EP2126487A2 - Eisbereiter, damit ausgestattetes kältegerät und eisbereitungsverfahren - Google Patents

Eisbereiter, damit ausgestattetes kältegerät und eisbereitungsverfahren

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EP2126487A2
EP2126487A2 EP07847614A EP07847614A EP2126487A2 EP 2126487 A2 EP2126487 A2 EP 2126487A2 EP 07847614 A EP07847614 A EP 07847614A EP 07847614 A EP07847614 A EP 07847614A EP 2126487 A2 EP2126487 A2 EP 2126487A2
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EP
European Patent Office
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water
ice maker
ice
maker according
air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07847614A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Holzer
Joachim Damrath
Andreas Renner
Markus Spielmannleitner
Gerhard Wetzl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2126487A2 publication Critical patent/EP2126487A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25C2700/04—Level of water

Definitions

  • the present invention relates to an ice maker with a water-filled mold container, which can be cooled to a temperature below 0 0 C to produce ice, equipped with such an icemaker refrigeration device and in particular with such an icemaker executable method for ice cream production.
  • connection simplifies automatic filling of the mold container, since water can be fed at a single point into the mold container and spreads from there into the communicating compartments.
  • Another reason is the mechanism of ice formation.
  • Hetiosus puts icing by so-called heterogeneous nucleation not already at 0 0 C, but only at temperatures a few degrees below 0 0 C a. It presupposes the existence of heterogeneous, not aqueous nucleation seeds if they are missing, water can cool down to -40 0 C without freezing. This effect is annoying for an automatic icemaker for various reasons.
  • the aim of the present invention is to provide an ice maker, a refrigeration device equipped therewith and a method for making ice cream, which function quickly and efficiently with a low energy input.
  • an ice maker with a water-fillable mold container and an air space adjacent to a water level in the mold container, in which an air humidifier is provided for enriching the air above the water level with moisture.
  • the humidifier is an evaporator.
  • a water tank of the evaporator preferably has a wall formed at least in part of an electrically conductive plastic, which can be acted upon by current for heating.
  • this is preferably designed to heat water contained in it to a maximum of 60 0 C.
  • the evaporator has a water absorption capacity of preferably not more than 2 cm 3 , on the one hand to allow rapid heating of the water contained therein, On the other hand, but to keep the amount of heat that is released to the water in the evaporator and ultimately this to the entire ice maker, low.
  • a controller is preferably provided for temporarily operating the air humidifier during each ice making process.
  • the control device may be coupled to a timer in order to operate the air humidifying device in each case with a predetermined delay after filling the mold container; alternatively or additionally, it can also be coupled to a temperature sensor in order to operate the air humidifier after falling below a predetermined temperature.
  • Mold container and humidifying device are suitably connected to a same water supply line.
  • the humidifying device may be arranged to deliver water to the mold vessel when exceeding a desired level. This eliminates a precise dosage of the amount of water fed into the humidifier.
  • the humidifying device is arranged in the water supply line upstream of the mold vessel.
  • the mold container can have a multiplicity of ice compartments which are unconnected to each other, without there being a high risk of water freezing in individual compartments. From the unconnected ice compartments unconnected pieces of ice are obtained, which are easy and reliable to handle in a downstream ice dispenser.
  • a fan for driving air circulation in the air space is suitably provided to achieve the distribution of the snow crystals over the entire surface of the water level.
  • the icemaker can be provided with its own refrigerator; Preferably, it is installed in a refrigerator to be cooled by its chiller.
  • the above-mentioned fan may also be part of the refrigeration appliance, in particular it may serve to drive air circulation between the air space and a refrigerant evaporator.
  • air circulation then simultaneously causes the cooling of the water in the mold vessel or contributes at least substantially to its cooling.
  • air circulation above a water level of the air humidifier is preferably weaker than above the water level of the mold vessel.
  • the object of the invention is further achieved by a method for the production of ice pieces, in particular in an ice maker or a refrigerator as defined above, comprising the following steps:
  • Impinging the water with ice crystals when a predetermined seeding temperature of the water is reached below 0 0 C.
  • the ice crystals are preferably obtained by evaporation of water and cooling of the resulting vapor under 0 0 C.
  • the inoculation of the water with the ice crystals is preferably carried out at a water temperature between -2 and -7 ° C, wherein in the case of ice in a thermostatically controlled cooling chamber of a refrigerator, the seeding temperature can be selected higher, the lower the target temperature of the thermostat control.
  • the air temperature in the ice maker will be lower at the time of vaccination in general, here is a temperature below -10 0 C preferred.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a refrigerator with an ice maker according to the present invention.
  • Fig. 2 is a perspective view of an embodiment of the ice maker according to the invention.
  • Fig. 3 is a graphical representation of the time course of temperatures
  • the refrigerating appliance shown in a schematic section in FIG. 1 has a heat-insulating body 1 and a door 2 which delimit an interior space 3.
  • Interior space 3 is maintained at a temperature below 0 ° C. by an evaporator which is accommodated in an evaporator chamber 4 divided off in the upper region of the body 1.
  • An automatic ice maker 5 which will be described in more detail below with reference to FIG. 2, is arranged in the immediate vicinity of the evaporator chamber 4 in the interior 3, so that it can be acted upon efficiently by cold air from the evaporator chamber 4.
  • a collecting container 6 of an ice dispenser which receives from the ice maker 5 ejected finished pieces of ice.
  • the collecting container 6 extends over a large part of the depth of the inner space 3.
