DE102005057165A1

DE102005057165A1 - Kältegerät mit Wassertank

Info

Publication number: DE102005057165A1
Application number: DE102005057165A
Authority: DE
Inventors: Martin Buchstab; Irene Dr. Dumkow; Adolf Dr. Feinauer; Klaus Flinner; Bernd Dr. Heger; Peter Dr. Nalbach; Kasim Yazan
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-05-31
Also published as: WO2007062952A1; EP1957916A1; US20150203344A1; US9097458B2; US20090044560A1; CN101317060A; US9879903B2

Abstract

Ein Kältegerät hat ein wärmeisolierendes Gehäuse (1, 8), eine in dem Gehäuse (1, 8) untergebrachte Lagerkammer (2) für Kühlgut, einen Wassertank (12), ein Gebläse (7) zum Antreiben eines über einen Verdampfer (6) verlaufenden Kaltluftstroms und eine Verteilereinrichtung (21) zum gesteuerten Verteilen des Kaltluftstroms auf wenigstens zwei Umlaufwege (9, 2, 24; 13, 24), von denen der erste (13, 24) in engerem thermischem Kontakt mit dem Wassertank (12) steht als der zweite (9, 2, 24).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem wärmeisolierenden Gehäuse, einer in dem Gehäuse untergebrachten Lagerkammer für Kühlgut und einem Wassertank. Ein solches Kältegerät ist aus WO 03/033976 A1 bekannt.

Der Wassertank eines solchen Kältegerätes dient im Allgemeinen zur Versorgung eines Trinkwasserspenders, der an einer Außenseite des Gehäuses des Kältegerätes montiert ist, und befindet sich in thermischem Kontakt mit der Lagerkammer, um eine Kühlung seines Inhalts und damit des am Spender abgezapften Trinkwassers zu gewährleisten.

Um zu verhindern, dass bei Temperaturen der Lagerkammer unter 0°C der Inhalt des Tanks gefriert, ist bei dem bekannten Kältegerät der Tank in eine Isolationsschicht der Tür eingebettet, so dass er eine Temperatur zwischen derjenigen der Lagerkammer und der Umgebungstemperatur annimmt.

Die allseitige Einbettung des Tanks in Isolationsmaterial führt dazu, dass wenn Wasser abgezapft worden ist und Frischwasser nachfließt, es sehr lange dauert, bis der Tankinhalt wieder seine stationäre Temperatur annimmt. Außerdem muss die Lagerkammer eine deutlich tiefere Temperatur als die angestrebte stationäre Temperatur des Tanks haben, damit letztere einen für den Benutzer akzeptablen Wert erreicht; das heißt, die Lagerkammer muss Gefriertemperatur aufweisen. Ein weiteres Problem ist, dass die Temperatur im Tank von der Umgebungstemperatur des Kältegerätes abhängt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit einem Wassertank zu schaffen, das es erlaubt, die Temperatur des Wassertanks unabhängig von der Umgebungstemperatur und der Temperatur der Lagerkammer einzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kältegerät mit einem wärmeisolierenden Gehäuse, einer in dem Gehäuse untergebrachten Lagerkammer für Kühlgut und einem Wassertank, welches ein Gebläse zum Antreiben eines über einen Verdampfer verlaufenden Kaltluftstroms und eine Verteilereinrichtung zum gesteuerten Verteilen des Kaltluftstroms auf wenigstens zwei Umlaufwege aufweist, von denen der erste in engerem thermischen Kontakt mit dem Wassertank steht als der zweite. Durch Regeln der Kaltluftdurchsätze auf den zwei Umlaufwegen ist es möglich, sowohl die Lagerkammer als auch den Wassertank auf unabhängig voneinander festlegbaren Solltemperaturen zu halten.

Im einfachsten Fall kann die Steuerung vom Hersteller oder Benutzer des Kältegerätes, zum Beispiel durch Justieren von Durchlassquerschnitten der zwei Umlaufwege, dauerhaft vorgenommen werden, um eine Mengenverteilung des Kaltluftstroms auf die zwei Umlaufwege zu erhalten, die eine wunschgemäße Kühlung des Wassertanks ergibt.

Alternativ kann auch dem Wassertank ein Temperaturfühler zugeordnet sein, und die Verteilereinrichtung ist eingerichtet, den Kaltluftdurchsatz auf dem ersten Umlaufweg in Abhängigkeit von der vom Temperaturfühler erfassten Temperatur zu regeln.

Es kann auch ein Sensor zum Erfassen oder Messen des Durchflusses von Wasser durch den Tank vorgesehen sein, um auf einfache Weise Kältebedarf des Tanks zu ermitteln.

