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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, und zwar insbesondere die Platzierung und Gestaltung eines Verflüssigers an dem Kältegerät.
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Ein Verflüssiger ist als notwendiger Bestandteil einer Kompressions-Kältemaschine in praktisch jedem Haushaltskältegerät vorhanden. Es sind verschiedene Typen von Verflüssigem bekannt. Ein erster Typ ist der freihängende Rückwandverflüssiger, der an der Rückseite eines Kältegerätegehäuses unter Einhaltung eines Abstandes montiert ist. Wenn das Kältegerät vor einer Wand aufgestellt ist, befindet sich dieser Verflüssiger mitten in einem Spalt zwischen der Wand und der Rückseite des Kältegerätegehäuses, und indem er Luft in diesem Spalt erwärmt, treibt der Verflüssiger eine kräftige Konvektionsströmung an, die für eine effiziente Wärmeabfuhr sorgt. Ein solcher Verflüssiger ist energieeffizient, da keine zusätzliche Energie aufgewandt werden muss, um ihn zu kühlen. Allerdings ist sein Platzbedarf relativ hoch. Wenn dieser Platzbedarf reduziert werden könnte, dann könnte der frei gewordene Platz vorteilhaft genutzt werden, um die Tiefe der Lagerkammer zu vergrößern.
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Im Gegensatz dazu kann ein zwangsbelüfteter Verflüssiger zwar relativ kompakt geformt sein und in Bereichen eines Kältegerätes untergebracht sein, die aufgrund ihrer schlechten Erreichbarkeit nicht als Teil der Lagerkammer in Betracht kommen, doch erfordert die Zwangsbelüftung zusätzlichen Energieaufwand zum Kühlen des Verflüssigers.
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Ein dritter bekannter Typ ist der Skin-Verflüssiger, bei dem eine Kältemittelleitung zwischen einer Außenhaut des Kältegerätegehäuses und einer von dieser Außenhaut umschlossenen wärmedämmenden Schicht angeordnet ist und die von der Kältemittelleitung erwärmte Außenhaut die Funktion einer Wärmtauscheroberfläche übernimmt. Da der Skin-Wärmetauscher im Gegensatz zum freihängenden Rückwand-Verflüssiger nur auf einer Seite Wärme an die Umgebung abgeben kann, ist die für eine gegebene Wärmeaustauschleistung benötigte Oberfläche relativ groß, so dass der Platzbedarf insgesamt nicht günstiger ist. Außerdem fördert der enge Kontakt zur wärmedämmenden Schicht einen Rückfluss von Wärme vom Skin-Verflüssiger in die Lagerkammer des Kältegerätes. Dieser Rückfluss kann zwar durch eine entsprechend starke wärmedämmende Schicht begrenzt werden, doch benötigt auch diese wieder Platz, die an nutzbarem Volumen für die Lagerkammer verloren geht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Verflüssiger für ein Kältegerät zu schaffen, der eine hohe Wärmeaustauschleistung auf kleinem Volumen erreicht und dafür wenig oder, besser noch, gar keine Antriebsleistung benötigt.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem eine Lagerkammer für Kühlgut umgebenden, eine wärmedämmende Schicht aufweisenden Gehäuse und einem außerhalb der wärmedämmenden Schicht angeordneten Verflüssiger wenigstens ein Teil des Verflüssigers säulenförmig ist, in einer ersten Einbuchtung der wärmedämmenden Schicht untergebracht und vertikal durchströmbar ist.
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Die im horizontalen Querschnitt kompakte Form des Verflüssigers ermöglicht eine starke Erwärmung der darin zirkulierenden Luft und in Folge dessen eine kräftige Konvektionsströmung, die den Verflüssiger trotz eines eventuell dichten Aufbaus effizient kühlt. Darüber hinaus reduziert sich durch die kompakte Querschnittsform die Oberfläche, auf der Wärme vom Verflüssiger in die wärmedämmende Schicht eindringen und durch diese zurück zur Lagerkammer fließen kann, im Vergleich zu dem Rückwandverflüssiger, bei dem die wärmedämmende Schicht auf der gesamten Rückseite des Gehäuses dem Wärmezustrom vom Verflüssiger ausgesetzt ist.
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Besonders platzsparend ist es, wenn die erste Einbuchtung an einer Ecke des Gehäuses angeordnet ist.
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Vorzugsweise erstreckt sich die erste Einbuchtung von einer Maschinenraumnische bis zu einer Oberseite des Gehäuses, denn je höher die Nische ist, umso effektiver kann darin eine Konvektionsströmung angeregt werden.
