DE1601053A1 - Kuehleinrichtung - Google Patents

Description

Dr.-ing. DipL-Phys. OSKAR KÖNIG Patentanwalt 1 R Π Ϊ fl R Ί

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C-H

Gottlob Bauknecht Elektromotorenbau

Stuttgart

Kühleinrichtung.

Zusatzpatent. ...... (Patentanmeldung ......)

zu

Hauptpatent ........ (Patentanmeldung B 95 406 Ia/17a)

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Das Hauptpatent (Patentanmeldung B 95 406 Ia/17a)

betrifft ein Verfahren zum Kühlen von Kühlräumen von Kühleinrichtungen, insbesondere von Kühlschränken oder dergleichen, und eine Kühleinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Kühleinrichtung des Bauptpatentes (der Hauptpatentanmeldung) weist mindestens einen Verdampfer auf, der in einer gesonderten Kältekammer angeordnet ist, in der sich ein strömungsfähiges Fluidum, vorzugsweise Luft, befindet, das in der Kältekammer keinen gefrorenen niederschlag erzeugen kann. Während der Kühlungsphasen entzieht der Verdampfer dem Kühlraum Wärme über mindestens eine zweckmäßig großflächige Kühlwand, die eine Zwischenwand zwischen dem Innenraum der Kältekammer und dem Kühlraum ist. Die Kühlwand ist so ausgebildet und der Verdampfer in Bezug auf die Kühlwand so angeordnet und ausgebildet, daß während der Kühlungsphasen die an den Innenraum des Kühlraumes angrenzende Kühlfläche der Kühlwand annähernd gleiche Temperaturen aufweist und sich eine erhebliche Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfer und der Kühlfläche einstellt. Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Kältekammer und insbesondere der Kühlwand zu schaffen, durch die während der Kühlungsphasen eine angenähert gleichmäßige Temperatur der Kühlfläche unter gleichzeitiger Erzeugung einer erheblichen Temperaturdifferenz zwischen dem Verdampfer und der Kühlfläche herbeigeführt wird. Ein besonderes Ziel der vorliegenden Er- · findung ist es hierbei, die Kältekammer· und insbesondere die Kühlwand so auszubilden, daß das Kuhlen des Kühlraumes und .das Abtauen von auf der Kühlfläche evtl. befindlichem Reif mit geringer Trägheit erfolgt, d.h. daß das Kühl-

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system insgesamt eine geringe Trägheit aufweist, so daß nach Beendigung einer Abschaltphase der Kältemaschine (Stillstandzeit) die Kühlung rasch'und wirksam einsetzt und nach Beendigung jeder solchen Kühlungsphase die Temperatur der Kühlfläche auch ohne Zufuhr von Fremdenenergie ansteigt, um auf ihr evtl. befindliche gefrorene Niederschläge entsprechend rasch abzutauen, so daß während jeder zwischen zwei Kühlungsphasen auftretenden Abschaltphase der Kältemaschine ein vollständiges Abtauen von auf der Kühlfläche evtl. befindlichem gefrorenem. Niederschlag auf einfache Weise gelingt.

Zur lösung dieser Aufgabe wird- bei einer Kühleinrichtung, vorzugsweise einem Kühlschrank oder dergl., mit mindestens einem Kühlraum, vorzugsweise einem Hormalkühlraum, dem eine gesonderte Kältekammer zugeordnet ist, in der sich mindestens ein Verdampfer einer Kältemaschine und ein strömungsfähiges Pluidum befindet, das in der Kältekammer keinen gefrorenen Niederschlag erzeugen kann, wobei die Kältekammer und der Kühlraum eine geineinsame, als Zwischenwand ausgebildete Kühlwand haben, deren dem Kühlraum zugewendete Kühlfläche während der Kühlungsphasen von dem Verdampfer über ein erhebliches Temperaturgefälle gekühlt wird, nach Hauptpatent . .

(Patentanmeldung B 95 406 Ia/17a), erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mindestens ein Teilbereich der Kühlwand der den Verdampfer aufweisenden Kältekammer mindestens eine dünne Wärmeleitschicht eines Stoffes guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise eine Aluminiumschicht,aufweist, und daß mindestens eine weitere Schicht der Kühlwand- aus einem Stoff geringer Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität besteht, dessen Schichtdicke vor-

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zugsweisejwesentlich größer als die Dicke der Wärmeleitschicht ist. Durch die dünne Wärmeleitschicht wird die lemperaturgleichmäßigkeit der Kühlwand verbessert, ohne daß ihre Wärmekapazität störend vergrößert wird. Auf die Vorteile der gleichmäßigen Temperatur der Kühlfläche ist in dem Hauptpatent(Hauptpatentanmeldung)hingew:Lesen.

