DE69727534T2

DE69727534T2 - Thermoelektrischer Kühlschrank

Info

Publication number: DE69727534T2
Application number: DE69727534T
Authority: DE
Inventors: Hideo Kawasaki-shi Watanabe; Fumikazu Noboribetsu-shi Kiya
Original assignee: Thermovonics Co Ltd
Current assignee: Thermovonics Co Ltd
Priority date: 1996-11-18
Filing date: 1997-11-17
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: EP0843137B1; JP3372792B2; AU743606B2; CN1128330C; JPH10148442A; CN1182864A; AU4526397A; DE69727534D1; EP0843137A1; US5927078A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
a) Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen elektrischen Kühlschrank für eine häusliche oder geschäftliche Verwendung und insbesondere einen thermoelektrischen Kühlschrank, der eine Peltier-Vorrichtung verwendet.
b) Beschreibung der verwandten Technik
Ein herkömmlicher elektrischer Kühlschrank verwendet ein Kühlmittel des Flon-Typs und seine Kühleinheit senkt durch die Verwendung der latenten Wärme bei der Verdampfung des Kühlmittels die Temperatur auf –20°C oder tiefer ab, um die Luft im Kühlschrank zu kühlen. Demzufolge bildet der Wasserdampf, der in der Luft in der Kühleinheit enthalten ist, Tau, der dann gefriert. Obwohl die Luft in der Nähe der Kühleinheit eine relative Feuchtigkeit von fast 100% besitzt, ist ihre Feuchtigkeit in einem inneren Bereich, in dem die Temperatur höher ist als in der Kühleinheit, z. B. etwa 3°C, sehr gering. Eine geringere Feuchtigkeit ist für die Aufbewahrung von getrockneten Lebensmitteln, Kuchen, Süßigkeiten, Schokolade und dergleichen in einem Kühlschrank vorzuziehen. Bei der Aufbewahrung von leicht verderblichen Lebensmitteln, Gemüse und dergleichen beschleunigt jedoch eine geringe Feuchtigkeit die Verschlechterung der Frische, so dass eine geringe Feuchtigkeit keine bevorzugte Lagerungsatmosphäre darstellt.
Eine Vielzahl von thermoelektrischen Kühlschränken, die Peltier-Vorrichtungen verwenden, ist in der letzten Zeit vorgeschlagen worden. Sie besitzen jedoch einen Nachteil. In einer Kühllagerbox, die eine Peltier-Vorrichtung verwendet und eine Kapazität von 10 bis 15 Litern besitzt, senkt sich z. B. die Innentemperatur auf –5°C oder tiefer ab, wenn die Außentemperatur im Winter oder dergleichen fällt. Folglich wird die Feuchtigkeit im Innenraum so gering, dass die Frische der leicht verderblichen Lebensmittel, von Gemüse oder dergleichen geringer wird.
Ein thermoelektrischer Kühlschrank, mit einem Wärmeleiter, der an eine Peltier-Vorrichtung angeschlossen ist, ist in WO 93/07426 erwähnt. Obwohl in diesem Kühlschrank eine Leistungssteuereinheit vorgesehen ist, wird das Problem der zu geringen Innentemperaturen in WO 93/07426 nicht erkannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den oben beschriebenen Nachteil der herkömmlichen Technik zu überwinden und einen thermoelektrischen Kühlschrank zu schaffen, der hervorragende Aufbewahrungseigenschaften ohne eine wesentliche Qualitätsverschlechterung von Nahrungsmitteln oder dergleichen aufweist.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein thermoelektrischer Kühlschrank geschaffen, der versehen ist mit:
einem Gehäuse, das aus einer wärmeisolierenden Schicht ausgebildet ist;
einem Wärmeleiter, der in dem Gehäuse angeordnet ist und mit einer wärmeleitenden Oberfläche versehen ist, die in dem Gehäuse einem Lagerungsraum gegenüber bzw. entgegengesetzt angeordnet ist;
einer Peltier-Vorrichtung, die thermisch mit dem thermischen Leiter verbunden ist; einer Vorrichtungs-Energieversorgung, um der Peltier-Vorrichtung elektrische Energie zuzuführen;
einem inneren Gebläse, um zu bewirken, dass Lust in den Lagerungsraum strömt;
einer Gebläse-Energieversorgung, um das innere Gebläse mit Energie zu versorgen; und
einer Steuerungs- bzw. Regelungseinheit zum Steuern bzw. Regeln einer Menge an elektrischer Energie, welche dem inneren Gebläse zugeführt werden soll, gemäß einer Menge an elektrischer Energie für die Peltier-Vorrichtung.
