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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einer Lagerkammer zum Aufnehmen von Kühlgut und einem Auffangbehälter zum Sammeln von an der Lagerkammer auftretendem Kondenswasser.
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Bei Kältegeräten gelangt durch die gelegentlich geöffnete Kältegerätetür oder durch das Verdunsten von Feuchtigkeit aus dem Kühlgut Feuchtigkeit in die Lagerkammer zum Aufbewahren von Kühlgut. Bei bekannten Kältegeräten, insbesondere Kühl- und Gefriergeräten, wird das beim Betrieb anfallende Tauwasser in einem Auffangbehälter aufgefangen, der üblicherweise in einem Bereich des Maschinenraums, vorzugsweise oberhalb des Verdichters, angeordnet ist. Darin aufgefangenes Tauwasser verdunstet aufgrund der Erwärmung des Auffangbehälters, insbesondere durch die Wärmeübertragung des Verdichters zum Auffangbehälter.
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Bei neuen Kältegeräten werden durch eine optimierte Isolation die Laufzeiten des Verdichters reduziert. Ferner stehen immer effizientere Verdichter mit geringeren Wärmeverlusten und dadurch einer geringeren Wärmeabgabe zur Verfügung. Zunehmend kommen daher leistungsschwächere Verdichter zum Einsatz, die das Druckrohr, welches auch als Beheizung für den Auffangbehälter dient, geringer aufheizen. Ein erhöhtes Aufkommen von Kondenswasser und eine geringe Verdunstungsrate tritt ferner in tropischen Gebieten auf Grund der hohen Luftfeuchtigkeit auf.
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Bei modernen Kältegeraten mit hochwertiger Isolation kann es daher geschehen, dass die Abwärme des Verdichters nicht mehr genügt, um das Tauwasser mit der Rate zu verdunsten, mit der es entsteht, so dass schließlich der Auffangbehälter überläuft. Wenn das überlaufende Tauwasser an Spannung führende Teile unterhalb des Auffangbehälters gelangt, können Schäden an der Elektrik des Kältegerätes die Folge sein. Aus dem Gerät austretendes Tauwasser kann auch anderenorts zu Schaden führen, insbesondere bei Einbaugeraten, die zur Montage in Möbeln vorgesehen sind.
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Im Stand der Technik werden verschiedene Möglichkeiten zur Erhöhung der Verdunstungsleistung des Auffangbehälters bereitgestellt. So wird beispielsweise der Auffangbehälter beheizt, die Verdunstungsoberfläche des Auffangbehälters erhöht oder die Wärmeübertragung vom Verdichter zum Auffangbehälter, beispielsweise mittels wärmeleitfähigen Additiven im Kunststoff, erhöht.
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Ein weiterer Nachteil der Beheizung des Auffangbehälters durch den Verdichter liegt darin, dass beide für einen optimalen Wärmeübergang vom Verdichter zum Auffangbehälter vorteilhaft nahe aneinander angeordnet und dazu konstruktiv gut aufeinander abgestimmt werden. Dies hat den Nachteil, dass die Auffangbehälter in der Regel abhängig vom Verdichter festgelegt werden, was deren Variantenvielfalt und damit die Herstellungskosten der Kältegeräte erhöht.
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Aus der
WO 2005/090878 A1 ist ein Kältegerät mit einem Auffangbehälter bekannt, bei dem an dem Auffangbehälter eine unabhängige Heizung vorgesehen ist. Mittels der Heizung kann der Auffangbehälter erwärmt werden und dadurch eine Erhöhung der Verdunstungsleistung des Auffangbehälters, d.h. von verdunstetem Wasser pro Zeit, erreicht werden.
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Aus der
US 2008/0250799 A1 sowie der
DE 198 17 247 A1 ist ein Kältegerät bekannt, bei dem der Auffangbehälter mit einem Sensor versehen ist, der den Wasserstand in dem Auffangbehälter erfasst und bei dem mittels einer Steuerung eine Heizquelle geschaltet wird, wenn der mit dem Sensor erfasste Wasserstand einen Schwellenwert überschreitet. Als Wasserstandssensor wird ein Schwimmschalter vorgeschlagen.
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Die genannten Ansätze konnten bisher zu keinem über einen langen Zeitraum zuverlässigen Auffangbehälter führen. Dies liegt zum Einen an den geringen Flüssigkeitspegelschwankungen bei kompakt gestalteten Auffangbehältern und zum Anderen an dem feuchten sowie kühlen Klima im Kältegerät.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kältegerät mit einem Auffangbehälter zu schaffen, bei dem insbesondere das Überlaufen des Auffangbehälters zuverlässig über einen langen Zeitraum vermieden werden kann, auch wenn die vom Verdichter an den Auffangbehälter abgegebene Abwärme gering ist und gleichzeitig den Auffangbehälter konstruktiv stärker vom Verdichter zu entkoppeln.
