Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Wärmekreislauf.

Beim Betrieb eines Kältegerätes wird das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf von dem Kältemittel-Verdichter komprimiert, zu dem Kältemittel-Verflüssiger gefördert, anschließend zu dem Kältemittel-Verdampfer geleitet und von dem Kältemittel- Verdampfer wieder zu dem Kältemittel-Verdichter gepumpt. Die genannten Bauteile sind Teil des geschlossenen Kältemittelkreislaufes, welcher mit Kältemittel gefüllt ist. Da der Kältemittel-Verdampfer und der Kältemittel-Verflüssiger ein beträchtliches Volumen des Kältemittelkreislaufes ausmachen, wird durch die genannten Bauteile das Volumen des Kältemittelkreislaufes vergrößert, wodurch sich die Menge des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf vergrößert.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältegerät anzugeben, bei dem der Kältemittelkreislauf eine reduzierte Größe aufweist.

Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.

Gemäß einem Aspekt wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, welcher einen Wärmetauscher umfasst, und mit einem Wärmekreislauf gelöst, wobei der Wärmetauscher mit dem Wärmekreislauf mittels eines Kopplungselementes thermisch gekoppelt ist, und wobei das Kopplungselement mit dem Wärmekreislauf mittels einer lösbaren Verbindung mechanisch verbunden ist.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung des Wärmekreislaufs, welcher durch das Kopplungselement in thermischen Kontakt mit dem Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs steht, eine wirksame Wärmeübertragung zwischen dem Kältekreislauf und dem Wärmekreislauf ermöglicht wird. Durch die thermische Kopplung des Wärmetauschers mit dem Wärmekreislauf kann die Funktion des Wärmetauschers, wie z.B. Wärmeaufnahme oder Wärmeabgabe, zumindest teilweise von dem Kältekreislauf an den Wärmekreislauf ausgelagert werden. Dadurch kann die Größe des Kältemittelkreislaufs und die Menge des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf reduziert werden. Durch die lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Wärmekreislauf kann der Wärmekreislauf als ein austauschbares Modul des Kältegeräts mit einem geringen Arbeitsaufwand von dem Kältekreislauf getrennt und z.B. ausgetauscht werden.

In einem herkömmlichen Kältemittelkreislauf sind der Kältemittel-Verdichter, der Kältemittel-Verdampfer und der Kältemittel-Verflüssiger feste Bestandteile des Kältemittelkreislaufs. Bei einem Defekt von einem der genannten Bauteile in einem herkömmlichen Kältemittelkreislauf muss zuerst das Kältemittel entnommen, das Bauteil ausgetauscht, dann der Kältemittelkreislauf wieder verschlossen und anschließend das Kältemittel erneut in den Kältemittelkreislauf eingefüllt werden.

In der vorliegenden Erfindung liegt der Wärmekreislauf als ein vom Kältemittelkreislauf physisch getrennter, separater Kreislauf vor, und kann mit geringem Aufwand ausgetauscht werden, ohne den Kältemittelkreislauf dabei öffnen zu müssen. Es muss lediglich die lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Wärmekreislauf gelöst werden, um den Wärmekreislauf von dem Kältemittelkreislauf zu entfernen. Somit kann beispielsweise bei der Herstellung von verschiedenen Gerätevarianten eines Kältegerätetyps ein einheitlicher Kältemittelkreislauf in alle Gerätevarianten eingebaut werden. Für die verschiedenen Gerätevarianten des Kältegerätetyps können unterschiedliche Arten des Wärmekreislaufs als separate Module hergestellt und anschließend auf einfache Weise in die verschiedenen Gerätevarianten des Kältegerätetyps eingebaut werden.

Durch den modularen Aufbau des Kältemittelkreislaufs kann zudem die Größe des Kältemittelkreislaufs und die Menge des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf reduziert werden, da die Funktionen von Bauteilen des Kältemittelkreislaufes, wie z.B. die Wärmeaufnahme des Kältemittel-Verdampfers oder die Wärmeabgabe des Kältemittel- Verflüssigers, aus dem Kältemittelkreislauf ausgelagert werden können. Der Wärmekreislauf ist ein vom Kältemittelkreislauf physisch getrennter Kreislauf, der mit einer zum Kältemittel unterschiedlichen Wärmetransportsubstanz gefüllt ist, und der mit dem Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs durch das Kopplungselement thermisch gekoppelt ist. Beispielsweise kann der Wärmekreislauf mit dem Kältemittel-Verflüssiger des Kältemittelkreislaufes thermisch gekoppelt sein, um Wärme von dem Kältemittel- Verflüssiger aufzunehmen und abzuführen. Alternativ kann der Wärmekreislauf mit dem Kältemittel-Verdampfer des Kältemittelkreislaufes thermisch gekoppelt sein, um Wärme aufzunehmen und die aufgenommene Wärme an den Kältemittel-Verdampfer abzugeben.

Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst die lösbare Verbindung eine Kraftschlussverbindung, insbesondere eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung oder eine Formschlussverbindung, insbesondere eine Rastverbindung.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die genannten mechanischen Verbindungen eine wirksame thermische Kopplung zwischen dem Wärmetauscher und dem Wärmekreislauf sichergestellt wird, wobei die mechanische Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Wärmekreislauf lösbar ist, um den Wärmekreislauf gegebenenfalls zu entfernen.

Kraftschlussverbindungen setzen eine Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus, wobei die gegenseitige Verschiebung der verbundenen Flächen verhindert wird, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Eine bevorzugte Kraftschlussverbindung umfasst eine Schraubverbindung. Bei einer Schraubverbindung weist eine Schraube ein Außengewinde auf, wobei das Außengewinde in ein Innengewinde eines Aufnahmeelements einschraubbar ist, oder wobei die Schraube ein Innengewinde beim Einschrauben in das Aufnahmeelement selbst furcht, um eine Kraftschlussverbindung zu erhalten.

Bei einer Steckverbindung wird ein Stecker in ein passendes Aufnahmeelement eingeführt und eine Kupplung zwischen dem Stecker und dem Aufnahmeelement wird beispielsweise in Verbindung mit einem elastischen Dichtmittel erzielt. Formschlussverbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Eine bevorzugte Formschlussverbindung umfasst eine Rastverbindung, als eine ineinandergreifende Haltevorrichtung, bei der beispielsweise ein Stift in eine Vertiefung eingeführt und in der Vertiefung fixiert wird. Durch die genannten Arten von Verbindungen kann durch das Kopplungselement eine wirksame mechanische Verbindung zwischen dem Wärmetauscher und dem Wärmekreislauf realisiert werden, die im Gegensatz zu einer stoffschlüssigen Verbindung, z.B. einer Schweißverbindung, jedoch lösbar ist. Die lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Wärmekreislauf kann durch einen Kraftaufwand hergestellt werden, indem beispielsweise der Stift einer Rastverbindung in die entsprechende Vertiefung eingeführt wird, und der Stift in der Vertiefung durch ein Einrasten fixiert wird. Ohne eine Kraft, die in eine spezifische Richtung gerichtet ist, bleibt die mechanische Verbindung bestehen und gewährleistet eine wirksame thermische Kopplung zwischen dem Kältemittelkreislauf und dem Wärmekreislauf während des Betriebs des Kältegeräts. Die mechanische Verbindung kann jedoch durch eine Kraft, die in eine spezifische Richtung gerichtet ist, gelöst werden. Durch das Lösen der lösbaren mechanischen Verbindung kann der Wärmekreislauf, z.B. bei einem Defekt, aus dem Kältegerät entfernt und ausgetauscht werden. Die Kraftschlussverbindung, z.B. Schraubverbindung, die Steckverbindung, und die Formschlussverbindung, z.B. Rastverbindung, kann sowohl auf der Seite des Kopplungselements als auch auf der Seite des Wärmekreislaufs realisiert werden. So kann z.B. der Stift einer Rastverbindung entweder an dem Kopplungselement oder an dem Wärmekreislauf angebracht sein, und das entsprechende Aufnahmeelement kann dementsprechend wechselseitig entweder an dem Wärmekreislauf oder an dem Kopplungselement angebracht sein, um eine wirksame lösbare mechanische Verbindung zu erhalten. Alternativ können die genannten Kraftschluss-, Steck-, und Formschlussverbindungen auch Kombinationen der verschiedenen Verbindungen umfassen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Wärmetauscher ein Kältemittel-Verdampfer oder ein Kältemittel-Verflüssiger. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Kältemittel-Verdampfer oder ein Kältemittel-Verflüssiger in einem Kältemittelkreislauf beim Betrieb des Kältegeräts Wärme aufnimmt, bzw. Wärme abgibt, und die Wärme zwischen dem Kältemittelkreislauf und dem Wärmekreislauf übertragen werden kann. Der Kältemittel-Verdampfer ist ein Wärmetauscher, in dem das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem mit dem Wärmetauscher in thermischen Kontakt stehenden Wärmekreislauf verdampft wird. Der Kältemittel-Verflüssiger ist ein Wärmetauscher, in dem das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an den mit dem Wärmetauscher in thermischen Kontakt stehenden Wärmekreislauf, verflüssigt wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Wärmetauscher ein Kältemittel-Verdampfer, wobei der Wärmekreislauf ausgebildet ist, eine Wärmemenge aus einem Kühlbereich des Kältegeräts aufzunehmen und an den Kältemittel-Verdampfer abzugeben. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die von dem Kältemittel-Verdampfer aufgenommene Wärmemenge durch den Wärmekreislauf aus dem Kühlbereich des Kältegeräts abgeführt wird, wodurch der Kühlbereich des Kältegeräts gekühlt wird. Die Wärmetransportsubstanz des Wärmekreislaufs nimmt in dem Kühlbereich die Wärmemenge auf, wird dadurch erwärmt und kann die aufgenommene Wärmemenge anschließend an den Kältemittel-Verdampfer des Kältemittelkreislaufes abgeben. Durch die Abgabe der Wärmemenge kommt es zu einer Abkühlung der Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislauf. Die abgekühlte Wärmetransportsubstanz steht somit erneut für die Aufnahme einer Wärmemenge aus dem Kühlbereich des Wärmekreislaufs zur Verfügung. Somit wird eine wirksame Wärmeübertragung von dem Kühlbereich des Kältegeräts an den Kältemittel-Verdampfer erreicht.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Wärmetauscher ein Kältemittel-Verflüssiger, welcher ausgebildet ist, eine Wärmemenge an den Wärmekreislauf abzugeben, wobei der Wärmekreislauf ausgebildet ist, die aufgenommene Wärmemenge an den Außenbereich des Kältegeräts abzugeben. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die von dem Kältemittel-Verflüssiger abgegebene Wärmemenge durch den Wärmekreislauf wirksam an den Außenbereich des Kältegeräts abgeführt werden kann. Die Wärmetransportsubstanz des Wärmekreislaufs wird durch die Aufnahme der Wärmemenge von dem Kältemittel-Verflüssiger erwärmt. In einem Bereich des Wärmekreislaufs, bevorzugt in der Nähe der Rückwand des Kältegeräts, kann die erwärmte Wärmetransportsubstanz die aufgenommene Wärmemenge an den Außenbereich des Kältegeräts abgeben. Durch die Wärmeabgabe kommt es zu einer Abkühlung der Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislauf. Dadurch steht die abgekühlte Wärmetransportsubstanz erneut zur Aufnahme einer Wärmemenge von dem Kältemittel-Verflüssiger zur Verfügung. Somit kann durch den Wärmekreislauf eine wirksame Abführung von Wärme von dem Kältemittel-Verflüssiger aus dem Kältegerät erreicht werden

