WO2019154691A1 - Kältegerät mit verdunstungsschale - Google Patents

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WO2019154691A1
WO2019154691A1 PCT/EP2019/052236 EP2019052236W WO2019154691A1 WO 2019154691 A1 WO2019154691 A1 WO 2019154691A1 EP 2019052236 W EP2019052236 W EP 2019052236W WO 2019154691 A1 WO2019154691 A1 WO 2019154691A1
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WO
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heating coil
evaporation tray
heating
heating plate
refrigerating appliance
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PCT/EP2019/052236
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English (en)
French (fr)
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Ming Zhang
Andreas Vogl
Andreas Molnar
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/14—Collecting or removing condensed and defrost water; Drip trays
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2321/00—Details or arrangements for defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2321/14—Collecting condense or defrost water; Removing condense or defrost water
    • F25D2321/141—Removal by evaporation

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration appliance, in particular a domestic refrigeration appliance, with an evaporation tray for the evaporation of condensate, which collects during operation of the refrigeration appliance to an evaporator thereof.
  • the evaporation tray To prevent overflow of the evaporation tray, the evaporation tray must be able to evaporate the condensate on average at least as fast as it flows from the evaporator. This requires a heat source. It has long been known, as a heat source to use the existing in a refrigeration compressor usually by the evaporation tray is mounted on the compressor.
  • Object of the present invention is to provide a refrigeration device with evaporation tray, which ensures regardless of the quality of a storage chamber of the refrigerator surrounding thermal barrier coating and regardless of the efficiency of the circulation of the refrigerant driving compressor high evaporation rate with low energy use.
  • a refrigerator with a housing which encloses a storage chamber and a storage chamber cooling evaporator and a storage chamber and the evaporator to the environment insulating insulating layer comprises, and with an evaporation tray, which is arranged outside the storage chamber to collecting condensate draining from the evaporator, at least one heating plate extending from the evaporation tray through an air gap spaced over at least half of the base area of the evaporation tray.
  • Thermal radiation emanating from this heating plate hits the evaporation tray from above and is absorbed by a thin surface layer of the water. Since the heating plate covers a large part of the evaporation tray, the radiation heats a correspondingly large part of the water surface in the evaporation tray and promotes evaporation there. Since the heat radiation is supplied to the water from above, the surface of the water heats up more strongly than deeper areas, thus forming a stable temperature stratification in the water of the evaporation shell, convection, through which heat also in the surface Spaces of water spreads, does not take place. Therefore, a much lower energy transfer than conventional heating from below is sufficient to achieve an equal evaporation rate. Since the heating plate does not come into contact with the water of the evaporation tray under normal operating conditions, there is no increased risk of corrosion which would have to be taken into account when choosing the material for the heating plate.
  • a heating coil may be provided.
  • the heating coil can be formed by a hot gas pipe through which compressed refrigerant flows.
  • Lower cost may be a heating coil in which extends an electrical heating resistor. Since contact of the heating coil with the water is neither required nor desired, no costly measures for electrical insulation of the heating coil relative to the water are required.
  • a preferred operating temperature of the heating coil is in the range between 320 and 350 K.
  • Such operating temperature provides according to the Wien's law of displacement heat radiation with an intensity maximum at wavelengths of 7-8 mm.
  • the average penetration depth of these wavelengths in water is about 10-4 m, i. It suffices a water layer of less than 1 mm thickness to absorb the radiation almost completely. Since the thermal effect of the radiation is therefore concentrated directly on the surface of the water in the evaporation tray, a small amount of energy is sufficient to increase the surface temperature of the water and thus its evaporation rate significantly.
  • the heating coil and / or the heating plate should each extend in a horizontal plane, that is, in the same distance from the water surface everywhere.
  • the heating plate is arranged in physical contact with the heating coil to be heated by direct heat transfer from the heating coil to the heating plate.
  • the heating coil and the heating plate are in contact with each other, it may be appropriate if the heating coil is inclined in the same manner as the heating plate.
  • the heating coil may extend in a space between the heating plate and the evaporation tray.
  • heat can thus be radiated both from the heating coil directly downwards, onto the water level, and also flow upwards to the heating plate and be radiated from there onto the water level.
  • the heating plate can divert the heat radiation emitted upwards by the heating coil down to the water of the evaporation tray, either by heating itself by absorption of radiation from the heating coil and then heat radiation corresponding to its temperature or by reflecting the heat radiation of the heating coil. Since a heated hot plate also loses heat to the surrounding air, the second alternative is more effective. Therefore, the reflectivity of the heating plate for the heat radiation of the heating coil should preferably be at least 90%.