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Ein Verdichter ist in der Maschinenraumnische vorzugsweise benachbart zu einem Ende der ersten Einbuchtung angeordnet, so dass an dem Verdichter erwärmte Luft in die erste Einbuchtung eindringen kann. So trägt diese warme Luft einerseits zur Ausbildung einer Konvektionsströmung durch die erste Einbuchtung bei, andererseits sorgt die Konvektionsströmung auch für einen kräftigen den Verdichter überstreichenden Luftstrom und trägt damit zu dessen Kühlung bei.
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Vorzugsweise ist die erste Einbuchtung im horizontalen Querschnitt im Wesentlichen dreieckig, wobei zwei Seiten des Dreiecks nach außen gewandt und eine dritte der wärmedämmenden Schicht zugewandt ist. Während bei einem im Querschnitt rechteckigen Gehäuse die Ecken einem starken Wärmeeintrag von zwei Seiten her ausgesetzt sind und daher zwar wenig zum nutzbaren Volumen der Lagerkammer, aber viel zu deren Kühlleistungsbedarf beitragen, entfallen solche Ecken, wenn sie zur Unterbringung des Verflüssigers genutzt werden.
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Vorzugsweise zirkuliert das Kältemittel in dem ersten Teil des Verflüssigers von unten nach oben. Indem so der Verflüssiger in seinem unteren Bereich eine hohe Temperatur erreicht, wird auch die in der Einbuchtung zirkulierende Luft bereits nahe an deren unterem Ende stark erwärmt, was zu einer kräftigeren Konvektion führt, als wenn nur ein oberer Teil der Einbuchtung stark erwärmt wäre. Die Tatsache, dass dann die Luft und das Kältemittel in der Einbuchtung gleichsinnig zirkulieren, hat zur Folge, dass das Kältemittel an einem Ausgang des ersten Teils des Verflüssigers nicht kälter sein kann als die aus der ersten Einbuchtung ausströmende Luft.
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Um dieses Kältemittel weiter abzukühlen, kann daher zweckmäßigerweise ein dem ersten Teil nachgeschalteter zweiter Teil des Verflüssigers vorgesehen sein. Dieser zweite Teil kann in einer zweiten vertikal durchströmbaren Einbuchtung der wärmedämmenden Schicht untergebracht sein.
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Vorzugsweise erstrecken sich beide Einbuchtungen entlang einander gegenüber liegender vertikaler Kanten einer Rückseite des Kältegerätegehäuses.
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Indem das Kältemittel im zweiten Teil des Verflüssigers von oben nach unten zirkuliert, kann ein Wärmeaustausch im Gegenstrom realisiert werden, und am Ausgang des zweiten Teils des Verflüssigers kann Kältemittel erhalten werden, dessen Temperatur nur wenig höher ist als die Temperatur der in die zweite Einbuchtung eintretenden Luft.
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Wenn die Kältemittelleitung im zweiten Teil des Verflüssigers kontinuierlich abschüssig ist, kann sichergestellt werden, dass eventuell in dem zweiten Teil vorhandenes flüssiges Kältemittel sich am Ausgang des zweiten Teils sammelt. Es steht daher nach dem Einschalten des Verdichters in kürzester Zeit zur Verfügung, um in einen die Lagerkammer kühlenden Verdampfer eingespritzt zu werden. Es wird daher beim Einschalten des Verdichters jeweils allenfalls eine geringe Wärmemenge in den Verdampfer eingetragen, und die Kühlwirkung setzt mit geringer Verzögerung ein.
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Die erste und die zweite Einbuchtung sollten strömungstechnisch parallel zueinander von Luft durchströmt sein, damit nicht vom ersten Teil des Verflüssigers freigesetzte Wärme die Abkühlung des Kältemittels im zweiten Teil behindert.
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Zum Schutz des Verflüssigers kann eine Außenhaut des Korpus wenigstens einen Teil einer Außenseite der ersten und/oder zweiten Einbuchtung bilden.
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Eine kompakte Säulenform des Verflüssigers oder eines Teils desselben kann durch Aufwickeln eines Draht-Rohr- oder Lamellen-Rohr-Wärmetauschers um eine vertikale Achse erhalten werden.
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Um den Rückfluss von Wärme vom Verflüssiger zur Lagerkammer weiter zu begrenzen, kann zweckmäßigerweise eine Strahlung reflektierende Schicht zwischen der wärmedämmenden Schicht und der Einbuchtung vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Haushaltskühlschranks;
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2 einen schematischen horizontalen Schnitt durch einen rückwärtigen Bereich des Korpus des Kühlschranks aus 1 oberhalb seiner Maschinenraumnische;
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3 einen zu 2 analogen Schnitt entlang einer Ebene in Höhe der Maschinenraumnische;
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4 einen zu 2 analogen Schnitt entlang einer Ebene unterhalb der Maschinenraumnische;
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5 einen vergrößerten Schnitt durch eine Ecke des Korpus gemäß einer zweiten Ausgestaltung.
