DE202004007066U1

DE202004007066U1 - Kältegerät mit Kondenswasserverdunstungssystem

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Publication number: DE202004007066U1
Application number: DE200420007066
Authority: DE
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2004-05-04
Filing date: 2004-05-04
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2014-05-05
Also published as: RU2006137811A; CN1950652A; RU2382297C2; WO2005106360A1; EP1745251A1

Abstract

Kältegerät mit einem Verdampfer (5), einem Ablaufkanal (12, 13, 14; 12, 13, 16, 17; 12, 26, 27) zum Abführen von Kondenswasser von dem Verdampfer (5) und Zuführen des Kondenswassers zu einer Verdunstungsschale (15, 25), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ablaufkanal (12, 13, 14; 12, 13, 16, 17; 12, 26, 27) ein Speichervolumen (13, 26) für Kondenswasser und stromabwärts von dem Speichervolumen (13, 26) ein Durchgangswiderstand (14, 17, 27) zum Rückstauen von Kondenswasser in das Speichervolumen (13, 26) gebildet ist.

Description

Die vorliegende Endung betrifft ein Kältegerät mit einem Verdunstungssystem zur Beseitigung von Kondenswasser, das sich während des Betriebs des Kältegeräts an dessen Verdampfer ansammelt.
Herkömmlicherweise befindet sich unter dem Verdampfer im Korpus eines solchen Kältegeräts eine Ablaufrinne oder -schale, die vom Verdampfer abfließendes Kondenswasser auffängt, und die über eine Bohrung im Korpus des Kältegerätes mit einer außerhalb angebrachten Verdunstungsschale verbunden ist, in die das Kondenswasser ablaufen und darin verdunsten kann. Die Verdunstungsschale ist üblicherweise auf einem Verdichter des Kältegerätes montiert, um mit der im Betrieb des Verdichters erzeugten Abwärme das Kondenswasser in der Verdunstungsschale zu erwärmen und so dessen Verdunstung zu beschleunigen.
In den letzten Jahren sind erhebliche Anstrengungen unternommen worden, den Energieverbrauch der Kältegeräte durch wirksamere Isolation und Optimierung der Effizienz ihrer Kältemaschine zu verbessern. Dies hat dazu geführt, dass bei modernen Kältegeräten der Anteil der Verdichterlaufzeit an der Gesamtbetriebszeit des Kältegeräts sowie die Abwärmeleistung des Verdichters während seiner Laufzeit geringer geworden sind. Die zum Erwärmen des Kondenswassers zur Verfügung stehende Abwärme ist daher bei modernen Kältegeräten knapper als bei älteren Geräten. Wenn jedoch ein Mangel an Abwärme dazu führt, dass das Wasser in der Verdunstungsschale langsamer verdunstet, als es vom Verdampfer nachläuft, läuft die Verdunstungsschale schließlich über, so dass Wasser austritt, das zu Schäden im Gerät und in dessen Umgebung führen kann. Eine zusätzliche Wärmeenergiequelle zum Fördern der Verdunstung bereitzustellen, ist nicht erwünscht, da dies den spezifischen Energieverbrauch des Gerätes vergrößern würde. Es werden daher Lösungen benötigt, die es erlauben, die Effektivität der Verdunstungsschale zu verbessern, ohne hierfür zusätzliche Energie aufzuwenden.
Ein weiteres Problem, das insbesondere bei selbstabtauenden Gefriergeräten auftritt, ist, dass Kondenswasser vom Verdampfer nur in großen Zeitabständen anfällt, wenn dieser abgetaut wird, dann aber in großen Mengen. Eine Verdunstungsschale, die in der Lage ist, diese Mengen mit Sicherheit aufzunehmen, muss großzügig bemessen sein; je größer jedoch die Verdunstungsschale und die darin enthaltene Wassermenge ist, um so geringer ist die Erwärmung des Wassers, die mit der Abwärme des Verdichters erreichbar ist, und um so geringer ist folglich die Effektivität der Verdunstungsschale.
Es besteht daher die Aufgabe ein Kältegerät vorzuschlagen, das durch einfache technische Maßnahmen in der Lage ist, auch beim Anfall größerer Mengen von Kondenswasser dieses effizient zu erwärmen und zu verdunsten.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Dadurch, dass in dem vom Verdampfer zur Verdunstungsschale führenden Ablaufkanal ein Durchgangswiderstand zum Rückstauen von Abtauwasser gebildet ist, wird der Zulauf des Abtauwassers in die Verdunstungsschale mengenmäßig begrenzt und vergleichmäßigt. Idealerweise wird das Kondenswasser der Verdunstungsschale in kleinen Mengen z. B. tröpfchenweise zugeführt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in der Verdunstungsschale stets nur eine kleine Wassermenge enthalten ist, die sich durch die begrenzte zur Verfügung stehende Wärmeleistung am Ort der Verdunstungsschale wirksam erwärmt und zügig verdunstet. Der Ablaufkanal und/oder die Verdunstungsschale dient als Speichervolumen für das zurückgestaute Abtauwasser. Für den Fall, dass der Ablaufkanal als Speichervolumen dient, ist der Ablaufkanal zumindest im Rückstaubereich als Rohrleitung ausgebildet. In die Rohrleitung kann zur Erweiterung des Speichervolumens eine Kammer integriert sein.