  • the heating plate may alternatively also extend between the evaporation tray and the heating coil. Such a heating plate can not reflect the radiation of the heating coil to the evaporation tray, but only to heat by absorbing the radiation, and then in turn emits heat radiation.
  • At least the underside of the heating plate should have a high IR absorption of preferably at least 90%.
  • an upper surface of the heating plate may be in contact with a thermal barrier coating.
  • heating coil By placing the heating coil in a groove of this thermal barrier coating, heat dissipation from the heating coil can be minimized in other ways than via the heater plate.
  • the thermal barrier coating can be formed on the heating coil and the heating plate. This can be done before installing the heating coil and the heating plate in the refrigerator; Thus, the thermal barrier coating, the heating plate and the heating coil can be connected to form an assembly, which is then mounted as a unit in the refrigerator.
  • the heat-insulating layer, with which the heating plate is in contact be an integral part of the thermal barrier coating, which surrounds the storage chamber of the refrigerator.
  • the thermal barrier coating form a ceiling of this engine room.
  • the evaporation tray may be mounted on a compressor to utilize its waste heat to promote evaporation.
  • FIG. 1 shows a schematic section through a household refrigerator according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 is a section through a heating coil and arranged above it
  • Heating plate according to a variant of the first embodiment 3 shows a section through the machine room of a refrigeration device according to a second embodiment
  • Fig. 4 is an analogous to FIG. 3 section according to a development of the second
  • FIG. 1 shows a section through a refrigerator as an example of a household refrigerator, to which the present invention is applicable.
  • a housing of the refrigerator comprises a body 1 and a door 2, which enclose a storage chamber 3 and in the usual way a rigid outer skin 4, a plastic deep-drawn inner container 5, which is joined to the outer skin 4 to a hollow body, and filling the hollow body Thermal insulation layer 6 of foam include.
  • the outer skin 4 of the body 1 comprises a plurality of interconnected plate-shaped elements, including those which define a ground-level machine room 7 at the back of the body 1.
  • a storage chamber 3 cooling evaporator 8 is arranged above the engine room 7, a storage chamber 3 cooling evaporator 8 is arranged.
  • Fig. 1 shows an example of a coldwall evaporator, but come any other types of evaporators also into consideration.
  • a channel 10 is recessed in the inner container 5, which collects condensation water running off the surface and a channel 1 1 of an evaporation tray 12 crossing the thermal insulation layer 6 in the engine room 7 feeds.
  • the evaporator 8 is connected to a compressor 13 and a condenser 14 in a refrigerant circuit.
  • the compressor 13 is housed in the engine room 7.
  • the evaporation tray 12 is mounted on the compressor 13 to absorb the heat it releases during operation and thus to heat the condensate collected in the evaporation tray 12.
  • the heating coil 15 comprises a meandering in a horizontal plane extending metallic tube which is heated by a running in it electrical resistance or as part of the Refrigerant circuit is heated by circulating in it, compressed refrigerant.
  • the refrigerant flowing through the heating coil 15 may be inserted depending on the required power in the refrigerant circuit between the compressor 13 and the condenser 14, between two parts of the condenser 14 or between the condenser 14 and a throttle point.
  • the position of the heating coil 15 in the refrigerant circuit is in each case selected so that when the compressor 13 is in operation, the surface temperature of the tube converges to a value between 320 and 350 K. If the heating coil 15 is electrically heated, the surface temperature may be lower because the heat is also available at times when the compressor 13 is not in operation.
  • the surface of the tube for thermal radiation should be highly absorbent. Since metals reflect heat radiation well, the tube is provided for this purpose with an absorbent coating.
  • the tube of the heating coil 15 emits the heat radiation evenly in all directions.
  • a metallic surface 16 is arranged above the heating coil 15, separated therefrom by a second air gap 24, which acts as a heating plate 17 by controlling the radiation of the heating coil 15 reflected downwards.
  • the surface 16 covers at least half, preferably the entire base of the evaporation tray 12 and can extend beyond the edges thereof.
  • the heating plate 17 is mounted in the embodiment of Figure 1 without direct contact with the heating coil 15 on the ceiling of the machine room 7. It may be formed, for example, by a metal foil, in particular an aluminum foil, with which a surface-forming element of the outer skin 4 is covered over a large area.
  • the dimensions of this film are preferably larger than those of the evaporation tray 12, eg, the ceiling of the machine room 7 may be fully covered with the film to ensure that, although the film and evaporation tray 12 are installed at different times, the evaporation tray 12 will be on its own entire surface is completely covered by the film.
  • the outer skin element and the heating plate 17 attached thereto are substantially planar.
