EP2607821A2 - Haushalts-Kühlgerät mit Wärmepumpe und Peltier-Element - Google Patents

Haushalts-Kühlgerät mit Wärmepumpe und Peltier-Element Download PDF

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EP2607821A2
EP2607821A2 EP20120008480 EP12008480A EP2607821A2 EP 2607821 A2 EP2607821 A2 EP 2607821A2 EP 20120008480 EP20120008480 EP 20120008480 EP 12008480 A EP12008480 A EP 12008480A EP 2607821 A2 EP2607821 A2 EP 2607821A2
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EP
European Patent Office
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chamber
peltier element
interior
cooling device
household
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20120008480
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2607821A3 (de
Inventor
Jürg Werner
Stefan Stahl
Andreas Kaiser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
V-Zug AG
Original Assignee
V-Zug AG
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Filing date
Publication date
Application filed by V-Zug AG filed Critical V-Zug AG
Publication of EP2607821A2 publication Critical patent/EP2607821A2/de
Publication of EP2607821A3 publication Critical patent/EP2607821A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
    • 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
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F25B21/04—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect reversible
    • 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
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    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/023—Mounting details thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/025—Removal of heat
    • F25B2321/0252—Removal of heat by liquids or two-phase fluids
    • 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
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    • F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
    • F25D11/025—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures using primary and secondary refrigeration systems
    • 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
    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/12—Sensors measuring the inside temperature
    • F25D2700/121—Sensors measuring the inside temperature of particular compartments

Definitions

  • the invention relates to a household cooling device with a usable space for receiving refrigerated goods and with a heat pump for cooling the working space.
  • the term "household refrigerator” here refers to a household refrigerating appliance, in particular a refrigerator, a freezer or another device for refrigerating foodstuffs, including beverages.
  • Refrigerators, freezers, climate cabinets for beverages typically have a work space for holding the chilled goods and a heat pump for chilling the work space.
  • Heat pumps are not very flexible in use, ie they can not be adapted very well to the respective requirements. If, for example, different parts of the usable space are to be kept at different temperatures, complex mechanical components such as additional valves or additional evaporators are required. If certain temperatures are to be maintained very precisely, a complex control and control of the heat pump is required.
  • the household refrigerator has, in addition to the heat pump, at least one Peltier element for additional cooling of the interior of a chamber.
  • the Peltier element is arranged and configured such that it is able to additionally cool the interior of the chamber.
  • additional cooling is meant that the Peltier element is arranged and controlled in such a way that it is able to produce a lower temperature in the interior of the chamber than without the Peltier element or with the Peltier switched off Element would be the case.
  • a Peltier element can be controlled or controlled much easier than a heat pump, a higher flexibility is achieved than with only the heat pump.
  • the heat pump can take over a major load of cooling, so that a Peltier element only low power is needed.
  • the Peltier element is arranged such that a first side of the Peltier element can be cooled by the heat pump.
  • first side is to be understood as one of the thermally active, ie, coolable or heatable, sides of the Peltier element.
  • the device may have a controller that is configured to control the Peltier element to selectively cool or heat the chamber.
  • the current through the Peltier element can be reversed by the controller.
  • the interior of the chamber and the working space of the cooling device can be cooled directly from the evaporator of the heat pump, and in particular the evaporator is designed so that more heat is dissipated per evaporator surface unit from the interior than from the work space.
  • the chamber is arranged at the bottom of the work space.
  • the Peltier element is arranged on a wall of the chamber, which adjoins the work space and not to the evaporator.
  • the Peltier element may be disposed on an upper wall of the chamber where it is in thermal contact with the work space.
  • a fan may be provided, with which an air flow over one side of the Peltier element can be generated. In this way, the heat transfer between the Peltier element and the interior or chamber can be improved.
  • the household refrigerating appliance can be, in particular, a refrigerator, a freezer or a drinks cooler (including a climatic cabinet for wine), the temperature ranges being adapted accordingly.
  • a Peltier element is not a heat pump in this sense.
  • the refrigerator according to Fig. 1 has an interior 1 for receiving the refrigerated goods.