Durch die vorgenannte neuartige Ausbildung der Kühlwand wird nach Beginn jeder Kühlungsphase eine besonders rasche, gleichmäßige Abkühlung der Kühlfläche bewirkt. ITach Beginn jeder Abschaltphase tritt entsprechend eine rasche Erwärmung der Kältekammer und des Verdampfers ein, da infolge der geringen Wärmekapazität der Kühlwand auch ohne zusätzliche Beheizung ein rascher Wärmeausgleich zwischen dem Kühlraum und der Kältekammer stattfindet und in der Kältekammer kein Reif vorhanden ist. Hierdurch wird u.a. auch das sich zu Beginn einer Abschaltphase der Kältemaschine in dem Verdampfer befindliche flüssige Kältemittel rasch verdampft und so der Verdampfer innerhalb kurzer Zeit von flüssigem Kältemittel entleert. Die Entleerung kann, wie in dem Hauptpatent beschrieben, noch dadurch beschleunigt werden, daß dem Verdampfer Wärme" von in einem Kapillarrohr der als Kompressormaschine ausgebildeten Kältemaschine befindlichen warmen Wärmemittel zugeleitet wird. Die Zuleitung dieser Wärme hört nach einiger Zeit auf, wenn sich das in dem Kapillarrohr befindliche flüssige Kältemittel infolge seiner Wärmeabgabe auf die Temperatur des Kälteraumes abgekühlt hat. Zweckmäßig ist der Innenraum der Kältekammer ein in einer Außenwandung des Kühlraumes vorgesehener Hohlraum, so daß die Kältekammer gleichzeitig eine Wärmefalle für durch die Wärmeisolation des Kühlraumes von außen eindringende Wärme ist, die so bereits in der Kältekammer abgefangen

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und mittels des Verdampfers abgeführt wird, ohne daß sie in den Kühlraum eindringen kann. Hierdurch v/erden, wie in dem Hauptpatent beschrieben, die Eühlungs- und Abtauverhältnisse noch, weiter verbessert.

Die Wärmeleitschicht ist bevorzugt eine an den Innenraum der Kältekammer angrenzende Schicht der Kühlwand. Die aus dem Kühlraum während der Kühlungsphasen abgezogene Wärme wird teilweise in dieser Schicht in die Nähe des Verdampfers oder, falls der Verdampfer in Kontakt mit dieser Schicht steht, 'teilweise unmittelbar dem Verdampfer zugeführt, während die übrige Wärme durch das in der Kältekammer befindliche Pluidum mittels in ihm erfolgender Wärmeleitung und durch Konvektion dieses iluidums auf den Verdampfer übertragen wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung beschrieben bzw. dargestellt, wobei es sich versteht, daß die Erfindung in zahlreichen weiteren Ausführungsformen verwirklicht werden kann. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen:

3?ig. 1 einen Ausschnitt aus einer Kältekammer und einem angrenzenden Kühlraum einer Kälteeinrichtung in längßgeschnittener Darstellung,

Pig.2 eine Variante der Pig. 1.

In Pig. 1 ist ein längsgeschnittener Ausschnitt eines Kühlschrankes dargestellt. Dieser Kühlschrank kann bis auf die neuartige Kältekammer irgendeine an sich bekannte Bauart aufweisen. Beispielsweise kann der Kühlschrank mit Vorteil einen liefkühlraum und einen lorma!kühlraum

