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Die
Erfindung betrifft ein Kältegerät umfassend
ein Außengehäuse, mindestens
ein Kältefach, insbesondere
ein Gefrierfach zur Aufbewahrung von Kühlgut, und einen Kühlkreislauf
mit einem Verdampfer zur Kühlung
des Gefrierfachs.
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Ein
Kühlschrank
ist ein elektrisches oder gasbetriebenes Gerät, welches einen gekühlten Innenraum
zur Aufbewahrung von Kühlgut
bereitstellt. Die Temperaturen im Innenraum liegen in der Regel über 0°C, beispielsweise
zwischen +2°C
und +12°C. Ein
Gefrierschrank ist ein entsprechendes Gerät zur Aufbewahrung von Gefriergut
und weist einen Innenraum mit Temperaturen unter 0°C, beispielsweise zwischen –25°C und –4°C, auf. Kühl- und
Gefrierkombinationen besitzen mindestens zwei Innenräume bzw.
zwei voneinander abgetrennte Bereiche für die unterschiedlichen Temperaturbereiche.
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Derartige
Kältegeräte weisen
einen Kühlkreislauf
zur Kühlung
des jeweiligen Innenraums auf. Der Kühlkreislauf nimmt die im Innenraum
befindliche Wärme über einen
damit thermisch gekoppelten Wärmetauscher
auf und gibt diese mittels eins zweiten Wärmetauschers an die Umgebung
ab. Ein Kühlkreislauf
kann eine Vielzahl von Komponenten umfassen, wie zum Beispiel einen
Verflüssiger,
einen Verdampfer, Ventile, Strömungswiderstände und Kühlmittelleitungen.
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Es
ist bekannt, den zur Kühlung
eines Gefrierfachs verwendeten Verdampfer innerhalb des Gefrierfachs
in unmittelbarer Nähe
zum Kühlgut
anzuordnen. Der Verdampfer ragt in das Gefrierfach hinein und unterteilt
dieses in Unterfächer.
Ein derartiger Verdampfer kann als Drahtrohrverdampfer ausgestaltet
sein und hat den Vorteil, dass das Kühlgut im Inneren des Gefrierfachs
direkt mit dem Verdampfer in Kältekontakt
steht. Der Verdampfer ist für
die kalte Luft im Inneren des Gefrierfachs durchlässig und
meist als durch die Kühlmittelleitung
gebildeten Rost ausgestaltet.
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Weiterhin
ist es bekannt, einen Verdampfer außen um das Kühl- oder
Gefrierfach herum anzuordnen. In diesem Fall existiert kein direkter
Kontakt des Kühlguts
mit dem Verdampfer. Das Kühlgut
wird von außen
her gekühlt.
Der Verdampfer kann als Wickelverdampfer ausgestaltet sein, dessen
Kühlmittelleitungen
außen
um das Kühl-
oder Gefrierfach herum gewickelt sind.
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Für den Betrieb
eines Kältegeräts ist der
Wirkungsgrad von besonderer Bedeutung. Weiterhin ist das Kühlvermögen bzw.
das Gefriervermögen
des Kältegeräts bedeutsam.
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Das
Kühl- bzw.
Gefriervermögen
beschreibt die Fähigkeit
des Kältegeräts, wie
stark bzw. wie schnell Kühlgut
mit gegebener Masse und gegebener Wärmekapazität innerhalb einer vorgegebenen Zeit
abgekühlt
werden kann.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältegerät anzugeben,
welches einen hohen Wirkungsgrad hat und über ein großes Kühl- bzw. Gefriervermögen verfügt.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch das Kältegerät wie in
den unabhängigen
Anspruch angegeben.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche jeweils
einzeln angewandt oder in geeigneter Weise beliebig miteinander
kombiniert werden können,
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche
oder werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
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Das
erfindungsgemäße Kältegerät umfasst ein
Außengehäuse, mindestens
ein Kühlfach
zur Aufbewahrung von Kühlgut,
und einen Kühlkreislauf
mit einem Verdampfer zur Kühlung
des Kühlfachs,
wobei der Verdampfer einen ersten Verdampferteil und einen zweiten
Verdampferteil aufweist, wobei der erste Verdampferteil außerhalb
des Kühlfachs
angeordnet ist, und wobei der zweite Verdampferteil innerhalb des
Kühlfachs
angeordnet ist.