  • an electric motor for driving a in the longitudinal direction of the collecting container 6 extending stirring rod 8 is housed.
  • An end of the stirring rod 8 facing away from the niche 7 extends into a cylindrical dispensing chamber 10.
  • Knives 9 of a grinding mechanism are fastened to a sleeve surrounding the end of the stirring rod 8 and can be coupled to the rotation of the stirring rod 8 via a coupling 11.
  • a second group of knives 12 is fixed to the cylindrical outer wall of the discharge chamber 10, so that the knives 9, when they are taken by the rotation of the stirring rod 8, each pass gaps between the knives 12 and thereby from the collecting container 8 in the discharge chamber 10th crushed ice cubes before they fall out of a discharge opening 13 in the lower region of the discharge chamber 10.
  • the locking of the knife 12 on the wall of the discharge chamber 10 is detachable, so that the knives 12 are taken by the rotation of the knife 9, with the result that intact pieces of ice from the Output port 13 are output.
  • the clutch 1 1 is opened, neither the knife 9 nor the knife 12 are taken from the rotation of the rake 8.
  • the discharge opening 13 is opposite to a passage 14 which extends through an insulating material layer of the door 2 and opens into a niche 15 open towards the outside of the door 2.
  • a flap 16 keeps the passage 14 closed unless the dispenser is in operation, that is, the stirring rod 8 rotates with the clutch 1 1 closed to deliver ice through the dispensing opening 13 and the passage 14 into a container placed in the recess 15 ,
  • a water tank 17 is embedded on the rear wall of the niche 14 in the insulating material of the door 2.
  • the water tank 17 is on the one hand as the icemaker 5 via a supply line 18 and a check valve 19 connected to the drinking water network and on the other hand to a tap 20 in the niche 15.
  • FIG. 1 A detailed description of the ice maker 5 will now be provided with reference to FIG. It can be seen in the figure, a plastic injection molded square frame 21 in which a mold container 22 is suspended here with seven compartments 23 about a longitudinal axis 24 pivotally. In two hollow wall pieces 25, 26 of the frame 21, a motor and a gear for driving a pivoting movement of the mold container 22 about the longitudinal axis 24 are housed respectively. In the orientation shown, partitions 27 between the compartments 23 of the mold container slope down to one side.
  • a small flat shell 28 is attached to the wall piece 26.
  • a hollow ridge 29 at the bottom of the shell is provided to be equipped with an electric heating element 30 from the side of the wall piece 26.
  • the shell 28 itself or a part of it could be formed from a plastic made electrically conductive by a suitable additive, which can be heated by current application.
  • the supply line 18 opens into the shell 28.
  • Pillars 33 left behind the cutouts 31, 32 are provided to support a lid 34.
  • a drip edge 35 is formed, via which water from the shell 28 can flow into the mold container 22.
  • the capacity of the shell 28 is a few cm 3 , preferably less than 1 cm 3 , considerably smaller than that of the mold container 22nd
  • the check valve 19 supplying the icemaker 5 is temporarily opened to let in water.
  • the water rinsed through the shell 28 and passes through the drip edge 35 in the mold container 22.
  • the amount of water fed is metered so that it is just sufficient to overflow the partitions 27 at the lower end.
  • a uniform level in all compartments 23 of the mold container 22 is guaranteed.
  • the mold container 22 is slightly pivoted about the axis 24 in a clockwise direction until the upper edges of the partitions 27 are horizontal and higher than the water level in the compartments 23, so that the water portions are separated from each other in the compartments 23.
  • the temperature sensor may be placed directly on the mold vessel to detect the actual temperature of the water in the compartments 23; However, it is also conceivable to place it elsewhere, e.g. on the frame 21 so that it detects the temperature of the air in the ice maker, in which case the control circuit is designed to estimate the water temperature on the basis of the measured air temperature and the cooling time.
  • the control circuit may be a central control circuit of the refrigerator, which is also responsible for the temperature control of the interior 3, or it may be a specific control circuit of the icemaker 5.
  • the heating bar 30 may already be operated at a low power level just enough to prevent freezing of the water in the tray 28.
  • the control circuit switches the power of the heating bar 30 high to heat the water in the tray 28.
  • the limit is typically in Temperature interval selected from -6 to -3 ° C; In particular, when the same control circuit is responsible for the control of the ice maker 5 and for the temperature control of the inner space 3, the limit value can be expediently predetermined as a function of the setpoint temperature of the inner space 3.
  • part of the water in the shell 28 evaporates, and water vapor exits through the cutouts 31, 32.
  • the power of the heating rod 30 is controlled so that the water in the shell 28 does not heat above 60 0 C, to prevent lime deposits on the walls of the shell 28.
  • This water vapor forms a fine mist of snow or ice crystals, which is distributed through the form of container 22 by the prevailing in the icemaker 5 due to the air exchange with the evaporator chamber 4 draft. For example, crystals that serve as nucleation nuclei reliably reach each compartment 23 and initiate ice formation.
  • the Eis Strukturstage can not be dissipated so quickly, so it is appropriate to perform the inoculation at a lower water temperature in the compartments 23 of about -6 ° C.
  • the time between inoculation and subsequent emptying of the compartments 23 can be set relatively short so that the compartments quickly refill be available.
  • the mold container 22 is provided at its not visible in Fig. 2 bottom side with an electric heater.
  • the control circuit activates this heater to superficially set up the ice cubes in the compartments 23 and then actuates the motor to turn the mold vessel 22 upside down about the longitudinal axis 24 so that Ice pieces from the compartments 23 fall into the collecting container 26 placed underneath.
