mK.
Es sind, insbesondere fur Gebäudeisolierung, inzwischen auch so genannte Nanoschäume bekannt geworden, deren Porengröße im Nanometer-Bereich liegt. Diese Nanoschäume werden über Synthese aus Kunststoff hergestellt. Sie erreichen eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,010 bis 0,015 W/mK und liegen damit weit unterhalb der Werte von Vakuumpaneelen.
Kältegeräte wie z. B. Kühlschränke, Gefrierschränke oder Kühl-/Gefrierkombinationen bestehen heute üblicherweise aus einer Innenschale, die in einem äußeren Gehäuse verankert wird, welches aus Deckel, Boden, Seitenwänden und Rückwand besteht. Nachdem der Kälteerzeuger und die elektrischen Komponenten montiert sind, wird der Zwischenraum zwischen Innenschale und äußerem Gehäuse ausgeschäumt. Dieses Verfahren ist verhältnismäßig aufwändig und daher teuer.
Transportable Kühlboxen in geringerer Größe werden oftmals bereits preisgünstiger hergestellt. Zum Bau dieser Kühlboxen werden vorgefertigte Vakuumpaneelen verwendet, die zu einem entsprechenden Gehäuse zusammengesetzt werden. Um die notwendige Isolierung zu erreichen müssen solche Vakuumpaneelen relativ dick sein. Das Verhältnis von Innen- zu Außenvolumen ist daher ungünstig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Kältegerät so aufzubauen, dass es preisgünstig hergestellt werden kann und und ein sehr gutes Verhältnis von Innen- zu Außenvolumen besteht. Trotzdem soll die Dämmwirkung gegenüber herkömmlichen Kältegeräten verbessert oder aber zumindest gleich gehalten werden.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Kältegerät mit den Merkmalen von Anspruch 1. Zur Isolierung des Innenraums werden gemäß der Erfindung Formteile verwendet die einen kern aus Nanoschaum aufweisen. Die Porengröße des Nanoschaums beträgt weniger als 100 Nanometer. Der Kern ist von einer luftdichten Umhüllung umgeben. Das Formteil ist evakuiert, so dass der Innendruck weniger als 100 mbar beträgt. Diese Formteile können zu einem Gehäuse verbunden werden und so den Innenraum des Kältegeräts begrenzen. Sie können aber ebenso auf die Außenseite eines Gehäuses aufgebracht werden und auf diese Weise die Isolierung des Innenraums bilden.
In einem ersten Ausführungsbeispiel sind die Formteile als rechteckige Platten ausgeführt. Solche Platten sind preisgünstig mit hoher Genauigkeit herstellbar. Es lässt sich mit solchen Platten in einfacher Weise ein Gehäuse für ein Kältegerät aufbauen und mit wenig Aufwand montieren.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Gestalt des Formteils an den Anwendungszweck angepasst. So lassen sich beispielsweise Vertiefungen zur Aufnahme von Fachträgern in die Formteile integrieren. Ebenso ist es möglich, dass ein Formteil unterschiedliche Dicke aufweist, so dass z. B. im oberen Bereich des Kältegeräts ein Gefrierfach integriert und die Isolationswirkung in diesem Bereich verstärkt werden kann.
Das den Boden bildende Formteil ist vorteilhaft stufenförmig ausgebildet. Es entsteht so an der Rückseite des Kältegeräts ein von hinten zugänglicher Maschinenraum, in dem beispielsweise der Verdichter untergebracht werden kann. Ein ähnlicher Aufbau lässt sich erzielen, wenn statt des Bodens die Rückwand stufenförmig ausgebildet wird. Auch auf diese Weise lässt sich mit einfachen Mitteln der Maschinenraum realisieren.
Erfindungsgemäß sind die Formteile so miteinander verbunden, dass die Verbindungen eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen wie die Formteile selbst. Hierdurch werden Wärmebrücken an den Verbindungskanten der einzelnen Formteile verhindert. Hiervon betroffen sind insbesondere die Verbindungen zwischen der Rückwand und den daran anschließenden Formteilen, die den Deckel und den Boden, sowie die beiden Seitenwände bilden. Da an der Rückwand meist der Verflüssigen befestigt ist, der eine hohe Wärmeabstrahlung aufweist, darf insbesondere an den Rändern der Rückwand keine Wärmebrücke in den gekühlten Innenraum des Kältegeräts bestehen.
Um einen möglichst niedrigen Wärmeleitwert der Formteile gewährleisten zu können beträgt deren Innendruck vorteilhaft weniger als 5 mbar. Besonders vorteilhaft liegt der Innendruck zwischen 1 und 3 mbar.
Der für die Wärmeleitfähigkeit relevante Innendruck des Formteils kann in der Praxis nicht konstant gehalten werden. Das bedeutet, dass zumindest im Verlauf von mehreren Jahren der ursprüngliche Innendruck aufgrund der Diffusion von Wasserdampf und Luft durch die Umhüllung des Formteils ansteigt. Um diesen Anstieg so gering wie möglich zu halten, wird für die Umhüllung des Formteils eine metallisch bedampfte Mehrschichtfolie verwendet.
Das Dämmaterial des Kerns weist vorteilhaft eine Porengröße von weniger als 50 Nanometer auf. Besonders vorteilhaft besitzt der Nanoschaum Poren in der Größe zwischen 1 und 100 Nanometer. Bei dieser geringen Porengröße ist die Wahrscheinlichkeit von Zusammenstößen zwischen Luftmolekülen so weit herabgesetzt, dass selbst bei einem Anstieg des Innendrucks die Wärmeleitfähigkeit nur in geringem Maße erhöht wird. Auf diese Weise behält das Kältegerät über seine gesamte Lebensdauer ein hervorragendes Isolationsvermögen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.
Es zeigt:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kältegeräts mit aufgebrochener Seitenwand.
1 zeigt ein Kältegerät 1, dessen Innenraum 8 von zwei Seitenwänden 2, einem Boden 4, einem Deckel 5 und einer Rückwand 3 begrenzt ist. Die Öffnung an der Frontseite wird durch die Tür 6 verschlossen. Die Seitenwände 2, der Boden 4, der Deckel 5 und die Rückwand 3 bestehen aus Formteilen, wobei Seitenwände 2, Deckel 5 und Rückwand 3 die Form von Paneelen aufweisen. In dem Boden 4 ist dagegen eine Stufe ausgeformt.
Der Kern der Formteile besteht aus einem porösen Dämmschaum, dem so genannten Nanoschaum. Dieser offenporige, aus Polyurethan bestehende Dämmschaum weist eine Porengröße auf, die im Nanometer-Bereich liegt, idealerweise bei 1–10 Nanometer. Alle Formteile weisen eine luft- und waserdampfdichte Umhüllung auf. Sie besteht aus einer metallisch bedampften Mehrschichtfolie. Die Formteile werden evakuiert bis zu einem Innendruck von idealerweise 1–3 mbar. Die metallisch bedampfte Mehrschichtfolie kann die Diffusion von Wasserdampf und Luft in das Formteil fast vollständig verhindern, so dass dieser Innendruck lange bestehen bleibt. Auch verhindert diese Folie an den Stoßkanten von aneinander gesetzten Formteilen die Bildung von Wärmebrücken, so dass auch dort keine Wärme in den isolierten Innenraum 8 eindringen kann.
Die Formteile werden werksseitig so zu einem Gehäuse verbunden, dass durch die Verbindungstechnik ebenfalls keine Wärme von Außen in den Innenraum gelangen kann. Dies lässt sich beispielsweise mit bestimmten Klebern erreichen, die keine oder nur wenige wärmeleitende Materialien beinhalten.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rückwand 3 zwischen Deckel 5 und Boden 4 eingesetzt. Die Seitenwände 2 sind unterhalb des Deckels 5 angesetzt, überdecken aber den Boden 4 und die Rückwand 3. Auf diese Weise ergeben sich glatte, durchgehende Seitenflächen, an die optisch nur der Deckel 5 angrenzt. Die Seitenwände 2 bilden auch die seitlichen Begrenzungsflächen für den Maschinenraum 7. Auch von oben gesehen ergibt sich eine einheitliche, leicht zu pflegende Fläche.
Der durch die Formteile 2, 3, 4, 5 begrenzte Innenraum 8 wird durch die Tür 6 verschlossen. Diese sitzt auf dem aus den Schmalseiten der Formteile 2, 4, 5 gebildeten Rahmen auf. Auf diese Weise ergibt sich auch eine ansprechende, glatte Frontseite.
Bei der Montage des Kältegeräts wird jeweils die Schmalseite eines Formteils mit der Fläche eines anderen Formteils verbunden. So wird z. B. ein hinterer Streifen der Fläche des Bodens 4 mit der unteren Schmalseite der Rückwand 3 verbunden, während die beiden seitlichen Schmalseiten des Bodens 4 mit Bereichen der Innenflächen der Seitenteile 2 verbunden werden.
Selbstverständlich kann der Innenraum 8 noch mit einer einteiligen Innenschale ausgekleidet werden, so dass der Innenraum keinerlei Ritzen oder Spalte aufweist und gut gereinigt werden kann. Ebenso kann aus Gestaltungsgründen oder zur Steigerung der Stabilität noch eine Außenschale vorgesehen werden, so dass das Kältegerät das Aussehen eines herkömmlichen Kältegeräts erhält.

