Kältegerät
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 .
Um den Innenraum eines Kältegeräts zu kühlen ist üblicherweise ein Kühlkreislauf vorgesehen, in dem ein Kältemittel zirkuliert. Der Kühlkreislauf weist an der Außenseite des Kühlgeräts einen Verflüssiger auf, über den die im Innenraum von dem Kältemittel aufgenommene Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird. Um den notwendigen Wärme- austausch gewährleisten zu können, muss der Verflüssiger eine bestimmte Größe aufweisen, die insbesondere bei Einbaugeräten auf Kosten der Größe des gekühlten Innenraums geht.
Der Verflüssiger muss grundsätzlich so konstruiert werden, dass die Wärmemenge, die während der Betriebszeit des Verdichters entsteht auch während der Betriebszeit des Verdichters abgeführt werden kann. Während der Ruhezeiten des Verdichters entsteht praktisch keine Wärme. In diesen Zeiten ist folglich auch keine Wärmeübertragung von dem Verflüssiger an die Umgebungsluft notwendig. Der Verflüssiger muss folglich so ausgelegt werden, dass die abzuführende Wärmemenge ausschließlich zu den Zeiten an die Umgebungsluft abgegeben wird, in denen der Verdichter betrieben wird.
Es wurde auch bereits versucht bei einem kleineren Verflüssiger die Leistung durch ein Gebläse zu erhöhen. Da aber auch hier das Gebläse während der Betriebszeit des Verdichters aktiviert werden muss, entsteht ein Geräuschpegel, der als störend empfunden wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verflüssiger so aufzubauen, dass sein Volumen verringert und dadurch der zur Verfügung stehende Raum durch eine Vergrößerung des gekühlten Innenraums besser genutzt werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Kältegerät mit den Merkmalen von Anspruch 1 . Durch die Wärmespeichermasse wird erreicht, dass während des Betriebs des Verdichters dem Kühlmittel mehr Wärme entzogen werden kann, als von dem Verflüssiger an die Umgebungsluft abgegeben wird. Diese Wärme wird in der Wärme- Speichermasse zwischengespeichert. In den Zeiten in denen der Verdichter nicht arbeitet und normalerweise auch von dem Verflüssiger keine Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird, wird nun die von der Wärmespeichermasse zuvor aufgenommene Wärme wieder abgegeben. Damit wird durch den Verflüssiger über einen wesentlich längeren Zeitraum Wärme abgegeben. Der Verflüssiger kann daher kleiner ausgelegt und der vor- handene Raum besser genutzt werden.
Um die in der Wärmespeichermasse aufgenommene Wärme effektiver an die Umgebungsluft abgeben zu können ist eine Einrichtung vorgesehen, die insbesondere eine Vergrößerung der abstrahlenden Oberfläche bewirkt. In einem speziellen Ausführungs- beispiel wird ein breites Metallband in mäanderförmige Schlaufen gelegt und das so entstehende Schlaufenpaket mit dem Wärmespeicher verbunden. Die Verbindung muss so beschaffen sein, dass ein guter Wärmeübergang zwischen der Wärmespeichermasse und dem Metallband gewährleistet ist.
Um die Wärmeabgabeleistung weiter zu steigern, kann zusätzlich ein Gebläse vorgesehen werden. Dieses Gebläse sollte so angeordnet werden, dass der Luftstrom durch die Hohlräume des Schlaufenpakets gefördert wird. Dadurch wird eine große Oberfläche des Metallbands von der durchgeleiteten Luft bestrichen und eine große Wärmemenge abgeführt.
In vorteilhafter Weise ist die Laufzeit des Gebläses nicht auf die Laufzeit des Verdichters beschränkt. Da auch in den Ruhezeiten des Verdichters die zwischengespeicherte Wärme abgeführt werden kann, ist es sinnvoll, das Gebläse auch in diesen Zeiten zu betreiben. Das Gebläse braucht nur abgeschaltet zu werden, wenn die Wärmespeichermasse eine bestimmte Temperatur unterschreitet und der Verdichter noch nicht wieder aktiv ge-
worden ist. Sollte diese Schwelltemperatur der Wärmespeichermasse nicht erreicht werden, wird das Gebläse kontinuierlich betrieben. Da das Gebläse die Wärmemenge nicht nur während der Laufzeit des Verdichters abführen muss, sondern auch die Ruhezeiten des Verdichters zur Wärmeabfuhr nutzt, muss das Gebläse keine sehr hohe Leistung be- sitzen. Ein Gebläse mit der hier benötigten Leistung entwickelt keine große Lautstärke und wirkt sich daher auch nicht störend aus.
Erfindungsgemäß enthält die Wärmespeichermasse einen mit Flüssigkeit gefüllten Behälter. So ein Behälter ist günstig zu produzieren und so zu formen, dass er den vorhande- nen Raum bestmöglich ausnützt.