  • FIG. 3 shows an example of the course of the water temperature in the compartments 23, the water temperature in the shell 28 and the humidity in the ice maker during an ice-making cycle.
  • the temperature in the compartments 23 is shown as a solid curve 36, and the associated temperature scale is plotted on the left side of the diagram, while the percentage of humidity as a dashed curve 37 and the temperature of the shell 28 is shown as a dashed line curve 38, and a scale is plotted for both (in percent or degrees Celsius) at the right edge of the graph.
  • a cycle begins with the filling of the mold container 22. Its temperature at this time is about 9 ° C, because it has been previously heated to eject the ice pieces of the previous cycle.
  • the shell 28 is heated by the supply of fresh water to about 0 0 C.
  • the humidity is due to the heating of the mold container 22 at a temporary maximum.
  • the mold vessel 22 cools considerably faster than the shell 28 and reaches a temperature of -4 ° C.
  • the faster cooling of the mold container 22 is partly due to the air flow in the ice maker 5.
  • good heat conducting material such as Aluminum and the attachment of cooling fins on the underside of the mold container 22, not shown in FIG.
  • the shell 28 is preferably made of a poorly heat-conductive plastic material and the lid 34 placed over it ensures that only a small air flow through the Cutouts 31 passes and sweeps over the surface of the water in the shell 28.
  • the heating rod 30 of the shell 28 is also in operation during the cooling phase with a low power, which is just sufficient to prevent freezing of the water in the shell 28.
  • the control circuit takes the heating element 30 with high power in operation, so that within a minute, the shell 28 to about 50 0 C heated.
  • Water vapor which forms in the protected space between the water surface of the shell 28 and the lid 34 is flushed out through the cutouts 31, 32 and distributed in the air space above the mold vessel 22.
  • the humidity curve 37 reaches a maximum again.
  • the snow crystals forming in this process initiate ice formation, which leads to a significant increase in the temperature of the mold vessel 22 to about -1 °. It is followed by a half-hour cooling phase until about 19:15 clock set the heating of the mold container 22 in motion and this is turned to eject the finished pieces of ice.
  • the energy required for this is small. Assuming 25 ice-making cycles per day, a heating power of 50 watts and a heating time of 70 seconds each, the daily energy requirement is 0.024 kW / h.

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Abstract

Ein Eisbereiter für ein Kältegerät umfasst einen mit Wasser befüllbaren Formbehälter (22), einen an einen Wasserspiegel in dem Formbehälter (22) angrenzenden Luftraum (3), und eine Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) zum Anreichern der Luft über dem Wasserspiegel mit Feuchtigkeit. Wasser wird in den Formbehälter (22) portioniert, abgekühlt und mit Eiskristallen beaufschlagt, wenn eine vorgegebene Impftemperatur des Wassers von unter 0°C erreicht ist.

Description

Eisbereiter, damit ausgestattetes Kältegerät und
Eisbereitungsverfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eisbereiter mit einem mit Wasser befüllbaren Formbehälter, der zur Eiserzeugung auf eine Temperatur unter 00C abgekühlt werden kann, ein mit einem solchen Eisbereiter ausgestattetes Kältegerät und ein insbesondere mit einem solchen Eisbereiter ausführbares Verfahren zur Eisherstellung.
Die meisten herkömmlichen Eisbereiter verwenden einen Formbehälter, in dem eine Vielzahl von Fächern gebildet ist, die im befüllten Zustand miteinander kommunizieren. Beispiele solcher Eisbereiter sind in DE 4 1 13 767 C2 und DE 2 429 392 A1 beschrieben.
Es gibt zwei wichtige Gründe dafür, eine Verbindung zwischen den Fächern des Formbehälters vorzusehen. Zum einen vereinfacht die Verbindung ein automatisches Befüllen des Formbehälters, da Wasser an einer einzigen Stelle in den Formbehälter eingespeist werden kann und sich von dort in die miteinander kommunizierenden Fächer ausbreitet. Ein anderer Grund ist der Mechanismus der Eisentstehung. Tatsächlich setzt Eisbildung durch sogenannte heterogene Nukleation nicht bereits bei 00C, sondern erst bei Temperaturen einige Grad unter 00C ein. Sie setzt das Vorhandensein von heterogenen, also nicht wässrigen Nukleationskeimen voraus, wenn diese fehlen, kann Wasser bis auf -400C abkühlen, ohne zu gefrieren. Dieser Effekt ist bei einem automatisch arbeitenden Eisbereiter aus verschiedenen Gründen störend. Zum einen besteht bei nicht kommunizierenden Fächern die Gefahr, dass in einzelnen Fächern Nukleationskeime fehlen, so dass das Wasser darin flüssig bleibt, während es in anderen Fächern bereits lange gefroren ist. Wenn der Inhalt der Fächer in einen Eisvorratsbehälter entleert wird, und ein Fach noch Wasser enthält, so gefriert dieses im Vorratsbehälter, wobei die darin befindlichen fertigen Eisstücke zu einem festen, nicht mehr handhabbaren Block zusammenfrieren. Um die Wahrscheinlichkeit hierfür zu minimieren, muss entweder vor dem Entleeren der Fächer eine lange Wartezeit einkalkuliert werden, um auch Fächern ohne effiziente Nukleationskeime die Gelegenheit zum Gefrieren zu geben, was die Produktivität des Eisbereiters empfindlich einschränkt, oder der Eisbereiter muss bei extrem niedrigen, nur mit hohem Energieeinsatz aufrecht zu erhaltenden Temperaturen betrieben werden. Herkömmlicherweise umgeht man diese Probleme, indem zugelassen wird, dass die Fächer des Formbehälters beim Gefrieren miteinander kommunizieren, so dass sich der Eisbildungsvorgang von einem Fach, in dem ein effizienter Nukleationskeim ein frühes Gefrieren ermöglicht, in alle anderen Fächer ausbreitet. Auf diese Weise können jedoch nur untereinander verbundene Eisstücke erhalten werden, die beim Entformen nicht zuverlässig auseinanderbrechen und daher in einem Sammelbehälter viel Platz wegnehmen und von einem automatischen Eisspender nur schwer zu handhaben sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, einen Eisbereiter, ein damit ausgestattetes Kältegerät und ein Verfahren zur Eisherstellung anzugeben, die bei geringem Energieeinsatz schnell und effizient funktionieren.