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Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät das zur Haushaltsführung in Haushalten oder eventuell auch im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke in haushaltsüblichen Mengen bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinlagerschrank.
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Die Aufgabe wird durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Demgemäß weist ein erfindungsgemäßes Kältegerät eine Lagerkammer zum Aufnehmen von Kühlgut einen Auffangbehälter zum Sammeln von an der Lagerkammer auftretendem Kondenswasser auf. Unter Auffangbehälter wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein mit einer Mulde versehenes Behältnis verstanden. Die Auffangbehälter kann beispielsweise so in einen Boden, Zwischenboden, oder eine Wand des Kältegerätes integriert sein, dass er nach außen lediglich als Mulde zum Aufnehmen des Kondenswassers in Erscheinung tritt. Der Auffangbehälter weist einen Schalenkörper und eine an dem Schalenkörper angeordnete Heizschicht auf. Mittels der Heizschicht kann der Schalenkörper, bzw. das im Schalenkörper gesammelte Kondenswasser, beheizt werden. Dadurch kann die Verdunstungsrate des Kondenswassers erhöht und ein Überlaufen des Kondenswassers bei starkem Kondenswasseraufkommen beispielsweise in Folge hoher Umgebungsluftfeuchtigkeit oder feuchtem Kühlgut in der Lagerkammer vermieden werden. An der Heizschicht sind dazu Heizkanäle vorgesehen, die von einem beheizten Fluid zum Beheizen der Heizschicht durchströmbar sind. Als Fluid kann beispielsweise Luft, Wasser oder ein Kohlenwasserstoff verwendet werden. Wasser bietet dabei den Vorteil, dass eine hohe Wärmekapazität im Medium speicherbar und damit übertragbar ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Kältegerät einen Kältemittelkreislauf zum Kühlen der Lagerkammer mit einem einen Verdichter auf. Dadurch kann die Lagerkammer des Kältegerätes vom Kältegerät selbst gekühlt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der Auffangbehälter oberhalb des Verdichters angeordnet. Wärme, die vom Verdichter abgegeben wird, strömt dabei nach oben am Auffangbehälter vorbei, so dass dieser erwärmt wird. Gleichzeitig ist die vom Verdichter erwärmte Luft durch die Erwärmung auch relativ trocken, so dass diese gut Feuchtigkeit beim Vorbeiströmen am Auffangbehälter vom Auffangbehälter abführt. Ferner ist der Verdichter häufig in der Bodengruppe des Kältegerätes angeordnet, so dass eine Anordnung des Auffangbehälters unten im Kältegerät nahe über dem Verdichter sinnvoll ist. Durch die vom Verdichter unabhängige Beheizung des Auffangbehälters kann dieser auch beabstandet zum Verdichter angeordnet werden. Durch die Beabstandung können von der Geometrie des Verdichters weitgehend unabhängig gestaltete Auffangbehälter verwendet werden. Dadurch ist es nicht erforderlich für jeden Verdichtertyp einen angepassten Auffangbehälter herzustellen. Dies kann die Anzahl an Varianten der Auffangbehälter reduzieren und dadurch die Herstellungskosten der Auffangbehälter.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Heizschicht im Wesentlichen unterhalb des Schalenkörpers angeordnet. Da das Kondenswasser sich am Boden des Schalenkörpers sammelt, ermöglicht eine Anordnung der Heizschicht im Wesentlichen unterhalb des Schalenkörpers eine besonders nahe Anordnung der Heizschicht am Kondenswasser und damit eine optimalen Wärmeübertragung von der Heizschicht auf das Kondenswasser im Schalenkörper. Beispielsweise verlaufen die Heizkanäle mäanderförmig an der Heizschicht. Dadurch wird eine besonders gleichmäßige Flächenverteilung der von der Heizschicht auf den Schalenkörper übertragbaren Wärme ermöglicht. Die Wärmeübertragung von der Heizschicht auf das Wasser im Schalenkörper kann noch dadurch optimiert werden, dass die Heizschicht innerhalb des Schalenkörpers verläuft. Dies ermöglicht einen direkten Kontakt des Wassers mit der Heizschicht, so dass keine Grenzschichten, wie z.B. die Wandung des Schalenkörpers, den Wärmeübergang zwischen Heizschicht und Wasser vermindern. Ferner staut sich die von der Heizschicht abgegebene Wärme dann im Schalenkörper, wodurch der Wirkungsgrad weiter erhöht wird.