DE10227134A1 - Kühlgutbehälter für ein Kältegerät - Google Patents

Abstract

Ein Kühlgutbehälter (1) für ein Kältegerät hat eine oder mehrere Behälterwände (2, 3, 5, 6), von denen wenigstens eine Behälterwand (2, 3, 5, 6) einen Tank (13) für eine thermische Ballastmasse aufweist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlgutbehälter zur Verwendung in einem Kältegerät wie etwa einem Kühlschrank und insbesondere einem Gefrierschrank oder einer Gefriertruhe.
• Kältegeräte verfügen herkömmlicherweise über einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer, in welchem eine Flüssigkeit sich entspannen, verdampfen und dabei Kälte erzeugen kann, und einen Verflüssiger, in dem das Gas wieder in Flüssigkeit umgewandelt wird, sowie einen Verdichter, der das aus dem Verdampfer kommende Gas ansaugt, verdichtet und in den Verflüssiger pumpt. Der Verflüssiger wird in Gang gesetzt, wenn die Temperatur in einer mit dem Verdampfer thermisch verbundenen Kühlkammer über einen ersten Sollwert ansteigt, und wird wieder ausgeschaltet, wenn die Temperatur in der Kühlkammer einen zweiten, niedrigeren Sollwert unterschreitet.
• Die Amplitude der Temperaturschwankungen am Verdampfer ist wesentlich größer als in der Kühlkammer selbst, so dass der Verdampfer im Laufe einer Betriebsphase des Verdichters häufig auf extrem tiefe Temperaturen heruntergekühlt wird, in denen der Wirkungsgrad des Kältemittelkreises schlecht ist, bevor in der Kühlkammer der zweite Grenzwert unterschritten und der Verdichter wieder ausgeschaltet wird.
• Um solche Betriebsphasen des Verdichters mit schlechtem Wirkungsgrad zu vermeiden und somit die Energieeffizienz eines Kältegerätes zu verbessern, ist in EP 0 794 396 A1 vorgeschlagen worden, am Verdampfer eines Kältegeräts einen Tank für eine eutektische Lösung anzubringen, die im Laufe einer Betriebsphase des Verdichters einen Phasenübergang durchläuft und in einer darauffolgenden Standphase den entgegengesetzten Phasendurchgang durchläuft. Durch Kontakt des Verdampfers mit der eutektischen Lösung wird in der Betriebsphase des Verdichters eine Unterkühlung desselben vermieden und damit ein guter Wirkungsgrad aufrecht erhalten, wobei dem Eutektikum eine große Menge an Wärmeenergie entzogen werden kann, die dieses in der darauffolgenden Standphase aus der Kühlkammer wieder aufnimmt.
• Eine ähnliche Konstruktion eines Kältegerätes ist in DE 199 48 480 A1 beschrieben. Hier wird vorgeschlagen, ein Wärmespeichermedium enthaltende Beutel zwischen den Kältemittelleitungen eines Verdampfers für ein Kältegerät anzubringen.
• Beiden Vorschlägen ist gemein, dass das Eutektikum bzw. Wärmespeichermedium ein fest eingebauter Bestandteil eines Kältegeräts ist. Infolgedessen muss beim Abtauen eines solchen Kältegerätes auch das Eutektikum bzw. Wärmespeichermedium über 0°C erwärmt werden, um den Verdampfer zu enteisen, was die Dauer des Abtauprozesses erheblich in die Länge zieht oder, falls dem Abtauen mit Hilfe einer Heizung nachgeholfen würde, den Energieverbrauch des Kältegerätes erhöht.
• Es ist ferner bekannt, in ein Gefriergerät ein Wärmespeichermedium enthaltende Behälter, landläufig als Kühlakkus bezeichnet, einzubringen, um diese darin einzufrieren und ihre Wärmekapazität anschließend zu nutzen, um Kühlgut außerhalb eines Kältegerätes, z.B. im Rahmen des Abtauens eines Kältegerätes ausgeladenes Kühlgut, kalt zu halten. Die in solchen Kühlakkus verwendeten Wärmespeichermedien haben im allgemeinen einen Gefrierpunkt oberhalb des Sollbereiches eines Gefriergeräts, um sicherzustellen, dass diese nach ausreichender Lagerzeit in einem Gefriergerät zuverlässig eingefroren sind und eingefroren bleiben, solange sich die Kühlraumtemperatur des Gefriergeräts im Sollbereich bewegt, so dass bei Entnahme zu einem beliebigen Zeitpunkt ihre vollständige Kühlleistung genutzt werden kann.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, Mittel bereitzustellen, die einerseits einen normalen Kühlbetrieb eines Kältegeräts mit hoher Wirtschaftlichkeit erlauben, und die andererseits einen Abtauprozess des Kältegeräts nicht verlängern bzw. den mit dem Abtauprozess verbundenen Energiebedarf nicht erhöhen.
• Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kühlgutbehälter mit dem Merkmal des Anspruchs 1 bzw. ein mit einem solchen Kühlgutbehälter ausgestattetes Kältegerät, wie in Anspruch 10 definiert.
• Die Verwendung einer thermischen Ballastmasse, insbesondere eines eutektischen Materials, in einem Tank des Kühlgutbehälters ermöglicht einerseits in der aus EP 0 794 396 A1 bekannten Weise eine Verringerung des Temperaturhubs des Verdampfers und damit einen guten Wirkungsgrad, andererseits ist dadurch, dass der Behälter für die thermische Ballastmasse zu einem Teil des Kühlgutbehälters gemacht ist, die Möglichkeit gegeben, beim Abtauen den Behälter mitsamt dem Kühlgut aus dem Kältegerät zu entnehmen, so dass es zum Abtauen des Kältegeräts nicht erforderlich ist, die Ballastmasse zu erwärmen. Im Gegenteil schützt sie, wenn der erfindungsgemäße Kühlgutbehälter mitsamt darin befindlichem Kühlgut aus dem Kältegerät entnommen wird, das darin gelagerte Kühlgut während des Abtauens vor ungewollter Erwärmung.
• Einer ersten bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist der Tank für die thermische Ballastmasse abnehmbar an der Wand des Kühlgutbehälters montiert. So kann der Tank im Falle einer Beschädigung leicht ausgetauscht werden, ohne dass eine Reparatur oder ein Austausch des gesamten Kühlgutbehälters erforderlich werden.
• Besonders bevorzugt ist dabei, wenn der Tank an einer Innenseite der Wand montiert ist. Dies gibt dem Benutzer des Kältegerätes die Möglichkeit, im Falle von Platzmangel den Tank zu entfernen und dadurch im Kühlgutbehälter freigewordenen Platz mit Kühlgut zu füllen.
• Einer zweiten Ausgestaltung zufolge ist es die Wand selbst, die einen Hohlraum enthält, in dem der Tank angeordnet ist oder der den Tank bildet.
• Einer Weiterbildung zufolge begrenzen dabei mehrere Wände einen zusammenhängenden Hohlraum, in dem sich der Tank befindet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung des Kühlgutbehälters aus einer geringen Zahl von Teilen.
• Alternativ können mehrere Wände des Kühlgutbehälters jeweils einen Hohlraum begrenzen, wobei jeder Hohlraum einen Tank enthält oder bildet. Dies ermöglicht es, den Kühlgutbehälter aus einer Mehrzahl von vergleichsweise einfach geformten und einfach herstellbaren Elementen zusammenzusetzen.
• Um einer Erwärmung von zum Abtauen mitsamt dem Behälter entnommenem Kühlgut entgegenzuwirken, kann der erfindungsgemäße Kühlgutbehälter vorteilhaft mit einem an seinen Seitenwänden lösbarem Deckel ausgestattet sein. Insbesondere kann auch dieser Deckel wiederum einen Tank für thermische Ballastmasse bilden.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
• 1 einen Kühlgutbehälter nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung, teilweise aufgeschnitten;
• 2 einen Kühlgutbehälter gemäß einer zweiten Ausgestaltung;
• 3 eine Abwandlung des Behälters aus 2;
• 4 eine Abwandlung des Behälters aus 1; und
• 5 eine dritte Ausgestaltung des Behälters.
• 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kühlgutbehälters nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung, wobei eine Ecke abgeschnitten ist, um die innere Struktur zu zeigen. Der Kühlgutbehälter 1 ist ein im wesentlichen quaderförmiger, an der Oberseite offener Kasten mit einem Boden 2, einer vorderen Wand 3, an deren unterer Kante ein Eingriffausschnitt 4 gebildet ist, um den Behälter leicht mit der Hand greifen und aus der Kühlkammer eines Kältegerätes herausziehen zu können; einer Rückwand 5 und zwei Seitenwänden 6. Die Wände 2 bis 6 sind jeweils durch eine innere und eine äußere Schale 7, 8 gebildet, die aus Kunststoff oder Metall tiefgezogen oder aus Kunststoff im Spritzguss geformt sein kann. Die zwei Schalen 7, 8 umschließen einen Hohlraum 9, der mit einer eutektischen Lösung, vorzugsweise einem Wasser-Alkohol-Gemisch, als thermischer Ballastmasse gefüllt ist. Bei dieser Ausgestaltung erstreckt sich der Hohlraum 9 zusammenhängend über sämtliche Wände 2 bis 6. Die eutektische Lösung ist hier unmittelbar in den Hohlraum eingefüllt. Ein solcher Kühlgutbehälter 1 kann z.B. hergestellt werden, indem eine abgemessene Menge der eutektischen Lösung in die äußere Schale 8 eingefüllt, dann die innere Schale 7 eingesetzt und beide an ihren oberen Rändern verschweißt werden. Denkbar ist auch, zunächst die zwei Schalen 7, 8 zu verschweißen, dann durch einen Einfüllstutzen das Eutektikum einzufüllen und den Einfüllstutzen anschließend abzuklemmen und zu verschweißen.
