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Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Üblicherweise ist der Verdampfer eines Kältegerätes hinter der Kühlraum-Rückwand im Wärmeisolierschaum eingeschäumt. Zusätzlich kann im Kühlraum ein Ventilator an der Kühlraum-Decke vorgesehen sein, um durch Luftumwälzung die Kühlraumtemperatur speziell im oberen Bereich des Kühlraums zu reduzieren. Alternativ dazu sind auch Kältegeräte bekannt, bei denen der Verdampfer freihängend im Kühlraum vorgesehen ist, wodurch der Verdampfer beidseitig unmittelbar in Kontakt mit der zu kühlenden Kühlraum-Luft bringbar ist.
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Aus der
EP 0 793 066 B1 ist ein gattungsgemäßes Kältegerät mit einem solchen freihängenden Verdampfer bekannt. Das Kältegerät weist einen vom Kühlraum abgetrennten Kaltluftkanal auf, in dem die durchströmende Luft mit Hilfe des Verdampfers abgekühlt wird. Der Kaltluftkanal ist über einen Lufteinlass und einen Luftauslass strömungstechnisch mit dem Kühlraum in Verbindung. Am Lufteinlass ist ein Ventilator angeordnet, mit dem die Kühlraumluft in Zwangskonvektion den Kaltluftkanal durchströmt und aus dem Luftauslass in den Kühlraum rückgeführt wird.
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In der
EP 0 793 066 B1 ist der Kaltluftkanal zwischen einer Rückwand des, den Kühlraum begrenzenden Innenbehälters und einer Trennwand definiert. Der freihängende Verdampfer ist dabei in etwa mittig zwischen der Rückwand und der Trennwand gehaltert und wird so beidseitig von Luft umströmt. Der Ventilator ist dabei am Lufteinlass des Kaltluftkanals angeordnet, der sich oberhalb des Verdampfers befindet. Aufgrund der Anordnung des Ventilators oberhalb des Verdampfers ergibt sich druckseitig ein besonders langer Strömungsweg für die Kaltluftströmung, die zusätzlich noch den freihängenden Verdampfer umströmt. Dies hat einen vergleichsweise großen Druck- und Geschwindigkeitsverlust zur Folge, der durch eine entsprechend hohe Leistungsaufnahme des Ventilators ausgeglichen werden muss. Außerdem besteht bei sehr großen Verdampfern die Problematik, dass die den Kaltluftkanal durchströmende Luft im Bereich vor dem Luftauslass bereits sehr stark abgekühlt ist. Somit fehlt die aus Effizienzgründen erforderliche treibende Temperaturdifferenz, wodurch im Bereich vor dem Luftaustritt der Wirkungsgrad beim Wärmeübergang von der Luftströmung in den Verdampfer sehr gering ist.
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Aus der
DE 601 17 808 T2 ist ein weiteres Kältegerät bekannt, bei dem der Verdampfer ein spezieller, langgestreckter Lamellenverdampfer ist. Der Ventilator saugt an einer Seite des Lamellenverdampfers an und bläst an der anderen Seite eine Luftströmung aus. Die Rückwand des Kältegerätes wird zum großen Teil von einer mehrteiligen Kunststoffabdeckung überdeckt, die als Luftführung benutzt wird. Auch durch die Kunststoffabdeckung und den speziellen Lamellenverdampfer ergibt sich insgesamt eine sehr kostspielige Kaltluftführung.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, bereitzustellen, bei dem in einfacher Weise die Energieeffizienz des Kältegerätes erhöht werden kann.
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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 oder ein Weinlagerschrank.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterentwicklung der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Erfindungsgemäß wird ein Kältegerät vorgeschlagen, das einen Kühlraum und einen davon abgetrennten Kaltluftkanal aufweist. Im Kaltluftkanal wird die durchströmende Luft mit Hilfe eines Verdampfers abgekühlt. Der Kaltluftkanal ist über einen Lufteinlass und einen Luftauslass strömungstechnisch mit dem Kühlraum in Verbindung. Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 wird im Hinblick auf eine Bauteilreduzierung auf eine zusätzliche Trennwand zur Abtrennung des Kaltluftkanals vom Kühlraum verzichtet. Vielmehr bildet der Verdampfer eine Trennwand, die den Kühlraum vom Kaltluftkanal abtrennt. Erfindungsgemäß dient daher der Verdampfer in Doppelfunktion nicht nur zur Kühlung der durch den Kaltluftkanal geführten Luftströmung, sondern zusätzlich auch zur Abtrennung des Kaltluftkanals vom Kühlraum. Gleichzeitig kann dadurch der Kaltluftkanal weitgehend ohne Strömungshindernisse bereitgestellt werden. Die die Luftströmung durch den Kaltluftkanal kann daher im Vergleich zum Stand der Technik mit stark reduziertem Druck- und Geschwindigkeitsverlust erfolgen.
