-
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Kältefach, dem eine thermische Isolierung zugeordnet ist.
-
Kältegeräte, insbesondere als Haushaltsgeräte ausgebildete Kältegeräte, sind bekannt und werden zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt, um verderbliche Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern.
-
Derartige Kältegeräte weisen eine thermische Isolierung auf, um den Energieverbrauch des Kältegeräts zu reduzieren. Eine Verstärkung der thermischen Isolierung führt jedoch zu einer Reduzierung des nutzbaren Innenvolumens des Kältegeräts bei konstant gehaltenen Außenmaßen. Ferner weisen derartige Kältegeräte zunehmend Einbauten, wie z.B. Eiswürfelbereiter, Wasserspender oder Bedien-/Anzeigeelektroniken auf, die vorranging in einer Kältegerätetür des Kältegeräts eingebaut werden. Die Folge sind Engstellen in der thermischen Isolierung der Kältegerätetür, die nur schwer ausreichend thermisch isolierbare Bereiche darstellen. Eine geringe thermische Isolierung in diesen Bereichen führt zu erhöhtem Energieverbrauch des Kältegerätes aufgrund des höheren Wärmeeinfalls in diesen Bereichen und zur ungewollten Abkühlung der Außenseite des Kältegeräts und möglicherweise zur Kondensation, die die Funktionsfähigkeit elektrischer Komponenten und die Haltbarkeit des Kältegeräts beeinträchtigen können.
-
Aus der
US 4,444,821 und der
US 4,681,788 sind Vakuumpaneele zur thermischen Isolation eines Kältegeräts bekannt. Jedoch können mit derartigen Vakuumpaneelen nur ebene Flächen thermisch isoliert werden. Gebogene Flächen und/oder Konturen sind mit Vakuumpaneelen nur sehr aufwändig und eingeschränkt thermisch isolierbar. Bedingt durch das zum Erreichen des hohen Isolationsgrads nötigen Vakuums innerhalb des Vakuumpaneels darf die Außenfolie des Vakuumpaneels nicht verletzt werden. Es ist somit ein hoher Aufwand im Fertigungsprozess nötig, um eine Beschädigung des Vakuumpaneels auszuschließen.
-
Es ist daher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, ein Kältegerät mit einer thermischen Isolierung bereitzustellen, dass leichter herzustellen ist.
-
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
-
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch die Verwendung von einem Aerogelmaterial eine leichter herzustellendethermische Isolierung bereitgestellt werden kann.
-
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Kältegerät mit einem Kältefach gelöst, dem eine thermische Isolierung zugeordnet ist, wobei die thermische Isolierung abschnittsweise ein Aerogelmaterial aufweist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die abschnittsweise Bereitstellung von Aerogelmaterialen eine verbesserte thermische Isolierung bereitgestellt wird.
-
Unter einem Aerogelmaterial wird ein Material verstanden, bei dem ein Aerogel in ein Matrixmaterial eingebunden ist. Bei dem Matrixmaterial kann es sich z.B. um Polyesterfasern oder Glasfasern handeln. Unter Aerogelen werden hochporöse Festkörper verstanden, bei denen bis zu 99,98% des Volumens aus Poren bestehen. Aerogele weisen eine stark dentritische Struktur auf, also eine Verästelung von Partialketten mit sehr vielen Zwischenräumen in Form von offenen Poren. Diese Ketten besitzen Kontaktstellen, so dass sich letztlich das Bild eines stabilen, schwammartigen Netzes ergibt. Dessen Aggregate verfügen über eine fraktale Dimension, sind also in einem gewissen Maße selbstähnlich. Die Porengröße liegt im Nanometerbereich, und die inneren Oberflächen können mit bis zu 1.000 m2/g außergewöhnlich groß sein. Dadurch können Aerogelealsthermisches Isoliermaterial eingesetzt werden. Die Wärmeleitfähigkeit in Luft liegt bei Raumtemperatur in einem Bereich von 0,012 bis 0,021 W/mK.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist das Aerogelmaterialmattenförmig ausgebildet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Aerogelmaterial leicht zu verarbeiten ist, um eine großflächige Thermische Isolierung eines Kältefachs eines Kältegerätes zu erreichen. Somit ist die Verarbeitung des Aerogelmaterials vereinfacht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Aerogelmaterial flexibel verformbar ausgebildet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass während der Fertigung des Kältegeräts das Aerogelmaterial an z.B. gebogenen Flächen und/oder Konturen eines Kältefachs des Kältegeräts problemlos angepasst werden kann. Dies vereinfacht die Fertigung nochmals.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Aerogelmaterialsilicatbasiert. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein chemisch inertes Aerogelmaterial verwendet wird. Ferner liegt der Schmelzpunkt von einem silicatbasierten Aerogelmaterial bei ca. 1200°C. Somit kann das silicatbasierte Aerogelmaterial besonders einfach verarbeitet werden, da sie bei Verarbeitungstemperaturen von unterhalb von z.B. 300°C bis 650°C nicht Schaden nehmen. Daher nimmz dassilicatbasierte Aerogelmaterial beim Ausschäumen eines Kältegeräts, um eine Schaumisolierung herzustellen, keinen Schaden, und reagieren auch nicht mit dem Schaummaterial.