Dieses Ziel wird zum einen erreicht durch einen Eisbereiter mit einem mit Wasser befüllbaren Formbehälter und einem an einen Wasserspiegel in dem Formbehälter angrenzenden Luftraum, bei dem eine Luftbefeuchtungseinrichtung zum Anreichern der Luft über dem Wasserspiegel mit Feuchtigkeit vorgesehen ist. Indem diese Feuchtigkeit in Form von winzigen Schneeflocken auskondensiert, werden hocheffiziente Kondensationskeime erhalten, die sich auf der Wasseroberfläche niederschlagen und von dort aus die Eisbildung bereits bei nur wenig unter 00C liegenden Temperaturen auslösen können.
Im einfachsten Falle ist die Luftbefeuchtungseinrichtung ein Verdampfer.
Um eine schnelle und effiziente Erwärmung von Wasser in dem Verdampfer zu ermöglichen, hat ein Wasserbehälter des Verdampfers vorzugsweise eine wenigstens zum Teil aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff gebildete Wandung, die zum Beheizen mit Strom beaufschlagbar ist.
Um eine Ausfällung von Kalk in dem Verdampfer zu vermeiden, ist dieser vorzugsweise ausgelegt, in ihm enthaltenes Wasser auf maximal 600C zu erwärmen.
Der Verdampfer hat ein Wasseraufnahmevermögen von vorzugsweise nicht über 2 cm3, um einerseits eine schnelle Erwärmung des darin enthaltenen Wassers zu ermöglichen, andererseits aber die Wärmemenge, die an das Wasser im Verdampfer und über dieses letztlich an den gesamten Eisbereiter abgegeben wird, gering zu halten.
Eine Steuereinrichtung ist vorzugsweise zum zeitweiligen Betreiben der Luftbefeuchtungseinrichtung während jedes Eiserzeugungsprozesses vorgesehen.
Die Steuereinrichtung kann an einen Zeitgeber gekoppelt sein, um die Luftbefeuchtungseinrichtung jeweils mit einer vorgegebenen Verzögerung nach Befüllen des Formbehälters zu betreiben; alternativ oder ergänzend kann sie auch an einen Temperatursensor gekoppelt sein, um die Luftbefeuchtungseinrichtung nach Unterschreitung einer vorgegebenen Temperatur zu betreiben.
Formbehälter und Luftbefeuchtungseinrichtung sind zweckmäßigerweise an eine gleiche Wasserversorgungsleitung angeschlossen.
Dabei kann die Luftbefeuchtungseinrichtung angeordnet sein, um bei Überschreitung eines Sollfüllstandes Wasser an den Formbehälter abzugeben. Dadurch erübrigt sich eine präzise Dosierung der in die Luftbefeuchtungseinrichtung eingespeisten Wassermenge.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die Luftbefeuchtungseinrichtung in der Wasserversorgungsleitung stromaufwärts vom Formbehälter angeordnet ist.
Da mit den Schneekristallen eine große Zahl von Nukleationskeimen erzeugt wird, kann der Formbehälter eine Vielzahl von untereinander unverbundenen Eisfächern aufweisen, ohne dass ein hohes Risiko des Nichtgefrierens von Wasser in einzelnen Fächern besteht. Aus den unverbundenen Eisfächern werden untereinander unverbundene Eisstücke erhalten, die in einem nachgeordneten Eisspender einfach und zuverlässig zu handhaben sind.
Ein Gebläse zum Antreiben von Luftzirkulation in dem Luftraum ist zweckmäßigerweise vorgesehen, um die Verteilung der Schneekristalle über die gesamte Oberfläche des Wasserspiegels hinweg zu erreichen. Der Eisbereiter kann mit einer eigenen Kältemaschine versehen sein; vorzugsweise ist er in ein Kältegerät eingebaut, um von dessen Kältemaschine gekühlt zu werden.
Dabei kann auch das oben erwähnte Gebläse Teil des Kältegerätes sein, insbesondere kann es zum Antreiben von Luftzirkulation zwischen dem Luftraum und einem Kältemittelverdampfer dienen.
Eine solche Luftzirkulation bewirkt dann gleichzeitig die Kühlung des Wassers in dem Formbehälter oder trägt zumindest wesentlich zu dessen Kühlung bei. Um zu verhindern, dass Wasser in der Luftbefeuchtungseinrichtung früher als in dem Formbehälter gefriert, ist die Luftzirkulation über einem Wasserspiegel der Luftbefeuchtungseinrichtung vorzugsweise schwächer als über dem Wasserspiegel des Formbehälters.
