"Nofrost-Kühlverfahren für einen Kühlbereich über 0° C"

In den letzten Jahren wurden mit grossein Erfolg Nofrost-Kühlschränke auf den Markt gebracht, die den grossen Vorteil haben, dass das sonst auf¬ tretende Vereisen des kühlraumes vermieden wird und damit auch das lästige Abtauen des Eisbefalles.

Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass in einem getrennten Abteil des Kühlschrankes Luft am Verdampfer der Kältemaschine tiefgekühlt wird und dies tiefgekühlte Luft von einem Lüfter in den eigentlichen Kühlraum befördert wird, bis dort die gewünschte Mischtemperatur erreicht ist' und ein Thermostat den Lüfter abschaltet. Der Verdampfer der Kälte- mschine beschlägt sich mit der Feuchtigkeit der umgewälzten Luft und vereist nach wie vor. Aber dieser Vorgang erstreckt sich nicht auf den eigentlichen Kühlraum. Der Verdampfer wird in gewissen Abständen durch Erwärmung abgetaut und das Schmelzwasser wird abgeleitet ohne zu stören.

Wegen der genannten Vorteile - kein Vereisen und kein Abtauen - hat dieses Verfahren in kurzer Zeit den Markt erobert.

Der Hauptnachteil des Verfahrens besteht darin, dass der Luft beim Tief¬ kühlen die Feuchtigkeit entzogen wird und daher im Kühlräum eine ausser- ordentlich geringe Luftfeuchtigkeit besteht. Dies führt wieder dazu, dass in solchen Kühlschränken gekühlte Lebensmittel, soweit sie nicht luftdicht verpackt sind, schnell austrocknen und an Geschmack und Haltbarkeit ver- 1 ieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches diesen wesentlichen Nachteil ver,τ.eidet und auch weiterhin die Vorteile des Nofrost- Verfahrens aufweist.

Die Lösung der Aufeabe besteht darin, dass dem Kühlraum nicht durcn ka! - l ft, sondern durch Konvektoren die Kälte zugeführt wird und die c:— wünschte Temperatur, durcn gesteuerte Zufuhr von Frischluft hönerer Tem: sratur :π dsn Kühlraum, gereceli wird. Dabei ist Vorausssetzung, dass cie αem K I-

räum in der Zeiteinheit zugeführte Kältemenge kleiner ist, als die bei maximaler Frischluftzufuhr zugeführte Wärmemenge. Andernfalls würde bei überwiegender Kältemenge ^" die Temperatur immer weiter fallen und evtl. bis unter 0° C mit allen Vereisungsfolgen absinken.

Die zugeführte Frischluft sorgt dafür, dass der Kühlraum nicht zu kalt wird und der vorgesehene Kühlbereich eingehalten wird.

Die einströmende Frischluft wird naturgemäss durch die Konvektoren abge¬ kühlt und würde nach ihrem Austreten aus dem Kühlraum einen Kälteverlust bedeuten, daher wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, die abgekühlte Ab¬ luft einem Wärmetauscher zuzuführen, der z.B. dem warmen Kondensator der Kältemaschine zugeordnet ist, sodass die Kälte wieder dem Kreislauf der Kältemaschine zugeführt wird.

Diese Wirkung kann man noch dadurch erhöhen, dass die im Wärmetauscher erwärmte Abluft in einen geschlossenen KKreislauf dem Kühlraum wieder als Frischluft zugeführt wird. Die Bezeichnung Frischluft ist in diesem Zu¬ sammenhang so zu verstehen, dass es sich um Luft handelt, die jeweils dem Kühlraum wieder frisch zugeführt wird, wobei eine Vorbehandlung er¬ findungsgemäss empfohlen wird. Diese Vorbehandlung kann beispielweise eine Erwärmung, wie vorhin beschrieben, aber auch eine Kühlung sein. Ebenso ist eine Filterung, z.B. mit einem Aktivkohlefilter zweckmässig um eine Geruchseinwirkung zu vermeiden, falls in der Küche Zigarettenrauch oder sonstige Kochdünste miteingesaugt würden.

