DE3926250A1 - Kuehl- und gefrierschrank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlschrank mit einem obenliegenden Gefrierfach und einem darunterliegenden Kühlfach und einem im Gefrierfach angeordneten Verdampfer, der mit einem Kühlaggregat verbunden ist, das durch einen Thermostatkontakt gesteuert ist.

Ein bekannter Kühlschrank mit einem Gefrierfach hat zur Steuerung seiner Kühlfachtemperatur einen Thermostatkontakt, der das Kühlaggregat steuert und demgemäß, je nach dem auftretenden Kälteverlust, dieses tempersturabhängig mit unterschiedlichem Einschaltverhältnis einschaltet. Die Temperatur des Gefrierfaches liegt, bedingt durch dessen zusätzliche Isolation, wesentlich unter der Kühlfachtemperatur; sie ist jedoch sowohl von der Isolation als von der jeweiligen Außentemperatur als auch von der jeweilig vorgegebenen Kühlfachtemperatur ab. Dadurch ist die Gefrierfachtemperatur unter Umständen unnötig niedrig und der Energieverlust relativ hoch. Außerdem ergeben sich bei der üblichen Dimensionierung der Verdampfer und Kühlaggregate bei einer vorgegebenen sommerlichen Außentemperatur annähernd ein Dauerbetrieb des Aggregates mit nur kurzen Pausen in relativ kurzen Abständen, was insbes. für Kühlschränke in mobilen Einrichtungen, z. B. Campingfahrzeugen, Antriebsaggregate erfordert, die unabhängig vom Fahrzeugbetrieb sind, da eine Speisung über die Akkumulatorenbatterie wegen des hohen Energiebedarfs nicht praktikabel ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Kühl- und Gefrierschrank zu offenbaren, der eine definierte Gefrierfachtemperatur und eine vorgebbare Kühlfachtemperatur aufweist und bei dementsprechend minimalem Energiebedarf Einschaltpausen des Kühlaggregates von mindestens mehreren Stunden Dauer ohne wesentliche Veränderung der Temperaturverhältnisse aufweist.

Die Lösung besteht darin, daß der Verdampfer von einem Kältespeicher umgeben ist, der mit einem Kältespeichermittel gefüllt ist, das bei einer bestimmten Gefrierfachtemperatur einen Phasenumwandlungspunkt aufweist und dessen Wärmekapazität der Wärmeaufnahme des Kühlschrankes in einer vorgegebenen Zeit entspricht, die mindestens mehrere Stunden beträgt, und das Kühlaggregat von dem Thermostatkontakt am Kältespeicher thermostatisch so gesteuert ist, daß es nahe unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur ausgeschaltet und nahe oberhalb derselben eingeschaltet ist, und zwischen dem Gefrierfach und dem Kühlfach ein Lüfter angeordnet ist, der mit einem Kühlfach-Thermostatkontakt verbunden ist.

Durch die Verwendung eines Kältespeichers relativ hoher Wärmekapazität ist zum einen gewährleistet, daß das Kühlaggregat jeweils nur mit einem großen zeitlichen Abstand einschaltet und stets mit einem günstigen Wirkungsgrad bei einer bestimmten Verdampfertemperatur, die etwas unter der Phasenumwandlungstemperatur liegt, betrieben wird. Für den Gefrieraum ergibt sich eine nahezu konstante Temperatur, die durch die Wahl des Kältespeichermittels zu bestimmen ist. Es bieten sich dazu bekannte Sole oder organische Stoffmischungen an.

Die Kühlfachtemperatur wird vorteilhaft durch einen relativ kleinen Lüfter thermostatisch gesteuert, so daß u.a. nur eine geringe Luftmenge periodisch zwischen dem Gefrierfach und dem Kühlfach ausgetauscht wird, was wenig Energie verbraucht, da keine großen Luftwiderstände zu überwinden sind.

