Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Außenluftkühlsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Kältegerät-Modulanordnung nach dem Patentanspruch 14.

Aus der DE 43 28 803 C2 ist ein gattungsgemäßer Haushaltskühlschrank bekannt, der wenigstens einen Kühlraum aufweist. Der Kühlraum ist zur Kühlung der Kühlraumluft mit einem Außenluftkreislauf thermisch gekoppelt. Bei hinreichend kalter Außenluft wird diese in einem geschlossenen Strömungskreislauf in den Kühlraum eingeleitet und von dort zurück in den Außenraum des Kühlschrank-Gehäuses geleitet. Als Wärmetauscher wird hier eine Kühlraum-Begrenzungswand des Haushaltskühlschrankes oder ein Zwischenrohrboden im Kühlraum eingesetzt. Auf diese Weise wird etwa mittels der Kühlraum-Begrenzungswand eine Wärmeübertragungsfläche bereitgestellt, an der sich die Kühlraumluft in natürlicher Konvektion vorbeibewegt und dadurch allmählich abkühlen kann.

Aus der DE 43 34 443 A1 ist ein Außenluftkühlschrank bekannt, der neben einem gewöhnlichen geschlossenen und von einem Kompressor betriebenen Kühlkreis ein zusätzliches Kühlaggregat aufweist, das durch zwei Rohrzuleitungen mit der kühlen Außenluft gekühlt wird. Eine Steuerung lässt die Außenluftzirkulation nur bei Außentemperaturen zwischen 0 und 6°C zu, sodass die Temperatur im Kühlaggregat nicht unter -1 °C absinkt.

DE 10 2006 024 801 A1 offenbart eine weitere ähnliche Ausgestaltung eines mit Außenluft gekühlten Kühlschranks, bei dem auch die Unterbringung des Kondensators des regulären Kühlsystems durch eine entsprechende Wanddurchführung außerhalb eines Gebäudes angeordnet ist. Neben den obigen Nachteilen entsteht hierdurch zusätzlicher Kostenaufwand für die Installation der Kühlanlage, die dadurch beispielsweise für gemietete Räume gar nicht in Frage kommt. Aus der Patentschrift US 5,743,109 ist ein den oben Beschriebenen ähnliches, die kühle Außenluft nutzendes Kühlsystem bekannt. Das Dokument DE 41 14915 A1 offenbart ein Außenkühlsystem, das die kühle Luft aus einem Kellerraum heranzieht, um eine zusätzliche Kühlleistung zu erzielen. DE 43 00 750 A1 offenbart einen Kühlschrank mit einem Außenluftkühlsystem, bei dem die Außenluft alternativ oder zusätzlich in die in den Wandungen des Kühlschrankgehäuses vorgesehene Hohlräume eingeleitet wird. Auch diesen bekannten Lösungen haften die oben genannten Nachteile an.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Kältegerät mit einem Außenluftkühlsystem mit verbesserter Betriebsweise bereitzustellen.

Die Aufgabe der Erfindung ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist die im Kühlraumkreislauf zirkulierende Kühlraumluft durch den Wärmetauscher geführt. Auf diese Weise ist ein im Vergleich zum Stand der Technik intensiverer Wärmeaustausch zwischen dem Außenluftkreislauf und dem Kühlraumluftkreislauf ermöglicht. Im Unterschied zur Erfindung wird im gattungsgemäßen Stand der Technik lediglich eine Kühlraum- Begrenzungswand mittels einer Außenluftströmung gekühlt, nicht jedoch die Kühlraumluft durch einen Wärmetauscher geführt. Eine Luftführung der Kühlraumluft sowie der Außenluft durch den Wärmetauscher kann beispielhaft nach dem Gleichstrom- bzw. Gegenstromprinzip erfolgen.