Einer einfachen Ausgestaltung zufolge ist der Wassertank in der Lagerkammer angeordnet, und die Lagerkammer weist wenigstens zwei Einlassöffnungen für den Kaltluftstrom auf, von denen eine, die dem ersten Umlaufweg zuzurechnen ist, auf den Tank ausgerichtet ist. Bei einem solchen Aufbau wird der Wassertank über diese Auslassöffnung mit frischer Kaltluft angeblasen, bevor sich diese in der Lagerkammer verteilt, und kann dadurch bevorzugt gekühlt werden. Das heißt, obwohl sich der Wassertank in der Lagerkammer befindet, kann er eine Temperatur annehmen, die deutlich unter der mittleren Temperatur der Lagerkammer liegt.

Um einen starken Wärmezufluss in den Tank aus der umgebenden Lagerkammer zu vermeiden, kann der Tank unmittelbar an einer Wand des wärmeisolierenden Gehäuses oder in einer Nische dieser Wand angeordnet sein.

Einer zweiten Ausgestaltung zufolge ist der Tank außerhalb der Lagerkammer angeordnet, und der erste Umlaufweg hat einen stromaufwärtigen Abschnitt, der über den Tank verläuft, und einen stromabwärtigen Abschnitt, der durch die Lagerkammer verläuft. Auch hier kann der Tank stärker als die Lagerkammer gekühlt sein. Luft, die sich bereits am Tank etwas erwärmt hat, kann anschließend noch zur Kühlung der Lagerkammer genutzt werden. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Tank und Lagerkammer groß ist, zum Beispiel, wenn die Lagerkammer ein Kellerfach aufweist, durch welches der erste Umlaufweg nach Passieren des Tanks verläuft.

Wenn die Temperatur des Tanks nur wenig niedriger als die der Lagerkammer ist, oder wenn die Temperatur der Lagerkammer niedriger als die des Tanks ist, ist es nicht zweckmäßig, am Tank erwärmte Luft in die Lagerkammer zu leiten. In diesem Fall ist der Tank zweckmäßigerweise außerhalb der Lagerkammer angeordnet, und der erste Umlaufweg verläuft unter Umgehung der Lagerkammer über den Tank. Ein solcher Aufbau ist auch brauchbar, wenn die Tanktemperatur niedriger als die der Lagerkammer ist. Ein Kältegerätegehäuse, bei dem der erste Umlaufweg von der Lagerkammer getrennt ist, ist daher sowohl für ein Kühl- als auch für ein Gefriergerät geeignet und kann wegen dieser Vielseitigkeit preiswert in großen Stückzahlen gefertigt werden

In diesen letzteren Fällen ist der Tank vorzugsweise in eine Isolationsschicht einer Wand des Gehäuses eingebettet.

