EP2625477A2 - Kältegerät mit einem kältespeicher - Google Patents

Kältegerät mit einem kältespeicher

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EP2625477A2
EP2625477A2 EP11757654.6A EP11757654A EP2625477A2 EP 2625477 A2 EP2625477 A2 EP 2625477A2 EP 11757654 A EP11757654 A EP 11757654A EP 2625477 A2 EP2625477 A2 EP 2625477A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
refrigerating appliance
air duct
interior
cold storage
Prior art date
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Granted
Application number
EP11757654.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2625477B1 (de
Inventor
Bertram Wolf
Frank Bailly
Jörg STELZER
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.)
Va Q Tec AG
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 EP2625477A2 publication Critical patent/EP2625477A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2625477B1 publication Critical patent/EP2625477B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/006—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cold storage accumulators
    • 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
    • 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
    • F25D17/06—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
    • F25D17/062—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators

Definitions

  • the invention relates to a refrigeration device, in particular a household refrigerator, which has a cold storage.
  • DE 695 00 621 T2 discloses a refrigerated cabinet with a freezer compartment which communicates with another compartment. The further compartment has an evaporator for cooling the air of the compartment.
  • the evaporator is associated with a cold storage, which consists of a battery of cold storage, which in turn are separated by a gap from the evaporator and arranged at a mutual distance.
  • the object of the present invention is to specify an improved refrigeration appliance, in particular an improved household refrigerating appliance with a cold storage.
  • the object of the invention is achieved by a refrigeration device, having a
  • Inner container with a coolable interior for storing refrigerated goods coupled via openings with the interior air duct, a disposed within the air channel cold storage with a storage material, and a refrigeration cycle with a arranged in the air duct evaporator, wherein the air duct and the coolable interior through a heat-insulating wall are separated from each other.
  • a refrigeration device Under a refrigeration device is in particular a household refrigeration appliance understood, ie a refrigeration appliance for household management in households or possibly in the
  • Catering area is used, and in particular serves to store food and / or drinks in household quantities at certain temperatures, such as a refrigerator, a freezer, a fridge-freezer, a freezer or a wine storage cabinet.
  • the refrigeration device according to the invention is a household cooling device, so that the coolable interior is formed as a cooling space whose target temperature is above freezing.
  • the refrigerator according to the invention therefore comprises the coolable interior and the air channel separated from the interior, which is coupled via the openings with the interior.
  • the evaporator and the cold storage are arranged, which are provided to cool the coolable interior via the openings.
  • Cold storage which are known in the art in principle, include the storage material, such as a so-called PCM (phase change material), which is intended to store cold.
  • Suitable storage materials are, for example, substances or mixtures which have a melting point (or phase change point) below the desired temperature of the coolable interior.
  • Storage materials are e.g. Brine solutions with a melting point of, for example, ⁇ 4 ° C in the case of a domestic refrigerator.
  • the interior and the air duct are thermally isolated from each other, whereby an improved temperature setting or temperature control of the coolable interior is made possible. This is particularly advantageous when the coolable interior is a cold room that is cooled to temperatures above freezing.
  • the temperature setting or temperature control of the coolable interior can then be carried out particularly well, if, according to a variant of
  • the heat-insulating wall is designed such that it substantially completely prevents heat transfer between the air duct and the coolable interior.
  • the cold storage is thermally conductively connected to the evaporator according to an embodiment of the refrigerator according to the invention. This can e.g. be realized by at least one thermal bridge is provided between the evaporator and the cold storage. But it is also possible that de evaporator and the cold storage touch.
  • the evaporator can be designed as a plate evaporator.
  • the heat-conducting connection between the plate evaporator and the cold storage obtained, for example, designed as a plate evaporator evaporator can lie flat against the cold storage.
  • the evaporator can also be designed as a lamella evaporator.
  • the fins of the vaporizer designed as a vaporizer protrude into the cold storage.
  • the air duct may extend at least for the most part vertically. Then it can be provided that the air duct is provided at its two ends with one of the openings.
  • a controllable by means of a control device of the refrigerator according to the invention can be provided fan, which is adapted from the cold storage and / or of the
  • the fan is arranged in the upper opening of the air duct or at least in the region of the upper opening of the air duct, when the air duct extends at least for the most part vertically.
  • a household cooling device with a is (phase change material) tank or generally
  • Cold storage the storage material is used in particular in the frozen state as a cold accumulator, provided.
  • the cold storage is thermally coupled to the evaporator, which is in particular part of a refrigeration cycle of the refrigerator optionally designed as a cooling device according to the invention.
