DE1601870B2 - Gefrierbehaelter mit kuehlluftumwaelzung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gefrierbehälter für Tiefkühlprodukte, dessen Wandungen eine freie Öffnung für den Zugriff zum Innern des Gefrierbehälters aufweist, mit einer Einrichtung zur Umwälzung von Kühlluft über diese Öffnung hin zwischen einem Kühlluftauslaß auf der einen Seite und einer Wiedereintrittsöffnung auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnung, mit einer an der Wiedereintrittsöffnung vorgesehenen und diese mit einer gitterartigen Anordnung überdeckenden Heizvorrichtung für die wieder eintretende Kühlluft und mit einem mit verflüssigbarem Kältemittel arbeitenden Kühlsystem für die Kühlluft.

Die gitterartige Anordnung dient außer zur bloßen Abdeckung der Wiedereintrittsöffnung zur gleichmäßigen und wirksamen Wärmeübertragung von der Heizvorrichtung auf die wieder eintretende Luft. Die Erwärmung der Luft hat den Zweck, Eisablagerungen auf dem Gitter und dem benachbarten Bereich des Gehäuses sowie des in dem Gehäuse vorhandenen Luftführungskanals zu vermindern. Im Innern des Luftführungskanals gegebenenfalls abgelagertes Eis nimmt auf diese Weise kein Ausmaß an, das die Luftströmung in nennenswertem Umfang behindert, jedenfalls nicht, bis ohnehin ein Abtauen auf Grund von Vereisung anderer Bestandteile des Kühlsystems erforderlich wird.

Ein Gefrierbehälter mit Heizvorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der US-PS 31 28 609 bekannt. Die Heizvorrichtung ist hierbei durch elektrische Heizstäbe gebildet, d. h. durch ein vom Kühlsystem getrenntes System, das einer besonderen Regelvorrichtung bedarf, dabei zu geringer Heizleistung die Wirkung nicht eintritt und bei zu großer Heizleistung ein unnötiger Energieverbrauch und auch durch die zu starke Erwärmung der Kühlluft eine Herabsetzung der Wirksamkeit des Gefrierbehälters zu erwarten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gefrierbehälter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Beheizung der Wiedereintrittsöffnung mit einem Minimum an Aufwand möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß die Heizvorrichtung durch einen Abschnitt der zu dem Verdampfer führenden Zuführungsleitung des Kühlsystems, in der das Kältemittel wärmer ist als die Kühlluft, gebildet ist.

Das zum Verdampfer strömende Kältemittel hat noch eine erhöhte Temperatur, das sich in der kälteerzeugenden Vorrichtung ja erst abkühlen soll. Die Temperatur ist auch höher als die Temperatur der nach dem Passieren des Verdampfers und der Öffnung des Gefrierbehälters in die Wiedereintrittsöffnung zurückströmenden Kühlluft, wobei die Übertragung von Wärme auf die Kühlluft gerade auf den Wert beschränkt bleibt, der zur gewünschten Verhinderung von Eisansammlungen erforderlich ist. Es wird auf diese Weise eine unnötige Zunahme der Wärmebelastung des Kühlsystems vermieden. Die Integration der Heizvorrichtung in das thermodynamische System erbringt eine von selbst erfolgende Anpassung der Heizleistung an die Kühlleistung, ohne daß eine besondere Regelvorrichtung erforderlich wäre. Außerdem führt die Überleitung von Kühlluft über die Kältemittelzuführungsleitung vor dem Verdampfer oder den sonstigen kälteerzeugenden Mitteln eine Unterkühlung des Kältemittels herbei, die ihm eine größere Wärmeabsorptionsfähigkeit verleiht und so die Wirksamkeit der Kühlung steigert.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 ist ein vertikaler Teilschnitt durch eine Gefriertruhe;

Fig. 2 isteine vergrößerte Draufsicht auf die Wiedereintrittsöffnung.