Dabei kann der erste Umlaufweg zwischen der Lagerkammer und dem Tank hindurch verlaufen. Um die Dicke der Wand gering zu halten, kann es auch zweckmäßig sein, wenn der erste Umlaufweg in einem einerseits von dem Tank und andererseits von der Lagerkammer begrenzten Winkel verläuft.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein Kältegerät gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
2 einen Schnitt gemäß einer zweiten Ausgestaltung;
3 einen Schnitt gemäß einer dritten Ausgestaltung;
4 einen Schnitt gemäß einer vierten Ausgestaltung;
5 eine Ansicht der Innenseite der Tür des Kältegerätes aus 4; und
6 einen Teilschnitt entlang der Linie VI-VI aus 5.
1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Kühlschrank in No-Frost-Bauweise, der ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Ein Korpus 1 des Kühlschranks ist an sich bekannter Weise aus einer festen Außenhaut und einem eine Lagerkammer 2 begrenzenden, aus Kunststoff einteilig tiefgezogenen Innenbehälter 3 zusammengefügt, und ein Zwischenraum zwischen Außenhaut und Innenbehälter 3 ist mit isolierendem Schaummaterial ausgefüllt.
In einer von der Lagerkammer 2 abgetrennten Kammer 5 befindet sich ein Verdampfer 6 und ein Gebläse 7. Eine Einlassöffnung 17 ist an einem der Tür 8 zugewandten Ende der Kammer 5 zwischen dieser und der Lagerkammer 2 gebildet. Sie ist, da sie außerhaöb der Schnittebene der Fig. liegt, in dieser als gestrichelte Kontur angedeutet. Benachbart zur Rückwand des Korpus 1 erstreckt sich ein Verteilerkanal 9, der einerseits mit der Kammer 5 und andererseits über eine Mehrzahl von vertikal verteilten Öffnungen 10 mit der Lagerkammer 2 kommuniziert. Am Einlass des Verteilerkanals 9 ist eine Klappe 11 angebracht, die in der gezeigten Stellung den Verteilerkanal 9 versperrt und eine Öffnung 38 freigibt, die in die Lagerkammer 2 benachbart zu einem Wassertank 12 mündet. Die Rückwände des Tanks 12 und des Innenbehälters 3 begrenzen einen Tankkühlkanal 13, durch den Kaltluft nach dem Durchgang durch die Öffnung 38 fließt, bevor sie sich in der Lagerkammer 2 verteilt.
Eine Zuleitung 14 des Tanks ist vorgesehen, um an ein öffentliches Trinkwassernetz angeschlossen zu werden; eine Ableitung 15 ist durch ein Gelenk der Tür 8 hindurch zu einem zentral in der Tür 8 angeordneten Trinkwasserspender 16 geführt. Die Zuleitung 14 kann gleichzeitig dazu dienen, einen Eisbereiter zu versorgen, der allerdings in der Figur nicht dargestellt ist, da er mit der Erfindung in keinem direkten Zusammenhang steht.
In der Darstellung der 1 ist gezeigt, dass sich der Tankkühlkanal 13 entlang der Rückseite des in der Lagerkammer 2 platzierten, in etwa quaderförmigen Tanks 12 erstreckt. Um einen Wärmeaustausch des Tanks 12 mit dem Rest der Lagerkammer 2 zu beschränken, kann sich der Tankkühlkanal 13 zusätzlich auch über Seitenwände des Tanks 12 außerhalb der Schnittebene der Figur erstrecken, oder der Tank 12 kann sich in Breitenrichtung des Korpus 1 jeweils von einer Seitenwand zur entgegengesetzten erstrecken, um unmittelbar an deren Isolationsschicht anzugrenzen und so einen Wärmeaustausch mit dem Rest der Lagerkammer über die Seitenwände zu verhindern.
In einer in 2 gezeigten Abwandlung ist der Tankkühlkanal 13 auch entlang der Unter- und Vorderseite des Tanks 12 geführt und erstreckt sich von dort bis zur Einlassöffnung 17 der Kammer 5. Diese Konstruktion erlaubt es, die zum Kühlen des Tanks 12 eingesetzte Kaltluft völlig getrennt von derjenigen zu führen, die durch den Rest der Lagerkammer 2 strömt. Anders als bei der Ausgestaltung der 1 kann es somit nicht zu einer zeitweiligen Erwärmung der Lagerkammer 2 kommen, falls eine große Menge Wasser aus dem Tank 12 abgezapft und durch warmes Wasser ersetzt wird und die Luft im Tankkühlkanal 13 dadurch wärmer wird als in der restlichen Lagerkammer 2.
3 zeigt eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kältegerätes. Wie bei den zuvor betrachteten Ausgestaltungen ist im Korpus 1 oberhalb der Lagerkammer 2 eine Kammer 5 mit Verdampfer 6 und Gebläse 7 abgeteilt, und eine Klappe 11 ist beweglich zwischen einer in der Figur gezeigten Stellung, in welcher sie einen entlang der Rückwand der Lagerkammer 2 verlaufenden Verteilerkanal 5 versperrt und einen Tankkühlkanal 13 freigibt, und einer Stellung, in der sie den Verteilerkanal 9 freigibt und den Tankkühlkanal 13 sperrt. Der Tankkühlkanal 13 umfasst bei dieser Ausgestaltung einen ersten Abschnitt 18, der innerhalb des Korpus 1 zur Tür 8 hin verläuft, und einen zweiten Abschnitt 19, der im Inneren der Tür 8 zwischen dem Tank 12 und der Lagerkammer 2 verläuft. Die Abschnitte stoßen an zwei Schrägflächen des Korpus 1 und der Tür 8 aufeinander, die einander bei geschlossener Tür 8 parallel gegenüberliegen und dabei eine Gummidichtung 39 zusammengedrückt halten.
In der Darstellung der 3 mündet der zweite Abschnitt 19 unterhalb des Tanks 12 in die Lagerkammer 2. Alternativ käme in Betracht, den zweiten Abschnitt 19 innerhalb der Tür 8 wieder aufwärts und zurück zu der (nicht dargestellten) Einlassöffnung der Kammer 5 zu führen, um so voneinander getrennte Strömungswege einerseits durch die Lagerkammer 2, andererseits am Tank 12 entlang zu realisieren und dadurch zu verhindern, dass am Tank über die Temperatur der Lagerkammer 2 erwärmte Luft in die Lagerkammer 2 abgegeben wird.