  • a cold vapor compression cycle may preferably be used.
  • the PCM tank or the cold storage is separated from the refrigerator interior (coolable interior) by an additional insulation or by the heat-insulating wall, whereby this optionally cooled largely independently of the temperature of the interior, optionally can be frozen.
  • the air of the interior can be specifically directed through Luftleitkanäle on the evaporator and the PCM tank.
  • PCM material or storage material substances or mixtures may be used, which have a melting point (or phase change point) below the desired interior temperature. These are for example in the case of a household refrigerator brine solutions with a melting point of ⁇ 4 ° C.
  • the regulation of the interior temperature in the refrigerator according to the invention can preferably be carried out via the amount of air which is passed through the evaporator and / or the PCM tank (cold storage). In this case, the heat can be transferred from the air to the evaporator and / or to the PCM tank.
  • the refrigeration device according to the invention In mains operation, i. If the refrigeration device according to the invention is supplied with electrical energy via an electrical supply network, the heat can be transferred directly to the evaporator and thus possibly to the refrigerant of the refrigeration circuit. In the case of off-grid operation, the heat is transferred to the PCM tank (generally: cold storage) and thus to the PCM material (in general:
  • the relatively low power requirement of the optional fans and the control electronics or the control device of the refrigeration device according to the invention can e.g. be covered by a rechargeable battery, whereby a completely mains independent operation of the refrigerator according to the invention with relatively low power consumption from the battery over a certain period is possible.
  • the refrigeration device according to the invention allows, over a longer period without
  • Fig. 1 is a household refrigerator in a sectional view and Fig. 2 shows another household refrigerator in a sectional view.
  • Fig. 1 shows a household refrigerator 1 as an example of a refrigerator in a sectional view.
  • the household refrigerator 1 has an inner container 2 with a coolable interior 3.
  • the coolable interior 3 is provided to store refrigerated goods.
  • a door leaf 4 is hinged so that the interior 3 is accessible.
  • a separated from the coolable interior 3 compartment or a separate air duct 5 is arranged in the rear part of the inner container 2, which is limited in the case of the present embodiment by the rear wall 6 of the inner container 3 and a vertically extending wall 7.
  • the wall 7 comprises a heat-insulating material or is made of a heat-insulating material, so that the wall 7 substantially completely prevents heat transfer.
  • the air channel 5 extends essentially over the entire height of the interior 3. It has an upper opening 8 in the upper area and a lower opening 9 in the lower area, via which an air exchange between the air duct 5 and the coolable interior 3 is enabled.
  • an evaporator 10 is arranged in the case of the present embodiment.
  • the evaporator 10 is in particular as a
  • the evaporator 10 is part of a compressor refrigeration cycle, which comprises a condenser 1 1 and a compressor 12 in addition to the evaporator 10.
  • the compressor refrigeration cycle is in particular designed as a cold steam compression circuit and is by means of an electric, not shown
  • Power supply network supplied with electrical energy.
  • the household refrigerating appliance 1 further comprises a cold storage 13 arranged inside the air duct 5, in which a storage material 14, a so-called PCM (phase change material) is arranged.
  • a storage material 14 is known in the art in principle and is intended to store cold.
  • Substances or substance mixtures which have a melting point (or phase change point) below the desired temperature of the coolable interior 3 are used in particular as the storage material 14.
  • Suitable storage materials 14 are, for example, brine solutions with a
  • the cold storage 13 is thermally conductively connected to the evaporator 10.
  • the evaporator 10 touches the
  • the compressor refrigeration cycle may e.g. with a not shown
  • the household cooling device 1 further comprises a particular connected to the control device fan 15, which is arranged, if necessary, an air flow through the evaporator 10 and / or the
  • the air flow is especially when the
  • Evaporator 10 and / or the cold storage 13 is passed.
  • the heat can be transferred from the air to the evaporator 10 and / or to the cold storage 13.
  • the amount of air is controlled by the fan 15.
  • domestic refrigerating appliance 1 is configured, for example, to switch fan 15 on and off as required on the basis of a setpoint temperature of interior 3 and on the basis of a measured or determined actual temperature of interior 3.
  • switch fan 15 on and off as required on the basis of a setpoint temperature of interior 3 and on the basis of a measured or determined actual temperature of interior 3.
  • Power supply network is supplied with electrical energy, the heat can be transferred directly to the evaporator 10 and thus to the refrigerant of the refrigeration cycle.