  • Heat radiation which is emitted steeply upwards, is then reflected by the heating plate 17 into the evaporation tray 12 and, when it encounters water, is absorbed by it. Heat radiation, which is reflected at a very different from the vertical angle of the heating plate 17, but misses most of the water in the evaporation tray 12 and is lost unused.
  • the heating plate 17 as shown in Fig. 2 may have an uneven bottom with grooves 18, which follow the course of the heating coil 15 and bundle their upward radiation when reflecting down.
  • Fig. 3 shows a schematic section through the engine room 7 of a refrigerator according to a second embodiment of the invention, in which this heat dissipation is significantly limited by a second plate 19, the gaps between the pipe sections of the heating coil 15 blocks.
  • a plate 19 of good heat-conducting material is preferred, which is strong enough to be dimensionally stable and on which the heating coil 15 is soldered, glued or fastened in another suitable manner. Due to the high wall thickness, the heat that passes over the contact with the heating coil 15 on the plate 19, evenly distributed in this.
  • the plate 19 therefore in turn acts as a heating plate 17, by means of which the heat radiation emitted downwards heats the water in the evaporation tray 12 extending under the plate 19.
  • Heat radiation emitted upward by the plate 19 strikes the plate 16 and is thrown back to the plate 19.
  • heat can be discharged substantially only down and is taken up to a large extent by the water of the evaporation tray 12.
  • the plate 19 is slightly inclined to the horizontal to deflect humid air, which rises from the evaporation tray 12, out of the air gap 23.
  • the upper edge of the plate 19 faces the back of the body 1, to direct the deflected air directly from the engine room 7.
  • Fig. 4 shows a development of the embodiment of Fig. 3 in a section analogous to this.
  • the heating coil 15 is arranged here in downwardly open grooves 20 of a heat-insulating body, in particular a foam body 21.
  • the grooves may be provided with a reflective foil 22, e.g. a metal foil or a metallized plastic film to be lined.
  • the foam body 21 could in principle be part of the thermal barrier coating 6, but this would significantly complicate the assembly of the refrigerator, since then either the heating coil 15 are mounted before generating the thermal barrier coating 6 or the heating coil 15 would have to be mounted in advance in the heat insulation layer 6 recessed grooves ,
  • the foam body 21 is preferably designed as a separate component from the thermal barrier coating 6.
  • an assembly comprising the heating plate 17, the heating coil 15, possibly the film 22 and the foam body 21, be prefabricated outside the refrigerator by the heating plate 17, the heating coil 15 and possibly the film 22 are inserted into a mold and the remaining cavity of the mold is foamed to form the foam body 21.
  • the foam body 21 may rest against a surface of the engine compartment 7 forming element of the outer skin 4, so as to 5 contribute insulation of the storage chamber 3 relative to the heat released in the engine room 7.

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Abstract

Bei einem Kältegerät mit einem Gehäuse (1, 2), das eine Lagerkammer (3) und einen die Lagerkammer (3) kühlenden Verdampfer (8) umschließt und eine die Lagerkammer (3) und den Verdampfer (8) gegenüber der Umgebung isolierende Wärmedämmschicht (6) umfasst, und mit einer Verdunstungsschale (12), die außerhalb der Lagerkammer (3) angeordnet ist, um von dem Verdampfer (8) ablaufendes Tauwasser aufzufangen, erstreckt sich wenigstens eine Heizplatte (17) von der Verdunstungsschale (12) durch einen Luftspalt (23) beabstandet über wenigstens die Hälfte der Grundfläche der Verdunstungsschale (12).

Description

Kältegerät mit Verdunstungsschale
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einer Verdunstungsschale zum Verdunsten von Tauwasser, das sich während des Betriebs des Kältegeräts an einem Verdampfer desselben sammelt.
Um ein Überlaufen der Verdunstungsschale zu verhindern, muss die Verdunstungsschale in der Lage sein, das Tauwasser im Mittel mindestens so schnell zu verdampfen, wie es vom Verdampfer nachfließt. Dafür wird eine Wärmequelle benötigt. Es ist seit langem bekannt, als Wärmequelle den üblicherweise in einem Kältegerät vorhandenen Verdichter zu nutzen, indem die Verdunstungsschale auf dem Verdichter montiert wird.
Bemühungen der Hersteller, die Energieeffizienz der Kältegeräte zu steigern, haben zu deutlichen Verbesserungen bei deren Wärmedämmung geführt. Dadurch vermindert sich nicht nur der Energieverbrauch des Verdichters, sondern auch dessen für die Verdunstungsschale nutzbare Heizleistung, während die Menge des zu verdunstenden Tauwassers gleich bleibt. Auch Verbesserungen bei der Effizienz der Verdichter führen zu einer Verminderung der Heizleistung, die diese für die Verdunstung beisteuern können.