Der Durchgangswiderstand kann durch einen einfachen Engpass wie etwa eine Kapillarleitung gebildet sein.
Wenn dem Verdampfer eine Abtauheizung zugeordnet ist, dann beträgt die Abtauleistung der Abtauheizung, ausgedrückt als abgetaute Wassermenge pro Zeiteinheit, zweckmäßigerweise ein Mehrfaches des Durchsatzes des Engpasses, so dass die von der Abtauheizung über den Durchsatz des Engpasses hinaus gelieferte Wassermenge sich in dem Speichervolumen sammelt.
Der Durchgangswiderstand kann auch ein Sperrglied umfassen, das es erlaubt, den Zufluss von Wasser vom Speichervolumen in die Verdunstungsschale im Bedarfsfalle vollständig zu unterbinden.
Vorzugsweise ist die Verdunstungsschale in eine Mehrzahl von Becken unterteilt, die sich hinsichtlich der pro Flächeneinheit ihrer Grundfläche empfangenen Heizleistung unterscheiden. Dadurch erreicht das Wasser in demjenigen Becken, das die höchste Heizleistung pro Flächeneinheit empfängt, eine höhere Temperatur als im Falle einer nicht unterteilten Verdunstungsschale, was die Effizienz der Verdunstung verbessert. Vorzugsweise mündet der Ablaufkanal in das Becken, das die höchste Heizleistung pro Flächeneinheit empfängt, so dass dieses Becken vorrangig mit Kondenswasser versorgt wird.
Wenn der Kanal eine Rohrleitung zwischen dem Verdampfer und der Verdunstungsschale umfasst, so kann das Speichervolumen als eine in der Rohrleitung angeordnete Kammer realisiert sein. Eine andere Möglichkeit ist, das Speichervolumen in die Verdunstungsschale selbst zu integrieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät;
2 ein vergrößertes Detail des Kältegeräts aus 1;
3 eine perspektivische Ansicht einer Verdunstungsschale und eines darin mündenden Kanals für Kondenswasser; und
4 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausgestaltung einer Verdunstungsschale.
Das in 1 schematisch im Schnitt gezeigte Kältegerät umfasst einen wärmeisolierendes Gehäuse mit einem Korpus 1 und einer daran angelenkten Tür 2, die einen Innenraum 3 umschließen. An der Rückseite des durch eine Mehrzahl von Fachböden 4 in Fächer unterteilten Innenraums 3 ist eine Kammer 6 abgeteilt, in der ein plattenförmiger Verdampfer 5 angeordnet ist. Die Kammer 6 kommuniziert mit dem Innenraum 3 über Öffnungen 7 der Rückwand. Ein Kältemittelkreislauf erstreckt sich von einem Hochdruckausgang eines Verdichters 8 über einen außen an der Rückseite des Korpus 1 angebrachten Verflüssiger 9 und den Verdampfer 5 zu einem Sauganschluss des Verdichters 8. Der Verdichter 8 ist in einer bodennahen Nische 10 an der Rückseite des Korpus 1 unterhalb des Verdampfers 5 untergebracht.
Ein (nicht dargestellter) Ventilator an einer der Öffnungen 7 treibt einen Luftaustausch zwischen dem Innenraum 3 und der Kammer 6 an, wobei sich Luftfeuchtigkeit aus dem Innenraum 3 am Verdampfer 5 niederschlägt. Wenn es sich bei dem Kältegerät um einen Kühlschrank handelt, so ist je nach eingestellter Temperatur des Innenraums 3 die Temperatur des Verdampfers 5 ständig positiv oder zumindest erreicht sie zwischen zwei Betriebsphasen des Verdichters 8 positive Werte, so dass die sich am Verdampfer 5 niederschlagende Feuchtigkeit kontinuierlich abfließen kann oder doch zumindest während einer Standphase des Verdichters 8, zwischen zwei Betriebsphasen, im Wesentlichen abfließen kann, so dass sich keine größeren Feuchtigkeitsmengen am Verdampfer 5 sammeln.
Wenn es sich bei dem Kältegerät um ein Gefriergerät handelt, so bleibt die Temperatur des Verdampfers 5 auch während einer Standphase des Verdichters 8 normalerweise unter 0°C, so dass im Laufe vieler aufeinanderfolgender Stand- und Betriebsphasen des Verdichters der Verdampfer 5 allmählich vereist. In diesem Fall ist am Verdampfer 5 eine (nicht dargestellte) Heizung angeordnet, die es erlaubt, während einer Standphase des Verdichters 8 den Verdampfer auf Temperaturen über 0°C zu erwärmen und das Kondenswasser zum Ablaufen zu bringen.
Das Kondenswasser sammelt sich im einen wie im anderen Falle in einer Rinne 11 am Boden der Kammer 6, von deren tiefstem Punkt eine Rohrleitung 12 ausgeht. Diese Rohrleitung führt durch die Isolationsschicht des Korpus 1 hindurch zu einer ein Speichervolumen für das Kondenswasser bildenden Kammer 13 und, durch eine vom boden der Kammer 13 ausgehende Kapillare 14, in eine Verdunstungsschale 15, die auf dem Verdichter 8 in engem thermischen Kontakt mit diesem montiert ist.
Wie die vergrößerte Darstellung der 2 deutlich macht, hat die von der Rinne 11 zur Kammer 13 führende Rohrleitung 12 einen Innendurchmesser von mehreren Millimetern, so dass Wassertropfen an der Innenwand der Rohrleitung 12 herabfließen können, ohne sich durch Kapillarkräfte über den ganzen Querschnitt der Rohrleitung auszubreiten. Luft, die vom herabfließenden Kondenswasser aus der Kammer 13 verdrängt wird, kann diese über die Rohrleitung 12 verlassen.
