EP2663818A2 - Kältegerät - Google Patents

Description

Kältegerät

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem effizienten und platzsparenden Verflüssiger.

Ein Haushaltskältegerät umfasst herkömmlicherweise einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem Verflüssiger, der Abwärme des durch Verdichten erwärmten

Kältemittels an die Umgebung abgibt, einer Drosselstelle, an der das Kältemittel nach Abkühlung im Verflüssiger expandiert, und einem Verdampfer, im welchem es unter Aufnahme von Wärme aus einer zu kühlenden Lagerkammer verdunstet, bevor es im Verdichter komprimiert wird.

Es ist seit langem bekannt, den Verflüssiger eines Haushaltkältegerätes an einer

Rückwand desselben anzuordnen, so dass der Verflüssiger zusammen mit einer Wand, vor der das Gerät aufgestellt ist, einen Kamin begrenzt. Indem der Verflüssiger die Lift in dem Kamin erwärmt, hält er eine schnelle Konvektionsbewegung in Gang, durch die die Abwärme zügig ins Freie befördert wird. Der für einen solchen Kamin benötigte Platz geht zu Lasten des nutzbaren Volumens des Kältegerätes. Um eine effiziente Wärmeableitung auf kleinerem Volumen zu ermöglichen, wurde vorgeschlagen, den Verflüssiger durch Zwangsbelüftung zu kühlen. Je kleiner jedoch das Volumen ist, in dem die Luft zum Kühlen des Verflüssigers zirkulieren kann, um so höher muss ihre

Strömungsgeschwindigkeit sein, und um so stärker ist infolgedessen die

Geräuschentwicklung durch die strömende Luft, und um so höher ist die

Listungsaufnahme des zum Inganghalten des Luftstroms benötigten Ventilators. Die Platzersparnis ist also nur für den Preis eines erhöhten Betriebsgeräuschs und einer verschlechterten Energieeffizienz des Kältegeräts erreichbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät anzugeben, das einen effizienten Wärmeaustausch am Verflüssiger bei geringem Platzbedarf ermöglicht, ohne hierfür eine Zwangsbelüftung zu erfordern.

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.

Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem

Haushaltskältegerät, bei dem ein Kühlkanal durch einen Sockelbereich geführt ist und ein erster Verflüssiger in dem Sockelbereich in thermischen Kontakt mit dem Kühlluftkanal angeordnet ist, der Kühlluftkanal ferner einen ansteigenden Abschnitt aufweist, an dem ein zweiter Verflüssiger angeordnet ist. Indem der erste Verflüssiger in dem für andere Zwecke schlecht nutzbaren - und bei den meisten Kältegeräten völlig ungenutzen - Sockelbereich untergebracht wird, kann in anderen, für den Benutzer besser

zugänglichen Teilen des Kältegerätegehäuses mehr Platz zur Unterbringung von Kühlgut geschaffen werden. Indem an einem ansteigenden Abschnitt des Kühlluftkanals der zweite Verflüssiger angebracht wird, kann hier die Luft effizient erwärmt werden, so dass ein Konvektionsströmung durch den Kühlluftkanal in Gang kommt, die für eine

ausreichende Kühlung auch des ersten Verflüssigers im Sockelbereich sorgt, ohne dass hierfür ein Ventilator erforderlich wäre.

Damit die Erwärmung im ansteigenden Abschnitt des Kühlluftkanals auch die

Luftzirkulation im Sockelbereich wirksam fördert, sollten der Sockelbereich und der ansteigende Abschnitt im Kühlluftkanal in Reihe angeordnet sein.