Bei der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Anordnung der Steuerungseinheit, die die Menge an elektrischer Energie für das innere Gebläse gemäß der Menge an elektrischer Energie für die Peltier-Vorrichtung steuert, wie oben erwähnt wurde, eine Steuerung auszuführen, um die thermische Leitfähigkeit an einer wärmeabsorbierenden Seite zu vergrößern, wenn eine große elektrische Leistung an die Peltier-Vorrichtung geliefert wird, um deren Wärmeabsorptionsfähigkeit zu verbessern.
Diese Erfindung ermöglicht deswegen, den Innenraum des Kühlschranks zu kühlen, während der Wärmeleiter auf einer Temperatur gehalten wird, die über der Gefriertemperatur von Wasser liegt. Demzufolge kann der Innenraum immer bei einer großen Feuchtigkeit gehalten werden, so dass die Frische von leicht ver derblichen Lebensmitteln, Gemüse und dergleichen für eine lange Zeit aufrechterhalten werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine Vorderansicht einer temperaturgesteuerten Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht der temperaturgesteuerten Vorrichtung;
3 ist eine Schnittansicht der temperaturgesteuerten Vorrichtung;
4 ist eine Draufsicht eines Kühllagerfachs und eines Teilgefrierfachs ist, die die temperaturgesteuerte Vorrichtung bilden;
5 eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht einer Kabel-/Schlauchaufnahme ist, die in der temperaturgesteuerten Vorrichtung verwendet wird;
6 eine vergrößerte Schnittansicht einer Zirkulationsumhüllung für ein Wärmeübertragungsmedium ist, die in der temperaturgesteuerten Vorrichtung verwendet wird;
7 ein vereinfachter Blockschaltplan zum Beschreiben der Feuchtigkeitssteuerung des Kühllagerfachs ist;
8 ein vereinfachter Blockschaltplan zum Beschreiben der Feuchtigkeitssteuerung des Kühllagerfachs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
9 ein Ablaufplan zum Ausführen der Feuchtigkeitssteuerung des Kühllagerfachs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 ein Zeitablaufplan zum Ausführen der Feuchtigkeitssteuerung des Kühllagerfachs gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
11 ein Zeitablaufplan zum Ausführen der Feuchtigkeitssteuerung des Kühllagerfachs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG UND BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die temperaturgesteuerte Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
Die temperaturgesteuerte Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist unterteilt in ein Schnellgefrierfach 1, ein Auftaufach 2, ein Kühllagerfach 3 und ein Teilgefrierfach 4 unterteilt. Die Temperatur der Fächer 1 bis 4 wird unabhängig und einzeln gesteuert. Die Fächer 1 bis 4 sind in zwei Ebenen gestapelt und in einen Kühltisch 5 eingebaut, so dass sie vom feststehenden Typ sind.
Das Schnellgefrierfach 1 und das Auftaufach 2 können aus dem Tisch 5 herausgezogen werden, um das Kochen zu vereinfachen, wohingegen das Kühllagerfach 3 und das Teilgefrierfach 4 in den Tisch 5 eingebaut sind.