Ein erfindungsgemässer Kühlschrank erfordert somit mindestens einen Zuluft- und einen Abluftkanal zwischen dem Kühlraum und der Frischluft, wobei ein Lüfter mit Temperaturregelung den Luftaustausch überwacht. Dabei ist es un¬ erheblich, ob der Lüfter in dem Zuluft- oder im Abluftkanal angeordnet ist.

Beim Oeffnen'der Tür des Kühlraumes strömt meist wärmere Umgebungsluft ein und es kann länger dauern, um von einer höheren Temperatur wieder in den gewünschten Kühlbereich zu kommen. Daher wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, einen weiteren Zuluftkanal für Kaltluft anzuordnen und mit einem weiteren Lüfter mit Temperaturregelung dafür zu sorgen, dass in einem solchen Fall Kaltluft statt Frischluft dem ühlräum zugeführt wird. _ :e Temperaturregelung sorgt dann dafür, dass die Kaltluftzufuhr nahe oder beim Erreichen des Kühl¬ bereiches abgeschaltet wird und die Frischluftregelung wieder die Funktion übernimmt.

Anstelle eines zweiten Lüfters kann selbstverständlich auch ein Um- schaltventil vorgesehen werden, um im Bedarfsfall von Frischluft auf Kaltluft umzuschalten.

Um die Voraussetzung zu erfüllen, dass von den Konvektoren immer weniger Kälte zugeführt wird, als bei maximaler Frischluftzufuhr an Wärme in den Kühlräum gelangt, besteht eine erfiπdungsgemässe Anordnung darin, dass man die dem Kühlräum zugewandten Oberflächen der Konvektoren sehr gut wärmeleitend gestaltet, um die einströmende Luft schnell auf die niedrige Temperatur zu bringen, aber unter der Oberfläche weniger gut leitende Schichten anordnet, um den Kältetransfer durch die Wandung der Kόnvektoren zu reduzieren.

Eine gute Kälteübertragung von den Oberflächen der Konvektoren auf die Frischluft wird durch die Anordnung von Kühlrippen oder anderen, die Oberflächen vergrösernde Formen, erreicht. Auch die Gestaltung, zumindest eines Teiles der Wandungen des Kühlraumes als Konvektoren trägt zur Leistungssteigerung und kostensparender Bauweise bei.

Erfindungsgemäss wird auch vorgeschlagen, die Konvektoren als Kältespeicher auszubilden, wobei die Ausbildung der Konvektoren als latente Kältespeicher in einfachster Weise möglich ist. Gerade in einem Temperaturbereich oberhalb 0° C ist die Verwendung von Wasser oder einem Wassergemisch mit geringem Zusatz eines den Gefrierpunkt senkenden Mittels möglich und kostengünstig.

Eine weitere konstruktive Massnahme um empfindliche Lebensmittel schonend zu konservieren, ohne in den Bereich der Gefriertemperaturen zu kommen, besteht darin, im Kühlraum einen Innenbehälter zur Aufnahme des Kühlgutes vorzusehen und die Zuluftkanäle derart anzuordnen, dass die Frischluft zumindest teil¬ weise in den Raum zwischen der Innenwand des Kühlraumes und dem Innenbe¬ hälter einströmt. Dadurch werden örtliche Unterkühlungen vermieden.

Um auch bereits vorhandene Kühlschränke auf das neue Verfahren umrüsten zu können, wird erfindungsgemäss weiter vorgeschlagen, den Kühlraum als selb¬ ständige Einheit in Form eines Einschubes aufzubauen, wobei die Wandungen zur Kälteübertragung dienen, durch welche die Kälte des Gefrierschrankes in den Kühlraum gelangen kann.

