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Die
Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere
Haushalts-Kältegerät.
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Die
US 6,612,116 B2 beschäftigt
sich mit einem Haushaltskühlschrank, in dessen Kühlraum
ein Frischkühlabteil befestigt ist. Das Frischkühlabteil umfasst
ein innerhalb des Kühlraums befestigtes Gehäuse,
eine im Gehäuse angeordnete Schublade und ein innerhalb
des Gehäuses angeordnetes thermoelektrisches Element, welches
einen steuerbaren Temperaturfluss zum Kühlen des Frischkühlabteils erzeugt
und sich in einer hinter der Schublade angeordneten Kammer des Gehäuses
befindet.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein weiteres Kältegerät,
insbesondere Haushaltskältegerät, mit mindestens
einem innerhalb eines Kühlraums angeordneten Kühlfach
bereitzustellen, das in einfacher Weise auf einer vorgebbaren Kühltemperatur
unter verbesserter Einhaltung einer gewünschten Luftfeuchtigkeit
gehalten werden kann.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Kältegerät,
aufweisend ein Gehäuse, mindestens einem innerhalb des
Gehäuses angeordneten Kühlraum, mindestens einen
Kältekreislauf, mindestens ein innerhalb des Kühlraums
angeordnetes Kühlfach und mindestens eine mindestens einen
Latentwärmespeicher aufweisende Kältevorrichtung,
die eingerichtet ist, das Kühlfach zu kühlen.
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Das
erfindungsgemäße Kältegerät,
das z. B. als ein Haushaltskühlschrank insbesondere in No-Frost
Technik, oder als ein sonstiges Haushalts-Kühlgerät
wie z. B. als ein Haushalts-Kühl-/Gefrierkombinationsgerät,
ausgeführt sein kann, weist den Kältekreislauf
zum Kühlen des Kühlraums und zusätzlich
die Kältevorrichtung zum Kühlen des innerhalb
des Kühlraums angeordneten Kühlfachs auf. Der
Kältekreislauf umfasst z. B. insbesondere mindestens einen
Verdampfer und mindestens einen Kompressor.
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Das
jeweilige Kühlfach kann durch die Bereitstellung des Latentwärmespeichers
im Wesentlichen luftdicht und damit einhergehend weitgehend feuchtigkeitsdicht
ausgebildet sein, d. h. weitgehend luftdicht vom Kühlraum
und/oder vom Kühlraum im Wesentlichen thermisch isoliert
bzw. separiert sein. Handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Kältegerät
insbesondere um ein Kühl-/Gefrierkombinationsgerät,
dann kann das Fach gegenüber dessen Kühl- und
Gefrierfach weitgehend thermisch isoliert und/oder weitgehend luftdicht
innerhalb des Kühl-/Gefrierkombinationsgeräts
angeordnet sein. Das Fach kann insbesondere eine luftdichtverschließbare
Zugangseinrichtung, z. B. in Form einer Klappe, aufweisen. Das Fach
kann in besonders vorteilhafter Weise auch mit einer Schublade ausgestattet
sein. Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäß konstruierte
Haushalts-Kältegeräte, dass das Kühlfach
auf weitgehend konstanter Temperatur unter gleichzeitiger Einhaltung
einer ausreichenden, insbesondere weitgehend konstanten, relativen
Luftfeuchtigkeit gehalten werden kann. Dies ist insbesondere bei
einem Mehrzonenkältegerät vorteilhaft.
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Das
Fach ist beispielsweise als Frischkühlfach ausgebildet,
das insbesondere zum Lagern von Obst oder Gemüse vorgesehen
ist. Es kann aufgrund der den Latentwärmespeicher aufweisenden
Kältevorrichtung auf eine von dem restlichen Kühlraum
unterschiedliche, insbesondere niedrigere, Temperatur gehalten werden.
Somit ist es möglich, z. B. die Temperatur des Fachs derart
zu regeln, dass diese insbesondere zwischen –4°C
und +4°C liegt.
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Erfindungsgemäß weist
die Kältevorrichtung den Latentwärmespeicher auf.
Als Latentwärmespeicher kann beispielsweise ein massiver
Metallblock verwendet sein. Es kann aber auch ein Latentwärmespeicher
verwendet werden, der eine eine teilweise Phasenumwandlung durchlaufende
Flüssigkeit aufweist, wie beispielsweise eine wässrige
Salzlösung, eine alkoholische Lösung, und/oder
eine Glykol-Wassermischung. Aufgrund des Latentwärmespeichers ist
es insbesondere möglich, das Fach auch ohne laufenden Kompressor
des Kältekreislaufs gezielt zu kühlen, wodurch
es ermöglich wird, die Temperatur des Fachs genauer zu
regeln. Der Latentwärmespeicher sorgt also in vorteilhafter
Weise dafür, dass das Kühlfach auch während
der Totzeiten, d. h. Ausschaltzeitdauern des Kompressors des Kältekreislaufs,
weiter gekühlt werden kann. Er wirkt somit insbesondere
als eine Art Kältepufferaggregat. Insbesondere ist es durch
den Latentwärmespeicher ermöglicht, eine gewünschte
Temperatur oder einen gewünschten Temperaturbereich im
Fach konstanter einhalten zu können.
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Insbesondere
kann das Kühlfach im Kühlraum des jeweiligen Haushalts-Kältegeräts
als Zusatzfach vorgesehen sein. Dieses lässt sich in vorteilhafter
Weise zusammen mit dem Latentwärmespeicher sowie ein oder
mehreren zugehörigen thermischen Wärmeübertragungskomponenten
wie z. B. Wärmebrücke, Kühlkörper
als Baueinheit bzw. Modul in den Innenbehälter eines Haushalts-Kühlgeräts
einbauen. Dadurch ist es möglich, ein und denselben Typ
von Innenbehälter für unterschiedliche Kältegerätetypen
mit und ohne Kühlfach zu verwenden, was die Herstellung
und Lagerhaltung vereinfacht. Bei Bedarf lässt sich ein
derartiger Innenbehälter werksseitig mit einem solchen
Kühlfachmodul nachrüsten.
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Für
eine relativ gute Kühlung kann der Latentwärmespeicher
in vorteilhafter Weise im Bereich mindestens einer Wärmesenke
des Kältegeräts angeordnet sein.
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Umfasst
das erfindungsgemäße Kältegerät insbesondere
ein Gefrierabteil, dann kann der Wärmelatentspeicher vorzugsweise
innerhalb des Gefrierabteils angeordnet und/oder mit diesem thermisch
gekoppelt sein.
