EP2342511A2 - Kältegerät, insbesondere haushaltskältegerät, sowie kältegerät-modulanordnung - Google Patents

Kältegerät, insbesondere haushaltskältegerät, sowie kältegerät-modulanordnung

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EP2342511A2
EP2342511A2 EP09736211A EP09736211A EP2342511A2 EP 2342511 A2 EP2342511 A2 EP 2342511A2 EP 09736211 A EP09736211 A EP 09736211A EP 09736211 A EP09736211 A EP 09736211A EP 2342511 A2 EP2342511 A2 EP 2342511A2
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EP
European Patent Office
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outside air
heat exchanger
refrigerator
air
cooling
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EP09736211A
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English (en)
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EP2342511B1 (de
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Xiaotian Zhou
Berthold Pflomm
Niels Liengaard
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
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Publication of EP2342511A2 publication Critical patent/EP2342511A2/de
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Publication of EP2342511B1 publication Critical patent/EP2342511B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D16/00—Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2317/00—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2317/06—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation
    • F25D2317/066—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation characterised by the air supply
    • F25D2317/0664—Details or arrangements for circulating cooling fluids; Details or arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces, not provided for in other groups of this subclass with forced air circulation characterised by the air supply from the side

Definitions

  • Refrigerating appliance in particular household refrigerating appliance, as well as refrigerator unit module arrangement
  • the invention relates to a refrigeration device with an outside air cooling system according to the preamble of claim 1 and a refrigerator module assembly according to claim 14.
  • a generic household refrigerator which has at least one cold room.
  • the cooling space is thermally coupled with an outside air circuit for cooling the cooling room air.
  • the outside air is introduced into the cold room in a closed flow circuit and from there back into the exterior of the refrigerator housing.
  • a heat exchanger here is a refrigerator boundary wall of the household refrigerator or an intermediate tube bottom used in the refrigerator. In this way, a heat transfer surface is provided, for example, by means of the cooling space delimiting wall, at which the cooling chamber air can move in natural convection and thereby gradually cool down.
  • DE 10 2006 024 801 A1 discloses a further similar embodiment of a refrigerator cooled with outside air, in which the housing of the condenser of the regular cooling system is also arranged outside a building by means of a corresponding wall feed-through.
  • this results in additional costs for the installation of the cooling system, which is thus out of the question, for example, for rented rooms.
  • US Pat. No. 5,743,109 a cooling system using the cool outside air similar to that described above is known.
  • the document DE 41 14915 A1 discloses an external cooling system which draws the cool air from a basement room to achieve an additional cooling capacity.
  • DE 43 00 750 A1 discloses a refrigerator with an outside air cooling system in which the outside air is introduced alternatively or additionally into the cavities provided in the walls of the refrigerator housing.
  • the object of the invention is to provide a refrigerator with an outside air cooling system with improved operation.
  • the circulating in the cooling chamber cooling chamber air is passed through the heat exchanger.
  • the heat exchanger In this way, a more intense compared to the prior art heat exchange between the outside air circuit and the refrigerator air circulation is possible.
  • the cooling room air In contrast to the invention, in the generic state of the art only one cooling space boundary wall is cooled by means of an outside air flow, but the cooling room air is not guided through a heat exchanger.
  • An air duct of the cooling room air and the outside air through the heat exchanger can be done by way of example according to the DC or countercurrent principle.
  • the heat exchanger may be an air / air heat exchanger having an outside air chamber associated with the outside air circuit and a cold room air chamber associated with the room air circuit.
  • the fresh air and cold room air circuits can be separated from each other in terms of flow, which excludes the possibility that outside air can enter the cold room.
  • the fresh air and the cold room air circuit are on the one hand to thermally couple with each other for a favorable cold transfer.
  • the two circuits are to be separated as far as possible from each other in terms of flow, to an immediate one Exposure to the cold room with outside air should be largely avoided.
  • the heat exchanger can each provide separate inlets and outlets for the cooling room air.
  • the heat exchanger can additionally provide inlets and outlets for the outside air circulation.
  • the circuits may be provided with delivery fans, which increase the flow rates in the outside air circuit and the refrigerator air circuit.
  • the cooling space is not directly exposed to cool outside air, which may have high humidity. Rather, the outdoor air is transferred via the heat exchanger to the cold room air circulation, with the help of the cooling chamber is cooled. Condensation in the cold room due to direct exposure to outside air can therefore be reduced.
  • the outside air and / or the refrigerator room air circuit may be provided with an additional cold storage.
  • the cold storage can be provided within the switched between fresh air and cold room air circulation heat exchanger. With the help of cold storage, for example, higher daytime temperatures can be bridged.
  • the outside air circuit can be deactivated while the cold room air circulation is activated while flowing around the still cold cold storage.
  • the cold storage is preferably arranged directly in the flow path of the outside air and / or the cold room air.
  • the heat exchanger may have a common flow chamber, which is fluidically connected both with the outside air circuit and with the refrigerator air circuit.
  • additional cold storage are provided in the heat exchanger, they are surrounded by both the outside air and the cold room air directly.
  • the two outside air and cooling space air circuits can be activated at least partially offset in time from one another.
  • the outside air circuit is activated, the cold room air circuit is deactivated so that initially only the cold storage in the heat exchanger is cooled by means of outside air.