Anstelle der in 3 gezeigten Anbringung des Tanks 12 in der Tür 8 oberhalb des Trinkwasserspenders 16 käme auch in Betracht, in diesem Bereich einen Eisbereiter zu platzieren und den Tank stattdessen in der Tür Höhe des Trinkwasserspenders 16 anzuordnen.
Bei der in 4 dargestellten Ausgestaltung ist die Strömungsrichtung der Luft in der Kammer 5 von hinten nach vorn, im Gegensatz zu den oben betrachteten Ausgestaltungen. Verteilerkanäle 20 (siehe 5) zum Verteilen von Kaltluft aus der Kammer 5 in der Lagerkammer 2 erstrecken sich außerhalb der Schnittebene der 4 in der Tür 8 und sind in 4 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Ein Ventil 21 ist umschaltbar zwischen einer Stellung, in der es die Verteilerkanäle 20 mit der Kammer 5 verbindet, und einer Stellung, in der es einen im Inneren der Tür 8 verlaufenden Tankkühlkanal 13 speist. Teile des Tankkühlkanals 13, die außerhalb der Schnittebene der 4 liegen, sind in der Figur als gestrichelter Umriss dargestellt. Der Tankkühlkanal 13 verläuft entlang seitlicher Wände des Tanks 12, passiert eine unterhalb des Tanks liegende Nische 22, welche den Wasserspender 16 enthält, und erstreckt sich schließlich bis zu einem Übergangsstück 23 am unteren Rand der Tür 8, an den sich im Korpus 1 ein Ansaugkanal 24 anschließt. Dieser erstreckt sich unterhalb des Bodens der Lagerkammer 2 und entlang von deren Rückwand. Im Bereich der Rückwand zwischen Ansaugkanal 24 und Lagerkammer 2 gebildete Ansaugöffnungen 25 ermöglichen die Rückführung von Luft aus der Lagerkammer 2 zur Verdampferkammer 5.
5 zeigt eine Ansicht der Rückseite der Tür 8. In einer Schrägfläche 26 im oberen Bereich der Tür befinden sich drei Öffnungen 27, 27, 28, denen bei geschlossener Tür 8 entsprechende Öffnungen des Korpus 1 gegenüberliegen, und von denen in einer ersten Stellung des Ventils 21 die beiden äußeren 27 und in einer zweiten Stellung die mittlere 28 mit Kaltluft gespeist wird. Die zwei Öffnungen 27 gehören zu Verteilerkanälen 20, die sich entlang der Innenseite der Tür 8 vertikal nach unten erstrecken und jeweils eine Mehrzahl von Auslassöffnungen 29 in unterschiedlichen Höhen aufweisen, über welche Kaltluft über die Höhe der Lagerkammer 2 verteilt abgegeben wird.
Die Öffnung 28 gehört zu dem zwischen den zwei Verteilerkanälen 20 verlaufenden Tankkühlkanal 13, dessen in der Figur verdeckter Umriss ebenfalls gestrichelt eingezeichnet ist. Der Tankkühlkanal 13 ist von der Lagerkammer 2 durch eine flache Kunststoffschale 30 abgegrenzt, die sich von der Öffnung 28 über im wesentlichen die gesamte Höhe der Tür bis zu einer Öffnung 40 an deren unterem Rand erstreckt und in ihrem oberen Bereich eine in die Lagerkammer 2 vorspringende Ausbuchtung 31 aufweist, welche den Tank 12 sowie die Nische 22 verdeckt.
Wie in dem Schnitt der 6 genauer zu erkennen, ist die Tür 8 wie der Korpus aus einer festen Außenhaut, einer aus Kunststoff tiefgezogenen Innenwand 33 und einer dazwischen eingeschlossenen Schicht 34 aus isolierendem Schaumstoff aufgebaut und weist eine von der Schale 30 überdeckte Aussparung 32 auf, in der der Tank 12 untergebracht ist. In der Darstellung der 6 erstreckt sich der Tankkühlkanal 13 beiderseits des Tanks 12 in einem Winkel 36, der einerseits durch Seitenwände des Tanks 12 und andererseits durch die Schale 31 begrenzt ist, die den Kanal 13 von der Lagerkammer 2 trennt. Ein Spalt 35 zwischen dem Tank 12 und der Schale 31 ist mit Isolationsmaterial ausgefüllt, um den Tank 12 von der Lagerkammer 2 thermisch weitgehend zu entkoppeln. Der Spalt 35 könnte aber auch leer gelassen sein, um ebenfalls als der Tankkühlkanal 13 zu fungieren.
Um den Wärmeaustausch zwischen dem Tank 12 und der in dem Kühlkanal 13 fließenden Luft zu intensivieren, kann der Tank 12 mit abstehenden Kühlrippen 37, wie gezeigt, versehen sein.
Aufgrund der Anordnung des Tanks 12 in einer der isolierenden Wände des Kältegerätegehäuses zwischen der gekühlten Lagerkammer 2 und der Umgebung stellt sich in dem Tank 12 eine Temperatur ein, die zwischen derjenigen der Lagerkammer 2 und derjenigen der Umgebung liegt, ohne dass der Kanal 13 mit Kaltluft beaufschlagt werden müsste. Eine Versorgung des Kanals 13 mit Kaltluft ist nur dann erforderlich, wenn eine niedrigere Temperatur des Wassers im Tank gewünscht ist, als sich im thermischen Gleichgewicht zwischen Lagerkammer und Umgebung selbsttätig einstellt, oder wenn eine schnelle Abkühlung des Tankinhalts gewünscht ist. Um Letzteres zu gewährleisten, kann, wie oben erläutert, die Temperatur des Wassers im Tank mit Hilfe eines nicht gezeigten Temperatursensors erfasst und der Kanal 13 mit Kaltluft beaufschlagt werden, wenn die erfasste Temperatur über einem Sollwert liegt; es ist aber auch möglich, zu erfassen, dass oder wie viel Wasser an dem Trinkwasserspender 16 abgezapft wird, um anschließend eine feste oder der abgezapften Wassermenge proportionale Menge an Kaltluft in den Kanal 13 einzuspeisen und so frisch in den Tank 12 nachgeströmtes Wasser schnell herunterzukühlen. Eine derartige Steuerung der Kühlung des Tanks 12 ist insbesondere preiswert realisierbar an Kältegeräten, die mit einem eingebauten Wasserfilter und einer Messvorrichtung zum Erfassen des kumulierten Wasserdurchsatzes durch das Filter ausgestattet sind. Eine solche Messvorrichtung dient herkömmlicherweise dazu, anhand des Wasserverbrauchs abzuschätzen, wann das Filter verbraucht ist und ersetzt werden muss; sie ist aber ohne Weiteres auch brauchbar, um Kühlungsbedarf am Wassertank 12 qualitativ oder quantitativ abzuschätzen.

