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Die Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem wärmeisolierten Gerätekorpus, der einen Innenraum umschließt, mit einer Wärmepumpe zur Kühlung des Innenraums, wobei die Wärmepumpe einen Kältemittelkreislauf mit Kompressor, Verflüssiger, Drossel und Verdampfer umfasst, und mit einer Tauwasserleitung, die vom Innenraum des Geräts nach außen führt.
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Es ist allgemein bekannt, Kältemittelkreisläufe zur Kühlung des Innenraums von Kühl- und/oder Gefriergeräten zu verwenden. Ein besonderes Augenmerk bei der Weiterentwicklung derartiger Geräte liegt in der Suche nach Möglichkeiten, die Energieeffizienz zu erhöhen.
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Am Verdampfer derartiger Kältemittelkreisläufe, der als kalter Wärmetauscher im Innenraum des Gerätes dient, kondensiert regelmäßig Luftfeuchtigkeit, insbesondere nach einem Öffnen der Gerätetür. Spontan oder nach Durchführung eines Abtauzyklus abrinnendes Tauwasser wird regelmäßig gesammelt und anhand einer Tauwasserleitung aus dem Geräteinnenraum nach außen geleitet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kühl und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass seine Energieeffizienz verbessert werden kann.
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Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem wärmeisolierten Gerätekorpus, der einen Innenraum umschließt, mit einer Wärmepumpe zur Kühlung des Innenraums, wobei die Wärmepumpe einen Kältemittelkreislauf mit Kompressor, Verflüssiger, Drossel und Verdampfer umfasst, und mit einer Tauwasserleitung, die vom Innenraum des Geräts nach außen führt, wobei ein Abschnitt der Tauwasserleitung in wärmeleitendem Kontakt mit dem Verflüssiger bzw. einer Kältemittelleitung des Verflüssigers steht. Der Verflüssiger weist regelmäßig eine Kältemittelleitung auf, in welcher das Kältemittel in einer bestimmten Bahn durch den Verflüssiger geleitet wird. Die Kältemittelleitung kann beispielsweise als gerades oder gewundenes Metallrohr oder als Labyrinthbahn innerhalb einer Verflüssigerplatte ausgebildet sein.
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Die Tauwasserleitung führt typischerweise von einem Tauwasser-Sammelpunkt im Innenraum des Geräts, beispielsweise einer Sammelwanne oder Sammelrinne unterhalb des Verdampfers, durch die Wärmeisolierung nach außen. Da der Verflüssiger bei Kühl- und/oder Gefriergeräten immer außerhalb der Wärmeisolierung angeordnet ist, handelt es sich bei dem in wärmeleitendem Kontakt mit dem Verflüssiger stehenden Abschnitt der Tauwasserleitung um einen Abschnitt, der bereits außerhalb der Wärmeisolierung liegt.
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Da die Temperatur des Tauwassers typischerweise niedriger als die Umgebungstemperatur ist, beispielsweise eine Temperatur von etwa 1°C hat, und da Wasser zudem eine hohe Wärmekapazität besitzt, kann durch die erfindungsgemäß vorgesehene thermische Kontaktierung der Tauwasserleitung mit dem Verflüssiger eine Effizienzsteigerung bei der Kühlung des Verflüssigers erreicht werden. Dies führt zu einer Effizienzsteigerung des Kältemittelkreislaufs und letztlich des Geräts.
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Der Gerätekorpus kann eine Außenhaut und einen Innenbehälter umfassen, welche die Wärmedämmschicht einschließen. Bei dem Innenbehälter kann es sich um einen Innenbehälter aus einem dünnen Kunststoffblech handeln. Ein derartiger Innenbehälter wird meist durch Tiefziehen hergestellt. Bei dem Dämmmaterial kann es sich beispielsweise um einen Wärmeisolationsschaum, ein Fasermaterial oder einen Vakuumisolationskörper handeln. Bei der Außenhaut handelt es sich vorzugsweise um ein Metallblech.
