DE4406145A1 - Laborkühlschrank, insbesondere Kühlbrutschrank - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Laborkühlschrank, insb. einen Kühlbrutschrank mit Umluft-Temperierung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Kühlbrutschrank dieser Gattung wird die Luft des Nutzraumes mittels eines Lüfters über eine zwi­ schen dem Innenkessel und dem Außenkessel gebildete Kammer umgewälzt. Zur Temperierung der Luft sind in dieser Kammer einerseits Heizelemente und andererseits der Verdampfer eines Kühlaggregates angeordnet. Der Verdampfer ist als von der Umluft umströmter Lamellen-Verdampfer ausgebildet.

Die Lamellen des Lamellen-Verdampfers bieten eine große Wärmetauscherfläche, so daß eine wirkungsvolle Kühlung der Umluft möglich ist. Die dichte Anordnung der Lamellen erschwert die Reinigung, was insbesondere problematisch werden kann, wenn in dem Kühlbrutschrank behandeltes biolo­ gisches Material verschüttet wird. Die scharfkantigen Lamellen stellen außerdem eine Verletzungsgefahr beim Reinigen dar. Insbesondere an den Rohren des Lamellen-Ver­ dampfers kann es zur Kondensation kommen, so daß die umge­ wälzte Umluft in unerwünschter Weise entfeuchtet wird. Da die Lamellen-Verdampfer nur eine relativ geringe Wärmekapa­ zität aufweisen, zeigt ihre Temperatur stärkere Schwankun­ gen, die wiederum zu zeitlichen und räumlichen Temperatur­ ungenauigkeiten der Luft im Nutzraum führen.

Um das Entfeuchten der Luft im Nutzraum zu vermeiden, ist es bekannt (Brutkühlschrank BK 6160 der Firma Heraeus), den Nutzraum mit einem geschlossenen Mantel zu umschließen, in welchem die Luft temperiert und umgewälzt wird. Da kein Luftaustausch zwischen dem Nutzraum und dem Mantel statt­ findet, kommt die Luft des Nutzraumes auch nicht in direk­ ten Kontakt mit dem Verdampfer des Kühlaggregates und wird wenig entfeuchtet.

Bei diesem bekannten Kühlbrutschrank wird nur die Luft in dem den Nutzraum umschließenden Mantel direkt temperiert. Die Luft in dem Nutzraum wird nur durch den Wärmeaustausch mit der Luft in dem Mantel über die Wand des Innenkessels temperiert. Dies bedeutet einen schlechten Energietransport zwischen dem Verdampfer bzw. den Heizelementen und der Luft im Nutzraum, so daß die Temperaturregelung im Nutzraum träge ist. Ein öffnen der Tür des Kühlbrutschrankes führt zu so langen Erholzeiten, daß eine Lagerung des Gutes in dem Kühlbrutschrank unter ungestörten Temperaturverhältnis­ se kaum möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laborkühl­ schrank, insb. einen Kühlbrutschrank zur Verfügung zu stellen, bei welchem ein wirksames Abkühlen, eine geringe Entfeuchtung und eine hohe Temperaturgenauigkeit und -kon­ stanz der Luft des Nutzraumes vereinigt sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Laborkühlschrank, insb. Kühl­ brutschrank der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, bei einem Kühlbrutschrank, bei welchem die Luft des Nutzraumes zur Temperierung über eine zwischen Innenkessel und Außen­ kessel gebildete Kammer umgewälzt wird, den Verdampfer des Kühlaggregates als flächigen Labyrinth-Plattenverdampfer an der Außenseite des Außenkessels anzubringen. Die umgewälzte Umluft strömt in der Kammer großflächig an dem mit dem Plattenverdampfer in Wärmekontakt stehenden Außenkessel entlang, so daß sich eine große Wärmetauscherfläche mit einem guten Wärmeübergang ergibt. Aufgrund der großen Wärmetauscherfläche und des guten Wärmeüberganges genügt eine relativ geringe Temperaturdifferenz zwischen der Umluft und dem Verdampfer für den erforderlichen Energie­ transport. Der Taupunkt wird daher an der mit der Umluft in Berührung kommenden Innenseite des Außenkessels nicht unterschritten, so daß die umgewälzte Luft nur sehr wenig entfeuchtet wird. Der Plattenverdampfer hat ein großes Volumen und eine große Wärmekapazität. Dadurch ergeben sich nur geringe Temperaturschwankungen der Wärmetauscherfläche, woraus eine hohe Genauigkeit und Konstanz der Lufttempera­ tur resultiert.

