EP2691711B1 - Kältegerät mit axiallüfter - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Axiallüfter, der eine Lagerkammer des Kälteieräts mit Kaltluft versorgt. Die DE 10 2009 002644 A1 offenbart ein Kältegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei einem Axiallüfter fällt die Blasrichtung mit der Richtung der Drehachse zusammen, so dass der erzeugte Luftstrom, soweit er nicht an Oberflächen außerhalb des Axiallüfters umgeformt wird, im Querschnitt im Wesentlichen kreisrund ist. Um Strömungsverluste zu minimieren, wäre es an sich zweckmäßig, den Luftstrom in einem Luftkanal gleichen Querschnitts zu führen. Ein solcher Luftkanal ist jedoch in einem Haushaltskältegerät kaum mit der benötigten Querschnittsfläche unterzubringen, ohne die Nutzbarkeit einer Lagerkammer, an der er sich entlang erstreckt, empfindlich einzuschränken. Es ist daher gebräuchlich, einen Axiallüfter in einem Innenraum eines Kältegerätegehäuses an einer von dessen Rückwand und Decke gebildeten Ecke mit in Tiefenrichtung des Gehäuses orientierter Achse anzubringen und einen Luftkanal, der sich von dem Axiallüfter aus zu einem Auslass in der Nähe einer Tür des Kältegerätegehäuses erstreckt, durch eine sich im Wesentlichen parallel zur Decke erstreckende Zwischenwand zu begrenzen, die sich in Höhe der Achse des Axiallüfters oder sogar darüber erstreckt. Der freie Querschnitt des Luftkanals und der Querschnitt des Axiallüfters überschneiden sich daher nur in einem kleinen Bereich, und da die Luftschaufeln des Axiallüfters, wenn sie diesen Bereich überstreichen, sich quer zur Achse bewegen, hat die von dem Axiallüfter angetriebene Luftströmung, wenn sie in den Luftkanal eintritt, einen Impuls nicht nur in Richtung der Lüfterachse, sondern entsprechend der Bewegung der Luftschaufeln auch quer dazu. Die Folge hieraus ist, dass die Luftströmung auch über den Auslass des Luftkanals ungleichmäßig verteilt ist und sich von dort aus ungleichmäßig über die Breite der Lagerkammer verteilt. Diese Ungleichverteilung führt zu einem Temperaturgradienten in Querrichtung der Lagerkammer.
• Um eine Mindestlagerdauer eines Kühlguts in der Lagerkammer unabhängig von dessen genauem Aufenthaltsort in der Lagerkammer spezifizieren zu können, muss die Temperatur in der gesamten Lagerkammer einen vorgegebenen Wert unterschreiten. Wenn jedoch die Lagerkammer einen Temperaturgradienten aufweist, und selbst der wärmste Ort der Lagerkammer diese vorgegebene Temperatur unterschreiten muss, dann folgt daraus, dass es andere Orte in der Lagerkammer gibt, deren Temperatur weit unter dem vorgegebenen Wert liegt und die kühl zu halten eine hohe Kühlleistung erfordert. Im Interesse der Energieeffizienz sollten daher Temperaturgradienten in der Lagerkammer möglichst niedrig gehalten werden.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit einem Axiallüfter und einem an den Axiallüfter anschließenden Luftkanal zu schaffen, bei dem auf eine ungleichmäßigen Strömungsverteilung im Luftkanal zurückgehende Temperaturgradienten in einer Lagerkammer vollständig oder wenigstens weitgehend unterdrückt sind.
• Die Aufgabe wird durch ein Kältegerät gemäß Anspruch 1 gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem Axiallüfter und einem daran anschließenden Luftkanal, wobei ein Einlass des Luftkanals gegen die Achse des Lüfters in einer ersten Richtung versetzt ist, der Luftkanal in Bezug auf eine durch die Achse des Lüfters verlaufende und zur Richtung des Versatzes parallele Ebene asymmetrisch ist. Während die vom Axiallüfter angetriebene Luft im Luftkanal aufgrund des Versatzes der Querschnitte von Axiallüfter und Luftkanal in dem Luftkanal bevorzugt auf eine Seite der Ebene, im Folgenden als erste Seite bezeichnet, drängt, kann die Asymmetrie einer solchen Ungleichverteilung entgegenwirken.
• In der Praxis wird die Achse des Lüfters meist in Tiefenrichtung einer Lagerkammer des Kältegeräts orientiert sein, in die der Luftkanal einmündet, und die Ebene verläuft vertikal und in Tiefenrichtung der Lagerkammer. Zur Vereinfachung des Verständnisses der Erfindung soll im Folgenden von einer solchen Orientierung ausgegangen werden, obwohl sich versteht, dass sich die Wirksamkeit der Erfindung von der Orientierung der Lüfterachse und des Versatzes im Raum nicht abhängt.
• Um eine gleichmäßige Verteilung der durch den Luftkanal strömenden Luft in der Lagerkammer zu erzielen, ist es zweckmäßig, wenn der Luftkanal vom Einlass zu einem Auslass hin zumindest quer zu der Ebene an Breite zunimmt.
• Wenn, wie oben erwähnt, ein auf einer ersten Seite der Ebene liegender Teil des Luftkanals von dem Axiallüfter stärker mit Luft beaufschlagt ist als ein auf der entgegengesetzten, zweiten Seite der Ebene liegender Teil des Luftkanals, dann sollte zum Ausgleich der auf der ersten Seite der Ebene liegende Teil des Luftkanals einen höheren Strömungswiderstand aufweisen als der auf der zweiten Seite liegende Teil.
• Dies kann in erster Linie dadurch erreicht werden, dass der freie Querschnitt des ersten Teils des Luftkanals auf wenigstens einem Teil seiner Länge kleiner ist als der freie Querschnitt des zweiten Teils des Luftkanals. Vorzugsweise ist hierfür in wenigstens einer zu der Ebene senkrechten Schnittebene der freie Querschnitt des ersten Teils höchstens halb so groß wie der des zweiten Teils.
• Je flacher und weiter gegen die Lüfterachse versetzt der Luftkanal ist, umso stärker muss im Allgemeinen die Asymmetrie des Luftkanals sein, um eine symmetrische Luftverteilung in der Lagerkammer zu erzielen. Daher ist die oben definierte Asymmetrie insbesondere dann zweckmäßig, wenn der Versatz so groß ist, dass die Achse des Lüfters nicht durch den Einlass des Luftkanals verläuft.
• Unter Fertigungsgesichtspunkten ist es besonders einfach, die benötigte Asymmetrie dadurch herzustellen, dass ein Auslass des Luftkanals von einer Seitenwand der Lagerkammer auf der ersten Seite der Ebene weiter beabstandet ist als von einer Seitenwand auf der zweiten Seite der Ebene. Eine solche Asymmetrie ist durch geeignet geformte seitliche Begrenzungswände des Luftkanals leicht realisierbar.
• Die Höhe des Luftkanals kann dann in einem zu der Ebene senkrechten Querschnitt konstant sein.
• Eine andere Möglichkeit, die Asymmetrie zu erzeugen, ist, dass die Höhe des Luftkanals in einem zu der Ebene senkrechten Querschnitt auf der ersten Seite geringer als auf der zweiten ist. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, den Auslass des Luftkanals auf beiden Seiten der Ebene bis an die Seitenwände der Lagerkammer heranzuführen, sodass ein über die gesamte Breite der Lagerkammer verteilter Luftvorhang bereits unmittelbar am Auslass des Luftkanals erhalten werden kann.
• Der Luftkanal kann ferner interne Strömungsleitelemente aufweisen, die angeordnet sind, um Luft von der ersten auf die zweite Seite der Ebene zu drängen.
• Weitere Vorteile der Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der
• Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:

Fig. 1

einen schematischen Teilschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät entlang einer vertikal und in Tiefenrichtung des Kältegerätegehäuses orientierten Schnittebene;

Fig. 2

einen horizontalen Schnitt entlang der Ebene II-II aus Fig. 1;

Fig. 3

einen zu Fig. 2 analogen Schnitt gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung; und

Fig. 4

einen Schnitt entlang der zur Lüfterachse senkrechten Ebene IV-IV der Fig. 3.

• Fig. 1 zeigt in einem schematischen Querschnitt den oberen Bereich eines Innenbehälters 1, der zusammen mit einer seine Außenseiten umgebenden isolierenden Schaumstoffschicht Teil eines Korpus eines Haushaltskältegerätes ist. Das vollständige Gehäuse des Haushaltskältegerätes umfasst außer dem Korpus noch eine daran angeschlagene Tür, von der eine wie der Innenbehälter 1 aus Kunststoff tiefgezogene Innenwand 2 in der Figur partiell dargestellt ist. Innenbehälter 1 und Innenwand 2 begrenzen einen Innenraum, der durch zu einer Rückwand 3 bzw. einer Decke 4 des Innenbehälters 1 parallele Trennwände 5, 6 unterteilt ist in eine Lagerkammer 7 für Kühlgut, eine an einer Ecke zwischen Decke 4 und Rückwand 3 angebrachte Lüfterkammer 8, einen sich entlang der Rückwand 3 erstreckenden Ansaugkanal 9 und einen unterhalb der Decke 4 verlaufenden Verteilerkanal 10. Ein Verdampfer kann in dem Verteilerkanal 10 oder einer (nicht dargestellten) Verdampferkammer am stromaufwärtigen (hier: unteren) Ende des Ansaugkanals 9 untergebracht sein. Die Verdampferkammer kann ihrerseits von dem Innenraum des Innenbehälters 1 abgeteilt oder, insbesondere im Falle eines Kombinationskältegerätes mit mehreren Lagerkammern 7, innerhalb eines anderen Innenbehälters abgeteilt sein.
• Die Lüfterkammer 8 enthält einen Axiallüfter 11 von an sich bekannter Bauart, mit einem quaderförmigen Rahmen 12, in dessen runder Durchgangsöffnung ein Rotor 13 mit Luftschaufeln 14 um eine Lüfterachse 15 drehangetrieben ist, um Luft aus dem Ansaugkanal 9 in den Verteilerkanal 10 zu drücken.
• Die Trennwand 6 erstreckt sich über die gesamte Breite der Decke 4 von einer Seitenwand des Innenbehälters 1 zur anderen und weist an ihrem rückwärtigen Rand mittig eine abwärts gerichtete Ausbuchtung 16 auf, die den freien Querschnitt des Axiallüfters 11 großenteils überdeckt, um den von ihm angetriebenen Luftstrom nach oben abzulenken und einem Einlass 17 des Verteilerkanals 10 zuzuführen, der sich oberhalb der Lüfterachse 15 erstreckt. Ein Teil des Luftstroms, der den Axiallüfter 11 unterhalb der Lüfterachse 15 passiert, wird vor dem Eintritt in den Verteilerkanal 10 wesentlich stärker abgelenkt und dementsprechend stärker gedämpft als ein Teil des Luftstroms, der den Axiallüfter 11 oberhalb der Lüfterachse 15 passiert. Dementsprechend ist der Beitrag des letzteren zum Luftstrom im Verteilerkanal 10 stärker, und die Richtung, in der sich die Luftschaufeln 14 oberhalb der Lüfterachse 15 bewegen, hat einen Einfluss auf die Verteilung des Luftstroms im Verteilerkanal 10. Wenn der Drehsinn des Rotors 13 beispielsweise linkshändig ist, dann resultiert daraus eine Vorzugsrichtung des Luftstroms im Verteilerkanal 10, wie durch einen Pfeil 18 in Fig. 2 angedeutet.
