Eisbereiter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eisbereiter mit einem einseitig offenen Formbehäl¬ ter und wenigstens einem Peltierelement zum Kühlen des Formbehälters und Erzeugen eines Eisstücks darin. Ein solcher Eisbereiter ist aus DE 100 62 663 C2 bekannt.
Der Formbehälter dieses Eisbereiters ist ortsfest in Bezug auf einen Vorratsbehälter für fertige Eisstücke montiert und wird durch eine von oben, durch die offene Seite, in ihn eintauchende Flüssigkeitszuführeinrichtung befüllt. Wenn eine in den Formbehälter einge¬ füllte Wassermenge durch die Wirkung des Peltierelements gefroren ist, wird die Richtung des durch das Peltierelement fließenden elektrischen Stroms zeitweilig umgekehrt, so dass das Peltierelement den Formbehälter erwärmt, statt ihn zu kühlen. Dadurch taut das Eisstück im Formbehälter oberflächlich an und kann durch Anheben der Flüssigkeitszu¬ führeinrichtung, an der es festgefroren ist, aus dem Formbehälter bis zu einer Abstreifein¬ richtung herausgehoben werden. Bevor das Eisstück die Abstreifeinrichtung erreicht, wird zwischen es und dem Formbehälter eine Rutsche eingeschoben, so dass das Eisstück, wenn es durch die Abstreifeinrichtung schließlich von der Flüssigkeitszuführeinrichtung abgestreift wird, auf die Rutsche fällt und auf dieser in einen Sammelbehälter für fertige Eisstücke gleitet.
Dieser herkömmliche Eisbereiter hat eine beträchtliche Zahl von beweglichen Teilen und benötigt Platz für deren Bewegungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Eisbereiter mit einem Peltierelement an¬ zugeben, der einfach und kompakt im Aufbau ist und mit einer kleinen Zahl an bewegli- chen Teilen auskommt.
Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, dass der Formbehälter selbst an einem Gestell zwischen einer Stellung, in der die Öffnung des Gefrierbehälters nach oben gerichtet ist und Wasser in dem Formbehälter gefrieren kann, und einer Stellung beweg- bar ist, in der die Öffnung nach unten gerichtet ist, so dass der fertige Eiskörper, angetrie¬ ben durch sein eigenes Gewicht, den Formbehälter verlassen kann.
Da die Bewegung des Formbehälters im Wesentlichen eine Drehung umfasst, ist sie auf kleinem Raum ausführbar, insbesondere dann, wenn eine Achse der Drehung in unmittel¬ barer Nähe zum Formbehälter, vorzugsweise zentral durch diesen, verläuft.
Um einen guten thermischen Kontakt zu gewährleisten, ist das Peltierelement vorzugs- weise an einer Oberfläche des Formbehälters fest montiert und mit diesem bewegbar.
Um eine große Kühlleistung zur Verfügung zu haben und die zum Gefrieren benötigte Zeitspanne kurz zu machen, ist vorzugsweise wenigstens ein Paar von Peltierelementen an voneinander abgewandten Seiten des Formbehälters montiert.
Um einen Rückfluss von Wärme von der warmen Seite des Peltierelements zum Formbe¬ hälter zu vermeiden, ist vorzugsweise jedes Peltierelement in eine den Formbehälter um¬ gebende Schicht aus einem Isolationsmaterial eingebettet.
Diese Schicht ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie einen Zwischenraum zwischen dem Formbehälter und einem Kühlkörper ausfüllt, der mit dem Peltierelement verbunde¬ nen ist, um die Abwärme von dessen warmer Seite abzugeben.
Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist eine Zuleitung für Frischwasser durch eine Wand des Formbehälters geführt. Diese Anordnung erlaubt es, den Druck des zugeführ¬ ten Frischwassers zu nutzen, um ein fertiges Eisstück aus dem Formbehälter auszutrei¬ ben.
Die Zuleitung für Frischwasser sollte außerdem zweckmäßigerweise an einem, von der Öffnung abgewandten Boden des Formbehälters münden, damit ein eventuell in die Zulei¬ tung hineinragender Vorsprung des Eisstücks dessen Lösen nicht behindert.
Alternativ ist auch möglich, dass eine Zuleitung für Frischwasser eine ortsfeste Mündung über der Öffnung des Formbehälters in der nach oben gerichteten Stellung hat, so dass zwischen dem fertigen Eisstück und der Mündung keine Verbindung bestehen kann, die das Lösen des Eisstücks behindern könnte.
Vorzugsweise trägt der Gefrierbehälter eine im Gestell drehbar aufgehängte Welle, an welcher ein im Gestell montierter Motor angreifen kann.