Da der Labyrinth-Plattenverdampfer an der Außenseite des Außenkessels angeordnet ist, kann die Innenseite des Außen­ kessels kanten- und eckenlos ausgebildet werden, so daß sich der Außenkessel bei herausgenommenem Innenkessel einfach und optimal reinigen läßt.

In einer vorteilhaften Ausführung wird der Labyrinth-Plat­ tenverdampfer durch ein außen auf den Außenkessel ge­ schweißtes Blech gebildet. Der Außenkessel bildet somit selbst die innere Platte des Plattenverdampfers. Dadurch wird neben einer Verringerung der Herstellungskosten insbe­ sondere ein optimaler Wärmeübergang von der die Kammer durchströmenden Umluft zu dem Verdampfer erreicht.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kühlbrut­ schrank, von dem Plattenverdampfer abgesehen, im übrigen im wesentlichen aufgebaut, wie dies für einen Laborwärme­ schrank aus der DE 41 16 500 A1 bekannt ist. In dieser Ausführung tritt die umgewälzte Luft über Öffnungen der Seitenwände des Innenkessels in den Nutzraum ein. Laby­ rinth-Plattenverdampfer sind an den Seitenwänden des Außen­ kessels angebracht. Die Öffnungen der Seitenwände des Innenkessels überdeckende Luftleitbleche sorgen dafür, daß die Umluft vollständig an den in der Kammer angeordneten Heizelementen und an den Plattenverdampfern entlangströmen muß, bevor die Luft zu den Öffnungen der Seitenwände des Innenkessels gelangen und in den Nutzraum einströmen kann. Dadurch wird bei platzsparendem, kompaktem Aufbau erreicht, daß das gesamte in den Nutzraum zurückströmende Umluftvolu­ men vollständig an den Heizelementen und den Wärmetauscher­ flächen der Plattenverdampfer vorbeiströmen muß und in gleicher Weise temperiert wird.

Es kann selbstverständlich zusätzlich zu den an den Seiten­ wänden angebrachten Plattenverdampfern noch ein weiterer Plattenverdampfer außen am Boden des Außenkessels oder auch nur ein einziger Plattenverdampfer außen am Boden vorgese­ hen sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Frontansicht von Innenkessel und Außenkes­ sel eines Kühlbrutschrankes im Vertikalschnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 einen Horizontalschnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht des Kühlbrutschrankes, wobei Außengehäuse und Wärmeisolierung abgenommen sind, und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht von Innenkessel und Außenkessel mit teilweise weggebrochenem Außen­ kessel.

Der Kühlbrutschrank weist einen den Nutzraum umschließenden Innenkessel 10 aus Edelstahl auf, der die Form eines Qua­ ders mit abgerundeten Kanten und Ecken hat. Der Innenkessel 10 besteht aus einem Boden 12, einer Decke 14, einer Rück­ wand 16 und Seitenwänden 18. Die Frontseite ist offen, damit der Nutzraum zugänglich ist.

Ein vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl gefertigter Außen­ kessel 20 umschließt den Innenkessel 10 U-förmig am Boden und an den Seitenwänden. Der Boden 22 und die Seitenwände 24 des Außenkessels 20 sind von dem Boden 12 bzw. den Seitenwänden 18 des Innenkessels 10 beabstandet, so daß zwischen dem Innenkessel 10 und dem Außenkessel 20 eine den Innenkessel 20 U-förmig umschließende Kammer 26 gebildet ist. Die Kammer 26 ist an der vorderen Stirnseite geschlos­ sen. Hinter der Rückwand 16 des Innenkessels 10 ist eine Vorkammer 28 angeordnet, die auch die hintere Stirnfläche der Kammer 26 abschließt.

