EP3171107A1

EP3171107A1 - Kältegerät mit wasserzuführung

Info

Publication number: EP3171107A1
Application number: EP16194273.5A
Authority: EP
Inventors: Klaus Pfeiffer; Karl-Friedrich Laible; Eugen Gaplikow
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: US20190301782A1; EP3171107B1; US11112158B2; DE102015222731A1; US20170138656A1

Abstract

Bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit einer auf unter 0°C abkühlbaren Lagerkammer (3) ist eine in die Lagerkammer (3) einmündende Wasserzuführung (7) wenigstens innerhalb der Lagerkammer (3) durch eine elastisch aufweitbare Rohrleitung (15) gebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einer Wasserzuführung, wie z.B. in WO2014/090608 A1 beschrieben.
Eine Wasserzuführung, die das Kältegerät mit einem Gebäudewasseranschluss verbindet, wird insbesondere dann benötigt, wenn in einer Lagerkammer des Kältegeräts ein automatischer Eisbereiter betrieben werden soll.
Bei dem aus WO2014/090608 A1 bekannten Kältegerät ragt ein Füllrohr, das ein stromabwärtiges Ende der Wasserzuführung bildet, in die Lagerkammer hinein und ist dort Temperaturen von unter 0°C ausgesetzt. Dies hat zur Folge, dass wenn sich das Füllrohr nach einem Befüllen des Eisbereiters mit Wasser nicht vollständig entleert, darin zurückbleibendes Wasser gefrieren kann. Wenn dadurch die Wasserzuführung verstopft, kommt die Eiserzeugung zum Erliegen.
Um dem vorzubeugen, kann das Füllrohr elektrisch beheizt werden, allerdings beeinträchtigt dies erheblich die Energieeffizienz des Kältegeräts, da einerseits Energie aufgewandt werden muss, um das Füllrohr frostfrei zu halten, und andererseits der Verdichter des Kältegeräts länger laufen muss, um die von der Heizung des Füllrohrs abgegebene Wärme wieder aus der Lagerkammer hinauszuschaffen.
Es ist auch vorgeschlagen worden, Umgebungswärme einzusetzen, um die Wasserzuführung eisfrei zu halten. Dadurch kann zwar die für den Betrieb der Heizung aufgewandte Energie eingespart werden, doch führt der vermehrte Wärmezufluss zur Lagerkammer auch hier zu verlängerten Verdichterlaufzeiten und entsprechend erhöhtem Energieverbrauch.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Kältegerät mit Wasserzuführung zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, dass die Wasserzuführung jederzeit funktionsfähig ist, ohne dass dadurch die Energieeffizienz des Gerätes beeinträchtigt wird.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit einer auf unter 0°C abkühlbaren Lagerkammer und einer in die Lagerkammer einmündenden Wasserzuführung die Wasserzuführung innerhalb der Lagerkammer durch eine elastisch aufweitbare Rohrleitung gebildet ist. Dies schließt nicht aus, dass Wasser, das nach einem Befüllvorgang in der Rohrleitung zurückbleibt, darin gefriert und darin einen Pfropfen aus Eis bildet. Infolge der Dehnbarkeit der Rohrleitung kann jedoch flüssiges Wasser, das mit ausreichendem Druck in die Wasserzuführung eingespeist wird, die Rohrleitung aufweiten und so entweder einen Weg am Pfropfen vorbei schaffen, so dass der Pfropfen durch vorbeiströmendes Wasser aufgetaut wird, oder den Pfropfen als Ganzes aus der Rohrleitung herausdrücken.
Meist wird die Wasserzuführung vorgesehen sein, um einen Eisbereiter in der Lagerkammer mit frischem Wasser zu versorgen; grundsätzlich können aber auch andere Verbraucher in der Lagerkammer über die Wasserzuführung versorgt werden.
Ein Absperrventil sollte in einem frostfreien Abschnitt der Wasserzuführung vorgesehen sein, um nicht durch Eisbildung in seiner Funktion beeinträchtigt zu werden.
Vorzugsweise umfasst die Rohrleitung einen Schlauch aus gummielastischem Material. Grundsätzlich könnte die Rohrleitung auch aus einem nicht dehnbaren elastischen Material wie etwa einem dünnen Metallblech bestehen, allerdings sind dann spezielle Querschnittsformen der Rohrleitung wie etwa ein Kreuz- oder Sternquerschnitt erforderlich, um die zum Freigeben des Eispfropfens erforderliche Querschnittsaufweitung unter Druck zu ermöglichen.