Claims

Kältegerät mit einem wärmeisolierenden Gehäuse (1, 8), einer in dem Gehäuse (1, 8) untergebrachten Lagerkammer (2) für Kühlgut und einem Wassertank (12), gekennzeichnet durch ein Gebläse (7) zum Antreiben eines über einen Verdampfer (6) verlaufenden Kaltluftstroms und eine Verteilereinrichtung (11, 21) zum gesteuerten Verteilen des Kaltluftstroms auf wenigstens zwei Umlaufwege (9, 2; 13), von denen der erste (13) in engerem thermischem Kontakt mit dem Wassertank (12) steht als der zweite (9, 2).
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassertank (12) in der Lagerkammer (2) angeordnet ist und die Lagerkammer (2) wenigstens zwei Einlassöffnungen (10, 38) für den Kaltluftstrom aufweist, von denen eine (38) auf den Tank (12) ausgerichtet ist.
Kältegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (12) unmittelbar an einer Wand des wärmeisolierenden Gehäuses (1, 8) oder in einer Nische der Wand angeordnet ist.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (12) außerhalb der Lagerkammer (2) angeordnet ist, dass ein stromaufwärtiger Abschnitt (13) des ersten Umlaufwegs über den Tank (12) und ein stromabwärtiger Abschnitt des ersten Umlaufwegs durch die Lagerkammer (2) verläuft.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (12) außerhalb der Lagerkammer (2) angeordnet ist und dass der erste Umlaufweg (13, 24) unter Umgehung der Lagerkammer (2) über den Tank (12) verläuft.
Kältegerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tank (12) in eine Isolationsschicht einer Wand (8) des Gehäuses (1, 8) eingebettet ist.
Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umlaufweg (13) zwischen der Lagerkammer (2) und dem Tank (12) hindurch (35) verläuft.
Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umlaufweg (13) in einem einerseits von dem Tank (12) und andererseits von der Lagerkammer (2) begrenzten Winkel (36) verläuft.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassertank (12) an einer Tür (8) des Gehäuses (1, 8) angeordnet ist.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilereinrichtung (11, 21) ein Wegeventil umfasst.
Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Messvorrichtung zum Erfassen von Wasserdurchsatz durch den Tank (12) umfasst.