Vorschläge wie z.B. aus DE 10228739 A1 oder US 5 881 566 A, die Wärmeübertragung vom Verdichter auf die Verdunstungsschale durch eine Optimierung des Kontakts zwischen beiden zu optimieren, konnten daher das Problem nicht auf Dauer lösen.
Ein nachhaltigerer Lösungsansatz ist der aus WO 2009/152862 A1 bekannte, die Wärme des im Verdichter durch adiabatische Kompression erwärmten Kältemittels zum Beheizen der Verdunstungsschale nutzbar zu machen, indem eine Rohrleitung, in der das verdichtete Kältemittel zirkuliert, von oben in die Verdunstungsschale eintaucht und so Wärme des Kältemittels direkt an in der Verdunstungsschale befindliches Tauwasser abgibt.
Auch dieser Ansatz hat jedoch zwei grundlegende Nachteile. Zum einen ergeben sich erhöhte Anforderungen bei der Wahl des Materials der Rohrleitung, da dieses im Kontakt mit dem Wasser der Verdunstungsschale nicht korrodieren darf, und zwei verschiedene Metalle nicht so mit dem Wasser der Verdunstungsschale in Kontakt kommen dürfen, dass sie eine galvanische Zelle bilden. Zum anderen gibt die Rohrleitung ihre Wärme nur dann effektiv ab, wenn sie mit dem Wasser in Kontakt ist. Um auch bei niedrigem Wasserstand das Wasser wirksam beheizen zu können, muss die Rohrleitung folglich möglichst tief in die Verdunstungsschale eintauchen. Bei hohem Wasserstand führt dies jedoch dazu, dass die zugeführte Wärme sich auf den gesamten Inhalt der Verdunstungsschale verteilt. Für die Geschwindigkeit der Verdunstung ist jedoch nur die Temperatur an der Wasseroberfläche maßgeblich. Um diese auf einen gegebenen Wert zu bringen, wird daher um so mehr Heizleistung benötigt , je höher der Wasserstand in der Verdunstungsschale ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit Verdunstungsschale zu schaffen, das unabhängig von der Qualität einer eine Lagerkammer des Kältegeräts umgebenden Wärmedämmschicht und unabhängig von der Effizienz eines die Zirkulation des Kältemittels antreibenden Verdichters eine hohe Verdunstungsrate bei geringem Energieeinsatz gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem Gehäuse, das eine Lagerkammer und einen die Lagerkammer kühlenden Verdampfer umschließt und eine die Lagerkammer und den Verdampfer gegenüber der Umgebung isolierende Wärmedämmschicht umfasst, und mit einer Verdunstungsschale, die außerhalb der Lagerkammer angeordnet ist, um von dem Verdampfer ablaufendes Tauwasser aufzufangen, wenigstens eine Heizplatte sich von der Verdunstungsschale durch einen Luftspalt beabstandet über wenigstens die Hälfte der Grundfläche der Verdunstungsschale erstreckt.
Von dieser Heizplatte ausgehende Wärmestrahlung trifft von oben auf die Verdunstungsschale und wird von einer dünnen Oberflächenschicht des Wassers absorbiert. Da die Heizplatte einen großen Teil der Verdunstungsschale überdeckt, erwärmt die Strahlung einen entsprechend großen Teil der Wasseroberfläche in der Verdunstungsschale und fördert dort die Verdunstung. Da die Wärmestrahlung dem Wasser von oben zugeführt wird, erwärmt sich die Oberfläche des Wassers stärker als tieferliegende Bereiche, es bildet sich somit eine stabile Temperaturschichtung im Wasser der Verdunstungsschale aus, Konvektion, durch die sich Wärme auch in oberflächenferne Bereiche des Wassers ausbreitet, findet nicht statt. Deswegen genügt eine deutlich geringerer Energietransfer als bei der herkömmlichen Beheizung von unten, um eine gleich große Verdunstungsrate zu erzielen. Da die Heizplatte unter normalen Betriebsbedingungen nicht mit dem Wasser der Verdunstungsschale in Kontakt kommt, besteht keine erhöhte Gefahr von Korrosion, die bei der Wahl des Werkstoffs für die Heizplatte zu berücksichtigen wäre.
Um die Heizplatte ihrerseits zu beheizen, kann eine Heizschlange vorgesehen sein. Um ein hoch energieeffizientes Kältegerät zu schaffen, kann die Heizschlange durch ein von verdichtetem Kältemittel durchflossenes Heißgasrohr gebildet sein. Kostengünstiger ist eventuell eine Heizschlange, in der sich ein elektrischer Heizwiderstand erstreckt. Da ein Kontakt der Heizschlange mit dem Wasser weder erforderlich noch erwünscht ist, sind keine aufwendigen Maßnahmen für eine elektrische Isolation der Heizschlange gegenüber dem Wasser erforderlich.
