EP2126488B1

EP2126488B1 - Kältegerät mit einem eisbereiter

Info

Publication number: EP2126488B1
Application number: EP07847448A
Authority: EP
Inventors: Adolf Feinauer; Jan Steinar Eikaas; Sten Ove JÖRGENSEN
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2027-11-28
Also published as: WO2008077710A2; RU2447375C2; RU2009124107A; EP2126488A2; ES2360377T3; DE502007006704D1; DE102006061090A1; WO2008077710A3; ATE501406T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein solches Gerät ist z.B aus der US-A-5 187 948 bekannt.
Es ist bekannt, im Kühlraum von Kältegeräten Eisbereiter anzuordnen. Hierbei kommen zum einen Eisbereiter zum Einsatz, die mit Wasser gefüllt und von Außen gekühlt werden, wobei das Wasser von Außen nach Innen gefriert und dabei schließlich einen Eiswürfel ergibt. Ferner gibt es so genannte Klareisbereiter, bei denen eine Mehrzahl von Kühlfingern in einen mit Wasser gefüllten Behälter eintaucht. Durch Zirkulation eines Kältemittels im Inneren der Eisfinger werden diese so abgekühlt, dass an den in das Wasser eintauchenden Kühlfingern eine Eisschicht wächst. Sobald die Eisschicht an den Kühlfingern eine gebrauchsfertige Größe erreicht hat, wird sie von den Kühlfingern gelöst. Ein derartiger Klareisbereiter ist in der DE 103 36 834 A1 beschrieben. Derartige Eisbereiter werden im Allgemeinen im Kühlfach einer Kühl-Gefrier-Kombination eingebaut.
Es gibt diese Art von Eisbereitem in einer Vielzahl von Ausführungsformen. Dazu gehören vollautomatische Ausführungen, die an eine Frischwasserleitung angeschlossen werden und die das nach der Eisbereitung im Behälter zurückbleibende Wasser selbständig in die Abwasserleitung pumpen. Der Vorteil dieser Eisbereiter liegt in der einfachen Anwendung, indem sozusagen auf Knopfdruck Klareis produziert wird. Diese Art der Ausführung setzt jedoch voraus, dass an dem Ort, an dem das Kältegerät aufgestellt werden soll, eine Zu- und Abwasserleitung vorhanden ist.
Zur Herstellung von Klareis tauchen so genannte Kältefinger in ein bestimmtes Volumen an Wasser ein, das sich in der Regel in einer Schale befindet. Diese Kältefinger besitzen an der Oberfläche eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes. Das Wasser beginnt nun an den Kältefingern zu gefrieren und sukzessive eine Eisschicht um den Kältefinger aufzubauen. Da der Einsatz der Kältefinger in das Wasservolumen Kälte einträgt, kommt es innerhalb des Wasservolumens zur Bildung von Schichten, die unterschiedliche Temperaturen und damit unterschiedliche Dichten besitzen. Diese Schichten und Dichten führen dazu, dass der Gefrierprozess des Klareises undefiniert wird und damit nicht auszuschließen ist, dass sich im Wasser nahe der Kältefinger weitere Eiskristallisationskeime bilden. Der Gefrierprozess in der Eisschicht verläuft deshalb unkontrolliert und bildet somit trübes Eis. Um diese Bildung einer trüben Eisschicht zu vermeiden, wird das Wasser mechanisch, meist mittels Rührer, bewegt, die mit einem Elektromotor verbunden sind. Derartige Klareisbereiter im Rahmen des mannigfachen Standes der Technik sind beispielsweise Gegenstand der US-A-5 187 948 , US-A-3 146 606 und US-B1-6 688 131 .
