DE10221897A1

DE10221897A1 - Kältegerät und Eisbereiter dafür

Info

Publication number: DE10221897A1
Application number: DE10221897A
Authority: DE
Inventors: Klaus Flinner; Georg Hausmann; Stefan Holzer; Joerg Stelzer
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: BR0310024A; RU2004133382A; WO2003098133A1; US20050061009A1; CN1653306A; EP1508006A1; US7216499B2; EP1508006B1; CN100353131C; ES2366948T3; ATE516471T1; RU2311596C2; DE10221897B4; AU2003232765A1

Abstract

Ein Eisbereiter für ein Kältegerät umfasst einen Kältemittelkreis und in einer in einem Kühlfach (1) des Kältegeräts angeordneten Baugruppe (3) einen Eisbehälter, der mit dem Kältemittelkreis über einen ersten Wärmetauscher in thermischem Kontakt steht. Eine in einem Gefrierfach (2) des Kältegeräts angeordnete zweite Baugruppe (4) umfasst einen zweiten Wärmetauscher des Kältemittelkreises. Wasser im Eisbehälter wird gekühlt, indem der zweite Wärmetauscher Wärme an das Gefrierfach (2) abgibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Eisbereiter zur Verwendung in einem Kältegerät sowie ein mit einem solchen Eisbereiter ausgestattetes Kältegerät.

Die einfachste Form eines Eisbereiters für ein Kältegerät ist eine mit Wasser befüllbare, in eine Mehrzahl von Kammern unterteilte Schale, die in das Gefrierfach eines Kältegeräts gestellt werden kann, um darin befindliches Wasser zu gefrieren.

Der Gefriervorgang nimmt lange Zeit in Anspruch, da eine Kühlung der Schale durch Kontakt mit dem Verdampfer des Gefrierfachs nur am Boden der Schale möglich ist, sofern der Verdampfer selbst den Boden des Gefrierfachs bildet. Bei modernen Kältegeräten ist der Verdampfer im allgemeinen an der Rückwand des Gefrierfachs angeordnet, so dass die Kühlung der Schale im wesentlichen nur mittelbar über im Gefrierfach zirkulierende Luft erfolgt und noch längere Zeit in Anspruch nimmt. Ein unvorhergesehener Bedarf nach Eis kann mit diesem einfachen Eisbereiter nicht kurzfristig befriedigt werden.

Um die Eisbereitung zu beschleunigen, sind Kältegeräte vorgeschlagen worden, bei denen ein Eisbereiter an den Kältemittelkreislauf des Kältegerätes angeschlossen und von diesem mit Kältemittel versorgt ist. Diese Lösung ist zwar sehr effizient, aber auch technisch aufwendig und dementsprechend kostspielig, so dass sie sich eher für den kommerziellen als für den privaten Einsatz eignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Eisbereiter für ein Kältegerät bzw. ein mit einem solchen Eisbereiter ausgestattetes Kältegerät anzugeben, die eine schnelle Eisbereitung ermöglichen und dennoch preiswert realisierbar sind.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Eisbereiter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 6.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Eisbereiters ist die Trennung seines Kältemittelkreises von dem eines Kältegeräts, an dem der Eisbereiters anwendbar ist. Mit anderen Worten ist der Kältemittelkreis des erfindungsgemäßen Eisbereiters in sich geschlossen; er enthält sein eigenes, von dem des Kältegeräts getrenntes Kältemittel. Dies vereinfacht den Einbau des Eisbereiters in einem Kältegerät erheblich, da an einem herkömmlichen Kältegerät allenfalls geringe Anpassungen am Kältegerät erforderlich sind, um den Eisbereiter einbauen zu können und Durchgänge zwischen den Kältemittelkreisen von Kältegerät und Eisbereiter nicht benötigt werden.