Beispielhaft kann der Wärmetauscher ein Luft/Luft-Wärmetauscher sein, der eine dem Außenluftkreislauf zugeordnete Außenluftkammer und eine dem Raumluftkreislauf zugeordnete Kühlraumluftkammer aufweist. Die Außenluft- und Kühlraumluftkreisläufe können voneinander strömungstechnisch getrennt sein, wodurch ausgeschlossen ist, dass Außenluft in den Kühlraum gelangen kann.

Der Außenluft- und der Kühlraumluftkreislauf sind einerseits für eine günstige Kälteübertragung thermisch miteinander zu koppeln. Andererseits sind die beiden Kreisläufe strömungstechnisch möglichst voneinander zu trennen, um eine unmittelbare Beaufschlagung des Kühlraumes mit Außenluft weitgehend zu vermeiden. Vor diesem Hintergrund kann der Wärmetauscher jeweils separate Ein- und Auslässe für die Kühlraumluft bereitstellen. Außerdem kann der Wärmetauscher zusätzlich Ein- und Auslässe für den Außenluftkreislauf bereitstellen.

Zur Steigerung der Kälteübertragung von Außenluftkreislauf auf den Kühlraumluftkreislauf können die Kreisläufe mit Fördergebläsen versehen sein, die die Strömungsgeschwindigkeiten im Außenluftkreislauf und im Kühlraumluftkreislauf erhöhen.

Der Kühlraum wird erfindungsgemäß nicht unmittelbar mit kühler Außenluft beaufschlagt, die gegebenenfalls hohe Luftfeuchtigkeit aufweist. Vielmehr wird die Außenluftkälte über den Wärmetauscher auf den Kühlraumluftkreislauf übertragen, mit dessen Hilfe der Kühlraum gekühlt wird. Eine Kondensatbildung im Kühlraum aufgrund direkter Beaufschlagung mit Außenluft kann daher reduziert werden.

Bevorzugt kann der Außenluft- und/oder der Kühlraumluftkreislauf mit einem zusätzlichen Kältespeicher versehen sein. Der Kältespeicher kann innerhalb des zwischen Außenluft- und Kühlraumluftkreislauf geschalteten Wärmetauschers vorgesehen sein. Mit Hilfe des Kältespeichers können beispielsweise höhere Tagestemperaturen überbrückt werden. In diesem Fall kann der Außenluftkreislauf deaktiviert sein, während der Kühlraumluft- kreislauf unter Umströmung des noch kalten Kältespeichers aktiviert ist. Der Kältespeicher ist bevorzugt unmittelbar im Strömungsweg der Außenluft und/oder der Kühlraumluft angeordnet.

Bei einer baulich einfachen Ausführungsform kann der Wärmetauscher eine gemeinsame Strömungskammer aufweisen, die sowohl mit dem Außenluftkreislauf als auch mit dem Kühlraumluftkreislauf strömungstechnisch verbunden ist. Für den Fall, dass im Wärmetauscher zusätzliche Kältespeicher vorgesehen sind, werden diese sowohl von der Außenluft als auch von der Kühlraumluft unmittelbar umströmt. Um eine Beaufschlagung des Kühlraumes mit Außenluft weitgehend zu vermeiden, können die beiden Außenluft- und Kühlraumluftkreisläufe zumindest teilweise zeitlich versetzt zueinander aktiviert werden. D.h., bei aktiviertem Außenluftkreislauf ist der Kühlraumluftkreislauf deaktiviert, so dass zunächst nur der Kältespeicher im Wärmetauscher mittels Außenluft abgekühlt wird. Anschließend kann bei deaktiviertem Außenluftkreislauf der Kühlraumluftkreislauf aktiviert werden und die Kälte wird vom Kältespeicher in den Kühlraum übertragen. Als Speichermedium für den Kältespeicher ist bevorzugt ein Material einsetzbar, dessen Phasenwandlungstemperatur im Bereich der Betriebstemperatur des Kältegerätes bzw. im Bereich der Außenlufttemperaturen liegt. Beispielsweise kann als Speichermedium Wasser verwendet werden.