In Fig. 1 ist ein Teil einer als Ganzes mit 10 bezeichneten Gefriertruhe dargestellt, die eine isolierte senkrechte Vorderwand 11, eine isolierte Bodenwand 12, eine isolierte Rückwand 13 und geeignete Seitenwandungen 14 (F i g. 2) umfaßt, die zusammen das Gehäuse der Gefriertruhe 10 bilden. Das Gehäuse kann durch einen beliebigen Untersatz 15 getragen werden. Die Platten 17, 18 und 19, die aus irgendeinem geeigneten Plattenmaterial bestehen können, weisen nach innen Abstand von den Wandungen 11, 12 und 13 auf und erstrecken sich zwischen den Seitenwänden 14. Sie bilden einen Luftführungskanal 16. Der vordere senkrechte Teil des Luftführungskanals 16 zwischen der Platte 17 und der Vorderwand 11 steht mit der Atmosphäre durch eine Wiedereintrittsöffnung 20 nahe der oberen Begrenzung der Vorderwand in Verbindung. Durch ein Gebläse oder eine andere geeignete Luftumwälzeinrichtung 21 wird durch die Wiedereintrittsöffnung Luft in den Luftführungskanal 16 gesaugt, die dann über einen Verdampfer 22 in den rückwärtigen senkrechten Teil des Luftführungskanals 16 zwischen der Platte 19 und der Rückwand 13 gelangt. Die Rückwand 13 kann in bekannter Weise einen nach vorn überstehenden Teil aufweisen, in den hinein der rückwärtige Teil des Luftführungskanals 16 sich erstreckt. Dieser rückwärtige Teil des Luftführungskanals 16 ist mit einer nicht gezeigten Austrittsöffnung versehen, die entweder in der Rückwand selbst oder in dem überstehenden Teil vorgesehen sein kann. Zwischen der Wiedereintrittsöffnung 20 und der Austrittsöffnung ist die Gefriertruhe offen und bietet, wie durch die Ziffer 23 angedeutet, einen ungehinderten Zugang zum Inhalt des Gehäuses, jedenfalls zu dem Bereich, der in der Wandung durch die Platten 17, 18 und 19 begrenzt wird. Aus dem rückwärtigen Teil des Luftführungskanals 16 austretende Luft bringt das Gehäuseinnere

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auf die gewünschte Gefriertemperatur, indem sie über den Inhalt hinweg und darum herumströmt und dann in die Wiedereintrittsöffnung 20 eintritt, um durch das Geblase 21 erneut umgewälzt und im Verdampfer 22 erneut abgekühlt zu werden. Das Gebläse 21 und der Verdampfer 22 befinden sich in einem erweiterten Teil des Luftführungskanals 16 zwischen der Bodenwandung 12 des Gehäuses und der Bodenplatte 18. Es können mehr als ein Gebläse und mehr als ein Verdampfer vorgesehen sein.

Der Verdampfer 22 erhält Kältemittel durch eine Kältemittelzuführungsleitung 25 über einen Kondensator 26, in dem es sich verflüssigt, nachdem es im Kompressor 27 verdichtet worden ist, der das expandierte Kältemittel in Gasform aus dem Verdampfer 22 über eine Rückführungs- oder Saugleitung 28 zurücksaugt, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die Gefriertruhe kann die abgeschlossene Bauart aufweisen, bei der Kompressor und Kondensator eingebaut sind, oder die von außen gespeiste Bauart, bei der Kompressor und Kondensator außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Das den Kompressor, Kondensator und Verdampfer mit den Verbindungsleitungen umfassende Kühlsystem schließt natürlich die üblichen Steuerelemente und weitere Bauteile sowie Einrichtungen zur Entfernung des auf dem Verdampfer oder in dem Luftführungskanal angesammelten Eises ein. Diese Teile gehören jedoch nicht zur Erfindung und sind daher nicht dargestellt.

In oder an der Wiedereintrittsöffnung 20 des Luftzuführungskanals 16 ist ein als Ganzes mit 30 bezeichnetes Gitter angebracht. Zur Bildung des Gitters 30 wird ein Teil der Zuführungsleitung 25 herangezogen, der sich zwischen dem Kondensator 26 und dem Verdampfer 22 befindet. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, besteht dieser Teil der Leitung 25 aus einer Anzahl von Leitungssträngen 31, die sich längs der Wiedereintrittsöffnung 20 bzw. längs des Gehäuses 10 erstrecken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden vier solcher Leitungsstränge verwendet, die an einem Ende durch ein gemeinsames Kopfstück 32 verbunden sind, während zwei der Leitungsstränge auf der gegenüberliegenden Seite durch ein Kopfstück 33 verbunden sind, das mit der vom Kondensator kommenden Zuführungsleitung 25 in Verbindung steht. Die beiden anderen Leitungsstränge sind an den entsprechenden Enden über ein Kopfstück 34 verbunden, das an den zum Verdampfer 22 führenden Teil der Zuführungsleitung 25 angeschlossen ist. So strömt das kondensierte Kältemittel aus dem Kondensator über das Kopfstück 33 und die angeschlossenen Leitungsstränge 31 zu dem gemeinsamen Kopfstück 32, von wo es über die anderen Leitungsstränge und das Kopfstück 34 in den zum Verdampfer 22 führenden Teil der Zuführungsleitung 25 gelangt. Nachdem das Kältemittel in dem Verdampfer 22 zur Herbeiführung der Abkühlung verdampft ist, kehrt es über die Leitung 28 zum Kompressor 27 zurück und tritt erneut den Umlauf an. Das Gitter 30 wird durch eine Anzahl von stabartigen Rippen 35 vervollständigt, die an den Leitungssträngen 31 angeschweißt oder auf andere Weise im rechten Winkel dazu und parallel zueinander befestigt sind. Das Gitter 30 kann in jeder beliebigen Weise angebracht werden; im vorliegenden Fall geschieht dies durch die inneren und äußeren Enden der Rippen 35, die von entsprechenden Ausnehmungen 36 und 37 in der Plane 17 bzw. der Vorderwandung 11 aufgenommen worden.