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Durch
die Kombination eines im Inneren des Kühlfachs angeordneten Verdampferteils
und eines außerhalb
des Kühlfachs
angeordneten Verdampferteils wird der Energieverbrauch des Kältegeräts verbessert,
der Wirkungsgrad gesteigert und das Kühl- bzw. Gefriervermögen des Kältegeräts deutlich verbessert.
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Im
Falle eines Gefriergeräts
ist das Kühlfach als
Gefrierfach ausgebildet und das Kühlgut ist Gefriergut.
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Vor
dem Hintergrund, dass Kühl-
und Gefriergut in der Regel keinen großen Temperaturschwankungen
unterliegen soll und insbesondere Gefriergut üblicherweise nicht zwischenzeitlich
auftauen darf, ist die Kombination der beiden Verdampferteile mit dem
ersten Verdampferteil außerhalb
des Kühlfachs
oder Gefrierfachs und dem zweiten Verdampferteil innerhalb des Kühlfachs
oder Gefrierfachs besonders vorteilhaft.
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Insbesondere
wenn warmes, zu gefrierendes Gut in ein Gefrierfach gestellt wird,
welches bereits kaltes gefrorenes Gefriergut enthält, ist
ein ausreichendes Gefriervermögen
besonders wichtig, um sicherzustellen, dass das bereits im Gefrierfach
befindliche Gefriergut nicht auftaut.
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Mit
Hilfe der beiden Verdampferteile wird das Kühlgut nicht nur von außen sondern
auch vom Inneren des Kühlfachs
her gekühlt
und es wird auch bei hohen Kühlleistungen,
wenn das Kühlmittel
am Ausgang des Verdampfers deutlich warmer ist als am Eingang des
Verdampfers, besonders schnell eine homogene Temperaturverteilung
im Inneren des Kühlfachs
oder Gefrierfachs erreicht.
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Außerdem wird
durch diese Art des Kälteeintrags
ein unmittelbarer Wärmekontakt
mit dem Kühlgut
erreicht, welches den Wirkungsgrad des Kältegeräts verbessert.
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In
einer Ausgestaltung umgibt der erste Verdampferteil das Kühlfach oder
Gefrierfach. Hierbei kann das erste Verdampferteil eine Fläche aufweisen,
welche mindestens 50% der Außenfläche des Kühlfachs
oder Gefrierfach entspricht.
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Beispielsweise
kann der erste Verdampferteil als Wickelverdampfer ausgestaltet
sein. Hierbei sind Kühlmittelleitungen
zur Führung
des verdampften Kühlmittels
um das Kühlfach
oder Gefrierfach herum gewickelt.
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Das
Kühlfach
oder Gefrierfach als solches kann aus Kunststoff oder einem Metall
wie zum Beispiel aus Aluminium oder einer Aliminiumlegierung gefertigt
sein.
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Vorteilhafterweise
steht der erste Verdampferteil in einem gut Wärme leitenden Kontakt mit dem Kühlfach oder
Gefrierfach in Verbindung, um Wärmeübergangswiderstände zu minimieren.
Beispielsweise sind die Kühlmittelleitungen
mit einem aus einem Metall gefertigten Kühlfach oder Gefrierfach verlötet oder
verschweißt.
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In
einer Ausgestaltung sind der erste Verdampferteil und der zweite
Verdampferteil in Reihe geschaltet. Hierbei fließt das in dem Kühlmittelkreislauf
des Kältegeräts zirkulierende
Kühlmittel
zunächst
durch den einen Verdampferteil, um anschließend durch den anderen Verdampferteil
zu strömen.