Die zum Erzeugen von Eis erforderliche Kühlung des Eisbereiters kann einfach durch Wärmeaustausch am zweiten Wärmetauscher erfolgen, der in einer Kühlzone des Kältegeräts platziert werden kann, die Temperaturen unter 0°C erreicht. So ist es möglich, das im Kältemittelkreis des Eisbereiters zirkulierende Kältemittel so weit abzukühlen, dass es in der Lage ist, über den ersten Wärmetauscher Wasser im Eisbehälter zu gefrieren, ohne dass der Eisbereiter über eine eigene Kältemaschine verfügen muss. Daher kann der erfindungsgemäße Eisbereiter preiswert hergestellt werden.

Da somit das Kältemittel des Eisbereiters nicht in einem thermodynamischen Kreisprozess betrieben werden muss, kann es vorteilhafterweise so ausgewählt werden, dass es unter normalen Betriebsbedingungen des Eisbereiters im gesamten Kältemittelkreis flüssig bleibt. So können bei vergleichsweise geringem Volumendurchsatz des Kältemittelkreises größere Wärmemengen als mit einem gasförmigen Kältemittel transportiert werden.

Der zweite Wärmetauscher ist vorzugsweise als Reservoir für das Kältemittel ausgelegt, d. h. sein Volumen ist größer, als unter dem Gesichtspunkt eines effizienten Wärmeaustauschs bei Durchfluss des Kältemittels erforderlich wäre. Dadurch ist es möglich, eine große Menge an kaltem Kältemittel in dem zweiten Wärmetauscher zu bevorraten, solange der Eisbereiter nicht genutzt wird. Wenn er in Betrieb genommen wird, steht hingegen sofort eine große Menge an abgekühltem Kältemittel zur Verfügung.

Zum Umwälzen des Kältemittels ist der Eisbereiter vorzugsweise mit einer Pumpe versehen. Dieser kann vorteilhafterweise eine Zeitschaltvorrichtung zum Steuern des Betriebs der Pumpe zugeordnet sein. Diese ermöglicht, nachdem der Eisbereiter von einem Benutzer in Gang gesetzt worden ist, nach einer voraussichtlich zum Gefrieren des eingefüllten Wassers ausreichenden Zeitspanne ein automatisches Ausschalten der Pumpe. So ist sichergestellt, dass der Kühlzone des Kältegeräts, in der der zweite Wärmetauscher untergebracht ist, nicht ständig über diesen Wärme zugeführt wird, wenn dies zum Gefrieren des Wassers im Eisbehälter nicht mehr erforderlich ist. Außerdem ermöglicht das Abschalten der Pumpe ein oberflächliches Antauen des fertigen Eises im Eisbehälter, was seine Entnahme aus dem Eisbehälter vereinfacht.

Das erfindungsgemäße Kältegerät hat wenigstens eine erste und eine zweite Kühlzone, die auf verschiedenen Temperaturen haltbar sind, und der Eisbehälter ist in der ersten und der zweite Wärmetauscher in der zweiten Kühlzone angeordnet. Wenn der Eisbereiter betrieben wird, tragen so der Eisbehälter bzw. der mit ihm verbundene erste Wärmetauscher zur Kühlung der ersten Kühlzone bei, während die zweite Kühlzone durch den zweiten Wärmetauscher erwärmt wird. Während durch den Betrieb des Eisbereiters der Bedarf der zweiten Kühlzone an Kühlleistung zunimmt, nimmt der der ersten Kühlzone entsprechend ab, so dass der Gesamtkühlleistungsbedarf des Kältegeräts durch den Betrieb des Eisbereiters nicht nennenswert beeinflusst wird.

Eine platzsparende Unterbringung des zweiten Wärmetauschers ist insbesondere an der Decke oder am Boden der zweiten Kühlzone möglich.

Um eine große Wärmeaustauschoberfläche zu erreichen, erstreckt sich der zweite Wärmetauscher vorzugsweise im wesentlichen über die gesamte Breite und/oder Tiefe der zweiten Kühlzone.