Das Außenluftkühlsystem ist lediglich bei kühlen Außentemperaturen, das heißt im Winter, einsetzbar, während es bei höheren Außentemperaturen außer Betrieb bleibt. Vor diesem Hintergrund ist es von Vorteil, den Wärmetauscher als ein separates Modul entkoppelbar mit dem Kältegerät zu verbinden. Im Sommer kann der Wärmetauscher daher vom Kältegerät ein separates Modul gelöst werden. Bei entkoppeltem Wärmetauscher-Modul kann ein zusätzliches Verschlusselement Kühlraumluftein- und - auslasse verschließen. In diesem Fall wird das Kältegerät ausschließlich mittels des an sich bekannten Kältemittelkreislaufes betrieben.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ergibt sich, wenn das Wärmetauscher-Modul des Außenluftkühlsystems an einer zum ersten Kühlsystem gehörenden Wandung des Kältegerätes abtrennbar angeordnet ist, wobei am Kühlraumluftübertritt seitens dieser Wandung des Kältegerätes und des Wärmetauscher- Gehäuses ineinander luftdicht eingreifende Stutzen und Gegenstutzen vorgesehen sein kann.

Hierdurch kann das Außenluftkühlsystem von dem an sich konventionellen Kühlschrank abgetrennt werden, sodass anstelle des Wärmetauscher-Gehäuses des Außenluftkühlsystems an der zum ersten Kühlsystem gehörenden Wandung des Kältegerätes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung eine Abdeckung angeordnet werden kann, die ein zu der wenigstens einen Kanalöffnung korrespondierendes Verschlussmittel aufweist.

Der oben erwähnte Kältemittelkreislauf kann zusätzlich zum Außenluftkühlsystem vorge- sehen sein. Das Außenluftkühlsystem kann durch wenigstens eine Hauswanddurchführung mit der Außenluft verbunden sein, wobei die Außenluft mithilfe des Fördergebläses in das Kältegerät hinein und aus diesem heraus beförderbar ist. Die Temperatur im Kältespeicher ist vorzugsweise mithilfe wenigstens eines Kältespeicher-Temperatursensors erfassbar.

Der Kältespeicher ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung zur Ansammlung von vereistem Wasserkondensat an seinen Außenflächen eingerichtet.

Es ist von Vorteil, wenn die Innenluft in die und/oder aus der Innenluftkammer des Wärmetauschers und zugleich in den und/oder aus dem Kühlraum des Kältegerätes mithilfe wenigstens eines zweiten Fördergebläses beförderbar ist.

Das Kältegerät kann ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet sein, dass in wenigstens einem von den Kanalöffnungen und/oder Hauswanddurchführungen jeweils eine steuerbare Drosselklappe vorgesehen ist, mit welcher der zugehörige Strömungsdurchlass variierbar und/oder verschließbar ist. Die Drosselklappe oder Klappe kann dazu benutzt werden, bei Nichtbenutzung des Außenluftkühlsystems in warmen Jahresperioden die Kanalöffnungen zu verschließen und/oder durch eine variable Öffnung der Drosselklappe den Außenluftstrom zu steuern.

Es ist vorzugsweise eine eigene Steuereinrichtung des Außenluftkühlsystems vorgesehen, welche die Temperatur der Außenluft mithilfe eines Außentemperatursensors und die Temperatur des Kältespeichers mithilfe eines Kältespeicher-Temperatursensors er- fasst und auswertet.

Die Kühlraumluft-Temperatur kann mittels einer weiteren Steuereinrichtung geregelt werden. Hierzu ist im Kühlraum ein Kühlraumsensor angeordnet. Überschreitet die erfasste Kühlraumtemperatur einen Sollwert, so wird der Kompressor des Kühlmittelkreislaufes in Betrieb gesetzt, bis die erfasste Kühlraumtemperatur unter den Sollwert fällt. Durch Zuschalten des Außenluftkühlsystems kann zusätzliche Kälte in den Kühlraum eingebracht werden, wodurch unter Energieeinsparung die Standzeiten des Kompressors erhöht werden können.