Wenn auf andere Weise für eine Entlüftung der Kammer 13 gesorgt ist, kann der Durchmesser der Rohrleitung 12 auch kleiner gemacht werden, sofern er groß genug bleibt, um ein Abfließen des Wassers aus der Rinne 11 mit der Rate zu ermöglichen, mit der es vom Verdampfer 5 in die Rinne läuft.
Der freie Querschnitt der vom Boden der Kammer 13 ausgehenden Kapillare 14 ist wesentlich kleiner als der der Rohrleitung 12, so dass das Wasser nur in Form einzelner Tropfen von der Kammer 13 in die darunter befindliche Verdunstungsschale 15 gelangen kann. Zweck des durch die Kapillare 14 gebildeten Engpasses ist, den Zufluss von Kondenswasser in die Verdunstungsschale 15 zu vergleichmäßigen. D.h., im Falle eines Kühlgerätes, bei dem die Zuflussrate jeweils im Takt der Betriebs- und Standphasen des Verdichters 8 schwankt, sollte sie einerseits groß genug sein, damit das im Laufe einer Betriebsphase des Verdichters zugeflossene Kondenswasser im Laufe dieser Betriebsphase und der darauf folgenden Standphase vollständig wieder abfließt, andererseits möglichst klein, um den Zustrom des Kondenswassers in die Verdunstungsschale 15 zeitlich so gleichmäßig wie möglich zu verteilen.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer besonderen Ausgestaltung der Verdunstungsschale 15 und des in sie mündenden Kanals. Der in der Figur dargestellte Abschnitt des Kanals zwischen dem Speichervolumen bzw. der Kammer 13 und der Verdunstungsschale 15 ist hier als eine Rohrleitung 16 mit Absperrventil 17 ausgebildet. Das Absperrventil 17 wird von einer nicht dargestellten Steuerschaltung automatisch geöffnet und geschlossen. Die Steuerschaltung kann das Ventil beispielsweise im Laufe einer Periode von vorgegebener Dauer für jeweils eine einstellbare Zeitspanne öffnen; so sind sehr niedrige mittlere Durchflussraten von dem Speichervolumen 13 zur Verdunstungsschale 15 mit geringem Aufwand realisierbar.
Denkbar wäre auch, einen Wasserstandssensor an der Verdunstungsschale 15 anzubringen, anhand von dessen Messergebnissen die Steuerschaltung das Absperrventil 17 jeweils dann öffnet, wenn ein vorgegebener Mindestwasserstand in der Verdunstungsschale 15 unterschritten ist, und es wieder schließt, sobald ein höherer, zweiter Wasserstand überschritten ist.
Die Verdunstungsschale 15 der 3 ist durch stegförmige Zwischenwände in eine Mehrzahl von Becken 18 bis 23 unterteilt, wobei sich das von den niedrigsten Zwischenwänden begrenzte Becken 18 am höchsten Punkt des Bodens der Verdunstungsschale 15 befindet. Dieser Punkt entspricht dem Scheitel des von unten in die Verdunstungsschale eingreifenden Verdichters 8 und ist pro Einheit seiner Grundfläche dem stärksten Wärmefluss vom Verdichter unter allen Becken ausgesetzt. Die Becken kommunizieren untereinander jeweils durch flache Ausschnitte 24 an den Oberkanten der Zwischenwände, so dass immer dann, wenn ein Becken bis zum Überlaufen gefüllt ist, durch einen solchen Ausschnitt 24 das nächste geflutet wird.
Das Kondenswasser gelangt aus der Rohrleitung 16 zunächst in das Becken 18, wo es eine vergleichsweise hohe Temperatur erreichen kann und dementsprechend schnell verdunstet.
Wenn der Zufluss von Kondenswasser zum Becken 18 zeitweilig dessen Verdunstungsleistung überschreitet, strömt Wasser in das Nachbarbecken 19, und, wenn dieses voll ist, in eines der darauffolgenden Becken 20 bis 23 über. Wenn der Zustrom nachlässt, verdunstet wiederum das Wasser im Becken 18 am effektivsten, so dass dieses Becken bald wieder in der Lage ist, weiteres Wasser aufzunehmen.
4 zeigt eine Verdunstungsschale 25 gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung der Erfindung. Diese Verdunstungsschale zeichnet sich durch ein zusätzliches Becken 26 aus, dessen Boden höher liegt als die der Ausgestaltung aus 3 entsprechenden Verdunstungsbecken 18 bis 23. Die von der das Kondenswasser sammelnden Rinne 11 ausgehende Rohrleitung 12 mündet direkt, ohne zwischengeschaltetes Speichervolumen und ohne Engpass, in das Becken 26, das hier die Funktion eines Speichervolumens übernimmt. Ein Engpass zwischen dem Speichervolumen des Beckens 26 und dem ersten Verdunstungsbecken 18 ist hier durch ein Kapillarrohr 27 gebildet, das einfach auf einen Rand des Beckens 26 aufgesteckt ist und von dem ein erstes, in der Figur nicht sichtbares Ende sich im Becken 26 in der Nähe von dessen Boden und das andere sich über dem Verdunstungsbecken 18 auf einem tieferen Niveau als der Boden des Beckens 26 befindet. Wenn durch die Rohrleitung 12 Kondenswasser in das Becken 26 fließt, so steigt es durch Kapillarwirkung in dem Rohr 27 bis über die Oberkante des Beckens 26 an und gelangt schließlich durch Siphonwirkung tropfenweise in das Becken 18, wo es zügig verdunstet oder, wenn das Becken 18 voll ist, in eines der nachfolgenden Becken weiterfließt, um dort zu verdunsten.

