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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen von Eisstücken, aufweisend einen Flüssigkeitsbehälter mit Flüssigkeit, eine Eintauchvorrichtung mit wenigstens einem Eintauchelement, das eingerichtet ist, in die Flüssigkeit eingetaucht zu werden, um sie an der Oberfläche des Eintauchelements anwachsend anfrieren zu lassen, und eine thermoelektrische Kühlvorrichtung, insbesondere ein Peltierelement, zum Kühlen des Eintauchelements unten den Gefrierpunkt der Flüssigkeit.
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Aus der
WO 2009/010424 A2 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von verzehrbaren Eiswürfeln mit mindestens einem Wärme leitenden Eintauchelement, das mit einer Eisadhäsionsfläche versehen ist und mit der Eisadhäsionsfläche zum Eintauchen in eine verzehrbare Flüssigkeit geeignet ist bekannt. Ein Kältegerät ist baulich mit dem Eintauchelement verbunden, das mit einer vorgegebenen Wärmetransportvorrichtung zum derartigen Herunterkühlen von mindestens der Eisadhäsionsfläche auf eine Gefriertemperatur der Flüssigkeit derart eingerichtet ist, dass in einem eingetauchten Zustand des Eintauchelements jene Flüssigkeit, die in der näheren Umgebung der Eisadhäsionsfläche vorhanden ist, einfrierbar ist und aus einem Teil der Flüssigkeit auf der Eisadhäsionsfläche ein Eiswürfel ausbildbar ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Erzeugen von Eisstücken zu verbessern, insbesondere eine thermoelektrische Kühlvorrichtung energieeffizienter zu machen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Erzeugen von Eisstücken, aufweisend einen Flüssigkeitsbehälter mit Flüssigkeit, eine Eintauchvorrichtung mit wenigstens einem Eintauchelement, das eingerichtet ist, in die Flüssigkeit eingetaucht zu werden, um sie an der Oberfläche des Eintauchelements anwachsend anfrieren zu lassen, und eine thermoelektrische Kühlvorrichtung, insbesondere ein Peltierelement, zum Kühlen des Eintauchelements unten den Gefrierpunkt der Flüssigkeit, wobei die thermoelektrische Kühlvorrichtung zwischen der Eintauchvorrichtung und einem Kühlkörper klemmend befestigt ist.
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Der Kühlkörper dient zum Aufnehmen der Wärme von einer Warmseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung. Die thermoelektrische Kühlvorrichtung kann insbesondere ein Peltierelement aufweisen. Die Abwärme des Eisbereiters kann über den Kühlkörper beispielsweise auf einen Kühlluftstrom in einem Kühlluftkanal eines Kältegeräts übertragen werden. Peltierelemente erzeugen ganz allgemein eine Temperaturdifferenz zwischen einer so genannten Kaltseite und Warmseite. Um eine gute thermische Ankoppelung der thermoelektrischen Kühlvorrichtung bzw. des Peltierelements einerseits an den Kühlkörper und andererseits an die Eintauchvorrichtung bzw. die Eintauchelemente zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die thermoelektrische Kühlvorrichtung bzw. das Peltierelement mit einer hohen Presskraft, beispielsweise 120 bis 160 N/cm2, insbesondere 140 N/cm2 mit dem Kühlkörper bzw. der Eintauchvorrichtung zu verbinden.
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Die Verbindung kann in einer ersten Ausgestaltung über ein oder mehrere Schrauben erfolgen. Erfindungsgemäß soll jedoch eine direkte thermische Kopplung der Eintauchvorrichtung bzw. der Eintauchelemente mit dem Kühlkörper vermieden werden bzw. reduziert werden. Die ist wichtig, da über gut Wärme leitende Schrauben die Wärme zur Kaltseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung bzw. des Peltierelements fließen würde, wodurch die Leistung des Eisbereiters herabgesetzt wäre.
