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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät wie einen Kühlschrank, eine Gefriertruhe bzw. einen Gefrierschrank oder eine Kühl-Gefrier-Kombination, und ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers in einem Kältegerät.
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STAND DER TECHNIK
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Im Bereich von Haushaltskältegeräten sind sogenannten No-Frost-Kältegeräte bekannt, bei denen mittels eines Gebläses oder Ventilators Luft zwischen einem Lagerfach und einer Verdampferkammer, in welcher ein Kältemittelverdampfer angeordnet ist, zirkuliert wird.
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In der
JP H09 318231 A wird ein Kältegerät mit einem horizontal ausgerichteten Verdampfer und einem Ventilator zur Zirkulation von Luft über den Verdampfer hinweg offenbart, wobei zum Abtauen des Verdampfers die Zirkulation von Kältemittel durch den Verdampfer unterbrochen und der Ventilator weiter betrieben wird.
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Je nach Ausrichtung des Verdampfers in Bezug auf die Schwerkraftrichtung und je nach Strömungsrichtung der Luft in oder entgegen der Schwerkraftrichtung über den Ventilator, unterstützt die Luftströmung die Entfernung von Wassertropfen beim Abtauvorgang oder hemmt diese.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine der Aufgaben der vorliegenden Erfindung, verbesserte Lösungen für das Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät wie ein Kühlschrank, eine Gefriertruhe bzw. ein Gefrierschrank oder eine Kühl-Gefrier-Kombination, ein Lagerfach, welches in Bezug auf eine Vertikalrichtung durch einen Boden und eine beabstandet zu dem Boden angeordnete Deckenwandung und in Bezug auf eine Tiefenrichtung durch eine sich zwischen dem Boden und der Deckenwandung erstreckende Rückwand begrenzt ist, eine an einer Außenfläche der Rückwand angeordnete Verdampferbaugruppe mit einem Verdampfer und einem Gebläse, welches dazu ausgebildet ist, einen Luftmassenstrom aus dem Lagerfach durch eine im Bereich des Bodens gelegene Abluftöffnung anzusaugen, über den Verdampfer zu leiten und durch zumindest eine in der Vertikalrichtung in Richtung der Deckenwandung von der Abluftöffnung beabstandete Zuluftöffnung in das Lagerfach auszustoßen, und eine mit dem Gebläse signalverbundene Steuerungsvorrichtung zum Betreiben des Gebläses, wobei die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, zum Abtauen von Eis am Verdampfer eine Zirkulation von Kältemittel durch den Verdampfer zu unterbrechen und den vom Gebläse geförderten Luftmassenstrom während des Abtauens zwischen einem ersten Wert und einem gegenüber dem ersten Wert verringerten zweiten Wert zu variieren.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Abtauen eines Verdampfers in einem Kältegerät, insbesondere in einem Haushaltskältegerät, ein Zirkulieren von Kältemittel durch den Verdampfer, ein Fördern eines Luftmassenstroms, wobei ein Gebläse den Luftmassenstrom aus einem Lagerfach des Kältegeräts ansaugt, gegen die Schwerkraftrichtung über den Verdampfer leitet und wieder in das Lagerfach ausstößt, ein Unterbrechen der Zirkulation des Kältemittels durch den Verdampfer und, insbesondere nach dem Unterbrechen der Zirkulation des Kältemittels durch den Verdampfer, ein Variieren des vom Gebläse zirkulierten Luftmassenstroms zwischen einem ersten Wert und einem gegenüber dem ersten Wert verringerten zweiten Wert.
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Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, zum Abtauen eines Verdampfers eines Kältegeräts, der sich entlang der Schwerkraftrichtung bzw. entlang einer Vertikalrichtung des Kältegeräts erstreckt und entgegen der Schwerkraftrichtung durch einen Luftmassenstrom umströmt wird, die Zirkulation des Kältemittels durch den Verdampfer zu unterbrechen und den Luftmassenstrom, der durch ein Gebläse entgegen der Schwerkraftrichtung über den Verdampfer gefördert wird zu variieren, das heißt, zeitweise gegenüber einem vorbestimmten Betriebswert zu verringern. Im Betrieb des Kältegeräts ist die Vertikalrichtung entlang der Schwerkraftrichtung ausgerichtet. Durch die Unterbrechung der Kältemittelzirkulation wird der Verdampfer durch den aus dem Lagerfach des Kältegeräts angesaugten Luftmassenstrom erwärmt, so dass an der Oberfläche des Verdampfers gebildetes Eis in einen flüssigen Aggregatszustand übergeht. Dabei werden Flüssigkeitströpfchen gebildet. Auf die gebildeten Tröpfchen wirkt die aus der Masse der Tröpfchen resultierende Gewichtskraft in Schwerkraftrichtung. Ferner wirkt eine durch die Strömungsrichtung des Luftmassenstroms eine entgegen der Schwerkraftrichtung gerichtete Kraft auf die Tröpfchen, welche einem Abfließen der Tröpfchen in Schwerkraftrichtung entgegenwirkt.