  • the cooling-chamber air circulation be activated and the cold is transferred from the cold storage in the refrigerator.
  • a storage medium for the cold storage a material is preferably used whose phase change temperature is in the range of the operating temperature of the refrigerator or in the range of outside air temperatures. For example, water can be used as the storage medium.
  • the outside air cooling system can only be used in cool outdoor temperatures, ie in winter, while it remains out of operation at higher outside temperatures.
  • an additional closing element can close the refrigerator air inlet and outlet.
  • the refrigeration device is operated exclusively by means of the refrigerant circuit known per se.
  • a particularly preferred embodiment of the present invention is obtained if the heat exchanger module of the fresh air cooling system is arranged detachably on a belonging to the first cooling system wall of the refrigerator, wherein provided at thederaumluftübertritt side of this wall of the refrigerator and the heat exchanger housing each other airtight intervening nozzle and counter-nozzle can be.
  • the outside air cooling system can be separated from the per se conventional refrigerator, so that instead of the heat exchanger housing of the outside air cooling system on the belonging to the first cooling system wall of the refrigerator according to a further preferred embodiment of the present invention, a cover can be arranged, the one to the at least one channel opening having corresponding closure means.
  • the above-mentioned refrigerant circuit may be provided in addition to the outside air cooling system.
  • the outside air cooling system can be connected to the outside air through at least one house wall duct, whereby the outside air can be conveyed into and out of the refrigeration appliance by means of the conveyor blower.
  • the temperature in the cold storage is preferably detectable by means of at least one cold storage temperature sensor.
  • the cold storage is arranged according to a further preferred embodiment for the accumulation of iced water condensate on its outer surfaces.
  • the inside air can be conveyed into and / or out of the inside air chamber of the heat exchanger and at the same time into and / or out of the cooling space of the refrigeration appliance by means of at least one second conveyor blower.
  • the refrigeration appliance can furthermore be developed advantageously in that in each case a controllable throttle valve is provided in at least one of the channel openings and / or house wall penetrations, with which the associated flow passage can be varied and / or closed.
  • the throttle or flap may be used to close the channel openings when the outdoor air cooling system is not in use during warm periods of the year and / or to control the outside airflow through a variable throttle opening.
  • a separate control device of the outside air cooling system is preferably provided, which detects and evaluates the temperature of the outside air with the aid of an outside temperature sensor and the temperature of the cold store with the aid of a cold storage temperature sensor.
  • the cooling chamber air temperature can be regulated by means of a further control device.
  • a cold room sensor is arranged in the cold room. If the detected refrigerator compartment temperature exceeds a setpoint, the compressor of the refrigerant circuit is put into operation until the detected refrigerator compartment temperature falls below the setpoint. By connecting the fresh air cooling system, additional cold can be introduced into the cold room, whereby the service life of the compressor can be increased while saving energy.
  • the outdoor air cooling system can be activated by means of a control device that detects the outside air temperature. If, for example, the temperature in the winter drops to -5 ° C at night, the outside air circulation is activated, which causes the cold outside air to flow through Heat exchanger flows. As a result, the heat exchanger temperature drops below 0 ° C and is activated by means of the control device of the refrigerator air circuit. In this way, the cold room air is cooled. Likewise, the storage medium, such as water, is cooled until it gradually freezes. When the outside temperature rises to 5 ° C during the daytime, for example, the controller deactivates the outside air circuit. In contrast, the refrigerator air circuit remains activated until the frozen storage medium has melted.
  • Figure 1 is a schematic representation of a basic arrangement of a refrigerator according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a basic arrangement of a refrigeration device according to a second embodiment
  • Fig. 3 is a schematic representation of a basic arrangement of a refrigerator according to the second embodiment in an exploded view.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a basic arrangement of a refrigeration device 1 according to a first exemplary embodiment.
  • the refrigeration device 1 has a cooling space 102 for refrigerated goods and a control device 107, 205. Furthermore, it is equipped with a first and a second cooling system 10 and 20, the first cooling system 10 being a closed coolant circuit 108 and the second cooling system 20 being an outside air cooling system 20 operating by a temperature-controlled supply of cool outside air, which is penetrated by at least one house wall duct 215 and / or or 216 is connected to the outside air 219.
  • the outside air 219 can be conveyed into and out of the refrigerator 1 by means of a delivery blower 211.
  • the refrigerant circuit has a compressor 109, an evaporator 105, a condenser 106 and an expansion valve 104, and a control device 107, which regulates the compressor 106 in response to the refrigerator space temperature Tn detected by a refrigerator temperature sensor 101 to a predetermined setpoint temperature Ts.
  • a control device 107 which regulates the compressor 106 in response to the refrigerator space temperature Tn detected by a refrigerator temperature sensor 101 to a predetermined setpoint temperature Ts.
  • a desired temperature sensor not shown, a user can select the setpoint temperature Ts in a temperature range in the order of about 5 ° C.
  • the outside air cooling system 20 has a cold storage 208 in which a cooling medium of a predetermined mass and volume is cooled by the cooler outside air to a temperature which is lower than the temperature in the cooling space.
  • a cooling medium of a predetermined mass and volume is cooled by the cooler outside air to a temperature which is lower than the temperature in the cooling space.
  • the cold storage 208 preferably has a cavity which is filled with a cooling medium.
  • the cooling medium is for example water. This allows cooling to 0 ° C and further cooling of the frozen ice to an underlying temperature.