In einem solchen Fall ist es zweckmässig, auch die zusätzlich erfoder- lichen _. Bauteile, wie Lüfter und -Thermostate in den Einschub einzubauen und zwar im Bereich der geregelten Temperatur über 0° C. Die Frischluft- kanäle und Abluftkanäle können bei so einer Ausführung als flache Schläuche ausgebildet sein, die auch ohne weiteres durch den Türspalt der Tür des Gefrierschrankens nach aussen geführt werden können.

Um eine erfindungsgemässe Einrichtung auch an die individuellen Bedürf nisse und die jahreszeitlichen Unterschiede anpassen zu können, wird ferner vorgeschlagen, im Bereich des Frischluftkanals und/oder des Ab- luftkanäls eine von Hand einstellbare Drosselklappe vorzusehen. Dem gleichen Zweck dient auch eine von Hand verstellbare Drosselklappe, welche im Bereich ^" der Konvektoren die Kältezufuhr variiert.

Figur ^: 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemässen Gefrier- schrankes (25), welcher in seinem oberen Teil einen Kühlraum (1) aufweist. Darunter befindet sich ein Tiefkühlfach (34) in dem sich auch der Ver¬ dampfer (27) der Kältemaschine (5) befindet. Der Kühlraum (1) und das Tief¬ kühlfach (34) sind durch eine Zwischenwand (16) getrennt, die im wesentlichen den Kältezustrom in den Kühlraum (1) bestimmt. Die Kälte gelangt nach diesem gedrosselten Durchgang durch die Zwischenplatte (16) an den Konvektor (2) der aus gut wärmeleitendem Material, z.B. Aluminium besteht. Um die Wirkung dieses Konvektors zu erhöhen, ist er auch seitlich an den Wandungen in Form von Verlängerungen (26) hochgeführt. Ebenso dienen der Verbesserung die Rippen (17).

Der Konvektor (2) wird sich nun infolge des Kältestromes abkühlen, aber sobald eine bestimmte Temperatur, z.B. +2° C erreicht ist, schaltet die Temperaturregelung (10) den Lüfter (9) ein und ^' es gelangt Frischluft durch den Frischluftkanal (6) in den Kühlräum (1). Der Konvektor (2) wird ge¬ wärmt und auf der Temperatur 2° C gehalten. Sobald die Temperatur jedoch 2° C übersteigt, schaltet die Temperaturregelung (10) den Lüfter (9) ab und der Kühlraum (1) steht wieder ausschliesslich unter dem Einfluss des kühlenden Konvektors (2).

Beim Einrt'-öx.en όer Frischluft d -ch den Frischluftkanal (6) wird Im Kühl- räum Luft verdrängt, sie gelangt durch den Abluftkanal (7) nach aussen. Um zu vermeiden, dass dabei Kälte verloren geht wird die Abluft durch einen Wärmetauscher (3) geführt, ά-zr den Kondensator (4) der Kältemaschine

(5) kühlt. Auf diese Art wird die Kälte wieder dem primären Kältekreis zugeführt und sie geht nur in geringem Masse verloren. Dem primären Kälte¬ kreis, bestehend aus der Kältemaschine (5), dem Kondensator (4), einem Drosselventil (8) und dem Verdampfer (27) wird durch das Abkühlen des Kondensators Kälte zugeführt. Der Wärmetauscher (3) kann selbstverständ- liclrauch unabhängig von dem Kondensator (4) getrennt aufgebaut werden, wie dies bei Kälteanlagen üblich ist.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, den Abluftkanal (7) durch die Verbindung (23) mit dem Frischluftkanal (6) zu verbinden, sodass ein geschlossener Kreislauf entsteht.

In Figur r ist auch eine zweckmässige Ausbildung des Verdampfers (27) in Kombination mit einem Kältespeicher (19) schematisch dargestellt, wobei für die entsprechenden Temperaturen auch ein mit Flüssigkeit (20) ge¬ füllter latenter Kältespeicher in Frage kommt.