Eine bevorzugte Betriebstemperatur der Heizschlange liegt im Bereich zwischen 320 und 350 K. Eine solche Betriebstemperatur liefert nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz Wärmestrahlung mit einem Intensitätsmaximum bei Wellenlängen von 7-8 mm. Die mittlere Eindringtiefe dieser Wellenlängen in Wasser liegt bei ca. 10-4 m, d.h. es genügt eine Wasserschicht von unter 1 mm Stärke, um die Strahlung praktisch vollständig zu absorbieren. Da die Wärmewirkung der Strahlung sich folglich unmittelbar auf die Oberfläche des Wassers in der Verdunstungsschale konzentriert, genügt eine kleine Energiemenge, um die Oberflächentemperatur des Wassers und damit seine Verdunstungsrate erheblich zu steigern.
Um die Wasseroberfläche gleichmäßig zu erwärmen, sollte die Heizschlange und/oder die Heizplatte jeweils in einer horizontalen Ebene, d.h in überall gleichem Abstand zur Wasseroberfläche, verlaufen.
Im Falle der Heizplatte ist eine leichte Neigung zweckmäßig, um den Abfluss von warmer, feuchtigkeitsgesättigter Luft aus dem Luftspalt oberhalb der Verdunstungsschale zu erleichtern. Die Neigung gegen die Horizontale sollte 30° nicht überschreiten. Einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist die Heizplatte in körperlichem Kontakt mit der Heizschlange angeordnet, um durch direkten Wärmeübergang von der Heizschlange auf die Heizplatte erwärmt zu werden.
Wenn die Heizschlange und die Heizplatte miteinander in Kontakt stehen, kann es zweckmäßig sein, wenn die Heizschlange in derselben Weise wie die Heizplatte geneigt ist.
Die Heizschlange kann sich in einem Zwischenraum zwischen der Heizplatte und der Verdunstungsschale erstrecken. Im oben erwähnten Falle des direkten körperlichen Kontakts kann somit Wärme sowohl von der Heizschlange unmittelbar nach unten, auf den Wasserspiegel, abgestrahlt als auch nach oben zur Heizplatte abfließen und von dort auf den Wasserspiegel abgestrahlt werden.
Auch wenn zwischen Heizplatte und Verdunstungsschale kein Kontakt besteht, kann die Heizplatte von der Heizschlange nach oben abgegebene Wärmestrahlung nach unten, zum Wasser der Verdunstungsschale hin, umlenken, sei es, indem sie sich durch Absorption von Strahlung der Heizschlange erwärmt und daraufhin ihrer Temperatur entsprechende Wärmestrahlung abgibt, oder indem sie die Wärmestrahlung der Heizschlange reflektiert. Da eine erwärmte Heizplatte auch Wärme an die umgebende Luft verliert, ist die zweite Alternative effektiver. Daher sollte die Reflektivität der Heizplatte für die Wärmestrahlung der Heizschlange vorzugsweise wenigstens 90% betragen.
Die Heizplatte kann sich alternativ auch zwischen der Verdunstungsschale und der Heizschlange erstrecken. Eine solche Heizplatte kann die Strahlung der Heizschlange nicht zur Verdunstungsschale reflektieren, sondern lediglich sich erwärmen, indem es die Strahlung absorbiert, und daraufhin seinerseits Wärmestrahlung emittiert.
Wenn hingegen die Heizplatte durch körperlichen Kontakt mit der Heizschlange erwärmt wird, ist ein hohes Reflexionsvermögen der Emission von Wärmestrahlung abträglich. In diesem Fall sollte daher zumindest die Unterseite der Heizplatte eine hohe IR-Absorption von vorzugsweise mindestens 90% aufweisen. Um Wärmeverluste durch Wärmeabfluss von der Heizplatte an die sie umgebende Luft zu minimieren, kann eine Oberseite der Heizplatte mit einer Wärmedämmschicht in Kontakt stehen.
Indem die Heizschlange in einer Nut dieser Wärmedämmschicht untergebracht wird, kann ein Wärmeabfluss von der Heizschlange auf anderen Wegen als über die Heizplatte minimiert werden.
Um die Nut zu bilden, kann die Wärmedämmschicht an die Heizschlange und die Heizplatte angeformt werden. Dies kann vor dem Einbau der Heizschlange und der Heizplatte im Kältegerät geschehen; so können die Wärmedämmschicht, die Heizplatte und die Heizschlange zu einer Baugruppe verbunden werden, die anschließend als Einheit im Kältegerät montiert wird.