Vorteilhafterweise ist der Eisbereiter des Kältegerätes ein- und ausbaubar. So kann bei Nichtgebrauch des Eisbereiters ansonsten von ihm belegter Platz für andere Kühlgüter nutzbar gemacht werden.

Um den Ein- und Ausbau zu erleichtern, ist vorzugsweise an einer Innenwand einer Kühlzone ein Steckverbinder für die Stromversorgung der Pumpe angeordnet.

Sinnvoll ist auch, dass der Kältemittelkreis zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher wenigstens teilweise durch flexible Schläuche gebildet ist. Dies macht es zum einen möglich, den Eisbehälter in der ersten Kühlzone an wechselnden Stellen zu positionieren, die gerade nicht von Kühlgut belegt sind; zum anderen ermöglicht die durch die Schläuche erreichte Beweglichkeit des Eisbehälters in Bezug auf den zweiten Wärmetauscher, den Eisbereiter in ausgebautem Zustand platzsparend zu lagern.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kältegerät mit zwei durch eine Trennwand voneinander getrennten Kältefächern unterschiedlicher Temperatur, dargestellt ohne Tür, in schematischer Ansicht von vorne;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines ersten Wärmetauschers und eines Eisbehälters des erfindungsgemäßen Eisbereiters;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den zweiten Wärmetauscher des Eisbereiters und
Fig. 4 ausschnittsweise die Trennwand in ihrem türnahen Bereich.
Fig. 1 zeigt eine schematisierte Vorderansicht eines Kältegeräts mit einem Eisbereiter gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Kältegerät weist zwei Kühlzonen, ein Kühlfach oder Frischkühlfach 1 im oberen Bereich des Geräts, das im Normalbetrieb des Kältegeräts auf Temperaturen oberhalb von 0°C gehalten wird, und ein Gefrierfach 2 im unteren Bereich auf, das im Normalbetrieb auf Temperaturen unterhalb 0°C gehalten wird. Die zwei Fächer 1, 2 sind durch eine gemeinsame oder vorzugsweise jeweils einzeln durch getrennte Türen verschließbar, die in der Figur nicht dargestellt sind.
Ein in dem Kältegerät montierter Eisbereiter umfasst im wesentlichen zwei Baugruppen 3, 4 die im Kühlfach 1 bzw. dem Gefrierfach 2 angeordnet sind. Die erste Baugruppe 3 umfasst einen ersten Wärmetauscher und einen Eisbehälter und ist in Fig. 2 im Detail dargestellt; die zweite Baugruppe umfasst eine Pumpe und einen zweiten Wärmetauscher und ist in Fig. 3 im Detail dargestellt. Die zwei Baugruppen sind durch Kältemittelleitungen 5, 6 miteinander verbunden. Bei einem Kältegerät mit einer einzigen Tür für beide Fächer 1, 2, bei dem die Fächer nicht notwendigerweise luftdicht voneinander abgegrenzt sind, können die Kältemittelleitungen 5, 6 sich frei über die Vorderkante einer horizontalen Trennwand 7 erstrecken, die die beiden Fächer 1, 2 gegeneinander abgrenzt. Wenn jedes Fach 1 und 2 mit einer eigenen Tür ausgestattet ist, kann, wie in Fig. 4 dargestellt, an der Vorderkante der Trennwand 7 ein Ausschnitt 8 gebildet sein, in den ein Verschlusskörper 9 derart einsteckbar ist, dass komplementäre halbzylindrische Einbuchtungen 10 an den Rändern des Ausschnitts 8 bzw. des Verschlusskörpers 9 zusammen Durchgänge für die Kältemittelleitungen 5, 6 begrenzen, und gleichzeitig der vordere Rand 11 des Verschlusskörpers 9 mit dem der Trennwand 7 bündig abschließt.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der ersten Baugruppe 3 des Eisbereiters. Der erste Wärmetauscher 12 der Baugruppe 3 ist hier als Hohlkörper aus Metall oder Kunststoff ausgebildet, mit zwei Anschlussstutzen 13 für die Kältemittelleitungen 5, 6 an einer Seitenwand des Wärmetauschers und einer Vielzahl von Fächern oder Vertiefungen 14 an einer Oberseite des Wärmetauschers. Die vordere Seitenwand des ersten Wärmetauschers 12 ist teilweise aufgeschnitten dargestellt, um Trennwände 15 zu zeigen, die im Inneren des Wärmetauschers angeordnet sind und die diesen durchströmende Wärmeträgerflüssigkeit auf eine mäanderförmige Bahn zwingen, die die Böden und Seitenwände aller Vertiefungen 14 streift.