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1 zeigt das Gehäuse eines erfindungsgemäßen Einbau-Haushaltskühlschranks in einer perspektivischen Ansicht von hinten. Es umfasst einen im Wesentlichen quaderförmigen Korpus 1 und eine an dessen Vorderseite angelenkte Tür 2, die eine oder mehrere wärmegedämmte Lagerkammern begrenzen. An der dem Betrachter zugewandten Rückseite des Korpus 1 ist in einem unteren Bereich eine Maschinenraumnische 3 ausgespart. Die größte Komponente in der Maschinenraumnische 3 ist ein Verdichter 4 von gedrungener, in etwa zylindrischer Form; entsprechend den Proportionen des Verdichters 4 erstreckt sich die Maschinenraumnische 3 nur über einen Teil der Breite des Korpus 1.
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Seiten- und Rückwände 5, 6 des im Wesentlichen quaderförmigen Korpus 1 sind vorgesehen, um in einer Einbaunische eines Küchenmöbels in Kontakt mit einer Wand der Nische oder dieser in geringem Abstand gegenüberliegend platziert zu werden. An den zwei Kanten des Korpus 1, an denen die Rückwand 6 und die Seitenwände 5 aufeinandertreffen, ist jeweils eine langgestreckte Einbuchtung 7 bzw. 8 gebildet, in der die Außenhaut des Korpus 1 ins Innere der Quaderform zurückspringt, um Platz für einen säulenförmigen Verflüssiger 9 bzw. 10 zu lassen.
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Ein unteres Ende der Einbuchtung 7 mündet unmittelbar auf die Maschinenraumnische 3. Die andere Einbuchtung 8 ist durch die bis zum Boden des Korpus 1 heruntergezogene Rückwand 6 von der Maschinenraumnische 3 getrennt. Die beiden Verflüssiger 9, 10 sind Drahtrohrverflüssiger, d. h. sie umfassen in an sich bekannter Weise eine mäandernd geformte Kältemittelleitung mit im Wesentlichen parallelen geradlinigen Abschnitten, die durch Rohrbögen in Reihe verbunden sind und durch quer zu den geradlinigen Abschnitten orientierte, angelötete Drähte zu einer plattenförmigen Struktur stabilisiert sind. Die Säulenform der Verflüssiger 9, 10 ist durch Aufwickeln der plattenförmigen Struktur um eine gedachte vertikale, zu den Drähten 11 parallele Achse erhalten. Andere Verflüssigerbauformen, z. B. ein Lamellenverdampfer mit in vertikaler Richtung langgestreckten Lamellen, kommen ebenfalls in Betracht.
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Der Verflüssiger 9 hat einen Einlassanschluss an seinem unteren Ende, der direkt mit einem Druckanschluss des Verdichters 4 verbunden ist. Ein Auslassanschluss 13 am oberen Ende des Verflüssigers 9 ist über eine die Rückwand 6 kreuzende horizontale Leitung 14 mit einem Einlassanschluss 15 am oberen Ende des Verflüssigers 10 verbunden. Ein Auslassanschluss am unteren Ende des Verflüssigers 10 ist über eine Trocknerpatrone 16 und eine Kapillare mit einem in 1 nicht dargestellten Verdampfer im Innern des Korpus 1 verbunden. Ein Auslass dieses Verdampfers ist wiederum mit einem Sauganschluss des Verdichters 4 verbunden.
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2 verdeutlicht den Aufbau des Kältegerätes anhand eines horizontalen Schnittes durch den rückwärtigen Bereich des Korpus 1 in einer Ebene oberhalb der Maschinenraumnische 3. Der bereits erwähnte Verdampfer ist hier als Coldwall-Verdampfer 28 in die Rückwand 6 eingebettet, dich kommen auch andere Bauformen und Anordnungen des Verdampfers in Betracht. Durch das Vorhandensein der im Querschnitt dreieckigen Einbuchtungen 7, 8 an den Ecken des Korpus 1 ist die Oberfläche der die Lagerkammer 17 umgebenden Wand des Korpus 1 und damit das Volumen einer wärmedämmenden Füllung 18 im Innern der Wand verringert. Ein strichpunktiertes Dreieck 19 veranschaulicht die Einbuße an Volumen der Lagerkammer 17 im Vergleich zu einem herkömmlichen Korpus 1 mit rechtwinklig aufeinandertreffenden Seiten- und Rückwänden 5, 6 gleicher Stärke. Die Fläche des Dreiecks 19 ist deutlich kleiner als der Querschnitt der Einbuchtung 7. Indem anstelle eines herkömmlichen plattenförmigen freihängenden Rückwandverdampfers die säulenförmigen Verflüssiger 9, 10 in den Einbuchtungen 7, 8 vorgesehen werden und die Rückwand 6 des Korpus 1 unmittelbar an der Rückwand einer Möbelnische platziert werden kann, kann demnach das Volumen der Lagerkammer 17, das in einer Möbelnische von gegebenen Abmessungen untergebracht werden kann, vergrößert werden.