Alternativ kann die Wärmedämmschicht, mit der die Heizplatte in Kontakt steht, einteiliger Bestandteil der Wärmedämmschicht sein, die die Lagerkammer des Kältegeräts umgibt. Insbesondere kann, wenn die Verdunstungsschale in an sich bekannter Weise in einem Maschinenraum des Gehäuses untergebracht, die Wärmedämmschicht eine Decke dieses Maschinenraums bilden.
Die Verdunstungsschale kann auf einem Verdichter montiert sein, um auch dessen Abwärme zur Förderung der Verdunstung zu nutzen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Haushaltskältegerät gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Heizschlange und eine darüber angeordnete
Heizplatte gemäß einer Variante der ersten Ausgestaltung; Fig. 3 einen Schnitt durch den Maschinenraum eines Kältegeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltung; und
Fig. 4 einen zu Fig. 3 analogen Schnitt gemäß einer Weiterbildung der zweiten
Ausgestaltung.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Kühlschrank als Beispiel eines Haushaltskältegeräts, an dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Ein Gehäuse des Kühlschranks umfasst einen Korpus 1 und eine Tür 2, die eine Lagerkammer 3 umschließen und in üblicher Weise eine starre Außenhaut 4, einen aus Kunststoff tiefgezogenen Innenbehälter 5, der mit der Außenhaut 4 zu einem Hohlkörper zusammengefügt ist, und eine den Hohlkörper ausfüllende Wärmedämmschicht 6 aus Schaumstoff umfassen. Die Außenhaut 4 des Korpus 1 umfasst mehrere untereinander verbundene plattenförmige Elemente, darunter auch solche, die einen bodennahen Maschinenraum 7 an der Rückseite des Korpus 1 begrenzen.
Oberhalb des Maschinenraums 7 ist ein die Lagerkammer 3 kühlender Verdampfer 8 angeordnet. Die Fig. 1 zeigt exemplarisch einen Coldwall-Verdampfer, doch kommen beliebige andere Verdampferbauformen ebenfalls in Betracht. Unterhalb einer Oberfläche, an der sich im Betrieb Kondenswasser niederschlägt, hier also einer Rückwand 9 des Innenbehälters 5, ist im Innenbehälter 5 eine Rinne 10 ausgespart, die von der Oberfläche ablaufendes Tauwasser sammelt und über einen die Wärmedämmschicht 6 kreuzenden Kanal 1 1 einer Verdunstungsschale 12 im Maschinenraum 7 zuführt.
Der Verdampfer 8 ist mit einem Verdichter 13 und einem Verflüssiger 14 in einem Kältemittelkreislauf verbunden. Der Verdichter 13 ist im Maschinenraum 7 untergebracht. Die Verdunstungsschale 12 ist auf dem Verdichter 13 montiert, um die Wärme, die dieser im Betrieb freisetzt, aufzufangen und damit das in der Verdunstungsschale 12 gesammelte Tauwasser zu beheizen.
Über dem Wasserspiegel der Verdunstungsschale 12 ist, durch einen Luftspalt 23 beabstandet, eine Heizschlange 15 montiert. Die Heizschlange 15 umfasst ein sich in Mäandern in einer horizontalen Ebene erstreckendes metallisches Rohr, das durch einen in ihm verlaufenden elektrischen Heizwiderstand beheizt ist oder als Bestandteil des Kältemittelkreislaufs durch in ihm zirkulierendes, komprimiertes Kältemittel beheizt ist. Die kältemitteldurchströmte Heizschlange 15 kann je nach benötigter Leistung im Kältemittelkreislauf zwischen den Verdichter 13 und den Verflüssiger 14, zwischen zwei Teile des Verflüssigers 14 oder zwischen den Verflüssiger 14 und eine Drosselstelle eingefügt sein. Die Position der Heizschlange 15 im Kältemittelkreis ist jeweils so gewählt, dass wenn der Verdichter 13 in Betrieb ist, die Oberflächentemperatur des Rohrs auf einen Wert zwischen 320 und 350 K konvergiert. Wenn die Heizschlange 15 elektrisch beheizt ist, kann die Oberflächentemperatur niedriger sein, da die Wärme auch zu Zeiten zur Verfügung steht, in denen der Verdichter 13 nicht in Betrieb ist.
Damit die Heizschlange 15 die Wärme aus dem Innern des Rohrs effizient als Strahlungswärme abgibt, sollte die Oberfläche des Rohrs für Wärmestrahlung stark absorbierend sein. Da Metalle Wärmestrahlung gut reflektieren, ist das Rohr hierfür mit einer absorbierenden Beschichtung versehen.