Bei einer einfachen Ausgestaltung könnte bereits die Gesamtheit der Vertiefungen 14 den Eisbehälter bilden. Bei der hier betrachteten Ausgestaltung ist als Eisbehälter jedoch eine dünnwandige Schale 16 mit einer Vielzahl von Vertiefungen 17 vorgesehen, die bemessen sind, um formschlüssig in die Vertiefungen 14 des ersten Wärmetauschers 12 einzugreifen. So kann der Eisbehälter 16 nach dem Gefrieren von Wasser in seinen Vertiefungen 17 entnommen werden, ohne dass gleichzeitig der erste Wärmetauscher 12 entfernt werden muss.
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf eine mögliche Ausgestaltung des zweiten Wärmetauschers 18 des Eisbereiters. Dieser ist aufgebaut aus zwei flachen Kunststoffhalbschalen, die entlang ihrer Ränder sowie entlang einer Mehrzahl von Linien 20 miteinander verschweißt sind, um einen mäanderartigen Strömungsweg für das Kältemittel zu definieren.
Das Volumen des zweiten Wärmetauschers 18 liegt in einer ähnlichen Größenordnung wie das des Eisbehälters 16. Dadurch ist es zumindest zu Beginn eines Eisbereitungsvorgangs möglich, das Wasser im Eisbehälter 16 mit einer erheblich höheren Leistung als der am zweiten Wärmetauscher 18 ausgetauschten Leistung zu kühlen.
Eine elektrisch angetriebene Pumpe 21 für das Kältemittel ist an dem zweiten Wärmetauscher 18 befestigt und hat zwei Anschlussstutzen 22, 23, von denen einer 22 zum Verbinden mit einer der Kältemittelleitungen 5, 6 vorgesehen ist und der andere 23 in den zweiten Wärmetauscher 18 mündet. Ein weiterer Anschlussstutzen 24 zum Verbinden mit einer der Kältemittelleitungen 5, 6 ist an der oberen Halbschale des zweiten Wärmetauschers 18 angeordnet. Ein elektrisches Versorgungskabel 25 der Pumpe trägt einen Stecker 26. Eine nicht gezeigte, zu dem Stecker 26 komplementäre Buchse für die Stromversorgung der Pumpe 21 ist an der Innenwand des Gefrierfachs 2 angeordnet.
Eine in der Figur nicht dargestellte Steuerschaltung ist an der Pumpe 21 angebracht. Sie ist ausgelegt, um nach Drücken eines Schalters durch einen Benutzer die Pumpe 21 für eine Zeitspanne mit Strom zu versorgen, deren Länge so gewählt ist, dass sie zum Gefrieren von in den Eisbehälter 16 eingefülltem Wasser ausreicht. Nach Ablauf der Zeitspanne stellt die Steuerschaltung die Pumpe 21 aus. Das Eis im Eisbehälter beginnt nun langsam zu tauen, was durchaus erwünscht ist, da die in den einzelnen Vertiefungen 17 des Eisbehälters 16 gebildeten Eisstücke leichter zu entnehmen sind, wenn sie oberflächlich getaut sind.
Es kann auch vorgesehen werden, dass die Steuerschaltung nach Verstreichen der Zeitspanne die Pumpe 21 intermittierend mit Strom versorgt, wobei die Dauer der Einschaltphasen der Pumpe im intermittierenden Betrieb so gewählt ist, dass ein Auftauen des Eises auch über einen langen Zeitraum hinweg vermieden wird.
Die Kantenlängen des im wesentlichen rechteckigen zweiten Wärmetauschers 18 entsprechen im wesentlichen der Breite und Tiefe des Gefrierfachs 2, so dass der zweite Wärmetauscher 18 in einfacher Weise durch Auflegen auf an den Seitenwänden des Gefrierfachs gebildete Vorsprünge oder Eingreifen in an diesen Wänden angeordnete Schienen platziert werden kann.
Alternativ ist auch möglich, den zweiten Wärmetauscher 18 lose auf eine Etagere 27 aufzulegen, die in einem geringen Abstand von wenigen Zentimetern von der Decke des Gefrierfachs 2 angeordnet ist. Diese Variante ist insbesondere zweckmäßig, wenn der Eisbereiter durch einen Benutzer im Kältegerät montierbar und demontierbar ist, da die Etagere 27, wenn sie nicht den zweiten Wärmetauscher 18 trägt, dann als Träger für Kühlakkus oder dergleichen nutzbar ist.
Als Kältemittel für den Eisbereiter kommt insbesondere ein Alkohol oder Alkoholgemisch oder ein Alkohol-Wasser-Gemisch in Betracht.
Alternativ zu den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Pumpe und gegebenenfalls ihre Steuerschaltung selbstverständlich auch in der ersten Baugruppe enthalten sein.
Selbstverständlich kann das Gefrierfach 2 auch oben im Kältegerät und das Normal- oder Frischkühlfach 1 darunter angeordnet sein; in diesem Fall ist Einbauraum für den zweiten Wärmetauscher am Boden des Gefrierfachs 2 vorgesehen.