Der erfindungsgemäße Eisbereiter eignet sich aufgrund seiner kompakten Form gut für die Verwendung in einem gekühlten Innenraum eines Haushaltskältegeräts.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be¬ schreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Eisbereiters;
Fig. 2 den Eisbereiter aus Fig. 1 , teilweise aufgeschnitten;
Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch eine andere Ausgestaltung des Eisbe- reiters; und
Fig. 4 eine dritte Ausgestaltung des Eisbereiters in einer zu Fig. 2 analogen An¬ sicht.
Kernstück des in Fig. 1 gezeigten Eisbereiters ist ein massiver Aluminiumblock mit einer zylindrischen Aussparung 2, der einen Formkörper 1 für jeweils einen zu erzeugenden Eiswürfel bildet. Der Formkörper 1 ist an fünf Seiten von einer Isolationsschicht 3, z.B. aus einem aufgeschäumten Kunststoff, umgeben. Wie die Schnittdarstellung der Fig. 2 zeigt, sind an zwei voneinander abgewandten Seiten des Formkörpers 1 jeweils Fenster in die Isolationsschicht 3 geschnitten, die ein Peltierelement 4 aufnehmen. Eine Hauptseite der Peltierelemente 4 steht in unmittelbarem Kontakt mit der Oberfläche des Formkörpers 1, die andere Seite steht in unmittelbarem Kontakt mit einem in das Fenster eingreifenden Vorsprung eines Kühlkörpers 5, der an seiner von dem Vorsprung abgewandten Seite eine Mehrzahl von schmalen Rippen 6 trägt.
Um die Kühlleistung des Eisbereiters zu erhöhen, könnte ein weiteres Paar von Peltier- elementen an den anderen zwei Seitenwänden und/oder ein einzelnes Peltierelement an der Unterseite des Formkörpers 1 angebracht sein.
- A -
Eine flexible Frischwasserzufuhrleitung 7 mündet über eine mittige Bohrung 8 am Boden der Aussparung 2.
Zwei kollineare Wellenabschnitte 9 sind jeweils an den Kühlkörpern 5 befestigt. Die Wel¬ lenabschnitte 9 sind jeweils in einem Gestell des Eisbereiters drehbar aufgehängt, wobei der Einfachheit halber nur für einen der Wellenabschnitte 9 ein Stück einer Gestellplatte 10 und ein Wälzlager 11 dargestellt sind, in welchem der Wellenabschnitt 9 drehbar an der Gestellplatte 10 aufgehängt ist.
Die Arbeitsweise des Eisbereiters ist wie folgt: Während sich der Formkörper 1 in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung befindet, wird eine abgemessene Menge Wasser über die Zufuhrleitung 7 in die Aussparung 2 eingespeist. Gleichzeitig werden die PeI- tierelemente 4 mit einem Gleichstrom gespeist (der z.B. über die metallischen Wellen¬ abschnitte 9 geleitet sein kann), dessen Vorzeichen so gewählt ist, dass die Peltierele- mente 4 an ihrer dem Formkörper 1 zugewandten Oberfläche kühlen und an ihrer dem Kühlkörper 5 zugewandten Oberfläche Wärme abgeben. Dadurch gefriert in wenigen Minuten der Inhalt der Aussparung 2. Nach einer festgelegten Betriebszeitspanne kehrt eine nicht dargestellte Steuerschaltung die Richtung des Versorgungsstroms durch die Peltierelemente 4 um. Die Zeitspanne, die in Abhängigkeit von einer von einem in der Nähe des Formkörpers 1 angeordneten Temperatursensor gemessenen Temperatur vorgegeben sein kann, ist so gewählt, dass sie zum Gefrieren des Wassers in der Aus¬ sparung 2 ausreicht. Der Zusammenhang zwischen Kühlbetriebsdauer und gemessener Temperatur kann empirisch festgelegt sein.
Sobald die vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist, kehrt die Steuerschaltung die Rich- tung des Versorgungsstroms der Peltierelemente 4 um, so dass diese den Formkörper 1 erwärmen. So bildet sich eine dünne Wasserschicht an der Oberfläche des in der Aus¬ sparung 2 enthaltenen Eisstücks. Zusammen mit der Umkehrung der Richtung des Ver¬ sorgungsstroms betätigt die Steuerschaltung auch einen an einem der Wellenabschnitte 9 angreifenden Elektromotor 12, um den Formkörper 1 , wie durch den Pfeil P in Fig. 1 angedeutet, um 180° mit der Öffnung nach unten zu kehren. Das in Folge der Wasser¬ schicht zwischen ihm und dem Formkörper 1 leicht bewegliche Eisstück gleitet aus der Aussparung 2 heraus und fällt in einen unterhalb angeordneten Vorratsbehälter 13.
