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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät.
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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. Das in der Luft gebundene Wasser fällt dann als Tauwasser an den kalten Lagerkammerwänden aus. Bei bekannten Kältegeräten, insbesondere Kühl- und Gefriergeräten, wird verbreitet das beim Betrieb anfallende Tauwasser über Leitungen oder Kanäle durch Fließen unter Gravitationseinwirkung nach außen in eine, unterhalb von Austrittsdurchführungen der Lagerkammer angebrachte, sogenannte Verdunstungsschale geleitet. Die Verdunstungsschale ist üblicherweise in einem Bereich des Maschinenraums, vorzugsweise oberhalb des Verdichters, angeordnet. Darin aufgefangenes Tauwasser verdunstet aufgrund der Erwärmung der Verdunstungsschale, insbesondere durch die Übertragung von Wärme vom Verdichter zum Auffangbehälter, und wird so an die Umgebungsluft abgegeben. Dadurch kann eine bestimmte Menge an Kondenswasser abgeführt werden, ohne dass die Verdunstungsschale geleert werden muss oder überläuft. Die Verdunstungsrate der Verdunstungsschale wird durch die Umgebungsbedingungen beeinflusst. Dies sind z.B. die Umgebungslufttemperaturen, Luftströmungen und Temperaturen bzw. Wärmen in der Nähe oder im thermischen Kontakt mit der Verdunstungsschale befindlicher Komponenten.
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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 die Verdunstungsschale geringer aufheizen. Ein erhöhtes Aufkommen von Kondenswasser 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 die Verdunstungsschale 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 ist insbesondere auch dann besonders unerwünscht wenn das Kältegerät zur Montage in Möbeln vorgesehen ist.
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Aus der
DE 3602204 A1 ist ein Kältegerät bekannt, in dessen als Kammer ausgebildeten Tauwasserbehälter eine bestimmte Menge eines Wasser zurückhaltenden, nicht löslichen polymeren Materials mit aus hydrophilen Gruppen bestehender Gitterstruktur eingesetzt ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kältegerät mit einer Verdunstungsschale zu schaffen, bei dem insbesondere das Überlaufen der Verdunstungsschale zuverlässig über einen langen Zeitraum vermieden werden kann.
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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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Gemäß einem Aspekt weist ein erfindungsgemäßes Kältegerät eine Verdunstungsschale zum Aufnehmen von Flüssigkeit auf. Die Verdunstungsschale ist mit einem Flüssigkeitsabsorptionsmittel mit einer Oberfläche, welche in Abhängigkeit von einer Menge der absorbierten Flüssigkeit vergrößerbar ist, versehen. Dadurch kann beispielsweise durch die Flüssigkeitsaufnahme des Flüssigkeitsabsorptionsmittels die wirksame Verdunstungsoberfläche der Verdunstungsschale vergrößert werden. Daraus resultiert eine verbesserte Verdunstungsleitung der Verdunstungsschale. Demnach kann eine füllstandsabhängige Verdunstungsleistung der Verdunstungsschale erreicht und ein Überlaufen der Verdunstungsschale bei hohem Kondenswasseraufkommen verhindert werden.
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Das Kältegerät weist beispielsweise eine Lagerkammer zum Aufnehmen von Kühlgut und einen Kältemittelkreislauf zum Kühlen der Lagerkammer auf. Die Verdunstungsschale ist dann beispielsweise zum Sammeln von an der Lagerkammer auftretendem Kondenswasser vorgesehen. Unter Verdunstungsschale wird im Sinne der vorliegenden Erfindung ein mit einer Mulde versehenes Behältnis verstanden. Die Verdunstungsschale kann beispielsweise so in einen Boden, Zwischenboden, oder eine Wand des Kältegerätes integriert sein, dass sie nach außen lediglich als Mulde zum Aufnehmen des Kondenswassers in Erscheinung tritt.
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Unter Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.
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Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel kann sich von innerhalb der Verdunstungsschale nach oberhalb und seitlich von der Verdunstungsschale erstrecken, so dass vom Flüssigkeitsabsorptionsmittel aufgenommenes Kondenswasser nach oberhalb und seitlich von der Verdunstungsschale beispielsweise durch Kapillareffekte in dem Flüssigkeitsabsorptionsmittel transportiert werden kann. Unter Flüssigkeitsabsorptionsmittel werden hier Materialien, insbesondere Kunststoffe verstanden, die in der Lage sind, ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, aufzusaugen. Verbreitet werden solche Materialien als Superabsorber bezeichnet.
