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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Gehäuse, in dem mehrere Lagerkammern, insbesondere Lagerkammern für unterschiedliche Betriebstemperaturen wie etwa ein Gefrierfach und ein Normalkühlfach, untergebracht sind.
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Derartige Haushaltskältegeräte sind häufig als Full-NoFrost-Geräte ausgeführt. Bei Geräten dieses Typs sind die einzelnen Lagerkammern durch einen gemeinsamen Lamellenverdampfer gekühlt, der in einer meist von der kältesten Lagerkammer abgeteilten Verdampferkammer untergebracht ist. Wenn in den Lagerkammern erwärmte Luft durch den Lamellenverdampfer zirkuliert, schlägt sich die von der Luft mitgeführte Feuchtigkeit an den Lamellen des Verdampfers nieder und bildet darauf eine Reifschicht, die zum einen den Wärmeaustausch zwischen den Lamellen und der zirkulierenden Luft behindert und zum anderen die Durchgänge zwischen den Lamellen des Verdampfers verengt und dadurch auch die Luftzirkulation erschwert. Die Reifschicht muss deshalb regelmäßig abgetaut werden. Eine ungleichmäßige Verteilung des Reifs im Verdampfer führt dazu, dass dünn bereifte Bereiche des Verdampfers schneller eisfrei werden als dick bereifte und sich in der Zeit, die die dick bereiften Bereiche zum Abtauen brauchen, auf eine Temperatur deutlich oberhalb des Gefrierpunkts erwärmen. Dies führt zu hohem Energieverbrauch, einerseits wegen der langen Dauer des Abtauvorgangs und andererseits weil die unnötig aufgeheizten Teile des Verdampfers wieder heruntergekühlt werden müssen, bevor der Verdampfer wieder die Lagerkammern kühlen kann. Dies wirkt sich insbesondere bei Kombinationskältegeräten störend aus, da hier der Verdampfer kalt genug sein muss, um auch die kälteste Lagerkammer kühlen zu können, und dementsprechend zwischen einer wärmeren Lagerkammer und dem Verdampfer eine große Temperaturdifferenz besteht, die zu starker Reifbildung am Verdampfer und dementsprechend häufigem Abtaubedarf führt.
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In
DE 10 2014 218 411 A1 wurde ein Kältegerät mit einem in einer Verdampferkammer angeordneten Verdampfer und wenigstens zwei durch Luftaustausch mit der Verdampferkammer gekühlten Lagerkammern vorgeschlagen, bei dem in einem vor einer Anströmseite des Verdampfers freigehaltenen Einlassvolumen der Verdampferkammer eine Führungsrippe sich von einer der Anströmseite gegenüberliegenden Wand aus auf die Anströmseite zu erstreckt und Abluftleitungen der zwei Lagerkammern auf verschiedenen Seiten der Führungsrippe in das Einlassvolumen einmünden. Ein solcher Aufbau ist jedoch nur für einen im Wesentlichen horizontal durchströmten Verdampfer geeignet. Bei einem vertikal durchströmten Verdampfer kann das Tauwasser nicht richtig abgeführt werden, wenn sich es beim Abtropfen vom Verdampfer auf verschiedene Seiten der Führungsrippe verteilt.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Kältegerät in NoFrost-Bauart mit vertikal durchströmtem Verdampfer so weiterzubilden, dass der Zeitabstand zwischen zwei Abtauvorgängen lang gemacht werden kann und ein schnelles, energieeffizientes Abtauen möglich ist.