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Umfasst
das erfindungsgemäße Kältegerät insbesondere
einen Kälteluftkanal, der eingerichtet ist, von dem Kältekreislauf
gekühlte Luft in den Kühlraum zu leiten, dann
kann der Wärmelatentspeicher vorzugsweise zumindest teilweise
oder ganz im Luftkanal angeordnet und/oder mit dem Luftkanal thermisch
gekoppelt sein. Dadurch ist es möglich, dass der Latentwärmespeicher
zumindest teilweise oder ganz von der gekühlten Luft des
Luftkanals gekühlt wird. Damit das Fach mit dem innerhalb
des Luftkanals angeordneten Latentwärmespeicher thermisch gekoppelt
ist, weist gemäß einer vorteilhaften Variante
des erfindungsgemäßen Kältegeräts
dieses mindestens eine thermisch mit dem Latentwärmespeicher
gekoppelte Wärmebrücke auf, die vorzugsweise in
einer im Bereich des Fachs angeordneten Öffnung einer den
Luftkanal von dem Kühlraum trennenden Wand zumindest teilweise
angeordnet ist. Die Wärmebrücke kann insbesondere
derart eingerichtet sein, dass sie, wenn in einem ersten Betriebsmodus betrieben,
mit dem Latentwärmespeicher thermisch gekoppelt ist, und
wenn in einem zweiten Betriebsmodus betrieben, von dem Latentwärmespeicher thermisch
entkoppelt ist oder zumindest mit dem Latentwärmespeicher
mit einem geringeren Kopplungsgrad thermisch gekoppelt ist als im
ersten Betriebsmodus. Dadurch ist es z. B. möglich, die
Temperatur des Fachs zu steuern oder zu regeln. Um dies zu realisieren,
können der Wärmebrücke in vorteilhafter Weise
ein oder mehrere Aktoren zugeordnet sein, die eine mechanische Trennung
beispielsweise zwischen dem Latentwärmelatentspeicher und
der Wärmebrücke veranlassen, indem sie z. B. die
Wärmebrücke leicht von dem Latentwarmespeicher
wegdrücken. Als Aktoren können beispielsweise
Kniehebel mit Federvorspannung, Piezoaktoren, elektromechanische,
pneumatische und/oder hydraulische Aktoren verwendet sein.
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Für
eine verbesserte Kühlung des jeweiligen Fachs kann der
Latentwärmespeicher in vorteilhafter Weise mindestens einen
mit der dem Luftkanal abgewandten Seite der Wärmebrücke
gekoppelten und in das Fach zumindest teilweise hineinragenden Kühlkörper
aufweisen. Die Wärmebrücke des erfindungsgemäßen
Kältegerätes kann zweckmäßiger
Weise auch derart eingerichtet sein, dass sie, wenn in einem dritten
Betriebsmodus betrieben, mit dem Kühlkörper thermisch
gekoppelt ist, und wenn in einem vierten Betriebsmodus betrieben,
von dem Kühlkörper thermisch entkoppelt ist oder
zumindest mit dem Kühlkörper mit einem geringeren
Kopplungsgrad thermisch gekoppelt ist als im dritten Betriebsmodus.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kältegeräts weist dieses mindestens einen mit
dem Kühlkörper des Fachs thermisch gekoppelten
zweiten Temperatursensor und eine mit dem zweiten Temperatursensor gekoppelte
Steuerungsvorrichtung auf, die eingerichtet ist, aufgrund von dem
zweiten Temperatursensor stammenden Signalen die Wärmebrücke
derart anzusteuern, dass die Temperatur des Kühlkörpers eine
vorgegebene Temperatur aufweist oder die Temperatur des Kühlkörpers
innerhalb eines vorgegebenen Temperaturintervalls liegt. Die Steuerungsvorrichtung
kann somit zweckmäßigerweise eingerichtet sein,
die Wärmebrücke einerseits derart anzusteuern,
dass sie eine relativ gute Kopplung mit dem Kühlkörper
und dem Latentwärmespeicher aufweist, d. h. dass der Kühlkörper
mit dem Latentwärmespeicher über die Wärmebrücke
relativ gut thermisch gekoppelt ist. Dadurch wird es ermöglicht,
das Fach zu kühlen. Andererseits kann die Steuerungsvorrichtung zweckmäßigerweise
eingerichtet sein, den thermischen Übergang zwischen der
Wärmebrücke und dem Latentwärmespeicher
und/oder dem Kühlkörper z. B. unter Verwendung
oben genannter Aktoren zu verschlechtern. Die Steuerungsvorrichtung
kann somit in vorteilhafter Weise dazu verwendet werden, die Temperatur
des Kühlkörpers innerhalb eines definierten Temperaturbereichs
zu halten, insbesondere mit dem Ziel, die Feuchtigkeit im Fach konstant
bzw. innerhalb eines bestimmten Feuchtebereichs zu halten. Um z.
B. bei 0°C des Fachs die Feuchte im Bereich zwischen 70%
rH (rH = „relative humidity” = relative Luftfeuchte)
und 90% rH zu halten, sollte die Temperatur des Kühlkörpers
vorzugsweise zwischen –1,3°C und –4,2°C
liegen. Die Steuerungsvorrichtung kann dann die Wärmebrücke
und gegebenenfalls den Kältekreislauf bzw. den Luftstrom
im Kälteluftkanal z. B. über eine Steuerung einer
innerhalb des Luftkanals angeordneten Klappe geeignet beeinflussen
oder synchron zum Abtauzyklus ebenfalls einen Abtauvorgang am Kühlkörper
steuern.
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Dem
Kühlkörper kann ein insbesondere drehzahlsteuerbarer
Lüfter zugeordnet sein, der für einen Kälteluftstrom
innerhalb des Fachs sorgt. Zur Temperierung des Fachs kann der Lüfter
drehzahlgesteuert die Luft innerhalb des Fachs z. B. über
ein Luftleitsystem (Kanal) über den Kühlkörper
leiten.
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Das
erfindungsgemäße Kältegerät
kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform mindestens
einen innerhalb des Fachs angeordneten und mit der Steuerungsvorrichtung
gekoppelten ersten Temperatursensor aufweisen, wobei die Steuerungsvorrichtung
insbesondere eingerichtet ist, aufgrund von dem ersten Temperatursensor
stammenden Signalen die Wärmebrücke zweckmäßiger
Weise derart anzusteuern, dass die Temperatur des Fachs innerhalb
eines vorgegebenen Temperaturbereichs, insbesondere von –4°C
bis +4°C, liegt oder eine vorgegebene Temperatur, insbesondere
von etwa 0°C, hält.