  • Domestic refrigerator 1 is not supplied with electrical energy from the power grid. Then there is a transfer of heat to the cold storage 13 and thus to the storage material 14, which thereby thaws slowly or is heated.
  • the relatively low electrical power requirement of the fan 15 and the control device can be covered by a rechargeable, relatively small battery, not shown in detail, whereby a completely mains independent operation of the household refrigerator 1 with relatively low power consumption from the battery over a certain period is possible.
  • FIG. 2 shows a further household cooling device 21 as an example of a refrigeration device in a sectional illustration.
  • components of the household refrigerating appliance 21 shown in FIG. 2 which are substantially identical in construction and function to components of the household refrigerating appliance 1 shown in FIG. 1, are given the same reference numerals.
  • the household refrigerating appliance 21 shown in FIG. 2 differs essentially from the domestic refrigerating appliance 1 shown in FIG. 1 in that the cold storage tank 13 is arranged in an upper region of the inner container 2 and below it
  • Cold storage 13 a no-frost cooling unit or its evaporator 22 is arranged.
  • the evaporator 22 is thermally conductively connected to the cold storage 13 in the case of the present embodiment.
  • the evaporator 22 is as a
  • the no-frost cooling unit is supplied by means of an electrical power supply network not shown with electrical energy and may be connected to a control device of the household refrigeration device 21, not shown, to be turned on and off as needed, in order to uA the memory material 14 of the cold storage 13 cool.
  • the household refrigerating appliance 21 likewise comprises a compartment or air duct 5 which is separated in the rear part of the inner container 2 and from the coolable inner space 3 and which in the case of the present embodiment is bounded by the rear wall 6 of the inner container 3 and a vertically running wall 7.
  • the wall 7 comprises a heat-insulating material or is made of a heat-insulating material, so that the wall 7 substantially completely prevents heat transfer.
  • the air duct 5 has a horizontally extending wall 27 which adjoins the vertically extending wall 7 and which likewise comprises a heat-insulating material or is made of a heat-insulating material, so that the horizontally extending wall 27 likewise substantially completely completes a heat transfer prevented.
  • the evaporator 22 is in particular on the horizontally extending wall 27.
  • the air channel 5 has an upper opening 28 in the upper area, a central opening 23 in the central area and a lower opening in the middle area
  • the household cooling device 21 further comprises a particular associated with the control device fan 25 which is adapted, if necessary, a flow of air through the evaporator 22 and / or the
  • the air flow is especially when the
  • Evaporator 22 and / or the cold storage 13 is passed.
  • the heat can be transferred from the air to the evaporator 22 and / or to the cold storage 13.
  • the amount of air is controlled by the fan 25.
  • Domestic refrigerator 1 is, for example, set up in this way, the fan 25th on demand and off due to a target temperature of the inner space 3 and due to a measured or determined actual temperature of the inner space 3.
  • Power supply network is supplied with electrical energy, the heat can be transferred directly to the evaporator 22 and thus to the refrigerant of the refrigeration cycle.
  • Household cooler 21 is not supplied with electrical energy from the power grid. Then there is a transfer of heat to the cold storage 13 and thus to the storage material 14, which thereby thaws slowly or is heated.
  • the relatively low electrical power requirement of the fan 25 and the control device can be covered by a rechargeable, relatively small battery, not shown in detail, whereby a completely mains independent operation of the household cooling device 21 is possible with relatively low power consumption from the battery over a certain period.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät (1, 21), das einen Innenbehälter (2) mit einem kühlbaren Innenraum (3) zum Lagern von Kältegut, einen über Öffnungen (8, 9, 23, 28, 29) mit dem Innenraum (3) gekoppelten Luftkanal (5), einen innerhalb des Luftkanals (5) angeordneten Kältespeicher (13) mit einem Speichermaterial (14), und einen Kältekreislauf mit einem im Luftkanal (5) angeordneten Verdampfer (10, 22) aufweist. Der Luftkanal (5) und der kühlbare Innenraum (3) sind durch eine wärmeisolierende Wand (7, 27) voneinander getrennt.