Der Außenkessel 20 ist von einer Wärmeisolierung 30 um­ schlossen. Ein Außengehäuse 32 umschließt den gesamten Kühlbrutschrank. Frontseitig wird der Kühlbrutschrank von einer wärmeisolierenden Tür 34 verschlossen.

Hinter einer Öffnung der Rückwand 16 des Innenkessels 10 ist ein Lüfter 36 in der Vorkammer 28 angeordnet. Die Vorkammer 28 ist gegen den unter dem Boden 12 des Innenkes­ sels 10 liegenden Bereich der Kammer 26 offen. In den Seitenwänden 18 des Innenkessels 10 sind in einem Raster verteilt Öffnungen 38 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen der Kammer 26 und dem Nutzraum herstellen. Außen auf den Seitenwänden 18 des Innenkessels 10 ist jeweils ein Luftleitblech 40 parallel zu der Seitenwand 18 und von dieser beabstandet angebracht. Die Luftleitbleche 40 sind an ihrer Unterkante und an ihren beiden vertikalen Seiten­ kanten abdichtend an der Seitenwand 18 befestigt, so daß nur an der Oberkante der Luftleitbleche 40 jeweils ein Eintrittsspalt 42 zwischen dem Luftleitblech 40 und der Seitenwand 18 offen bleibt.

Der Lüfter 36 wälzt die Luft des Nutzraumes um. Hierzu saugt der Lüfter 36 die Luft aus dem Nutzraum des Innenkes­ sels 10 in die Vorkammer 28. Aus der Vorkammer 28 tritt die Umluft in den Bodenbereich der Kammer 26 ein und strömt von dem Bodenbereich beiderseits des Innenkessels 10 in der Kammer 26 nach oben. Oben in der Kammer 26 kann die Umluft dann über den Eintrittsspalt 42 zwischen die Seitenwände 18 und die Luftleitbleche 40 eindringen und gelangt über die Öffnungen 38 wieder in den Nutzraum des Innenkessels 10.

In der Kammer 26 sind elektrische Heizelemente 44 angeord­ net, die sich vorzugsweise mäanderförmig über den Bodenbe­ reich und die beiden vertikalen Seitenbereiche der Kammer 26 erstrecken.

Außen auf den Seitenwänden 24 des Außenkessels 20 ist jeweils ein Labyrinth-Plattenverdampfer 46 eines im übrigen nicht dargestellten Kühlaggregates angeordnet. Die Platten­ verdampfer 46 erstrecken sich über die gesamte Fläche der Seitenwände 24 oder zumindest über einen möglichst großen Flächenbereich der Seitenwände 24. Die Plattenverdampfer 46 werden gebildet durch die Seitenwand 24 des Außenkessels 20 als innerer Platte und ein außen auf die Seitenwand 24 aufgeschweißtes Blech 48 als äußerer Platte. Das entspre­ chend der Seitenwand 24 rechteckige Blech 48 wird durch eine an seinem Rand ringsum laufende Rollschweißnaht 50 dicht mit der Seitenwand 24 verbunden. Oben und unten an der vertikalen Hinterkante des Plattenverdampfers 46 sind Anschlußstutzen abgedichtet eingeschweißt, die zum Zuführen und Ableiten des Verdampfer-Kühlmediums dienen. Um das verdampfer-Kühlmedium möglichst gleichmäßig verteilt über die gesamte Fläche des Plattenverdampfers 56 zu leiten, sind weitere horizontale Rollschweißnähte 54 vorgesehen, die jeweils abwechselnd von der vertikalen Hinterkante und der vertikalen Vorderkante des Bleches 48 ausgehend sich bis nahe an die Rollschweißnaht 50 der jeweils entgegenge­ setzten Kante erstrecken, wie dies aus Fig. 3 deutlich wird. Die horizontalen Rollschweißnähte 54 verbinden das Blech 48 dicht mit der Seitenwand 24, so daß sich ein mäanderförmiger Labyrinthweg für das Verdampfer-Kältemedium zwischen dem oberen und dem unteren Anschlußstutzen 52 ergibt. Um das Verdampfer-Kältemedium auch noch im Bereich dieses mäanderförmigen Weges gleichmäßig über die Fläche der Seitenwand 24 zu verteilen, können in dem Blech 48 zusätzlich Einsenkungen 56 angebracht werden, die in einem gleichmäßigen Raster über das Blech 48 verteilt sind, wie dies in Fig. 3 in der rechten oberen Ecke des Bleches 48 angedeutet ist. Im Bereich dieser Einsenkungen 56 liegt das Blech 48 an der Seitenwand 24 an und kann gegebenenfalls im Bereich dieser Einsenkungen 56 auch durch Punktschweißen mit der Seitenwand 24 verbunden sein.