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Durch das erfindungsgemäße zweitweise Verringern des Luftmassenstroms vom ersten auf den zweiten Wert bzw. das Variieren des Luftmassenstroms zwischen dem ersten und dem zweiten Wert wird die entgegen der Schwerkraftrichtung wirkende Kraft zumindest zeitweise verringert, was einen Abtransport von Flüssigkeit von der Oberfläche des Verdampfers erleichtert. Da die Flüssigkeit schneller vom Verdampfer abtransportiert wird, wird auch der Wärmeübergang zwischen noch sich am Verdampfer befindlichem Eis und dem Luftmassenstrom verbessert. Somit wird der Abtauvorgang insgesamt beschleunigt.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den auf die unabhängigen Ansprüche rückbezogenen Unteransprüchen in Verbindung mit der Beschreibung.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, zum Variieren des Luftmassenstroms die Drehzahl des Gebläses zu variieren. Zum Variieren des Luftmassenstroms kann somit die Drehzahl des Gebläses variiert werden. Die Drehzahl des Gebläses lässt sich vorteilhaft auf einfache Weise präzise und schnell variieren und ist proportional zum Luftmassenstrom.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Luftmassenstrom kontinuierlich zwischen dem ersten und dem zweiten Wert zu variieren. In dem Verfahren kann der Luftmassenstrom kontinuierlich zwischen dem ersten und dem zweiten Wert variiert werden. Beispielsweise kann der Luftmassenstrom wellenförmig vergrößert und verkleinert werden. Demnach erfolgt das Variieren ununterbrochen, sodass der Luftmassenstrom nicht konstant ist, solange das Gebläse in Betrieb ist.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Luftmassenstrom über einen ersten Zeitraum konstant auf dem ersten Wert und über einen zweiten Zeitraum konstant auf dem zweiten Wert zu halten. In dem Verfahren kann der Luftmassenstrom über einen ersten Zeitraum konstant auf dem ersten Wert und über einen zweiten Zeitraum konstant auf dem zweiten Wert gehalten werden.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Luftmassenstrom stetig, z.B. linear, vom ersten Wert auf den zweiten Wert zu vergrößern und/oder stetig, z.B. vom zweiten Wert auf den ersten Wert zu verkleinern. Analog kann in dem Verfahren der Luftmassenstrom stetig vom ersten Wert auf den zweiten Wert zu vergrößert und/oder stetig vom zweiten Wert auf den ersten Wert zu verkleinert werden. Zwischen dem Vergrößern und dem Verkleinern kann der Luftmassenstrom optional konstant auf dem ersten bzw. dem zweiten Wert gehalten werden.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Betrieb des Gebläses während des Abtauens zeitweise zu unterbrechen. Der Betrieb des Gebläses kann somit während des Abtauens zeitweise unterbrochen werden. In diesem Fall kann der zweite Wert des Luftmassenstroms somit 0 betragen. Beispielsweise kann der vom Gebläse geförderte Luftmassenstrom kontinuierlich, also z.B. wellenförmig, zwischen „0“ und einem Maximalwert, z.B. dem ersten Wert, variiert werden, wobei der zweite Wert „0“ für einen vorbestimmten Zeitraum gehalten wird. Ähnlich kann auch nach dem stetigen Verkleinern des Luftmassenstroms auf den zweiten Wert oder nach dem konstanten Halten des ersten Werts über den ersten Zeitraum der zweite Wert „0“ für einen vorbestimmten (zweiten) Zeitraum eingestellt werden. Das zeitweise Abschalten bzw. Unterbrechen des Betriebs des Gebläses bietet den Vorteil, dass der Luftmassenstrom zweitweise unterbrochen ist und somit die infolge des Luftmassenstroms auf die Tröpfchen entgegen der Schwerkraftrichtung wirkende Kraft wegfällt. Dadurch wird das Abfließen der Tröpfchen weiter erleichtert.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Lagerfach einen Warmlagerbereich mit einer Abluftöffnung, darüber einen Kaltlagerbereich mit einer Zuluftöffnung, und darüber einen Kühlbereich mit einer Zuluftöffnung aufweist. In dieser Anordnung kann auch während des Abtauens der Kühlbereich gekühlt und die erforderliche Temperatur im Kaltlagerbereich eingehalten werden.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der Verdampfer zusammen mit einem Verdichter und einem Verflüssiger einen Kältemittelkreislaufs bildet, wobei der Verdichter dazu eingerichtet ist, Kältemittel durch den Verdampfer und den Verflüssiger zirkulieren, so dass das Kältemittel am Verdampfer unter Wärmeaufnahme verdampft und am Verflüssiger unter Wärmeabgabe an die Umgebung zu kondensiert, wobei die Steuerungsvorrichtung signalleitend mit dem Verdichter und/oder einem Leitventil signalleitend verbunden und dazu eingerichtet ist, während des Abtauens einen Betrieb des Verdichters zu unterbrechen und/oder das Leitventil zu schalten, um die Zirkulation von Kältemittel durch den Verdampfer zu unterbrechen. In dem Verfahren kann das Unterbrechen der Zirkulation des Kältemittels ein Abschalten eines an den Verdampfer gekoppelten Verdichters und/oder ein Schalten eines Leitventils umfassen.
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Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Variieren des Luftmassenstroms nach dem Unterbrechen der Zirkulation des Kältemittels ohne Zuschalten einer Zusatzheizung erfolgt. Somit kann der Energieaufwand für das Abtauen weiter verringert werden.