  • the coolant may be formed from a gel customary in refrigeration or by a solid metal element.
  • the outside air cooling system 20 is associated with an outside air circuit I, in which by means of the conveyor blower 21 1 cool outside air B flows into the outside air chamber 207 of the heat exchanger housing 210 and is discharged via the pipe 212 again.
  • a cooling space air circuit II is provided, which conducts cooling space air C into a cooling space air chamber 206 of the heat exchanger housing 210 by means of a delivery blower 218 and returns the cooling room air into the cooling space via an outlet 201.
  • a heat exchanger with the cold storage 208 described above is set up.
  • the partition wall 209 of the heat exchanger hermetically separates the cooling chamber air chamber 206 and the outside air chamber 207 so that the outside air can not enter the cooling chamber 102 directly.
  • the outside air chamber 207 is connected in the outside air circuit I and can be flowed through by the cool outside air. For this purpose, detects an additional, provided for the outdoor air cooling system 20 control means 205 using an outside temperature sensor 214, the outside air temperature Ta. When the outside air temperature Ta has dropped below a predetermined limit temperature Tg, for example, 6 ° C, the controller 205 turns on the conveyor fan 211 and opens a in a the controllable throttle valve 217 arranged in the pipe feed lines 212, so that the cool outside air B and the exhausted air A are fed into and out of the outside air chamber 207. For this purpose, the outside air cooling system 20 with the pipes 212 through house wall duct 215, 216 is performed. At least in the suction house wall duct, an unillustrated filter may be installed to prevent clogging of the outside air chamber 207 by dust and insects.
  • the cooling chamber air chamber 206 of the heat exchanger 210 is also flowed through by its own cooling air circuit, that is, the cooling space air circuit II, with the cool interior air.
  • the control device 205 of the outside air cooling system 20 detects the cold storage temperature Tk with the aid of a cold storage temperature sensor 204.
  • the cold storage temperature sensor 204 is arranged here merely by way of example directly on the illustrated cold storage 208 and can be arranged in the cooling space air chamber 206 in further embodiments on the partition wall 209.
  • the controller 205 When the detected cold storage temperature Tk drops below the refrigerator room temperature Tn, the controller 205 starts the inner air cooling circuit Il.
  • the control device 205 of the outside air cooling system 20 according to FIG. 1 is connected by way of example to the control device 107 of the first cooling system 10 via a signal line 30. Via this signal line 30, the control device 205 receives the measurement signal of the refrigerator temperature sensor 101, whereby an additional temperature sensor can be omitted.
  • Figure 2 shows a schematic representation of a basic arrangement of a refrigerator 1 according to a second embodiment.
  • this has a heat exchanger 210, wherein the outer air chamber 207 and the inner air chamber 206 together form a common flow chamber, whereby the heat exchanger is structurally simple to produce.
  • the cold storage 208 is in this case composed of a plurality of individual cold storage cells 208n, which are flowed around by both the outside air and the inside air.
  • the control device 205 also regulates this refrigeration device 1 as described under FIG. For the rest, everything regarding the embodiment under FIG. 1 applies to the present embodiment.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a basic arrangement of a refrigerator 1 according to the second embodiment of Figure 2 in an exploded view.
  • the outside air cooling system 20 can be mounted as a separate module on a conventional cooling system 10. In this way, it can be retrofitted into existing refrigerators and offered as a selectable option for new appliances.
  • the heat exchanger 210 is preferably, as shown in FIG. 3, mountable above the conventional refrigerator 103.
  • the heat exchanger housing 210 has at its lower side via two nozzles 220 and 221, which form the channel openings 201 and 202.
  • These two stubs 220 and 221 can be attached airtight on the inside corresponding to the upper side of the refrigerator 103 arranged counter-nozzles 225 and 226, so that at the same time an alignment and an air seal takes place.
  • the airtightness can be realized for example by means of seals.
  • a cover 222 serves to close the then open openings of the counterparts 225 and 226.
  • the cover 222 has on its underside two blind openings 223 and 224 which correspond to the counter stubs 225 and 226.
  • the cover 222 also has a smooth upper side, allowing it to be used as a practical overlay.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einem Kühlraum (102), der zur Kühlung der Kühlraumluft über einen Außenluftkreislauf (I) mit kühler Außenluft thermisch koppelbar ist, welcher Außenluftkreislauf (I) unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers (210) mit einem Kühlraumluftkreislauf (II) in Verbindung ist, mittels dem die Außenluftkälte auf die Kühlraumluft übertragbar ist. Erfindungsgemäß ist die im Kühlraumkreislauf (II) zirkulierende Kühlraumluft durch den Wärmetauscher (210) geführt.

Description

Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, sowie Kältegerät- Modulanordnung
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Außenluftkühlsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Kältegerät-Modulanordnung nach dem Patentanspruch 14.
Aus der DE 43 28 803 C2 ist ein gattungsgemäßer Haushaltskühlschrank bekannt, der wenigstens einen Kühlraum aufweist. Der Kühlraum ist zur Kühlung der Kühlraumluft mit einem Außenluftkreislauf thermisch gekoppelt. Bei hinreichend kalter Außenluft wird diese in einem geschlossenen Strömungskreislauf in den Kühlraum eingeleitet und von dort zurück in den Außenraum des Kühlschrank-Gehäuses geleitet. Als Wärmetauscher wird hier eine Kühlraum-Begrenzungswand des Haushaltskühlschrankes oder ein Zwischenrohrboden im Kühlraum eingesetzt. Auf diese Weise wird etwa mittels der Kühlraum-Begrenzungswand eine Wärmeübertragungsfläche bereitgestellt, an der sich die Kühlraumluft in natürlicher Konvektion vorbeibewegt und dadurch allmählich abkühlen kann.