• Vom Axiallüfter 11 aus gesehen ist der Luftstrom in einem Teil 19 des Verteilerkanals 10 links von einer durch die Lüfterachse 15 verlaufenden Mittelebene 21 des Innenbehälters 1 (der Querschnittebene der Fig. 1) stärker als in einem rechts von ihr liegenden Teil 20. Dieser Tatsache wird Rechnung getragen, indem eine seitliche Begrenzungswand 22 des Verteilerkanals 10 auf der rechten Seite der Mittelebene 21 sich mit zunehmender Entfernung vom Axiallüfter 11 einer Seitenwand 23 des Innenbehälters 1 annähert und diese in Höhe eines Auslasses 24 des Verteilerkanals 10 erreicht, wohingegen eine entsprechende Begrenzungswand 25 links von der Mittelebene 21 in Höhe des Auslasses 24 eine Entfernung von der linken Seitenwand 26 aufweist, die etwa einem Drittel der Breite des Innenbehälters 1 entspricht. Dies sowie in den Verteilerkanal 10 von unten hineinragende, den Luftstrom nach rechts ablenkende Führungsrippen 27 bewirken, dass die Strömungsgeschwindigkeit am Auslass 24 in der Nähe der Mittelebene 21 deutlich höher ist als in der Nähe der Seitenwand 23, sodass durch die Umlenkung des Luftstroms an der Innenwand 2 der Tür auf beiden Seiten der Mittelebene 21 ein in etwa gleich starker Luftstrom erhalten wird, der entlang der Innenwand 2 abwärts und von der Mittelebene 21 fort strömt, so dass in einem ausreichenden Abstand von dem Auslass 24 ein über die gesamte Breite der Innenwand 2 verteilter, die Lagerkammer gleichmäßig durchspülender Luftstrom erhalten wird.
• Die Höhe des Verteilerkanals 10 ist in Breitenrichtung des Innenbehälters 1 von einer Begrenzungswand 22 zur anderen 25 konstant und nimmt vom Einlass 17 zum Auslass 24 hin kontinuierlich leicht ab, um trotz der zur Tür hin zunehmenden Breite des Verteilerkanals 10 eine im Wesentlichen gleichbleibende freie Querschnittsfläche zu gewährleisten.
• Fig. 3 zeigt einen zu Fig. 2 analogen Schnitt gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Bei dieser Ausgestaltung verlaufen Begrenzungswände 22', 25' symmetrisch beiderseits der Mittelebene 21 und erreichen in Höhe des Auslasses 24 die Seitenwände 23, 26 des Innenbehälters 1. Da der Verteilerkanal 10 bei dieser Ausgestaltung genauso wie in Fig. 1 gezeigt relativ zur Lüfterachse 15 nach oben versetzt ist, ist auch hier die Luftströmung am Einlass 17 des Verteilerkanals 10 ungleichmäßig verteilt und verläuft überwiegend in den sich links von der Mittelebene 21 erstreckenden Teil 19. Um dies auszugleichen und einen Teil der Luft in den Teil 20 rechts von der Mittelebene 21 abzulenken, ist hier die Höhe des Verteilerkanals 10 im Querschnitt senkrecht zur Mittelebene 21 variabel, wie in Fig. 4 am Beispiel eines Schnitts entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 gezeigt. Die Höhe des Verteilerkanals 10 nimmt hier von rechts nach links über die Breite des Innenbehälters 1 hinweg kontinuierlich ab. Die Querschnittsmodulation ist hier dadurch erzielt, dass die Dicke der unterseits horizontalen Trennwand 6 von rechts nach links zunimmt. Denkbar wäre aber auch, eine im Querschnitt horizontale Trennwand 6 von gleichbleibender Dicke vorzusehen, und stattdessen die Decke 4 des Innenbehälters 1 leicht schräg, von rechts nach links abschüssig, zu formen.
• Da bei dieser Ausgestaltung der Auslass 24 des Verteilerkanals beide Seitenwände 23, 26 des Innenbehälters 1 erreicht, ist ein Luftstrom von gleichmäßig verteilter Stärke über die gesamte Breite der Innenwand 2 hinweg unmittelbar ab dem Auslass 24 realisierbar.