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Die hierin im Zusammenhang mit dem Kältegerät offenbarten Merkmale und Vorteile sind auch im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbart und umgekehrt. Insbesondere kann das Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung in dem Kältegerät nach dem ersten Aspekt der Erfindung umgesetzt werden. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet sein, das Kältegerät zur Ausführung des Verfahrens zu veranlassen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine vereinfachte, schematische Schnittansicht eines Kältegeräts gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Abtauen eines Verdampfers in einem Kältegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 ein Diagramm, in welchem eine zeitliche Variation eines Luftmassenstroms dargestellt ist, wie sie in einem Verfahren und/oder einem Kältegerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgenommen wird;
- 4 ein Diagramm, in welchem eine zeitliche Variation eines Luftmassenstroms dargestellt ist, wie sie in einem Verfahren und/oder einem Kältegerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgenommen wird;
- 5 die auf ein Flüssigkeitströpfchen an einem Verdampfer wirkenden Kräfte, wenn der Verdampfer entgegen der Schwerkraftrichtung mit einem ersten Luftmassenstrom umströmt wird; und
- 6 die auf ein Flüssigkeitströpfchen an einem Verdampfer wirkenden Kräfte, wenn der Verdampfer entgegen der Schwerkraftrichtung mit einem zweiten, im Vergleich zum ersten Luftmassenstrom geringeren Luftmassenstrom umströmt wird.
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In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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1 zeigt beispielhaft und in schematischer Weise ein Kältegerät 100, z.B. in Form eines Kühlschranks. Allgemein kann das Kältegerät 100 ein Haushaltskältegerät sein. Wie in 1 schematisch dargestellt, weist das Kältegerät 100 ein Lagerfach 1, einen Kältemittelkreislauf 130 mit einer Verdampferbaugruppe 3 sowie eine Steuerungsvorrichtung 9 auf.
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Das Lagerfach 1 ist zur Aufnahme von Kühlgut, wie z.B. Lebensmitteln, Getränken, Medikamenten oder dergleichen vorgesehen. Beispielsweise kann das Lagerfach 1 durch einen von einer im wesentlichen rechteckförmigen Lagerfachbehälter 101 umgrenzten Innenraum ausgebildet sein. Allgemein ist das Lagerfach 1 in Bezug auf eine Vertikalrichtung V durch einen Boden 10 und eine beabstandet zu dem Boden 10 angeordnete Deckenwandung 11 begrenzt. In Bezug auf eine quer zur Vertikalrichtung V verlaufende Tiefenrichtung T ist das Lagerfach 1 durch eine Rückwand 12 begrenzt. Die Rückwand 12 kann sich insbesondere zwischen dem Boden 10 und der Deckenwandung 11 erstrecken, wie dies in 1 schematisch dargestellt ist. In Bezug auf eine sich quer zur Tiefenrichtung T und zur Vertikalrichtung V erstreckende Querrichtung C, kann das Lagerfach 1 ferner durch sich zwischen der Deckenwandung 11 und dem Boden 10 erstreckende Seitenwandungen 13 begrenzt sein. Wie in 1 ferner gezeigt ist, kann das Lagerfach 1 an einer gegenüberliegend zu der Rückwand 12 gelegenen Seite durch eine Zugangsöffnung 1A zugänglich sein. Beispielsweise kann die Zugangsöffnung 1A durch die Seitenwandungen 12, den Boden 10 und die Deckenwandung 11 umgrenzt sein. Die Zugangsöffnung 1A erstreckt sich somit vorzugsweise ununterbrochen zwischen dem Boden 10 und der Deckenwandung 11. Die Zugangsöffnung 1A kann weiterhin durch eine Türe 8 abdeckbar sein.
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Wie in 1 schematisch gezeigt, kann in dem Lagerfach 1 ein in Bezug auf die Vertikalrichtung V beabstandet zu dem Boden 10 angeordneter erster Zwischenboden 16A vorgesehen sein. Der erste Zwischenboden 16A kann sich insbesondere von der Rückwand 12 aus in der Tiefenrichtung T in das Lagerfach 1 hinein erstrecken. Zwischen dem Boden 10 und dem ersten Zwischenboden 16A erstreckt sich ein Warmlagerbereich 15 bzw. der Warmlagerbereich 15 ist in Bezug auf die Vertikalrichtung durch den Boden 10 und einen ersten Zwischenboden 16A begrenzt.
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Wie in 1 außerdem gezeigt ist, kann in dem Lagerfach 1 ein in Bezug auf die Vertikalrichtung V beabstandet zu dem ersten Zwischenboden 16A angeordneter zweiter Zwischenboden 16B vorgesehen sein. Der zweite Zwischenboden 16B kann sich insbesondere von der Rückwand 12 aus in der Tiefenrichtung T in das Lagerfach 1 hinein erstrecken. Zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenboden 16A, 16B erstreckt sich ein Kaltlagerbereich 16, welcher zur Kühlung auf eine Temperatur vorgesehen ist, die mindestens 1,5 Kelvin unter der mittleren Temperatur im Lagerfach liegt. Somit begrenzen der erste und der zweite Zwischenboden 16A, 16B den Kaltlagerbereich 16 in Bezug auf die Vertikalrichtung V.
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Ein Kühllagerbereich 17 kann sich in dem Lagerfach 1 von dem zweiten Zwischenboden 16B aus in der Vertikalrichtung V erstrecken. Insbesondere kann der Kühllagerbereich 17 in Bezug auf die Vertikalrichtung V von dem zweiten Zwischenboden 16B und der Deckenwandung 11 begrenzt sein. Wie in 1 ferner schematisch dargestellt ist, kann vorgesehen sein, dass mehrere Einlegeböden 19 in dem Kühllagerbereich 17 vorgesehen sind, die in der Vertikalrichtung V zueinander beabstandet angeordnet sind. Wie in 1 beispielhaft gezeigt, können die Einlegeböden 19 sich in der Tiefenrichtung T von der Rückwand 12 aus in das Lagerfach 1 hinein erstrecken.