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Zur deutlichen Verringerung eines störenden Wärmeflusses können die einzelnen Befestigungsschrauben beispielsweise durch Dämmbuchsen thermisch von der Eintauchvorrichtung bzw. den Eintauchelementen isoliert bzw. gedämmt werden. Daneben kann für die Schrauben ein Werkstoff mit einer möglichst geringen spezifischen Wärmeleitfähigkeit und ausreichender Festigkeit verwendet werden. Erfindungsgemäß können beispielsweise Schrauben aus Edelstahl verwendet werden. In gleicher Weise wie die Schrauben, können auch die Dämmbuchsen aus einem Werkstoff mit einer möglichst geringen spezifischen Wärmeleitfähigkeit bestehen. Erfindungsgemäß können beispielsweise Dämmbuchsen aus Kunststoff verwendet werden. Die Werkstoffe für die Schrauben und die Dämmbuchsen sollten aber weiterhin eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um die notwendige Presskraft der Schraubverbindung übertragen zu können.
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Die Verbindung kann in einer zweiten Ausgestaltung einen Befestigungsrahmen aufweisen. Der Befestigungsrahmen kann aus Kunststoff mit niedriger spezifischer Wärmeleitfähigkeit aber mit ausreichender Festigkeit hergestellt sein.
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Durch die erfindungsgemäßen Dämmbuchsen oder den erfindungsgemäßen Befestigungsrahmen kann ein die Kühlleistung verringernder Wärmefluss von der Warmseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung bzw. des Peltierelements über die Schrauben zur Kaltseite deutlich verringert werden, wodurch die Kühlleistung der Eintauchvorrichtung bzw. der Eintauchelementen verbessert wird.
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Die Eintauchvorrichtung kann mittels einer Halteeinrichtung an dem Kühlkörper gehalten sein. Die Halteeinrichtung ist erfindungsgemäß eingerichtet, die thermoelektrische Kühlvorrichtung bzw. das Peltierelement zwischen Kühlkörper und Eintauchvorrichtung bzw. Eintauchelementen festzuklemmen. Eine ausreichend hohe Klemmkraft von beispielsweise 120 bis 160 N/cm2, insbesondere 140 N/cm2 stellt einen guten Wärmeübergang von Kühlkörper zu Warmseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung bzw. des Peltierelements und von Eintauchvorrichtung zu Kaltseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung bzw. des Peltierelements sicher.
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Die thermoelektrische Kühlvorrichtung kann somit mittels der Halteeinrichtung zwischen der Eintauchvorrichtung und einem Kühlkörper klemmend befestigt sein.
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In einer ersten Ausgestaltung kann die Halteeinrichtung wenigstens eine Schraube aufweisen durch welche die Eintauchvorrichtung an dem Kühlkörper, insbesondere unter Zwischenklemmung der thermoelektrischen Kühlvorrichtung festgeschraubt ist. Die wenigstens eine Schraube, insbesondere mehrere Schrauben dienen einerseits zur Befestigung der Eintauchvorrichtung an dem Kühlkörper und andererseits zur Erzeugung der Klemmkraft, um den Kühlkörper mit der Warmseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung bzw. des Peltierelements und die Eintauchvorrichtung mit der Kaltseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung bzw. des Peltierelements gut thermisch leitend zu verbinden. Dabei soll jedoch nur eine gute thermische Leitung zwischen Kühlkörper und Warmseite bzw. zwischen Eintauchvorrichtung und Kaltseite der thermoelektrischen Kühlvorrichtung erreicht werden. Eine thermisch gut leitende Verbindung von Kühlkörper und Eintauchvorrichtung soll vermieden bzw. verhindert werden.
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Dazu kann die wenigstens eine Schraube zur thermischen Isolierung von Eintauchvorrichtung und Kühlkörper eine Buchse aufweisen. Die Buchse weist eine geringe thermische Leitfähigkeit auf.