Aus der DE 43 34 443 A1 ist ein Außenluftkühlschrank bekannt, der neben einem gewöhnlichen geschlossenen und von einem Kompressor betriebenen Kühlkreis ein zusätzliches Kühlaggregat aufweist, das durch zwei Rohrzuleitungen mit der kühlen Außenluft gekühlt wird. Eine Steuerung lässt die Außenluftzirkulation nur bei Außentemperaturen zwischen 0 und 6°C zu, sodass die Temperatur im Kühlaggregat nicht unter -1 °C absinkt.
DE 10 2006 024 801 A1 offenbart eine weitere ähnliche Ausgestaltung eines mit Außenluft gekühlten Kühlschranks, bei dem auch die Unterbringung des Kondensators des regulären Kühlsystems durch eine entsprechende Wanddurchführung außerhalb eines Gebäudes angeordnet ist. Neben den obigen Nachteilen entsteht hierdurch zusätzlicher Kostenaufwand für die Installation der Kühlanlage, die dadurch beispielsweise für gemietete Räume gar nicht in Frage kommt. Aus der Patentschrift US 5,743,109 ist ein den oben Beschriebenen ähnliches, die kühle Außenluft nutzendes Kühlsystem bekannt. Das Dokument DE 41 14915 A1 offenbart ein Außenkühlsystem, das die kühle Luft aus einem Kellerraum heranzieht, um eine zusätzliche Kühlleistung zu erzielen. DE 43 00 750 A1 offenbart einen Kühlschrank mit einem Außenluftkühlsystem, bei dem die Außenluft alternativ oder zusätzlich in die in den Wandungen des Kühlschrankgehäuses vorgesehene Hohlräume eingeleitet wird. Auch diesen bekannten Lösungen haften die oben genannten Nachteile an.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kältegerät mit einem Außenluftkühlsystem mit verbesserter Betriebsweise bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist die im Kühlraumkreislauf zirkulierende Kühlraumluft durch den Wärmetauscher geführt. Auf diese Weise ist ein im Vergleich zum Stand der Technik intensiverer Wärmeaustausch zwischen dem Außenluftkreislauf und dem Kühlraumluftkreislauf ermöglicht. Im Unterschied zur Erfindung wird im gattungsgemäßen Stand der Technik lediglich eine Kühlraum- Begrenzungswand mittels einer Außenluftströmung gekühlt, nicht jedoch die Kühlraumluft durch einen Wärmetauscher geführt. Eine Luftführung der Kühlraumluft sowie der Außenluft durch den Wärmetauscher kann beispielhaft nach dem Gleichstrom- bzw. Gegenstromprinzip erfolgen.
Beispielhaft kann der Wärmetauscher ein Luft/Luft-Wärmetauscher sein, der eine dem Außenluftkreislauf zugeordnete Außenluftkammer und eine dem Raumluftkreislauf zugeordnete Kühlraumluftkammer aufweist. Die Außenluft- und Kühlraumluftkreisläufe können voneinander strömungstechnisch getrennt sein, wodurch ausgeschlossen ist, dass Außenluft in den Kühlraum gelangen kann.
Der Außenluft- und der Kühlraumluftkreislauf sind einerseits für eine günstige Kälteübertragung thermisch miteinander zu koppeln. Andererseits sind die beiden Kreisläufe strömungstechnisch möglichst voneinander zu trennen, um eine unmittelbare Beaufschlagung des Kühlraumes mit Außenluft weitgehend zu vermeiden. Vor diesem Hintergrund kann der Wärmetauscher jeweils separate Ein- und Auslässe für die Kühlraumluft bereitstellen. Außerdem kann der Wärmetauscher zusätzlich Ein- und Auslässe für den Außenluftkreislauf bereitstellen.
Zur Steigerung der Kälteübertragung von Außenluftkreislauf auf den Kühlraumluftkreislauf können die Kreisläufe mit Fördergebläsen versehen sein, die die Strömungsgeschwindigkeiten im Außenluftkreislauf und im Kühlraumluftkreislauf erhöhen.
Der Kühlraum wird erfindungsgemäß nicht unmittelbar mit kühler Außenluft beaufschlagt, die gegebenenfalls hohe Luftfeuchtigkeit aufweist. Vielmehr wird die Außenluftkälte über den Wärmetauscher auf den Kühlraumluftkreislauf übertragen, mit dessen Hilfe der Kühlraum gekühlt wird. Eine Kondensatbildung im Kühlraum aufgrund direkter Beaufschlagung mit Außenluft kann daher reduziert werden.
Bevorzugt kann der Außenluft- und/oder der Kühlraumluftkreislauf mit einem zusätzlichen Kältespeicher versehen sein. Der Kältespeicher kann innerhalb des zwischen Außenluft- und Kühlraumluftkreislauf geschalteten Wärmetauschers vorgesehen sein. Mit Hilfe des Kältespeichers können beispielsweise höhere Tagestemperaturen überbrückt werden. In diesem Fall kann der Außenluftkreislauf deaktiviert sein, während der Kühlraumluft- kreislauf unter Umströmung des noch kalten Kältespeichers aktiviert ist. Der Kältespeicher ist bevorzugt unmittelbar im Strömungsweg der Außenluft und/oder der Kühlraumluft angeordnet.