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Da die Zugangsöffnung 1A, wie oben erläutert, vorzugsweise durchgehend zwischen dem Boden 10 und der Deckenwandung 11 ausgebildet ist, sind der Warmlagerbereich 15, der Kaltlagerbereich 16 und der Kühllagerbereich 17 jeweils durch die Zugangsöffnung 1A zugänglich, z.B. zum Hineinlegen oder Herausnehmen von Kühlgut.
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Die in 1 gezeigte Aufteilung des Lagerfaches 1 in Warmlagerfach 15, Kaltlagerfach und Kühllagerbereich 17 ist rein beispielhaft und die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt.
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Wie in 1 ferner schematisch gezeigt ist, kann die Rückwand 12 eine erste Zuluftöffnung 18A aufweisen, die in Bezug auf die Vertikalrichtung V zwischen dem ersten und dem zweiten Zwischenboden 16A, 16B angeordnet ist. Ferner kann die Rückwand 12 eine Vielzahl zweiter Zuluftöffnungen 18B aufweisen, die in der Vertikalrichtung V zueinander beabstandet sind und in Bezug auf die Vertikalrichtung V zwischen dem zweiten Zwischenboden 16B und der Deckenwandung 11 angeordnet sind. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass zwischen je zwei benachbarten Einlegeböden 19 zumindest eine zweite Zuluftöffnung 18B angeordnet ist, wie dies in 1 schematisch dargestellt ist. Grundsätzlich ist auch denkbar, dass lediglich eine zweite Zuluftöffnung 18B in der Rückwand 12 vorgesehen ist, die in Bezug auf die Vertikalrichtung V zwischen dem zweiten Zwischenboden 16B und der Deckenwandung 11 angeordnet ist. Ferner ist, wie in 1 schematisch gezeigt, eine Abluftöffnung 18C in der Rückwand 12 ausgebildet, die in Bezug auf die Vertikalrichtung V zwischen dem Boden 10 und dem ersten Zwischenboden 16A angeordnet ist. Allgemein weist die Rückwand 12 eine im Bereich des Bodens 10 gelegene Abluftöffnung 18C und zumindest eine in der Vertikalrichtung V in Richtung der Deckenwandung 11 von der Abluftöffnung 18C beanstandete Zuluftöffnung 18A, 18B auf.
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Wie in 1 schematisch gezeigt, erstrecken sich die Zuluftöffnungen 18A, 18B sowie die Abluftöffnung 18C jeweils zwischen einer Innenfläche 12a der Rückwand 12, die dem Lagerfach 1 zugewandt orientiert ist, und einer entgegengesetzt zu der Innenfläche 12a gelegenen Außenfläche 12b der Rückwand 12. Somit bildet die erste Zuluftöffnung 18A eine fluidisch leitende Verbindung zwischen dem Kaltlagerbereich 16 und einer durch die Außenfläche 12b der Rückwand 12 definierten Außen- oder Rückseite. In gleicher Weise bilden die zweiten Zuluftöffnungen 18B eine fluidisch leitende Verbindung zwischen dem Kühllagerbereich 17 und der Rückseite, und die Abluftöffnung 18C bildet eine fluidisch leitende Verbindung zwischen dem Warmlagerbereich 15 und der Rückseite. Allgemein bilden die Abluftöffnung 18C und die zumindest eine Zuluftöffnung 18A, 18B eine fluidisch leitende Verbindung zwischen dem Lagerfach 1 und einer durch die Außenfläche 12b der Rückwand 12 definierten Außen- oder Rückseite.
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Auf der Rückseite bzw. an der Außenfläche 12b der Rückwand 12 kann sich beispielsweise ein Luftverteilungskanal 2 erstrecken. Wie in 1 schematisch dargestellt ist, verläuft der optionale Luftverteilungskanal 2 entlang der Vertikalrichtung V. Allgemein ist der Luftverteilungskanal 2 durch einen Hohlraum an der Rückseite der Rückwand 12 ausgebildet, welcher eine Erstreckung in der Vertikalrichtung 2 aufweist. Wie in 1 schematisch dargestellt, kann der Luftverteilungskanal 2 sich in Bezug auf die Vertikalrichtung V von einem unteren Ende, welches zwischen der ersten Zuluftöffnung 18A und der Abluftöffnung 18C gelegen ist, bis zu einer in Bezug auf die Vertikalrichtung V letzten zweiten Zuluftöffnung 18B erstrecken. Wie in 1 schematisch und rein beispielhaft gezeigt, kann der Luftverteilungskanal 2 im Bereich des Kaltlagerbereichs 16 z.B. durch die Rückwand 12 und die Verdampferbaugruppe 3 begrenzt oder definiert sein. Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich die erste Zuluftöffnung 18A zwischen dem Luftverteilungskanal 2 und dem Kaltlagerbereich 16. Im Bereich des Kühllagerbereichs 17 kann der Luftverteilungskanal 2 z.B. durch die Rückwand 12 und eine Außenabdeckung 5 oder, wie in 1 beispielhaft gezeigt, durch ein optionales Isolierteil bzw. eine Isolierplatte 4 und die Außenabdeckung 5 definiert sein. Allgemein ist der Luftverteilungskanal 2 mit den zweiten Zuluftöffnungen 18B verbunden.