Die Ausgestaltung der Luftführung ist vorteilhaft so gestaltet, daß ein Luftschacht vom obenliegendem Gefrierfach zum Boden des Kühlfaches geführt ist, von dem die Kaltluft durch das Kühlfach nach oben in das Gefrierfach zurückbefördert wird, wozu dort ein Rückluftdurchlaß gegenüberliegend zum Luftschacht angeordnet ist.

Der Lüfter ist bevorzugt bodenseitig an der Rückseite des Kühlfaches angeordnet, so daß er räumlich nicht störend ist und die Kühlluft an der Türseite des Kühlfaches aufsteigt und dort evtl. eintretende Warmluft mit nach oben in den Kältspeicherbereich führt. Ein Türkontakt unterbricht zweckmäßig die Ventilation bei geöffneter Tür, damit keine Kaltluft unnötig verloren geht.

Das Kühlaggregat ist vorteilhaft so gesteuert, daß es einerseits bei einer geringfügigen Überschreitung um z. B. 3-5 Grad C der Phasenumwandlungstemperatur des Kältemittels eingeschaltet ist und andererseits jeweils durch ein externes Signal einschaltbar ist, das z. B. einen Fahrzeugbetrieb oder Stromerzeugerbetrieb signalisiert oder von einer Zeituhr abgegeben wird, so daß die während eines Fahrzeugbetriebes oder bei einem Sonnenlichteinfall in ein ggf. vorhandenes Solaraggegat vorhandene Antriebsenergie voll genutzt wird und nach Abstellen des Fahrzeuges bzw. bei Dunkelheit eine möglichst hohe Kälte-Energiespeicherung erreicht ist, so daß während einer folgenden Standzeit des Fahrzeuges die Kühlung gewährleistet ist und nur geringfügig Ventilatorstrom benötigt wird.

Die Kühlvorrichtung ist an Hand der Fig. 1 und 2 dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt des Kühlschrankes;

Fig. 2 zeigt einen Horizontalschnitt II-II.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Kühlschrankgehäuse (1) mit einer frontseitigen Tür (10), die beide mit hochwertigem Wärmedämmaterial gefüllt sind und türseitig umlaufend mit einer Dichtung (11) isoliert sind. Im oberen Teil des Gehäuses (1) ist das Gefrierfach (2) angeordnet, das bodenseitig einen Isolierboden (20) und frontseitig eine nach vorn herausschwenkbare oder mit dem Isolierboden (20) als Gefrierkasten herausziehbare isolierende Frontplatte (21) aufweist. In dem Gefrierfach (2) ist obenseitig der Kältespeicher (3) angeordnet, in dem der Verdampfer (30) eingelagert ist und in dem sich das Kältespeichermittel befindet. Der Verdampfer (30) ist anschlußmäßig an das externe Kühlaggregat (31) geführt, das mit einem externen Antrieb (A), z. B. mechanisch mit einem Fahrzeugmotor oder mit einem Elektromotor, verbunden ist. Das Aggregat (31) bzw. dessen Antrieb (A) ist von einer Steuervorrichtung (ST1) gesteuert, die mit einem Temperatursensorkontakt (32) verbunden ist, der am Kältespeicher (3) angeordnet ist. Außerdem führt ein Einschaltkontakt (ET) und ein Ausschaltkontakt (AT) in die Steuervorrichtung (ST1). Diese Kontakte (ET, AT) sind von Hand und/oder durch eine Zeituhr oder von einem externen Geber, z. B. einem Solargenerator, betätigbar. Sie sind so verschaltet, daß sie zur Übersteuerung des Sensorkontaktes (32) dienen, so daß ein Energieangebot optimal nutzbar ist.

Die Ausschaltung des Aggregates erfolgt immer dann, wenn der Kältespeicher vollends den zweiten Aggregatzustand erreicht hat und danach seine Temperatur etwas, z. B. 3-5 Grad C, unter die Phasenumwandlungstemperatur gefallen ist.