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Der Kältekreislauf des Kältegerätes umfasst beispielsweise einen Verdichter zum Verdichten von Kältemitteldampf, einen dem Verdichter nachgeschalteten Verflüssiger zum Kondensieren des Kältemitteldampfes und den dem Verflüssiger nachgeschalteten und dem Verdichter vorgeschalteten Verdampfer zum Verdampfen des verflüssigten Kältemittels. Der Verdichter ist wie der Verdampfer zur Wärmeübertragung zwischen zugeführter Luft und dem Fluid eingerichtet.
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Unter Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient, Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgerätekombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Flüssigkeitsabsorptionsmittel durch Flüssigkeitsaufnahme an die Geometrie der Verdunstungsschale anpassbar. Dadurch kann das vom Flüssigkeitsabsorptionsmittel aufgenommene Kondenswasser beispielsweise in Kontakt mit warmen Bereichen der Verdunstungsschale gebracht werden. Daraus resultiert eine verbesserte Verdunstungsleitung der Verdunstungsschale. Demnach kann eine füllstandsabhängige Verdunstungsleistung der Verdunstungsschale erreicht und ein Überlaufen der Verdunstungsschale bei hohem Kondenswasseraufkommen verhindert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Flüssigkeitsabsorptionsmittel so vorgesehen, dass er bei Kontakt mit dem Kondenswasser das Kondenswasser über den Wasserspiegel des Kondenswassers in der Verdunstungsschale bis an eine an der Verdunstungsschale vorgesehene Wärmebrücke und/oder auf eine zusätzliche Verdunstungsfläche, die innerhalb oder außerhalb der Verdunstungsschale angeordnet ist, fördern kann. Die Grenzfläche bei einem mit Kondenswasser vollständig angefeuchteten Flüssigkeitsabsorptionsmittel erhebt sich dabei über den Wasserspiegel des Kondenswassers in der Verdunstungsschale. Durch das Fördern von Kondenswasser auf eine zusätzliche Verdunstungsfläche, kann die nutzbare Verdunstungsfläche der Verdunstungsschale vergrößert und damit die Verdunstungsleistung erhöht werden. Die zusätzliche Verdunstungsfläche ist beispielsweise als Mulde ausgeführt. Es kann dadurch die für die Verdunstung von Kondenswasser zur Verfügung stehende Wasseroberfläche in Abhängigkeit der anfallenden Tauwassermenge vergrößert werden. Mit der vorliegenden Erfindung kann das Kondenswasser in Umgebungsbereiche geleitet werden, die bisher nicht für die Verdunstung genutzt werden konnten. Durch das Fördern von Kondenswasser zu einer Wärmebrücke, d. h. einen warmen Bereich, kann die Verdunstungsleistung ebenfalls erhöht werden. Das Fördern von Kondenswasser kann zum einen durch ein Verteilen von Kondenswasser in dem Flüssigkeitsabsorptionsmittel als auch durch eine Verformung des Flüssigkeitsabsorptionsmittels, z.B. ein Ausdehnen, bei der Aufnahme des Kondenswassers erfolgen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es daher bei einem erhöhten Kondenswasseraufkommen eine erhöhte Verdunstungsleistung bereitzustellen, um ein Überlaufen der Verdunstungsschale zu vermeiden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist das Flüssigkeitsabsorptionsmittel so an der Verdunstungsschale vorgesehen, dass er erst bei einer Mindestfüllstandshöhe von Kondenswasser in der Verdunstungsschale in Kontakt mit dem Kondenswasser kommt. Erst bei einem Überschreiten der Mindestfüllstandshöhe kommt das Flüssigkeitsabsorptionsmittel dann in Kontakt mit der Flüssigkeit. Dadurch wird die zusätzliche Verdunstungsleistung, die das Flüssigkeitsabsorptionsmittel ermöglicht, erst beim Überschreiten der Mindestfüllstandshöhe der Verdunstungsschale verwendet. Dies ermöglicht es über die Kältegerätelaufzeit das Flüssigkeitsabsorptionsmittel weniger lang dem Kontakt mit Wasser auszusetzen und diesen zu schonen, beispielsweise um einer Schimmelbildung am Flüssigkeitsabsorptionsmittel vorzubeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform das Flüssigkeitsabsorptionsmittel in der Verdunstungsschale angeordnet. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel kann natürlich auch nach oben aus der Verdunstungsschale ragen. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel kann ebenso außerhalb der Verdunstungsschale, z.B. auf einer an der Verdunstungsschale vorgesehenen zusätzlichen Verdunstungsfläche vorgesehen sein, um das Kondenswasser dorthin, beispielsweise durch Kapillareffekte nach oben über den Rand der seitlichen Wand der Verdunstungsschale, zu fördern. Diese zusätzliche Verdunstungsfläche kann als eine Art Überlaufbecken muldenförmig ausgeführt sein und wird beispielsweise durch aus der Verdunstungsschale auslaufendes Kondenswasser befüllt.