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Die optionale Isolierplatte 4 ist aus einem thermisch isolierenden Material gebildet und an der Außenfläche 12b der Rückwand 12, insbesondere zwischen der Außenfläche 12b der Rückwand 12 und einer Innenfläche 5a der Außenabdeckung 5 angeordnet. Eine der Innenfläche 5a der Außenabdeckung 5 zugewandte Außenfläche 4b der Isolierplatte 4 kann mit zumindest einer Nut 41 versehen sein. Die Nut 41 verläuft zumindest bereichsweise entlang der Vertikalrichtung V, wie dies in 1 erkennbar ist. Z.B. kann eine in Vertikalrichtung V verlaufende erste Nut 41A vorgesehen sein. Optional können von der ersten Nut 41A eine oder mehrere zweite Nuten (nicht gezeigt) abzweigen, welche insbesondere in der Querrichtung C verlaufen können. Wie in den 1 ferner gezeigt ist, kann in jeder Nut 41A ein Durchgangsloch 43 ausgebildet sein, welches die Isolierplatte 4 vollständig durchdringt. Beispielsweise kann für jede zweite Zuluftöffnung 18B ein Durchgansloch 43 ausgebildet sein. Wie in 1 schematisch dargestellt, kann jedes Durchgangsloch 43 fluchtend zu je einer zweiten Zuluftöffnung 18B angeordnet sein. Somit kann der Kanal 2 durch die Nut 41 und die Innenfläche 5a der Außenabdeckung 5 definiert sein, und die Nut 41 ist durch je ein Durchgansloch 43 mit jeweils einer zweiten Zuluftöffnung 18B verbunden.
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Die Verdampferbaugruppe 3 weist einen Verdampfer 30 und ein Gebläse 33 und ein optionales Isolierteil 35 auf. Wie in 1 schematisch dargestellt, ist der Verdampfer 30 Teil des Kältemittelkreislaufs 130, welcher zusätzlich zu dem Verdampfer 30 einen Verdichter 131, eine Drossel (nicht dargestellt), einen Verflüssiger 132 und ein optionales Leitventil 133 aufweist. Der Verdichter 131 dient zum Zirkulieren von Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 130, wobei ein Eingang des Verdichters 131 mit dem Verdampfer 30 und ein Ausgang des Verdichters 131 mit dem Verflüssiger 132 verbunden ist. Die Drossel ist zwischen dem Verflüssiger 132 und dem Verdampfer 30 angeordnet. Das Leitventil 133 kann insbesondere zwischen dem Verflüssiger 132 und dem Verdampfer 30 angeordnet sein, wie in 1 beispielhaft gezeigt. Das Leitventil 133 ist zwischen einer ersten Stellung, in welcher das Leitventil 133 einen Zufluss von Kältemittel in den Verdampfer 30 zulässt, und einer zweiten Stellung schaltbar, in welcher das Leitventil 133 einen Zufluss von Kältemittel in den Verdampfer 30 sperrt. Im Verdampfer 30 wird das Kältemittel unter Wärmeaufnahme verdampft. Der Verdichter 131 saugt das gasförmige Kältemittel aus dem Verdampfer 30 ab und fördert das verdichtete Kältemittel in den Verflüssiger 132, wo es unter Wärmeabgabe an die Umgebung kondensiert. An der Drossel wird der Druck des Kältemittels wieder reduziert.
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Wie in 1 schematisch dargestellt, ist die Verdampferbaugruppe 3 an der Außenfläche 12b der Rückwand 12 angeordnet, beispielsweise im Bereich des Bodens 10. Wie in 1 gezeigt, kann das optionale Isolierteil 35 insbesondere zwischen der Rückwand 12 und dem Verdampfer 30 angeordnet sein. Optional ist vorgesehen, dass der Verdampfer 30 im Bereich des Warmlagerbereichs 15 angeordnet ist und das Isolierteil 35 zumindest im Bereich des Warmlagerbereichs 15 zwischen Verdampfer 30 und der Rückwand 12 gelegen ist.
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Die Verdampferbaugruppe 3 ist fluidisch leitend mit der Abluftöffnung 18C verbunden. Beispielsweise kann die Verdampferbaugruppe 3 einen Sauganschluss 31 durch eine sich in der Tiefenrichtung T erstreckende Ausnehmung im Isolierteil 35 ausgebildet sein, wie dies in 1 schematisch dargestellt ist. Der Sauganschluss kann z.B. in einem dem Boden 10 zugewandten Bereich der Verdampferbaugruppe 3 gelegen sein, Wie in 1 gezeigt, kann der Sauganschluss 31 z.B. fluchtend zu der Abluftöffnung 18C der Rückwand 12 positioniert sein. Allgemein ist Sauganschluss 31 der Verdampferbaugruppe 3 mit der Abluftöffnung 18C verbunden.