Das Außen luftkühl system kann mittels einer Steuereinrichtung aktiviert werden, die die Außenlufttemperatur erfasst. Sinkt beispielsweise im Winter die Temperatur nachts auf - 5°C, so wird der Außenluftkreislauf aktiviert, wodurch die kalte Außenluft durch den Wärmetauscher strömt. Dadurch sinkt die Wärmetauschertemperatur unter 0°C und wird mittels der Steuereinrichtung der Kühlraumluftkreislauf aktiviert. Auf diese Weise wird die Kühlraumluft gekühlt. Ebenso wird das Speichermedium, beispielsweise Wasser, gekühlt, bis es allmählich gefriert. Wenn tagsüber die Außentemperatur auf beispielsweise 5°C steigt, deaktiviert die Steuereinrichtung den Außenluftkreislauf. Der Kühlraumluftkreislauf bleibt demgegenüber aktiviert, bis das gefrorene Speichermedium geschmolzen ist.

Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und

Fig. 3 in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Explosionsansicht.

In der Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt.

Das Kältegerät 1 weist einen Kühlraum 102 für Kühlgut und eine Steuereinrichtung 107, 205 auf. Ferner ist es mit einem ersten und einem zweiten Kühlsystem 10 und 20 ausgestattet, wobei das erste Kühlsystem 10 einen geschlossenen Kühlmittelkreislauf 108 und das zweite Kühlsystem 20 ein durch eine temperaturgeregelte Zuführung einer kühlen Außenluft arbeitendes Außenluftkühlsystem 20 ist, welches durch wenigstens eine Hauswanddurchführung 215 und/oder 216 mit der Außenluft 219 verbunden ist. Die Außenluft 219 ist mittels eines Fördergebläses 211 in das Kältegerät 1 hinein und heraus beförderbar. Der Kältemittelkreislauf weist einen Kompressor 109, einen Verdampfer 105, einen Kondensator 106 und ein Expansionsventil 104 auf, sowie eine Steuereinrichtung 107, die den Kompressor 106 in Abhängigkeit von der mithilfe eines Kühlraum-Temperatursensors 101 erfassten Kühlraumtemperatur Tn auf eine vorgegebene Solltemperatur Ts regelt. Mit einem nicht dargestellten Solltemperaturgeber kann ein Benutzer die Solltemperatur Ts in einem Temperaturbereich in der Größenordnung von etwa 5°C wählen.

Das Außenluftkühlsystem 20 weist einen Kältespeicher 208 auf, in dem ein Kühlmedium von einer vorgegebenen Masse und Volumen durch die kühlere Außenluft auf eine Temperatur abgekühlt wird, die kleiner ist als die Temperatur im Kühlraum. Hierdurch kann die so in dem Kältespeicher 208 gespeicherte Kälte auch dann noch zum Kühlen der Innenluft im Kühlraum herangezogen werden, wenn die Außenlufttemperatur vorübergehend höher geworden ist. Die Kälte kann während einer kühleren Nacht gespeichert werden und dann tagsüber bei warmen Temperaturen zur Überbrückung der warmen Phase verwendet werden. Hierdurch weitet sich die Kühlbereitschaft des erfindungsge- mäßen Außenluftkühlsystems auch auf warme Tageszeitphasen aus, sodass zusätzlich Energie dadurch eingespart werden kann, dass der Betrieb des konventionellen ersten Kühlsystems 10 länger stillgelegt bleibt. Durch Vorgabe der Masse oder des Volumens des Kältespeichers 208 ist es möglich, diese Überbrückungsfähigkeit des Außenluftkühlsystems 20 in einem gewünschten Ausmaß auszubilden.

Der Kältespeicher 208 weist vorzugsweise einen Hohlraum auf, der mit einem Kühlmedium gefüllt ist. Das Kühlmedium ist beispielsweise Wasser. Damit ist eine Abkühlung auf 0°C und eine weitere Abkühlung des gefrorenen Eises auf eine darunter liegende Temperatur möglich. Ferner kann das Kühlmittel in weiteren Ausgestaltungen aus einem in der Kältetechnik üblichen Gel oder durch ein massives Metallelement ausgebildet sein.