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Gemäß einer Ausführungsform dehnt sich das Flüssigkeitsabsorptionsmittel beim Aufnehmen von Kondenswasser aus. Beim Aufsaugen von kurzfristig anfallendem überschüssigem Wasser dehnt sich das Flüssigkeitsabsorptionsmittel aus und nimmt Raum aus der Umgebung ein, der dann zur Verdunstung genutzt werden kann. Ferner kann sich das Flüssigkeitsabsorptionsmittel an umgebende Geometrien anschmiegen, was eine optimale Platzausnutzung sowie optimalen thermischen Kontakt zu warmen Oberflächen bietet. Durch das Ausdehnen kann das Flüssigkeitsabsorptionsmittel auch Kontakt zu warmen Oberflächen einnehmen mit denen er in trockenem, d. h. nicht ausgedehntem, Zustand nicht in Kontakt ist.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Wärmebrücke außen an der Verdunstungsschale angeordnet. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel bildet dabei die thermische Verbindung zwischen der Wärmebrücke und dem Kondenswasser, indem er das Kondenswasser zu der Wärmebrücke transportiert. Die Wärmebrücke ist beispielsweise aus Metall, z.B. Stahl oder Kupfer, hergestellt, was eine gute thermische Leitfähigkeit bietet. Die Wärmebrücke kann direkt mit warmen Komponenten des Kältegerätes, z.B. dem Verdichter, verbunden sein, um Wärme von dort zur Verdunstungsschale zu übertragen. Möglich ist auch, dass die Wärmebrücke durch eine, beispielsweise seitliche, Wand der Verdunstungsschale verläuft. Dadurch kann das Flüssigkeitsabsorptionsmittel auch innerhalb der Verdunstungsschale direkt in Kontakt mit der Wärmebrücke sein und somit besonders kompakt gestaltet werden. Ebenso ist es möglich, dass die Wärmebrücke von oben in die Verdunstungsschale hineinragt, um Kontakt mit dem Flüssigkeitsabsorptionsmittel zu ermöglichen. Dadurch kann die Wand der Verdunstungsschale unterbrechungsfrei von der Wärmebrücke ausgeführt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Flüssigkeitsabsorptionsmittel ein Copolymer aus Acrylsäure und Natriumacrylat auf. Zusätzlich kann ein so genannter Kernvernetzer der Monomerlösung zugesetzt werden, der die gebildeten langkettigen Polymermoleküle stellenweise untereinander durch chemische Brücken verbindet. Durch diese Brücken wird das Polymer wasserunlöslich. Beim Eindringen von Wasser oder wässrigen Salzlösungen in das Polymerpartikel quillt er auf und strafft auf molekularer Ebene dieses Netzwerk – das Wasser kann ohne Hilfe nicht mehr einfach entweichen. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel kann beispielsweise das 10 bis 1000-fache seines Eigengewichts an Wasser aufsaugen. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel kann als Pulver mit einer Partikelgröße von 0,1 bis 1 mm vorgesehen sein. Um das Flüssigkeitsabsorptionsmittel zusammen zu halten kann dieser in eine Hülle, insbesondere aus Zellstoff oder Polyester, eingebettet sein.
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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 der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen 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; und
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2: eine schematische Darstellung eines Kältegerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel
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3: eine schematische Darstellung eines Kältegerätes gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältegerätes 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Kältegerät 1 weist eine Lagerkammer 3 zum Aufnehmen von Kühlgut auf. Es ist ferner ein Kältemittelkreislauf zum Kühlen der Lagerkammer 3 vorgesehen, der einen Verdichter 5 aufweist. Der Verdichter 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Maschinenraum 10 des Kältegerätes 1 unterhalb der Lagerkammer 3 vorgesehen. Eine Verdunstungsschale 7 zum Sammeln von an der Lagerkammer 3 auftretendem Kondenswasser 9 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über dem Verdichter 5 und beabstandet zum Verdichter 5 angeordnet. Die Abwärme des Verdichters 5 kann so zur Erwärmung der Verdunstungsschale 7 verwendet werden. Im Bild ist die Verdunstungsschale 7 mit Kondenswasser 9 befüllt, das einen oberen Wasserspiegel 17 bildet. Der Wasserspiegel 17 begrenzt im Bild das Kondenswasser 9 von der über dem Kondenswasser 9 vorhandenen Umgebungsluft 15.