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Die Verdampferbaugruppe 3 ist ferner fluidisch leitend mit der zumindest einen Zuluftöffnung 18A, 18B verbunden. Hierzu kann die Verdampferbaugruppe einen Druckanschluss 32 aufweisen. Der Druckanschluss 32 kann in Bezug auf die Vertikalrichtung V beabstandet zu dem Sauganschluss 31 angeordnet sein und kann insbesondere in einem der Deckenwandung 11 zugewandten Endbereich der Verdampferbaugruppe 3 positioniert sein. Beispielsweise kann der Druckanschluss 32 als eine sich in der Tiefenrichtung T erstreckende Ausnehmung im Isolierteil 35 ausgebildet sein, welche in den Luftverteilungskanal 2 mündet, wie in 1 schematisch gezeigt. In dem in 1 beispielhaft gezeigten Kältegerät 100 ist der Druckanschluss 32 mit dem Luftverteilungskanal 2 fluidisch leitend verbunden, welcher seinerseits fluidisch leitend mit den Zuluftöffnungen 18A, 18B verbunden ist.
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Der Verdampfer 30 kann beispielsweise in einer Verdampferkammer der Verdampferbaugruppe 3 angeordnet sein, welche durch den Sauganschluss 31 mit dem Lagerfach 1, insbesondere mit dem Warmlagerbereich 15, und durch den Druckanschluss 32 mit dem Luftverteilungskanal 2 verbunden ist. Die Verdampferkammer kann z.B. durch das Isolierteil 35 und die Außenabdeckung 5 begrenzt sein, wie in 1 schematisch gezeigt. Alternativ wäre auch denkbar, dass die Verdampferkammer vollständig durch ein Isolierteil 35 umgrenzt ist. Allgemein ist der Verdampfer 30 auf der Rückseite der Rückwand 12 angeordnet. Wie in 1 ferner erkennbar, ist der Verdampfer 30 entlang der Vertikalrichtung V ausgerichtet bzw. wird entlang der Vertikalrichtung V von der vom Gebläse 33 angesaugten Luft umströmt.
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Das Gebläse 33 kann beispielsweise zwischen dem Verdampfer 30 und dem Druckanschluss 32 angeordnet sein, z.B. in dem Druckanschluss 32, wie in 1 schematisch und rein beispielhaft gezeigt. Insbesondere ist das Gebläse 33 dazu angeordnet und ausgebildet, einen Luftmassenstrom aus dem Lagerfach 1 durch die Abluftöffnung 18C, insbesondere über den Sauganschluss 31, anzusaugen, über den Verdampfer 30 zu leiten und durch die zumindest eine Zuluftöffnung 18A, 18B in das Lagerfach 1 auszustoßen. Beispielsweise kann das Gebläse 33 die Luft durch den Druckanschluss 32 in den Luftverteilungskanal 2 auszustoßen, von wo diese durch die Zuluftöffnungen 18A, 18B in das Lagerfach 1 geleitet wird.
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Bei der in 1 rein beispielhaft gezeigten Aufteilung des Lagerfachs 1 mit Warmlagerbereich 15, Kaltlagerbereich 16 und Kühllagerbereich 17 wird während eines normalen Kühlbetriebs somit warme Luft im Warmlagerbereich 15 aus dem Lagerfach 1 mittels des Gebläses 33 durch die Abluftöffnung 18C abgesaugt. In 1 ist dies durch die in Strichpunktlinien dargestellten Pfeile P1 symbolisch gezeigt. Die warme Luft wird über den Verdampfer 30 geleitet, wo ihr Wärme entzogen wird. Die durch den Verdampfer 30 abgekühlte Luft wird mittels des Gebläses 33 durch den Druckanschluss 32 in den Luftverteilungskanal 2 gefördert und von diesem aus durch die erste Zuluftöffnung 18A direkt in den Kaltlagerbereich 16 und durch die zumindest eine zweite Zuluftöffnung 18B in den Kühllagerbereich 17 ausgestoßen, wie dies in 1 durch die gestrichelten Pfeile P2 symbolisch dargestellt ist. Wie in 1 gezeigt ist, kann die erste Zuluftöffnung 18A entlang eines Strömungspfads, entlang welchem die Luft im Luftverteilungskanal 2 strömt, einen kleineren Abstand zu dem Druckanschluss 32 der Verdampferbaugruppe 3 aufweisen, als die zumindest eine zweite Zuluftöffnung 18B. Beispielsweise kann die erste Zuluftöffnung 18A im Bereich des Druckanschlusses 32 angeordnet sein, wie in 1 schematisch dargestellt. Somit legt die Luft auf ihrem Weg zu der bzw. den zweiten Zuluftöffnungen 18B eine längere Strecke zurück, was dazu führt, dass die Luft sich bereits erwärmt. Somit wird das Erzielen einer Temperaturdifferenz zwischen dem Kaltlagerbereich und dem Kühllagerbereich erleichtert.