Die Wasserzuführung kann auf wenigstens einem Teil ihrer Länge von einer Hülse umgeben sein.
Die Hülse kann unterschiedlichen Zwecken dienen. Unabhängig davon, welchen Teil der Rohrleitung umgibt, sollte die Hülse bemessen sein, um eine Aufweitung der Rohrleitung über ihre Elastizitätsgrenze hinaus zu verhindern.
Ein Abschnitt der Rohrleitung, der in die Lagerkammer hineinragt, kann durch die Hülse stabilisiert werden, was insbesondere dann nötig sein kann, wenn dieser Abschnitt aus einem leicht biegsamen Material besteht und sich unter dem Gewicht des in darin enthaltenen Wassers verbiegen könnte. Eine Ummantelung durch die Hülse kann hier auch der thermischen Isolation der Rohrleitung dienen und das Gefrieren des Wassers darin nach einem Befüllvorgang verzögern.
Insbesondere wenn die Rohrleitung sich auch außerhalb der Lagerkammer erstreckt, ist es sinnvoll, eine mögliche Aufweitung der Rohrleitung dort durch eine sie umgebende Hülse eng zu begrenzen, vorzugsweise indem die Hülse die Rohrleitung außerhalb der Lagerkammer eng anliegend umgibt. Da viele elastische Materialien in warmem Zustand nachgiebiger sind als in kaltem, bestünde ohne eine solche Begrenzung die Gefahr, dass der warme Teil der Rohrleitung übermäßig gedehnt wird, bevor die Aufweitung an ihrem kalten Ende ausreicht, um den Eispfropfen zu beseitigen, oder das kalte Ende gar vollends ungedehnt und der Eispfropfen sitzen bleibt.
Die Hülse und die Rohrleitung können einteilig extrudiert sein; dann wird die Hülse, um die Aufweitung der Rohrleitung wirksam zu begrenzen, in der Regel eine größere Wandstärke als letztere aufweisen.
Die Rohrleitung kann aber auch in die Hülse eingeschoben sein. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Hülse die Rohrleitung nur auf einem Teil ihrer Länge umgeben soll und/oder wenn für die Hülse ein anderer Werkstoff als für die Rohrleitung verwendet werden soll.
Zweckmäßigerweise sollte die Hülse die Rohrleitung von einer die Lagerkammer umgebenden Isolationsmaterialschicht trennen. So kann einer dauerhaften Verformung der Isolationsmaterialschicht durch wiederholtes Aufweiten der Rohrleitung, die zu einer Kältebrücke zwischen Lagerkammer und Umgebung führen würde, vorgebeugt werden.
Zumindest in einem der Lagerkammer benachbarten Bereich der Isolationsmaterialschicht ist es zweckmäßig, wenn die Hülse die Rohrleitung spielhaltig umgibt. So hat die Rohrleitung noch innerhalb der Isolationsmaterialschicht, an einer Stelle, bis zu der der Eispfropfen sich nicht erstreckt, Platz, sich aufzuweiten, was die Ausbreitung der Aufweitung am Pfropfen vorbei bis zum Ende der Rohrleitung erheblich erleichtert. Umgekehrt ist es zumindest in einem von der Lagerkammer abgewandten Bereich der Isolationsmaterialschicht zweckmäßig, wenn die Hülse die Rohrleitung spielfrei umgibt. So kann der Zustrom von Umgebungswärme zur Lagerkammer minimiert werden.
Da die elastische Aufweitung nur dann die Entfernung des Eispfropfens begünstigt, wenn sie in dessen unmittelbarer Umgebung stattfindet, ist ein stromaufwärtiger Abschnitt der Wasserzuführung vorzugsweise nicht elastisch aufweitbar.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1: einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät;
Fig. 2a: ein vergrößertes Detail des Kältegeräts mit durch einen Eispfropfen verstopfter Rohrleitung;
Fig. 2b: das Detail der Fig. 2a bei einsetzender Aufweitung der Rohrleitung;
Fig. 2c: das Detail der Fig. 2a beim Lösen des Eispfropfens;
Fig. 3: einen zu Fig. 2a analogen Schnitt gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung;
Fig. 4: einen Schnitt entlang der Ebene IV-IV der Fig. 3; und
Fig. 5: einen zu Fig. 2a analogen Schnitt gemäß einer weiteren abgewandelten Ausgestaltung.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Haushaltskältegerät, hier einen Gefrierschrank, mit einem Korpus 1 und einer an den Korpus 1 angelenkten Tür 2, die eine gekühlte Lagerkammer 3 umgeben. In der Lagerkammer 3 ist ein Eisbereiter 4 untergebracht. Der Eisbereiter 4 umfasst in an sich bekannter Weise ein Tablett 5 mit einer Mehrzahl von Eiswürfelformen, das zwischen einer Gefrierstellung, in der die Eiswürfelformen nach oben offen und mit frischem Wasser befüllbar sind, und einer Auswurfstellung schwenkbar ist, in der die Eiswürfelformen nach unten offen sind, um die fertigen Eiswürfel in einen unter dem Tablett 5 angeordneten Vorratsbehälter 6 auszugeben.