Das Ziel der Erfindung wird ferner erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von Eisstücken, insbesondere in einem Eisbereiter oder einem Kältegerät wie oben definiert, mit folgenden Schritten:
Portionieren von Wasser in einen Formbehälter, Abkühlen des Wassers,
Beaufschlagen des Wassers mit Eiskristallen, wenn eine vorgegebene Impftemperatur des Wassers von unter 00C erreicht ist.
Die Eiskristalle werden vorzugsweise durch Verdunsten von Wasser und Abkühlen des dabei erhaltenen Dampfes unter 00C erhalten. Die Impfung des Wassers mit den Eiskristallen erfolgt vorzugsweise bei einer Wassertemperatur zwischen -2 und -7°C, wobei im Falle der Eisbereitung in einem thermostatgeregelten Kühlraum eines Kältegerätes die Impftemperatur um so höher gewählt werden kann, je niedriger die Solltemperatur der Thermostatregelung ist. Die Lufttemperatur im Eisbereiter wird zur Zeit der Impfung im Allgemeinen niedriger liegen, hier ist eine Temperatur unter -100C bevorzugt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Kältegerät mit einem Eisbereiter gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Eisbereiters; und
Fig. 3 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Temperaturen und
Luftfeuchtigkeit während eines Eisbereitungszyklus.
Das in Fig. 1 in einem schematischen Schnitt gezeigte Kältegerät hat einen wärmeisolierenden Korpus 1 und eine Tür 2, die einen Innenraum 3 begrenzen. Der
Innenraum 3 ist durch einen Verdampfer, der in einer im oberen Bereich des Korpus 1 abgeteilten Verdampferkammer 4 untergebracht ist, auf einer Temperatur unterhalb 00C gehalten. Ein automatischer Eisbereiter 5, der im Folgenden mit Bezug auf Fig. 2 genauer beschrieben wird, ist in unmittelbarer Nachbarschaft der Verdampferkammer 4 im Innenraum 3 angeordnet, so dass er effizient mit Kaltluft von der Verdampferkammer 4 beaufschlagt werden kann.
Unter dem Eisbereiter 5 ist ein Sammelbehälter 6 eines Eisspenders angeordnet, der von dem Eisbereiter 5 ausgeworfene fertige Eisstücke aufnimmt. Der Sammelbehälter 6 erstreckt sich über einen Großteil der Tiefe des Innenraumes 3. In einer rückwärtigen Nische 7 des Sammelbehälters 6 ist ein Elektromotor zum Antreiben einer sich in Längsrichtung des Sammelbehälters 6 erstreckenden Rührstange 8 untergebracht. Ein von der Nische 7 abgewandtes Ende der Rührstange 8 erstreckt sich in eine zylindrische Ausgabekammer 10. Messer 9 eines Mahlwerkes sind an einer das Ende der Rührstange 8 umgebenden Hülse befestigt und über eine Kupplung 1 1 an die Drehung der Rührstange 8 koppelbar. Eine zweite Gruppe von Messern 12 ist an der zylindrischen Außenwand der Ausgabekammer 10 fixierbar, so dass die Messer 9, wenn sie von der Drehung der Rührstange 8 mitgenommen werden, jeweils Zwischenräume zwischen den Messern 12 passieren und dabei aus dem Sammelbehälter 8 in die Ausgabekammer 10 beförderte Eisstücke zerkleinern, bevor diese aus einer Ausgabeöffnung 13 im unteren Bereich der Ausgabekammer 10 herausfallen. Die Verriegelung der Messer 12 an der Wand der Ausgabekammer 10 ist lösbar, so dass die Messer 12 von der Drehung der Messer 9 mitgenommen werden, mit der Folge, dass intakte Eisstücke aus der Ausgabeöffnung 13 ausgegeben werden. Wenn die Kupplung 1 1 geöffnet ist, werden weder die Messer 9 noch die Messer 12 von der Drehung der Rührstange 8 mitgenommen. Indem die Rührstange 8 von Zeit zu Zeit bei geöffneter Kupplung 1 1 automatisch gedreht wird, ist es möglich, ein Zusammenfrieren von Eisstücken im Sammelbehälter 6 zu verhindern und letztere beweglich zu halten, so dass sie bei Bedarf zuverlässig durch die Ausgabeöffnung 13 ausgegeben werden können.
Der Ausgabeöffnung 13 liegt ein Durchgang 14 gegenüber, der sich durch eine Isolationsmaterialschicht der Tür 2 erstreckt und in eine zur Außenseite der Tür 2 hin offene Nische 15 mündet. Eine Klappe 16 hält den Durchgang 14 geschlossen, so lange nicht der Spender in Betrieb ist, das heißt, die Rührstange 8 bei geschlossener Kupplung 1 1 rotiert, um Eis durch die Ausgabeöffnung 13 und den Durchgang 14 in einen in der Nische 15 platzierten Behälter abzugeben.
Ein Wassertank 17 ist an der Rückwand der Nische 14 in das Isolationsmaterial der Tür 2 eingebettet. Der Wassertank 17 ist einerseits wie der Eisbereiter 5 über eine Versorgungsleitung 18 und ein Sperrventil 19 an das Trinkwassernetz und andererseits an eine Zapfstelle 20 in der Nische 15 angeschlossen.