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3 zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Korpus 1 in Höhe der Maschinenraumnische 3. Die Rückwand 6 trennt die Einbuchtung 8 auch von der Maschinenraumnische 3.
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Die Schnittebene der 4 verläuft durch einen Sockelbereich des Korpus 1, unterhalb einer die Lagerkammer 17 nach unten begrenzenden Bodenplatte 20. Zwei sich in Verlängerung der Seitenwände 5 unter die Bodenplatte 20 hinaus nach unten erstreckende Rippen 21 bilden Standfüße für den Korpus 1. Eine in etwa mittig unter der Bodenplatte 20 in Tiefenrichtung des Korpus 1 verlaufende Rippe 22 unterteilt den Sockelbereich in zwei jeweils an der Vorderseite des Korpus 1 offene Kanäle 23, 24, von denen der eine 23 die Maschinenraumnische 3 und die Einbuchtung 7 und der andere 24 die Einbuchtung 8 mit Frischluft versorgt.
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Indem vom Verdichter 4 kommendes warmes Kältemittel in den Verflüssiger 9 unmittelbar an dessen unterem Ende eingespeist wird, wird die Luft in der Einbuchtung 7 bereits unten stark erwärmt, und ein hohes Temperatumiveau auf der gesamten Länge der Einbuchtung 7 sorgt für eine starke Konvektion, auch wenn der Verflüssiger 9 in der Einbuchtung 7 dicht gepackt ist und der Luft einen starken Strömungswiderstand entgegensetzt.
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Das in dem Verflüssiger 9 nur auf eine mittlere Temperatur abgekühlte Kältemittel wechselt über die Leitung 14 zum Verflüssiger 10 und strömt in diesem abwärts. Da infolgedessen der Verflüssiger 10 sein höchstes Temperaturniveau am oberen Ende aufweist, ist die Konvektion hier schwächer als in der Einbuchtung 7. Um trotzdem eine ausreichende Strömung auch in der Einbuchtung 8 zu erreichen, kann der Aufbau des Verflüssigers 10 lockerer und dementsprechend strömungsgünstiger als der des Verflüssigers 9 sein.
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Ein kontinuierlich abschüssiger Verlauf der Kältemittelleitung in Verflüssiger 10 gewährleistet, dass auch bei einem Stillstand des Verdichters 4 eventuell noch im Verflüssiger 10 vorhandenes flüssiges Kältemittel sich an dessen Ausgang sammelt. infolgedessen wird bei einem Start des Verdichters 4, sofern vorhanden, sofort flüssiges Kältemittel in den Verdampfer eingespritzt, und die Kühlwirkung setzt mit geringer Verzögerung ein.
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Die durch das Vorhandensein der Einbuchtungen 7, 8 an den Ecken des Korpus 1 erzielte Oberflächenverkleinerung bewirkt bereits eine Verringerung des Wärmeflusses durch die wärmedämmende Füllung 18 in die Lagerkammer 17. Ein weiterer Beitrag zur Verringerung dieses Wärmeflusses kann eine Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung, z. B. in Form einer Metallfolie 25 sein, die, wie in 5 gezeigt, die Einbuchtungen 7, 8 auskleidet und eine Erwärmung der Füllung 18 durch Strahlungswärme vom Verflüssiger 9 bzw. 10 verhindert.
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5 verdeutlicht auch den Aufbau der Verflüssiger 9, 10: zu sehen ist ein Teil der Leitung 14 sowie ein daran anschließender horizontaler Abschnitt 26 der Kältemittelleitung des Verflüssigers 10. Die senkrecht zur Schnittebene verlaufenden Drähte 11 verbinden diesen Abschnitt 26 mit anderen im Wesentlichen parallel darunter verlaufenden Abschnitten der Kältemittelleitung. Die Drähte 11 sind in der Figur nur auf einer Seite der Kältemittelleitung dargestellt, könnten aber auch beidseitig angeordnet sein.
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Der Aufbau des Korpus 1 unterscheidet sich in 5 von dem in 1 gezeigten durch das Vorhandensein eines Außenblechs 27 an der Seitenwand 5. Das Außenblech 27 ist bei einem Einbaugerät nicht erforderlich; bei einem Gerät für freistehende Aufstellung schützt es einerseits die wärmedämmende Füllung 18 der Seitenwand 5 und andererseits, indem es auch die Einbuchtung 8 seitlich begrenzt, den darin untergebrachten Verflüssiger 10 vor Beschädigung.