• Eine andere Möglichkeit ist, die eutektische Lösung zunächst in Beutel abzufüllen, deren Größe jeweils einer der Wände 2 bis 6 entspricht, die Beutel an der entsprechenden Wand einer der Schalen 7, 8 z.B. durch Kleben zu befestigen und anschließend die Schalen 7, 8 zusammenzufügen. Bei dieser Abwandlung führt eine Beschädigung einer der Schalen 7, 8 nicht zum Auslaufen der Lösung.
• Selbstverständlich ist es auch denkbar, die zwei Schalen 7, 8 als einen einteiligen Hohlkörper durch Blasen zu formen und eine zum Einfüllen des Eutektikums verwendete Öffnung des Hohlkörpers anschließend zu verschließen.
• Nicht dargestellte Rasthaken für die lösbare Verankerung des Kühlgutbehälters 1 an Auszugschienen eines Kältegeräts befinden sich an der Unterseite des Bodens 2. Durch Lösen der Rasthaken kann der Kühlgutbehälter 1 als Ganzes zusammen mit darin gegebenenfalls enthaltenem Kühlgut aus dem Kältegerät entnommen und an einem anderen Ort zwischengelagert werden, wenn das Kältegerät abgetaut werden soll. Dabei bilden die mit der eutektischen Lösung gefüllten Wände des Kühlgutbehälters 1 einen thermischen Puffer, der im Behälter 1 befindliches Kühlgut solange zuverlässig auf der Solltemperatur des Kältegeräts hält, wie wenigstens noch ein Teil der Lösung in den Wänden gefroren ist.
• Eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kühlgutbehälters ist in 2 dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung ist der Kühlgutbehälter 11 aufgebaut aus einem steifen Gehäuse 12 mit einer einfachen Wandung, das an der Innenseite seiner Wände mit Befestigungsmitteln für einen oder mehreren eine eutektische Lösung aufnehmende Tanks 13 versehen ist. In der Figur ist lediglich ein Tank 13 zur Anbringung an der in der Figur hinten liegenden Seitenwand 6 dargestellt; selbstverständlich können entsprechende Tanks auch an allen anderen Wänden 2, 3, 5 angebracht sein.
• Der Tank 13 ist ein flacher, quaderförmiger Körper aus einem geringfügig flexiblem Kunststoff, der mit eutektischer Lösung gefüllt ist. Die Form des Tanks unterscheidet sich nicht wesentlich von der herkömmlicher Kühlakkus, ein Unterschied liegt jedoch in der Gefriertemperatur der Lösung, mit der der Tank 13 befüllt ist. Während diese bei einem Kühlakku oberhalb eines typischen Lagertemperaturbereichs der Kühlkammer eines Haushaltsgefriergerätes von ca. –17 bis –18°C liegen muss, liegt die Gefriertemperatur des Eutektikums im Tank 13 exakt in diesem Temperaturbereich, um zu erreichen, dass im Laufe einer Betriebsphase des Verdichters des Gefriergerätes das Eutektikum möglichst vollständig gefriert und in einer anschließenden Standphase des Verdichters wieder auftaut.
• Die Befestigungsmittel für den Tank 13 sind in der 2 zwei vertikale Stege 14, die jeweils einander gegenüberliegend an der vorderen Wand 3 und der Rückwand 5 des Behälters 11 ausgeformt sind. Selbstverständlich ist eine Vielzahl anderer Arten von Befestigungsmitteln denkbar, z.B. an einen Tank angeformte Haken zum Einhängen des Tanks an einer oberen Kante einer der Wände 3, 5 oder 6.