Um keine Anforderungen an die Dichtheit des Behälters zu haben ist die Flüssigkeit in einem Kunststoffbeutel untergebracht. Auch an die Form des Kunststoffbeutels müssen keine großen Forderungen gestellt werden, da sich der Flüssigkeit gefüllte Kunststoffbeu- tel sehr gut den Formen des Behälters anpasst.
Es sollte eine Flüssigkeit mit hoher Wärmespeicherkapazität verwendet werden, die jedoch keine hohen Kosten verursachen darf. Wasser erfüllt diese Forderungen und ist daher bestens für diesen Zweck geeignet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch den Kühlkreislauf eines Kühlgerätes,
Fig. 2a den Verflüssiger eines erfindungsgemäßen Kältegeräts in einer Explosions- Zeichnung und
Fig. 2b den Verflüssiger aus Fig. 2a in montiertem Zustand.
In Figur 1 ist schematisch der Kühlkreislauf eines Kühlgerätes dargestellt. Der Kühlkreis- lauf besteht aus einem Verdichter 1 und einem Verflüssiger 9, die außerhalb eines gekühlten Innenraums 6 eines Kühlgeräts liegen, einer Drossel 3, die an der Grenze zum gekühlten Innenraum 6 liegt, sowie einem Verdampfer 4 mit einem Thermostat 5, die innerhalb des gekühlten Innenraums 6 liegen. Verflüssiger, die die Wärme eines gasförmigen Kältemittels (7) an die Umgebungsluft abführen und dabei das Kältemittel verflüssi- gen, sind üblicherweise aus Verflüssiger-Rohrschlangen aufgebaut. Bei dem Kühlkreislauf handelt es sich um einen geschlossenen Kreislauf, der mit dem Kältemittel gefüllt ist. Im Verdichter 1 wird das gasförmige Kältemittel 7 komprimiert und durch den Kompressionsvorgang erhitzt. In dem Verflüssiger 9 wird dem gasförmigen Kältemittel 7 Wärme entzogen und an die Umgebungsluft abgegeben, Dabei verflüssigt sich das Kältemittel. Die dem Verdampfer 4 vorgeschaltete Drossel 3 sorgt dafür, dass in dem zuführenden Kältekreislauf ein höherer Druck ansteht als in dem abführenden. Dadurch entspannt sich das flüssige Kältemittel 2 an der Drossel 3, ändert seinen Aggregatszustand von flüssig nach gasförmig und kühlt sich dabei stark ab. Somit entzieht der Verdampfer 4 dem Innenraum 6 Wärme und heizt dabei das Kältemittel 7 auf. Das gasförmige Kältemittel 7 gelangt zum Verdichter 1 und der Kreislauf beginnt von neuem. Die Größe des Wärmeentzugs durch den Verdampfer 4 wird durch den Thermostat 5 bestimmt, der die Einschaltdauer und die Einschaltpausen des Verdichters 1 steuert.
Die Figur 2a zeigt einen neuen Verflüssiger mit den Verflüssiger-Rohrschlangen 9, die an der Außenseite eines Behälters 8 befestigt sind, einem mit einem Wärmespeichermedium 10 gefüllten Kunststoffbeutel 1 1 , einem Kühler 12 mit Kühlschlaufen 13 und Hohlräumen 14 sowie einem Gebläse 15 mit seiner Düse 16. Der in dieser Figur als rechteckiger Kasten dargestellte Behälter 8 kann an die Einbaubedürfnisse innerhalb des Kühlgerätes angepasst und daher in seiner Gestalt variiert werden.
An der Außenseite des Behälters 8 sind die Verflüssiger-Rohrschlangen 9 entlanggeführt, die fest mit dem Behälter 8 verbunden sind. Die Verbindung weist einen guten Wärmeübergang zwischen den Verflüssiger-Rohrschlangen 9 und dem Behälter 8 auf. Ebenso sind die verwendeten Werkstoffe des Behälters 8 und der Verflüssiger-Rohrschlangen 9 gut wärmeleitend. In den Verflüssiger-Rohrschlangen 9 wird das Kältemittel verflüssigt.
In den Behälter 8 wird der mit dem flüssigen Wärmespeichermedium 10 gefüllte Kunststoffbeutel 1 1 gesteckt. Die Besonderheit dieser Lösung besteht darin, dass an die Dichtheit des Behälters 8 aufgrund der Verwendung des Kunststoffbeutels 1 1 keine Anforde- rung zu stellen sind, vielmehr ist der hermetisch dichte, mit dem Wärmespeichermedium 10 gefüllte Kunststoffbeutel 1 1 in der Lage, nahezu jede Innenform des Behälters 8 anzunehmen und mit der Innenseite des Behälters 8 großflächig Kontakt aufzunehmen.