Wie in 3 dargestellt ist, besitzt das Schnellgefrierfach 1 (das Auftaufach 2) ein wärmeisolierendes Gehäuse 6 in der Form eines nach oben offenen Kastens und eine wärmeisolierende Abdeckung 7, die die Öffnung beweglich verschließt. Die wärmeisolierende Abdeckung 7 ist an ihren gegenüberliegenden Enden mit Griffen 8 versehen und ein Griff 9 ist an einer vorderen Wand des wärmeisolierenden Gehäuses 6 angeordnet.
Wie außerdem in 3 gezeigt ist, ist ein behälterförmiger erster thermischer Leiter 10, der z. B. aus Aluminium oder dergleichen hergestellt ist, in dem wärmeisolierenden Gehäuse 6 angeordnet. An einer Rückseite eines unteren Abschnitts des wärmeisolierenden Gehäuses 6 ist eine Peltier-Vorrichtung 12 mit kaskadenförmigem Aufbau über einem zweiten thermischen Leiter 11, der z. B. aus Aluminium oder dergleichen in Form mehrerer Blöcke hergestellt ist, angeordnet. Ferner ist eine Zirkulationsumhüllung 13 für ein Wärmeübertragungsmedium an einer Außenseite des zweiten thermischen Leiters 11 angebracht. Versorgungsleitungen 14, die an die Peltier-Vorrichtung 12 angeschlossen sind, und Schläuche 15, die an die Zirkulationsumhüllung 13 angeschlossen sind, sind in einer lang gestreckten flexiblen Leitungs-/Schlauchaufnahme 16 enthalten (siehe 5) und sind an einer zweiten Kühleinheit 17 angeschlossen (siehe die 2 und 3).
Wenn das Gefrierfach 1 aus dem Kochtisch 1 herausgezogen ist, wie in 3 gezeigt ist, ist die Leitungs-/Schlauchaufnahme 16 in einer ausgestreckten Form. Wenn das Gefrierfach 1 eingeschoben ist, befindet sich die Leitungs-/Schlauchaufnahme 16 in einer gebogenen Form hinter dem Gefrierfach 1, wie durch Linien aus Doppelpunkt und Strich angegeben ist. Die Versorgungsleiungen 14 sind an einen Energiezuführungs-Controller 18 angeschlossen, der in der Nähe der zweiten Kühleinheit 17 angeordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform besitzen das Gefrierfach 1 und das Auftaufach 2 eine kleinere Lagerkapazität als das Kühllagerfach 3 und das Teilgefrierfach 4, wobei die Schläuche 15 der beiden Fächer 1, 2 lediglich an eine Kühleinheit, d. h. die zweite Kühleinheit 17 angeschlossen sind. Jedes Fach ist jedoch mit seinem eigenen Energieversorgungs-Controller 18 versehen. Die Versorgungsleitung 14, die an das Gefrierfach 1 angeschlossen ist, ist an den Gefrier-Energieversorgungs-Controller 18 angeschlossen, während die Versorgungsleitung 14, die an das Auftaufach 2 angeschlossen ist, an einen (nicht gezeigten) Auftau-Energieversorgungs-Controller angeschlossen ist.
6 veranschaulicht im Einzelnen den Aufbau der Zirkulationsumhüllung 13 für das Wärmeübertragungsmedium. Diese Zirkulationsumhüllung 13 besitzt eine plattenförmige Wärmeaustauschbasis 21, die mit einer Kühlseite der Peltier-Vorrichtung 12 verbunden ist. Von einem Umfangsabschnitt der Wärmeaustauschbasis 21 erstreckt sich ein erster Rahmen 22 zum zweiten thermischen Leiter 11. Der erste Rahmen 22 ist eine hohle Form, die an ihrem oberen und am unteren Abschnitt offen ist, besitzt einen Endabschnitt 23 der Basis und einen lang gestreckten Abschnitt 22, der sich von dem Endabschnitt 23 der Basis nach oben erstreckt, und besitzt einen im Wesentlichen stufenförmigen Querschnitt. Der Endabschnitt 23 der Basis ist flüssigkeitsdicht mit einem Umfangsabschnitt einer oberen Oberfläche der Wärmeaustauschbasis 21 verbunden, wobei z. B. ein Klebstoff oder ein O-Ring und Klebstoff in Kombination verwendet werden.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, befindet sich der lang gestreckte Abschnitt 24 parallel zu einer Umfangswand des zweiten thermischen Leiters 11 und ist dieser gegenüberliegend, wobei ein Klebstoff 25 dazwischen gegossen ist, so dass der zweite Leiter 11 und der erste Rahmen 22 einteilig miteinander verbunden sind.