Unterhalb des Gefrierfaches (2) ist das Kühlfach (4), das in bekannter Weise mit ausziehbaren und/oder feststehenden Gitterkörben und Gitterböden ausgerüstet ist, so daß die Kühlluft (KL) frei hindurchtreten kann. Rückseitig ist im Kühlfach (4) ein Luftschacht (40) obenseitig vom Gefrierfach (2) bis in den Bodenbereich des Kühlfaches (4) heruntergeführt, wo ein Lüfter (41) angeordnet ist, der die Kühlluft (KL) nach vorn fördert, von wo sie nach oben aufsteigt. Dort wird sie durch einen Luftspalt (22) an den Kältespeicher (3) im Gefrierfach (2) zurückgeführt. Der Luftspalt (22) ist vorteilhaft etwa diagonal bezüglich des Kühlfachquerschnittes angeordnet und im oberen Bereich der Frontplatte (21) ausgespart. Auf diese Weise zirkuliert die wärmere Luft aus dem Kühlfach (4) oberhalb der kälteren Gefrier-Kaltluft (GL) des Gefrierfaches (2) um den Kältespeicher (3) herum und kühlt sich dort ab. Auf diese Weise werden zwei verschiedene Temperaturniveaus, nämlich das der Kaltluft (KL) und das der Gefrierkaltluft (GL), unabhängig voneinander durch den einen Kältespeicher (3) gehalten, da die Gefrierkaltluft (GL) im Gefrierfach (2) untenliegend gefangen bleibt und sie jeweils in den Betriebspausen des Lüfters (41) vom Kältespeicher aus ergänzt wird.

In vorteilhafter Weise ist der Kältespeicher (3) um einen Spaltbereich (35) unter der Deckseite des Gehäuses (1) entfernt angeordnet, so daß die aus dem Kühlfach zur Abkühlung zurückgeführte Luft (KL) weitgehend getrennt von der Gefrierfachluft (GL) durch diesen Spaltbereich (35) hindurchströmt.

Der Lüfter (41) ist durch einen Thermostatkontakt (42) gesteuert, der im oberen Bereich des Kühlfaches (4) angeordnet ist. Darüberhinaus ist ein Türkontakt (43) an der Tür (10) angeordnet, der mit dem Thermostatkontakt (42) in Serie geschaltet ist, so daß der Lüfter (41) nur bei geschlossener Tür laufen kann.

Im Luftschacht (40) sind über seine Länge verteilt kleine Luftöffnungen (44) eingebracht, die eine Zirkulation der Kaltluft (KL) im Kühlfach (2) herbeiführen, so daß ein Temperaturstau vermieden wird.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt II-II durch das Gefrierfach. Es sind die stark isolierte Tür (10), das Gehäuse (1), der Kältespeicher (3) und die Frontplatte (21) geschnitten, wobei in letzterem die Aussparung (22) bis unter den Schnitt reicht. Die Aussparung (22) liegt diagonal zu dem Luftschacht (40). Die Frontplatte (21) ist seitlich an Anschlägen (25) abgedichtet.

Der Isolierboden (20) ist nur so stark dämmend ausgelegt, daß der Wärmeaustausch durch ihn knapp ausreicht, den Kühlbereich darunter zu kühlen, wodurch der Lüfter nur selten zum Ausgleich in Betrieb geht. Die Temperatur im Kühlfach wird gewöhnlich so hoch vorgegeben und sie unterliegt so geringen Schwankungen, daß gewöhnlich keine direkte Kondensation von Luftfeuchtigkeit auftritt, wodurch keine Kondensationsenergie benötigt wird, auch wenn ein Luftaustausch bei einer Türöffnung stattfand. Insgesamt wird durch die Kältespeicherung und durch die dadurch in Verbindung mit der Kaltluftverteilung erreichte Temperatur­ verteilung eine Energieeinsparung von etwa 40% erreicht im Vergleich zu konventionellen vergleichbaren Gefrier- und Kühlschränken, wobei außerdem ein verbessertes Temperatur­ verhalten gewährleistet ist. Der Lüfter ist zweckmäßig über eine aufzuladende Batterie gespeist, damit die Vorrichtung unabhängig von einer Versorgungsspannung weiterarbeitet.