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Die Steuerungsvorrichtung 9 ist als elektronische Steuerungsvorrichtung ausgebildet und kann z.B. einen Prozessor (nicht gezeigt) und einen durch den Prozessor lesbaren Datenspeicher (nicht gezeigt) aufweisen. Der Prozessor kann beispielsweise eine CPU, einen ASIC, einen FPGA oder dergleichen umfassen. Der Datenspeicher kann ein nichtflüchtiges Datenspeichermedium wie z.B. eine Festplatte, einen SD-Speicher, einen Flash-Speicher oder ähnliches aufweisen. In dem Datenspeicher kann Software gespeichert sein, die durch den Prozessor ausführbar ist und den Prozessor zur Ausgabe von Steuersignalen S veranlasst. Die Steuerungsvorrichtung 9 ist in 1 lediglich symbolisch als Block dargestellt und ist signalleitend mit dem Gebläse 32 und dem Kältemittelkreislauf 130 verbunden, z.B. mit dem Verdichter 131 und/oder dem Leitventil 133. Die Steuerungsvorrichtung 9 ist allgemein dazu ausgebildet, Steuersignale S zum Betreiben des Gebläses 32 auszugeben, z.B. um die Drehzahl des Gebläses 32 und damit den vom Gebläse 32 geförderten Luftmassenstrom zu variieren. Ferner kann die die Steuerungsvorrichtung 9 dazu ausgebildet sein, Steuersignale S zum Betreiben des Verdichters 131, z.B. zum Variieren dessen Förderleistung, und/oder zum Schalten des Ventils 131 zwischen der ersten und der zweiten Stellung auszugeben.
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Wie oben beschrieben, wird während des normalen Kühlbetriebs warme Luft aus dem Lagerfach 1 durch das Gebläse 32 angesaugt und über den Verdampfer 30 geleitet. Da die Luft aus dem Lagerfach 1 Feuchtigkeit enthält, kann es am Verdampfer 30 zu Eisbildung kommen. Der Verdampfer 30 muss daher gelegentlich abgetaut werden, damit der Kältemittelkreislauf 130 energieeffizient arbeiten kann. Im Folgenden wird ein Verfahren M zum Abtauen eines Verdampfers 30 in einem Kältegerät 100 beispielhaft unter Bezugnahme auf das in 1 gezeigte Kältegerät 100 beschrieben, wobei davon ausgegangen wird, dass die Vertikalrichtung V entlang der Schwerkraftrichtung G ausgerichtet ist. Insbesondere ist das Kältegerät 100 so orientiert, dass der Boden 10 in Bezug auf die Schwerkraftrichtung G unten und die Deckenwandung 11 oben angeordnet ist.
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2 zeigt schematisch ein Ablaufdiagramm des Verfahrens M zum Abtauen des Verdampfers 30. Das Verfahren M geht von einem Zustand aus, in welchem ein Zirkulieren M1 von Kältemittel durch den Verdampfer 30 erfolgt, z.B. mittels des Verdichters 131, und gleichzeitig ein Luftmassenstrom L durch das Gebläse 33 aus einem Lagerfach 1 des Kältegeräts 100 ansaugt, gegen die Schwerkraftrichtung G über den Verdampfer 30 geleitet und wieder in das Lagerfach 1 ausstoßen wird. Dies entspricht dem oben beschriebenen Normalbetrieb.
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In Schritt M3 erfolgt ein Unterbrechen der Zirkulation des Kältemittels durch den Verdampfer 30. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 9 zum Unterbrechen der Zirkulation des Kältemittels ein Signal S an den Verdichter 131 ausgeben, um diesen abzuschalten, und/oder ein Signal S an das Ventil 133 ausgeben, um diese von der ersten in die zweite Stellung zu schalten. Somit wird zwar weiterhin Luft über den Verdampfer 30 geleitet, jedoch ohne dass Kältemittel durch den Verdampfer 30 zirkuliert wird. Dadurch wird der Verdampfer 30 durch die aus dem Lagerfach 1 kommende Luft erwärmt und das sich am Verdampfer 30 befindliche Eis wird aufgetaut. In der Folge kommt es zur Bildung von Flüssigkeitströpfchen D an der Oberfläche des Verdampfers 30.
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5 zeigt eine vereinfachte Detailansicht der Oberfläche des Verdampfers 30 in einem Zustand, in welchem sich ein Flüssigkeitströpfchen D an der Oberfläche des Verdampfers 30 gebildet hat und das Gebläse 33 weiterhin mit einer ersten Drehzahl betrieben wird bzw. der Luftmassenstrom L einen ersten Wert w1 aufweist. Auf das gebildete Tröpfchen D wirkt die aus der Masse des Tröpfchens D resultierende Gewichtskraft F1 in Schwerkraftrichtung G. Ferner wirkt eine durch die Strömungsrichtung des Luftmassenstroms L eine entgegen der Schwerkraftrichtung G gerichtete Kraft F2 auf die Tröpfchen, welche einem Abfließen der Tröpfchen in der Schwerkraftrichtung G entgegenwirkt.
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In einem weiteren Schritt M4 des Verfahrens wird der vom Gebläse 33 zirkulierte Luftmassenstroms L daher zwischen einem ersten Wert w1 und einem gegenüber dem ersten Wert w1 verringerten zweiten Wert w2 variiert. Hierzu gibt die Steuerungsvorrichtung 9 ein Signal S an das Gebläse 33 aus, um den Luftmassenstrom L zu verringern, z.B. indem die Drehzahl des Gebläses 33 verringert wird. Aufgrund des konstanten bzw. zeitlich unveränderten Strömungsquerschnitts im Bereich des Verdichters 30 wird durch die Verringerung des Luftmassenstroms L auch die Strömungsgeschwindigkeit verringert. Folglich wird auch die vom Luftstrom L auf das Tröpfchen D ausgeübte, entgegen der Schwerkraftrichtung G gerichtete Kraft F2 verringert. Wie in 6 gezeigt ist, wirkt dadurch eine resultierende Kraft FR in der Schwerkraftrichtung, welche das Abfließen des Tröpfchens D vom Verdampfer 30 fördert.