Mehrere Passstifte 82 erstrecken sich über die Umfangswand des zweiten thermischen Leiters 11 und den lang gestreckten Abschnitt 24, um eine relative Positionsverschiebung zwischen dem zweiten thermischen Leiter 11 und dem ersten Rahmen 22 zu verhindern, bevor der Klebstoff 25 vollständig aushärtet. Der lang gestreckte Abschnitt 24, ist an seiner Außenseite mit mehreren (in dieser Ausführungsform vier) Verstärkungsrippen 27 versehen, die sich zum Endabschnitt 23 der Basis erstrecken, wodurch ermöglicht wird, dass der Rahmen 22 starr bleibt.
Die stufenförmige oder mit anderen Worten nicht lineare Konfiguration zwischen dem Endabschnitt 23 der Basis und dem lang gestreckten Abschnitt 24 schafft mit Sicherheit eine längere Kriechstrecke von dem zweiten thermischen Leiter 11 des ersten Rahmens 22 zu der Wärmeaustauschbasis 21, wodurch die Wärmemenge verringert wird, die durch den ersten Rahmen 22 zurückgeleitet wird.
An einem Umfangsabschnitt einer unteren Seite der Wärmeaustauschbasis 21 ist ein zweiter Rahmen 28 mit einer hohlen Form, die an ihrem unteren Abschnitt im Wesentlichen geschlossen ist, an ihrem oberen Abschnitt jedoch offen ist, flüssigkeitsdicht angeklebt, wobei ein O-Ring 29 dazwischen angeordnet ist. Der zweite Rahmen 28 ist an seinem näherungsweise mittleren Abschnitt mit einem Zufuhrrohr 30 und nahe an seinem Umfangsrand mit einem Ableitungsrohr 31 versehen.
Ein Verteilungselement 32, das in dem Hohlraum des zweiten Rahmens 28 angeordnet ist, ist mit einer Umfangswand 33, einer oberen Wand 34, die in der Fortsetzung einer oberen Kante der Umfangswand 33 angeordnet ist, und mehreren Düsenabschnitten 35, die sich von der oberen Wand 34 zu der Wärmeaustauschbasis 21 erstrecken, versehen. Durch die Düsenabschnitte 35 sind jeweils Sprühdüsen 36 ausgebildet.
Durch das Befestigen des Verteilungselements 32 in dem zweiten Rahmen ist ein flach gestreckter erster Raum 37 an einer Seite des Zufuhrrohrs 30 relativ zu dem Verteilungselement 32 ausgebildet und ein flach gestreckter zweiter Raum 38 ist an einer Seite der Wärmeaustauschbasis 21 relativ zu dem Verteilungselement 32 ausgebildet. Ferner ist ein Ableitungskanal 39 ausgebildet, der den zweiten Raum 38 mit dem Ableitungsrohr 31 verbindet.