Claims

1. Eisbereiter für ein Kältegerät, mit einem Kältemittelkreis, der ein Kältemittel enthält, und einem Eisbehälter (16), der mit dem Kältemittelkreis über einen ersten Wärmetauscher (12) in thermischem Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreis von einem Kältemittelkreis eines Kältegeräts, an dem der Eisbereiter angebracht sein kann, getrennt ist und einen in einer Kühlzone (2) des Kältegeräts platzierbaren zweiten Wärmetauscher (18) umfasst.

2. Eisbereiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (18) als Reservoir für ein Kältemittel ausgelegt ist.

3. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pumpe (21) zum Umwälzen des Kältemittels und eine Zeitschaltvorrichtung zum Steuern des Betriebs der Pumpe.

4. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel im gesamten Kältemittelkreis unter normalen Betriebsbedingungen des Eisbereiters flüssig ist.

5. Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher während des Betriebs des Eisbereiters Wärme an die Kühlzone abgibt.

6. Kältegerät mit einem Eisbereiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine erste und eine zweite Kühlzone (1, 2) aufweist, die auf verschiedenen Temperaturen haltbar sind, und dass der Eisbehälter (16) in der ersten Kühlzone (1) und der zweite Wärmetauscher (18) in der zweiten Kühlzone (2) angeordnet ist.

7. Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (18) an der Decke oder am Boden der zweiten Kühlzone (2) angeordnet ist.

8. Kältegerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (18) sich im wesentlichen über die gesamte Breite und/oder Tiefe der zweiten Kühlzone (2) erstreckt.

9. Kältegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Eisbereiter ein- und ausbaubar ist.

10. Kältegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, soweit auf Anspruch 4 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenwand einer Kühlzone (2) ein Steckverbinder für die Stromversorgung der Pumpe (21) angeordnet ist.

11. Kältegerät nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreis zwischen dem ersten und dem zweiten Wärmetauscher (12, 18) Kältemittelleitungen (5, 6) aufweist, die wenigstens teilweise durch flexible Schläuche gebildet ist.