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Der Verdampfer ist innerhalb des vom wärmeisolierten Gerätekorpus umgebenen Innenraums angeordnet, beispielsweise an oder hinter der Wand des Innenbehälters.
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In einer Ausführungsform ist in dem betreffenden Abschnitt der Tauwasserleitung ein Siphon ausgebildet, in dem sich Tauwasser sammelt. Aufgrund des Siphons bleibt das Tauwasser für eine gewisse Zeit im Bereich des Verflüssigers stehen und kann sich nach und nach durch Aufnahme von Wärme des Verflüssigers erwärmen, bevor es durch nachlaufendes, kühleres Tauwasser verdrängt wird. Durch diese Maßnahme kann der effizienzsteigernde Effekt maßgeblich verstärkt werden.
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Unter einem wärmeleitenden Kontakt wird im Rahmen der vorliegenden Erfindungsbeschreibung eine den Wärmetausch explizit fördernde Anordnung der Kontaktpartner verstanden, wie beispielsweise eine direkte Kontaktierung oder eine kurze Verbindung anhand eines gut wärmeleitenden Materials.
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Es kann vorgesehen sein, dass der betreffende Abschnitt der Tauwasserleitung zumindest teilweise in direktem Kontakt mit der Kältemittelleitung des Verflüssigers steht. Unter einem direkten Kontakt wird eine direkte Kontaktierung der Leitungswandungen bzw. ein Teilen einer gemeinsamen Leitungswandung verstanden.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass der betreffende Abschnitt der Tauwasserleitung zumindest teilweise anhand einer gut wärmeleitenden Brücke, vorzugsweise anhand einer Metallbrücke mit der Kältemittelleitung des Verflüssigers verbunden ist. Die Metallbrücke kann beispielsweise als aufgeschweißter Steg oder als Klammer zwei separate metallische Leitungen verbinden.
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Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Verflüssiger eine Verflüssigerplatine umfasst und die Tauwasserleitung an der Verflüssigerplatine geführt ist. Die Verflüssigerplatine besteht vorzugsweise aus einem Metall. Es kann vorgesehen sein, dass die Kältemittelleitung des Verflüssigers in mehreren Windungen, beispielsweise mäanderförmig auf der Platine verläuft. Der betreffende Abschnitt der Tauwasserleitung verläuft ebenfalls auf der Platine, gegebenenfalls mit einer oder mehreren Windungen, beispielsweise mit wenigstens einer Siphonartigen Windung. Jede der Leitungen kann dabei als separate Leitung, beispielsweise als Metallrohr ausgebildet sein, das auf der Platine befestigt, beispielsweise angeschweißt oder anhand von Klammern angeschraubt ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die eine und/oder andere Leitung als Labyrinthbahn zwischen zwei aufeinandergelegten Platten der Platine ausgebildet ist.
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Der betreffende Abschnitt der Tauwasserleitung kann mehrere Windungen aufweisen und die Tauwasserleitung im Bereich dieser Windungen dem Verlauf einer ebenfalls gewundenen Kältemittelleitung des Verflüssigers folgen. Beispielsweise kann die Kältemittelleitung des Verflüssigers aufgewickelt sein oder mäanderförmig auf einer Platine verlaufen. Die Tauwasserleitung kann eine korrespondierende Wicklung aufweisen, um so eine möglichst umfassende Kontaktierung und mithin einen möglichst effizienten Wärmetausch zu erreichen.
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Der Gerätekorpus hat vorzugsweise eine quaderförmige Gestalt. Vorzugsweise befindet sich an der Vorderseite des Nutzraums eine großflächige Entnahmeöffnung, die durch eine Schwenktüre verschlossen sein kann. Alternativ kann auch eine truhenförmige Variante vorgesehen sein, wobei die Entnahmeöffnung sich an der Oberseite des Geräts befindet und durch einen Klapp- oder Schiebedeckel verschlossen ist.