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Es
ist auch möglich,
dass der erste Verdampferteil und der zweite Verdampferteil parallel
geschaltet sind. Eine derartige Anordnung ist vorteilhaft in Hinblick
auf die Minimierung des Strömungswiderstandes
des Verdampfers, welches sich positiv auf den Wirkungsgrad des Verdampfers
bzw. des Kühlkreislaufs
insgesamt auswirkt.
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Bei
einer Parallelschaltung spaltet sich der von dem Kompressor generierte
Kühlmittelstrom
in zwei Teile auf, wobei ein erster Teil durch den ersten Verdampferteil
und ein zweiter Teil durch den zweiten Verdampferteil strömt. Die
beiden Kühlmittelstromteile
werden vor dem Kompressor wieder vereint.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist der zweite Verdampferteil als Drahtrohrverdampfer
ausgestaltet. Ein Drahtrohrverdampfer umfasst ein mäanderförmig oder
spiralförmig
und in der Regel in einer Ebene gebogenes Rohr zur Führung des
verdampften Kühlmittels.
Das Rohr weist Strukturen zur Vergrößerung der Oberfläche und
zur besseren Abgabe der Kälte
wie zum Beispiel Drähte
oder Lamellen auf.
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Der
zweite Verdampfer ist vorteilhafterweise im Wesentlichen planar
bzw. zweidimensional, um möglichst
wenig Volumen im Kühlfach
einzunehmen. Der zweite Verdampfer kann insbesondere von der im
Kühlfach
befindlichen Kühlluft
durchströmt
werden.
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In
einer speziellen Ausgestaltung unterteilt der zweite Verdampferteil
das Kühlfach
horizontal. Hierbei kann ein flächig
ausgestalteter zweiter Verdampferteil unterhalb einer fest installierten
Kühlgutablage
angeordnet sein. Die Kühlgutablage
ist insbesondere als ein Gitterrost zur Unterstützung einer Kältekonvektion
im Inneren des Kühlfachs
ausgestaltet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist das Kühlfach einen Kühlgutbehälter aus
Metall, insbesondere aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung,
auf. Durch eine metallische Ausgestaltung des Kühlgutbehälters wird eine effiziente
Kälteübertragung
von dem ersten Verdampferteil auf das Kühlgut bewirkt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist der zweite Verdampferteil Wärmeübertragungselemente, insbesondere
Kühldrähte, Kühlrippen
oder Lamellen, auf. Mit Hilfe der Wärmeübertragungselemente wird die
Oberfläche
zur Abgabe der Kälte
an das Kühlfach vergrößert und
somit der Wärmeübertrag
vom zweiten Verdampferteil an das Kühlgut verbessert.
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Weitere
vorteilhafte Einzelheiten und Aspekte, welche jeweils einzeln angewandt
oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert werden können, werden
anhand der folgenden Zeichnung, welche die Erfindung exemplarisch
illustrieren soll, näher
erläutert.
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Die 1 zeigt
schematisch eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kältegeräts 1 in einer
Schnittansicht von der Seite mit einem Außengehäuse 2 und einem darin
befindlichen Kältefach 3, das
im vorliegenden Fall als Gefrierfach ausgebildet ist. Das Gefrierfach 3 wird
mit Hilfe eines Kühlkreislaufs 6 gekühlt. In
dem Gefrierfach 3 kann Kühlgut 5 bei gegenüber der
Umgebung kälteren
Temperaturen aufbewahrt werden.
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Das
Gefrierfach 3 ist über
eine Tür 13 zugänglich und
kann durch diese geöffnet
bzw. verschlossen werden. Das Gefrierfach 3 weist einen Kühlgutbehälter 9 auf,
welcher aus einer Aluminiumlegierung gefertigt ist, und somit einen
Kälteeintrag vom
ersten Verdampferteil 7 in das Gefrierfach 3 erleichtert.