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Wärmetauscher ein Kältemittel-Verdampfer, wobei der Kältemittelkreislauf einen weiteren Wärmetauscher umfasst, welcher ein Kältemittel-Verflüssiger ist, wobei das Kältegerät einen weiteren Wärmekreislauf umfasst, wobei der Wärmekreislauf ausgebildet ist, eine Wärmemenge aus einem Kühlbereich des Kältegeräts aufzunehmen und an den Kältemittel-Verdampfer abzugeben, um die Wärmemenge dem Kältemittelkreislauf zuzuführen, wobei der Kältemittel-Verflüssiger ausgebildet ist, die dem Kältemittelkreislauf zugeführte Wärmemenge an den weiteren Wärmekreislauf abzugeben, und wobei der weitere Wärmekreislauf ausgebildet ist, die aufgenommene Wärmemenge an den Außenbereich des Kältegeräts abzugeben.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die thermische Kopplung von zwei Wärmetauschern des Kältemittelkreislaufs mit zwei Wärmekreisläufen ein besonders wirksamer Kältemittelkreislauf bereitgestellt werden kann, der eine effektive Kühlung des Kühlbereichs des Kältegeräts sicherstellt. Die Zuführung der Wärmemenge aus dem Kühlbereich des Kältegeräts an den Kältemittel-Verdampfer wird durch den Wärmekreislauf realisiert, während die Abführung der Wärmemenge von dem Kältemittel- Verflüssiger durch den weiteren Wärmekreislauf realisiert wird. Somit können die Funktionen des Kältemittel-Verdampfers und des Kältemittel-Verflüssigers durch die thermische Kopplung an den Wärmekreislauf, bzw. an den weiteren Wärmekreislauf, an den jeweiligen Wärmekreislauf ausgelagert werden. Dadurch kann nicht nur die Wirksamkeit des Kältemittelkreislaufs erhöht werden, sondern es kann auch die Größe des Kältemittelkreislaufs reduziert werden, wodurch insbesondere die Menge des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf reduziert werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst der Wärmetauscher ein Innenrohr zur Leitung des Kältemittels, wobei das Innenrohr eine poröse oder geriffelte Oberflächenstruktur aufweist.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die poröse oder geriffelte Oberflächenstruktur des Innenrohrs des Wärmetauschers eine besonders wirksame Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher und dem Wärmekreislauf realisiert wird. Eine poröse Oberflächenstruktur kann durch das Anbringen eines porösen Materials an der Oberfläche des Innenrohrs realisiert werden. Eine geriffelte Oberflächenstruktur umfasst eine Oberflächenstruktur mit Erhöhungen, z.B. Rippen, oder mit Vertiefungen, z.B. Rinnen. Durch die poröse oder geriffelte Oberflächenstruktur des Innenrohrs des Wärmetauschers wird die Oberfläche des Innenrohrs vergrößert. Die Vergrößerung der Oberfläche erhöht wiederum die Effizienz der Wärmeübertragung zwischen dem durch das Innenrohr strömenden Kältemittel und dem Wärmekreislauf, da der Wärmekreislauf große Wärmemengen von dem Wärmetauscher effizient aufnehmen oder an den Wärmetauscher effizient abgeben kann. Aus diesem Grund reicht bereits eine geringe Länge des Innenrohrs mit einer porösen oder geriffelten Oberflächenstruktur aus, um eine ausreichende Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher und dem Wärmekreislauf sicherzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Wärmetauscher als eine thermisch leitende Platte ausgebildet.