Das Rohr der Heizschlange 15 emittiert die Wärmestrahlung gleichmäßig in alle Richtungen. Damit die nach oben emittierte Strahlung ebenfalls das Wasser in der Verdunstungsschale 12 erreichen kann, ist über der Heizschlange 15, von dieser durch einen zweiten Luftspalt 24 beabstandet, eine metallische Oberfläche 16 angeordnet, die als Heizplatte 17 wirkt, indem sie die Strahlung der Heizschlange 15 nach unten reflektiert. Die Oberfläche 16 überdeckt wenigstens die Hälfte, vorzugsweise die gesamte Grundfläche der Verdunstungsschale 12 und kann über deren Ränder hinausreichen.
Die Heizplatte 17 ist in der Ausgestaltung der Fig. 1 ohne direkten Kontakt mit der Heizschlange 15 an der Decke des Maschinenraums 7 angebracht; sie kann z.B. durch eine Metallfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie, gebildet sein, mit der ein die Decke bildendes Element der Außenhaut 4 großflächig überzogen ist. Die Abmessungen dieser Folie sind vorzugsweise größer als die der Verdunstungsschale 12, z.B. kann die Decke des Maschinenraums 7 vollflächig mit der Folie überzogen sein, um sicherzustellen, dass, obwohl die Folie und die Verdunstungsschale 12 zu verschiedenen Zeiten eingebaut werden, die Verdunstungsschale 12 auf ihrer gesamten Grundfläche lückenlos von der Folie überdeckt ist. Im einfachsten Fall sind das Außenhautelement und die daran befestigte Heizplatte 17 im Wesentlichen eben. Wärmestrahlung, die steil nach oben emittiert wird, wird dann von der Heizplatte 17 in die Verdunstungsschale 12 hinein reflektiert und, wenn sie dort auf Wasser trifft, von diesem absorbiert. Wärmestrahlung, die unter einem stark von der Vertikalen abweichenden Winkel von der Heizplatte 17 reflektiert wird, verfehlt allerdings meist das Wasser in der Verdunstungsschale 12 und geht ungenutzt verloren. Um dies zu vermeiden, kann die Heizplatte 17 wie in Fig. 2 gezeigt eine unebene Unterseite mit Rinnen 18 aufweisen, die dem Verlauf der Heizschlange 15 folgen und deren nach oben gerichtete Strahlung beim Reflektieren nach unten bündeln.
Sowohl bei dem Aufbau der Fig. 1 als auch der in Fig. 2 gezeigten Variante führt die Abgabe von Wärme von der Heizschlange 15 an die sie umgebende Luft dazu, dass die erwärmte Luft durch Lücken zwischen nebeneinander verlaufenden Rohrabschnitten der Heizschlange 15 hindurch zur Platte 16 ansteigt und von unten kältere Luft nachfließt, die die Heizschlange 15 weiter abkühlt.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Schnitt durch den Maschinen raum 7 eines Kältegeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung, bei der dieser Wärmeabfluss erheblich durch eine zweite Platte 19 eingeschränkt ist, die Lücken zwischen den Rohrabschnitten der Heizschlange 15 versperrt. Um die Luftströmung zu unterbinden, wird keine hohe Wandstärke der Platte 19 benötigt, es genügt eine Folie, deren Position lediglich durch ihre Befestigung an der Heizschlange 15 definiert ist. Bevorzugt ist allerdings eine Platte 19 aus gut wärmeleitendem Material, die stark genug ist, um formstabil zu sein und auf der die Heizschlange 15 aufgelötet, geklebt oder in anderer geeigneter Weise befestigt ist. Aufgrund der hohen Wandstärke kann die Wärme, die über den Kontakt mit der Heizschlange 15 auf die Platte 19 übergeht, sich in dieser gleichmäßig verteilen. Die Platte 19 fungiert daher ihrerseits als Heizplatte 17, durch deren nach unten abgegebene Wärmestrahlung das Wasser in der sich unter der Platte 19 erstreckenden Verdunstungsschale 12 erwärmt wird.
Von der Platte 19 nach oben emittierte Wärmestrahlung trifft hier auf die Platte 16 und wird von dieser zur Platte 19 zurückgeworfen. Somit kann Wärme im Wesentlichen nur nach unten abgegeben werden und wird zu einem großen Teil vom Wasser der Verdunstungsschale 12 aufgenommen. Die Platte 19 ist leicht gegen die Horizontale geneigt, um feuchtwarme Luft, die von der Verdunstungsschale 12 aufsteigt, aus dem Luftspalt 23 herauszulenken. Die obere Kante der Platte 19 ist der Rückseite des Korpus 1 zugewandt, um die abgelenkte Luft unmittelbar aus dem Maschinenraum 7 herauszuleiten.