Die Befüllung des Tabletts 5 mit Wasser erfolgt über eine Wasserzuführung 7. Diese umfasst eine Leitung, typischerweise einen druckfesten, nicht dehnbaren Schlauch 8, der sich von einem Gebäudewasserhahn 9 bis zu einem Absperrventil 10, hier in einem Maschinenraum 11 des Kältegeräts untergebracht, erstreckt, sowie eine in dem Kältegerät fest verlegte Leitung 12, die sich vom Absperrventil durch eine Isolationsmaterialschicht 13 des Korpus 1 hindurch bis in die Lagerkammer 3 erstreckt und über dem Tablett 5 endet. Ein Großteil der Leitung 12 verläuft frostgeschützt außerhalb der Isolationsmaterialschicht 13 und ist hier durch ein steifes Rohr 14 gebildet, das durch den in der Gebäudewasserleitung herrschenden Druck, wenn dieser in dem Rohr 14 ansteht, nicht aufweitbar ist.
Wie in Fig. 2a in einer vergrößerten Detailansicht gezeigt, endet das Rohr 14 kurz vor dem Durchtritt der Wasserzuführung 7 durch die Isolationsmaterialschicht 13. Eine Rohrleitung 15 aus gummielastischem Material ist auf das Ende des Rohrs 14 aufgesteckt und durch eine Schelle 16 o. dgl. gesichert. Die Rohrleitung 15 erstreckt sich durch die Isolationsmaterialschicht 13 hindurch und ragt frei in die Lagerkammer 3 hinein, so dass ein Austrittsende 19 der Rohrleitung 15 über dem (in Fig. 2a nicht dargestellten) Tablett 5 liegt.
Der Querschnitt der Rohrleitung 15 beträgt - zumindest in demjenigen Abschnitt 17, der sich durch die Isolationsmaterialschicht 13 erstreckt, und in dem in die Lagerkammer 3 hineinragenden Abschnitt 18 nur wenige Millimeter, um den Zufluss von Umgebungswärme zur Lagerkammer 3 über die Rohrleitung 15 zu minimieren. Dies hat zur Folge, dass nach einem Befüllen des Tabletts 5 regelmäßig Wasser in der Rohrleitung 15 zurückbleibt, das im Abschnitt 18 gefriert und dort einen die Rohrleitung 15 auf ihrem gesamten Querschnitt versperrenden Eispfropfen 20 bildet.
Eine steife, nicht dehnbare Hülse 21 umgibt einen außerhalb der Isolationsmaterialschicht 13 liegenden Abschnitt der Rohrleitung 15 und erstreckt sich bis in die Isolationsmaterialschicht 13 hinein. Die Hülse 21 liegt außen eng an der Rohrleitung 15 an und lässt keine nennenswerte Aufweitung der Rohrleitung 15 unter Druck zu.
In einem Teil zur Lagerkammer 3 benachbarten Teil des Abschnitts 17 ist die Rohrleitung 15 nicht von der Hülse 21 umgeben. Wenn das Absperrventil 10 geöffnet wird, um frisches Wasser in das Tablett 5 einzulassen, gleichzeitig aber die Rohrleitung 15 durch den Eispfropfen 20 versperrt ist, liegt der Druck der Hauswasserleitung in der Rohrleitung 15 an und dehnt die Rohrleitung 15 an dieser Stelle 22 auf, wie in Fig. 2b gezeigt. Dadurch hebt sich die Wand der Rohrleitung 15 auch vom Eispfropfen 20 ab, und flüssiges Wasser kann in den sich rings um das stromaufwärtige Ende des Eispfropfens 20 bildenden Spalt 23 eindringen. So wächst der Spalt 23 in die Länge, und sobald er wie in Fig. 2c gezeigt das Austrittsende 19 der Rohrleitung 15 erreicht hat, wird der Eispfropfen 20 unter dem Druck des Wassers herausgeschoben und fällt ins Tablett 5. Die Wasserzuführung 7 ist nun durchgängig, und das Tablett 5 kann befüllt werden. Während des Befüllens ziehen die gedehnten Teile der Rohrleitung 15 sich wieder zusammen, so dass, wenn nach dem Befüllen wieder das Wasser im Abschnitt 18 gefriert, ein Eispfropfen 20 mit denselben Abmessungen wie zuvor entsteht, der durch neuerliches Aufweiten der Rohrleitung 15 ausgetrieben werden kann.