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem in einer Verdampferkammer angeordneten, von unten nach oben durchströmten Verdampfer und wenigstens einer ersten und einer zweiten durch Luftaustausch mit der Verdampferkammer gekühlten Lagerkammer, wobei in der Verdampferkammer unter einer unteren Anströmseite des Verdampfers ein langgestrecktes Einlassvolumen freigehalten ist und Abluftleitungen der zwei Lagerkammern auf verschiedenen Seiten sich einer in Längsrichtung durch das Einlassvolumen erstreckenden Ebene in das Einlassvolumen einmünden, eine in der Ebene verlaufende Trennwand von der unteren Anströmseite in das Einlassvolumen vorspringt. Die Trennwand erzwingt eine Ausbreitung der über die Abluftleitungen zuströmenden Luft über die gesamte Länge der Anströmseite und dadurch auch eine in Längsrichtung des Einlassvolumens weitgehend gleichmäßige Verteilung des von dieser Luft im Verdampfer abgeschiedenen Reifs. Ein schnelles Zufrieren eines dem Zufluss der Luft stark ausgesetzten Bereichs des Verdampfers wird so vermieden, und es kann sich eine große Menge Reif im Verdampfer sammeln, bevor dessen Strömungswiderstand ein Abtauen erforderlich macht. Die gleichmäßige Verteilung des Reifs hat ferner zur Folge, dass wenn gegen Ende eines Abtauvorgangs der Verdampfer vereiste und eisfreie Bereiche aufweist, die von einem eisfreien Bereich aufgenommene Wärme im Verdampfer nur über einen kurzen Abstand fließen muss, bis sie einen noch vereisten Bereich erreicht. So wird eine nutzlose Erwärmung der eisfreien Bereiche gering gehalten, und der Abtauvorgang kann in kurzer Zeit und ohne unnötigen Energieverbrauch abgeschlossen werden.
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Lamellen des Verdampfers sind vorzugsweise quer zu der Trennwand orientiert, so dass ein Zwischenraum zwischen zwei Lamellen Luft von beiden Abluftleitungen empfangen kann. So steht zum einen im Innern des Verdampfers ein großes Volumen zur Verfügung, um darin Reif zu sammeln, und der Zeitabstand zwischen zwei Abtauvorgängen kann groß gewählt werden. Zum andern kann die in einem Zwischenraum zwischen zwei Lamellen hindurchströmende Luft lange Zeit dem in dem Zwischenraum auskondensierten Reif ausweichen, ohne dafür den Zwischenraum verlassen zu müssen, so dass ein niedriger Strömungswiderstand des Verdampfers auch bei fortschreitender Reifbildung lange Zeit erhalten bleibt.
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Eine Unterkante der Trennwand sollte vom Boden des Einlassvolumens beabstandet innerhalb des Einlassvolumens verlaufen, um die zwei Teile des Einlassvolumens nicht vollständig voneinander abzuriegeln und, wenn die untere Anströmseite auf einer Seite der Trennwand weitgehend mit Reif verstopft ist, der an dieser Seite zuströmenden Luft ein Ausweichen zu dem dann eventuell noch nicht verstopften Rest der unteren Anströmseite an der anderen Seite der Trennwand zu ermöglichen.
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Um den Einbau der Trennwand zu vereinfachen, kann diese am Verdampfer verankert sein, um zusammen mit diesem als eine einzige Baugruppe in das Kältegerät eingefügt zu werden.
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Einzelne Lamellen des Verdampfers können unter die Anströmseite nach unten vorspringen. Diese Lamellen können als Halterung für eine Abtauheizung dienen. Zwischen ihnen kann sich außerdem die Trennwand erstrecken.
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Die Verdampferkammer und die erste Lagerkammer können auf im Wesentlichen gleicher Höhe angeordnet und voneinander durch eine vertikale Zwischenwand getrennt sein. Um die Abluft der ersten Lagerkammer über die Breite des Verdampfers zu verteilen, kann die Abluftleitung der ersten Lagerkammer über einen horizontal langgestreckten Spalt in das Einlassvolumen einmünden.
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Dieser Spalt sollte sich über wenigstens 90% der Breite des Verdampfers erstrecken; insbesondere kann er sich über die gesamte Breite eines Innenbehälters erstrecken, in dem die Verdampferkammer und die erste Lagerkammer gemeinsam untergebracht und durch die vertikale Zwischenwand voneinander abgegrenzt sind.