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Der Verdampfer kann im oberen Bereich des Geräteinnenraums angeordnet sein, vorzugsweise unterhalb der Decke des Geräteinnenraums. Eine derartige Anordnung kann nicht nur wegen der geringeren Dichte wärmerer Luft energetisch günstig sein, sondern hat im vorliegenden Fall auch den Vorteil, dass das Tauwasser an einer relativ weit oben im Gerät liegenden Stelle gesammelt wird. So kann das Tauwasser alleine aufgrund der Schwerkraft durch eine vergleichsweise lange Tauwasserleitung fließen und beispielsweise auch ein Siphon entsprechend größer dimensioniert sein.
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Der Verflüssiger kann an der Rückseite des Geräts angeordnet sein. Der Verflüssiger kann sich beispielsweise über einen ausgedehnten Bereich an der Rückseite des Geräts erstrecken. Diese Anordnung ist insbesondere in Kombination mit einem weit oben im Geräteinnenraum liegenden Verdampfer vorteilhaft, da für die Tauwasserleitung dann eine an der Geräterückseite verlaufende Bahn relativ frei gewählt werden kann, ohne Einschränkungen im Tauwasserabfluss in Kauf nehmen zu müssen.
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In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Tauwasserleitung vom Innenraum des Geräts zu einer außerhalb des Geräteinnenraums angeordneten Verdunstungsschale führt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Verdunstungsschale in wärmeleitendem Kontakt mit dem Kompressor steht. Der Kompressor kann in einem Maschinenraum angeordnet sein, der beispielsweise in einem Sockelbereich des Gerätes angeordnet sein kann. Die Verdunstungsschale kann beispielsweise auf dem Kompressor liegen.
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Das am Verdampfer kondensierende Tauwasser kann gefrieren, was zu einem fortlaufenden Vereisen des Verdampfers führen kann. Um Effizienzverluste durch ein solches Vereisen zu vermeiden, können regelmäßig Abtauzyklen vorgesehen sein, in denen die Temperatur an der Oberfläche des Verdampfers durch beispielsweise eine Abtauheizung auf eine Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes gehoben wird, sodass das Eis schmilzt und als Tauwasser vom Verdampfer abfließt. Dieses Tauwasser wird regelmäßig gesammelt und anhand einer Tauwasserleitung aus dem Geräteinnenraum nach außen geleitet. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass am Verdampfer eine Abtauheizung vorgesehen ist.
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Bei dem Kühl- und/oder Gefriergerät handelt es sich vorzugsweise um ein Gerät, das für die Kühlung von Lebensmitteln oder Getränken im Haushalt, in der Hotellerie oder in der Gastronomie bestimmt ist. Es kann sich um ein Standgerät handeln, das zum freien Aufstellen bestimmt ist, oder um ein Einbaugerät handeln, das zum Einbau in eine Möbelnische bestimmt ist. Das Gerät umfasst an seiner Vorderseite eine großflächige Entnahmeöffnung, die vorzugsweise durch eine Schwenktüre verschlossen ist.
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Bei dem Gerät kann es sich um ein Kühlgerät, ein Gefriergerät oder ein Kühl- und Gefrier-Kombinationsgerät handeln.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand der Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts.
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Das Gerät weist einen wärmeisolierten Korpus 1 auf, der einen Innenraum 2 umschließt. Der Korpus 1 weist eine nach vorne offene Entnahmeöffnung auf, die von einer in der Figur nicht näher dargestellten Schwenktür verschlossen ist.
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Unter der Decke des Innenraums 2 ist ein Kühlmodul 3 angeordnet, das einen Verdampfer 5 sowie ein Ventilator 4 umfasst. Der Ventilator 4 dient dazu, Luft aus dem Innenraum 2 über den Verdampfer 5 zu zirkulieren und so gekühlte Luft im Innenraum 2 zu verteilen.