Die Temperatur des Kältemittels in der Zuführungsleitung 25 und in dem Gitter 30 ist höher als die der Kühlluft, die durch das Gitter 30 in die Wiedereintrittsöffnung 20 einströmt, die wiederum höher ist als die des der Öffnung benachbarten Bereiches des Gehäuses 10. Während die Kühlluft durch die Überleitung über einen großen Teil ihrer Feuchtigkeit darauf in Form von Eis niederschlägt, wird sie auf ihrem Weg von der Austrittsöffnung des Luftführungskanals 16 zur

ίο Wiedereintrittsöffnung 20 mit wärmerer und feuch-^: terer Umgebungsluft vermischt. Bei dem Kontakt dieser Luft mit dem Gehäuse nahe der Wiedereintrittsöffnung 20 kondensiert in Abwesenheit von frostverhindernden Einrichtungen ein Teil der Feuchtigkeit und bildet eine Eisablagerung in der Näheder Oberkante der Vorderwand 11. Dies ist unerwünscht, weil Käufer beim Hineinreichen in die Gefriertruhe mit dem Eis in Berührung kommen können und weil Eis in dem Luftführungskanal 16 sich in einem solchen Ausmaß ansammeln kann, daß die Luftströmung behindert wird und die Kühlluft volumenmäßig nicht ausreicht, um die gewünschte Kühlwirkung herbeizuführen, selbst wenn sie auf die gewünschte niedrige Temperatur gebracht wird.

Durch die Ausbildung und Anordnung des Gitters 30 wird dieses durch das Kältemittel auf eine Temperatur erwärmt, daß kein Frost sich darauf ablagert, d. h. es wird auf eine Temperatur oberhalb der Gefriertemperatur erwärmt, wobei die Rippen 35 die Wärme von den Leitungssträngen 31 über das gesamte Gitter 30 und den benachbarten Gehäusebereich verteilen. Zusätzlich dient das Gitter 30 dazu, die hindurchströmende Kühlluft auf eine solche Temperatur zu erwärmen, daß ihre relative Feuchtigkeit für eine Kondensation und ein Anfrieren nennenswerter Feuchtigkeitsmengen auf den inneren Wandungen der Luftführung in der Nähe der Wiedereintrittsöffnung 20 und wenigstens noch in einem gewissen Bereich unterhalb derselben zu gering ist. Wenn die Luft in dem vorderen Teil des Luftführungskanals 16 abwärts strömt, sinkt ihre Temperatur wieder ab und ihre Feuchtigkeit neigt zur Kondensation und zum Ausfrieren, wobei ein Teil wie Schnee in den unteren Teil des Luftführungskanals 16 herabfällt und der Rest eine Eisablage im vorderen Teil der Luftführung bildet. Diese Ablagerung ist jedoch durch das Gitter 30 in einem Maß vermindert oder verhindert, daß sie nicht die Zirkulation eines ausreichenden Volumens von Kühlluft zur Aufrechterhaltung der gewünschten Gefriertemperatur stört. Mit anderen Worten: es wird ohnehin ein Abtauen der Gefriertruhe erforderlich, bevor die Eisansammlung in dem Luftführungskanal 16 durch die durch das Gitter 30 eintretende Luft groß genug wird, um die Luftströmung durch den Luftführungskanal 16 zu behindern. Das Abtauen wird in Abhängigkeit von der auf dem Verdampfer 22 angesammelten Eismenge vorgenommen, die die Kühlwirksamkeit sowohl durch Behinderung der Luftströmung durch den Luftführungskanal 16 als auch durch Behinderung des Wärmeübergangs zwischen der Luft und dem Verdampfer 22 herabsetzt. Es sind mehrere wirksame Verfahren und Vorrichtungen zur Bewirkung des Abtauens bekannt, von denen nach Wunsch beliebige im vorliegenden Fall zur Anwen-

(,5 dung gelangen können.