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Der Spalt sollte oberhalb einer Unterkante der Trennwand verlaufen, damit über den Spalt zuströmende Luft eine vom Spalt abgewandte Seite der Trennwand nur nach Umlenkung an der Trennwand erreichen kann und daher zum überwiegenden Teil über einen sich zwischen der Trennwand und der vertikalen Zwischenwand erstreckenden Teil der unteren Anströmseite in den Verdampfer eintritt.
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Um ein schnelles Zufrieren der unteren Anströmfläche zu vermeiden, kann der Verdampfer ferner eine seitliche Anströmfläche aufweisen, und die Abluftleitung der zweiten Lagerkammer kann in das Einlassvolumen über einen an die seitliche Anströmfläche angrenzenden Luftraum einmünden.
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Das Einlassvolumen kann Platz für eine Abtauheizung bieten.
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Um über die gesamte Anströmseite auf den Verdampfer zu wirken, sollte die Abtauheizung sich beiderseits der Trennwand erstrecken.
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Um Tauwasser abzuleiten, sollte eine Tauwasserauffangrinne unter der unteren Anströmseite verlaufen.
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Ein Ventilator kann vorgesehen sein, um einen Luftaustausch mit beiden Lagerkammern gleichzeitig anzutreiben. Länge und Durchlassquerschnitte von Leitungen, die die Verdampferkammer mit der ersten und der zweiten Lagerkammer verbinden, können entsprechend dem mittleren Kältebedarf der beiden Lagerkammern so ausgelegt sein, dass wenn eine der beiden Lagerkammern ausreichend mit Kaltluft aus der Verdampferkammer versorgt wird, die andere überversorgt ist. Dann genügt eine Klappe in der Zu- oder Abluftleitung der anderen Lagerkammer, um beide Lagerkammern bedarfsgerecht versorgen zu können.
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Da die erste Lagerkammer im Allgemeinen eine niedrigere Betriebstemperatur als die zweite Lagerkammer hat, und dementsprechend einen größeren Anteil an der Kühlleistung des Verdampfers beansprucht, sollte der Luftaustausch mit der ersten Lagerkammer stärker sein als mit der zweiten. Dies erlaubt es, den Querschnitt der Leitungen zwischen Verdampferkammer und zweiter Lagerkammer enger zu wählen als den der Leitungen zwischen Verdampferkammer und erster Lagerkammer, so dass - insbesondere wenn die zweite Lagerkammer weiter von der Verdampferkammer entfernt ist als die erste - das Volumen, das die Leitungen im Korpus des Kältegeräts belegen, klein gehalten werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- 1 einen schematischen Schnitt in Tiefenrichtung durch ein erfindungsgemäßes Haushaltskältegerät;
- 2 ein vergrößertes Detail aus 1; und
- 3 eine perspektivische Ansicht des Verdampfers des Kältegeräts aus 1 und verschiedener Ausgestaltungen einer Trennwand.
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1 zeigt zeigt ein NoFrost-Kombinationskältegerät in einem schematischen Schnitt in Tiefenrichtung. In einem Korpus 1 des Kältegeräts sind zwei Hohlräume durch in fachüblicher Weise aus Kunststoff einteilig tiefgezogene Innenbehälter 2 begrenzt. Einer der Hohlräume ist eine Lagerkammer, hier ein Normalkühlfach 3. Der andere Hohlraum ist durch eine vertikale Zwischenwand 4 in eine zweite Lagerkammer, hier ein Gefrierfach 5, und eine Verdampferkammer 6 unterteilt.
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Die Verdampferkammer 6 enthält einen Lamellenverdampfer 7 mit parallel zur Schnittebene angeordneten Lamellen. Unterhalb des Lamellenverdampfers 7 erstreckt sich ein Einlassvolumen 8 der Verdampferkammer 6 über die gesamte Breite des unteren Innenbehälters 2. Eine Unterkante 9 der Zwischenwand 4 und die Oberseite einer Stufe 10 des Innenbehälters 2 begrenzen einen Eintrittsspalt 11 der Verdampferkammer 6. Die Stufe 10 und eine der Kontur der Stufe 10 in gleichbleibendem Abstand folgende Wand 12 begrenzen eine Abluftleitung 13 des Gefrierfachs 5, über die Luft im Gefrierfach 5 in Bodennähe abgesaugt und der Verdampferkammer 6 zugeführt wird. Der Eintrittsspalt 11 erstreckt sich wie das Einlassvolumen über die gesamte Breite des unteren Innenbehälters 2, um die Abluft des Gefrierfachs dem Verdampfer 7 gleichmäßig über dessen Breite verteilt zuzuführen.