  • the interior for example shelves or grids 2 are provided to store the refrigerated goods.
  • a door 3 gives the user access to the interior.
  • a heat pump For the cooling of the interior is primarily a heat pump.
  • This comprises in a known manner a compressor 4, with which a fluid through a capacitor 5 outside the device, an expansion valve or a simple capillary (not shown) and an evaporator 6 is performed.
  • the evaporator 6 respectively. the surface thereof, which is in thermal contact with the inner space 1, cooled, while the condenser 5 heat to the Environment gives off.
  • the evaporator is disposed adjacent to an inner wall 8 of the inner space 1, within the insulation.
  • At or in the interior 2 at least one Peltier element 7, 12 is provided.
  • a first Peltier element 7 is arranged on or in the inner wall 8 of the inner space 1, so that a first (facing away from the interior 1) of the two active sides of the Peltier element 7 is thermally coupled to the evaporator 6, while the second side to Interior is oriented towards.
  • the Peltier element 7 protrudes beyond the wall surface into the interior 1.
  • the Peltier element 7 can also be arranged at least partially sunk in the inner wall 8, as in Fig. 2 is illustrated, so that the surface is substantially flat or at least less protruding in the region of the Peltier element. This simplifies the cleaning of the same.
  • a chamber 10 which has an insulation 11 against the work space 1.
  • a Peltier element 12 serves to cool the interior 13 of the chamber 10.
  • the chamber 11 may be completely isolated from the imaginary space 1, or even partially so as to be e.g. to allow at least limited air exchange.
  • the insulation 11 is preferably made of thermal insulating material, but at low temperature differences, walls e.g. made of plastic.
  • the chamber 10 is designed as a removable unit from the work space 1, ie the chamber 10 can be removed as a whole the work space 1. This allows flexible configuration of the device with or without chamber 10.
  • the Peltier element 12 is preferably disposed on or in the chamber 10 and forms a unit therewith.
  • the Peltier element 12 preferably extends through the insulation 11 of the chamber 10, so that the heat can be dissipated from its outer side.
  • the Peltier element 12 is preferably arranged on the chamber 10 such that its outer active side can be brought into thermal contact with a surface cooled by the heat pump, preferably the surface of the inner wall 8 adjacent to the evaporator 6.
  • a power transmission system 14 is provided. This is carried out in two parts, the two parts are suitable to provide the Peltier element 12 with inserted chamber 10 with power.
  • the power transmission system is formed by contacts 15 on the chamber 10 and in the interior 1.
  • the contacts 15 may be configured, for example, as plug contacts or touch contacts. It is also conceivable to use an inductive power transmission system.
  • the chamber 10 can be removed from the interior 1.
  • the chamber 10 may also be arranged fixed in or on the inner space 1.
  • a fan 16 may be provided which generates an air flow over the one side of the Peltier element 7 or 12.
  • this fan 16 is arranged in the interior 1 in order to cover the Peltier element 7 with an air flow.
  • a fan may also be provided on or in the chamber 10 to generate there air flow for the Peltier element 12.
  • the operation of the Peltier element 7 or 12 as well as that of the heat pump 4 - 6 is controlled by a controller 18 of the device. This can be done with temperature sensors be coupled to perform a temperature control in the interior 1 and 13 respectively.
  • the interior 13 of chamber 10 may be e.g. be controlled to a temperature in a range of below 0 ° C to about 4 ° C, e.g. for storing meat in a refrigerator. For storage of vegetables and salad should not fall below the temperature of 0.5 ° C. Since the temperature can be regulated more accurately and faster with a Peltier element than with a heat pump, this temperature can be maintained with high accuracy.
  • a temperature sensor 19 thermally connected to the interior 13 should preferably be provided on or in the chamber 10. The temperature sensor may also be provided in the region of the Peltier element 7.
  • the refrigerator is configured such that the temperature in the chamber 10, i. in the interior 13, by 1 to 10 ° C below the temperature in the working space 1 is located.
  • Chamber 10 may also form a freezer compartment of a refrigerator, or a blast freezer compartment in a freezer. In this case, the temperature ranges are correspondingly lower. It can also be permanently installed in the device.