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Aerogelmaterial kohlenstoffbasiert. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein leicht verfügbares und leicht verarbeitbares Aerogelmaterial verwendet wird.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist das Aerogelmaterial polymerbasiert. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein leicht verfügbares und leicht verarbeitbares Aerogelmaterial verwendet wird.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Aerogelmaterial zwischen einem Außengehäuse und einem Innengehäuse des Kältegeräts angeordnet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Aerogelmaterial in einem Zwischenraum zwischen einem Außengehäuse und einem Innengehäuse des Kältegeräts thermisch isolierend angeordnet ist.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Außengehäuse und dem Aerogelmaterial eine Verbindungsschicht angeordnet, die das Außengehäuse mit dem Aerogelmaterial stoffschlüssig verbindet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Aerogelmaterial durch die Verbindungsschicht direkt mit dem Außengehäuse verbunden ist und keine weiteren Verbindungsmittel, wie z.B. Schrauben, verwendet werden müssen, um das Aerogelmaterial mit dem Außengehäuse zu verbinden. Dadurch ist die Fertigung vereinfacht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist zwischen dem Außengehäuse und dem Aerogelmaterial eine Verbindungsschicht angeordnet, die das Innengehäuse mit dem Aerogelmaterial stoffschlüssig verbindet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Aerogelmaterial durch die Verbindungsschicht direkt mit dem Innengehäuse verbunden ist und keine weiteren Verbindungsmittel, wie z.B. Schrauben, verwendet werden müssen, um das Aerogelmaterial mit dem Innengehäuse zu verbinden. Auch dadurch ist die Fertigung vereinfacht.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Aerogelmaterial zwischen einem Türaußengehäuse und einem Türinnengehäuse einer Kältegerätetür des Kältegerätes angeordnet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das Aerogelmaterial in einem Zwischenraum zwischen einem Türinnengehäuse und einem Türaußengehäuse der Kältegerätetür thermisch isolierend angeordnet ist und so die thermische Isolierung der Kältegerätetür verbessert.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Kältegerätetür einen Abschnitt mit reduzierter Türdicke auf, wobei das Aerogelmaterial in dem Abschnitt mit reduzierter Türdicke angeordnet ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch das Aerogelmaterial in dem Abschnitt mit reduzierter Türdicke dort die thermische Isolierung verbessert ist.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in dem Abschnitt mit reduzierter Türdicke ein Türeinbau angeordnet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Kältegerät mit zusätzlichen Einbauten, wie z.B. einem Eiswürfelbereiter, Wasserspender und Bedien-/Anzeigeelektroniken, oder mit Teileneines Eiswürfelbereiters, eines Wasserspenders oder einer Bedien-/Anzeigeelektronik bereitgestellt werden kann, ohne das die thermische Isolierung abschnittsweise reduziert ist.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Kältegerätetür einen Abschnitt mit einer Schaumisolation auf. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die Kältegerätetür entsprechend ihrer Türdicke eine angepasste thermische Isolierungaufweist, die durch die Kombination von dem Aerogelmaterial und Schaumisolation über die Gesamtfläche der Kältegerätetür vergleichmäßigt ist, so dass sich an der Außenseite der Kältegerätetür aufgrund von Temperaturunterschieden keine Kondensationsflächen bilden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Aerogelmaterial mit der Schaumisolation stoffschlüssig verbunden. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass keine zusätzlichen Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben, nötig sind, um das Aerogelmaterial in der Kältegerätetür thermisch isolierend anzuordnen.
-
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Aerogelmaterial für ein derartiges Kältegerät. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die abschnittsweise Bereitstellung von dem Aerogelmaterial eine verbesserte thermische Isolierung bereitgestellt wird.
-
Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 eine Vorderansicht eines Kältegerätes,
-
2 eineschematische Schnittdarstellung durch eine Kältegerätetür, und
-
3 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Wandabschnitt eines Kältegeräts.
-
Die 1 zeigt einen Kühlschrank als Ausführungsbeispiel für ein Kältegerät 100. Gemäß einer Ausführungsform dient der Kühlschrank beispielsweise zur Kühlung von Lebensmitteln.