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An das Einlassvolumen 8 unterhalb des Verdampfers 7 grenzt ein Luftraum 14 an, der durch eine in die Isolationsmaterialschicht 15 des Korpus 1 eingreifende Ausbuchtung des unteren Innenbehälters 2 begrenzt ist. Der Luftraum 14 erstreckt sich entlang einer vom Gefrierfach 5 abgewandten Breitseite des Verdampfers 7 über einen Teil, vorzugsweise nicht mehr als die Hälfte, von dessen Höhe. Eine (außerhalb der Schnittebene, z.B. in einer Seitenwand des Korpus 1 verlaufende und deshalb in 1 gestrichelt angedeutete) Abluftleitung 15 des Normalkühlfachs 5 mündet über eine in die Ausbuchtung des unteren Innenbehälter 2 geschnittene Öffnung in den Luftraum 14. Die Zwischenräume zwischen den Lamellen des Verdampfers 7 sind sowohl entlang einer unteren Anströmseite 17 zum Einlassvolumen 8 als auch über eine seitliche Anströmfläche 18 zum Luftraum 14 hin offen.
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Die vertikale Zwischenwand 4 enthält eine Verteilerkammer 19, die über eine Öffnung, an der ein Ventilator 20 angeordnet ist, mit einem Freiraum 21 der Verdampferkammer 6 oberhalb des Verdampfers 7 kommuniziert. Ein Auslass 22 der Verteilerkammer mündet deckennah in das Gefrierfach 5. Ein anderer Auslass ist durch eine sich in einer Wand des Korpus 1 zum Normalkühlfach 3 erstreckende Leitung 23 gebildet. In dieser Leitung 23 kann eine durch einen Thermostaten angesteuerte Klappe 24 vorgesehen sein, die es erlaubt, die Kaltluftzufuhr zum Normalkühlfach 3 zu unterbinden, wenn nur im Gefrierfach 5 Kühlbedarf besteht. Falls im Normalkühlfach 5 Kühlbedarf besteht und die Klappe 24 deshalb offen ist, verteilt sich die vom Ventilator 20 umgewälzte Kaltluft auf beide Lagerkammern 3, 5.
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Die Abluftleitung 15 kann wie in der Fig. angedeutet der Anströmfläche 18 des Verdampfers 7 gegenüber oder an einer Schmalseite des Luftraums 14 in diesen einmünden; in beiden Fällen neigt die Abluft des Normalkühlfachs dazu, in unmittelbarer Nähe zur Einmündung in den Verdampfer 7 einzutreten und dort die mitgeführte Feuchtigkeit abzuscheiden. Geschieht dies entlang der gesamten freiliegenden Kante eines Lamellenzwischenraums, entlang der Anströmfläche 18 und der unteren Anströmseite 17, so muss die Abluft des Normalkühlfachs in der Verdampferkammer 6 Umwege zurücklegen, so dass sich die Aufteilung der umgewälzten Luft auf Normalkühlfach 3 und Gefrierfach 5 zuungunsten des Normalkühlfachs 3 verschiebt. Auch der Strömungswiderstand des Verdampfers 7 nimmt zu, so dass entweder der Luftdurchsatz insgesamt abnimmt oder eine höhere Leistung des Ventilators 20 erforderlich wird, um den Luftdurchsatz konstant zu halten. In beiden Fällen nimmt jedoch die Kühlleistung des Verdampfers 7 ab. Um eine gute Energieeffizienz des Kältegeräts aufrecht zu erhalten, muss der Verdampfer 7 daher abgetaut werden.