Claims

Kältegerät mit einem Verdampfer (5), einem Ablaufkanal (12, 13, 14; 12, 13, 16, 17; 12, 26, 27) zum Abführen von Kondenswasser von dem Verdampfer (5) und Zuführen des Kondenswassers zu einer Verdunstungsschale (15, 25), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ablaufkanal (12, 13, 14; 12, 13, 16, 17; 12, 26, 27) ein Speichervolumen (13, 26) für Kondenswasser und stromabwärts von dem Speichervolumen (13, 26) ein Durchgangswiderstand (14, 17, 27) zum Rückstauen von Kondenswasser in das Speichervolumen (13, 26) gebildet ist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdampfer (5) eine Abtauheizung zugeordnet ist.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangswiderstand einen Engpass (14, 27) umfasst.
Kältegerät nach Anspruch 2 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtauleistung der Abtauheizung, ausgedrückt als abgetaute Wassermenge pro Zeiteinheit, ein Mehrfaches des Durchsatzes des Engpasses ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangswiderstand ein Sperrglied (17) umfasst.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangswiderstand durch ein Kapillarrohr gebildet ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungsschale (15, 25) durch einen Verdichter (8) des Kältegeräts erwärmt ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungsschale (15) in eine Mehrzahl von Becken (18, 19, 20, 21, 22, 23) unterteilt ist, die sich hinsichtlich der pro Flächeneinheit ihrer Grundfläche empfangenen Heizleistung unterscheiden.
Kältegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufkanal in demjenigen Becken (18) der Verdunstungsschale (15) mündet, das die höchste Heizleistung pro Flächeneinheit empfängt.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal eine Rohrleitung (12, 14) umfasst und das Speichervolumen durch die Rohrleitung (12, 14) gebildet ist.
Kältegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (12, 14) eine Kammer (13) aufweist, durch die das Speichervolumen erweitert ist.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (26) in die Verdunstungsschale (25) integriert ist.