  • the controller 18 may also be configured such that the Peltier element 7 or 12 either selectively cools or heats the part of the work space assigned to it. This can e.g. in the context of a temperature control to a temperature close to the (fluctuating) temperature in the rest of the interior 1, or for defrosting the Peltier element and its surroundings.
  • FIG. 3 Another version of the refrigerator is in Fig. 3 shown.
  • This embodiment differs from that according to Fig. 1 in that the Peltier element 12 is not arranged on the back of the chamber 10, but advantageously on an upper wall. In other words, the Peltier element 12 is thus on a wall of the chamber 10, which adjoins the work space 1 and not to the evaporator 6 containing inner wall 8.
  • the execution is after Fig. 3 the interior 13 of the chamber 10 is not thermally insulated against the evaporator 6, so that not only the working space 1, but also the inner space 13 can be cooled directly by the evaporator 6.
  • the working space 1 and the inner space 13 respectively directly adjoin the (same) evaporator 6.
  • the evaporator 6 is advantageously designed so that it is able to dissipate more heat from the interior 13 per evaporator unit area (ie per backplane) than from the work space 1 by per evaporator unit area in the area 6b of the interior 13 of the Chamber 10 more lines of the evaporator are arranged as in the area 6a of the usable space 1.
  • the temperature in the chamber 10 is slightly lower than in the usable space. 1
  • the controller 18 is as MIMO control ("Multiple Input Multiple Output"). Control) configured, which controls the measured by the temperature sensors 19 and 20 temperatures in the interior 13 of the chamber 10 and in the work space 1 to two different setpoints by the heat pump 4 - 6 and the Peltier element 12 controls accordingly.
  • MIMO control Multiple Input Multiple Output
  • the power of the heat pump 4 - 6 is increased to lower the temperature in the working space 1 again. But to a freezing To prevent the Guts in the chamber 10, the Peltier element 12 is simultaneously operated so that it promotes heat from the work space 1 into the chamber 12.
  • each fan 21a and 21b arranged to improve the heat coupling of the Peltier element 12 to the work space 1 and the chamber 12, respectively.
  • each fan 21a, 21b associated with an air duct 22a and 22b, respectively, in which the fan moving air of the surface of the Peltier element 12 is guided along.
  • the chamber 10 is not removable from the device. However, it can also be designed removable. It is also conceivable that the insulation 11, which in the embodiment according to Fig. 3 is designed as an intermediate floor between the usable space 1 and the interior 13 of the chamber 10, the device can be removed, for example for cleaning purposes.
  • the chamber is arranged at the bottom of the work space.

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Abstract

In einem Haushalts-Kühlgerät ist eine Wärmepumpe (4 - 6) zum Kühlen des Nutzraums (1) vorgesehen. Zusätzlich hierzu besitzt das Kühlgerät mindestens ein Peltier-Element (7, 12), um einen Teil des Innenraums (1) zusätzlich zu kühlen. Dies erlaubt eine genauere Temperaturregelung und eine einfache Anpassung des Geräts an jeweilige Anforderungen. Vorteilhaft ist das Peltier-Element (7, 12) an einer Kammer (10) am Boden des Nutzraums (1) angeordnet, und zwar an deren Oberseite.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Haushalts-Kühlgerät mit einem Nutzraum zur Aufnahme von Kühlgut und mit einer Wärmepumpe zum Kühlen des Nutzraums. Unter "Haushalts-Kühlgerät" wird dabei ein Kühlgerät für den Haushaltbereich bezeichnet, insbesondere ein Kühlschrank, eine Kühltruhe oder ein anderes Gerät zum Kühlen von Lebensmitteln, einschliesslich Getränke.
    • Hintergrund
  • Kühlschränke, Kühltruhen, Klimaschränke für Getränke (z.B. Wein), etc. besitzen in der Regel einen Nutzraum zur Aufnahme des Kühlguts und eine Wärmepumpe zum Kühlen des Nutzraums.