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Der
Kühlkreislauf 6 umfasst
einen Kompressor 11 zur Verdichtung eines in dem Kühlkreislauf 6 zirkulierenden
Kühlmittels,
einen Verflüssiger 12 zur Verflüssigung
des komprimierten Kühlmittels
unter Abgabe von Wärme
an die Umgebung, einen Verdampfer 4 zum Verdampfen des
abgekühlten
und verflüssigten
Kühlmittels
unter Generierung von Kälte
zur Kühlung
des Gefrierfachs 3. Kühlmittelleitungen 14 stellen
die fluidleitende Verbindung zwischen den jeweiligen Komponenten 11, 12, 4 zur
Bildung des Kühlkreislaufs 6 her.
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Der
Verdampfer 4 weist einen ersten Verdampferteil 7 und
einen zweiten Verdampferteil 8 auf. Der erste Verdampferteil 7 ist
außerhalb
des Gefrierfachs 3 angeordnet und umgibt dieses. Die Oberfläche des
ersten Verdampferteils 7 entspricht etwa 80% der äußeren Oberfläche des
Gefrierfachs 3 und stellt somit einen innigen Wärmekontakt
mit dem Gefrierfach 3 her. Der erste Verdampferteil 7 ist
als Wickelverdampfer ausgestaltet und umfasst eine Kühlmittel
führende
Leitung (nicht dargestellt), welche um das Gefrierfach 3 herum
gewickelt ist.
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Der
zweite Verdampferteil 8 ist im Inneren des Gefrierfachs 3 angeordnet
und unterteilt dieses horizontal. Der zweite Verdampferteil 8 weist
Wärmeübertragungselemente 10 in Form
von Kühldrähten sowie
Kühllamellen
auf, um die Abgabe der Kälte
an das Gefrierfach 3 und damit an das Kühlgut 5 zu verbessern.
Durch die Wärmeübertragungselemente 10 wird
die Oberfläche
des zweiten Verdampferteils 8 in erheblicher Weise vergrößert und
somit ein Wärmeübergangswiderstand
erheblich reduziert.
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Der
erste und zweite Verdampferteil 7, 8 sind im Kühlkreislauf 6 in
Reihe geschaltet. Mit Hilfe der Kombination der beiden Verdampferteile 7, 8 wird das
Kühl- bzw.
Gefriervermögen
des Kältegeräts 1 verbessert
und durch die verbesserte Homogenisierung der Temperaturverteilung
in dem Inneren des Gefrierfachs 3 der Wirkungsgrad des
Kältegeräts 1 verbessert.
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Die
Erfindung betrifft ein Kältegerät 1 umfassend
ein Außengehäuse 2,
mindestens ein Gefrierfach 3 zur Aufbewahrung von Kühlgut 5,
und einen Kühlkreislauf 6 mit
einem Verdampfer 4 zur Kühlung des Gefrierfachs 3,
wobei der Verdampfer 4 einen ersten Verdampferteil 7 und
einen zweiten Verdampferteil 8 aufweist, wobei der erste
Verdampferteil 7 außerhalb
des Gefrierfachs 3 angeordnet ist, und wobei der zweite
Verdampferteil 8 innerhalb des Gefrierfachs 3 angeordnet
ist, und zeichnet sich durch einen besonders guten Wirkungsgrad
sowie ein hohes Kühl-
bzw. Gefriervermögen
aus.
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- 1
- Kältegerät
- 2
- Außengehäuse
- 3
- Gefrierfach
- 4
- Verdampfer
- 5
- Kühlgut
- 6
- Kühlkreislauf
- 7
- erstes
Verdampferteil
- 8
- zweites
Verdampferteil
- 9
- Kühlgutbehälter
- 10
- Wärmeübertragungselemente
- 11
- Kompressor
- 12
- Verflüssiger
- 13
- Tür
- 14
- Kühlmittelleitungen
- 15
- Verschäumung