• 3 zeigt den Kühlgutbehälter aus 2 mit einer Mehrzahl von Tanks 13, im folgenden mit 13a bis 13c bezeichnet, in einer auseinandergezogenen Darstellung. Zwei Tanks 13a sind vorgesehen zur Anbringung an den Seitenwänden 6; ein dritter, größerer Tank 13b deckt den Boden 2 ab und ist mit einem Griffausschnitt 15 versehen, der so bemessen ist, dass ein Benutzer einen Finger einführen kann, um den Tank 13b vom Boden 2 abzuheben, und ein vierter Tank 13c ist vorgesehen zum Abdecken der Rückwand 5. Ein weiterer Tank mit den Abmessungen des Tanks 13c könnte vorgesehen werden, um auch die Innenseite der vorderen Wand 3 abzudecken; da aber die vordere Wand 3 relativ weit vom Verdampfer des Kältegeräts entfernt ist, in dem der Behälter 11 montiert wird – dieser befindet sich im allgemeinen an der Rückseite der Kühlkammer oder erstreckt sich horizontal in deren Innerem jeweils unterhalb der Kühlgutbehälter 1 – ist ein Tank an der vorderen Wand 3 im allgemeinen einer relativ hohen Temperatur ausgesetzt, so dass im Laufe einer Betriebsphase des Verdichters allenfalls ein kleiner Teil des darin enthaltenen Eutektikums gefriert. Der Nutzen eines Tanks an der vorderen Wand als thermischer Puffer während des normalen Kühlbetriebs des Kältegerätes ist daher geringer als bei an anderen Wänden angeordneten Tanks; die wirksamsten Tanks sind unter diesem Gesichtspunkt die am Boden oder an der Rückwand angeordneten.
• 4 zeigt noch einmal den Kühlgutbehälter 1 der 1, diesmal in Verbindung mit einem Deckel 17. Der Deckel 17 ist wie der Kühlgutbehälter 1 hohl und mit der eutektischen Lösung gefüllt. Der Rand des Deckels ist mit einer umlaufenden Aussparung 18 versehen, so dass der Deckel 17 einerseits mit seinem Rand auf der oberen Kante der Wände 3, 5, 6 aufliegt und andererseits ein Stück weit in den Kühlgutbehälter 1 eingreifen kann und dadurch gegen seitliches Verrutschen gesichert ist. Der Deckel 17 muss sich während der normalen Nutzung des Kühlgutbehälters 1 in einem Kältegerät nicht auf dem Behälter 1 befinden; er kann aber aufgelegt werden, um die Wärmepufferwirkung zu intensivieren. Wenn der Kühlgutbehälter 1 zum Abtauen des Kältegeräts entnommen werden soll, empfiehlt es sich, vorab den Deckel 17 einzufrieren und den entnommenen Kühlgutbehälter 1 damit zu verschließen, so dass darin enthaltenes Kühlgut an allen Seiten von der eutektischen Lösung umgeben ist.
• 5 zeigt eine dritte Ausgestaltung des Kühlgutbehälters 2!
• Bei diesem Behälter sind die vordere Wand 3 und die Seitenwände mit einfacher Wandung ausgebildet und einteilig verbunden; die Rückwand 5 und der Boden 2 sind jeweils mit Eutektikum gefüllte Hohlkörper, die mit dem die vordere Wand 3 und die Seitenwände bildenden Element sowie untereinander fest, z.B. durch Klebung, verbunden sind.
• Selbstverständlich könnten noch andere als die gezeigten Wände 2, 5 als Hohlkörper ausgeführt sein, oder lediglich eine könnte als Hohlkörper ausgeführt sein. Die einfachen Wände, die keine Wärmepufferfunktion erfüllen, könnten im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch weggelassen sein, d.h. im Extremfall könnte der Behälter allein auf den mit Eutektikum gefüllten Boden 2 ohne vertikale Wände reduziert sein.

Claims (10)

1. Kühlgutbehälter (1, 11, 21) für ein Kältegerät mit wenigstens einer Behälterwand, darunter ein Boden (2) und optional eine oder mehrere Seitenwände (3, 5, 6), dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Behälterwand (2, 3, 5, 6) einen Tank (13) für eine thermische Ballastmasse aufweist.
2. Kühlgutbehälter (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (13) abnehmbar an der Behälterwand (2 ,3 ,5 ,6) montiert ist.
3. Kühlgutbehälter (11) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (13) an einer Innenseite der Behälterwand (2 ,3 ,5 ,6) montiert ist.
4. Kühlgutbehälter (1, 21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (2, 3, 5, 6) einen Hohlraum (9) begrenzt, in dem der Tank (13) angeordnet ist oder der den Tank (13) bildet.
5. Kühlgutbehälter (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Wände (2, 3, 5, 6) einen zusammenhängenden Hohlraum (9) begrenzen, in dem sich der Tank (13) befindet.
6. Kühlgutbehälter (21) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Mehrzahl von Wänden (2, 5) aufweist, die jeweils einen Hohlraum begrenzen, wobei jeder Hohlraum (9) einen Tank (13) enthält oder bildet.
7. Kühlgutbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er Seitenwände (3, 5, 6) und einen an den Seitenwänden lösbar befestigten Deckel (17) aufweist.
8. Kühlgutbehälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (17) einen Tank für eine thermische Ballastmasse bildet.
9. Kühlgutbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Tank (13, 17) mit einer eutektischen Lösung als thermische Ballastmasse gefüllt ist.
10. Kältegerät mit einem Kühlgutbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlgutbehälter (1, 11) mitsamt dem Tank (13, 17) aus dem Kältegerät entnehmbar ist.