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Umfasst
das erfindungsgemäße Kältegerät insbesondere
ein Gefrierabteil, innerhalb dessen der Latentwärmespeicher
angeordnet ist, dann kann das erfindungsgemäße
Kältegerät in vorteilhafter Weise einen mit dem
Latentwärmespeicher und dem Fach gekoppelten Fluidkreislauf
aufweisen, der eingerichtet ist, ein von dem Latentwärmespeicher
gekühltes Fluid zum Fach zu führen. Dieses Fluid
kann insbesondere ein Fluid des Latentwärmespeichers sein, der
dann insbesondere ein Fluid-Latentwärmespeichers sein kann,
der keine vollständige Phasenumwandlung aufweist, so dass
auch im kalten Zustand die Kühlsohle flüssig oder
zumindest gelartig bleibt, wodurch eine Förderung des Fluids
z. B. durch eine geeignete Pumpe, wie z. B. eine Schlauch- oder Drehschieberpumpe,
ermöglicht wird.
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Der
Fluidkreislauf des erfindungsgemäßen Kältegeräts
kann ggf. insbesondere eine steuerbare Fördervorrichtung,
insbesondere eine steuerbare Pumpe, aufweisen, die eingerichtet
ist, einen Fluss des Fluids des Fluidkreislaufs für eine
Temperaturregelung des Fachs zu steuern.
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Für
eine verbesserte Kühlung des Fachs kann das erfindungsgemäße
Kältegerät in vorteilhafter Weise mindestens einen
mit dem Fluidkreislauf thermisch gekoppelten und innerhalb des Fachs
oder mit diesem thermisch gekoppelten Kühlkörper
aufweisen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kaltegerats weist dieses mindestens einen mit dem Kühlkörper
thermisch gekoppelten zweiten Temperatursensor und eine mit dem
zweiten Temperatursensor gekoppelte Steuerungsvorrichtung, die insbesondere
eingerichtet ist, aufgrund von dem zweiten Temperatursensor stammenden
Signalen die Fördervorrichtung derart anzusteuern, dass
die Temperatur des Kühlkörpers eine vorgegebene
Temperatur aufweist oder die Temperatur des Kühlkörpers
innerhalb eines vorgegebenen Temperaturintervalls liegt. Die Steuerungsvorrichtung
kann somit zweckmäßigerweise eingerichtet sein,
die Fördervorrichtung des Fluidkreislaufs insbesondere
derart anzusteuern, dass sie gekühltes Fluid zum Fach,
insbesondere zu dessen Kühlkörper, wenn das Fach
einen solchen umfasst, fördert, um das Fach zu kühlen.
Die Steuerungsvorrichtung kann somit vorteilhaft dazu verwendet
werden, die Temperatur des Kühlkörpers innerhalb
eines definierten Temperaturbereichs zu halten, insbesondere mit
dem Ziel, die Feuchtigkeit im Fach konstant bzw. innerhalb eines
bestimmten Feuchtebereichs zu halten. Um z. B. bei 0°C
des Fachs die Feuchte im Bereich zwischen 70% rH und 90% rH zu halten,
sollte die Temperatur des Kühlkörpers insbesondere
zwischen –1,3°C und –4,2°C liegen.
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Dem
Kühlkörper kann ein insbesondere drehzahlsteuerbarer
Lüfter zugeordnet sein, der für einen Kälteluftstrom
innerhalb des Fachs sorgt. Zur Temperierung des Fachs kann der Lüfter
drehzahlgesteuert die Luft innerhalb des Fachs z. B. über
ein Luftleitsystem (Kanal) über den Kühlkörper
leiten.
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Das
erfindungsgemäße Kältegerät
kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform mindestens
einen innerhalb des Fachs angeordneten und mit der Steuerungsvorrichtung
gekoppelten ersten Temperatursensor aufweisen, wobei die Steuerungsvorrichtung
zweckmäßigerweise eingerichtet ist, aufgrund von
dem ersten Temperatursensor stammenden Signalen die Fördervorrichtung
insbesondere derart anzusteuern, dass die Temperatur des Fachs innerhalb
eines vorgegebenen Temperaturbereichs, insbesondere von –4°C
bis +4°C, liegt oder eine vorgegebene Temperatur, insbesondere von
etwa 0°C, hält.
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Je
nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Kältegerätes können sich folgende Vorteile ergeben:
Das
Fach kann nachrüstbar und/oder auch entnehmbar sein. Das
Fach benötigt keine feste Verbindung zum Kältekreislauf
bzw. Kühlkreislauf, so dass keine größeren Änderungen
am Grundgerät erforderlich sind. Insbesondere wenn das
erfindungsgemäße Kältegerät
als sogenanntes „No-Frost” Gerät ausgeführt
ist, kann das Fach als ein Fach mit relativ großer Luftfeuchte
realisiert werden, das insbesondere zur Lagerung von Obst und Gemüse
geeignet ist. Ein Wärmelatentspeicher ist relativ preisgünstig
und produziert relativ wenig Eigenwärme, wodurch ein relativ energiesparender
Betrieb ermöglicht wird. Eine Kommunikation zwischen einer
Steuerungsvorrichtung für den Kältekreislauf und
einer Steuerungsvorrichtung für die den Wärmelatentspeicher
aufweisenden Kältevorrichtung zur Kühlung des
Fachs ist nicht erforderlich, da der Latentwärmespeicher
eine Kühlung auch ohne laufendem Kältekreislauf
zumindest für eine bestimmte Zeitdauer erlaubt. Dadurch
ist es möglich, den Aufbau des erfindungsgemäßen
Kältegerätes zu vereinfachen.
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Sonstige
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
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Die
Erfindung und ihre Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend
anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen jeweils schematisch:
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1 einen
Haushaltskühlschrank in einer perspektivischen Darstellung,
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2 eine
Seitenansicht des Haushaltskühlschranks in geschnittener
Darstellung mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß konstruierten
Kühlfacheinheit,
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3 eine
Detailansicht des Haushaltskühlschranks von 2,
und
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4 eine
Detailansicht eines alternativ ausgebildeten Haushaltskühlschranks.
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Elemente
mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 mit 4 jeweils
mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt
in schematischer Darstellung einen Haushaltskühlschrank 1 in
perspektivischer Darstellung als Beispiel eines Haushalts-Kältegerätes.
Die 2 zeigt eine schematische Seitenansicht des Haushaltskühlschranks 1 von 1 in
geschnittener Darstellung und die 3 zeigt
eine schematische Detailansicht des Haushaltskühlschranks 1.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Haushaltkühlschrank 1 als
eine Kühl-/Gefrierkombination in sogenannter „No-Frost”-Technik
ausgeführt. Er weist ein Gehäuse 2 mit
einer Rückwand 3, zwei Seitenwänden 4 und
einer Trennwand 5 auf, innerhalb dem ein Gefrierraumabteil
bzw. Gefrierraum 6 und ein Kühlraumabteil bzw.
Kühlraum 7 eines Innenbehälters IB angeordnet sind.