Bei einer baulich einfachen Ausführungsform kann der Wärmetauscher eine gemeinsame Strömungskammer aufweisen, die sowohl mit dem Außenluftkreislauf als auch mit dem Kühlraumluftkreislauf strömungstechnisch verbunden ist. Für den Fall, dass im Wärmetauscher zusätzliche Kältespeicher vorgesehen sind, werden diese sowohl von der Außenluft als auch von der Kühlraumluft unmittelbar umströmt. Um eine Beaufschlagung des Kühlraumes mit Außenluft weitgehend zu vermeiden, können die beiden Außenluft- und Kühlraumluftkreisläufe zumindest teilweise zeitlich versetzt zueinander aktiviert werden. D.h., bei aktiviertem Außenluftkreislauf ist der Kühlraumluftkreislauf deaktiviert, so dass zunächst nur der Kältespeicher im Wärmetauscher mittels Außenluft abgekühlt wird. Anschließend kann bei deaktiviertem Außenluftkreislauf der Kühlraumluftkreislauf aktiviert werden und die Kälte wird vom Kältespeicher in den Kühlraum übertragen. Als Speichermedium für den Kältespeicher ist bevorzugt ein Material einsetzbar, dessen Phasenwandlungstemperatur im Bereich der Betriebstemperatur des Kältegerätes bzw. im Bereich der Außenlufttemperaturen liegt. Beispielsweise kann als Speichermedium Wasser verwendet werden.
Das Außenluftkühlsystem ist lediglich bei kühlen Außentemperaturen, das heißt im Winter, einsetzbar, während es bei höheren Außentemperaturen außer Betrieb bleibt. Vor diesem Hintergrund ist es von Vorteil, den Wärmetauscher als ein separates Modul entkoppelbar mit dem Kältegerät zu verbinden. Im Sommer kann der Wärmetauscher daher vom Kältegerät ein separates Modul gelöst werden. Bei entkoppeltem Wärmetauscher-Modul kann ein zusätzliches Verschlusselement Kühlraumluftein- und - auslasse verschließen. In diesem Fall wird das Kältegerät ausschließlich mittels des an sich bekannten Kältemittelkreislaufes betrieben.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ergibt sich, wenn das Wärmetauscher-Modul des Außenluftkühlsystems an einer zum ersten Kühlsystem gehörenden Wandung des Kältegerätes abtrennbar angeordnet ist, wobei am Kühlraumluftübertritt seitens dieser Wandung des Kältegerätes und des Wärmetauscher- Gehäuses ineinander luftdicht eingreifende Stutzen und Gegenstutzen vorgesehen sein kann.
Hierdurch kann das Außenluftkühlsystem von dem an sich konventionellen Kühlschrank abgetrennt werden, sodass anstelle des Wärmetauscher-Gehäuses des Außenluftkühlsystems an der zum ersten Kühlsystem gehörenden Wandung des Kältegerätes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung eine Abdeckung angeordnet werden kann, die ein zu der wenigstens einen Kanalöffnung korrespondierendes Verschlussmittel aufweist.
Der oben erwähnte Kältemittelkreislauf kann zusätzlich zum Außenluftkühlsystem vorge- sehen sein. Das Außenluftkühlsystem kann durch wenigstens eine Hauswanddurchführung mit der Außenluft verbunden sein, wobei die Außenluft mithilfe des Fördergebläses in das Kältegerät hinein und aus diesem heraus beförderbar ist. Die Temperatur im Kältespeicher ist vorzugsweise mithilfe wenigstens eines Kältespeicher-Temperatursensors erfassbar.
Der Kältespeicher ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung zur Ansammlung von vereistem Wasserkondensat an seinen Außenflächen eingerichtet.
Es ist von Vorteil, wenn die Innenluft in die und/oder aus der Innenluftkammer des Wärmetauschers und zugleich in den und/oder aus dem Kühlraum des Kältegerätes mithilfe wenigstens eines zweiten Fördergebläses beförderbar ist.
Das Kältegerät kann ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet sein, dass in wenigstens einem von den Kanalöffnungen und/oder Hauswanddurchführungen jeweils eine steuerbare Drosselklappe vorgesehen ist, mit welcher der zugehörige Strömungsdurchlass variierbar und/oder verschließbar ist. Die Drosselklappe oder Klappe kann dazu benutzt werden, bei Nichtbenutzung des Außenluftkühlsystems in warmen Jahresperioden die Kanalöffnungen zu verschließen und/oder durch eine variable Öffnung der Drosselklappe den Außenluftstrom zu steuern.
Es ist vorzugsweise eine eigene Steuereinrichtung des Außenluftkühlsystems vorgesehen, welche die Temperatur der Außenluft mithilfe eines Außentemperatursensors und die Temperatur des Kältespeichers mithilfe eines Kältespeicher-Temperatursensors er- fasst und auswertet.