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung einer thermisch leitenden Platte als Wärmetauscher des Kältemittelkreislaufs, die Größe des Kältemittelkreislaufs reduziert werden kann, und dadurch weniger Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf benötigt wird. Durch die thermische Kopplung des Wärmekreislaufs mit dem Wärmetauscher des Kältekreislaufs, kann die Funktion des Wärmetauschers auf den Wärmekreislauf ausgelagert werden. Der Wärmekreislauf kann entweder Wärme von dem Kältekreislauf abführen, oder kann Wärme dem Kältemittelkreislauf zuführen. Wenn der Wärmetauscher als eine thermisch leitende Platte ausgebildet ist, ist die thermische Kopplung zwischen Kältemittelkreislauf und Wärmekreislauf ausreichend, um eine wirksame Wärmeübertragung zwischen den beiden Kreisläufen sicherzustellen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das Kopplungselement eine thermisch leitende Platte.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine thermisch leitende Platte als Kopplungselement eine wirksame thermische Kopplung zwischen dem Wärmetauscher und dem Wärmekreislauf sicherstellt, wodurch eine wirksame Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher und dem Wärmekreislauf sichergestellt wird. Das Kopplungselement ist zudem mittels einer lösbaren Verbindung mit dem Wärmekreislauf mechanisch verbunden. Eine Platte als Kopplungselement eignet sich deshalb, um eine wirksame mechanische Verbindung zwischen dem Kopplungselement und dem Wärmekreislauf sicherzustellen, da beispielsweise eine Rastverbindung wirksam an der Platte angebracht werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst der Wärmekreislauf ein Thermosiphon, ein belüftetes Thermosiphon oder ein Heizrohr, bevorzugt ein belüftetes Thermosiphon.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch das Thermosiphon oder Heizrohr eine wirksame und energiesparende Wärmeübertragung ermöglicht wird. Ein Thermosiphon ist ein passiver Wärmekreislauf, welcher einen Wärmeaustausch durch Nutzung der natürlichen Konvektion in einem vertikalen, geschlossenen Fluidkreislauf ermöglicht. Das Thermosiphon enthält eine Wärmetransportsubstanz, die im unteren Bereich des Thermosiphons erwärmt wird, wodurch es zu einer Verdampfung der Wärmetransportsubstanz kommt, wodurch diese in dem vertikalen Fluidkreislauf aufsteigt. Im oberen Bereich des Thermosiphons kommt es zu einer Kondensation der Wärmetransportsubstanz und zu einer Wärmeabgabe, wodurch die Wärmetransportsubstanz in dem vertikalen Fluidkreislauf aufgrund der Schwerkraft absinkt. Somit enthält ein Thermosiphon ein zwei-phasiges Gasgemisch mit einem konstanten Druck und einer konstanten Temperatur und wird durch einen Temperaturunterschied in verschiedenen Außenbereichen des Thermosiphons betrieben. Ein belüftetes Thermosiphon ist besonders bevorzugt, da ein belüftetes Thermosiphon zusätzlich zu dem Wärmekreislauf einen Lüfter umfasst, der ausgebildet ist, einen Luftstrom dem Wärmekreislauf des Thermosiphons zuzuführen. Durch die Zuführung des Luftstroms an eine Stelle des Wärmekreislaufs an der Wärme aufgenommen, bzw. abgegeben wird, kann eine wirksame Wärmeübertragung durch das Thermosiphons erreicht werden. Dadurch kann insbesondere die Wirksamkeit des Wärmetransports des belüfteten Thermosiphons erhöht werden.