  • Wärmepumpen sind in der Anwendung wenig flexibel, d.h. sie können den jeweiligen Anforderungen nicht sehr gut angepasst werden. Sollen z.B. unterschiedliche Teile des Nutzraums auf unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden, so sind komplexe mechanische Bauteile wie z.B. Zusatzventile oder zusätzliche Verdampfer erforderlich. Sollen gewisse Temperaturen sehr exakt eingehalten werden, so wird eine aufwändige Kontrolle und Steuerung der Wärmepumpe benötigt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Haushalt-Kühlgerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, dessen Kühlsystem möglichst hohe Flexibilität besitzt.
  • Diese Aufgabe wird um Haushalts-Kühlgerät gemäss Anspruch 1 erfüllt. Demgemäss besitzt das Haushalts-Kühlgerät, zusätzlich zur Wärmepumpe, mindestens ein Peltier-Element zum zusätzlichen Kühlen des Innenraums einer Kammer. Das Peltier-Element ist derart angeordnet und ausgestaltet, dass es in der Lage ist, den Innenraum der Kammer zusätzlich zu kühlen. Unter einem "zusätzlichen Kühlen" wird dabei verstanden, dass das Peltier-Element derart angeordnet und angesteuert ist, dass es dazu in der Lage ist, im Innenraum der Kammer eine geringere Temperatur zu erzeugen, als dies ohne das Peltier-Element oder bei ausgeschaltetem Peltier-Element der Fall wäre.
  • Da ein Peltier-Element wesentlich einfacher geregelt oder gesteuert werden kann als eine Wärmepumpe, wird eine höhere Flexibilität als mit nur der Wärmepumpe erreicht. Die Wärmepumpe kann jedoch eine Hauptlast der Kühlung übernehmen, so dass ein Peltier-Element nur geringer Leistung benötigt wird.
  • Vorteilhaft ist das Peltier-Element derart angeordnet, dass eine erste Seite des Peltier-Elements von der Wärmepumpe gekühlt werden kann. Unter dem Begriff "erste Seite" ist dabei eine der thermisch aktiven, d.h. kühl- bzw. heizbaren Seiten des Peltier-Elements zu verstehen. Somit wird also sozusagen eine Serieschaltung von Peltier-Element und Wärmepumpe erreicht, was es erlaubt, die zu erreichende Temperaturdifferenz zwischen der Wärmepumpe und dem Peltier-Element aufzuteilen. Auf diese Weise kann der Temperaturabfall über dem Peltier-Element kleiner gehalten werden, wodurch dessen Effizienz ansteigt.
  • Weiter kann das Gerät eine Steuerung besitzen, welche dazu ausgestaltet ist, das Peltier-Element derart zu steuern, das es die Kammer wahlweise kühlt oder heizt. Mit anderen Worten kann der Strom durch das Peltier-Element also von der Steuerung umgepolt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung können der Innenraum der Kammer sowie der Nutzraum des Kühlgeräts direkt vom Verdampfer der Wärmepumpe gekühlt werden, und insbesondere ist der Verdampfer so ausgestaltet, dass pro Verdampfer-Flächeneinheit aus dem Innenraum mehr Wärme abführbar ist als aus dem Nutzraum.
  • Vorteilhaft ist die Kammer am Boden des Nutzraums angeordnet.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das Peltier-Element an einer Wand der Kammer angeordnet, welche an den Nutzraum und nicht an den Verdampfer angrenzt. Insbesondere kann das Peltier-Element an einer oberen Wand der Kammer angeordnet werden, wo es in thermischem Kontakt mit dem Nutzraum steht.
  • Weiter kann ein Ventilator vorgesehen sein, mit welchem ein Luftfluss über eine Seite des Peltier-Elements erzeugt werden kann. Auf diese Weise kann der Wärmeübertrag zwischen Peltier-Element und Innenraum bzw. Kammer verbessert werden.
  • Beim Haushalts-Kühlgerät kann es sich, wie erwähnt, insbesondere um einen Kühlschrank, eine Kühltruhe oder einen Getränkekühler (inkl. Klimaschrank für Wein) handeln, wobei die Temperaturbereiche entsprechend angepasst sind.