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Bei ausreichend großer Kanalbreite kann die Luftströmung in natürlicher Konvektion durch den Kaltluftkanal strömen und dadurch vom Verdampfer abgekühlt werden. Insbesondere bei einem schmalen Kaltluftkanal ist jedoch (Verdampferrückseite) nur eine reduzierte natürliche Luftkonvektion ermöglicht. Zur Steigerung der Kühlleistung kann daher zusätzlich ein Ventilator eingesetzt werden, mit dem der Kaltluftkanal mit Kaltluft in Zwangskonvektion durchströmbar ist. Hierbei ist insbesondere ein Radialventilator von Vorteil, bei dem die Luft axial angesaugt wird und radial nach außen ausgeblasen wird. Derartige Radialventilatoren können auch ohne Strömungsgehäuse, das heißt lediglich mit einem Lüfterrad, eingebaut werden, wodurch der erforderliche Bauraum stark reduzierbar ist.
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Dem Ventilator ist saugseitig eine Ansaugöffnung zugeordnet, durch die die Kühlraum-Luft angesaugt wird. Die angesaugte Kühlraum-Luft wird dann entlang einer Kaltluftkanalstrecke bis zum Luftauslass geführt und dort in den Kühlraum ausgestoßen. Eine Reduzierung der Kaltluftkanalstrecke ist im Hinblick auf geringere Druck- und Geschwindigkeitsverluste von Vorteil. Vor diesem Hintergrund kann der Lufteinlass mit seiner Ansaugöffnung nicht randseitig oberhalb oder seitlich des Verdampfers angeordnet sein, sondern in etwa mittig innerhalb des Verdampfers. Auf diese Weise ist der Lufteinlass unmittelbar im Verdampfer, das heißt umfangsseitig geschlossen vom Verdampfer begrenzt. Die Kaltluftkanalstrecken zu einem oberen und unteren Luftauslass können dadurch in etwa halbiert werden. Bevorzugt ist die Ansaugöffnung mit dem Ventilator in etwa in Hochrichtung mittig im Verdampfer vorgesehen, wodurch die Kaltluftkanalstrecken nach oben und nach unten im Wesentlichen gleich groß sind.
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Zur weiteren Steigerung der Energieeffizienz ist es von Vorteil, wenn nicht nur der Kaltluftkanal luftdurchströmt ist, sondern vielmehr zusätzlich auch ein Strömungsanteil der Kaltluftströmung entlang der dem Kühlraum zugewandten Frontseite des Verdampfers geführt ist. Hierzu kann ein Strömungsteiler vorgesehen sein, der die angesaugte Kaltluftströmung in eine durch den Kaltluftkanal strömende Hauptströmung und eine Teilströmung aufteilt. Diese kann mit Hilfe spezieller Leitelemente parallel zur Hauptströmung sowie entlang der dem Kühlraum zugewandten Verdampfer-Frontseite geführt sein.
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Der oben erwähnte Strömungsteiler kann in bauteilaufwändiger Weise ein separates Strömungselement sein. Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Strömungsteiler zur Aufteilung der Kaltluftströmung in die Hauptströmung und in die Teilströmung unmittelbar durch den Öffnungsrand der Ansaugöffnung im Verdampfer gebildet ist. Hierzu kann der Radialventilator mit seinem Lüfterrad mit einem ersten Übermaß die Verdampfer-Frontseite überragen und mit einem zweiten Übermaß in den rückseitigen Kaltluftkanal einragen. Je nach Größenordnung der ersten und zweiten Übermaß ergibt sich somit eine rückseitige Hauptströmung im Kaltluftkanal sowie eine frontseitige Teilströmung entlang der Verdampfer-Frontseite.
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Der Kaltluftkanal kann in einfacher Weise zwischen der Verdampfer-Rückseite und einer Kühlraum-Begrenzungswand des den Kühlraum begrenzenden Innenbehälters, insbesondere einer Rückwand gebildet sein. An dem Ober- und Unterkanten des Verdampfers können dabei jeweils Luftauslässe vorgesehen sein, durch die die Kaltluft in den Kühlraum ausgeblasen wird.
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Die entlang der Verdampfer-Frontseite strömende Teilströmung kann entlang eines Ringspaltes strömen, der durch die Verdampfer-Frontseite und einer vorgelagerten Abdeckplatte definiert ist. Der Ringspalt kann nach außen offen gestaltet sein. Zudem kann die Abdeckplatte eine Ansaugöffnung aufweisen, der in Flucht mit dem Lufteinlass des Verdampfers angeordnet ist. Bevorzugt ist der Strömungsquerschnitt der Ansaugöffnung der Abdeckplatte kleiner als der Strömungsquerschnitt des verdampferseitigen Lufteinlasses, so dass die Abdeckplatte die Ansaugöffnung bzw. die Ventilator-Stirnseite nach innen mit einem Versatzmaß überdeckt. Dadurch kann der durch den Strömungsdurchlass der Abdeckplatte angesaugte Luftstrom strömungstechnisch entkoppelt sein von der druckseitigen, durch den Ringspalt nach außen geführten Teilströmung.