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aufweisen, deren Verdampfer in Reihe geschaltet sind, wobei der Verdampfer des Normalkühlraumes in einer Kältekammer und der Verdampfer des Tiefkühlraumes in an sich bekannter Weise in diesem Tiefkühlraum angeordnet ist.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Variante ist ein Uormalkühlraum eines nicht näher dargestellten Kühlschrankes mit 100 bezeichnet, in dessen an die Außenatmosphäre' angrenzenden Rückwand ein schmaler, geschlossener Hohlraum 1Ο3¹¹ vorgesehen ist, der sich im wesentlichen über die gesamte Breite und Höhe der Rückseite des Kühlraumes erstreckt und als Innenraum einer Kältekammer 103 dient und in dem der als Rohrschlange 101 ausgebildete Verdampfer in geringem Abstand von der im Ganzen mit 102 bezeichneten Kühlwand und in etwas größerem Abstand von der mit 104 bezeichneten, eine Wärmeisolation aufweisenden Rückwand angeordnet ist. Dieser Verdampfer erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte Fläche der Kühlwand. Die Kühlwand besteht hier aus zwei Schichten 105 und 106, von denen die Schicht 105 aus Kunststoff geringer Wärmeleitfähigkeit und die dünne Wärmeleitschicht 106 aus einem Metall hoher Wärmeleitfähigkeit- -hier Aluminium- besteht. Die Schicht 105 ist erheblich dicker als die Schicht 106, um während der Kühlungsphasen ein großes Temperaturgefälle bei geringer Wärmekapazität der Kühlwand herbeizuführen. Die Dicke der Wärme le it schicht 106 kann beispielsweise mit Vorteil ungefähr 0,2 - 0,4 mm, vorzugsweise ungefähr 0,3 mm, betragen. Die Wärmeleitschicht 106 hat u.a.die Aufgabe, die Temperatur der Rückseite 120 der Schicht 105 zu vergleichmäßigen und so die Temperaturgleichmäßigkeit der Kühlfläche 121 zu verbessern. Auch beschleunigt sie die Wärmeleitung. Ferner bildet sie eine luftdichte Schutzschicht, die bei einer Beschädigung der Schicht 105» z.B. einem Riß, ein Eindringen von feuchter Kühlraumluft in die Kältekammer 103 verhindert. Die Wärmeleitschicht 106 ist so

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dünn, daß sie die Wärmekapazität der Eühlwand nicht nachteilig vergrößert. Insgesamt weist die Kühlwand eine sehr geringe Wärmekapazität und damit das Kühlsystem eine sehr· geringe Trägheit auf, durch die insbesondere ein rasches, selbsttätiges Abtauen Ton auf der Kühlfläche befindlichem gefrorenem Niederschlag während jeder Abschaltphase herbeigeführt -wird. Während der Kühlungsphasen entsteht eine erhebliche Temperaturdifferenz zwischen der Kühlfläche 121 und dem Verdampfer 101, die sich hier zum Seil in der Kunststoffschicht 105 und zum Teil in dem Innenraum der Kältekammer 103 ausbildet. Die Dicke der Schicht 105 und der Abstand der Verdampferrohre von der Kühlwand sind so getroffen, daß sich die gewünschte Temperaturdifferenz, die beispielsweise je nach den gewünschten "Verhältnissen 10° bis 35°O betragen kann, einstellt. Beispielsweise kann die Dicke der Schicht 105 ungefähr 1,5 mm und der Abstand der Verdampferröhre von der Kühlwand 1 mm betragen.

Bei der in Pig. 2 dargestellten Variante weist die Kühlwand 102* eine erste Kunststoffschicht 107, eine zweite aus flexiblem Material bestehende, ebenfalls luftdichte Kunststoffschicht 109 und ferner auf sämtlichen Bereichen, denen keine Verdampferrohre des Verdampfers 101' gegenüberliegen, eine dünne Wärmele it schicht 110 aus Aluminiumblech auf. Die Schichten 107, 109 und 110 sind zweckmäßig miteinander verklebt, beispielsweise dadurch, daß die Schicht 109 alsßoppelseitig klebende Klebfolie, die gegebenenfalls eine Gewebeeinlage aufweisen kann, ausgebildet ist. Die beiden Schichten 107 und 109 sind so ausgebildet, daß sich infolge ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit und ihrer Dicke während der Kühlungsphasen die gewünschte Temperaturdifferenz zwischen den an der Schicht 109 anliegenden Verdampferrohren des Verdampfers 101' und der Kühlfläche 130 ausbildet'. Die Künststoffschicht 107 kann beispielsweise zweckmäßig eine Dicke von ungefähr 1,5.-2 mn, di« Schicht 109 eine wesentlich