Das Gefrierabteil 6 ist vom Kühlraumabteil 7 durch
die horizontale Trennwand 5 getrennt. Der Haushaltskühlschrank 1 umfasst
ferner eine am Gehäuse 2 angeschlagene Tür 8 zum
Verschließen des Gefrierabteils 6 und eine am
Gehäuse 2 angeschlagenen Tür 9 zum
Verschließen des Kühlraumabteils 7.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind im Kühlraumabteil
bzw. Kühlraum 7 mehrere Fächer F im Zwischenraum
zwischen im vorgebbaren Höhenabstand voneinander versetzt
angeordneten Traggittern oder Tragplatten 10 vorgesehen. Auf
den Traggittern oder Tragplatten 10 kann Kühlgut abgelegt
werden. Die Innenwand 11 der Tür 9 des Kühlraumabteils 7 weist
Türabsteller 12 auf.
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Der
Haushaltskühlschrank 1 in „No-Frost”-Technik
weist einen dem Fachmann im Wesentlichen bekannten Kältekreislauf
zum Kühlen des Gefrierabteils 6 und des Kühlraumabteils 7 auf. In
den 2, 3 ist von dem Kältekreislauf
lediglich sein Verdampfer 20 schematisch dargestellt. Des Weiteren
weist der Haushaltskühlschrank 1 einen im Falle
des vorliegenden Ausführungsbeispiels in der vertikal angeordneten
Rückwand 3 eingelassenen und im Wesentlichen vertikal
verlaufenden Kälteluftkanal bzw.
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Luftkanal
bzw. Luftführungskanal 21 auf, der mittels einer
im Wesentlichen vertikal angeordneten Trennwand 22 von
dem Kälteraum 7 abgetrennt ist. Der Luftkanal 21 ist
einerseits mit dem Verdampfer 20 gekoppelt und weist ein
oder mehrere in die Trennwand 22 eingelassene Öffnungen 23 (siehe 3)
auf, so dass von dem Verdampfer 20 gekühlte Luft über
den Luftkanal 21 hochströmt und durch die Öffnungen 23 (siehe 3)
in der Trennwand 22 in den Kühlraum 7 gelangen
kann. Zusätzlich weist die das Kühlraumabteil 7 und
das Gefrierabteil 6 trennende, im Wesentlichen waagrecht
angeordnete Trennwand 5 ein oder mehrere Öffnungen 24 auf, durch
die Luft vom Kühlraum 7 zum Verdampfer 20 gelangen
kann, um von diesem abgekühlt zu werden. Während
im Gefrierfach 6 üblicherweise Temperaturen zwischen –6
und –23°C, vorzugsweise etwa –18°C
vorliegen, weist der Kühlraum 7 eine Temperatur
zwischen 2 bis 8°C auf.
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Zur
Steuerung bzw. Regelung der Temperatur des Kühlraums 7 weist
der Haushaltskühlschrank 1 im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels der 1 mit 3 einen
Lüfter 25 (siehe 3), eine
im Luftkanal 21 angeordnete Klappe 26 und einen
im Kühlraumabteil 7 im Bereich der offenen Fächer
F angeordneten Temperatursensor 29 (siehe 2) auf,
die mit einer Hauptsteuerungselektronik 13 (siehe 1)
des Haushaltskühlschranks 1 in nicht dargestellter
Weise elektrisch verbunden sind. Der Lüfter 25 ist
vorzugsweise im Bereich des Verdampfers 20 vorgesehen,
um von dem Verdampfer 20 gekühlte Luft in das
Kühlraumabteil 7 und in das Gefrierabteil 6 zu
leiten. Ein für das Gefrierabteil 6 entstehender Kaltluftstrom
ist mit Pfeilen 27 und ein für das Kühl- bzw.
Kälteraumabteil 7 entstehender Kaltluftstrom ist mit
Pfeilen 28 verdeutlicht. Damit das Kühlraumabteil 7 seine
Soll-Temperatur erreicht und hält, steuert die Hauptsteuerungselektronik 13 den
Lüfter 25, einen nicht näher dargestellten
Kompressor des Kältekreislaufs und die Klappe 26 in
für den Fachmann in allgemein bekannter Weise geeignet,
insbesondere intermittierend an. Die Klappe 26 ist dabei
vorgesehen, je nach Stellung den Luftkanal 21 zu verschließen
oder zu öffnen, um den durch die Pfeile 28 angedeuteten Kaltluftstrom
des Kühlraumabteils 7 zu steuern, d. h. zu kontrollieren,
und damit einhergehend eine bestimmte Temperatur oder einen gewünschten
Temperaturbereich für den Kaltluftstrom im Luftkanal 21 einzustellen.
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Im
unteren Bereich des Kühlraumabteils 7 ist im Falle
des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine in der 2 durch
eine punktierte Umrahmung angedeutete und in der 3 näher
dargestellte Frischkühlfacheinheit 30 angeordnet,
die ein Feuchte- bzw. Frischkühlfach 32 umfasst.
Für dieses Kühlfach 32 ist vorzugsweise
eine gegenüber der Kühltemperatur des oberen Bereichs
des Kühlraumabteils 7 niedrigere Temperatur gewünscht,
um z. B. Obst und Gemüse möglichst lange frisch,
d. h. ohne die Gefahr des Austrocknens, aufbewahren zu können.
Das Frischkühlfach 32 wird von der den Kühlraum 7 und
das Gefrierabteil 6 trennenden, unteren Trennwand 5,
der vertikalen, hinteren Trennwand 22 des Luftkanals 21 als
Rückwand und den Seitenwänden des Innenbehälters
IB des Kühlraumabteils 7 begrenzt und umfasst
eine horizontal verlaufende, ein thermisch isolierendes Material
aufweisende obere Trennwand 31. Diese ist im Falle des
vorliegenden Ausführungsbeispiels mittels Befestigungsmitteln
an den Seitenwänden des Innenbehälters IB und
der vertikalen Trennwand 22 und/oder der Rückwand 3 des
Innenbehälters IB und/oder des Gehäuses 2 befestigt.
Als Befestigungsmittel sind z. B. Schrauben 48 vorgesehen. Die
Trennwand 31 kann aber auch mit den Seitenwänden
und der Rückwand 22 des Frischkühlfachs 30 verklippst
sein. Die Trennwand 31 reicht nicht bis zur Tür 9,
mit der der Kühlraum 7 verschließbar
ist, so dass ein Spalt bzw. Freiraum zwischen der vorderen Stirnseite
der Trennwand 31 und der Innenwand der Tür 9 in
deren Schließstellung verbleibt. Auf diese Weise kann der
Luftstrom 28 durch die Öffnungen 24 der
Trennwand 5 vom Kühlraum 7 zum Verdampfer 20 zur
dortigen Abkühlung gelangen.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Frischkühlfacheinheit 30 in
ihrem Kühlfach 32 eine nach oben offene Schublade
DR mit einem Boden 33, Seitenwänden, einer Rückwand 34 und
einer zur Tür 9 des Kühlraums 7 zugewandten Vorderwand 35 auf.