Wie in der Zeichnung dargestellt ist, wird dann, wenn als Wärmeübertragungsmedium 40 gereinigtes Wasser verwendet wird, Gefrierschutzmittel oder dergleichen (wobei in dieser Ausführungsform gereinigtes Wasser verwendet wird) durch das zentrale Zufuhrrohr 30 geliefert, es verteilt sich sofort in den ersten Raum 37 und wird aus den einzelnen Düsenabschnitten 35 (Sprühdüsen 36) zur unteren Seite der Wärmeaustauschbasis 21 in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung kräftig ausgestoßen. Das Wärmeübertragungsmedium 40 trifft auf die Wärmeaustauschbasis 21 und absorbiert von dieser Wärme. Es verteilt sich dann in dem schmalen zweiten Raum 38 und strömt durch den Ableitungskanal und das Ableitungsrohr 31 aus dem System. Das in dieser Weise abgeleitete Wärmeübertragungsmedium 40 strömt durch die Schläuche 15, die in 15 gezeigt sind. Es wird dann in einem (nicht gezeigten) Kühler, der in der zweiten Kühleinheit 17 angeordnet ist, die in 3 dargestellt ist, einer Zwangskühlung unterzogen und wird anschließend durch eine nicht gezeigte Pumpe wieder an die Zirkulationsumhüllung 13 geliefert. In 6 gibt das Bezugszeichen 41 eine wärmeisolierende Materialschicht an, die um die Zirkulationsumhüllung 13 für das Wärmeübertragungsmedium eingebracht ist.
Das Kühllagerfach 3 (das Teilgefrierfach 4) besitzt ein wärmeisolierendes Gehäuse 51 in der Form eines Kastens, der über eine vordere Wand geöffnet ist. Eine wärmeisolierende Tür 52 ist angeordnet, um die Öffnung in der Vorderwand beweglich zu verschließen. In engem Kontakt mit einer inneren Wand des wärmeisolierenden Gehäuses 51 ist ein behälterförmiger erster thermischer Leiter 48 angeordnet. Ein blockförmiger zweiter thermischer Leiter 54 ist an einer Rückseite eines im Wesentlichen mittleren Teils eines Wandabschnitts des ersten thermischen Leiters 53 angeordnet, wobei der Wandabschnitt der Öffnung, mit anderen Worten, einem Abschnitt der Stirnwand des ersten thermischen Leiters 53 gegenüberliegend angeordnet ist. An einer Rückseite des zweiten thermischen Leiters 54 ist eine Zirkulationsumhüllung 5 für das Wärmeübertragungsmedium über eine Peltier-Vorrichtung 55 mit dem kaskadenförmigen Aufbau angeordnet.
Der Aufbau und die Funktionsweise der Zirkulationsumhüllung 56 für das Wärmeübertragungsmedium sind jenen ähnlich, die oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wurden und ihre Beschreibung ist deswegen an dieser Stelle weggelassen.
Um zu bewirken, dass Innenluft A (siehe 3 und 4), die in dem Kühllagerfach 3 vorhanden ist, längs einer oberen Umfangswand 53a des ersten thermischen Leiters 53 strömt, um auf eine Stirnwand 53b aufzutreffen, in der die Peltier- Vorrichtung 55 angeordnet ist, und um anschließend längs der Stirnwand 53b nach unten zu strömen, wie durch Pfeile angegeben ist, ist die obere Umfangswand 53a an ihrer Innenseite mit einem Innengebläse 57 und mehreren wärmeabsorbierenden Kühlrippen 58 versehen, die Führungsnute aufweisen, die sich zueinander parallel erstrecken. Außerdem sind die obere Umfangswand 53a und die Stirnwand 53b etwas dicker als die restlichen Wände des ersten thermischen Leiters 53.
Auf Grund dieser Funktionen des Innengebläses 57 und der wärmeabsorbierenden Kühlrippen 58, die mit den Führungsnuten versehen sind, wird eine hohe Kühlwirkung erreicht, wenn bewirkt wird, dass die Innenluft A von der oberen Umfangswand 53a und längs einer Oberfläche der Stirnwand 53b strömt.