Fig. 3 zeigt einen zu Fig. 2a analogen Schnitt durch eine Ecke des Korpus 1 und die sich dort durch die Isolationsmaterialschicht 13 erstreckende Rohrleitung 15 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung, und Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Rohrleitung 15 entlang der Ebene IV-IV aus Fig. 3. Die Rohrleitung 15 ist hier zusammen mit einer sie umgebenden Hülse 24 als Extrusionsprofil 25 gefertigt. Die Rohrleitung 15 ist dünnwandig genug, um unter Druck elastisch aufweitbar zu sein, die Hülse 24 ist aufgrund ihrer größeren Wandstärke steif und nicht nennenswert aufweitbar, sie schützt den in die Lagerkammer 3 hineinragenden Abschnitt 18 der Rohrleitung 15 vor versehentlichem Verbiegen, das dazu führen könnte, dass das Wasser aus der Rohrleitung 15 nicht ins Tablett 5 gelangt.
Die Rohrleitung 15 und die Hülse 24 sind über ihre ganze Länge hinweg über Stege 26 verbunden. Die Stege 26 sind wie die Rohrleitung 15 dünnwandig und sind in der Lage, einer Aufweitung der Rohrleitung 15 nachgeben. Die Stege 26 können sich geradlinig in axialer Richtung des Extrusionsprofils 22 erstrecken, sie können aber auch schraubenlinienförmig um die Rohrleitung 15 herum verlaufen. In letzterem Falle kann ein einziger Steg 26 ausreichen, um die Rohrleitung 15 in der Hülse 21 zentriert zu halten.
Der Durchmesser der Hülse 24 ist hier zweckmäßigerweise so bemessen, dass die Hülse 24 eine Aufweitung der Rohrleitung 15 über ihre Elastizitätsgrenze hinaus verhindert. So kann eine lokale Überbeanspruchung der Rohrleitung 15, die auf Dauer zu einem Platzen der Rohrleitung 15 führen würde, auch bei geringer Wandstärke der Rohrleitung 15 sicher unterbunden werden.
Wie bei der ersten Ausgestaltung ist die Rohrleitung 15 über ein steifes Rohr 14 mit dem Absperrventil 10 verbunden. Das steife Rohr 14 ist an einem aus dem Korpus 1 herausragenden Ende des Extrusionsprofils 22 in die Rohrleitung 15 eingesteckt; sein Durchmesser ist so gewählt, dass die Rohrleitung 15 von innen an die Hülse 24 angedrückt ist. So ist ein Zwischenraum 27 zwischen Rohrleitung 15 und Hülse 21 nach außen dicht verschlossen, und ein Zufluss von warmer Umgebungsluft durch den Zwischenraum 27 in die Lagerkammer 3 ist ausgeschlossen. Wenn die Stege 26 wie oben erwähnt schraubenlinienförmig um die Rohrleitung 15 verlaufen, kann dadurch auch Wärmetransport durch Luftzirkulation zwischen einem warmen und einem kalten Ende des Zwischenraums 27 wirksam unterbunden werden.
Die Wirkungsweise dieser Ausgestaltung gleicht der mit Bezug auf Fig. 2a-c beschriebenen: Wenn sich am Ende der Rohrleitung 15 ein Eispfropfen bildet, dann steigt bei Öffnen des Absperrventils 10 der Druck in der Rohrleitung 15, und diese dehnt sich, bis sie durch die Hülse 24 an weiterer Aufweitung gehindert wird. Durch diese Aufweitung kann Wasser zwischen den Eispfropfen und den ihn umgebenden Teil der Rohrleitung 15 eindringen und den Eispfropfen lösen.
Die Ausgestaltung der Fig. 5 gleicht derjenigen der Fig. 2a-c darin, dass die dehnbare Rohrleitung 15 außerhalb der Isolationsmaterialschicht 13 und auf einem Teil ihres Wegs durch die Isolationsmaterialschicht 13 von einer eng anliegenden, nicht dehnbaren Hülse 28 umgeben ist, die von der Außenseite her in die Isolationsmaterialschicht 13 hineinragt. Die Rohrleitung 15 ist ein Stück Gummi- oder Silikonschlauch, das am Ende einer vom Absperrventil 10 kommenden steifen Leitung 14 befestigt und in die Hülse 28 eingeschoben ist. Die Hülse 28 ist wiederum gegen das Isolationsmaterial der Schicht 13 dicht mit einer von der Lagerkammer 3 her in die Isolationsmaterialschicht 13 eingreifenden Hülse 29 steckverbunden, deren Durchmesser größer als der der Hülse 17 ist und die somit die Rohrleitung 15 spielhaltig aufnimmt und - im Gegensatz zur Hülse 17 - eine Aufweitung der Rohrleitung 15 unter Druck zulässt. Länge und Durchmesser der Hülse 29 sind so bemessen, dass am von der Lagerkammer abgewandten Ende 30 der Hülse 29 die Temperatur stets über 0°C liegt, so dass der Eispfropfen 20 sich niemals über die gesamte Länge der Hülse 29 ausdehnt. So kann sich an dem Ende 30 stets stromaufwärts vom Pfropfen 20 eine Aufweitung in der Rohrleitung 15 bilden und zum Austrittsende 19 wachsen und dadurch der Eispfropfen 20 gelöst werden.