Claims (10)

1. Kühlschrank mit einem obenliegenden Gefrierfach (2) und einem darunterliegenden Kühlfach (4) und einem im Gefrierfach (2) angeordneten Verdampfer (30), der mit einem Kühlaggregat (31) verbunden ist, das durch einen Thermostatkontakt (32) gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (30) von einem Kältespeicher (3) umgeben ist, der mit einem Kältespeichermittel gefüllt ist, das bei einer bestimmten Gefrierfachtemperatur einen Phasenumwandlungspunkt aufweist und dessen Wärmekapazität einer Wärmeaufnahme des Kühlschrankes in einer vorgegebenen Zeit entspricht, die mindestens mehrere Stunden beträgt, und das Kühlaggregat (31) von dem Thermostatkontakt (32), der am Kältespeicher (3) angeordnet ist, thermostatisch so gesteuert ist, daß es nahe unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur des Kältespeichermittels ausgeschaltet und nahe oberhalb derselben eingeschaltet ist, und zwischen dem Gefrierfach (2) und dem Kühlfach (4) ein Lüfter (41) angeordnet ist, der mit einem Kühlfach-Thermostatkontakt (42) verbunden ist.

2. Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Gefrierfach (2) ein vertikaler Luftschacht (40) bis in den Bodenbereich des Kühlfaches (4) geführt ist und querschnittsmäßig etwa diagonal zum Luftschacht (40) gelegen eine Luftdurchtrittsöffnung (22) im Gefrierfach (2) angeordnet ist.

3. Kühlschrank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß untenseitig am Luftschacht (40) der Lüfter (41) angeordnet ist.

4. Kühlschrank nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der Luftschacht (40) einlaßseitig oben im Gefrierfach (2) endet und die Luftdurchtrittsöffnung (22) ein Schlitz oder eine Aussparung obenseitig in einer isolierenden Frontplatte (21) des Gefrierfaches (2) ist.

5. Kühlschrank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältespeicher (3) von der oberen und oder seitlichen Gehäusewandung um einen Spaltbereich (35) beabstandet gehalten ist.

6. Kühlschrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Luftschacht (40) zusatzlichen Lufteintrittsöffnungen (44) über seine Länge im Kühlfach (4) verteilt angeordnet sind.

7. Kühlschrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gefrierfach (2) und dem Kühlfach (4) ein Isolierboden (20) und eine isolierende Frontplatte (21) angeordnet sind, deren Wärmemdämmung so dimensioniert ist, daß der Wäremaustausch durch diese annähernd zur Kühlung des Kühlfaches (4) auf eine vorgegebene Kühlfachtemperatur ausreicht.

8. Kühlschrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kühlschranktür (10) ein Türkontakt (43) angeordnet ist, der bei geschlossener Tür geschlossen ist und mit dem Lüfter (41) in Reihe geschaltet ist.

9. Kühlschrank nach einem der vorstehenden Anspüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lüfter (41) über eine ladbare Batterie gespeist ist.

10. Kühlschrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlaggregat (31) durch eine Steuervorrichtung (ST1) eingeschaltet gesteuert ist, abhängig davon, ob der Thermostatkontakt (32) am Kältespeicher (3) eine Temperatur oberhalb einer oberen Grenztemperatur oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur signalisiert oder ob ein externer Einschaltkontakt (ET) eine Einschaltung signalisierte, und ausgeschaltet gesteuert ist, abhängig davon, ob der Thermostatkontakt (32) eine Temperatur unterhalb einer unteren Grenztemperatur unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur signalisiert oder eine externer Ausschaltkontakt (AT) eine Ausschaltung signalisierte.