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geringere Dicke und die Schicht 110 eine Dicke von ungefähr 0,2 - 0,4 mm aufweisen. Der Schicht 109 kommt insbesondere die Aufgabe zu, bei einem evtl. Hiß der Schicht 107 ein Beaufschlagen des Verdampfers mit feuchter Kühlraumluft zu verhindern. Die Wärmeleitschicht 110 hat u.a. die Aufgabe, der an sie angrenzenden Schicht 109 eine annährend gleichmäßige Temperatur zu vermitteln und dem Verdampfer Wärme direkt zuzuleiten. Zu diesem Zweck steht diese Schicht in diesem Ausführungsbeispiel nicht nur mit dem in dem Kälteraum 103¹ befindlichen I¹Iu id um, sondern auch mit den Verdampf errohren in direkter wärmeleitender Verbindung. Die Verdampferrohre weisen die Rohrkörper 131 teilweise umgreifende Profilbleche 111 aus wärmeleitendem Material auf, die fest mit den angrenzenden Schichten 110 verbunden sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Profilbleche 111 einstückig mit den Wärmeleitschichten 110, so daß die Teile 110 und 111 eine einzige profil-ierte ungefähr gleich dicke Blechplatte bilden. Punktionsmäßig bilden die Profilbleche 111 einen Teil des Verdampfers, während die Blechstücke 110 Teile der Kühlwand 102' bilden. Die aus dem Kühlraum während der Kühlungsphasen abgeführte Wärme wird in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel teilweise durch Wärmeleitung in der Schicht 110 den Verdampferrohren unmittelbar und teilweise durch Konvektion und Wärmeleitung in dem die Kältekammer 103' ausfüllenden Fluidum zugeführt. Durch diese Kombination wird eine besonders geringe Trägheit des Kühlsystems und damit u.a. ein besonders rasches Abtauen von evtl. auf der Kühlfläche der Kühlwand befindlichem Reif während der Abschaltphasen bewirkt.

In beiden Ausführungsbeispielen sind die Kältekamaern mit einem strönmngfähigen Fluiduro - hier Luft ~ gefüllt, das in der Kältekammer keinen gefrorenen Niederschlag erzeugen kann. Damit bleiben die Kältekammern ständig reiffrei, wodurch u.a. der Abtauvorgang verbessert wird.

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Claims (8)

c-14 -V- Patentansprüche

1. Kühleinrichtung, vorzugsweise Kühlschrank oder dergleichen mit mindestens einem Kühlraum, vorzugsweise einem ITormalkühlraum, dem mindestens eine gesonderte Kältekammer zugeordnet ist, in der sich mindestens ein Verdampfer einer Kältemaschine und ein strömungsfähiges Fluidum befindet, das in der Kältekammer keinen gefrorenen Niederschlag erzeugen kann, wobei die Kältekammer und der Kühlraum eine gemeinsame, als Zwischenwand aus- ' gebildete Kühlwand haben, deren dem Kühlraum zugewendete Kühlfläche während der Kühlungsphasen von dem Verdampfer über ein erhebliches Temperaturgefälle gekühlt wird, nach

Hauptpatent . . (Patentanmeldung B 95 406 Ia/17a),

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teilbereich der Kühlwand (102j102^!) der den Verdampfer aufweisenden Kältekammer mindestens eine dünne Wärmeleitschicht(iÖ6; 110) eines Stoffes guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise eine Aluminiumschicht, aufweist, und daß mindestens eine weitere Schicht (1O5;1O7,1O9) der Kühlwand aus einem Stoff geringer Wärmeleitfähigkeit und geringer Wärmekapazität besteht, dessen Schichtdicke vorzugsweise Wesentlich größer als die Dicke der Wärmeleitschicht ist.

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitschicht an den Innenraum der Kältekammer (1Ο3;1Ο3·) angrenzt.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitschicht mit dem Verdampfer (101') in wärmeleitdendem Kontakt steht.

4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

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daß die wärmeleitende Schicht aus Teilbereichen (110) eines Profilbleches (111) besteht, das weitere Teilbereiche (110) aufweist, die Außenwandungsteile des Verdampfers (101 *) bilden.

5. Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeleitende' Schicht sich über die gesamte Kühlwanä erstreckt.

6. Kühle inr loht ung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die,wärmeleitende Schicht sich mit Ausnahme von den Verdampf err ohren gegenüberliegenden Bereichen der Kühlwand über die übrige Pläche der Kühlwanä erstreckt.

7.Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferrohre des Verdampfers (101') an der Kühlwand anliegen..

8.Kühleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der wärmeleitenden Schicht ungefähr 0,2 - 0,4, vorzugsweise ungefähr 0,3 mm, beträgt.

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