BEZUGSZEICHEN

1: Korpus
2: Tür
3: Lagerkammer
4: Eisbereiter
5: Tablett
6: Vorratsbehälter
7: Wasserzuführung
8: Schlauch
9: Hauswasserhahn
10: Absperrventil
11: Maschinenraum
12: Leitung
13: Isolationsmaterialschicht
14: Rohr
15: Rohrleitung
16: Schelle
17: Abschnitt der Rohrleitung
18: Abschnitt der Rohrleitung
19: Austrittsende
20: Eispfropfen
21: Hülse
22: aufgeweitete Stelle
23: Spalt
24: Hülse
25: Extrusionsprofil
26: Steg
27: Zwischenraum
28: Hülse
29: Hülse
30: Ende der Hülse

Claims

Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einer auf unter 0°C abkühlbaren Lagerkammer (3) und einer in die Lagerkammer (3) einmündenden Wasserzuführung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführung (7) wenigstens innerhalb der Lagerkammer (3) durch eine elastisch aufweitbare Rohrleitung (15) gebildet ist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerkammer (3) ein durch die Wasserzuführung (7) gespeister Eisbereiter (4) vorgesehen ist.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrventil (10) in einem frostfreien Abschnitt der Wasserzuführung (7) vorgesehen ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (15) einen gummielastischen Schlauch umfasst.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastisch aufweitbare Rohrleitung (15) auf wenigstens einem Teil ihrer Länge von einer Hülse (21; 24; 28, 29) umgeben ist.
Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21; 24; 28, 29) bemessen ist, um eine Aufweitung der Rohrleitung (15) über ihre Elastizitätsgrenze hinaus zu verhindern.
Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (24) einen in die Lagerkammer (3) hineinragenden Abschnitt (18) der Rohrleitung (15) umgibt.
Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21, 28) die Rohrleitung (15) außerhalb der Lagerkammer (3) eng anliegend umgibt.
Kältegerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (24) und die Rohrleitung (15) einteilig extrudiert sind.
Kältegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (24) und die Rohrleitung (15) durch wenigstens einen Steg (26) verbunden sind.
Kältegerät nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (15) in die Hülse (28) eingeschoben ist.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21; 24; 28, 29) die Rohrleitung (15) von einer die Lagerkammer (3) umgebenden Isolationsmaterialschicht (13) trennt.
Kältegerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (24, 29) die Rohrleitung (15) zumindest in einem der Lagerkammer (3) benachbarten Bereich der Isolationsmaterialschicht (13) spielhaltig umgibt.
Kältegerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (21, 28) die Rohrleitung (15) zumindest in einem von der Lagerkammer (3) abgewandten Bereich der Isolationsmaterialschicht (13) spielfrei umgibt.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromaufwärtiger Abschnitt (8) der Wasserzuführung (7) nicht elastisch aufweitbar ist.