Fig. 4 zeigt eine Weiterbildung der Ausgestaltung von Fig. 3 in einem zu dieser analogen Schnitt. Um einen Wärmeabfluss durch Konvektion von der Heizschlange 15 nach oben zu minimieren, ist die Heizschlange 15 hier in nach unten offenen Nuten 20 eines wärmedämmenden Körpers, insbesondere eines Schaumstoffkörpers, 21 angeordnet. Um auch einen Abfluss nach oben durch Wärmestrahlung zu verhindern, können die Nuten mit einer reflektierenden Folie 22, z.B. einer Metallfolie oder einer metallisierten Kunststofffolie ausgekleidet sein.
Nach unten sind die Nuten 20 durch die Heizplatte 17 verschlossen. Deren Unterseite emittiert Wärmestrahlung, die vom Wasser der darunterliegenden Verdunstungsschale 12 aufgefangen wird; ein Wärmeabfluss von der Oberseite der Heizplatte 17 ist durch die reflektierende Folie 22 und den Schaumstoffkörper 21 weitgehend blockiert.
Der Schaumstoffkörper 21 könnte zwar grundsätzlich Teil der Wärmedämmschicht 6 sein, allerdings würde dies den Zusammenbau des Kältegeräts erheblich verkomplizieren, da dann entweder die Heizschlange 15 vor Erzeugung der Wärmedämmschicht 6 montiert werden oder die Heizschlange 15 in vorab in der Wärmedämmschicht 6 ausgesparten Nuten montiert werden müsste. Um dies zu vermeiden, ist der Schaumstoffkörper 21 vorzugsweise als von der Wärmedämmschicht 6 getrenntes Bauteil ausgeführt. Insbesondere kann eine Baugruppe, die die Heizplatte 17, die Heizschlange 15 , eventuell die Folie 22 und den Schaumstoffkörper 21 umfasst, außerhalb des Kältegeräts vorgefertigt werden, indem die Heizplatte 17, die Heizschlange 15 und eventuell die Folie 22 in eine Hohlform eingelegt werden und der verbleibende Hohlraum der Hohlform ausgeschäumt wird, um den Schaumstoffkörper 21 zu bilden.
Abweichend von der Darstellung der Fig. 4 kann der Schaumstoffkörper 21 an einem die Decke des Maschinenraums 7 bildenden Element der Außenhaut 4 anliegen, um so zur 5 Isolation der Lagerkammer 3 gegenüber der im Maschinenraum 7 freigesetzten Wärme beizutragen.
BEZUGSZEICHEN
1 Korpus
2 Tür
3 Lagerkammer
4 Außenhaut
5 Innenbehälter
6 Wärmedämmschicht
7 Maschinenraum
8 Verdampfer
9 Rückwand
10 Rinne
1 1 Kanal
12 Verdunstungsschale
13 Verdichter
14 Verflüssiger
15 Heizschlange
16 Oberfläche
17 Heizplatte
18 Rinne
19 Platte
20 Nut
21 Schaumstoffkörper
22 Folie

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kältegerät mit einem Gehäuse (1 , 2), das eine Lagerkammer (3) und einen die Lagerkammer (3) kühlenden Verdampfer (8) umschließt und eine die
Lagerkammer (3) und den Verdampfer (8) gegenüber der Umgebung isolierende Wärmedämmschicht (6) umfasst, und mit einer Verdunstungsschale (12), die außerhalb der Lagerkammer (3) angeordnet ist, um von dem Verdampfer (8) ablaufendes Tauwasser aufzufangen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heizplatte (17) sich von der Verdunstungsschale (12) durch einen Luftspalt beabstandet über wenigstens die Hälfte der Grundfläche der Verdunstungsschale (12) erstreckt.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatte (17) durch eine Heizschlange (15) beheizt ist.
3. Kältegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschlange (15) ein von verdichtetem Kältemittel durchflossenes Heißgasrohr (16) ist.
4. Kältegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschlange (15) einen Heizwiderstand enthält.
5. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschlange (15) eine Betriebstemperatur zwischen 320 und 350 K aufweist.
6. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschlange (15) in einer horizontalen Ebene verläuft.
7. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatte (17) in einer Ebene verläuft, die um maximal 30° gegen die Horizontale geneigt ist.
8. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizplatte (17) in körperlichem Kontakt mit der Heizschlange (15) angeordnet ist.
9. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschlange (15) sich in einem Zwischenraum (23, 24) zwischen der Heizplatte (17) und der Verdunstungsschale (12) erstreckt.
10. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Heizplatte sich zwischen der Verdunstungsschale (12) und der Heizschlange (15) erstreckt.
1 1. Kältegerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberseite der Heizplatte (17) mit einer Wärmedämmschicht in Kontakt steht.
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