Die Schublade DR ist z. B. vorgesehen, Obst oder Gemüse
zu lagern und kann bei geöffneter Tür 9 aus
dem Kühlraum 7 zumindest teilweise herausgezogen
werden.
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Die
Frischkühlfacheinheit 30 weist im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels eine z. B. aus Kunststoff gefertigte
Luftführungsklappe 37 bzw. allgemein ausgedrückt
Abdeckvorrichtung auf, die einen Spalt zwischen der der Tür 9 zugewandten
Stirnseite der Trennwand 31 und der Oberkante der Vorderwand 35 der
Schublade DR abdeckt, wenn die Schublade DR in den Kühlraum 7 vollständig
eingeschoben ist. Wird die Schublade DR bei geöffneter Tür 9 zumindest
teilweise aus dem Kühlraum 7 gezogen, dann schwenkt
die Luftführungsklappe 37 über eine nicht
dargestellte Führung vorzugsweise nach oben, um einen Zugang
zur Schublade DR zu erleichtern.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird das Kühlfach 32 der
Frischkühlfacheinheit 30 mittels einer mit einer
zusätzlichen Steuerungselektronik 44 der Frischkühlfacheinheit 30 verbundenen
Kältevorrichtung gekühlt. Die Verbindungsleitungen
zwischen der Steuerungselektronik 44 und der Kältevorrichtung
sind dabei in der 3 der zeichnerischen Übersichtlichkeit
halber weggelassen worden. Die zusätzliche Steuerungselektronik 44 weist zweckmäßigerweise
eine Kommunikationsverbindung zur Hauptsteuerungselektronik 13 auf.
Die Kältevorrichtung weist innerhalb des Luftkanals 21,
der eine Wärmesenke darstellt, einen Latentwärmespeicher 38,
im Bereich der Ortsposition bzw. Höhenlage des Frischkühlfachs 32,
einen an der Rückwand 34 der Schublade DR angeordneten
Kühlkörper 40, eine in einer im Bereich
des Frischkühlfachs 32 angeordneten Öffnung
in der Trennwand 22 steuerbare Wärmebrücke 39 und
einen im hinteren Bereich des Frischkühlfachs 32 angeordneten
Lüfter 42 auf. Selbstverständlich ist
es auch möglich, den Lüfter 42 durch
einen Durchbruch oder eine Öffnung in der Rückwand 34 der
Schublade DR in deren Innenraum von der Rückseite her hineinragen
zu lassen. Die der Trennwand 22 zugewandte Seite des Kühlkörpers 40 kann
teilweise oder ganz die Rückwand 34 der Schublade
DR bilden oder innerhalb der Schublade DR wie z. B. an deren Innenseite
deren Rückwand 34 angeordnet sein. Es ist aber
ggf. auch möglich, dass die Rückwand 34 der
Schublade DR im Bereich der Wärmebrücke 39 eine Öffnung
oder einen Durchbruch aufweist, so dass die Wärmebrücke 39 den Kühlkörper 40 bei
in das Kühlfach 32 eingeschobener Schublade DR
berühren kann.
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Der
Lüfter 42 ist vorgesehen, von dem Kühlkörper 41 gekühlte
Luft entlang von Pfeilen 43 innerhalb des Frischluftfachs 32 zu
zirkulieren. Um die gekühlte Luft zu leiten bzw. zu führen,
umfasst das Frischkühlfach 32 eine in nicht dargestellter
Weise mit der Trennwand 22 und/oder der Trennwand 31 verbundene
Luftführungsvorrichtung 45. Die Luftführungsvorrichtung 45 endet
dabei mit einem Tiefenversatz vor der vorderen Stirnkante der Trennwand 31 und
der Schublade DR derart, dass ein gekühlter Luftstrom 43 von
oben durch einen vorderen Spaltfreiraum SF in die Schublade DR einströmen
kann. Insbesondere kann es zweckmäßig sein, in
der Rückwand 34 der Schublade DR ein oder mehrere Öffnungen
oder Durchbrüche vorzusehen, so dass durch den Lüfter 42 im
hinteren Bereich des Kühlfachs 32 Luft aus der
Schublade DR angesaugt, im Bereich des Kühlkörpers 40 abgekühlt
und über die Luftführungsvorrichtung 45 der
Schublade – hier von oben her – wieder zugeführt
werden kann. Es ist somit eine Luftzirkulation zwischen dem Inneren
der Schublade DR und dem Kühlkörper 40 bereitgestellt.
Außerdem ist die Steuerungselektronik 44 in nicht
dargestellter Weise mit der Wärmebrücke 39 und
dem Lüfter 42 verbunden, um diese zur Einhaltung
eines gewünschten Temperaturbereichs in der Schublade DR entsprechend
zu steuern bzw. einzustellen. Ggf. kann es zweckmäßig
sein, die Luftführungsvorrichtung teilweise oder ganz an
der Trennwand 31, der Trennwand 22 und/oder an
der Schublade DR vorzusehen.
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Insbesondere
ist die Kühlfacheinheit 30 als ein Kühlfachmodul
ausgebildet. Dieses Modul kann in vorteilhafter Weise mit seinen
Komponenten werksseitig im Kühlraumabteil des Innenbehälters wie
z. B. IB des Haushalts-Kältegeräts, insbesondere Haushalts-Kühlschranks,
als zusätzliche Einbaueinheit montiert werden. Durch den
Einbau dieser zusätzlichen Kühlfacheinheit ist
es ermöglicht, einen Standard-Innenbehälter, der
für eine Vielzahl von unterschiedlichen Haushalts-Kältegerätetypen
vorgesehen ist, mit einem Zusatzkühlfach auszustatten bzw.
nachzurüsten. Dies vereinfacht die Fertigung und Lagerhaltung,
da es ausreichend ist, nur noch einen Innenbehälter-Grundtyp
oder wenige Innenbehälter-Grundtypen herzustellen und vorrätig
zu halten. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dieses Kühlfachmodul
in der 2 durch eine punktierte Umrahmung gekennzeichnet
und mit dem Bezugszeichen 30 versehen.