Description

Kältegerät mit einem Kältespeicher
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskühlgerät, das einen Kältespeicher aufweist. Die DE 695 00 621 T2 offenbart ein Kühlmöbel mit einem Gefrierabteil, das mit einem weiteren Abteil kommuniziert. Das weitere Abteil weist einen Verdampfer zum Kühlen der Luft des Abteils auf. Dem Verdampfer ist ein Kältespeicher zugeordnet, der aus einer Batterie von Kältespeichern besteht, die ihrerseits durch einen Zwischenraum vom Verdampfer getrennt sowie in gegenseitigem Abstand angeordnet sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein ist es, ein verbessertes Kältegerät, insbesondere ein verbessertes Haushaltskühlgerät mit einem Kältespeicher anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Kältegerät, aufweisend einen
Innenbehälter mit einem kühlbaren Innenraum zum Lagern von Kältegut, einen über Öffnungen mit dem Innenraum gekoppelten Luftkanal, einen innerhalb des Luftkanals angeordneten Kältespeicher mit einem Speichermaterial, und einen Kältekreislauf mit einem im Luftkanal angeordneten Verdampfer, wobei der Luftkanal und der kühlbare Innenraum durch eine wärmeisolierende Wand voneinander getrennt sind.
Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät das zur Haushaltsführung in Haushalten oder eventuell auch im
Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke in haushaltsüblichen Mengen bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinlagerschrank.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Kältegerät ein Haushaltskühlgerät, sodass der kühlbare Innenraum als ein Kühlraum ausgebildet ist, dessen Soll-Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts liegt. Das erfindungsgemäße Kältegerät umfasst demnach den kühlbaren Innenraum und den vom Innenraum getrennten Luftkanal, der über die Öffnungen mit dem Innenraum gekoppelt ist. Innerhalb des Luftkanals sind der Verdampfer und der Kältespeicher angeordnet, die vorgesehen sind, über die Öffnungen den kühlbaren Innenraum zu kühlen. Kältespeicher, die dem Fachmann im Prinzip bekannt sind, umfassen das Speichermaterial, z.B. ein sogenanntes PCM (phase change material), das vorgesehen ist, Kälte zu speichern. Geeignete Speichermaterialien sind beispielsweise Stoffe oder Stoffgemische, welche einen Schmelzpunkt (oder Phasenwechselpunkt) unterhalb der gewünschten Temperatur des kühlbaren Innenraums aufweisen. Geeignete
Speichermaterialien sind z.B. Solelösungen mit einem Schmelzpunkt von beispielsweise <4°C im Falle eines Haushaltskältegerätes.
Erfindungsgemäß sind der Luftkanal und der kühlbare Innenraum durch die
wärmeisolierende Wand getrennt. Dadurch sind der Innenraum und der Luftkanal thermisch voneinander isoliert, wodurch eine verbesserte Temperatureinstellung oder Temperaturregelung des kühlbaren Innenraums ermöglicht wird. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem kühlbaren Innenraum um einen Kühlraum handelt, der auf Temperaturen oberhalb des Gefrierpunkts gekühlt wird.
Die Temperatureinstellung bzw. Temperaturregelung des kühlbaren Innenraums kann dann besonders gut durchgeführt werden, wenn nach einer Variante des
erfindungsgemäßen Kältegerätes die wärmeisolierende Wand derart ausgeführt ist, dass sie einen Wärmeübergang zwischen dem Luftkanal und dem kühlbaren Innenraum im Wesentlichen völlig verhindert. Um den Kältespeicher bzw. dessen Speichermaterial besonders schnell oder effizient zu kühlen, ist nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kältegerätes der Kältespeicher mit dem Verdampfer wärmeleitend verbunden ist. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, indem zwischen dem Verdampfer und dem Kältespeicher wenigstens eine Wärmebrücke vorgesehen ist. Es ist aber auch möglich, dass sich de Verdampfer und der Kältespeicher berühren.
Der Verdampfer kann als ein Plattenverdampfer ausgeführt sein. Um gegebenenfalls die wärmeleitende Verbindung zwischen dem Plattenverdampfer und dem Kältespeicher zu erhalten, kann beispielsweise der als Plattenverdampfer ausgebildete Verdampfer an dem Kältespeicher flächig anliegen.
Der Verdampfer kann auch als ein Lamellenverdampfer ausgeführt sein. Um
gegebenenfalls die wärmeleitende Verbindung zwischen dem Lamellenverdampfer und dem Kältespeicher zu erhalten, können z.B. die Lamellen des als Lamellenverdampfer ausgebildeten Verdampfers in den Kältespeicher hinein ragen.
Der Luftkanal kann zumindest größtenteils vertikal verlaufen. Dann kann es vorgesehen sein, dass der Luftkanal an seinen beiden Enden mit einer der Öffnungen versehen ist.