Die Kühlraumluft-Temperatur kann mittels einer weiteren Steuereinrichtung geregelt werden. Hierzu ist im Kühlraum ein Kühlraumsensor angeordnet. Überschreitet die erfasste Kühlraumtemperatur einen Sollwert, so wird der Kompressor des Kühlmittelkreislaufes in Betrieb gesetzt, bis die erfasste Kühlraumtemperatur unter den Sollwert fällt. Durch Zuschalten des Außenluftkühlsystems kann zusätzliche Kälte in den Kühlraum eingebracht werden, wodurch unter Energieeinsparung die Standzeiten des Kompressors erhöht werden können.
Das Außen luftkühl system kann mittels einer Steuereinrichtung aktiviert werden, die die Außenlufttemperatur erfasst. Sinkt beispielsweise im Winter die Temperatur nachts auf - 5°C, so wird der Außenluftkreislauf aktiviert, wodurch die kalte Außenluft durch den Wärmetauscher strömt. Dadurch sinkt die Wärmetauschertemperatur unter 0°C und wird mittels der Steuereinrichtung der Kühlraumluftkreislauf aktiviert. Auf diese Weise wird die Kühlraumluft gekühlt. Ebenso wird das Speichermedium, beispielsweise Wasser, gekühlt, bis es allmählich gefriert. Wenn tagsüber die Außentemperatur auf beispielsweise 5°C steigt, deaktiviert die Steuereinrichtung den Außenluftkreislauf. Der Kühlraumluftkreislauf bleibt demgegenüber aktiviert, bis das gefrorene Speichermedium geschmolzen ist.
Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig. 3 in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Explosionsansicht.
In der Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt.
Das Kältegerät 1 weist einen Kühlraum 102 für Kühlgut und eine Steuereinrichtung 107, 205 auf. Ferner ist es mit einem ersten und einem zweiten Kühlsystem 10 und 20 ausgestattet, wobei das erste Kühlsystem 10 einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf 108 und das zweite Kühlsystem 20 ein durch eine temperaturgeregelte Zuführung einer kühlen Außenluft arbeitendes Außenluftkühlsystem 20 ist, welches durch wenigstens eine Hauswanddurchführung 215 und/oder 216 mit der Außenluft 219 verbunden ist. Die Außenluft 219 ist mittels eines Fördergebläses 211 in das Kältegerät 1 hinein und heraus beförderbar. Der Kältemittelkreislauf weist einen Kompressor 109, einen Verdampfer 105, einen Kondensator 106 und ein Expansionsventil 104 auf, sowie eine Steuereinrichtung 107, die den Kompressor 106 in Abhängigkeit von der mithilfe eines Kühlraum-Temperatursensors 101 erfassten Kühlraumtemperatur Tn auf eine vorgegebene Solltemperatur Ts regelt. Mit einem nicht dargestellten Solltemperaturgeber kann ein Benutzer die Solltemperatur Ts in einem Temperaturbereich in der Größenordnung von etwa 5°C wählen.
Das Außenluftkühlsystem 20 weist einen Kältespeicher 208 auf, in dem ein Kühlmedium von einer vorgegebenen Masse und Volumen durch die kühlere Außenluft auf eine Temperatur abgekühlt wird, die kleiner ist als die Temperatur im Kühlraum. Hierdurch kann die so in dem Kältespeicher 208 gespeicherte Kälte auch dann noch zum Kühlen der Innenluft im Kühlraum herangezogen werden, wenn die Außenlufttemperatur vorübergehend höher geworden ist. Die Kälte kann während einer kühleren Nacht gespeichert werden und dann tagsüber bei warmen Temperaturen zur Überbrückung der warmen Phase verwendet werden. Hierdurch weitet sich die Kühlbereitschaft des erfindungsge- mäßen Außenluftkühlsystems auch auf warme Tageszeitphasen aus, sodass zusätzlich Energie dadurch eingespart werden kann, dass der Betrieb des konventionellen ersten Kühlsystems 10 länger stillgelegt bleibt. Durch Vorgabe der Masse oder des Volumens des Kältespeichers 208 ist es möglich, diese Überbrückungsfähigkeit des Außenluftkühlsystems 20 in einem gewünschten Ausmaß auszubilden.
Der Kältespeicher 208 weist vorzugsweise einen Hohlraum auf, der mit einem Kühlmedium gefüllt ist. Das Kühlmedium ist beispielsweise Wasser. Damit ist eine Abkühlung auf 0°C und eine weitere Abkühlung des gefrorenen Eises auf eine darunter liegende Temperatur möglich. Ferner kann das Kühlmittel in weiteren Ausgestaltungen aus einem in der Kältetechnik üblichen Gel oder durch ein massives Metallelement ausgebildet sein.
Dem Außenluftkühlsystem 20 ist ein Außenluftkreislauf I zugeordnet, bei dem mittels des Fördergebläses 21 1 kühle Außenluft B in die Außenluftkammer 207 des Wärmetauscher- Gehäuses 210 strömt und über die Rohrleitung 212 wieder abgeführt wird. Neben dem Außenluftkreislauf I ist ein Kühlraumluftkreislauf Il vorgesehen, der mittels eines Fördergebläses 218 Kühlraumluft C in eine Kühlraumluftkammer 206 des Wärmetauscher-Gehäuses 210 leitet und über einen Auslass 201 die Kühlraumluft wieder in den Kühlraum rückführt. Im Wärmetauscher-Gehäuse 210 des Außenluftkühlsystems 20 ist ein Wärmetauscher mit dem oben beschriebenen Kältespeicher 208 eingerichtet.