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Zusammenfassend
betrachtet umfasst das Kühlfach 32 zwischen der
oberen Trennwand 31, der unteren Trennwand 5,
den beiden Seitenwänden 4 des Innenbehälters
IB und der hinteren Trennwand 22 vor dem Lüftungskanal 21 die
vordere Luftführungsklappe bzw. vordere Abdeckklappe 37,
die Luftführungsvorrichtung 45, den Lüfter 42,
den Kühlkörper 40 auf der dem Kühlfach 32 zugewandten
Innenseite der Trennwand 22, die Wärmebrücke 39 als thermisches
Koppelglied zum Latentwärmespeicher 38, der an
der Außenseite der Trennwand 22 im Kühlluftkanal 21 angeordnet
ist, sowie den Latentwärmespeicher 38. Gegebenenfalls
kann der Lüfter 42 entfallen, wenn sich eine ausreichende
Eigenkonvektion des Luftaustauschs vom Inneren der Schublade DR zum
Kühlkörper 40 und über die Luftführungsvorrichtung 45 zurück
in die Schublade ergibt. Weiterhin kann ggf. auch die Luftführungsklappe 37 entfallen, wenn
zur Abdichtung zwischen der Trennwand 31 und der Vorderkante
der Schublade DR diese entsprechend bündig ausgebildet
sind oder mit entsprechenden Abdichtungsmitteln versehen sind.
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Als „statischer” Latentwärmespeicher 38 im Kaltluftkanal
wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels insbesondere
ein massiver Metallblock verwendet. Es kann aber auch ein Latentwärmespeicher 38 verwendet
werden, der insbesondere eine eine teilweise Phasenumwandlung durchlaufende
Flüssigkeit aufweist, wie beispielsweise eine wässrige
Salzlösung, eine alkoholische Lösung oder eine
Glykol-Wassermischung. Selbstverständlich lassen sich auch
sonstige Typen von Latentwärmespeichern im Kühlluftkanal
unterbringen.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die Steuerungselektronik 44 die
Wärmebrücke 39 derart steuern, dass diese
einerseits mit dem Latentwärmespeicher 38 als
auch mit dem Kühlkörper 40 insbesondere
kraftschlüssig in thermischem Kontakt steht, wenn eine
Abkühlung des Kühlfachs 32 bzw. hier
in der Schublade DR gefordert ist. Dadurch sind der Wärmespeicher 38 und
der Kühlkörper 40 thermisch miteinander
gekoppelt. Die Wärmebrücke 39 ist jedoch
auch derart steuerbar, dass sie, wenn von der Steuerungselektronik 44 eine
Temperaturerhöhung im Kühlfach 32 bzw.
hier in de Schublade DR angefordert ist, keinen oder zumindest einen
schlechteren thermischen Kontakt zum Kühlkörper 40 und/oder
zum Latentwärmespeicher 38 aufweist. Dies wird
im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels dadurch
realisiert, dass die Wärmebrücke 38 Aktoren 41 umfasst,
die eine mechanische Trennung zwischen dem Latentwärmespeicher 38 ein
oder mehrere und der Wärmebrücke 39 veranlassen,
indem sie die Wärmebrücke 39 leicht von dem
Latentwärmespeicher 38 wegdrücken, d.
h. es wird eine thermische Entkopplung zwischen der Wärmebrücke 39 und
dem Latentwärmespeicher 38 bewirkt. Als Aktoren 41 können
beispielsweise von der Steuerungselektronik 44 angesteuerte
Kniehebel mit Federvorspannung, Piezoaktoren, elektromechanische,
pneumatische oder hydraulische Aktoren verwendet werden.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Steuerungselektronik 44 des
Frischkühlfachs 32 z. B. in nicht dargestellter
Weise mit der Steuerungselektronik 13 des Haushaltskühlschranks 1 beispielsweise über
eine Datenleitung oder einem Datenbus verbunden, um mit dieser kommunizieren zu
können. Es ist aber auch möglich, dass die Funktionalität
der Steuerungselektronik 44 in die Steuerungselektronik 13 integriert
ist oder völlig unabhängig von der Steuerungselektronik 13 arbeitet.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen,
die Temperatur des Feuchte- bzw. Frischkühlfachs 32 bzw.
der hier darin eingeschobenen Schublade DR bei etwa 0°C
und die Feuchte dieses Frischkühlfachs 32 bzw.
der Schublade DR zwischen 70% rH und 90% rH zu halten. Um dies zu
erreichen, ist es im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
nötig, die Temperatur des Kühlkörpers 40 im
Wesentlichen im Bereich zwischen –1,3°C und –4,2°C
zu halten. Um dies zu erreichen, weist das Frischkühlfach 32 einen
mit der Steuerungselektronik 44 verbundenen zweiten Temperatursensor 46 auf,
der eingerichtet ist, die Temperatur des Kühlkörpers 40 zu
messen, und einen mit der Steuerungselektronik 44 verbundenen
ersten Temperatursensor 47, der eingerichtet ist, die Temperatur der
Schublade DR zu messen. Somit ist es der Steuerungselektronik 13, 44 möglich,
die Wärmebrücke 39, den Lüfter 42 und
die Klappe 26 derart anzusteuern, so dass die Temperatur
und die Feuchte des Frischkühlfachs 30 wie gewünscht
geregelt werden. Mittels der Messsignale des dem Inneren der Schublade
zugeordneten, ersten Temperatursensors 47 und des dem zweiten
Kühlkörper 41 zugeordneten zweiten Temperatursensors 46 steuert
die zusätzliche Steuerungselektronik 44 ggf. unter
Kommunikation mit der Hauptsteuerungselektronik 13 die
Komponenten des Kältekreislaufs sowie den Latentwärmespeicher 38 derart,
dass eine Betauung am Kühlkörper 41 soweit
vermieden ist, dass eine ausreichende, gewünschte Feuchte
im Inneren der Schublade DR weitgehend sichergestellt werden kann.
Allgemein ausgedrückt erhält also ggf. auch die
Hauptsteuerungselektronik 13 von der zusätzlichen
Steuerungselektronik 44 Anweisungen, das Kühlverhalten des
Kältekreislaufs so zu kontrollieren bzw. einzustellen,
dass das Kühlfach 32 zwischen dem oberen Kühlraum 7 und
dem unteren Gefrierraumabteil 6 insbesondere indirekt durch
Kälteübertragung über die Trennwände 24 und 31 so
anteilig mitgekühlt wird, dass sich zusammen mit der direkten,
bewirkten Kühlleistung des Latentwärmespeichers 38 eine
gewünschte Gesamtabkühlleistung im Kühlfach 32 ergibt.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es noch
vorgesehen, die den Luftkanal 21 abschließende
Trennwand 22 mittels Befestigungsmittel 36 an
die Rückwand 3 des Haushaltskühlschranks 1 zu
befestigen. Als Befestigungsmittel 36 können beispielsweise
Schrauben verwendet werden. Die Trennwand 22 kann aber
auch mit der Rückwand 4 verklippst werden.