Ein Heizrohr ist ebenfalls ein passiver Wärmekreislauf, welcher einen Wärmeaustausch durch eine Wärmetransportsubstanz in einem geschlossenen Rohr ermöglicht. Die Wirkungsweise des Heizrohrs ist ähnlich zu der Wirkungsweise des Thermosiphons, nur dass die Enden des Heizrohrs nicht miteinander verbunden sind und deshalb kein Rohrkreislauf vorhanden ist. Stattdessen sind die Innenwände des Heizrohrs mit einer Beschichtung ausgestattet, die eine hohe Kapillarwirkung aufweist. Wenn die Wärmetransportsubstanz aufgrund eines Temperaturunterschieds von Bereichen außerhalb des Heizrohrs in einem Kernbereich des Rohrs fließt, dann kann die Wärmetransportsubstanz aufgrund der Kapillarwirkung der Beschichtung an der Außenseite des Innenbereichs des Rohrs wieder zurückfließen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts enthält der Wärmekreislauf eine Wärmetransportsubstanz, welche ein Alkan, einen Fluorkohlenwasserstoff, einen Alkohol oder Wasser umfasst, bevorzugt Isobutan, einen Alkohol oder Wasser. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass die genannten Wärmetransportsubstanzen vorteilhafte wärmetransportierende Eigenschaften aufweisen. Alkane, Fluorkohlenwasserstoffe, Alkohole und Wasser eignen sich aus diesem Grund besonders für die Verwendung eines Zwei-Phasen-Gemisches in einem Wärmekreislauf eines Kältegeräts. Isobutan ist ein Alkan und wird in herkömmlichen Kältemittelkreisläufen als Kältemittel verwendet und kann auch bevorzugt als Wärmetransportsubstanz in einem Wärmekreislauf verwendet werden. Alkohol und Wasser haben sich als besonders vorteilhafte Wärmetransportsubstanzen erwiesen, die sich für den Einsatz in einem Wärmekreislauf eignen, und zudem eine geringe Schädlichkeit aufweisen. Aufgrund des niedrigen Gefrierpunktes von Alkohol eignet sich Alkohol im Gegensatz zu Wasser insbesondere in einem Wärmekreislauf, in dem Temperaturen nahe 0 °C vorhanden sind, da Wasser bei einem Wärmekreislauf mit einer solch geringen Temperatur gefrieren könnte. Wasser eignet sich hingegen als vorteilhafte Wärmetransportsubstanz bei Temperaturen, die als die Gefriertemperatur von Wasser ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst der Wärmekreislauf ein Ventil, wobei das Ventil ausgebildet ist, in einer ersten Position den Wärmekreislauf freizugeben, und in einer zweiten Position den Wärmekreislauf zu verschließen.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch das Ventil je nach Bedarf der Wärmekreislauf freigegeben oder verschlossen werden kann, wodurch der Wärmekreislauf eingeschaltet, bzw. ausgeschaltet, werden kann. Dadurch kann beispielsweise die Kühlleistung des Kältegeräts in Abhängigkeit von der benötigten Kühlung durch die Regulation des Ventils effizient gesteuert werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das Kältegerät einen Temperatursensor zur Erfassung eines Temperaturwerts eines Kühlbereichs des Kältegeräts, und eine Ventilsteuerung zur Steuerung des Ventils, wobei die Ventilsteuerung ausgebildet ist, das Ventil in Abhängigkeit des erfassten Temperaturwerts zu steuern.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Ventilsteuerung in Abhängigkeit des von dem Temperatursensor erfassten Temperaturwerts die Kühlung des Kühlbereichs des Kältegeräts je nach benötigter Kühlleistung wirksam gesteuert werden kann. Wenn der Temperaturwert in dem Kühlbereich des Kältegeräts einen bestimmten Temperaturschwellwert überschreitet, kann die Ventilsteuerung das Ventil öffnen, um den Wärmekreislauf freizugeben und eine wirksame Kühlung des Kühlbereichs zu erreichen. Wenn der Temperaturwert in dem Kühlbereich des Kältegeräts sinkt, kann die Ventilsteuerung das Ventil schließen, um den Wärmekreislauf zu verschließen, wodurch eine nicht benötigte Kühlung des Kühlbereichs verhindert wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts weist der Kühlbereich ein Kühlfach auf, wobei der Wärmekreislauf mit dem Kühlfach thermisch gekoppelt ist, wobei der Temperatursensor ausgebildet ist, einen Temperaturwert in dem Kühlfach zu erfassen, und wobei die Ventilsteuerung ausgebildet, dass Ventil in Abhängigkeit des erfassten Temperaturwerts zu steuern.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine spezifische Temperaturregulation von einem oder mehreren verschiedenen Kühlfächern in einem Kühlbereich des Kältegeräts ermöglicht wird. Der Kühlbereich eines Kältegeräts kann zumindest ein Kühlfach umfassen, insbesondere ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder zehn Kühlfächer. Wenn der Temperatursensor derart ausgebildet ist, dass er Temperaturwerte in den verschiedenen Kühlfächern des Kältegeräts erfassen kann, kann die Ventilsteuerung ermitteln, ob der erfasste Temperaturwert in dem Kühlfach dem gewünschten Temperaturwert in dem Kühlfach entspricht oder gegebenenfalls angepasst werden muss. Dadurch dass der Wärmekreislauf mit dem Kühlfach thermisch gekoppelt ist, besteht die Möglichkeit durch eine Steuerung des Ventils des Wärmekreislaufs eine gezielte Kühlung der verschiedenen Kühlfächer des Kältegeräts zu erreichen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das Kühlfach des Kältegeräts eine Tiefkühlkammer.

Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die thermische Kopplung des Wärmekreislaufs mit der Tiefkühlkammer des Kältegeräts, in Kombination mit der Temperaturerfassung durch den Temperatursensor und in Kombination mit der Ventilsteuerung eine besonders wirksame Kühlung der Tiefkühlkammer des Kältegeräts erreicht werden kann.

Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kältegerätes;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes; und Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes mit einem Wärmekreislauf und mit einem weiteren Wärmekreislauf in einem Kältegerät.

Fig. 1 zeigt ein allgemeines Kältegerät 100, insbesondere einen Kühlschrank, welches durch eine Kältegerätetür 101 verschließbar ist und einen Rahmen 103 aufweist.

Fig. 2 zeigt einen Kältemittelkreislauf eines Kältegeräts als Vergleichsbeispiel. Der Kältemittelkreislauf 105 umfasst einen Kältemittel-Verdampfer 107, einen Kältemittel- Verdichter 109, einen Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 und ein Drosselorgan 1 13. Nach der Expansion des flüssigen Kältemittels durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, z.B. der Luft im Inneren des Kühlschranks, verdampft der Kältemittel-Verdampfer 107 das Kältemittel. Der Kältemittel-Verdichter 109 ist ein mechanisch betriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom Kältemittel-Verdampfer 107 absaugt und bei einem höheren Druck zum Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 ausstößt. Durch den Kältemittel- Verflüssiger 1 1 1 wird das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres Kühlmedium, z.B. die Umgebungsluft, verflüssigt. Das Drosselorgan 1 13 ist eine Vorrichtung zur ständigen Verminderung des Druckes durch Querschnittsverengung.

Das Kältemittel ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem kälteerzeugenden System verwendet wird, das bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck des Fluides Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluides Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluides inbegriffen sind.

Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes mit einem Wärmekreislauf und mit einem weiteren Wärmekreislauf in einem Kältegerät. Der Kältemittelkreislauf 105 umfasst einen Kältemittel-Verdampfer 107, einen Kältemittel- Verdichter 109, einen Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 und ein Drosselorgan 1 13, wobei der Kältemittel-Verdampfer 107 als ein Wärmetauscher 1 15 und der Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 als ein weiterer Wärmetauscher 121 ausgebildet ist. Das Kältegerät 100 umfasst einen vom Kältemittelkreislauf 105 physisch getrennten Wärmekreislauf 1 17, welcher als ein Thermosiphon ausgebildet sein kann, und mit dem Kältemittel-Verdampfer 107, welcher als Wärmetauscher 1 15 ausgebildet ist, durch ein Kopplungselement 1 19 thermisch gekoppelt ist, um Wärme von dem Wärmekreislauf 1 17 an den Kältemittel-Verdampfer 107 zu übertragen. Der Kältemittel-Verdampfer 107 oder das Kopplungselement 1 19 kann als eine thermisch leitende Platte ausgebildet sein. Das Kopplungselement 1 19 ist mit dem Wärmekreislauf 1 17 mittels einer lösbaren Verbindung mechanisch verbunden, wobei die lösbare Verbindung eine Kraftschlussverbindung, insbesondere eine Schraubverbindung, eine Steckverbindung oder eine Formschlussverbindung, insbesondere eine Rastverbindung, umfassen kann.