Um den Innenraum besser zu kühlen, kann vorzugsweise ein insbesondere mittels einer Steuervorrichtung des erfindungsgemäßen Kältegerätes steuerbarer Ventilator vorgesehen sein, der eingerichtet ist, von dem Kältespeicher und/oder von dem
Verdampfer gekühlte Luft vom Luftkanal in den Innenraum zu blasen. Gegebenenfalls ist der Ventilator in der oberen Öffnung des Luftkanals oder zumindest im Bereich der oberen Öffnung des Luftkanals angeordnet, wenn der Luftkanal zumindest größtenteils vertikal verläuft.
Je nach Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kältegerätes wird demnach ein Haushaltskühlgerät mit einem ist (phase change material) Tank bzw. allgemein
Kältespeicher, dessen Speichermaterial insbesondere im eingefrorenen Zustand als Kälteakku dient, bereit gestellt. Der Kältespeicher ist mit dem Verdampfer, der insbesondere Teil eines Kältekreislaufes des gegebenenfalls als Kühlgerät ausgeführten erfindungsgemäßen Kältegerätes thermisch gekoppelt ist. Als Kältekreislauf kann vorzugsweise ein Kaltdampfkompressionskreislauf verwendet werden. Der PCM-Tank bzw. der Kältespeicher ist vom Kühlgerätinnenraum (kühlbarer Innenraum) durch eine zusätzliche Dämmung bzw. durch die wärmeisolierende Wand getrennt, wodurch dieser gegebenenfalls weitgehend unabhängig von der Temperatur des Innenraums abgekühlt, gegebenenfalls eingefroren werden kann.
Gegebenfalls durch einen oder mehrere Ventilatoren kann die Luft des Innenraums insbesondere gezielt durch Luftleitkanäle über den Verdampfer und den PCM-Tank geleitet werden. Als PCM -Material bzw. Speichermaterial können Stoffe oder Stoffgemische zum Einsatz kommen, welche einen Schmelzpunkt (oder Phasenwechselpunkt) unterhalb der gewünschten Innenraumtemperatur haben. Dies sind beispielsweise im Fall eines Haushaltskühlgerätes Solelösungen mit einem Schmelzpunkt von <4°C.
Die Regelung der Innenraumtemperatur im erfindungsgemäßen Kältegerät kann vorzugsweise über die Luftmenge erfolgen, welche über den Verdampfer und/oder den PCM-Tank (Kältespeicher) geleitet wird. Hierbei kann die Wärme von der Luft auf den Verdampfer und/oder auf den PCM-Tank übertragen werden.
Bei Netzbetrieb, d.h. wenn das erfindungsgemäße Kältegerät über ein elektrisches Versorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt wird, kann die Wärme direkt auf den Verdampfer und damit gegebenenfalls auf das Kältemittel des Kältekreislaufes übertragen werden. Bei netzunabhängigen Betrieb erfolgt eine Übeltragung der Wärme auf den PCM- Tank (allgemein: Kältespeicher) und damit auf das PCM-Material (allgemein:
Speichermaterial), welches dadurch langsam auftaut bzw. sich erwärmt.
Der relativ geringe Strombedarf der gegebenenfalls vorhandenen Ventilatoren und der Steuerelektronik bzw. der Steuervorrichtung des erfindungsgemäßen Kältegerätes kann z.B. durch einen wieder aufladbaren Akku abgedeckt werden, wodurch ein vollständig netzunabhängiger Betrieb des erfindungsgemäßen Kältegerätes bei relativ geringen Stromverbrauch aus dem Akku über einen gewissen Zeitraum möglich ist.
Das erfindungsgemäße Kältegerät erlaubt es, über einen längeren Zeitraum ohne
Einschränkung oder zumindest jedoch ohne größere Einschränkungen des
Benutzerverhaltens vollständig netzunabhängig betrieben zu werden. Das anschließende Wederabkühlen des PCM-Tanks bzw. des Speichermaterial des Kältespeichers erfolgt insbesondere automatisch während des Netzbetriebes. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 ein Haushaltskühlgerät in einer geschnittenen Darstellung und Fig. 2 ein weiteres Haushaltskühlgerät in einer geschnittenen Darstellung.
Die Fig. 1 zeigt ein Haushaltskühlgerät 1 als Beispiels eines Kältegerätes in einer geschnittenen Darstellung.