Die durch den Lüfter 36 umgewälzte Luft des Nutzraumes durchströmt die Kammer 26 zur Temperierung. Die Luftleit­ bleche 40 gewährleisten dabei, daß das gesamte umgewälzte Umluftvolumen in der Kammer 26 vollständig an der gesamten Länge der Heizelemente 44 und an der gesamten durch die Seitenwände 24 gebildeten Wärmetauscherfläche der Platten­ verdampfer 46 entlangströmen muß, bevor die Umluft über den Eintrittsspalt 42 und die Öffnungen 38 wieder in den Nutz­ raum des Innenkessels 10 gelangt.

Claims (10)

1. Laborkühlschrank, insbesondere Kühlbrutschrank mit Umluft-Temperierung, mit einem einen Nutzraum um­ schließenden Innenkessel, mit einem den Innenkessel umschließenden Außenkessel, wobei die Luft mittels eines Lüfters aus dem Nutzraum abgezogen, in einer zwischen dem Innenkessel und dem Außenkessel gebildeten Kammer temperiert und über Öffnungen der Wände des Innenkessels wieder in den Nutzraum geleitet wird, und mit einem Kühlaggregat, das im Bereich der Kammer die von der Umluft beaufschlagte Wand des Außenkessels kühlt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdampfer des Kühlaggregats als wenigstens ein flächiger Plattenver­ dampfer (46) durch den Außenkessel (20) und ein im Bereich der Kammer (26) außen auf den Außenkessel (20) geschweißtes Blech (48) gebildet ist.

2. Laborkühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Plattenverdampfer (46) durch den Außen­ kessel (20) und ein außen auf den Außenkessel (20) geschweißtes Blech (48) gebildet ist.

3. Laborkühlschrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Plattenverdampfer (46) als Labyrinth-Plattenverdampfer ausgebildet ist.

4. Laborkühlschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gesamte Umluftvolumen in der Kammer (26) an der wärmetauscherfläche des Plattenverdampfers (46) entlanggeleitet wird, bevor die Umluft an die in den Nutzraum des Innenkessels führenden Öffnungen (38) gelangt.

5. Laborkühlschrank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Öffnungen (38) in den Seitenwänden (18) des Innenkessels (10) angeordnet sind, daß die Plat­ tenverdampfer (46) außen an den entsprechenden Seiten­ wänden (24) des Außenkessels (20) angeordnet sind und daß die Öffnungen (38) jeweils von einem Luftleitblech (40), das an der jeweiligen Seitenwand (18) des Innen­ kessels (10) angebracht und zu dieser parallel beab­ standet ist, so abgeschirmt sind, daß die Umluft nur an dem bezüglich der Umluftströmung abstromseitigen Ende des Luftleitbleches (40) zwischen dieses und die Seitenwand (18) eintreten kann.

6. Laborkühlschrank nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kammer (26) Heizelemente (44) angeordnet sind, die weder den Innenkessel (10) noch den Außenkessel (20) berühren.

7. Laborkühlschrank nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Heizelemente (44) in der Kammer (26) zwischen die Luftleitbleche (40) und den Außenkessel (20) erstrecken.

8. Laborkühlschrank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Blech (48) an seinem Außenumfang durch eine umlaufende Rollschweißnaht (50) dicht mit dem Außenkessel (20) verbunden ist.

9. Laborkühlschrank nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (48) im Flächeninneren durch mäanderförmig ineinandergreifende Rollschweiß­ nähte (54) mit dem Außenkessel (20) verbunden ist.

10. Laborkühlschrank nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech (48) im Bereich zwischen den Rollschweißnähten (50, 54) mit rasterförmig ver­ teilten Einsenkungen (56) an dem Außenkessel (20) anliegt.