1: Kältegerät
2: Seitenwand
3: Rückwand
4: Bodenteil
5: Deckel
6: Tür
7: Maschinenraum
8: Innenraum

Claims

Kältegerät (1) mit einem Kälteerzeuger und einem isolierten Innenraum (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (8) durch Formteile (2, 3, 4, 5, 6) isoliert ist, die einen Kern aus porösem Dämmmaterial und eine luftdichte Umhüllung aufweisen, wobei der Innenluftdruck der Formteile gegenüber dem Umgebungsluftdruck des Kältegeräts abgesenkt ist und das Dämmmaterial ein Nanoschaum ist, der eine Porengröße von weniger als 100 Nanometer aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck der Formteile (2, 3, 4, 5, 6) weniger als 100 mbar beträgt.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (2, 3, 5, 6) als rechteckige Platten ausgeführt sind.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestalt der Formteile (4) an den Anwendungszweck angepasst ist.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Boden bildendes Formteil (4) stufenförmig ausgebildet ist.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile (2, 3, 4, 5) so miteinander verbunden sind, dass die Verbindungen eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit aufweisen wie die Formteile (2, 3, 4, 5).
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendruck der Formteile (2, 3, 4, 5, 6) weniger als 5 mbar beträgt.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung der Formteile (2, 3, 4, 5, 6) eine metallisch bedampfte Mehrschichtfolie aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Dämmmaterial für den Kern der Formteile (2, 3, 4, 5, 6) eine Porengröße von weniger als 50 Nanometer aufweist.