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Die Steuerungsvorrichtung 9 kann das Gebläse 33 z.B. derart betreiben, dass der Luftmassenstrom L kontinuierlich zwischen dem ersten und dem zweiten Wert w1, w2 variiert wird. 3 zeigt rein beispielhaft eine kontinuierliche, wellenförmige Variation zwischen dem ersten Wert w1 und dem zweiten Wert w2, welcher in 3 rein beispielhaft gleich 0 ist. Das heißt, es kann optional vorgesehen sein, dass der Betrieb des Gebläses 33 während des Abtauens zeitweise unterbrochen wird. Der Luftmassenstrom L ist in 3 in einem Diagramm auf der Ordinate aufgetragen, wobei die Zeit Z auf der Abszisse aufgetragen ist.
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Die Steuerungsvorrichtung 9 kann das Gebläse 33 alternativ auch derart betreiben, dass der Luftmassenstrom L über einen ersten Zeitraum z1 konstant auf dem ersten Wert w1 und über einen zweiten Zeitraum z2 konstant auf dem zweiten Wert w2 gehalten wird, wie dies schematisch und beispielhaft in dem in 4 gezeigten Diagramm dargestellt ist. Wie in 4 beispielhaft gezeigt, kann auch in diesem Fall der zweite Wert w2 gleich 0 sein. Das heißt, es ist optional möglich, dass die Steuerungsvorrichtung 9 den Betrieb des Gebläses 33 zeitweise unterbricht. In 4 ist somit eine einfache Möglichkeit zum Betrieb des Gebläses 33 dargestellt, das im ersten Zeitraum z1 konstant mit vorbestimmter Drehzahl betrieben und im zweiten Zeitraum z2 ausgeschaltet wird.
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Weiterhin wäre es auch denkbar, dass die Steuerungsvorrichtung 9 das Gebläse 33 derart betreibt, dass der Luftmassenstrom L stetig vom ersten Wert w1 auf den zweiten Wert w2 verkleinert wird, z.B. indem die Drehzahl des Gebläses 33 linear verringert wird, und/oder stetig vom zweiten Wert w2 auf den ersten Wert w1 vergrößert wird, z.B. indem die Drehzahl des Gebläses 33 linear vergrößert wird. Auch dabei ist es möglich, dass der Massenstrom nach der Verkleinerung auf den zweiten Wert w2 oder nach der Vergrößerung auf den ersten Wert w1 über einen gewissen Zeitraum konstant auf dem jeweiligen Wert gehalten wird. Auch in diesem Fall kann der Betrieb des Gebläses 33 während des Abtauens zeitweise unterbrochen werden, z.B. um den zweiten Wert w2 auf 0 zu setzen.
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Die voranstehend, insbesondere unter Bezugnahme auf die 3 und 4 erläuterten Möglichkeiten zur zeitlichen Variation des Luftmassenstroms L, der vom Gebläse 33 gefördert wird, sind rein beispielhaft und nicht abschließend. Insbesondere sind auch andere zeitliche Verläufe des Luftmassenstroms L während des Abtauens denkbar. Allgemein variiert die Steuerungsvorrichtung 9 zum Abtauen von Eis am Verdampfer 30 den vom Gebläse 33 geförderten Luftmassenstrom L während des Abtauens zwischen einem ersten Wert w1 und einem gegenüber dem ersten Wert w1 verringerten zweiten Wert w2 zu variieren.
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Optional kann das Variieren M4 des Luftmassenstroms L nach dem Unterbrechen M3 der Zirkulation des Kältemittels insbesondere ohne Zuschalten einer Zusatzheizung erfolgen.
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Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerfach
- 1A
- Zugangsöffnung
- 2
- Luftverteilungskanal
- 3
- Verdampferbaugruppe
- 4
- Isolationsplatte
- 4b
- Außenfläche der Isolationsplatte
- 5
- Außenabdeckung
- 5a
- Innenfläche der Außenabdeckung
- 8
- Türe
- 9
- Steuerungsvorrichtung
- 10
- Boden
- 11
- Deckenwandung
- 12
- Rückwand
- 12a
- Innenfläche der Rückwand
- 12b
- Außenfläche der Rückwand
- 13
- Seitenwandungen
- 15
- Warmlagerbereich
- 16
- Kaltlagerbereich
- 16A
- erster Zwischenboden
- 16B
- zweiter Zwischenboden
- 17
- Kühllagerbereich
- 18A
- erste Zuluftöffnung
- 18B
- zweite Zuluftöffnung
- 18C
- Abluftöffnung
- 19
- Einlegeböden
- 30
- Verdampfer
- 31
- Sauganschluss
- 32
- Druckanschluss
- 33
- Gebläse
- 35
- Isolierteil
- 41
- Nut
- 41A
- erste Nut
- 43
- Durchgangsloch
- 100
- Kältegerät
- 101
- Behälter
- 130
- Kältemittelkreislauf
- 131
- Verdichter
- 132
- Verflüssiger
- 133
- Leitventil
- C
- Querrichtung
- D
- Tröpfchen
- F1
- Gewichtskraft
- F2
- entgegen der Schwerkraftrichtung gerichtete Kraft
- FR
- resultierende Kraft
- G
- Schwerkraftrichtung
- M
- Verfahren
- M1-M4
- Verfahrensschritte
- P1
- Pfeil
- P2
- Pfeil
- T
- Tiefenrichtung
- V
- Vertikalrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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