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Die 4 zeigt
eine gegenüber dem Kühlfachmodul 30 der 2, 3 abgewandelte
alternative Kältevorrichtung zum Kühlen des Fachs 32 auf.
Wenn folgend nicht anders beschrieben, dann sind Bauteile der in
der 4 dargestellten Kühlvorrichtung, die
mit Bauteilen der in der 3 dargestellten Kühlvorrichtung
im Wesentlichen bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die
Kältevorrichtung der 4 unterscheidet sich
im Wesentlichen von der Kältevorrichtung der 3 durch
den Einbauort des Latentwärmespeichers 38, der
im Falle des in der 4 gezeigten Ausführungsbeispiels
nicht im Luftkanal 21, sondern innerhalb des Gefrierabteils 6 angeordnet
ist. Um von dem Latentwärmespeicher 38 gespeicherte
Kälte an den Kühlkörper 40 der
Schublade DR heranzuführen, umfasst die Kältevorrichtung
Fluidschläuche 49, die vorgesehen sind, durch
das Gefrierabteil 6 gekühlte Flüssigkeit
des Latentwärmespeichers 38 zum Kühlkörper 40 der
Schublade DR heranzuführen. Die an den Kühlkörper 40 herangeführte
Flüssigkeit kühlt den Kühlkörper 40 und
wird wieder mittels der Fluidschläuche 49 zum
Latentwärmespeicher 38 zurückgeführt.
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Um
den Flüssigkeitsstrom der Fluidschläuche 49 zu
steuern, d. h. um die Kühlung des Kühlkörpers 40 zu
steuern oder zu regeln, weist die Kältevorrichtung der 4 eine
mit der Steuerungselektronik 44 in nicht dargestellter
Weise verbundene und mit den Fluidschläuchen 49 gekoppelte
Pumpe 50, z. B. eine Schlauch- oder Drehschiebepumpe, als
Fördereinrichtung auf.
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Ist
der Latentwärmespeicher 38 im Gefrierabteil 38 angeordnet,
dann kann diese Kältevorrichtung für das Fach 32 auch
für ein Kältegerät ohne Luftkanal 21 verwendet
werden.
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Zusammenfassend
betrachtet erlauben die beiden Konstruktionsvarianten der 1 mit 4 ein verbessertes,
insbesondere konstanteres, Kühlen eines Kühlfachs,
vorzugsweise nachrüstbaren bzw. entnehmbaren Zusatzkühlfachs,
im Innenbehälter, insbesondere im Kühlraumabteil,
eines Haushalts-Kältegeräts bzw. – kühlgeräts
bei gleichzeitiger Sicherstellung einer ausreichenden Soll-Feuchtigkeit.
Dabei ist das Haushalts-Kältegerät insbesondere
als Mehrzonenkältegerät oder „NoFrost”-Kühl-Gefrier-Kombinationsgerät
ausgebildet. Im zusätzlichen Fach kann vorzugsweise eine
frei wählbare Temperatur – vorzugsweise zwischen –4°C
und +4°C – weitgehend konstant gehalten werden.
Zusätzlich resultiert die Möglichkeit, die Luftfeuchtigkeit
in einem bestimmten Bereich, vorzugsweise zwischen 70% und 90% rH
zu halten, wodurch sich die Haltbarkeit empfindlicher Lebensmittel
wie z. B. Gemüse, Salate, Obst und dergleichen erheblich
verlängern lässt.
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Üblicherweise
werden Frischkühlfächer – sofern sie über
eine eigene Regelung verfügen – bisher mit einem
eigenen Kältekreislauf (z. B. gesteuert durch ein Magnetventil)
gekühlt. Dieser Aufbau erzwingt aber einen festen, nicht
entnehmbaren Einbau des Frischkühlfachs in das Gerät.
Insbesondere bei „NoFrost”-Geräten ist
die Luftfeuchtigkeit im Kühlfach sehr niedrig, was zum
raschen Austrocknen unverpackter Lebensmittel (insbes. Gemüse)
führen kann. Auch eine mögliche separate Umluftkühlung
eines zusätzlichen Faches verhindert diese Austrocknung nicht.
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Bekannt
sind zusätzliche Fächer in Mehrzonenkühlgeräten.
Hierbei wird mittels Peltier-Element ein Wärmestrom gezielt
aus dem zusätzlichen Kühlfach in einen kälteren
Bereich des Kältegeräts abgeleitet und so das
Zusatzfach gekühlt. Bedingt durch den schlechten Wirkungsgrad
der Peltier-Elemente ist die Beeinflussung des Wärmestroms
allerdings mit erheblichem Energieaufwand verbunden. Zudem benötigen
die Peltier-Elemente eine Gleichspannungsversorgung, die hohe Ströme
liefern kann. Eine derartige Stromversorgung ist in der Praxis zu
kostenintensiv.
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Im
Folgenden werden zwei vorteilhafte Konstruktionsvarianten für
ein erfindungsgemäßes Haushalts-Kältegerät
angegeben, mit denen Wärme gezielt von einem wärmeren
Kühlfach in einen kälteren Bereich eines Kältegeräts
geleitet werden kann. Dieser kältere Bereich des Kältegeräts
wird dabei üblicherweise von einem Nassdampfkältekreis
mit entsprechend hohem Wirkungsgrad gekühlt. Das Kühlfach
steht über mindestens einen Latentwärmespeicher
mit diesem kälteren Bereich in thermischer Wirkverbindung.
Insbesondere wird auf diesem Wege eine Kühlung eines zusätzlichen
Fachs in einem „NoFrost”-Gerät möglich,
ohne dass es erforderlich ist, trockene Kaltluft von dessen Kaltluftkanal
direkt in dieses Zusatzfach zu leiten. Das Kühlfach kann
somit bezüglich der Luftzirkulation weitgehend hermetisch abgeschlossen
bzw. gekapselt bleiben. Es ist lediglich über den Latentwärmespeicher
mit dem Kaltluftkanal und/oder Gefrierfach bzw. allgemein ausgedrückt
mit mindestens einer Wärmesenke des Haushalts-Kältegeräts
thermisch gekoppelt. Ein unmittelbarer Kaltluftaustausch zwischen
dem Innenraum dieses Kühlfachs und dem Kaltluftkanal ist
also zur Kühlung nicht erforderlich. Dadurch ist es möglich, die
Luftfeuchtigkeit in diesem Fach auf einen zur Lagerung von empfindlichen
Speisen wie z. B. Gemüse günstigen Bereich anzuheben.
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Der „kalte
Bereich” des Kältegeräts, in den die
Wärme aus dem Zusatzfach gezielt abgeleitet werden soll,
kann zum Beispiel das Gefrierfach (typischerweise eine Temperatur
T < –18°C)
sein. Insbesondere bei NoFrost-Geräten bietet sich alternativ oder
zusätzlich der Kaltluftkanal als Wärmesenke an, welcher
das Kühlfach mit kalter Luft versorgt. In diesem Kanal
herrscht im Mittel eine Temperatur von ca. –10°C.