Claims (10)

1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Axiallüfter (11) und einem dem Axiallüfter (11) strömungstechnisch angekoppelten Luftkanal (10), mit einem Einlass (17), der gegen die Achse (15) des Lüfters (11) in einer ersten Richtung versetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (10) in Bezug auf eine durch die Achse (15) des Axiallüfters (11) verlaufende und zur Richtung des Versatzes parallele Ebene (21) asymmetrisch ist.
2. Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebene (21) eine vertikal und in Tiefenrichtung verlaufende Mittelebene einer Lagerkammer (7) ist, in die der Luftkanal (10) einmündet.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (10) vom Einlass (17) zu einem Auslass (24) hin zumindest quer zu der Ebene (21) an Breite zunimmt.
4. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf einer ersten Seite der Ebene (21) liegender Teil (19) des Luftkanals (10) von dem Axiallüfter (11) stärker mit Luft beaufschlagt ist als ein auf der entgegengesetzten, zweiten Seite der Ebene (21) liegender Teil (20) des Luftkanals (10), und der auf der ersten Seite der Ebene (21) liegende Teil (19) des Luftkanals einen höheren Strömungswiderstand aufweist als der auf der zweiten Seite liegende Teil (20) des Luftkanals.
5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt des auf der ersten Seite liegenden Teils (19) des Luftkanals (10) auf wenigstens einem Teil seiner Länge kleiner ist als der freie Querschnitt des auf der zweiten Seite liegenden Teils (20) des Luftkanals.
6. Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer zu der Ebene (21) senkrechten Schnittebene der freie Querschnitt des auf der ersten Seite liegenden Teils (19) höchstens halb so groß ist wie der des auf der zweiten Seite liegenden Teils (20).
7. Kältegerät nach Anspruch 5 oder 6, soweit auf Anspruch 2 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass (24) des Luftkanals (10) von einer Seitenwand (26) der Lagerkammer (7) auf der ersten Seite weiter beabstandet ist als von einer Seitenwand (23) der Lagerkammer (7) auf der zweiten Seite.
8. Kältegerät nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Luftkanals (10) in einem zu der Ebene (21) senkrechten Querschnitt konstant ist.
9. Kältegerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des Luftkanals in einem zu der Ebene (21) senkrechten Querschnitt auf der ersten Seite (19) geringer als auf der zweiten (20) ist.
10. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (10) interne Strömungsleitelemente (27) aufweist, die angeordnet sind, um Luft von der ersten auf die zweite Seite der Ebene (21) zu drängen.

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