  • Der Begriff Wärmepumpe bezeichnet im vorliegenden Text
    • ein System mit einem Kreislauf mit Kompressor, Kondensator, Verdampfer und Expansionsventil (bzw. Kapillare), durch welchen ein Fluid gepumpt wird, das im Kondensator kondensiert und Wärme abgibt und im Verdampfer verdampft und Wärme aufnimmt oder
    • eine Absorptions- oder Adsorptionswärmepumpe.
  • Ein Peltier-Element ist keine Wärmepumpe in diesem Sinne.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen:
    • Fig. 1 einen vereinfachten Schnitt durch ein Kühlgerät,
    • Fig. 2 einen Detailschnitt durch ein in der Wand versenktes Peltier-Element und
    • Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführung des Kühlgeräts.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Das Kühlgerät gemäss Fig. 1 besitzt einen Innenraum 1 zur Aufnahme des Kühlguts. Im Innenraum sind z.B. Tablare oder Gitter 2 vorgesehen, um das Kühlgut zu lagern. Eine Türe 3 verschafft dem Benutzer Zugang zum Innenraum.
  • Zur Kühlung des Innenraums dient primär eine Wärmepumpe. Diese umfasst in bekannter Weise einen Kompressor 4, mit welchem ein Fluid durch einen Kondensator 5 ausserhalb des Geräts, ein Expansionsventil oder eine einfache Kapillare (nicht gezeigt) sowie einen Verdampfer 6 geführt wird. Dabei wird der Verdampfer 6 resp. dessen Oberfläche, die in thermischem Kontakt mit dem Innenraum 1 steht, gekühlt, während der Kondensator 5 Wärme an die Umgebung abgibt. Der Verdampfer ist angrenzend an eine Innenwand 8 des Innenraums 1 angeordnet, innerhalb der Isolation.
  • An oder im Innenraum 2 ist mindestens ein Peltier-Element 7, 12 vorgesehen.
  • In der Ausführung nach Fig. 1 ist ein erstes Peltier-Element 7 an oder in der Innenwand 8 des Innenraums 1 angeordnet, so dass eine erste (vom Innenraum 1 abgewandte) der zwei aktiven Seiten des Peltier-Elements 7 thermisch mit dem Verdampfer 6 gekoppelt ist, während die zweite Seite zum Innenraum hin orientiert ist.
  • In der Ausführung nach Fig. 1 steht das Peltier-Element 7 über die Wandfläche hinaus in den Innenraum 1 vor. Das Peltier-Element 7 kann jedoch auch in der Innenwand 8 mindestens teilweise versenkt angeordnet sein, wie dies in Fig. 2 illustriert ist, so dass die Oberfläche im Wesentlichen flach ist oder zumindest im Bereich des Peltier-Elements weniger vorsteht. Dies vereinfacht die Reinigung derselben.
  • In Fig. 1 ist weiter eine Kammer 10 dargestellt, welche eine Isolation 11 gegen den Nutzraum 1 aufweist. Ein Peltier-Element 12 dient dazu, den Innenraum 13 der Kammer 10 zu kühlen.
  • Die Kammer 11 kann vollständig vom Immenraum 1 isoliert sein, oder auch nur teilweise, um z.B. einen zumindest begrenzten Luftaustausch zu erlauben. Die Isolation 11 besteht vorzugsweise aus thermischem Dämmmaterial, bei geringen Temperaturunterschieden genügen jedoch auch Wände z.B. aus Kunststoff.
  • In der Ausführung nach Fig. 1 ist die Kammer 10 als aus dem Nutzraum 1 entnehmbare Einheit ausgestaltet, d.h. die Kammer 10 kann als Ganzes dem Nutzraum 1 entnommen werden. Dies ermöglicht eine flexible Konfiguration des Geräts mit oder ohne Kammer 10.
  • Das Peltier-Element 12 ist vorzugsweise an oder in der Kammer 10 angeordnet und bildet eine Einheit mit dieser.
  • Wie aus Fig. 1 ersichtlich, erstreckt sich das Peltier-Element 12 vorzugsweise durch die Isolation 11 der Kammer 10 hindurch, so dass die Wärme von dessen äusserer Seite abgeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist das Peltier-Element 12 vorzugsweise so an der Kammer 10 angeordnet, dass dessen äussere aktive Seite in Wärmekontakt mit einer von der Wärmepumpe gekühlten Oberfläche, vorzugsweise der an den Verdampfer 6 angrenzenden Oberfläche der Innenwand 8, gebracht werden kann.