Der erste und der zweite Verflüssiger sind in einem Kältemittelkreislauf des Kältegerätes vorzugsweise in Reihe verbunden, und zwar ist vorzugsweise der zweite Verflüssiger in dem Kältemittelkreislauf stromaufwärts vom ersten Verflüssiger angeordnet, um, wenn ein Verdichter des Kältemittelkreislaufs eingeschaltet wird, als erster mit warmem Kältemittel versorgt zu werden. So setzt die Luftzirkulation im Kühlluftkanal durch Erwärmung der Luft in dessen ansteigendem Abschnitt schnell nach Einschalten des Verdichters ein, und ein Wärmestau im Sockelbereich, der die Effizienz des dortigen Verflüssigers beeinträchtigen würde, wird vermieden. Der zweite Verdampfer ist vorzugsweise an einer Rückwand des Kältegerätes angeordnet und, um dort, gegebenenfalls zusammen mit einer Wand, vor der das Kältegerät angeordnet ist, den ansteigenden Abschnitt des Kühlluftkanals zu begrenzen.

Vorzugsweise passiert der Kühlluftkanal auch den Verdichter, um dessen Abwärme abzuführen.

Dieser Verdichter ist zweckmäßigerweise am Kühlluftkanal zwischen dem ersten und dem zweiten Verflüssiger angeordnet.

Eine Ansaugöffnung des Kühlluftkanals ist vorzugsweise an einem vorderen Rand des Sockelbereichs vorgesehen, so dass sich der Kühlluftkanal über die gesamte Tiefe des Kältegerätes, von dem vorderen Rand bis zu einer Rückwand, erstrecken kann.

Der im Sockelbereich untergebrachte erste Verflüssiger ist vorzugsweise schalenförmig, um aus einer Lagerkammer des Kältegerätes herrührendes Kondenswasser auffangen und verdunsten zu können.

Um eine effiziente Beseitigung des Kondenswassers zu ermöglichen, kann auch der zweite Verflüssiger mit einem Speicherelement in Kontakt stehen, das mit

Kondenswasser aus einer Lagerkammer des Kältegerätes beschickbar ist. Ein solches Speicherelement kann insbesondere ein Vlies sein, das sich mit dem Kondenswasser vollsaugt.

Der schalenförmige erste Verflüssiger kann dann zweckmäßigerweise angeordnet sein, um Kondenswasser aufzufangen, welches das Speicherelement aufzunehmen nicht mehr in der Lage ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät; Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Sockelbereichs des Kältegerätes; und

Fig. 3 einen Teilschnitt durch den ersten Verflüssiger des Kältegerätes.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Schnitt durch den unteren Bereich eines

erfindungsgemäßen Haushaltskältegerätes. Ein Korpus 1 mit Wärme dämmenden Wänden und eine an den Korpus 1 angeschlagene Tür 2 umgeben in an sich bekannter Weise eine Lagerkammer 3 für Kühlgut. An einer unteren hinteren Ecke des im

Wesentlichen quaderförmigen Korpus 1 ist eine nach unten und nach hinten, zu einer Gebäudewand 4, vor der das Gerät aufgestellt ist, hin offene Maschinenraumnische 5 ausgespart. Die Maschinenraumnische 5 ist bemessen, um darin einen gekapselten Verdichter 6 unterzubringen. Die Abmessungen der Maschinenraumnische 5 sind daher in allen drei Raumrichtungen nur um wenige Zentimeter größer als die des Verdichters 6; insbesondere erstreckt sich die Maschinenraumnische nur über einen Teil der Breite des Korpus 1.

Die Maschinenraumnische 5 bildet einen mittleren Teil eines Kühlluftkanals, von dem ein stromaufwärtiger Abschnitt 7 sich unter einer Bodenplatte 8 des Korpus 1 in dessen Tiefenrichtung erstreckt, und ein stromabwärtiger Abschnitt zwischen einer Rückwand 10 des Korpus 1 und der Gebäudewand 4 aufwärts verläuft. Der stromaufwärtige Abschnitt 7 füllt einen Sockelbereich 12 des Kältegerätes, unterhalb der Bodenplatte 8, im

Wesentlichen vollständig aus. Schlitze in einer den Sockelbereich 12 zur Vorderseite des Gerätes hin begrenzenden Sockelleiste 13 bilden eine Ansaugöffnung 11 , über die Frischluft in den Kühlluftkanal eintreten kann.