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese mechanischen Systeme, die das Wasser im Bereich der Kältefinger in Bewegung halten, störanfällig sind. Zudem entwickeln sie Geräusche und Vibrationen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Kältegerät so mit einem Klareisbereiter auszustatten, dass Geräusche und Vibrationen vermieden werden und die verwendeten Bauteile keine oder nur eine geringe Störanfälligkeit aufweisen.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Kältegerät mit den Merkmalen von Anspruch 1. Erfindungsgemäß weist das Wasser in der Schale zumindest stellenweise eine Temperatur von mehr als 12°C auf. Wenn nun die Kältefinger; die eine Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes besitzen, in Kontakt mit diesem temperierten Wasser kommen, setzt aufgrund der Temperaturdifferenz eine Konvektion ein. Diese Konvektion sorgt dafür, dass sich in dem Wasser eine Zirkulation ergibt. Das Wasser an den Kältefingern wird abgekühlt und sinkt Richtung Boden. Durch dieses kalte Wasser verdrängte wärmere Wasser steigt nach oben. Somit ergibt sich eine Wasserzirkulation, die umso stärker ausfällt, je mehr die Temperatur zwischen den Kältefingern und dem umgebenden Wasser differiert. An den Kältefingern bildet sich aufgrund der niederen Temperatur eine Eisschicht, die in das wärmere Wasser hineinwächst. Da das Wasser aufgrund seiner Wärme immer um den Kältefinger zirkuliert, bilden sich im Wasser keine Kristallisationskeime für eine undefinierte Eisbildung, die eine Trübung der Eisschicht bedeuten würde. Das Wachstum der klaren Eisschicht dauert so lange, bis sich an den Kältefingern Klareis in gebrauchsfähiger Größe gebildet hat. Dieses Klareis wird in einer separaten Eisschale durch kurzzeitiges Erwärmen der Kältefinger abgelegt.
Da nicht immer sichergestellt werden kann, dass das Wasser, das der Schale zur Klareisbereitung zugeführt wird, eine Temperatur über 12°C aufweist, wird das Wasser durch eine Heizeinrichtung erwärmt. Diese Heizeinrichtung könnte sich innerhalb der Schale, in die die Kältefinger eintauchen, in Bodennähe befinden. Die Wasserzirkulation in der Schale wird dann nicht nur durch die Abkühlung des Wassers an den Kältefingern, sondern zusätzlich durch die Aufheizung an der Heizeinrichtung angetrieben.
Wenn die Schale wärmeleitfähig ist, könnte die Heizeinrichtung auch mit der Außenseite der Schale wärmeleitend verbunden werden. Eine Heizeinrichtung, die das in der Schale befindliche Wasser möglichst punktuell erwärmt, bewirkt folglich einerseits genügend Konvektion zur Klareisherstellung, andererseits hält es den Wärmeeintrag in den gekühlten Innenraum des Kältegeräts gering.
In besonders vorteilhafter Weise befindet sich die Heizeinrichtung in einem separaten Wassertank. Hier wird das Wasser auf eine bestimmte Temperatur aufgeheizt und dann in die Schale gepumpt, in der das Klareis bereitet wird. Dieser Wassertank verfügt vorzugsweise über einen mit Niveausensor ausgestatteten Wasseranschluss, so dass immer genügend Wasser im Wassertank vorhanden ist.
Damit die Temperatur, auf die das Wasser in dem Wassertank erwärmt wird, ermittelt werden kann, ist ein Temperatursensor vorgesehen, der vorteilhafterweise in dem Wassertank angeordnet ist. Dieser Temperatursensor ermöglicht es nun unter Hinzuziehung einer Steuerung, die Temperatur des Wassers nicht nur zu ermitteln, sondern auch die Heizelemente so zu schalten, dass nach dem Erreichen der vorgegebenen Wassertemperatur diese Temperatur in engen Grenzen gehalten werden kann.