An der Oberseite des Behälters 8 befindet sich der Kühler 12 mit seinen Kühlerschlau- fen 13. Der Kühler 12 ist fest mit dem Behälter 8 verbunden (siehe Fig. 2b) und besteht wiederum aus einem gut wärmeleitenden Werkstoff. Die hier dargestellte Ausführung des Kühlers 12 ist ein breites Metallband, das mäanderartig so gebogen ist, dass sich die einzelnen Kühlerschlaufen 13 berühren. Andere Ausführungen, sei es als Wabe oder Rippe, sind ebenfalls möglich.
Die Düse 16 befindet sich an der Druckseite des Gebläses 15, wird an eine der Stirnseiten des Kühlers 12 angeflanscht und überdeckt mit seiner Austrittsfläche die Stirnseite des Kühlers 12. Die Ausführungsform des Gebläses 15 ist vorzugsweise ein Radial- oder Tangentialgebläse um einerseits die Geräuschentwicklung gering zu halten und anderer- seits einen in der Breite des Kühlers 12 möglichst gleichmäßigen Luftstrom zu erzeugen. Allein durch die Bauform dieser Gebläse ist ein „dead spot" ausgeschlossen, wie er bei der Verwendung von Axialgebläsen nur aufwändig umgangen werden kann. Der Luftstrom wird durch Hohlräume 14 geleitet, die durch die Kühlerschlaufen 13 gebildet werden und führt eine große Wärmemenge ab.
Das durch den Kompressionsvorgang erhitzte gasförmige Kältemittel 7 gibt seine Wärme an die gut wärmeleitenden Verflüssiger-Rohrschlangen 9 ab. Die Verflüssiger- Rohrschlangen 9 wiederum führen einen Teil der Wärme an die Umgebungsluft, einen anderen Teil aber an den Behälter 8 ab. Da der Behälter 8 ebenfalls aus einem gut wär- meleitenden Werkstoff besteht, leitet dieser die Wärme in das Wärmespeichermedium 10, das sich in dem Kunststoffbeutel 1 1 befindet. Dieser Kunststoffbeutel 1 1 samt Wärmespeichermedium 10 befindet sich in dem durch den Behälter 8 gebildeten Innenraum und hat großflächig Kontakt mit dessen Innenwandung. Die Verflüssiger-Rohrschlangen 9 sind so dimensioniert, dass sie während der Laufzeiten des Verdichters 1 die überschüssige Wärme an die Umgebungsluft und an das Wärmespeichermedium 10 abführen können.
Um die in dem Wärmespeichermedium 10 gespeicherte Wärme möglichst schnell ebenfalls an die Umgebungsluft abgeben zu können, ist an der Oberseite des Behälters 8 ein Kühler 12 vorgesehen. In den durch die Kühlschlaufen 13 gebildeten Hohlräumen 14 des Kühlers 12 wird mittels des Gebläses 15 eine erzwungene Konvektion erzeugt, die in der Lage ist, eine große Wärmemenge von dem Kühler 12 abzuführen.
Durch den Einsatz des Wärmespeichermediums 10 ist es möglich, die durch den Verdichter 1 erzeugte Wärme zwischenzuspeichern und diese Wärme auch in den Stillstandszei- ten des Verdichters 1 an die Umgebungsluft abzugeben. Idealerweise wird das Gebläse deshalb während der Lauf- aber auch während der Stillstandszeiten des Verdichters betrieben. Auf diese Weise findet eine Wärmeabgabe nicht nur während der Laufzeit statt und es wird möglich, den neuen Verflüssiger wesentlich kleiner als bisher zu gestalten.
Das Wärmespeichermedium 10 soll eine hohe Wärmekapazität aufweisen, darf aber keine hohen Kosten verursachen, damit die Herstellkosten des neuen Verflüssigers nicht zu stark angehoben werden. Wasser erfüllt diese Anforderungen hervorragend.
Da keine Dichtigkeitsansprüche an den Behälter 8 gestellt werden, sind auch keine kom- plizierten Verfahren zur Herstellung notwendig. So ist es möglich, den Behälter 8 jederzeit
an die Einbauverhältnisse im Kühlgerät anzupassen. Der Raumbedarf, den der neue Verflüssiger einnimmt ist daher in jedem Fall geringer als bei den bisherigen technischen Lösungen.
Da das Gebläse 15 unabhängig von der Einschaltdauer des Verdichters 1 arbeitet, muss dieses nicht besonders leistungsfähig sein. Es kann daher ein preisgünstiges Gebläse, welches trotzdem sehr leise arbeitet, eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste:
1 Verdichter
2 flüssige Kältemittel
3 Drossel
4 Verdampfer
5 Thermostat
6 gekühlter Innenraum
7 gasförmiges Kältemittel
8 Behälter
9 Verflüssiger-Rohrschlangen
10 Wärmespeichermedium
1 1 Kunststoffbeutel
12 Kühler
13 Kühlerschlaufen
14 Hohlraum
15 Gebläse
16 Düse