Das Haushaltskühlgerät 1 weist einen Innenbehälter 2 mit einem kühlbaren Innenraum 3 auf. Der kühlbare Innenraum 3 ist vorgesehen, Kühlgut zu lagern. Am Innenbehälter 2 ist ein Türblatt 4 schwenkbar angeschlagen, damit der Innenraum 3 zugänglich ist. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist im hinteren Teil des Innenbehälters 2 ein vom kühlbaren Innenraum 3 abgetrenntes Abteil bzw. ein abgetrennter Luftkanal 5 angeordnet, der im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch die Rückwand 6 des Innenbehälters 3 und eine vertikal verlaufende Wand 7 begrenzt ist. Die Wand 7 umfasst ein wärmesiolierendes Material bzw. ist aus einem wärmeisolierenden Material gefertigt, sodass die Wand 7 einen Wärmeübergang im Wesentlichen vollständig verhindert.
Der Luftkanal 5 verläuft im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Wesentlichen über die gesamte Höhe des Innenraums 3. Er weist im obere Bereich eine obere Öffnung 8 und im unteren Bereich eine untere Öffnung 9 auf, über die ein Luftaustausch zwischen dem Luftkanal 5 und dem kühlbaren Innenraum 3 ermöglicht wird.
Innerhalb des Luftkanals 5 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Verdampfer 10 angeordnet. Der Verdampfer 10 ist insbesondere als ein
Plattenverdampfer ausgebildet und erstreckt sich insbesondere fast über die gesamte Höhe des Luftkanals 5. Der Verdampfer 10 ist Teil eines Kompressor-Kältekreislaufs, der neben dem Verdampfer 10 einen Verflüssiger 1 1 und einen Verdichter 12 umfasst. Der Kompressor-Kältekreislauf ist insbesondere als ein Kaltdampfkompressionskreislauf ausgeführt und wird mittels eines nicht näher dargestellten elektrischen
Energieversorgungsnetzes mit elektrischer Energie versorgt.
Das Haushaltskühlgerät 1 umfasst ferner einen innerhalb des Luftkanals 5 angeordneten Kältespeicher 13, in dem ein Speichermaterial 14, ein sogenanntes PCM (phase change material) angeordnet ist. Ein solches Speichermaterial 14 ist dem Fachmann im Prinzip bekannt und ist vorgesehen, Kälte zu speichern. Als Speichermaterial 14 werden insbesondere Stoffe oder Stoffgemische verwendet, welche einen Schmelzpunkt (oder Phasenwechselpunkt) unterhalb der gewünschten Temperatur des kühlbaren Innenraums 3 aufweisen. Geeignete Speichermaterialien 14 sind z.B. Solelösungen mit einem
Schmelzpunkt von <4°C.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Kältespeicher 13 wärmeleitend mit dem Verdampfer 10 verbunden. Insbesondere berührt der Verdampfer 10 den
Kältespeicher 13.
Der Kompressor-Kältekreislauf kann z.B. mit einer nicht näher dargestellten
Steuervorrichtung des Haushaltskühlgeräts 1 verbunden sein, um bei Bedarf ein und ausgeschaltet zu werden, um das Speichermaterial 14 des Kältespeichers 13 zu kühlen. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Haushaltskühlgerät 1 ferner einen insbesondere mit der Steuervorrichtung verbundenen Ventilator 15 auf, der eingerichtet ist, bei Bedarf einen Luftstrom über den Verdampfer 10 und/oder den
Kältespeicher 13 zu leiten. Der Luftstrom wird insbesondere bei eingeschaltetem
Ventilator 15 vom Innenraum 3 über die obere Öffnung 8 in den Luftkanal 5 und über die untere Öffnung 9 vom Luftkanal 5 in den Innenraum 3 geleitet. Der Luftstrom wird durch den Verdampfer 10 und/oder durch den Kältespeicher 13 gekühlt, wodurch der Innenraum 3 gekühlt wird.
Im Betrieb des Haushaltskühlgerätes 1 erfolgt die Regelung bzw. Steuerung der
Temperatur des kühlbaren Innenraums 3 über die Luftmenge, welche über den
Verdampfer 10 und/oder den Kältespeicher 13 geleitet wird. Hierbei kann die Wärme von der Luft auf den Verdampfer 10 und/oder auf den Kältespeicher 13 übertragen werden. Die Luftmenge wird über den Ventilator 15 gesteuert. Die Steuervorrichtung des
Haushaltskühlgerätes 1 ist dazu beispielsweise derart eingerichtet, den Ventilator 15 aufgrund einer Soll-Temperatur des Innenraums 3 und aufgrund einer gemessenen oder ermittelten Ist-Temperatur des Innenraums 3 bei Bedarf ein- und ausschaltet. Bei Netzbetrieb, d.h. wenn das Haushaltskühlgerät 1 vom elektrischen
Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt wird, kann die Wärme direkt auf den Verdampfer 10 und damit auf das Kältemittel des Kältekreislaufes übertragen werden.