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Um einen die Zeit bis zum Notwendigwerden eines Abtauens zu verlängern, ist in dem Einlassvolumen 8 eine Trennwand 25 montiert. Eine vergrößerte Ansicht der Verdampferkammer 6 mit der Trennwand 25 ist in 2 gezeigt. Der Schnitt durch dem Verdampfer 7 zeigt eine von dessen Lamellen 26 in Draufsicht. Ihre Unterkante sowie die einer Vielzahl anderer, formgleicher Lamellen definiert die untere Anströmseite 17. An den Stirnseiten des Verdampfers 7 gibt es zwei Lamellen 27, die über diese untere Anströmseite 17 hinaus in das Einlassvolumen 8 hinein vorspringen. Eine dieser Lamellen 27 ist in 2 zu sehen. In ihrem unter die Anströmseite 17 vorspringenden Teil ist ein Schlitz 28 ausgespart, in den eine haarnadelförmig gebogene Abtauheizung 29 eingeschoben ist. Zwischen den zwei Schenkeln der Abtauheizung 29 erstreckt sich die Trennwand 25.
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Die Oberseite der Stufe 10 bildet unmittelbar unter dem Verdampfer eine Rinne 30 und steigt von der Rinne 30 zum Gefrierfach 5 hin an, so dass der Eintrittsspalt 11 deutlich höher als der Boden der Rinne 30 verläuft. Eine Unterkante 31 der Trennwand 25 liegt tiefer als der Eintrittsspalt 11, so dass die in der Abluftleitung 13 vor Erreichen des Eintrittsspalts 11 horizontal geführte Abluft des Gefrierfachs 5 gegen die Trennwand 25 prallt und an dieser umgelenkt wird. Bedingt durch den vom Ventilator 20 ausgehenden Sog fließt die Abluft im Wesentlichen vor der Trennwand 25 nach oben und passiert die untere Anströmseite 17 in deren dem Eintrittsspalt 11 zugewandtem vorderem Teil.
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Gleichzeitig verhindert die Trennwand 25 ein Vordringen der relativ feuchten Abluft des Normalkühlfachs 3 vom Luftraum 14 aus bis in den vorderen Teil der Anströmseite 17 und verzögert so dort die Reifbildung. Stattdessen zwingt sie die Abluft des Normalkühlfachs 3 dazu, seitwärts auszuweichen und sich im hinteren Teil der Anströmseite 17 über die Breite des Verdampfers 7 zu verteilen und so auch Lamellenzwischenräume zu erreichen, die nicht an den Luftraum 14 angrenzen. Indem sich folglich auch in diesen Zwischenräumen Reif bildet, wird das Fassungsvermögen des Verdampfers 7 für Reif besser ausgenutzt, und die Zeit bis zum Notwendigwerden eines Abtauens verlängert.
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Indem die Trennwand 25 die Abluft des Normalkühlfachs 3 in Breitenrichtung des Verdampfers 7 ablenkt, bewirkt sie außerdem eine verbesserte Übereinstimmung der Reifverteilung mit der Leistungsverteilung der sich über die gesamte Breite des Verdampfers 7 erstreckenden Abtauheizung 29. Temperaturgradienten, die sich innerhalb des Verdampfers 7 beim Abtauen dadurch ergeben, dass manche Teile des Verdampfers 7 früher eisfrei werden als andere und sich deshalb auf Temperaturen über 0°C erwärmen können, bleiben daher gering, was die Energieeffizienz des Abtauvorgangs verbessert.
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Beim Abtauen freigesetztes Wasser tropft von der Anströmseite 17 in die Rinne 30 und gelangt in an sich bekannter Weise über einen (nicht gezeigten) Abfluss am tiefsten Punkt der Rinne 30 ins Freie.