  • Damit die Kammer 10 samt Peltier-Element 12 dem Innenraum 1 einfach entnommen bzw. in diesen eingesetzt werden kann, ist in der Ausführung nach Fig. 1 ein Stromübertragungssystems 14 vorgesehen. Dieses ist zweiteilig ausgeführt, wobei die beiden Teile dazu geeignet sind, bei eingesetzter Kammer 10 das Peltier-Element 12 mit Strom versorgen. In einer besonders einfachen Ausführung wird das Stromübertragungssystem von Kontakten 15 an der Kammer 10 und im Innenraum 1 gebildet. Die Kontakte 15 können z.B. als Steckkontakte oder Berührungskontakte ausgestaltet sein. Denkbar ist auch die Verwendung eines induktiven Stromübertragungssystems.
  • In der Ausführung nach Fig. 1 ist die Kammer 10 aus dem Innenraum 1 entnehmbar. Die Kammer 10 kann jedoch auch fest im oder am Innenraum 1 angeordnet sein.
  • Um den Wärmeübertrag zwischen dem Peltier-Element 7 bzw. 12 und dem Innenraum 1 bzw. 13 zu verbessern, kann ein Ventilator 16 vorgesehen sein, der einen Luftfluss über die eine Seite des Peltier-Elements 7 bzw. 12 erzeugt. In Fig. 1 ist dieser Ventilator 16 im Innenraum 1 angeordnet, um das Peltier-Element 7 mit einem Luftstrom zu überdecken. Ein Ventilator kann jedoch auch an oder in der Kammer 10 vorgesehen sein, um dort einen Luftstrom für das Peltier-Element 12 zu erzeugen.
  • Der Betrieb des Peltier-Elements 7 bzw. 12 sowie jener der Wärmepumpe 4 - 6 wird von einer Steuerung 18 des Geräts gesteuert. Diese kann mit Temperatursensoren gekoppelt sein, um eine Temperaturregelung im Innenraum 1 bzw. 13 durchzuführen.
  • Der Innenraum 13 von Kammer 10 kann z.B. auf eine Temperatur in einen Bereich von unter 0°C bis ca. 4 °C geregelt werden, z.B. zur Lagerung von Fleisch in einem Kühlschrank. Zur Lagerung von Gemüse und Salat sollte die Temperatur von 0.5°C nicht unterschritten werden. Da die Temperatur mit einem Peltier-Element genauer und schneller geregelt werden kann als mit einer Wärmepumpe, kann diese Temperatur mit hoher Genauigkeit eingehalten werden. Um eine genaue Temperaturregelung zu ermöglichen, sollte vorzugsweise an oder in der Kammer 10 ein mit dem Innenraum 13 thermisch verbundener Temperatursensor 19 vorgesehen sein. Der Temperatursensor kann auch im Bereich des Peltier-Elements 7 vorgesehen sein.
  • Vorteilhaft ist das Kühlgerät derart ausgestaltet, dass die Temperatur in der Kammer 10, d.h. im Innenraum 13, um 1 bis 10 °C unter der Temperatur im Nutzraum 1 liegt.
  • Kammer 10 kann auch ein Gefrierfach eines Kühlschranks bilden, oder einen Schockgefrierbereich in einem Tiefkühler. In diesem Fall sind die Temperaturbereiche entsprechend tiefer. Sie kann auch fest im Gerät eingebaut sein.
  • Die Steuerung 18 kann auch so ausgestaltet sein, dass das Peltier-Element 7 bzw. 12 den ihm zugeordneten Teil des Nutzraums wahlweise kühlt oder heizt. Dies kann z.B. im Rahmen einer Temperaturregelung auf eine Temperatur nahe der (schwankenden) Temperatur im übrigen Innenraum 1 der Fall sein, oder zum Abtauen des Peltier-Elements und seiner Umgebung.