Die Trennwandung 209 des Wärmetauschers trennt gemäß der Fig. 1 die Kühlraumluftkammer 206 und die Außenluftkammer 207 hermetisch voneinander ab, sodass die Außenluft nicht direkt in den Kühlraum 102 gelangen kann.
Die Außenluftkammer 207 ist in den Außenluftkreislauf I geschaltet und mit der kühlen Außenluft durchströmbar. Hierzu erfasst eine zusätzliche, für das Außenluftkühlsystem 20 vorgesehene Steuereinrichtung 205 mithilfe eines Außentemperatursensors 214 die Außenlufttemperatur Ta. Wenn die Außenlufttemperatur Ta unter eine vorgegebene Grenztemperatur Tg von beispielsweise 6°C abgesunken ist, schaltet die Steuereinrichtung 205 das Fördergebläse 211 ein und öffnet eine in einer der Rohrzuleitungen 212 angeordnete steuerbare Drosselklappe 217, sodass die kühle Außenluft B und die verbrauchte Luft A in die und aus der Außenluftkammer 207 gefördert werden. Hierzu ist das Außenluftkühlsystem 20 mit den Rohrleitungen 212 durch Hauswanddurchführung 215, 216 geführt. Wenigstens in der ansaugenden Hauswanddurchführung kann ein nicht dargestellter Filter installiert sein, um ein Verstopfen der Außenluftkammer 207 durch Staub und Insekten zu verhindern.
Die Kühlraumluftkammer 206 des Wärmetauschers 210 wird ebenso durch einen eigenen Kühlluftkreis, das heißt dem Kühlraumluftkreislauf II, mit der kühlen Innenluft durchströmt. Hierzu erfasst die Steuereinrichtung 205 des Außenluftkühlsystems 20 mithilfe eines Kältespeicher-Temperatursensors 204 die Kältespeichertemperatur Tk. Der Kältespeicher-Temperatursensor 204 ist hierbei lediglich beispielhaft direkt an dem dargestellten Kältespeicher 208 angeordnet und kann in weiteren Ausgestaltungen an der Trennwandung 209 in der Kühlraumluftkammer 206 angeordnet sein.
Wenn die erfasste Kältespeichertemperatur Tk unterhalb der Kühlraumtemperatur Tn absinkt, so setzt die Steuereinrichtung 205 den inneren Luftkühlkreis Il in Gang. Hierzu ist die Steuereinrichtung 205 des Außenluftkühlsystems 20 gemäß Fig. 1 beispielhaft mit der Steuereinrichtung 107 des ersten Kühlsystems 10 über eine Signalleitung 30 verbunden. Über diese Signalleitung 30 erhält die Steuereinrichtung 205 das Messsignal des Kühlraumtemperatursensors 101 , wodurch ein zusätzlicher Temperatursensor entfallen kann. Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Im Sinne einer vereinfachenden und überschaubaren Darstellung wird im Folgenden auf wiederholende Beschreibungsteile verzichtet, sodass der Unterschied zur vorherigen Ausgestaltung vordergründig behandelt werden kann.
Im Unterschied zur in Figur 1 beschriebenen Ausgestaltung weist diese einen Wärmetauscher 210 auf, bei dem die Außenluftkammer 207 und die lnnenluftkammer 206 miteinander eine gemeinsame Strömungskammer bilden, wodurch der Wärmetauscher baulich einfach herstellbar ist. Der Kältespeicher 208 ist hierbei aus einer Vielzahl einzelner Kältespeicherzellen 208n zusammengesetzt, die sowohl von der Außenluft als auch von der Innenluft umströmt werden.
Die Steuereinrichtung 205 regelt auch dieses Kältegerät 1 wie unter Figur 1 beschrieben. Auch im Übrigen gilt alles zur Ausgestaltung unter Figur 1 Gesagte für die vorliegende Ausgestaltung.
Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aus Figur 2 in einer Explosions- ansieht.
In der Fig. 3 ist das Außenluftkühlsystem 20 als ein separates Modul an einem konventionellen Kühlsystem 10 anbaubar. Auf diese Weise kann es in bestehende Kühlschränke nachgerüstet und bei Neugeräten als eine wählbare Option angeboten werden.