-
Das Kältegerät 100 weist gemäß einer Ausführungsform eine obere Kühlschranktür 102 und eineuntere Kühlschranktür 104 an seiner Kältegeräte-Vorderseite auf. Mit der oberen Kältegerätetür 102 kann eine obere Kältefachöffnung 106 geöffnet werden, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Gefrierfach ausgebildet ist. Mit der unteren Kältegerätetür 104 kann ein unteres Kältefach 108 geöffnet werden, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kühlfach ausgebildet ist.
-
Gemäß einer Ausführungsform weist das Kältegerät 100 eine thermische Isolierung 112 auf, und sowohl die obere Kältegerätetür 102 als auch die untere Kältegerätetür 104 weisen eine thermische Isolierung 110 auf, um Kälteverluste des oberen Kältefachs 106 und des unteren Kältefachs 108 zu minimieren.
-
Der Verdampfer ist als Wärmetauscher ausgebildet, indem nach einer Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, d.h. Luft im Inneren des Kühlschranks, verdampft wird.
-
Der Verdichter ist ein mechanisch angetriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom Verdampfer absaugt und bei höherem Druck zum Verflüssiger ausstößt.
-
Der Verflüssiger ist als Wärmetauscher ausgebildet, indem nach der Kompression das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres Kühlmedium, d.h. die Umgebungsluft, verflüssigt wird.
-
Das Drosselorgan ist eine Vorrichtung zur ständigen Verminderung des Drucks durch Querschnittsverminderung.
-
Das Kältemittel ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem Kälte erzeugenden System verwendet wird und das bei niedrigen Temperaturen und niedrigerem Druck des Fluids Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluids Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluids inbegriffen sind.
-
Die 2 zeigt schematisch den Aufbau derthermischen Isolierung 110 der oberen Kältegerätetür 102 bzw. der unteren Kältegerätetür 104.
-
Die thermische Isolierung 110 weist gemäß einer Ausführungsform ein Türaußengehäuse 206 und ein Türinnengehäuse 208 auf. Das Türaußengehäuse 206 ist gemäß einer Ausführungsform aus Metall oder Kunststoff gefertigt, während gemäß einer Ausführungsform das Türinnengehäuse 208 aus Kunststoff gefertigt ist. Die thermische Isolierung 110 der Tür weist gemäß einer Ausführungsform einen ersten Bereich 200, einen zweiten Bereich 202 und einen dritten Bereich 204 auf.
-
Sowohl in dem ersten Bereich 200 als auch in dem dritten Bereich 204 ist gemäß einer Ausführungsform zwischen dem Türaußengehäuse 206 und dem Türinnengehäuse 208 eine Schaumisolation 212 angeordnet, um die thermischen Isolationseigenschaften des Kältegeräts 100 zu verbessern.
-
In dem zweiten Abschnitt 202 hingegen ist gemäß einer Ausführungsform ein Türeinbau 210 angeordnet. Bei dem Türeinbau 210 kann es sich gemäß einer Ausführungsform z.B. um einen Eiswürfelbereiter, einen Wasserspender oder eine Bedien-/Anzeigeelektronik des Kältegeräts 100, oder um Teile des Eiswürfelbereiters, des Wasserspenders oder der Bedien-/Anzeigeelektronik des Kältegeräts 100 handeln. Durch den Türeinbau 210 weist die thermische Isolierung 110 in dem zweiten Bereich 202 eine geringere Dicke D als in dem ersten Bereich 200 und dem dritten Bereich 204 auf. Um die thermische Isolierwirkung der thermische Isolierung 110 über die ganze Fläche der oberen Kältegerätetür 102 oder unteren Kältegerätetür 104 zu gewährleisten, ist in dem zweiten Bereich 202 zwischen dem Türeinbau 210 und dem Türinnengehäuse 208 ein Aerogelmaterial 214 angeordnet.
-
Unter dem Aerogelmaterial 214 wird ein Material verstanden, bei dem ein Aerogel in ein Matrixmaterial eingebunden ist. Bei dem Matrixmaterial kann es sich um Polyesterfasern oder Glasfasern handeln. Unter Aerogelen werden hochporöse Festkörper verstanden, bei denen bis zu 99,98% des Volumens aus Poren bestehen. Aerogele weisen eine stark dentritische Struktur auf, also eine Verästelung von Partialketten mit sehr vielen Zwischenräumen in Form von offenen Poren. Diese Ketten besitzen Kontaktstellen, so dass sich letztlich das Bild eines stabilen, schwammartigen Netzes ergibt. Dessen Aggregate verfügen über eine fraktale Dimension, sind also in einem gewissen Maße selbstähnlich. Die Porengröße liegt im Nanometerbereich, und die inneren Oberflächen können mit bis zu 1.000 m2/g außergewöhnlich groß sein. Dadurch können Aerogele unter anderem als thermisches Isolier- oder Filtermaterial eingesetzt werden. Die Wärmeleitfähigkeit in Luft liegt bei Raumtemperatur in einem Bereich von 0,012 bis 0,021 W/mK.