  • Eine weitere Ausführung des Kühlgeräts ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Ausführung unterscheidet sich von jener gemäss Fig. 1 dadurch, dass das Peltier-Element 12 nicht rückseitig an der Kammer 10 angeordnet ist, sondern vorteilhaft an einer oberen Wand. Mit anderen Worten ist das Peltier-Element 12 also an einer Wand der Kammer 10 angeordnet, welche an den Nutzraum 1 und nicht an die den Verdampfer 6 enthaltende Innenwand 8 angrenzt.
  • Ausserdem ist in der Ausführung nach Fig. 3 der Innenraum 13 der Kammer 10 gegen den Verdampfer 6 hin thermisch nicht isoliert, so dass nicht nur der Nutzraum 1, sondern auch der Innenraum 13 vom Verdampfer 6 direkt gekühlt werden kann. Mit anderen Worten grenzen der Nutzraum 1 und der Innenraum 13 jeweils direkt an den(selben) Verdampfer 6 an. Weiter ist der Verdampfer 6 vorteilhaft so ausgestaltet, dass er in der Lage ist, aus dem Innenraum 13 pro Verdampfer-Flächeneinheit (d.h. pro Rückwandfläche) mehr Wärme abzuführen als aus dem Nutzraum 1, indem pro Verdampfer-Flächeneinheit im Bereich 6b des Innenraums 13 der Kammer 10 mehr Leitungen des Verdampfers angeordnet sind als im Bereich 6a des Nutzraums 1. Somit ist (bei nicht aktiviertem Peltier-Element 12) die Temperatur in der Kammer 10 etwas tiefer als im Nutzraum 1.
  • Mit dem Peltier-Element 12 kann nun eine Feinregelung der Temperatur im Innenraum 13 durchgeführt werden, indem der Innenraum 13 mit dem Peltier-Element 12 je nach aktueller Innenraumtemperatur gekühlt oder erwärmt wird.
  • Vorteilhaft wird in dieser Ausführung nicht nur die Temperatur im Innenraum 13 der Kammer 10 mit dem Temperatursensor 19 gemessen, sondern auch die Temperatur im Nutzraum 1 mit Hilfe eines Temperatursensors 20. Die Steuerung 18 ist als MIMO-Regelung ("Multiple Input Multiple Output"-Regelung) ausgestaltet, welche die von den Temperatursensoren 19 und 20 gemessenen Temperaturen im Innenraum 13 der Kammer 10 und im Nutzraum 1 auf zwei unterschiedliche Sollwerte regelt, indem sie die Wärmepumpe 4 - 6 und das Peltier-Element 12 entsprechend steuert.
  • Wenn beispielsweise der Nutzraum 1 mit einem Gut hoher thermischer Masse beladen wird (z.B. mit mehreren Litern von Getränken auf Raumtemperatur), so wird die Leistung der Wärmepumpe 4 - 6 erhöht, um die Temperatur im Nutzraum 1 wieder abzusenken. Um dabei aber ein Gefrieren des Guts in der Kammer 10 zu verhindern, wird gleichzeitig das Peltier-Element 12 so betrieben, dass es Wärme vom Nutzraum 1 in die Kammer 12 fördert.
  • Weiter ist in der Ausführung nach Fig. 3 auf beiden Seiten des Peltier-Elements 12 jeweils ein Ventilator 21a bzw. 21b angeordnet, um die Wärmekopplung des Peltier-Elements 12 an den Nutzraum 1 bzw. die Kammer 12 jeweils verbessern. Vorzugsweise ist jedem Ventilator 21a, 21b jeweils ein Luftkanal 22a bzw. 22b zugeordnet, in welchem vom Ventilator bewegte Luft der Oberfläche des Peltier-Elements 12 entlang geführt wird.
  • In der Ausführung nach Fig. 3 ist die Kammer 10 dem Gerät nicht entnehmbar. Sie kann jedoch auch entnehmbar ausgestaltet sein. Denkbar ist auch, dass die Isolation 11, welche in der Ausführung nach Fig. 3 als Zwischenboden zwischen Nutzraum 1 und Innenraum 13 der Kammer 10 ausgestaltet ist, dem Gerät entnommen werden kann, z.B. zu Reinigungszwecken.