Eine detaillierte Beschreibung des Eisbereiters 5 wird nun mit Bezug auf Fig. 2 geliefert. Man erkennt in der Figur einen aus Kunststoff spritzgeformten viereckigen Rahmen 21 , in dem ein Formbehälter 22 mit hier sieben Fächern 23 um eine Längsachse 24 schwenkbar aufgehängt ist. In zwei hohlen Wandstücken 25, 26 des Rahmens 21 sind jeweils ein Motor und ein Getriebe zum Antreiben einer Schwenkbewegung des Formbehälters 22 um die Längsachse 24 untergebracht. In der gezeigten Orientierung sind Trennwände 27 zwischen den Fächern 23 des Formbehälters zu einer Seite hin abschüssig.
Über dem Formbehälter 22 ist an dem Wandstück 26 eine kleine flache Schale 28 befestigt. Ein hohler Steg 29 am Boden der Schale ist vorgesehen, um von der Seite des Wandstückes 26 her mit einem elektrischen Heizstab 30 bestückt zu werden. Alternativ könnte auch die Schale 28 selbst oder ein Teil von ihr aus einem durch einen geeigneten Zuschlagstoff elektrisch leitend gemachten Kunststoff geformt sein, der durch Strombeaufschlagung erhitzt werden kann. Die Versorgungsleitung 18 mündet in die Schale 28. In den Seitenwänden der Schale 28 ist eine Mehrzahl von breiten Ausschnitten 31 , 32 gebildet. Zwischen den Ausschnitten 31 , 32 zurückgebliebene Säulen 33 sind vorgesehen, um einen Deckel 34 zu tragen. An dem mit 32 bezeichneten tiefsten Ausschnitt ist eine Abtropfkante 35 gebildet, über die Wasser aus der Schale 28 in den Formbehälter 22 fließen kann. Das Fassungsvermögen der Schale 28 ist mit wenigen cm3, vorzugsweise weniger als 1 cm3, erheblich kleiner als das des Formbehälters 22.
Zu Beginn eines Eisbereitungszyklus wird das den Eisbereiter 5 versorgende Sperrventil 19 zeitweilig geöffnet, um Wasser einzulassen. Das Wasser durchspült die Schale 28 und gelangt über die Abtropfkante 35 in den Formbehälter 22. Die eingespeiste Wassermenge wird so dosiert, dass sie knapp ausreicht, um die Trennwände 27 an deren tiefer gelegenem Ende zu überspülen. So ist ein einheitlicher Füllstand in allen Fächern 23 des Formbehälters 22 gewährleistet. Anschließend wird der Formbehälter 22 um die Achse 24 geringfügig im Uhrzeigersinn geschwenkt, bis die Oberkanten der Trennwände 27 horizontal sind und höher liegen als der Wasserspiegel in den Fächern 23, so dass die Wasserportionen in den Fächern 23 voneinander getrennt sind.
In dieser Stellung wird das Wasser in den Fächern 23 abgekühlt. Ein nicht dargestellter Temperatursensor ist vorgesehen, um die Temperatur des Wassers zu überwachen und an eine ebenfalls nicht dargestellte Steuerschaltung zu übermitteln. Der Temperatursensor kann unmittelbar an dem Formbehälter platziert sein, um die tatsächliche Temperatur des Wassers in den Fächern 23 zu erfassen; denkbar ist aber auch eine Platzierung an anderer Stelle, z.B. an dem Rahmen 21 , so dass er die Temperatur der Luft im Eisbereiter erfasst, wobei dann die Steuerschaltung ausgelegt ist, die Wassertemperatur anhand der gemessenen Lufttemperatur und der Abkühlzeit abzuschätzen. Die Steuerschaltung kann eine zentrale Steuerschaltung des Kältegerätes sein, die auch für die Temperaturregelung des Innenraumes 3 zuständig ist, oder es kann sich um eine spezifische Steuerschaltung des Eisbereiters 5 handeln.
Während sich das Wasser in den Fächern 23 abkühlt, kann der Heizstab 30 bereits mit einer niedrigen Leistung betrieben werden, die soeben ausreicht, um ein Gefrieren des Wassers in der Schale 28 zu verhindern. Wenn die von dem Sensor erfasste oder von der Steuerschaltung abgeschätzte Wassertemperatur in den Fächern 23 einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet, schaltet die Steuerschaltung die Leistung des Heizstabs 30 hoch, um das Wasser in der Schale 28 zu erwärmen. Der Grenzwert ist typischerweise im Temperaturintervall von -6 bis -3°C gewählt; insbesondere wenn dieselbe Steuerschaltung für die Steuerung des Eisbereiters 5 und für die Temperaturregelung des Innenraumes 3 zuständig ist, kann der Grenzwert zweckmäßigerweise als Funktion der Solltemperatur des Innenraumes 3 vorgegeben sein.
Durch die Erwärmung verdunstet ein Teil des Wassers in der Schale 28, und Wasserdampf tritt durch die Ausschitte 31 , 32 aus. Die Leistung des Heizstabes 30 ist so gesteuert, dass das Wasser in der Schale 28 sich nicht über 600C erwärmt, um zu verhindern, dass sich Kalk an den Wänden der Schale 28 niederschlägt. Dieser Wasserdampf bildet einen feinen Nebel von Schnee- oder Eiskristallen, der durch den im Eisbereiter 5 aufgrund des Luftaustausches mit der Verdampferkammer 4 herrschenden Luftzug über den Formbehälter 22 verteilt wird. So gelangen Kristalle, die als Nukleations- keime dienen, zuverlässig in jedes einzelne Fach 23 und setzen dort die Eisbildung in Gang.