In vorteilhafter Weise beträgt die Wassertemperatur zwischen 15°C und 30°C. Eine Erhöhung der Wassertemperatur über 30°C muss aufgrund energetischer Betrachtungen vermieden werden. Auch beginnen bei Temperaturen, die mehr als 30°C betragen, die im Wasser gelösten Mineralien auszufallen. Dies würde wiederum zu einer Trübung des Eises führen.
Eine im Wasser des Wassertanks erzeugte Temperatur von weniger als 15°C führt dazu, dass das Wasser, nachdem es in die Schale zur Klareisbereitung gepumpt wurde, die Konvektion nicht lange genug aufrechterhalten kann. Das führt dazu, dass - wenn die Konvektion nahezu zum Erliegen gekommen ist - das Wachstum der Eisschicht unkontrolliert verläuft und sich Trübungen im Klareis bilden.
In besonders vorteilhafter Weise wird die Wassertemperatur, die in dem Wassertank vorgehalten wird, von dem Mineraliengehalt des verwendeten Wassers abhängig gemacht. Je mehr Mineralien im Wasser gelöst sind, desto höher muss die Temperatur sein, auf die das Wasser im Wassertank erwärmt wird. Der Mineraliengehalt eines Wassers lässt sich zum einen über die Leitfähigkeit des Wassers bestimmen und ist zum anderen über die Gesamthärte des Wassers definiert.
Um die Einstellungsvielfalt, die sich aus der Anzahl der Gesamthärten ergibt, für den Anwender zu reduzieren, können diese - analog zu Geschirrspülmaschinen - in Klassen zusammengefasst werden z: B. weich - mittel - hart. Nun muss für den Aufstellort des Kältegerätes die Wasserhärte ermittelt und entsprechend eingestellt werden, vorzugsweise an der Steuerung des Klareisbereiters. Diese Steuerung wählt dann die Temperatur, auf die das Wasser im Wassertank erwärmt wird.
Die Einstellung der Wassertemperatur kann aber auch vollautomatisch erfolgen. Hierzu lässt sich die Leitfähigkeit des Wassers durch Elektroden messen, die sich im Wassertank befinden. Die hier ermittelten Werte können dann direkt an die Steuerung übermittelt werden, die hieraus die Temperatur errechnet, auf die das Wasser erwärmt werden muss.
In vorteilhafter Weise beträgt die Temperatur an den Kältefingern nicht weniger als -6°C. Eine geringere Temperatur führt dazu, dass die Eisbildung unkontrolliert verläuft, da sich das Wasser um die Kältefinger zu schnell abkühlt. Wie bereits oben in anderem Zusammenhang beschrieben, führt dies mindestens zu ungewollten trüben Stellen im Klareis. Für eine Klareisproduktion ohne trübe Stellen ist es zudem erforderlich, dass die Temperatur an der Oberfläche der Kältefinger über den Bereich, der mit dem Wasser in Berührung steht, sehr gleichmäßig ist.
In vorteilhafter Weise beträgt die Temperatur an den Kältefingern nicht mehr als -2°C. Eine Temperatur, die mehr als -2°C beträgt, führt dazu, dass die als Isolator wirkende, bereits entstandene Eisschicht an ihrer Außenseite nicht mehr unter den Gefrierpunkt abgekühlt werden kann. Dadurch würde die Eisschicht nicht weiter wachsen. Dieser Effekt tritt ein, bevor das Klareis eine gebrauchsfähige Größe erreicht hat.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.
Es zeigen:

Fig. 1: schematisch ein Kältegerät mit Kühffach, Eisbereiter und Frischwasserbehälter und
Fig. 2: eine Schemazeichnung des Frischwasserbehälters und des Eisbereiters

Figur 1 zeigt ein Kältegerät 1 mit geöffneter Tür 2 und einem Innenraum 3. Der Innenraum 3 teilt sich in einen Kühlraum 4 und ein Gefrierfach 5 auf. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist an dem Gefrierfach 5 keine Verschlussklappe dargestellt. Der Kühlraum 4 wird in der Regel durch mindestens einen in der Höhe verstellbaren Fachboden 6 unterteilt. In dem Kühlraum 4 befindet sich ein Eisbereiter 7.
Der Eisbereiter 7 gliedert sich in ein Technikmodul 8, eine Eisschale 9 und einen als Wassertank ausgebildeten Frischwasserbehälter 10. In einer weiteren Ausführungsform kann sich der Frischwasserbehälter 10 auch außerhalb des gekühlten Innenraums 3 befinden.
Figur 2 zeigt schematisch den Eisbereiter mit Technikmodul 8 und Frischwasserbehälter 10. Der Frischwasserbehälter 10 ist mit Trinkwasser 11 gefüllt, das dem Frischwasserbehälter 10 über eine Frischwasserleitung 12 zugeführt wird. Ein Füllstandsschalter 13 und ein Frischwasserventil 14 sind mit einer Eisbereiter-Steuerung 19 verbunden. Wenn ein gewisser Pegelstand im Frischwasserbehälter 10 erreicht wird, wird das Frischwasserventil 14 aufgrund der der durch den Füllstandsschalter 13 übermittelten Informationen geschlossen.
Der Frischwasserbehälter 10 kann bei Bedarf über eine Abwasserleitung 15 vollständig entleert werden. Hierzu wird das Abwasserventil 16 betätigt. Dieses Abwasserventil 16 ist ebenfalls mit der Eisbereiter-Steuerung 19 verbunden.
In dem mit Trinkwasser 11 gefüllten Frischwasserbehälter 10 befindet sich eine elektrische Heizung 17, die das Trinkwasser 11 auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt. Die Temperatur ist abhängig vom Mineraliengehalt des Trinkwassers 11. Je höher der Mineraliengehalt im Trinkwasser 11 ist, desto mehr muss das Trinkwasser 11 erwärmt werden. Das Temperaturniveau bewegt sich bevorzugt zwischen 15°C und 30°C. Eine Erhöhung der Temperatur des Trinkwassers 11 über 30°C führt zu einem Ausfällen der Mineralien. Die Temperatur, die das Trinkwasser 11 aktuell besitzt, wird mittels eines Temperatursensors 18 erfasst und an die Eisbereiter-Steuerung 19 weitergeleitet, die dann die elektrische Heizung 17 entsprechend steuert.
Das temperierte Trinkwasser 11 wird mittels einer Pumpe 20 über die Verbindungsleitung 21 in die Eisbereiterschale 22 des Technikmoduls 8 gefördert. Auch die Pumpe 20 wird durch die Eisbereiter-Steuerung 19 angesteuert. In das Wasser in der Eisbereiterschale 22 tauchen Kältefinger 23 ein, die bevorzugt eine Temperatur von -2°C bis -6°C aufweisen, wobei diese Temperatur mit großer Genauigkeit an der Oberfläche der Kältefinger 23 eingehalten wird.
Um mittels der Kältefinger 23 klare Eiswürfel 24 zu erzeugen, ist es notwendig, das Wasser im Bereich der Kältefinger 23 zu bewegen. Der Temperaturunterschied zwischen den Kältefingern 23 und dem temperierten Wasser, der bevorzugt zwischen 20°C und 30°C beträgt, erzeugt genügend Konvektion im Bereich der Kältefinger 23, um das Entstehen trüber Stellen in den Eiswürfeln 24 zuverlässig zu vermeiden. Eine inhomogene Temperaturverteilung über den Teil der Oberfläche des Eisfingers 23, der in das Wasser ragt, würde ebenfalls zu partiell trüben Stellen im Eiswürfel 24 führen. Daher ist die Temperatur überall an der Oberfläche des Kältefingers 23, die mit dem Wasser in Berührung steht, gleich.
Die klaren Eiswürfel 23 werden nach ihrer Bereitung in der Eisschale 9 abgelegt und stehen zur Entnahme bereit.

Bezugszeichenliste:

1: Kältegerät
2: Tür
3: Innenraum
4: Kühlraum
5: Gefrierfach
6: Fachboden
7: Eisbereiter
8: Technikmodul
9: Eisschale
10: Frischwasserbehälter
11: Trinkwasser
12: Frischwasserleitung
13: Füllstandsschalter
14: Frischwasserventil
15: Abwasserleitung
16: Abwasserventil
17: Elektrische Heizung
18: Temperatursensor
19: Eisbereiter-Steuerung
20: Pumpe
21: Verbindungsleitung
22: Eisbereiterschale
23: Kältefinger
24: Eiswürfel

Claims

Kältegerät (1) mit einem Innenraum (3) zur Aufbewahrung von Kühl- und/oder Gefriergut und einem in dem Innenraum (3) angeordneten Klareisbereiter (7) mit gekühlten Kältefingern (23), die in eine mit Wasser gefüllte Schale (22) eintauchen, sowie mit einer Eisbereiter-Steuerung (19) und einer das Wasser aufheizenden Heizeinrichtung (17),
dadurch gekennzeichnet, dass ein die Wassertemperatur erfassender Temperatursensor (18) und die Heizeinrichtung (17) über die Eisbereiter-Steuerung (19) zur Bewerkstelligung einer Wasser-Temperatur in der Schale (22) von stellenweise mehr als 12°C miteinander verknüpft sind.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heizeinrichtung (17) in einem separaten Wassertank (10) befindet.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassertemperatur zwischen 15°C und 30°C beträgt.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassertemperatur von dem Mineraliengehalt des Wassers abhängig ist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an den Kältefingern (23) nicht weniger als -6°C beträgt.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an den Kältefingern (23) nicht mehr als -2°C beträgt.