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Der Verdampfer 5 ist Teil eines in der Figur nur unvollständig dargestellten Kältemittelkreislaufs, der neben dem Verdampfer 5 noch einen Kompressor 6, einen Verflüssiger 7 und eine Drossel 8 aufweist.
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Der Kompressor 6 ist in einem in der Figur nicht dargestellten Maschinenraum angeordnet, der sich hinten im Sockelbereich des Gerätekorpus 1 befindet.
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Der Verflüssiger 7 ist als Platinenverflüssiger ausgestaltet, wobei eine metallische Kältemittelleitung, die das durch die Verdichtung am Kompressor 6 erhitzte Kältemittel führt, mäanderförmig auf einer metallischen Platine verläuft. Die großflächige Platine ist an der Rückwand des Gerätekorpus 1 angeordnet.
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Unterhalb des Verdampfers 5 ist im Kühlmodul 3 ein Auffangbereich für Tauwasser angeordnet, der so ausgestaltet ist, dass das gesammelte Tauwasser gravimetrisch an einer Sammelstelle 8 in der hinteren unteren Ecke des Modulbodens zusammenläuft. Von dieser Sammelstelle 8 führt eine Tauwasserleitung 9 durch die Wärmeisolierung des Korpus 1 hindurch zu einer Verdunstungsschale 10, die auf dem Kompressor 6 und mithin im Maschinenraum, also im Sockelbereich des Geräts angeordnet ist. Durch die Höhendifferenz zwischen der Sammelstelle 8 und der Verdunstungsschale 10 fließt das Tauwasser gravimetrisch durch die Tauwasserleitung 9 und tritt an deren Ende in die Tauwasserschale, wo es, begünstigt durch die Abwärme des Kompressors 6, verdunstet.
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Die Tauwasserleitung 9 führt nicht auf dem kürzesten Weg von der Sammelstelle zur Verdunstungsschale 10. Stattdessen wird ein ausgedehnter Abschnitt der Tauwasserleitung 9, der zwischen der Durchtrittsstelle durch die Wärmeisolierung und der Eintrittsstelle in den Maschinenraum liegt, in wärmeleitendem Kontakt mit der Kältemittelleitung des Verflüssigers 7 gebracht, indem dieser Abschnitt als metallische Leitung ausgebildet ist und ebenfalls auf der Platine des Verflüssigers verläuft.
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Was den Verlauf des betreffenden Abschnittes der Tauwasserleitung 9 auf der Platine betrifft, so sind in der Figur zwei markante Bereiche 9a und 9b zu erkennen.
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In einem ersten Bereich 9a folgt die Tauwasserleitung 9 dem mäanderförmigen Verlauf der Kältemittelleitung auf der Platine und verläuft mithin selbst in mehreren mäanderförmigen Windungen.
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In einem zweiten Bereich 9b verläuft die Tauwasserleitung 9 wieder nach oben bis zu einem Scheitelpunkt, von dem sie dann in Richtung der Verdunstungsschale 10 abfällt. Dadurch bildet die Tauwasserleitung über einen erheblichen Bereich der Platine hinweg ein Siphon, in dem Tauwasser gesammelt wird und sich nach und nach von einer Ausgangstemperatur, die typischerweise knapp über dem Gefrierpunkt liegt, erwärmt. Erst wenn der Siphon durch nachkommendes und kühles Tauwasser bis zum Niveau des Scheitelpunktes angefüllt wird, fließt der wärmste Teil des Tauwassers ab in die Verdunstungsschale 10. So wird eine maximale Ausnutzung der Wärmeaufnahmekapazität des kalten Tauwassers erreicht, wodurch der Betrieb des Kältemittelkreislaufs energieeffizienter wird. Zudem kann das bereits stark vorgewärmte Tauwasser in der Verdunstungsschale 10 schneller verdunsten, wodurch die Verdunstungsschale 10 kleiner gestaltet werden kann und ein Überlaufen vermieden wird.