Bei dieser Ausführungsform werden das Schnellgefrierfach 1 und die Auftaufächer 2 lediglich verwendet, um benötigte Artikel zu gefrieren bzw. aufzutauen, und die Kapazitäten der beiden Fächer 1, 2 sind mit z. B. jeweils etwa 7 Litern verhältnismäßig klein. Das Kühllagerfach 3 und das Teilgefrierfach 4 werden dagegen zur Aufbewahrung verwendet, so dass die Kapazitäten der beiden Fächer mit z. B. jeweils etwa 30 Litern verhältnismäßig groß sind. Da die Kapazitäten der beiden Fächer 3, 4 groß sind und eine genaue Steuerung ihrer Innentemperaturen erforderlich ist, um die Qualität der aufbewahrten Lebensmittel und dergleichen konstant zu halten, sind das Kühllagerfach 3 und das Teilgefrierfach 4 mit ihren eigenen Kühleinheiten, und zwar mit der ersten Kühleinheit 59 bzw. mit der dritten Kühleinheit 60 versehen, um äußere Störungen so weit wie möglich zu verringern.
Wie in 7 dargestellt ist, wird die Peltier-Vorrichtung 55 durch elektrische Energie angetrieben, die von einer Vorrichtungs-Energieversorgung 61 geliefert wird, während das Innengebläse durch elektrische Energie angetrieben wird, die von einer Gebläse-Energieversorgung 62 geliefert wird. Diese Vorrichtungs-Energieversorgung 61 und diese Gebläse-Energieversorgung 62 werden durch Signale von einer Steuerungs- bzw. Regelungseinheit 63 gesteuert. Ferner ist der erste thermische Leiter an seiner Oberfläche in der Nähe einer Position, wo die Peltier-Vorrichtung 55 angeordnet ist, mit einem Temperatursensor 64 versehen. Erfassungssignale von dem Temperatursensor werden in die Steuerungseinheit 63 eingegeben.
Wenn die wärmeisolierende Tür 52 des Kühllagerfachs 3 geöffnet ist oder ein Artikel, der gekühlt werden soll, wie etwa Lebensmittel, in das Kühllagerfach gelegt wird, steigt die Innentemperatur rasch an. Dieser Temperaturanstieg wird durch den Temperatursensor 64 erfasst und anhand eines Erfassungssignals von dem Temperatursensor liefert die Steuerungseinheit 63 eine große Menge elektrischer Energie mittels der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 an die Peltier-Vorrichtung 55.
Folglich sinkt die Temperatur des ersten thermischen Leiters 53 insbesondere in der Nähe der Position, wo die Peltier-Vorrichtung 55 angeordnet ist. Der erste thermische Leiter beginnt somit, sich auf eine Temperatur, bei der Wasser gefriert oder darunter, abzukühlen. Während die Erfassungssignale von dem Temperatursensor 64 überwacht werden, wird dementsprechend zu einem Zeitpunkt, kurz bevor die Temperatur des ersten thermischen Leiters auf die Gefriertemperatur von Wasser absinkt, die elektrische Energie an das Innengebläse 57 vergrößert. Folglich erhöht sich die lineare Geschwindigkeit der Innenluft A, was zu einer größeren Wärmeleitfähigkeit an dem ersten thermischen Leiter 53 führt. Das Gefrieren des Wassers an der Oberfläche des ersten thermischen Leiters 53 wird dadurch vermieden, wodurch es möglich ist, die Innenfeuchtigkeit auf einem hohen Wert zu halten.
Dabei kann die schnelle Drehung des Innengebläses 57 entweder durchgängig oder intermittierend erfolgen. Die Drehung des Innengebläses bei einer hohen Drehzahl während einer unzulässig langen Zeitdauer kann jedoch eine Verschwendung elektrischer Energie zur Folge haben und außerdem nachteilige Auswirkungen auf die Lagerung von Gemüse oder dergleichen haben. Es ist deswegen erforderlich, eine solchen Steuerungsmodus einzustellen, dass die Zeitdauer der schnellen Drehung des Innengebläses auf ein solches Maß begrenzt wird, dass die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit auf gewünschten Werten gehalten wird und der Nominalbetrieb dann wieder ausgeführt werden kann.