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel verlaufen die Heizkanäle wenigstens teilweise in Rohren. Diese Rohre sind beispielsweise aus Stahl, Kupfer oder Kunststoff gebildet. Stahl ermöglicht dabei eine besonders kostengünstige Herstellung der Rohre bei einem guten Wärmeübergangskoeffizienten der Rohre. Kupfer ermöglicht einen optimalen Wärmeübergangskoeffizienten der Rohre. Mit Kunststoff als Werkstoff für die Rohre lassen sich diese besonders kostengünstig herstellen und es kann eine hohe Flexibilität der Rohre erzielt werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Heizschicht aus Bitumen gebildet. Bitumen speichert die vom Heizkanal abgegebene Wärme sehr gut. Dadurch kann die Wärme kontinuierlich an das Wasser im Schalenkörper abgegeben werden. Temperaturspitzen werden vermieden. Die Heizschicht kann an den Schalenkörper angegossen werden. Dies ist mit Bitumen oder anderen flüssigen oder pastenförmigen sich nach der Verarbeitung verfestigenden Werkstoffen gut möglich. Dadurch kann die Heizschicht sehr gut an die Oberflächenkontur des Schalenkörpers angepasst und Spalte zwischen der Heizschicht und dem Schalenkörper können vermieden werden. Ferner können auf diese Weise auch Rohre, die direkt an dem Schalenkörper anliegen, dicht in den Verbund aus Schalenkörper und Heizschicht integriert werden. Auf diese Weise grenzen die Heizkanäle dann sowohl an die Heizschicht als auch an den Schalenkörper, wodurch ein besonders guter Wärmeübergang von den Heizkanälen, insbesondere den Rohren, auf den Schalenkörper erzielt werden kann. Als Schichtdicke für die Heizschicht haben sich 8 bis 25 mm bewährt, um bei geringem Materialeinsatz eine optimale Isolation und Wärmespeicherung in der Heizschicht zu erzielen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Heizkanäle in der Heizschicht. Werden als Heizkanäle Rohre vorgesehen, können diese dadurch gut vor einem äußeren Kontakt mit dem Kondenswasser geschützt werden. Gerade bei nicht korrosionsbeständigen Rohren, beispielsweise aus Stahl, ist dies vorteilhaft, um eine Korrosion der Rohre zu vermeiden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Heizschicht als formelastische Heizmatte gebildet. Dadurch kann sie sich beim Fügen auf den Schalenkörper an die Form des Schalenkörpers anpassen. Dies ermöglicht es, besonders einfach Schalenkörper mit unterschiedlichster Oberflächengeometrie kostengünstig mit einer Heizschicht zu versehen. Die Heizschicht wird beispielsweise auf den Schalenkörper aufgeklebt oder aufvulkanisiert.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Kältegerät einen Wärmetauscher auf, der an dem Verdichter angeordnet ist und die Heizkanäle der Heizschicht sind fluidleitend mit dem Wärmetauscher verbunden. Dadurch kann die Abwärme des Verdichters zu einem beabstandet von dem Verdichter angeordneten Auffangbehälter übertragen werden. Ein separates Heizelement zum Aufheizen des Fluids wird dann in diesem Fall nicht benötigt.
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Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Kältegerätes hinzufügen.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie des im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
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Es zeigt dabei:
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1: eine schematische Darstellung eines Kältegerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2: eine perspektivische Darstellung eines Auffangbehälters mit Verdichter des Kältegerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
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3: eine perspektivische Darstellung eines Auffangbehälters des Kältegerätes gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältegerätes 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Kältegerät 1 weist eine Lagerkammer 3 zum Aufnehmen von Kühlgut auf. Die Lagerkammer 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit einem rechteckigen Querschnitt geformt. Es ist ferner ein Kältemittelkreislauf zum Kühlen der Lagerkammer 3 vorgesehen, der einen Verdichter 5 aufweist. Ein Auffangbehälter 7 zum Sammeln von an der Lagerkammer 3 auftretendem Kondenswasser ist bei diesem Ausführungsbeispiel über dem Verdichter 5 und beabstandet zum Verdichter 5 angeordnet. Er weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Schalenkörper 9 zum Aufnehmen von Kondenswasser auf.