Ein im Wesentlichen horizontal ausgerichteter plattenförmiger Verflüssiger 14 ist in dem Sockelbereich 12 untergebracht und erstreckt sich im Wesentlichen über dessen gesamte Breite und Tiefe. Der Verflüssiger 14 ist durch Füße 15 von einem Boden, auf dem das gesamte Gerät steht, beabstandet gehalten, so dass Kühlluft oberhalb und unterhalb des Verflüssigers 14 vorbeistreichen kann. Der Verdichter 6 ist auf dem Verflüssiger 14 montiert, so dass beide zusammen eine Baueinheit bilden, die bei der Montage des Kältegerätes von der Rückseite her in die Maschinenraumnische 5 und den Sockelbereich 12 eingeschoben werden kann.

In einem Kältemittelkreis des Kältegerätes ist ein Druckanschluss des Verdichters 6 mit einem Einlassanschluss eines an der Rückwand 10 angebrachten Skin-Verflüssigers 16 direkt oder über eine nicht dargestellte, an sich bekannte Rahmenheizung verbunden. Ein Auslass des Skin- Verflüssigers 16 ist mit einem Einlass des plattenförmigen Verflüssigers 14 verbunden, ein Auslass des plattenförmigen Verflüssigers 14 ist über eine

Drosselstelle mit einem die Lagerkammer 3 kühlenden Verdampfer 17 , z.B. einem Coldwall-Verdampfer, verbunden, und ein Auslass des Verdampfers 17 ist an einen Sauganschluss des Verdichters 6 angeschlossen.

Wenn in der Lagerkammer 3 Kühlungsbedarf festgestellt wird, und der Verdichter 6 eingeschaltet wird, gelangt somit verdichtetes, warmes Kältemittel zunächst zu dem Skin- Verflüssiger 16 und erwärmt die Luft im stromabwärtigen Abschnitt 9 des Kühlluftkanals. Indem die erwärmte Luft in diesem Abschnitt 9 aufsteigt, wird Frischluft über die

Ansaugöffnung 1 1 angesogen und überspült auch den plattenförmigen Verflüssiger 14. Dadurch ist eine wirksame Kühlung des plattenförmigen Verflüssigers 14 gewährleistet, obwohl der horizontale Verlauf der Kühlluftkanals rings um den plattenförmigen

Verflüssiger 14 einen Wärmeabtransport durch Konvektion an sich nicht begünstigt und auch kein Ventilator zum Antreiben der Luftzirkulation über die Oberfläche des

Wärmetauschers 14 vorhanden ist.

Der plattenförmige Verflüssiger 14 beginnt Wärme abzugeben, sobald das warme Kältemittel den Skin-Verflüssiger 16 durchlaufen hat und beginnt, auch die Leitung des Wärmetauschers 14 zu füllen. Die Luft, die nun den stromabwärtigen Abschnitt 9 des Kühlluftkanals erreicht, ist somit bereits beim Eintritt in diesen Abschnitt durch vom plattenförmigen Verflüssiger 14 und vom Verdichter 6 abgegebene Wärme vorgewärmt. Es muss daher nur ein kleiner Teil der insgesamt von dem Kältegerät erzeugten Abwärme über den Skin-Verflüssiger 16 abgegeben werden, um die Luft im Abschnitt 9 so stark über die Umgebungstemperatur aufzuheizen, dass eine intensive Konvektion in Gang kommt. Mit anderen Worten ist die über den im Wesentlichen horizontal ausgerichteten plattenförmigen Verflüssiger 14 abgegebene Wärme nahezu genauso wirksam beim Antreiben der Konvektion wie die vom Verflüssiger 16 des stromabwärtigen Abschnitts 9 abgegebene Wärme. Letztere wird im Wesentlichen nur benötigt, um beim Einschalten des Verdichters 6 die Konvektion schnell in Gang zu setzen und ihre Richtung

vorzugeben. In Folge dessen genügt es, wenn der Skin-Verflüssiger 16 nur einen Teil der Rückwand 10 belegt.