Der Wärmekreislauf 1 17 ist mit einer Wärmetransportsubstanz, insbesondere einem Alkohol, gefüllt, und ist ausgebildet, Wärme aus einem Kühlbereich des Kältegeräts 100 aufzunehmen, um eine erwärmte Wärmetransportsubstanz zu erhalten. In dem Wärmekreislauf 1 17 liegt ein Temperaturgradient vor, wodurch die Wärmetransportsubstanz im unteren Bereich des Wärmekreislaufs 1 17 in einem flüssigen Aggregatszustand vorliegt. Die Wärmetransportsubstanz liegt im oberen Bereich des Wärmekreislaufs 1 17 in einem gasförmigen Aggregatszustand vor. Wenn eine Wärmemenge dem unteren Bereich des Wärmekreislaufs 1 17 zugeführt wird und die Wärmetransportsubstanz die Wärmemenge aufnimmt, kommt es zu einer Erwärmung der Wärmetransportsubstanz. Durch die Erwärmung verdampft die Wärmetransportsubstanz und steigt als gasförmige Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislauf 1 17 nach oben. Die erwärmte Wärmetransportsubstanz kann die aufgenommene Wärmemenge an den Kältemittel-Verdampfer 107 des Kältemittelkreislaufes 105 mittels des Kopplungselements 1 19 abgeben. Durch die Abgabe der Wärme kommt es zu einer Abkühlung der Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislauf 1 17, wodurch die Wärmetransportsubstanz kondensiert und als Flüssigkeit in dem Wärmekreislauf 1 17 nach unten sinkt. Wenn die abgekühlte flüssige Substanz den unteren Bereich des Wärmekreislaufs 1 17 erreicht hat, steht sie wieder erneut für die Aufnahme einer Wärmemenge zur Verfügung. Somit kann durch die Wärmetransportsubstanz ein wirksamer Wärmetransport in dem Wärmekreislauf 1 17 ermöglicht werden.

Die an den Kältemittel-Verdampfer 107 abgegebene Wärmemenge wird von dem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 105 aufgenommenen. Das erwärmte Kältemittel wird anschließend von dem Kältemittel-Verdichter 109 in dem Kältemittelkreislauf 105 komprimiert und mit einem höheren Druck an den Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 weitergeleitet. Der Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 ist als ein weiterer Wärmetauscher 121 ausgebildet, um die Wärmemenge von dem Kältemittel abzuführen, wodurch das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 105 kondensiert wird. Der Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 kann als eine thermisch leitende Platte ausgebildet sein.

Der Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 gibt die von dem Kältemittel aufgenommene Wärmemenge über ein weiteres Kopplungselement 125 an einen weiteren Wärmekreislauf 123 ab. Der Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 ist mit dem weiteren Wärmekreislauf 123 durch das weitere Kopplungselement 125 thermisch gekoppelt, wobei das weitere Kopplungselement 125 mit dem weiteren Wärmekreislauf 123 mittels einer lösbaren Verbindung mechanisch verbunden ist. Das weitere Kopplungselement 125 kann eine thermisch leitende Platte umfassen. Der weitere Wärmekreislauf 123 basiert auf einer zum Wärmekreislauf 1 17 analogen Funktionsweise. Der weitere Wärmekreislauf 123 ist mit einer Wärmetransportsubstanz gefüllt, die sich durch Wärmeaufnahme von dem Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 erwärmt. Durch den vorliegenden Temperaturgradienten steigt die erwärmte Wärmetransportsubstanz in dem weiteren Wärmekreislauf 123 nach oben. Im oberen Bereich des weiteren Wärmekreislaufs 123 kann die erwärmte Wärmetransportsubstanz die aufgenommene Wärmemenge an den Außenbereich des Kältegeräts 100 abgeben. Durch die Wärmeabgabe kommt es zu einer Abkühlung der Wärmetransportsubstanz in dem weiteren Wärmekreislauf 123, wodurch die Wärmetransportsubstanz kondensiert und als Flüssigkeit in dem weiteren Wärmekreislauf 123 nach unten sinkt, um im unteren Bereich erneut für die Aufnahme einer Wärmemenge von dem Kältemittel-Verflüssiger 1 1 1 zur Verfügung zu stehen. Somit kann sowohl durch den Wärmekreislauf 1 17 als auch durch den weiteren Wärmekreislauf 123 ein wirksamer Wärmetransport durch die Wärmetransportsubstanz ermöglicht werden. Ein technischer Vorteil bei der physischen Trennung von Wärmekreislauf 1 17, 123 und Kältekreislauf 105 ist, dass der Kältemittelkreislauf 105 im Vergleich zu herkömmlichen Kältegeräten 100 verkleinert werden kann. Dadurch wird im erfindungsgemäßen Kältemittelkreislauf 105 eine geringere Menge von Kältemittel benötigt. Um die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmetauscher 1 15, 121 und dem Wärmekreislauf 1 17, 123 zu verbessern, kann der Wärmetauscher 1 15, 121 ein Innenrohr zur Leitung des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs 105 umfassen, wobei das Innenrohr eine poröse oder geriffelte Oberflächenstruktur aufweist. Durch die poröse oder geriffelte Oberflächenstruktur kann die Oberfläche des Innenrohrs in dem Wärmetauscher 1 15, 121 vergrößert werden. Diese Maßnahme erhöht auf der Seite des Kältemittelkreislaufes 105 die zwischen dem Wärmetauscher 1 15, 121 und dem Wärmekreislauf 1 17, 123 übertragene Wärmemenge. Da der Wärmekreislauf 1 17, 123, insbesondere als ein Thermosiphon ausgestaltet ist, das große Wärmemengen aufnehmen, bzw. abgeben kann, ist bereits eine geringe Länge des Innenrohrs ausreichend, um die nötige Wärmemenge zwischen dem Wärmetauscher 1 15, 121 und dem Wärmekreislauf 1 17, 123 zu übertragen.