Da beim Oeffnen des Kühlschrankes und beim Einlegen von frischen Lebens¬ mitteln die Temperatur im Kühlschrank wesentlich ansteigt, wäre unter Umständen ein Abkühlen in den gewünschten Kühlbereich, infolge des ge¬ drosselten Kältestromes durch die Platte (16), sehr langsam. Um eine schnellere Abkühlung zu erreichen, besteht daher eine Verbindung vom Kühl¬ raum (1) über den Kaltluftkanal (11) und den zweiten Lüfter (12) zum Tief- Kühlfach (34). Sobald die Temperatur im Kühlraum (1), nach Oeffnen der Tür, über einen Wert von z.B. +4° C steigt, schaltet die Temperaturregelung (13) den Lüfter (12) ein und es gelangt zusätzlich Kaltluft vom Tiefkühlfach (34) in den Kühlraum (1) bis die Temperaturregelung (13) wieder bei +4° C den Lüfter (12) abschaltet. Dann übernimmt wieder die Temperaturregelung (10) mit dem Lüfter (9) ihre Funktion, d.h. der Lüfter (9) wird erst dann ein¬ geschaltet, wenn die Temperatur im Kühlraum (1) unter +2° C sinkt.

In Figur 2 ist dargestellt, dass man anstelle von den beiden Lüftern (9) und (12) auch -mit'einem einzigen Lüfter (9) arbeiten kann, indem ein Um¬ schaltventil (14) einmal den Frischluftkanal (6) .und einmal den Kaltluft¬ kanal (11) mit dem Lüfter (9) verbindet.

In Figur 1 sind noch weitere Details der Erfindung dargestellt.

Da die Anordnung von latenten Kältespeichern in einfacher Weise grössere

Kältemengen sammeln kann, wird empfohlen, einen solchen Gefrierschrank mit einer Schaltuhr (33) zu versehen, welche die Kältemaschine (5), die wie üblich über einen Thermostat (32) des Tiefkühlfaches (34) geschaltet wird, nur zu solchen Zeiten an den Netzanschluss (31) zu legen, wenn z.B. billige Nachtstromtarife zur Verfügung stehen. Durch diese Massnahme können nicht nur die Betriebskosten gesenkt, sondern auch Stromversorgungsprobleme gemildert werden.

Da eine erfindungsgemässe Frischluftkühlung mit feuchter Luft und genau gerechten Temperaturen mit knapp über 0° C den Geschπβck und die Halt¬ barkeit der Lebensmittel wesentlich verbessert, wird eine Lösung vorge¬ schlagen, welche auch den nachträglichen Einbau eines solchen Kühlraumes in vorhandene Tiefkühlgerte ermöglicht. Dazu werden vorallem die Bauteile zur Kälteübertragung zu einer Einheit in Form eines Einschubes (28) zu- sammengefasst. Ein solcher Einschub (28) trägt zweckmässigerweise auch den Lüfter (9) und die Temperaturregelung (10), evtl. auch Filter oder Befeuchtungsgeräte (24).

In Figur 1 ist auch schematisch eine Drosselklappe (35) dargestellt, welche den Kälteübergang durch die Platte- (16) verändern kann. Dies hat den Zweck z.B. im Sommer oder in heissen Gegenden den Kältefluss zu vergrössern.

Einem ähnlichen Zweck dient die Drosselklappe (36), die den Luftstrom dem- ensprechend beeinflusst.

Das dargestellt Ausführungsbeispiel Figur 1und Figur 2 zeigt wie zahlreich die Varianten und Möglichkeiten eines erfindungsgemässen Kühlschrankes mit Frischluftkühlung sind. Selbstverständlich Können auch alle übrigen bekannten Massnahmen mit diesem System kombiniert werden um eine Anpassung an andere Konstruktionskonzepte zu erreichen. In diesme Sinne sind auch die schematischen Darstellungen als nicht beschränkende Beispiele aufzu¬ fassen.