Während in einem von dem Skin-Verflüssiger 16 bedeckten Teil 18 der Rückwand 10 eine starke Isolationsschicht benötigt wird, um einen Rückfluss von Abwärme vom Skin- Verflüssiger 16 in die Lagerkammer 3 zu begrenzen, kann diese Isolationsschicht in einem verflüssigerfreien Teil 19 der Rückwand 10 dünner sein, und das Volumen der Lagerkammer 3 kann größer gemacht werden als bei einem herkömmlichen Kältegerät mit gleichen Außenmaßen, bei dem im Wesentlichen die gesamte Rückwand von einem Verflüssiger bedeckt ist.

Die Anbringung des Skin- Skin-Verflüssigers 16 am stromabwärtigen Abschnitt 9 des Kühlluftkanals ist zweckmäßig, weil sie es erlaubt, die diesen Abschnitt begrenzende Rückseite des Korpus 1 strömungsgünstig eben zu gestalten. In Folge dessen genügt ein geringer Abstand zwischen der Rückseite des Korpus 1 und der Gebäudewand 4, um einen für die Kühlung des Gerätes ausreichenden Luftdurchsatz zu erzielen.

Selbstverständlich könnte der Skin-Verflüssiger 16 auch durch einen plattenförmigen Verflüssiger ersetzt werden, der zwischen der Rückwand 10 und der Gebäudewand 4 angeordnet ist, um beidseitig von Kühlluft umströmt zu werden.

Einer ebenfalls mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Weiterbildung der Erfindung zufolge ist an einem Fuß des Verdampfers 17 in der Lagerkammer 3 eine Auffangrinne 20 gebildet, um Kondenswasser aufzufangen, das sich im Betrieb auf dem Verdampfer 17 niederschlägt. Von der Auffangrinne 20 aus führt ein Kanal 21 durch die Rückwand 10 hindurch zum Kühlluftkanal. Ein Ausgang des Kanals 21 befindet sich am unteren Ende des stromabwärtigen Abschnitts 9. Ein saugfähiger Vliesstreifen 22 überdeckt einen Teil des Skin-Verflüssigers 16 und den Ausgang des Kanals 21. Durch den Kanal 21 ablaufendes Kondenswasser verteilt sich daher im Vliesstreifen 22 und wird wenigstens zu einem Teil mit Hilfe von Abwärme verdunstet, die der Vliesstreifen von dem Skin- Verflüssiger 16 aufnimmt. Ein Docht 23 verläuft von dem Vliesstreifen 22 abwärts zu dem flach schalenförmig, ähnlich einem Backblech geformten Verflüssiger 14. So sammelt sich auf dem

plattenförmigen Verflüssiger 14 Kondenswasser, das die Aufnahmefähigkeit des

Vliesstreifens 22 übersteigt, und wird mit Hilfe der über diesen Verflüssiger 14

abgegebenen Abwärme verdunstet.

Einer nicht gezeichneten Abwandlung zufolge kann der Vliesstreifen auch fehlen, und der Kanal 21 mündet direkt auf den plattenförmigen Verflüssiger 14, ohne den Umweg über den Skin-Verflüssiger 16 zu nehmen. Um ein Verspritzen des Kondenswassers zu vermeiden, kann hier an den Ausgang des Kanals ebenfalls ein zum Verflüssiger 4 führender Docht, ein Draht oder eine Rohrleitung angebracht sein.

Die Unterseite der Bodenplatte 8 hat einen gestuften Verlauf, mit einem hohen vorderen Abschnitt 32, der an die Sockelleiste 13 anschließt, um die über die Öffnung 11 angesaugte Luft zu einem großen Teil über eine ansteigende Vorderkante 33 des flach schalenförmigen Verflüssigers 14 hinweg zu führen, und einem tiefer gelegenen hinteren Abschnitt 34, der sich über den größeren Teil der Tiefe des Korpus 1 erstreckt und der den freien Strömungsquerschnitt des Abschnitts 7 über dem Verflüssiger 14 verengt, um eine hohe Strömungsgeschwindigkeit zu erzielen.