Die Nutzung des Gefriergeräts und/oder des Luftkanals als „Wärmesenke” bietet
insbesondere konstruktive Vorteile, da das Gefrierfach und/oder dieser
Kaltluftkanal meist über entnehmbare Teile zugänglich
sind.
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Das über
eine Latentwärmespeicher thermisch an die jeweilige Wärmesenke
angekoppelte Kühlfach, insbesondere zusätzliche
Fach ist vorzugsweise annähernd luft- und feuchtigkeitsdicht
ausgebildet und weist im Inneren insbesondere einen Kühlkörper
wie z. B. 40 in den Ausführungsbeispielen der 1 mit 4 auf.
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In
vorteilhafter Weise ist in dem Bereich der jeweiligen Wärmesenke
mindestens ein Latentwärmespeicher angeordnet, welcher
auch bei Stillstand des Kompressors eine zeitlang die Versorgung
des Zusatzfaches mit Kälte sicherstellt. Durch diese Maßnahme
kann eine wesentlich präzisere Temperaturregelung erreicht
werden, als über den Kompressor selbst.
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Insbesondere
um die Feuchtigkeit in dem Zusatzfach konstant zu halten, z. B.
bei etwa 0°C im Bereich zwischen 70% rH und 90% rH (relative
humidity = relative Luftfeuchte) weist der Kühlkörper
zweckmäßiger Weise ständig eine Temperatur
zwischen –1,3°C und –4,2°C auf.
Bei einer Kühlung durch einen Kompressor würde
die Kühlkörpertemperatur in der Laufzeit unterschritten
(Folge: Austrocknung) und in der Stehzeit überschritten
(mögliche Folge: Schimmelbildung). Durch einen steuerbaren
Wärmetransport vom Kühlkörper zum Latentwärmespeicher kann
der Kühlkörper unabhängig vom Kompressor exakt
temperiert werden.
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Als
Latentwärmespeicher bieten sich insbesondere massive Metallblöcke
(hohe volumenbezogene Wärmekapazität bei gleichzeitig
guter Wärmeleitfähigkeit) an. Kompakter und billiger
sind Speicher, die im relevanten Temperaturbereich, d. h. bei ca. –5°C
eine teilweise Phasenumwandlung durchlaufen, z. B. wässrige
Salzlösungen (Problem Korrosion), alkoholische Lösungen
(Problem Geruchsbelästigung) oder vorzugsweise Glykol-Wassermischungen.
Derartige Latentwärmespeicher sind z. B. aus der
DE 102 60 159 A1 oder
DE 102 61 353.2 bekannt.
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Eine
vorteilhafte Möglichkeit, eine schaltbare Wärmebrücke
zwischen Latentwärmespeicher und Kühlkörper
im Zusatzfach bereitzustellen, ist insbesondere eine mechanische
Trennung, wenn keine (bzw. sehr wenig) Wärme fließen
soll und eine kraftschlüssige Berührung von Speicher
und Kühlkörper, wenn Wärme fließen
soll. Eine solche mechanische „Umschaltung” zwischen
Trennung durch Luftspalt und Berührung unter Anpressen
kann durch geeignete mechanische Aktoren bewirkt werden (z. B. Kniehebel
mit Federvorspannung, Piezo- oder elektrochemische Aktoren, pneumatische
oder hydraulische Aktoren). Zweckmäßig ist dabei
insbesondere eine flächige Berührung der beiden
Partner Kühlkörper und Latentwärmespeicher
an der jeweilig zum Wärmeaustausch vorgesehenen Fläche.
Denn durch etwaige Verschmutzung oder Vereisung könnte
der Wärmeübergang an dieser Berührfläche
ggf. erheblich verschlechtert werden.
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Besonders
vorteilhaft sind Fluid-Latentwärmespeicher, die keine vollständige
Phasenumwandlung aufweisen, so dass auch im kalten Zustand die Kühlsole
flüssig oder zumindest gelartig bleibt, wodurch eine Förderung
durch geeignete Pumpen (z. B. Schlauch- oder Drehschieberpumpen)
möglich wird. Ein solcher nicht-durchfrierender Latentwärmespeicher
kann z. B. an beliebigem Ort in der Gefrierzone des Kältegeräts
angeordnet werden, da die Kühlsohle bei Bedarf zum Kühlkörper
gepumpt werden kann. Derartige Anordnungen für Eisbereiter
sind z. B. aus der
DE
102 21 897 A1 bekannt.
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Vorteile
der verschiedenen Ausführungsvarianten des erfindungsgemäß ausgebildeten
Kühlfachmoduls können insbesondere sein:
- – Kostengünstige Kühlvorrichtung
für ein zusätzliches, nachrüstbares bzw.
entnehmbares Kühlfach in einem Mehrzonen Kältegerät.
- – Dieses Fach benötigt keine feste Verbindung zum üblichen
Kältesystem, so dass keine größeren Änderungen
am Grundgerät erforderlich sind.
- – Insbesondere bei NoFrost-Geräten kann dadurch
ein Fach mit hoher Luftfeuchte bereitgestellt werden, was zur Lagerung
von empfindlichen Speisen wie z. B. von Gemüse wünschenswert ist.
- – Der Aufbau eines Systems mit Latentwärmespeicher
erfordert keine teuren Komponenten und ist damit billiger als z.
B. ein System mit Peltier-Kühlung (letzteres benötigt
nämlich ein leistungsstarkes und damit teures Gleichspannungsnetzteil).
- – Insbesondere bringt ein solches System kaum zusätzliche
Wärme (nämlich nur die Leistung für die
Aktoren bzw. für die Pumpe) in das Haushalts-Kältegerät
ein. Dadurch wird ein wesentlich energiesparender Betrieb als z.
B. mit Peltier-Kühlung möglich.
- – Da durch den Latentwärmespeicher unabhängig vom
Kompressor eine zeitlang die Kühlung sicherstellt ist,
ist keine Kommunikation zwischen der Steuerung des Zusatzfaches
und der Hauptelektronik des Geräts erforderlich. Dies vereinfacht den
Aufbau erheblich.
-
Ggf.
kann es auch zweckmäßig sein, die Kühlfacheinheit
wie z. B. 30 gemäß den Ausführungsbeispielen
der 1 mit 4 ohne Schublade wie z. B. DR vorzusehen
und z. B. lediglich eine eingangsseitige Verschlussklappe anzubringen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6612116
B2 [0002]
- - DE 10260159 A1 [0062]
- - DE 10261353 [0062]
- - DE 10221897 A1 [0064]