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Die Abdeckplatte kann zusätzlich eine Sichtblende tragen, die als Eingriffsschutz einen Zugriff zum Lüfterrad des Ventilators verhindert. Die Sichtblende kann dabei unter Bildung von Einströmöffnungen den Strömungsdurchlass der Abdeckplatte frontseitig überdecken.
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Der Verdampfer ist bevorzugt ein zumindest zweilagiger Blechplatinenverbund, der beispielsweise die Rückwand des Kühlraums nahezu vollständig überdecken kann. In dem Blechplatinen-Verbund können der Kaltluftkanal-Lufteinlass und/oder die Kühlmittelleitungen eingearbeitet sein. Bevorzugt kann der Blechplatinen-Verbund aus zwei Aluminium-Platten bestehen, etwa einer materialstarken Grundplatine sowie einer Deckplatine mit reduzierter Materialstärke. Auf die Grundplatine kann mittels Grafit ein vorgegebenes Kanalbild aufgebracht werden. Anschließend kann die Deckplatine über ein Walzverfahren mit der Grundplatine verschweißt werden. Zur Bildung der Kühlmittelkanäle kann dann der Blechplatinen-Verbund mit Hochdruck aufgeblasen werden. Im Mittelbereich des Blechplatinen-Verbunds können die Grund- und Deckplatinen großflächig miteinander verschweißt sein. Dem Mittelbereich kann dann eine Aussparung ausgestanzt werden, die als Ansaugöffnung für den Ventilator einsetzbar ist.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in einer schematischen Seitenschnittdarstellung ein Kältegerät;
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2 in einer Detailansicht den Ansaugbereich des Ventilators aus der 1;
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3 in einer perspektivischen Darstellung den Kaltluftkanal-Lufteinlass im Verdampfer.
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In der 1 ist in einer Seitenschnittdarstellung ein Kältegerät mit einem Kühlraum 1 gezeigt, dessen frontseitige Beschickungsöffnung durch eine Gerätetür 3 verschlossen ist. Der Kühlraum 1 ist durch einen Kunststoff-Innenbehälter 2 begrenzt, der zusammen mit nicht gezeigten Gehäuseaußenwänden in an sich bekannter Weise einen mit Wärmeisolierschaum gefüllten Zwischenraum begrenzt. An der Rückwand 7 des Innenbehälters 2 ist ein Verdampfer 9 angeordnet. Dieser ist freihängend im Kühlraum 1 positioniert, das heißt nicht im Wärmeisolierschaum eingeschäumt, sondern in der Bautiefenrichtung y der Rückwand 7 vorgelagert. Der Verdampfer 9 ist Bestandteil eines in der 2 nicht gezeigten Kältemittelkreislaufes, dessen Kompressor zum Beispiel in einem Maschinenraum im hinteren unteren Eckbereich des Kältegerätes angeordnet ist. Der Verdampfer 9 ist unter Bildung eines Kaltluftkanals 13 von der Rückwand 7 des Innenbehälters 2 beabstandet. Der Kaltluftkanal 13 weist einen Lufteinlass 17 auf, der in der Hochrichtung z in etwa mittig im Verdampfer 9 eingearbeitet ist, wie es später noch genauer beschrieben wird.
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Die Ober- und Unterkanten 18, 19 des Verdampfers 9 stoßen nicht unmittelbar am Innenbehälter 2 an, sondern sind vielmehr unter Bildung von schlitzförmigen Luftauslässen 21 davon beabstandet. Im verdampferseitigen Lufteinlass 17 ist gemäß den 1 und 2 ein Lüfterrad 23 eines Radialventilators 15 drehbar angeordnet. Mit dem Lüfterrad 23 wird in etwa mittig sowie in Bautiefenrichtung y eine Luftströmung I vom Kühlraum 1 angesaugt und diese radial nach außen durch den Kaltluftkanal 13 zu den beiden Luftauslässen 21 gefördert. Die Kaltluftkanalstrecken a, b zwischen dem Lüfterrad 23 und den beiden oberen und unteren Luftauslässen 21 sind dabei im Wesentlichen identisch.
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Gemäß den Figuren begrenzt die Verdampfer-Rückseite den Kaltluftkanal 13, während die Verdampfer-Frontseite 27 dem Kühlraum 1 zugewandt ist. Der Verdampfer 9 bildet somit eine Trennwand, die den Kühlraum 1 vom Kaltluftkanal 13 abtrennt.