  • Vorteilhaft ist die Kammer am Boden des Nutzraums angeordnet.
  • Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims (15)

  1. Haushalts-Kühlgerät, insbesondere Kühlschrank, Kühltruhe oder Getränkekühler, mit einem Nutzraum (1) zur Aufnahme von Kühlgut und mit einer Wärmepumpe (4 - 6) zum Kühlen des Nutzraums (1), wobei das Haushalts-Kühlgerät weiter eine Kammer (10) aufweist, welche eine Isolation gegen den Nutzraum (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Haushalts-Kühlgerät mindestens ein Peltier-Element (7, 12) zum Kühlen eines Innenraums (13) der Kammer (10) aufweist.
  2. Haushalts-Kühlgerät nach Anspruch 1, wobei das Peltier-Element (7, 12) derart angeordnet ist, dass eine erste Seite des Peltier-Elements (7, 12) von der Wärmepumpe (4 - 6) kühlbar ist.
  3. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Steuerung (18), welche dazu ausgestaltet ist, das Peltier-Element (7, 12) derart zu steuern, das es den Innenraum (13) der Kammer (10) wahlweise kühlt oder heizt.
  4. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kammer (10) als aus dem Nutzraum (1) entnehmbare Einheit ausgestaltet ist.
  5. Haushalts-Kühlgerät nach Anspruch 4, wobei das Peltier-Element (12) an oder in der Kammer (10) angeordnet ist und wobei an der Kammer (10) und am Innenraum (13) zwei Teile eines Stromübertragungssystems (14) vorgesehen sind, um bei eingesetzter Kammer (10) Strom an das Peltier-Element (12) zu liefern.
  6. Haushalts-Kühlgerät nach Anspruch 5, wobei das Stormübertragungssystems (14) Kontakte (15) an der Kammer (10) und im Innenraum aufweist.
  7. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenraum (13) der Kammer (10) auf eine Temperatur in einem Bereich kleiner 4°C geregelt ist und/oder
    wobei der Innenraum (13) der Kammer auf eine Temperatur geregelt ist, welche 1 bis 10°C unterhalb der Temperatur des Nutzraums (1) liegt.
  8. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an oder in der Kammer (10) oder im Bereich des Peltier-Elements (7, 12) ein Temperatursensor (19) angeordnet ist.
  9. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Peltier-Element (12) an einer Wand der Kammer (10) angeordnet ist, welche an den Nutzraum (1) angrenzt.
  10. Haushalts-Kühlgerät nach den Ansprüchen 8 und 9 mit einem MIMO-Regler (18), mit welchem durch Steuerung der Wärmepumpe (4 - 6) und des Peltier-Elements (12) die Temperaturen im Nutzraum (1) und im Innenraum (13) der Kammer (10) auf unterschiedliche Sollwerte regelbar sind.
  11. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden, wobei die Kammer (10) am Boden des Nutzraums (1) angeordnet ist.
  12. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenraum (13) der Kammer (10) sowie der Nutzraum (1) direkt von einem Verdampfer (6) der Wärmepumpe (4 - 6) kühlbar ist, und insbesondere wobei der Verdampfer (6) so ausgestaltet ist, dass pro Verdampfer-Flächeneinheit aus dem Innenraum (13) mehr Wärme abführbar ist als aus dem Nutzraum (1).
  13. Haushaltsgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Peltier-Element (12) an einer oberen Wand der Kammer (10) angeordnet ist.
  14. Haushalts-Kühlgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche mit mindestens einem Ventilator (16, 21a, 21b), um einen Luftfluss über eine Seite des Peltier-Elements (7, 12) zu erzeugen, und insbesondere wobei der Ventilator in der Kammer (10) angeordnet ist.
  15. Haushalts-Kühlgerät nach Anspruch 14, wobei dem Ventilator (16, 21a, 21b) ein Luftkanal (22a, 22b) zugeordnet ist, in welchem von Ventilator (16, 21a, 21b) bewegte Luft einer Oberfläche des Peltier-Elements (12) entlang führbar ist.
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