Eine abgewandelte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Eisbereiters ist in Fig. 3 in einem schematischen Schnitt gezeigt. Wie der Eisbereiter der Figs. 1 und 2 umfasst derjenige der Fig. 3 einen massiven Formkörper 1 aus Aluminium mit einer zentralen Aussparung 2 und zwei an sich gegenüberliegenden Außenseiten des Formkörpers 1 angeordneten Peltierelementen, die in der Fig. 3 nicht sichtbar sind, da sie außerhalb der Schnittebene liegen.
Der Formkörper 1 ist aufgebaut aus einer Bodenplatte 17 und einem hohlen Oberteil, das an die Bodenplatte um eine Achse 15 schwenkbar angelenkt ist, die sich entlang einer unteren Kante des Oberteils 18 senkrecht zur Schnittebene der Fig. 3 erstreckt. In einer mit durchgezogenen Linien dargestellten Stellung ruht das Oberteil 18 auf der Bo¬ denplatte 17, und die Aussparung 2 ist durch einen Elastomer-Dichtring 16 zwischen Oberteil 18 und Bodenplatte 17 abgedichtet. Der Motor 12 dient zum Schwenken des Oberteils 18 um die Achse 15. Eine Zufuhrleitung 7 für Frischwasser mündet durch eine Bohrung 8 der Bodenplatte 17 in die Aussparung 2 des Formkörpers. Die Aussparung 2 ist zur Bodenplatte 17 hin verjüngt.
Auch hier wird zur Erzeugung eines Eisstücks zunächst eine dosierte Wassermenge über die Zufuhrleitung 7 in die Aussparung 2 eingelassen, und die Peltierelemente wer¬ den mit Strom versorgt, um den Formkörper 1 zu kühlen und das Wasser in der Ausspa- rung 2 zu gefrieren. Nach einer hierfür ausreichenden Zeitspanne wird der Versor¬ gungsstrom der Peltierelemente 4 invertiert, um das Eisstück oberflächlich anzutauen, und der Formkörper 1 wird durch den Elektromotor 12 in die in Fig. 3 gestrichelt darge¬ stellte Stellung gekippt. Da die Aussparung 2 auch unten verjüngt ist, kann das Eisstück nicht während des Kippens aus der unteren Öffnung 14 des Oberteils herausgleiten und auf der Bodenplatte 17 liegen bleiben. In der gestrichelt gezeichneten Stellung jedoch kann das Eisstück aus der Aussparung frei herausgleiten; da die Unterseite des Eis¬ stücks frei liegt, genügt hierfür eine minimale Dicke der Wasserschicht zwischen Eis¬ stück und Formkörper 1 nach Umkehren der Richtung des Versorgungsstroms der Pel¬ tierelemente.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung des Eisbereiters der Figs. 1 und 2, bei der anstelle einer Wasserzufuhr durch die Bohrung 8 im Boden des Formkörpers 1 eine Zufuhr über eine über der Aussparung 2 ortsfest angeordnete Zuleitung 19 vorgesehen ist. In die Boh-
rung 8 hingegen ist ein Ventil 20 eingefügt, welches in der dargestellten Stellung des Formkörpers 1 dicht ist.
Wenn das Wasser in der Aussparung 2 gefroren ist und der Formkörper 1 mit Hilfe des Motors 12 gedreht wird, und die Peltierelemente auf Heizbetrieb umgeschaltet werden, taut nicht nur die Wände der Aussparung 2 berührende Oberfläche des Eisstücks, son¬ dern auch das Wasser im Ventil 20, so dass dieses öffnen und Luft durch das Ventil fließen kann. So gleitet der Eiskörper leicht und schnell aus der Aussparung 2 heraus.
Während bei den dargestellten Ausführungsbeispielen die Formkörper jeweils eine ein- zige Aussparung zur Erzeugung eines Eisstücks aufweisen, ist natürlich auch eine ab¬ gewandelte Ausgestaltung der Erfindung denkbar, bei der der Formkörper eine Mehr¬ zahl von Aussparungen aufweist. Die vergrößerte Zahl der Aussparungen macht aller¬ dings vergrößerte Abmessungen des Formkörpers erforderlich. Das Verhältnis von O- berfläche zu Volumen nimmt ab, und infolgedessen auch die Kühlleistung, die mit Hilfe von an der Oberfläche des Formkörpers angebrachten Peltierelementen realisierbar ist. Die zum Gefrieren von Wasser in den Aussparungen benötigte Zeit ist daher bei einem Eisbereiter, bei dem mehrere Aussparungen am Formkörper in einer zweidimensionalen Anordnung verteilt ist, länger als bei einem Formkörper einer einzigen Aussparung, ei¬ nerseits wegen des ungünstigeren Verhältnisses von Kühlleistung zu Wassermenge, andererseits wegen der im Mittel vergrößerten Entfernung der Aussparungen zu den Peltierelementen.