Der Wärmetauscher 210 ist vorzugsweise, wie in der Fig. 3 gezeigt, oberhalb des konventionellen Kühlschrankes 103 anbaubar. Hierzu verfügt das Wärmetauscher-Gehäuse 210 an seiner unteren Seite über zwei Stutzen 220 und 221 , die die Kanalöffnungen 201 und 202 bilden. Diese zwei Stutzen 220 und 221 lassen sich auf die innen korrespondierend an der oberen Seite des Kühlschrankes 103 angeordneten Gegenstutzen 225 und 226 luftdicht aufstecken, sodass zugleich eine Ausrichtung und eine Luftabdichtung erfolgt. Die Luftdichtheit kann beispielsweise mithilfe von Dichtungen realisiert werden. Wenn der Wärmetauscher 210 wie dargestellt abgebaut ist, dient eine Abdeckung 222 dazu, die dann offen stehenden Öffnungen der Gegenstutzen 225 und 226 zu verschließen. Hierzu weist die Abdeckung 222 auf ihrer Unterseite zwei mit den Gegenstutzen 225 und 226 korrespondierende Blindöffnungen 223 und 224 auf. Die Abdeckung 222 weist ferner eine glatte obere Seite auf, wodurch sie sich als praktische Auflage ver- wenden lässt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Kältegerät
10 erstes Kühlsystem
101 Kühlraum-Temperatursensor
102 Kühlraum
103 Kühlschrank
104 Expansionsventil
105 Verdampfer
106 Kondensator
107 Steuereinrichtung
108 geschlossener Kältemittelkreislauf
109 Kompressor
20 zweites Kühlsystem, Außenluftkühlsystem
201 , 202 Kanalöffnung
203 Steuerleitung
204 Kältespeicher-Temperatursensor
205 Steuereinrichtung
206 Kühlraumluftkammer
207 Außenluftkammer
208 Kältespeicher
209 Trennwandung
210 Wärmetauscher-Gehäuse, Wärmetauscher
211 Gebläse
212 Rohrleitung
213 Außenwand
214 Außentemperatursensor
215, 216 Hauswanddurchführung
217 Drosselklappe
218 Gebläse
219 Außenluft
220, 221 Stutzen 222 Abdeckung
223, 224 Blindbohrung, Verschlussmittel
225, 226 Gegenstutzen
30 Signalleitung
A verbrauchte Luft
B kühle Außenluft
C abzukühlende Innenluft
D abgekühlte Innenluft
Ta Außenlufttemperatur
Tg Grenztemperatur
Tk Temperatur des Kältespeichers
Tn Kühlraumtemperatur
Ts Solltemperatur
I Kühlraumluftkreislauf
Il Außenluftkreislauf

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einem Kühlraum (102), der zur Kühlung der Kühlraumluft über einen Außenluftkreislauf (I) mit kühler Außenluft thermisch koppelbar ist, welcher Außenluftkreislauf (I) unter Zwischenschaltung eines Wärmetauschers (210) mit einem Kühlraumluftkreislauf (II) in Verbindung ist, mittels dem die Außenluftkälte auf die Kühlraumluft übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die im Kühlraumluftkreislauf (II) zirkulierende Kühlraumluft durch den Wärmetauscher (210) geführt ist.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (210) mit einem Kühlraumlufteinlass und -auslass (201 , 202) mit dem Kühlraum (102) verbindbar ist, und mit einem Außenlufteinlass und -auslass (212) mit der Umgebung verbindbar ist.
3. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Außenluftkreislauf (I) und/oder dem Kühlraumluftkreislauf (II) ein Luftfördergebläse (21 1 , 218) zugeordnet ist.
4. Kältegerät nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Außenluft- und/oder im Kühlraumluftkreislauf (I, II), insbesondere innerhalb des Wärmetauschers (210), zumindest ein Kältespeicher (208) vorgesehen ist.
5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Wärmetauscher (210) eine dem Außenluftkreislauf (I) zugeordnete Außenluftkammer (207) und eine dem Kühlraumluftkreislauf (II) zugeordnete Kühlraumluftkammer (206) aufweist.
6. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Außenluftkreislauf (I) und der Kühlraumkreislauf (II) voneinander strömungstechnisch getrennt sind.
7. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (210) eine gemeinsame Strömungskammer aufweist, die sowohl mit dem Außenluftkreislauf (I) als auch mit dem Kühlraumluftkreislauf (II) strömungstechnisch verbunden ist.
8. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (208) ein Material aufweist, dessen Phasenänderungstemperatur im Bereich der Kältegeräte-Betriebstemperaturen bzw. der Außenlufttemperaturen liegt.
9. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (210) als ein separates Modul entkoppelbar mit dem Kältegerät verbunden ist.
10. Kältegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kältegerät ein Verschlusselement (222) zugeordnet ist, mit dem bei entkoppeltem Wärmetauscher-Modul Kühlraumluftein- und -auslasse (225, 226) des Kühlraumes (210) verschließbar sind.
1 1. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Steuereinrichtung (205) vorgesehen ist, die bei einer Außenlufttemperatur (Ta) kleiner als eine vorgegebene Grenztemperatur (Tg) den Außenluftkreislauf und/oder den Kühlluftkreislauf aktiviert, insbesondere die Fördergebläse (21 1 , 218) einschaltet.
12. Kältegerät nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (205) den Außenluftkreislauf (I) aktiviert, wenn die Außenlufttemperatur (Ta) kleiner als eine Phasenwandlungstemperatur des Kältespeichers (208) ist, und/oder den Kühlraumluftkreislauf (II) aktiviert, wenn die Kältespeichertemperatur kleiner als die Kühlraum-Temperatur (Tn) ist.
13. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kühlraum (102) ein Verdampfer (105) eines Kältemittelkreis- laufes (108) zugeordnet ist, mit dem der Kühlraum (102) auf eine vorgegebene
Soll-Kühlraumtemperatur (Ts) kühlbar ist.
14. Kältegerät-Modulanordnung mit einem Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Wärmetauscher (210) als separates Modul abnehmbar mit dem Kältegerät koppelbar ist.
15. Kältegerät-Modulanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verschlusselement (222) vorgesehen ist, mit dem bei entkoppeltem Wärmetauscher-Modul Luftein- und -auslasse (201 , 202) zwischen dem Kühlraum (102) und dem Wärmetauscher (210) schließbar sind.
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