Ersichtlich könnte das Gitter 30 zur gänzlichen Verhinderung der ELsablagerung im vorderen Teil des Luftführunuskanals 16 verwendet werden, indem die

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Temperatur der Kühlluft auf einen hinreichend hohen Wert gebracht wird. Dies würde jedoch den Entzug einer größeren Wärmemenge aus der Luft durch den Verdampfer 22 notwendig machen und damit dem Kühlsystem eine größere Leistung abverlangen sowie einen größeren Energieaufwand bedingen als sonst zur Senkung der Kühllufttemperatur auf den gewünschten Wert notwendig ist. Das Gitter 30 ist speziell im Hinblick darauf ausgelegt, eine unnötige Erwärmung der Kühlluft und damit den Verlust an Wirksamkeit zu vermeiden, der sich aus der Notwendigkeit ergibt, die der Kühlluft zugefügte Wärme anschließend wieder entfernen zu müssen. Diese Wirkung des Gitters 30 wird dadurch erreicht, daß es so gestaltet ist, daß nur ein Teil der hindurchtretenden Luft mit der Gitteroberfläche in Berührung kommt. Es wird nur ein solcher Temperaturanstieg herbeigeführt, daß eine Eisablagerung solchen Umfangs verhindert wird, die eine ordnungsgemäße Kühlung durch Beeinträchtigung der Luftströmung durch die Luftführung behindern würde. In einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Leitungsstränge 31 beispielsweise aus Rohrmaterial von nicht mehr als 9 mm Außendurchmesser gebildet, und die Rippen 35 haben etwa 1,5 mm Durchmesser. Sie weisen von Mitte zu Mitte einen Abstand von etwa 12 mm auf, während die Leitungsstränge 31 weiter auseinanderliegen. Auf diese Weise sind die durch die Rippen und die Leitungsstränge begrenzten Öffnungen in dem Gitter relativ groß, und das Gitter ist sehr weitmaschig, obwohl die Gesamtoberfläche der Rohrstränge 31 und Rippen 35 größer sein kann als die Gesamtfläche der Gitteröffnungen. Das Verhältnis von Gitterdurchlaßfläche und der Luft ausgesetzte Gitteroberfläche kann natürlich von diesem besonderen Beispiel abweichen, abhängig u. a. von der Temperatur der Kühlluft und der des durch das Gitter 30 strömenden Kältemittels.

Ersichtlich brauchen die Rippen 35 nicht parallel zueinander angeordnet zu sein, noch auch in rechten Winkeln zu den Leitungssträngen 31. Weiterhin können

ίο gewünschtenfalls auch andere die Öffnungen begrenzende Elemente als die Rippen 35 verwendet werden. Beispielsweise kann an den Leitungssträngen 31 wärmeleitend ein geeignetes Blech befestigt werden, das zur Erzeugung des gewünschten Verhältnisses von Gitterdurchlaßfläche zu der der eintretenden Luft ausgesetzten Oberfläche des Gittermaterials gelocht ist. Ersichtlich kann ferner die Anzahl der Leitungsstränge 31 verändert werden, können die Leitungsstränge 31 anders als in Längsrichtung der Wiedereintrittsöffnung 20 verlaufen und können die Leitungsstränge 31 in der gezeigten Weise anstatt durch Kopfstücke oder ähnliche Mittel durch Rohrkrümmer verbunden werden oder durch Biegen der Zuführungsleitung 25, so daß ein zusammenhängender unverzweigter Zickzackweg für das Kältemittel hergestellt wird.

Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten vorteilhaften Ergebnissen bewirkt das Gitter 30 noch eine Unterkühlung des Kältemittels durch die Wärme, die es beim Durchströmen des Gitters an die Luft abgibt.

Dies verbessert die Wirksamkeit des Kühlsystems durch Vergrößerung der Kälteleistung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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Patentanspruch:

Gefrierbehälter für Tiefkühlprodukte, dessen Wandung eine freie Öffnung für den Zugriff zum Innern des Gefrierbehälters aufweist, mit einer Einrichtung zur Umwälzung von Kühlluft über diese Öffnung hin zwischen einem Kühlluftauslaß auf der einen Seite und einer Wiedereintrittsöffnung auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnung, mit einer an der Wiedereintrittsöffnung vorgesehenen und diese mit einer gitterartigen Anordnung überdeckenden Heizvorrichtung und mit einem mit verflüssigbarem Kältemittel arbeitenden Kühlsystem für die Kühlluft, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung durch einen Abschnitt der zu dem Verdampfer (22) verlaufenden Zuführungsleitung (25) des Kühlsystems, in der das Kältemittel wärmer ist als die Kühlluft, gebildet ist.