Wrd das Haushaltskühlgerät 1 netzunabhängig betrieben, dann wird das
Haushaltskühlgerät 1 nicht mit elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetz versorgt. Dann erfolgt eine Übertragung der Wärme auf den Kältespeicher 13 und damit auf das Speichermaterial 14, welches dadurch langsam auftaut bzw. sich erwärmt. Der relativ geringe elektrische Strombedarf des Ventilators 15 und der Steuervorrichtung kann durch einen nicht näher dargestellten, wieder aufladbaren, relativ kleinen Akku abgedeckt werden, wodurch ein vollständig netzunabhängiger Betrieb des Haushaltskühlgerätes 1 bei relativ geringem Stromverbrauch aus dem Akku über einen gewissen Zeitraum möglich ist.
Die Fig. 2 zeigt ein weiteres Haushaltskühlgerät 21 als Beispiels eines Kältegerätes in einer geschnittenen Darstellung. Wenn nicht anders beschrieben, dann sind Bestandteile des in der Fig. 2 gezeigten Haushaltskühlgerätes 21 , die mit Bestandteilen des in der Fig. 1 gezeigten Haushaltkältegerätes 1 im Wesentlichen bau- und funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen. Das in der Fig. 2 gezeigte Haushaltskühlgerät 21 unterscheidet sich im Wesentlichen von dem in der Fig. 1 dargestellten Haushaltskühlgerät 1 dadurch, dass der Kältespeicher 13 in einem oberen Bereich des Innenbehälters 2 angeordnet ist und unterhalb des
Kältespeichers 13 ein No-Frost Kühlaggregat bzw. dessen Verdampfer 22 angeordnet ist. Der Verdampfer 22 ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wärmeleitend mit dem Kältespeicher 13 verbunden. Insbesondere ist der Verdampfer 22 als ein
Lamellenverdampfer ausgebildet, dessen Lamellen in den Kältespeicher 13 hinein ragen.
Das No-Frost Kühlaggregat wird mittels eines nicht näher dargestellten elektrischem Energieversorgungsnetzes mit elektrischer Energie versorgt und kann z.B. mit einer nicht näher dargestellten Steuervorrichtung des Haushaltskühlgeräts 21 verbunden sein, um bei Bedarf ein und ausgeschaltet zu werden, um u.A. das Speichermaterial 14 des Kältespeichers 13 zu kühlen. Das Haushaltskältegerät 21 umfasst ebenfalls ein im hinteren Teil des Innenbehälters 2 und vom kühlbaren Innenraum 3 abgetrenntes Abteil bzw. den Luftkanal 5, der im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch die Rückwand 6 des Innenbehälters 3 und eine vertikal verlaufende Wand 7 begrenzt ist. Die Wand 7 umfasst ein wärmesiolierendes Material bzw. ist aus einem wärmeisolierenden Material gefertigt, sodass die Wand 7 einen Wärmeübergang im Wesentlichen vollständig verhindert.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist der Luftkanal 5 ein an die vertikal verlaufende Wand 7 anschließende horizontal verlaufende Wand 27 auf, die ebenfalls ein wärmesiolierendes Material umfasst bzw. aus einem wärmeisolierenden Material gefertigt ist, sodass die horizontal verlaufende Wand 27 ebenfalls einen Wärmeübergang im Wesentlichen vollständig verhindert. Der Verdampfer 22 liegt insbesondere auf der horizontal verlaufenden Wand 27 auf.
Der Luftkanal 5 weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels im obere Bereich eine obere Öffnung 28, im mittleren Bereich eine mittlere Öffnung 23 und im unteren
Bereich eine untere Öffnung 29 auf, über die ein Luftaustausch zwischen dem Luftkanal 5 und dem kühlbaren Innenraum 3 ermöglicht wird.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist das Haushaltskühlgerät 21 ferner einen insbesondere mit der Steuervorrichtung verbundenen Ventilator 25 auf, der eingerichtet ist, bei Bedarf einen Luftstrom über den Verdampfer 22 und/der den
Kältespeicher 13 zu leiten. Der Luftstrom wird insbesondere bei eingeschaltetem
Ventilator 25 vom Innenraum 3 über die obere Öffnung 28 in den Luftkanal 5 und über die mittlere und untere Öffnungen 23, 29 vom Luftkanal 5 in den Innenraum 3 geleitet. Der Luftstrom wird durch den Verdampfer 22 und/oder durch den Kältespeicher 13 gekühlt, wodurch der Innenraum 3 gekühlt wird.