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In der Verdunstungsschale 7 ist ein Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 vorgesehen, der als schraffiertes Rechteck dargestellt ist. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 ist von einer Hülle 23 aus Zellstoff umgeben. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vom unteren Boden der Verdunstungsschale 7 beabstandet angeordnet. An der Verdunstungsschale 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel ferner seitlich eine Wärmebrücke 19 vorgesehen, die durch die seitliche Wand der Verdunstungsschale 7 verläuft. Die Wärmebrücke 19 ist thermisch mit dem Verdichter 5 verbunden. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 ist von der seitlichen Wand der Verdunstungsschale 7, insbesondere der Wärmebrücke 19, im trockenen Zustand etwas beabstandet angeordnet.
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In 1 ist das Kältegerät 1 in einem Zustand dargestellt, bei dem das gestrichelt dargestellte Kondenswasser 9 in der Verdunstungsschale 7 bebstandet zum trockenen bzw. noch nicht eingelegten Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 ist. Die Verdunstungsfläche 21 als Grenzfläche zwischen dem Kondenswasser 9 und der Umgebungsluft 15 ist demnach etwa gleich der Fläche des Wasserspiegels 17 des Kondenswassers 9. Steigt der Wasserspiegel 17 des Kondenswassers 9 bei erhöhtem Kondenswasseraufkommen über die Mindestfüllstandshöhe Hmin an oder wird das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 in die Verdunstungsschale 7 eingelegt, kommt das Kondenswasser 9 in Kontakt mit dem Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 nimmt das Kondenswasser 9 auf und dehnt sich dabei aus. Durch das Ausdehnen kommt das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 in Kontakt mit der Wärmebrücke 19. Das Kondenswasser 9 wird im Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 zur Wärmebrücke 19 transportiert. Die Wärmebrücke 19 ist mit dem Verdichter 5 verbunden und wird daher besonders durch den Verdichter 5 erwärmt. Durch die Wärmebrücke 19 wird daher das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 mit dem Kondenswasser 9 verstärkt erwärmt und die Verdunstungsleistung gesteigert.
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2 zeigt das Ausführungsbeispiel aus 1 mit vergrösserter Oberfläche des Flüssigkeitsabsorptionsmittels 11 und einem beispielhaft hergestellten Kontakt zur Wärmebrücke 19.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältegerätes 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Aufbau entspricht dem aus dem Ausführungsbeispiel von 1, jedoch ist statt der Wärmebrücke eine zusätzliche muldenförmige Verdunstungsfläche 21 rechts neben der Verdunstungsschale 7 angeordnet und das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 ist sich von der Verdunstungsschale 7 bis auf die zusätzliche Verdunstungsfläche 21 erstreckend vorgesehen. Im Betrieb befindet sich das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 bis zu einer bestimmten Füllstandshöhe beabstandet zum Kondenswasser 9 und ist dadurch zunächst trocken. Erst bei einem verstärkten Aufkommen von Kondenswasser 9 kommt das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 in Kontakt mit dem Kondenswasser 9. Das Flüssigkeitsabsorptionsmittel 11 leitet dann das Kondenswasser 9 bis auf die Verdunstungsfläche 21, die dadurch benetzt wird. Die Grenzfläche 13 der Umgebungsluft 15 zum Kondenswasser 9 wird durch diese zusätzliche benetzte Verdunstungsfläche 21 vergrößert. Dadurch wird die Verdunstungsleistung bei hohem Kondenswasseraufkommen erhöht und ein Überlaufen der Verdunstungsschale 7 verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kältegerät
- 3
- Lagerkammer
- 5
- Verdichter
- 7
- Verdunstungsschale
- 9
- Kondenswasser
- 10
- Maschinenraum
- 11
- Flüssigkeitsabsorptionsmittel
- 13
- Grenzfläche
- 15
- Umgebungsluft
- 17
- Wasserspiegel
- 19
- Wärmebrücke
- 21
- Verdunstungsfläche
- Hmin
- Mindestfüllstandshöhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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