Fig. 2 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Sockelbereichs 12 des Kältegerätes. Der plattenförmige Verflüssiger 14 umfasst, wie bereits angegeben, eine hier mit 24 bezeichnete flache Schale, auf der in Mäandern eine Kältemittelleitung 25 verlegt ist. Die Füße 15, auf denen die Schale 24 nach ihrem Einbau in dem Kältegerät ruht, sind über Seitenwände 27 des Sockelbereichs mit dem darüberliegenden Korpus 1 verbunden. In einer Ecke der Schale 24 sind mehrere schwingungsdämpfende

Pufferelemente 28 zu sehen, die zur Befestigung des Verdichters 6 an der Schale 24 dienen. Es ist leicht nachvollziehbar, dass eine aus dem Wärmetauscher 14 und dem Verdichter 6 zusammengefügte Baueinheit bequem von der offenen Rückseite 4 in den offenen Sockelbereich 12 des Kältegerätes eingeschoben und durch Befestigen der Schale 24 an den Füßen 15 montiert werden kann. Nach dem Einfügen der Baueinheit können Anschlüsse 29, 30 des Verdichters 6 bzw. des plattenförmigen Verflüssigers 14 mit dem Skin-Verflüssiger 16 verbunden werden. Falls an Stelle des Skin-Verflüssigers ein von der Rückwand 10 beabstandeter Verflüssiger im stromabwärtigen Abschnitt 9 zum Einsatz kommt, kann es zweckmäßig sein, diesen, den plattenförmigen Verflüssiger und den Verdichter in einer einzigen am Korpus 1 zu montierenden Baueinheit

zusammenzufassen.

Fig. 3 zeigt einen schematischen Teilschnitt durch den Wärmetauscher 14. Die

Kältemittelleitung 25 aus Aluminium oder Kupfer ist an der Schale 24 durch eine Raupe 31 aus Bitumen verklebt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, bei dem ein Kühlluftkanal (7, 5, 9) durch einen Sockelbereich (12) geführt ist und ein erster Verflüssiger (14) in dem Sockelbereich (12) in thermischem Kontakt mit dem Kühlluftkanal (7, 5, 9) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftkanal (7, 5, 9) einen ansteigenden Abschnitt (9) aufweist, an dem ein zweiter Verflüssiger (16) angeordnet ist.

2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Verflüssiger (14, 16) in einem Kältemittelkreislauf in Reihe verbunden sind.

3. Kältegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite

Verflüssiger (16) in dem Kältemittelkreislauf stromaufwärts vom ersten Verflüssiger (14) angeordnet ist.

4. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verflüssiger (16) an einer Rückwand (10) des Kältegeräts angeordnet ist.

5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verflüssiger (16) als Skin-Verflüssiger ausgebildet ist.

6. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ansteigende Abschnitt (9) durch eine Rückwand (10) des Kältegeräts begrenzt ist.

7. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftkanal (7, 5, 9) einen Verdichter (6) passiert.

8. Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (6) am Kühlluftkanal (7, 5, 9) zwischen dem ersten (14) und dem zweiten Verflüssiger (16) angeordnet ist.

9. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (6) an dem ersten Verflüssiger (14) befestigt ist.

10. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlluftkanal (7, 5, 9) eine Ansaugöffnung (11) an einem vorderen Rand des Sockelbereichs (12) aufweist.

1 1. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verflüssiger (14) schalenförmig ist.

12. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verflüssiger eine Grundplatte (24) und eine auf der Grundplatte (24) verklebte Kältemittelleitung (25) umfasst.

13. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verflüssiger (16) mit einem Speicherelement (22) in Kontakt steht, das mit Kondenswasser aus einer Lagerkammer (3) des Kältegeräts beschickbar ist.

14. Kältegerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das

Speicherelement (22) ein Vlies ist.

15. Kältegerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der

schalenförmige erste Verflüssiger (14) angeordnet ist, um vom Speicherelement (22) ablaufendes Kondenswasser aufzufangen.