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Die Buchse kann eine gegenüber dem Kühlkörper und der Schraube verringerte Wärmeleitfähigkeit, insbesondere unter 15 W/mK, insbesondere unter 1 W/mK aufweisen.
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Die Buchse kann insbesondere aus Kunststoff hergestellt sein.
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Die Schraube kann eine gegenüber dem Kühlkörper verringerte Wärmeleitfähigkeit, insbesondere unter 100 W/mK, insbesondere unter 60 W/mK aufweisen. Bevorzugt ist die Schraube aus verstärktem, insbesondere faserverstärktem Kunststoff hergestellt.
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Die Halteeinrichtung kann in einer abgewandelten Ausführungsform wenigstens ein Befestigungsbauteil, insbesondere einen Befestigungsrahmen aufweisen, durch das die Eintauchvorrichtung an dem Kühlkörper, insbesondere unter Zwischenklemmung der thermoelektrischen Kühlvorrichtung gehalten ist. In diesem Fall könnten dann Schrauben beliebiger Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Der Befestigungsrahmen trennt insoweit Kühlkörper und Eintauchvorrichtung thermisch wie die erfindungsgemäße Buchse.
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Das Befestigungsbauteil kann somit eine gegenüber dem Kühlkörper und der Schraube verringerte Wärmeleitfähigkeit, insbesondere unter 15 W/mK, insbesondere unter 1 W/mK aufweisen.
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Das Befestigungsbauteil kann insbesondere aus Kunststoff hergestellt sein.
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Das Befestigungsbauteil kann eine gegenüber dem Kühlkörper verringerte Wärmeleitfähigkeit, insbesondere unter 100 W/mK, insbesondere unter 60 W/mK aufweisen.
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Erfindungsgemäß kann ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät mit einer beschriebenen Vorrichtung zum Erzeugen von Eisstücken ausgestattet sein.
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Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind an Hand der 1 bis 6 beschrieben. Aus der detaillierten Beschreibung dieser konkreten Ausführungsbeispiele ergeben sich auch weitere generelle Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Haushaltskältegeräts mit einer Vorrichtung zum Erzeugen von Eisstücken;
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2 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Erzeugen von Eisstücken;
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3 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Kühlvorrichtung mit einem Kühlkörper;
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4 eine Schnittdarstellung der thermoelektrischen Kühlvorrichtung gemäß 3;
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5 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen thermoelektrischen Kühlvorrichtung mit einem Kühlkörper;
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6 eine Schnittdarstellung der thermoelektrischen Kühlvorrichtung gemäß 5.
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Ein in 1 dargestelltes Kältegerät 1 weist einen Korpus 2 mit einem Innenbehälter 3 auf. Der Innenbehälter 3 begrenzt einen als Kühlraum 4a und einen als Gefrierraum 4b ausgebildeten Kälteraum 4. Frontseitige Öffnungen des Korpus 2 sind mittels zweier Türblätter 5a und 5b verschließbar. Das rechts dargestellte Türblatt 5a ist über eine Scharnieranordnungen um eine vertikale Achse schwenkbar an dem Korpus 2 gelagert. Das rechte Türblatt 5a weist eine in der geschlossenen Position dem Kühlraum 4a zugewandte Innenseite 6a auf. An der Innenseite 6a können Türabsteller 7a–e gelagert sein. Im dargestellten Beispiel ist im Kühlraum 4a eine Auszugsplatte 8 in Art einer ausziehbaren Glasplatte 8a angeordnet. Das linke Türblatt 5b ist über eine Scharnieranordnungen um eine vertikale Achse schwenkbar an dem Korpus 2 gelagert. Statt einer einzigen Auszugsplatte 8 bzw. Glasplatte 8a können auch mehrere Auszugsplatten 8 oder Glasplatten 8a im Kühlraum 4a angeordnet sein. Das links dargestellte Türblatt 5b weist eine in der geschlossenen Position dem Gefrierraum 4b zugewandte Innenseite 6b auf. Im dargestellten Beispiel ist im Gefrierraum 4b eine erfindungsgemäße Auszugsplatte 8 in Art einer ausziehbare Glasplatte 8b angeordnet. Statt einer einzigen Auszugsplatte 8 bzw. Glasplatte 8b können auch mehrere Auszugsplatten 8 oder Glasplatten 8b im Gefrierraum 4b angeordnet sein. Das Kältegerät 1 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung 9 zum Erzeugen von Eisstücken auf.