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Die Trennwand 25 ist aufgrund ihrer Platzierung zwischen den Schenkeln der Abtauheizung 29 in hohem Maße von dort ausgehender Wärmestrahlung ausgesetzt und fängt insbesondere einen Teil der Strahlung auf, die bei Fehlen der Trennwand 25 den Innenbehälter 2 oder die Zwischenwand 4 getroffen und diese erwärmt hätte, ohne den Abtauprozess zu fördern. Wenn die Trennwand 25 diese Strahlung absorbiert und sich dabei erwärmt, kann sie die Wärme entweder an die Luft des Einlassvolumens 8 abgeben und auf diese Weise die Wärmezufuhr zur Anströmseite 17 intensivieren, oder sie kann die Wärme durch physischen Kontakt mit den Lamellen 26 direkt in den Verdampfer 7 einleiten.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Verdampfers 7 und mehrere Ausgestaltungen einer dazu passenden Trennwand, hier mit 25a, 25b bzw. 25c bezeichnet. Die Trennwand 25a ist ein einfacher planarer Zuschnitt aus Flachmaterial, z.B. einem Federstahl, einem Aluminiumblech oder dergleichen. An zwei Schmalseiten 32 der Trennwand 25a sind Vorsprünge 33 gebildet, die vorgesehen sind, um zwischen den Schenkeln der Abtauheizung 29 in die Schlitze 28 der Lamellen 27 einzugreifen und so die Trennwand 25a unter dem Verdampfer 7 zu verankern. Um die Vorsprünge 33 in die Schlitze 28 einführen zu können, genügt es, die Trennwand 25a geringfügig zu biegen.
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Um anschließend eine vertikale Orientierung der Trennwand 25 sicherzustellen, können die Schlitze 28, wie an der rechten Schmalseite 32 exemplarisch dargestellt, an Ober- und Unterseite mit Kerben 34 versehen sein, in denen Ober- und Unterkanten der Vorsprünge 33 verrasten können.
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Die Trennwand 25b ist ebenfalls ein Zuschnitt aus Flachmaterial. Aus der Ebene des Zuschnitts sind mehrere Paare von Federarmen 35 ausgelenkt, die in der in 3 gezeigten Einbauorientierung nach oben divergieren und an deren Enden jeweils an den Schenkeln der Abtauheizung angreifende Bögen 36 geformt sind. Einführschrägen 37 oberhalb der Bögen 36 erleichtern das Einschieben der Trennwand 25b zwischen die Schenkel der Abtauheizung 29 und das Verrasten an den Schenkeln.
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Um einen wärmeübertragenden Kontakt mit den Unterkanten der Lamellen 26 zu intensivieren, sind in einer Oberkante 38 der Trennwand 25c Kerben 39 so verteilt, dass jede von ihnen die Unterkante einer Lamelle 26 aufnimmt. Umgekehrt könnten die geraden Oberkanten 38 der Trennwände 25a oder 25b jeweils in Kerben an den Unterkanten der Lamellen 26 eingreifen; solche Kerben könnten überdies zu einer Verrastung der Trennwand 25a oder 25b in aufrechter Stellung am Verdampfer 7 beitragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Korpus
- 2
- Innenbehälter
- 3
- Normalkühlfach
- 4
- Zwischenwand
- 5
- Gefrierfach
- 6
- Verdampferkammer
- 7
- (Lamellen-)Verdampfer
- 8
- Einlassvolumen
- 9
- Unterkante
- 10
- Stufe
- 11
- Eintrittsspalt
- 12
- Wand
- 13
- Abluftleitung
- 14
- Luftraum
- 15
- Isolationsmaterialschicht
- 16
- Abluftleitung
- 17
- Anströmseite
- 18
- Anströmfläche
- 19
- Verteilerkammer
- 20
- Ventilator
- 21
- Freiraum
- 22
- Auslass
- 23
- Leitung
- 24
- Klappe
- 25
- Trennwand
- 26
- Lamelle
- 27
- Lamelle
- 28
- Schlitz
- 29
- Abtauheizung
- 30
- Rinne
- 31
- Unterkante
- 32
- Schmalseite
- 33
- Vorsprung
- 34
- Kerbe
- 35
- Federarm
- 36
- Bogen
- 37
- Einführschräge
- 38
- Oberkante
- 39
- Kerbe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014218411 A1 [0003]