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An dem Schalenkörper 9 ist eine Heizschicht 11, an der bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere Heizkanäle 13 verlaufen, die von einem beheizten Fluid zum Beheizen der Heizschicht 11 durchströmbar sind, angeordnet. Mittels der Heizschicht 11, kann der Schalenkörper 9 und dadurch das im Schalenkörper 9 gesammelte Kondenswasser beheizt werden. Dadurch kann die Verdunstungsrate des Kondenswassers erhöht und ein Überlaufen des Kondenswassers aus dem Auffangbehälter 7 vermieden werden. Im Betrieb durchströmt das Fluid, bei diesem Ausführungsbeispiel Wasser, die Heizkanäle 13 der Heizschicht 11 und gibt Wärme an die Heizschicht 11 ab. Die Heizschicht 11 speichert dabei Wärme und ermöglicht eine kontinuierliche Wärmeabgabe an den Schalenkörper 9. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Heizkanäle 13 nahe an dem Schalenkörper 9 angeordnet, so dass ein optimaler Wärmeübergang von den Heizkanälen 13 zum Schalenkörper 9 ermöglicht ist. Die Heizschicht 11 ist bei diesem Ausführungsbeispiel aus Bitumen gebildet. Bitumen speichert die von den Heizkanälen 13 abgegebene Wärme sehr gut. Dadurch kann die Wärme kontinuierlich an das Wasser im Schalenkörper 9 abgegeben werden. Temperaturspitzen werden vermieden. Das Fluid, das durch die Heizkanäle 13 der Heizschicht 11 strömt, kann auf unterschieldiche Arten erwärmt werden. Neben einer eigenen Heizeinrichtung zum Erwärmen des Fluids, die hier nicht dargestellt ist, kann dies auch mittels eines Wärmetauschers 17 erfolgen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist dazu ein Wärmetauscher 17 vorgesehen, der mittels Leitungen 19 mit den Heizkanälen 13 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Wärmetauscher 19 direkt am Verdichter 5 angeordnet, so dass dessen Abwärme zum Erwärmen des Fluids benutzt werden kann. In jedem Fall ermöglicht das Kältegerät 1 eine räumliche und geometrische Entkopplung von Verdichter 5 und Schalenkörper 9, da durch die unabhängige Beheizung des Auffangbehälters 7, bzw. des Fluids im Auffangbehälter 7, eine unmittelbare Nähe von Verdichter 5 und Schalenkörper 9 für eine Wärmeübertragung nicht mehr erforderlich ist.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Auffangbehälters 7 mit Verdichter 5 des Kältegerätes 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Mit der 2 soll die Anordnung des Auffangbehälters 7 im Kältegerät 1 weiter veranschaulicht werden. Der Auffangbehälter 7 ist dazu hier vereinfacht dargestellt, indem die Heizschicht nicht dargestellt ist. Der Auffangbehälter 7 ist mit seinem Schalenkörper 9 oberhalb eines Verdichters 5 des Kältegerätes 1 angeordnet. Der Verdichter 5 ist hier tonnenförmige gestaltet. Der Auffangbehälter 7 ist beabstandet zu dem Verdichter 5 angeordnet, d.h. er könnte weiter nach unten in Richtung auf den Verdichter 5 angesenkt werden, ohne dass sofort ein Kontakt mit den Verdichter 5 auftreten würde. Üblicherweise wird der Verdichter 5 unten im Bodenbereich des Kältegerätes 1 angeordnet.
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3 zeigt perspektivische Darstellung eines Auffangbehälters 7 des Kältegerätes 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Der Auffangbehälter 7 weist bei diesem Ausführungsbeispiel einen Schalenkörper 9 auf, der aus Kunststoff hergestellt ist. Der Schalenkörper 9 ist als dreidimensionales Formteil im Wesentlichen Wannenförmig hergestellt, weist aber auch Aussparungen 21 auf, die der Aufnahme des Auffangbehälters im Kältegerät 1 oder der Durchführung von Aggregaten dienen. An der Unterseite des Schalenkörpers 9 ist die Heizschicht 11 angebracht. In die Heizschicht 11 ist ein Rohr 15 zum Durchleiten eines beheizten Fluids zum Beheizen der Heizschicht 11 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel verläuft das Rohr 15 in der Heizschicht 11 nahe des Schalenkörpers 9, so dass eine gute Wärmeübertragung von dem Rohr 15 auf den Schalenkörper 9 mit dem darin sich befindenden Kondenswasser gegeben ist. Die Heizschicht 11 weist eine Matte 23 auf, die hier als Bitumenmatte realisiert ist. Die Matte 23 hält das Rohr 15 und isoliert gleichzeitig das Rohr 15 nach außen, d.h. unten, um Wärmeverluste zu vermeiden. Ferner speichert die Matte 23 einen Teil der aus dem Rohr 15 abgegebenen Wärme, so dass sich eine gleichmäßige Wärmeübertragung von dem Rohr 15 auf den Schalenkörper 9 ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kältegerät
- 3
- Lagerkammer
- 5
- Verdichter
- 7
- Auffangbehälter
- 9
- Schalenkörper
- 11
- Heizschicht
- 13
- Heizkanal
- 15
- Rohr
- 17
- Wärmetauscher
- 19
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2005/090878 A1 [0007]
- US 2008/0250799 A1 [0008]
- DE 19817247 A1 [0008]