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In der 2 ist der Ansaugbereich des Ventilators 15 im Detail dargestellt. Demzufolge durchragt das Lüfterrad 23 des Radial-Ventilators 15 den Lufteinlass 17 des Verdampfers 9. Das Lüfterrad 23 überragt somit die Verdampfer-Frontseite 27 mit einem Überstand c. Außerdem ragt das Lüfterrad 23 in Axialrichtung mit einem Überstand d in den Kaltluftkanal 13 hinein, und zwar unter Belassung eines geringfügigen Ringspaltes 29 zwischen dem Öffnungsrand 20 des Lufteinlasses 17 und dem Außenumfang des Lüfterrads 23. Der Öffnungsrand 20 des Lufteinlasses 17 wirkt in der 1 und 2 als ein Strömungsteiler, der die angesaugte Luftströmung I in eine Hauptströmung II und in eine Teilströmung III aufteilt.
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Der frontseitigen Stirnseite des Lüfterrads 23 ist eine Abdeckplatte 31 vorgelagert, die zentral eine Ansaugöffnung 33 aufweist. Die Ansaugöffnung 33 ist in der Bautiefenrichtung y in Flucht mit dem Lüfterrad 23 sowie dem Lufteinlass 17 ausgerichtet. Der Strömungsquerschnitt der Ansaugöffnung 33 ist dabei wesentlich geringer als der Strömungsquerschnitt des Lufteinlasses 17. Entsprechend überdeckt die Abdeckplatte 31 das Lüfterrad 23 frontseitig radial nach innen um ein Versatzmaß e. Im weiteren Verlauf in Bautiefenrichtung y nach vorne ist eine Sichtblende 35 vorgesehen, die über Randstege mit zwischengeordneten Einströmspalten 37 (2) von der Abdeckplatte 31 beabstandet ist. Über die Einströmspalte 37 wird die Luftströmung I zur Druckseite des Lüfterrads 23 geleitet. Das Lüfterrad 23 verdrängt die angesaugte Kaltluft radial nach außen, und zwar unter Bildung einer im Kaltluftkanal 13 geführten Hauptströmung I und einer in einem Strömungsspalt 39 (2) geführten Teilströmung II. Der Strömungsspalt 39 ist durch die Verdampfer-Frontseite 27 und die vorgelagerte Abdeckplatte 31 definiert. Die Hauptströmung II wird gemäß der 1 und 2 über die Kaltluftkanalstrecken a, b bis zu den Luftauslässen 21 geführt und dort in den Kühlraum 1 ausgeblasen. Die Teilströmung III wird im Strömungsspalt 39 zunächst parallel zur Hauptströmung II radial nach außen entlang der Verdampfer-Frontseite 27 in den Kühlraum 1 geführt und mündet dann in den mittleren Bereich des Kühlraums 1 ein.
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In der 3 ist in einer vergrößerten Teilansicht der Mittelabschnitt 45 des Verdampfers 9 gezeigt, in dem der Lufteinlass 17 eingearbeitet ist. Der Verdampfer 9 ist durch zwei aufeinander liegende Blechplatinen 41, 43 gebildet, die in einem an sich bekannten Roll-Bond-Verfahren miteinander verschweißt sind. Im Mittelabschnitt 45 des Verdampfers 9 sind die beiden Blechplatinen 41, 43 großflächig sowie durchgängig miteinander verschweißt. Der Lufteinlass 17 ist dabei durch einen Stanzvorgang als Blech-Aussparung in dem Blechplatinen-Verbund eingearbeitet. Seitlich außerhalb des Mittelabschnittes 45 des Verdampfers 9 sind die Kältemittelleitungen eingearbeitet, von denen in der 3 lediglich eine Kältemittelleitung 46 dargestellt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlraum
- 2
- Kunststoff-Innenbehälter
- 3
- Gerätetür
- 7
- Rückwand
- 9
- Verdampfer
- 11
- Maschinenraum
- 13
- Kaltluftkanal
- 15
- Ventilator
- 17
- Lufteinlass
- 18, 19
- Ober- und Unterkanten des Verdampfers 9
- 20
- Öffnungsrand des Lufteinlasses
- 21
- Luftauslässe
- 23
- Lüfterrad
- 27
- Verdampfer-Frontseite
- 29
- Ringspalt
- 31
- Abdeckplatte
- 33
- Ansaugöffnung
- 35
- Sichtblende
- 37
- Einströmöffnungen
- 39
- Strömungsspalt
- 41, 43
- Blechplatinen
- 45
- Mittelabschnitt
- 46
- Kältemittelleitung
- I, II, III
- Luftströmungen
- a, b
- Kaltluftkanalstrecken
- c, d
- Überstand
- e
- Versatzmaß
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0793066 B1 [0003, 0004]
- DE 60117808 T2 [0005]