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Die 2 zeigt eine Vorrichtung 9 zum Erzeugen von Eisstücken. An einem Grundträger 10, der eine Eintauchvorrichtung 11 bildet, sind wenigstens ein, im dargestellten Beispiel vier Eintauchelemente 11a vorgesehen. Die Eintauchelemente 11a sind vorzugsweise starr mit dem Grundträger 10 verbunden. Die Eintauchelemente 11a sind mit einer Kälteerzeugungseinrichtung 12 verbunden. Die Eintauchelemente 11a sind als vertikal nach unten weisende Kühlfinger ausgebildet. Die Eintauchelemente 11a ragen in der gezeigten Betriebsposition d. h. während des Anfrierens von Flüssigkeit an dem wenigstens einen Eintauchelement 11a in einen Flüssigkeitsbehälter 13 ein. Der Flüssigkeitsbehälter 13 ist mittels einer Positioniereinrichtung 14 bewegbar. Der Flüssigkeitsbehälter 13 ist mittels der Positioniereinrichtung 14 insbesondere vertikal, bspw. an einer Linearlagerung 15 aufwärts und abwärts bewegbar.
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Über einen Hubantrieb 16, der eine Antriebswelle 17 antreibt, an welcher zwei Hebel 18a, 18b befestigt sind, kann der Flüssigkeitsbehälter 13 vertikal bewegt werden. Dazu kann die Positioniereinrichtung 14 zwei Zapfen 19a, 19b aufweisen, mittels derer der Flüssigkeitsbehälter 13, insbesondere geführt durch die Linearlagerung 15 vertikal bewegt werden. Die Linearlagerung 15 kann als Führungsnute, insbesondere zwei Führungsnute ausgebildet sein. Der Flüssigkeitsbehälter 13 bildet eine Wasserwanne.
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Die Vorrichtung 9 weist einen Auffangbehälter 20 für erzeugte Eisstücke 22 auf. Der Auffangbehälter 20 ist insbesondere in einer Ebene Unterhalb des Flüssigkeitsbehälters 13 angeordnet. Der Auffangbehälter 20 ist insbesondere dem Flüssigkeitsbehälters 13 vorgelagert. Direkt unterhalb des Flüssigkeitsbehälters 13 ist ein Restebehälter 21 für Restflüssigkeit angeordnet. Der Restebehälter 21 befindet sich im dargestellten Beispiel neben, insbesondere unmittelbar neben dem Auffangbehälter 20.
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Der Flüssigkeitsbehälter 13 weist eine, insbesondere nach oben hin offene Einführöffnung 23 auf. Die Einführöffnung 23 ist in der Darstellung gemäß 2 von einem Verschluss 24 abgedeckt. Der Verschluss 24 wird dabei im Ausführungsbeispiel von zwei Verschlussklappen 24a und 24b gebildet. Die Verschlussklappen 24a und 24b sind insbesondere schwenkbar an dem Flüssigkeitsbehälter 13 gelagert. Verschlussklappen 24a und 24b können durch Federmittel in die in 2 dargestellte Schließposition vorgespannt sein. In 2 ist außerdem eine Zapfstelle 25 für Frischflüssigkeit, insbesondere Frischwasser gezeigt.