Dem Außenluftkühlsystem 20 ist ein Außenluftkreislauf I zugeordnet, bei dem mittels des Fördergebläses 21 1 kühle Außenluft B in die Außenluftkammer 207 des Wärmetauscher- Gehäuses 210 strömt und über die Rohrleitung 212 wieder abgeführt wird. Neben dem Außenluftkreislauf I ist ein Kühlraumluftkreislauf Il vorgesehen, der mittels eines Fördergebläses 218 Kühlraumluft C in eine Kühlraumluftkammer 206 des Wärmetauscher-Gehäuses 210 leitet und über einen Auslass 201 die Kühlraumluft wieder in den Kühlraum rückführt. Im Wärmetauscher-Gehäuse 210 des Außenluftkühlsystems 20 ist ein Wärmetauscher mit dem oben beschriebenen Kältespeicher 208 eingerichtet.

Die Trennwandung 209 des Wärmetauschers trennt gemäß der Fig. 1 die Kühlraumluftkammer 206 und die Außenluftkammer 207 hermetisch voneinander ab, sodass die Außenluft nicht direkt in den Kühlraum 102 gelangen kann.

Die Außenluftkammer 207 ist in den Außenluftkreislauf I geschaltet und mit der kühlen Außenluft durchströmbar. Hierzu erfasst eine zusätzliche, für das Außenluftkühlsystem 20 vorgesehene Steuereinrichtung 205 mithilfe eines Außentemperatursensors 214 die Außenlufttemperatur Ta. Wenn die Außenlufttemperatur Ta unter eine vorgegebene Grenztemperatur Tg von beispielsweise 6°C abgesunken ist, schaltet die Steuereinrichtung 205 das Fördergebläse 211 ein und öffnet eine in einer der Rohrzuleitungen 212 angeordnete steuerbare Drosselklappe 217, sodass die kühle Außenluft B und die verbrauchte Luft A in die und aus der Außenluftkammer 207 gefördert werden. Hierzu ist das Außenluftkühlsystem 20 mit den Rohrleitungen 212 durch Hauswanddurchführung 215, 216 geführt. Wenigstens in der ansaugenden Hauswanddurchführung kann ein nicht dargestellter Filter installiert sein, um ein Verstopfen der Außenluftkammer 207 durch Staub und Insekten zu verhindern.

Die Kühlraumluftkammer 206 des Wärmetauschers 210 wird ebenso durch einen eigenen Kühlluftkreis, das heißt dem Kühlraumluftkreislauf II, mit der kühlen Innenluft durchströmt. Hierzu erfasst die Steuereinrichtung 205 des Außenluftkühlsystems 20 mithilfe eines Kältespeicher-Temperatursensors 204 die Kältespeichertemperatur Tk. Der Kältespeicher-Temperatursensor 204 ist hierbei lediglich beispielhaft direkt an dem dargestellten Kältespeicher 208 angeordnet und kann in weiteren Ausgestaltungen an der Trennwandung 209 in der Kühlraumluftkammer 206 angeordnet sein.

Wenn die erfasste Kältespeichertemperatur Tk unterhalb der Kühlraumtemperatur Tn absinkt, so setzt die Steuereinrichtung 205 den inneren Luftkühlkreis Il in Gang. Hierzu ist die Steuereinrichtung 205 des Außenluftkühlsystems 20 gemäß Fig. 1 beispielhaft mit der Steuereinrichtung 107 des ersten Kühlsystems 10 über eine Signalleitung 30 verbunden. Über diese Signalleitung 30 erhält die Steuereinrichtung 205 das Messsignal des Kühlraumtemperatursensors 101 , wodurch ein zusätzlicher Temperatursensor entfallen kann. Figur 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Im Sinne einer vereinfachenden und überschaubaren Darstellung wird im Folgenden auf wiederholende Beschreibungsteile verzichtet, sodass der Unterschied zur vorherigen Ausgestaltung vordergründig behandelt werden kann.