Im Betrieb des Haushaltskühlgerätes 1 erfolgt die Regelung bzw. Steuerung der
Temperatur des kühlbaren Innenraums 3 über die Luftmenge, welche über den
Verdampfer 22 und/oder den Kältespeicher 13 geleitet wird. Hierbei kann die Wärme von der Luft auf den Verdampfer 22 und/oder auf den Kältespeicher 13 übertragen werden. Die Luftmenge wird über den Ventilator 25 gesteuert. Die Steuervorrichtung des
Haushaltskühlgerätes 1 ist dazu beispielsweise derart eingerichtet, den Ventilator 25 aufgrund einer Soll-Temperatur des Innenraums 3 und aufgrund einer gemessenen oder ermittelten Ist-Temperatur des Innenraums 3 bei Bedarf ein- und ausschaltet.
Bei Netzbetrieb, d.h. wenn das Haushaltskühlgerät 21 von einem elektrischen
Energieversorgungsnetz mit elektrischer Energie versorgt wird, kann die Wärme direkt auf den Verdampfer 22 und damit auf das Kältemittel des Kältekreislaufes übertragen werden.
Wrd das Haushaltskühlgerät 21 netzunabhängig betrieben, dann wird das
Haushaltskühlgerät 21 nicht mit elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetz versorgt. Dann erfolgt eine Übertragung der Wärme auf den Kältespeicher 13 und damit auf das Speichermaterial 14, welches dadurch langsam auftaut bzw. sich erwärmt. Der relativ geringe elektrische Strombedarf des Ventilators 25 und der Steuervorrichtung kann durch einen nicht näher dargestellten, wieder aufladbaren, relativ kleinen Akku abgedeckt werden, wodurch ein vollständig netzunabhängiger Betrieb des Haushaltskühlgerätes 21 bei relativ geringem Stromverbrauch aus dem Akku über einen gewissen Zeitraum möglich ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Haushaltskühlgerat
2 Innenbehälter
3 Innenraum
4 Türblatt
5 Luftkanal
6 Rückwand
7 Wand
8, 9 Öffnung
10 Verdampfer
11 Verflüssiger
12 Verdichter
13 Kältespeicher
14 Speichermaterial
15 Ventilator
21 Haushaltskühlgerät
22 Verdampfer
23 Öffnung
25 Ventilator
27 Wand
28, 29 Öffnung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, aufweisend einen Innenbehälter (2) mit einem kühlbaren Innenraum (3) zum Lagern von Kältegut, einen über Öffnungen (8, 9, 23, 28, 29) mit dem Innenraum (3) gekoppelten Luftkanal (5), einen innerhalb des Luftkanals (5) angeordneten Kältespeicher (13) mit einem Speichermaterial (14), und einen Kältekreislauf mit einem im Luftkanal (5) angeordneten Verdampfer (10, 22), dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (5) und der kühlbare Innenraum (3) durch eine wärmeisolierende Wand (7, 27) voneinander getrennt sind.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeisolierende Wand (7, 27) derart ausgeführt ist, dass sie einen Wärmeübergang zwischen dem Luftkanal (5) und dem kühlbaren Innenraum (3) im Wesentlichen völlig verhindert.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher (13) mit dem Verdampfer (10, 22) wärmeleitend verbunden ist.
4. Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (9) als ein Plattenverdampfer ausgeführt ist, an dem der Kältespeicher (13) insbesondere flächig anliegt.
5. Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (22) als ein Lamellenverdampfer ausgeführt ist, dessen Lamellen insbesondere in den Kältespeicher (13) hinein ragen.
6. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (5) zumindest größtenteils vertikal verläuft.
7. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (5) an seinen beiden Enden mit einer der Öffnungen (8, 9, 28, 29) versehen ist. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen insbesondere mittels einer Steuervorrichtung des Kältegerätes (1 , 21) steuerbaren Ventilator (15, 25), der eingerichtet ist, von dem Kältespeicher (13) und/oder von dem Verdampfer (10, 22) gekühlte Luft vom Luftkanal (5) in den Innenraum (3) zu blasen.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es als ein Haushaltskühlgerät (1 , 21) ausgebildet ist und der kühlbare Innenraum (3) als ein Kühlraum ausgebildet ist, dessen Soll-Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts liegt.
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