-
Gemäß einer Ausführungsform liegt das Aerogelmaterial 214 in Form einer flexiblen Matte 216 vor, so dass es an gebogene und gekrümmte Konturen im Inneren der oberen Kältegerätetür 102 oder der unteren Kältegerätetür 104 angepasst werden kann. Das Aerogelmaterial 214 ist gemäß einer Ausführungsform silicat-, kohlenstoff- oder polymerbasiert.
-
Das Aerogelmaterial 214 weist eine bessere thermische Isolierwirkung als die Schaumisolation 210 auf, so dass trotz einer geringeren Türdicke D zwischen dem Türaußengehäuse 206 und dem Türinnengehäuse 208 in dem zweiten Bereich 202 eine über die Fläche der oberen Kältegerätetür 102 oder unteren Kältegerätetür 104 im Wesentlichen konstante thermische Isolierwirkung gegeben ist. Somit ist verhindert, dass in dem zweiten Bereich 202, in dem der Türeinbau 210 angeordnet ist, sich das Türaußengehäuse 206 übermäßig abkühlt und sich dort Kondensationsflüssigkeit bilden kann. Ferner ist durch das Aerogelmaterial 214 die thermische Isolierwirkung in dem zweiten Bereich 202 nicht reduziert.
-
Das Aerogelmaterial 214 ist dabei gemäß einer Ausführungsform stoffschlüssig mit dem Türinnengehäuse 208 verbunden. Ferner kann das Aerogelmaterial 214 beim Herstellen der Schaumisolation 212 durch Ausschäumen eines Zwischenraums zwischen dem Türaußengehäuse 206 und dem Türinnengehäuse 208 eingeschäumt werden.
-
Die 3 zeigt schematisch den Aufbau der thermischen Isolierung 112 des Kältegeräts 100, d.h. des oberen Kältefachs 106 und des unteren Kältefachs 108.
-
Die thermische Isolierung 112 umfasst gemäß einer Ausführungsform ein Außengehäuse 300, eine Verbindungsschicht 302, das Aerogelmaterial 214, eine weitere Verbindungsschicht 304 und das Innengehäuse 306.
-
Gemäß einer Ausführungsform ist das Außengehäuse 300 aus Metall oder Kunststoff gefertigt.
-
Die Verbindungsschicht 302 ist gemäß einer Ausführungsform eine Klebe- oder Schaumschicht zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Außengehäuse 300 und dem Aerogelmaterial 214.
-
Die zweite Verbindungsschicht 304 ist gemäß einer Ausführungsform als Klebe- oder Schaumschicht zur stoffschlüssigen Verbindung des Innengehäuses 300 mit dem Aerogelmaterial 214 ausgebildet.
-
Das Innengehäuse 306 ist gemäß einer Ausführungsform aus Kunststoff gefertigt.
-
Somit wird mit der thermische Isolierung 112 ein Kältegerät 100 mit einer verbessertenthermischen Isolierwirkung bereitgestellt, so dass bei gleicher Wandstärke eine verbesserte thermische Isolierung gegeben ist, oder bei reduzierter Wandstärke eine Vergrößerung des Nutzvolumens bei konstanten Außenabmessungen des Kältegeräts 100 möglich ist.
-
Zusammen mit der thermischen Isolierung 110 weist somit das Kältegerät 100 eine verbesserte thermische Isolierung und/oder ein vergrößertes Nutzvolumen bei konstanten Außenabmessungen des Kältegeräts 100 auf.
-
Bezugszeichenliste
-
- 100
- Kältegerät
- 102
- obere Kältegerätetür
- 104
- untere Kältegerätetür
- 106
- oberes Kältefach
- 108
- unteres Kältefach
- 110
- thermische Isolierung
- 112
- thermische Isolierung
- 200
- Bereich
- 202
- Bereich
- 204
- Bereich
- 206
- Türaußengehäuse
- 208
- Türinnengehäuse
- 210
- Türeinbau
- 212
- Schaumisolation
- 214
- Aerogelmaterial
- 216
- flexible Matte
- 300
- Außengehäuse
- 302
- Verbindungsschicht
- 304
- Verbindungsschicht
- 306
- Innengehäuse
- D
- Türdicke
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 4444821 [0004]
- US 4681788 [0004]