Im Unterschied zur in Figur 1 beschriebenen Ausgestaltung weist diese einen Wärmetauscher 210 auf, bei dem die Außenluftkammer 207 und die lnnenluftkammer 206 miteinander eine gemeinsame Strömungskammer bilden, wodurch der Wärmetauscher baulich einfach herstellbar ist. Der Kältespeicher 208 ist hierbei aus einer Vielzahl einzelner Kältespeicherzellen 208n zusammengesetzt, die sowohl von der Außenluft als auch von der Innenluft umströmt werden.

Die Steuereinrichtung 205 regelt auch dieses Kältegerät 1 wie unter Figur 1 beschrieben. Auch im Übrigen gilt alles zur Ausgestaltung unter Figur 1 Gesagte für die vorliegende Ausgestaltung.

Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine prinzipielle Anordnung eines Kältegerätes 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel aus Figur 2 in einer Explosions- ansieht.

In der Fig. 3 ist das Außenluftkühlsystem 20 als ein separates Modul an einem konventionellen Kühlsystem 10 anbaubar. Auf diese Weise kann es in bestehende Kühlschränke nachgerüstet und bei Neugeräten als eine wählbare Option angeboten werden.

Der Wärmetauscher 210 ist vorzugsweise, wie in der Fig. 3 gezeigt, oberhalb des konventionellen Kühlschrankes 103 anbaubar. Hierzu verfügt das Wärmetauscher-Gehäuse 210 an seiner unteren Seite über zwei Stutzen 220 und 221 , die die Kanalöffnungen 201 und 202 bilden. Diese zwei Stutzen 220 und 221 lassen sich auf die innen korrespondierend an der oberen Seite des Kühlschrankes 103 angeordneten Gegenstutzen 225 und 226 luftdicht aufstecken, sodass zugleich eine Ausrichtung und eine Luftabdichtung erfolgt. Die Luftdichtheit kann beispielsweise mithilfe von Dichtungen realisiert werden. Wenn der Wärmetauscher 210 wie dargestellt abgebaut ist, dient eine Abdeckung 222 dazu, die dann offen stehenden Öffnungen der Gegenstutzen 225 und 226 zu verschließen. Hierzu weist die Abdeckung 222 auf ihrer Unterseite zwei mit den Gegenstutzen 225 und 226 korrespondierende Blindöffnungen 223 und 224 auf. Die Abdeckung 222 weist ferner eine glatte obere Seite auf, wodurch sie sich als praktische Auflage ver- wenden lässt.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Kältegerät

10 erstes Kühlsystem

101 Kühlraum-Temperatursensor

102 Kühlraum

103 Kühlschrank

104 Expansionsventil

105 Verdampfer

106 Kondensator

107 Steuereinrichtung

108 geschlossener Kältemittelkreislauf

109 Kompressor

20 zweites Kühlsystem, Außenluftkühlsystem

201 , 202 Kanalöffnung

203 Steuerleitung

204 Kältespeicher-Temperatursensor

205 Steuereinrichtung

206 Kühlraumluftkammer

207 Außenluftkammer

208 Kältespeicher

209 Trennwandung

210 Wärmetauscher-Gehäuse, Wärmetauscher

211 Gebläse

212 Rohrleitung

213 Außenwand

214 Außentemperatursensor

215, 216 Hauswanddurchführung

217 Drosselklappe

218 Gebläse

219 Außenluft

220, 221 Stutzen 222 Abdeckung

223, 224 Blindbohrung, Verschlussmittel

225, 226 Gegenstutzen

30 Signalleitung

A verbrauchte Luft

B kühle Außenluft

C abzukühlende Innenluft

D abgekühlte Innenluft

Ta Außenlufttemperatur

Tg Grenztemperatur

Tk Temperatur des Kältespeichers

Tn Kühlraumtemperatur

Ts Solltemperatur

I Kühlraumluftkreislauf

Il Außenluftkreislauf