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In 3 ist die Eintauchvorrichtung 11 in seiner Befestigungslage an einem Kühlkörper 30 dargestellt. Die Eintauchvorrichtung 11 weist den Grundträger 10 auf. An dem Grundträger 10 sind im dargestellten Beispiel vier Eintauchelemente 11a vorgesehen. Die Eintauchvorrichtung 11 ist mittels einer Halteeinrichtung 31 an dem Kühlkörper 30 befestigt. In der in 3 dargestellten ersten Ausführung weist die Halteeinrichtung 31 sechs Schrauben 31a–f auf. Zur thermische Isolierung der Schrauben 31a–f von der Eintauchvorrichtung 11 bzw. von dessen Grundträger 10 trägt jede Schraube 31a–f eine Buchse 32a–f. Jede Buchse 32a–f liegt zwischen Gewindeabschnitte bzw. Schraubenkopf der Schrauben 31a–f und der Eintauchvorrichtung 11 bzw. dem Grundträger 10.
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Die 4 zeigt eine Schnittdarstellung der thermoelektrischen Kühlvorrichtung gemäß 3. Zwischen dem Kühlkörper 30 und der Eintauchvorrichtung 11 bzw. dem Grundträger 10 ist die thermoelektrische Kühlvorrichtung 12 eingeklemmt befestigt. Die thermoelektrische Kühlvorrichtung 12 weist eine Warmseite 12a und eine Kaltseite 12b auf. Die Warmseite 12a ist Wärme leitend, insbesondere flächig mit dem Kühlkörper 30 verbunden. Die Kaltseite 12b ist Wärme leitend, insbesondere flächig mit der Eintauchvorrichtung 11 bzw. dem Grundträger 10 verbunden. Gewindeabschnitte 33a, 33d der Schrauben 31a, 31d greifen in Gewindebohrungen 34a, 34d im Kühlkörper 30 ein.
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In 5 ist die Eintauchvorrichtung 11 in seiner Befestigungslage an dem Kühlkörper 30 dargestellt. Die Eintauchvorrichtung 11 weist den Grundträger 10 auf. An dem Grundträger 10 sind im dargestellten Beispiel vier Eintauchelemente 11a vorgesehen. Die Eintauchvorrichtung 11 ist mittels einer Halteeinrichtung 31 an dem Kühlkörper 30 befestigt. In der in 5 dargestellten zweiten Ausführung weist die Halteeinrichtung 31 ein Befestigungsbauteil 35, insbesondere einen Befestigungsrahmen 35a auf. Das Befestigungsbauteil 35 umfasst im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eine rechteckige Platte auf. Die Platte weist in einem mittleren Abschnitt eine rechteckige Schlitzöffnung 36 auf. Durch die Schlitzöffnung 36 ragen die vier Eintauchelemente 11a der Eintauchvorrichtung 11 heraus. Das Befestigungsbauteil 35 weist außerdem sechs Bohrungen für die sechs Schrauben 31a–f auf. Mittels der Schrauben 31a–f wird das Befestigungsbauteil 35 gegen den Kühlkörper 30 gezogen.
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Wie in der Schnittansicht gemäß 6 gezeigt, wird dabei die Eintauchvorrichtung 11 zusammen mit der thermoelektrischen Kühlvorrichtung 12 zwischen dem Befestigungsbauteil 35 und dem Kühlkörper 30 festgeklemmt. Die Schrauben 31a, 31d sind in den Kühlkörper 30 eingeschraubt. Die Schrauben 31a–f sitzen darüber hinaus lediglich in den Bohrungen des Befestigungsbauteils 35. Aufgrund der Wärme isolierenden Eigenschaften des Befestigungsbauteils 35 wird eine Wärme leitenden Rückübertragung von Wärme von dem Kühlkörper 30 auf die Eintauchvorrichtung 11 vermieden bzw. reduziert. Dazu ist das Befestigungsbauteil 35 vorzugsweise aus insbesondere schlecht Wärme leitendem Kunststoff hergestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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