Durch die Eisbildung wird Wärme freigesetzt. Damit diese Wärme nicht zu einem erneuten Auftauen von bereits gebildetem Eis in den Fächern 23 führt, ist die oben erwähnte Abhängigkeit des Temperaturgrenzwertes von der Solltemperatur des Innenraumes 3 zweckmäßig: Bei einer niedrigen Solltemperatur und dementsprechend niedrigerer Temperatur der aus der Verdampferkammer 4 zugeführten Luft kann die bei der Eisbildung frei werdende Wärme schnell abgeführt werden, so dass die Temperatur in den Fächern 23 auch dann 00C nicht wieder erreicht, wenn die Impfung mit Schneekristallen bereits bei einer relativ hohen Wassertemperatur in den Fächern 23 von -3°C durchgeführt worden ist. Im Falle einer relativ hohen Solltemperatur des Innenraumes von zum Beispiel -14°C kann die Eisbildungswärme nicht so schnell abgeführt werden, so dass es zweckmäßig ist, die Beimpfung bei einer niedrigeren Wassertemperatur in den Fächern 23 von ca. -6°C durchzuführen.
Da mit Gewissheit angenommen werden kann, dass nach Beimpfung mit den Schneekristallen die Eisbildung in jedem einzelnen Fach 23 eingesetzt hat, kann die Zeit zwischen der Beimpfung und einem nachfolgenden Entleeren der Fächer 23 relativ kurz angesetzt werden, so dass die Fächer schnell wieder für eine Neubefüllung zur Verfügung stehen. Um die Entleerung zu erleichtern, ist der Formbehälter 22 an seiner in Fig. 2 nicht sichtbaren Bodenseite mit einer elektrischen Heizung versehen. Wenn nach der Beimpfung eine zum vollständigen Gefrieren ausreichende Zeit verstrichen ist, aktiviert die Steuerschaltung diese Heizung, um die Eisstücke in den Fächern 23 oberflächlich anzutauen, und betätigt dann den Motor, um den Formbehälter 22 um die Längsachse 24 kopfüber zu drehen, so dass die Eisstücke aus den Fächern 23 in den darunter platzierten Sammelbehälter 26 fallen.
Durch Weiterdrehen des Formbehälters 22 in der gleichen Richtung wird die in Fig. 2 gezeigte Stellung wieder erreicht, und ein neuer Eiserzeugungszyklus kann mit der Befüllung der Fächer 23 beginnen.
Fig. 3 zeigt exemplarisch den Verlauf der Wassertemperatur in den Fächern 23, der Wassertemperatur in der Schale 28 und der Luftfeuchtigkeit im Eisbereiter während eines Eisbereitungszyklus. Dabei ist die Temperatur in den Fächern 23 als durchgezogene Kurve 36 dargestellt, und die zugehörige Temperaturskala ist an der linken Seite des Diagramms aufgetragen, während die prozentuale Luftfeuchtigkeit als gestrichelte Kurve 37 und die Temperatur der Schale 28 als Strichpunktkurve 38 eingezeichnet ist, und eine Skala für beide (in Prozent bzw. Grad Celsius) am rechten Rand des Diagramms angetragen ist. Um ca. 18:30 Uhr beginnt ein Arbeitszyklus mit dem Befüllen des Formbehälters 22. Seine Temperatur beträgt zu diesem Zeitpunkt ca. 9°C, weil er zuvor erwärmt worden ist, um die Eisstücke des vorhergehenden Zyklus auszuwerfen. Die Schale 28 erwärmt sich durch die Zufuhr von Frischwasser auf ca. 00C. Die Luftfeuchtigkeit befindet sich aufgrund der Erwärmung des Formbehälters 22 auf einem zeitweiligen Maximum.
In den nachfolgenden 12 Minuten kühlt sich der Formbehälter 22 erheblich schneller ab als die Schale 28 und erreicht eine Temperatur von -4°C. Die schnellere Abkühlung des Formbehälters 22 ist zum einen bedingt durch die Luftführung im Eisbereiter 5. Durch geeignete Platzierung von Luftdurchgängen, Ablenkplatten oder dergl. ist dafür gesorgt, dass von der durch den Eisbereiter 5 fließenden Kaltluft der bei weitem überwiegende Teil an dem Formbehälter 22 entlang fließt und diesen kühlt, während die Strömungsgeschwindigkeit in der Umgebung der Schale 28 wesentlich geringer gehalten ist. Des Weiteren sorgt die Verwendung von gut wärmeleitendem Material wie etwa Aluminium und die Anbringung von Kühlrippen an der in Fig. 2 nicht gezeigten Unterseite des Formbehälters 22 für einen schnellen Wärmeaustausch, wohingegen die Schale 28 vorzugsweise aus einem schlecht wärmeleitendem Kunststoffmaterial besteht und der darüber gestülpte Deckel 34 dafür sorgt, dass nur ein schwacher Luftstrom durch die Ausschnitte 31 hindurch und über die Oberfläche des Wassers in der Schale 28 streicht. Zusätzlich kann wie oben angegeben vorgesehen werden, dass der Heizstab 30 der Schale 28 auch während der Abkühlphase mit einer geringen Leistung in Betrieb ist, die gerade ausreichend bemessen ist, um ein Gefrieren des Wassers in der Schale 28 zu verhindern.