Der Wärmekreislauf 1 17, 123 kann ein belüftetes Thermosiphon umfassen, da ein belüftetes Thermosiphon eine größere Wärmemenge übertragen kann, als ein statisches Thermosiphon. Ein belüftetes Thermosiphon umfasst einen Lüfter, welcher einen Luftstrom an das Thermosiphon leitet, wodurch die Wärmeaufnahme, bzw. Wärmeabgabe des belüfteten Thermosiphons wirksam erhöht werden kann. Der Wärmekreislauf 1 17, 123 kann ein Ventil umfassen, durch das der Wärmekreislauf 1 17, 123 nach Bedarf ein- oder ausschaltbar ist, indem der Fluss der Wärmetransportsubstanz entweder durch das Ventil freigegeben oder unterbrochen wird. Die Steuerung des Ventils kann in Abhängigkeit von den Temperaturanforderungen in dem Kältegerät 100 geschehen, und beispielsweise in Kombination mit Temperatursensoren durchgeführt werden. Die Temperatursensoren können in bestimmten Bereichen des Kältegeräts 100 die Temperatur erfassen. Eine Steuerung kann durch eine Freigabe, bzw. durch ein Verschließen des Ventils den Fluss der Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislauf 1 17, 123 in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur steuern. Der Wärmekreislauf 1 17, 123 kann ausgebildet sein, Wärme von einem bestimmten zu kühlenden Kühlfach, wie z.B. einer Tiefkühlkammer, abzuführen.

Somit wird durch die vorliegende Erfindung ein Kältegerät 100 realisiert, welches einen Kältemittelkreislauf 105 mit einer reduzierten Größe und mit einer geringen Menge von Kältemittel aufweist. Durch die Verwendung des Kopplungselements 1 19, 125 wird eine lösbare mechanische Verbindung zwischen dem Kopplungselement 1 19, 125 und dem Wärmekreislauf 1 17, 123 realisiert. Dadurch kann der Wärmekreislauf 1 17, 123 in einer einfachen Art und Weise bei der Montage des Kältegeräts 100 verbaut werden. Dadurch wird eine Vereinfachung der Montage des Kältegeräts 100 erreicht und die Anzahl der Verbindungsstellen kann reduziert werden. Eine lösbare Verbindung ist von Vorteil, wenn vorgefertigte Baugruppen, wie z.B. vorgefertigte Wärmekreisläufe 1 17, 123, an die Fertigungslinien bei der Montage des Kältegeräts 100 geliefert werden. Dann können die verschiedenen vorgefertigten Wärmekreisläufe 1 17, 123 ohne Löt- oder Schweißaufwand miteinander verbunden und technisch verschlossen werden.

Durch die physische Trennung des Kältemittelkreislaufes 105 von dem Wärmekreislauf 1 17, 123 ist eine modulare Abgrenzung der Funktionen des Kältegeräts 100 möglich. So kann der Kältemittelkreislauf 105 in großer Stückzahl hergestellt werden und fest in verschiedenen Gerätetypen des Kältegeräts 100 verbaut werden. Die verschiedenen Ausprägungen des Wärmekreislaufs 1 17, 123 können anschließend in einer einfachen Art und Weise in den verschiedenen Gerätetypen mit dem Kältemittelkreislauf 105 verbunden werden. In Reparaturfällen kann der Wärmekreislauf 1 17, 123 mit geringem Aufwand getauscht werden.

Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.

Bezugszeichenliste

100 Kältegerät

101 Kältegerätetür

103 Rahmen

105 Kältemittelkreislauf

107 Kältemittel-Verdampfer

109 Kältemittel-Verdichter

1 1 1 Kältemittel-Verflüssiger

1 13 Drosselorgan

1 15 Wärmetauscher

1 17 Wärmekreislauf

1 19 Kopplungselement

121 Weiterer Wärmetauscher

123 Weiterer Wärmekreislauf

125 Weiteres Kopplungselement