Mit Erfassen der Grenztemperatur gegen ca. 18:41 Uhr nimmt die Steuerschaltung den Heizstab 30 mit hoher Leistung in Betrieb, so dass sich binnen einer Minute die Schale 28 auf ca. 500C erwärmt. Wasserdampf, der sich in dem geschützten Raum zwischen der Wasseroberfläche der Schale 28 und dem Deckel 34 bildet, wird durch die Ausschnitte 31 , 32 herausgespült und verteilt sich im Luftraum über dem Formbehälter 22. Die Luftfeuchtigkeitskurve 37 erreicht wieder ein Maximum. Die sich dabei bildenden Schneekristalle setzen die Eisbildung in Gang, was zu einem deutlichen Anstieg der Temperatur des Formbehälters 22 auf ca. -1 ° führt. Es schließt sich eine etwa halbstündige Abkühlphase an, bis gegen 19:15 Uhr die Heizung des Formbehälters 22 in Gang gesetzt und dieser gewendet wird, um die fertigen Eisstücke auszuwerfen.
Da die Schale 28 nur sehr kurz mit hoher Leistung beheizt wird, ist die hierfür benötigte Energie klein. Bei angenommenen 25 Eisbereitungszyklen pro Tag, einer Heizleistung von 50 Watt und einer Heizdauer von jeweils 70 Sekunden beträgt der tägliche Energiebedarf 0,024 kW/h. Die mit dieser Maßnahme erreichbare Produktivität des Eisbereiters bei einer Temperatur des Innenraumes 3 von -14°C ist jedoch höher als die eines herkömmlichen Eisbereiters ohne Impfung, der bei -18°C betrieben wird. Die hierdurch erzielbare Energieeinsparung übertrifft den Energieaufwand für die Wasserdampferzeugung um viele Größenordnungen.

Claims

Patentansprüche
1. Eisbereiter mit einem mit Wasser befüllbaren Formbehälter (22) und einem an einen Wasserspiegel in dem Formbehälter (22) angrenzenden Luftraum (3), gekennzeichnet durch eine Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) zum Anreichern der Luft über dem Wasserspiegel mit Feuchtigkeit.
2. Eisbereiter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) ein Verdampfer ist.
3. Eisbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (28- 35) einen beheizbaren Wasserbehälter (28) umfasst.
4. Eisbereiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der beheizbare Wasserbehälter (28) mit einer wenigstens zum Teil aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff gebildeten Wandung besteht.
5. Eisbereiter nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (28-35) ausgelegt ist, in ihm enthaltenes Wasser auf maximal 600C zu erwärmen.
6. Eisbereiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (28-35) wenigsstens eine Luftaustrittsöffnung aufweist, durch welche der erzeugte Dampf austreten kann und zum Formbehälter (22) hin abgelenkt ist.
7. Eisbereiter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (28-35) ein Wasseraufnahmevermögen von nicht über 2 cm3 hat.
8. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum zeitweiligen Betreiben der Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) während jedes Eisbereitungsprozesses.
9. Eisbereiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung an einen Zeitgeber gekoppelt ist, um die Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) mit einer vorgegebenen Verzögerung nach dem Befüllen des Formbehälters (22) zu betreiben.
10. Eisbereiter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung an einen Temperatursensor gekoppelt ist, um die Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) nach Unterschreitung einer vorgegebenen Temperatur im Luftraum (3) zu betreiben.
1 1. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Formbehälter (22) und die Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) an eine gleiche Wasserversorgungsleitung (18) angeschlossen sind.
12. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) angeordnet ist, um bei Überschreitung eines Sollfüllstands Wasser an den Formbehälter (22) abzugeben.
13. Eisbereiter nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) in der Wasserversorgungsleitung (18) stromaufwärts vom Formbehälter (22) angeordnet ist.
14. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- net, dass der Formbehälter (22) eine Vielzahl von untereinander unverbundenen
Eisfächern (23) aufweist.
15. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gebläse zum Antreiben von Luftzirkulation in dem Luftraum (3).
16. Eisbereiter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass Luftführungen vorgesehen sind, die den vom Gebläse geförderten Luftstrom zumindest zu einem Teil über die Flüssigkeitsoberfläche des mit Wasser gefüllten
Formbehälters (22) gelenkt ist.
17. Kältegerät mit einem Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
18. Kältegerät mit einem Eisbereiter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse die Luftzirkulation zwischen dem Luftraum (3) und einem Kältemittelverdampfer (4) antreibt und damit den Luftraum (3) kühlt.
19. Kältegerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzirkulation über einem Wasserspiegel der Luftbefeuchtungseinrichtung (28-35) schwächer ist als über dem Wasserspiegel des Formbehälters (22).
20. Verfahren zur Herstellung von Eisstücken mit den Schritten: a) Portionieren von Wasser in einen Formbehälter (22) b) Füllen des Verdampfers (28-35) c) Abkühlen des Wassers d) Beaufschlagen des Wassers mit Eiskrisstallen, wenn eine vorgegebene Impftemperatur des Wassers von unter 00C erreicht ist.
21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Verfahrensschritte a) und b) gleichzeitig und die Verfahrensschritte c) und d) nacheinander beginnend mit c) erfolgen.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte a) bis d) nacheinander, mit dem Schritt a) erfolgen.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Eiskristalle durch Verdunsten von Wasser und Abkühlen des erhaltenen Dampfs unter 00C erhalten werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Impftemperatur zwischen -2 und -7°C beträgt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdunsten von Wasser während einer Zeitspanne von 0,5 Minuten bis 2,5 Minuten erfolgt, aber vorzugsweise während einer Zeitspanne von 1 Minute bis 2 Minuten erfolgt.
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