Das folgende spezielle Beispiel kann erwähnt werden.

Innenraumkapazität:	30 Liter
Wärmeisolierendes Material:	Geschäumtes Zweikomponenten-Harz des Typs Nicht-Flon, Dicke: 80 mm
Peltier-Vorrichtung:	142 Halbleiterchips werden verwendet. Jeder
	Chip besitzt eine quadratische Form mit der Seitenlänge 1,4 mm. Zweistufiger Aufbau. Sechs Gruppen sind montiert.

Wärmeabsorbierendes System:	Ein erster thermischer Leiter, der aus Aluminium hergestellt ist, ist mit einem Innengebläse und Kühlrippen versehen. Spannung für das Innengebläse: 6 bis 12 Volt (Nennspannung: 6 Volt)
Kühlsystem:	Umlauftyp, der gereinigtes Wasser als Wärmeübertragungsmedium verwendet. Die endgültige Kühlung erfolgt durch die Ableitung der Wärme durch einen Kühler ins Freie.

Eine vorgegebene Menge von Gemüse wurde in das Kühllagerfach gelegt, eine elektrische Leistung von 25 W wurde an die Peltier-Vorrichtung geliefert und die Nennspannung von 6 V wurde an das Innengebläse angelegt, um eine sanfte Strömung der Innenluft zu bewirken. Zu diesem Zeitpunkt betrug die durchschnittliche Innentemperatur (ein Mittelwert von Temperaturen, die an 10 Stellen gemessen wurden) 3,5°C, die Oberflächentemperatur des ersten thermischen Leiters in der Nähe der Peltier-Vorrichtung betrug 1,0°C und die relative Feuchtigkeit des Innenraums (RH) betrug 80%. Das Kühllagerfach befand sich somit unter Bedingungen, die für die gekühlte Lagerung von Gemüse geeignet sind.
Durch wiederholtes fünfmaliges Öffnen und Schließen der wärmeisolierenden Tür bei dem oben genannten Zustand wurde ein Ansteigen der durchschnittlichen Innentemperatur auf 15°C bewirkt. Die an die Peltier-Vorrichtung gelieferte elektrische Leistung wurde dann auf 100 W gesteigert (Steigerung: 400%), um die Innentemperatur zu senken. Als das Innengebläse betrieben wurde, während die Nennspannung aufrechterhalten wurde (wie in der herkömmlichen Technik), sank die durchschnittliche Innentemperatur während einer Zeitspanne von 20 Minuten nach dem Öffnen und Schließen der Tür auf 3,5°C. Die Oberflächentemperatur des ersten thermischen Leiters betrug jedoch in der Nähe der Peltier-Vorrichtung 1,0°C und es wurde eine dünne Schicht aus Eis auf der Oberfläche des ersten thermischen Leiters ausgebildet. Die relative Luftfeuchtigkeit (RH) des Innenraums war an einer Stelle, entfernt vom ersten thermischen Leiter, auf 50% gesunken. Das Kühllagerfach befand sich deswegen unter Feuchtigkeitsbedingungen, die für die gekühlte Lagerung des Gemüses nicht geeignet sind.
Wenn die elektrische Energie, die an die Peltier-Vorrichtung geliefert wird, in der oben beschriebenen Weise vergrößert wurde und die Spannung, die an dem Innengebläse angelegt wird, von 6 V auf 12 V (wie in der vorliegenden Erfindung) vergrößert wurde, wurde einerseits die lineare Geschwindigkeit der Innenluft größer und die Innenluft traf auf den ersten thermischen Leiter auf, derart, dass sich die thermische Leitfähigkeit auf der wärmeabsorbierenden Seite vergrößerte. Im Ergebnis sank die mittlere Innentemperatur und die Oberflächentemperatur des ersten thermischen Leiters in der Nähe der Peltier-Vorrichtung in einer Zeitspanne von 12 Minuten nach dem Öffnen und Schließen der Tür auf 3,5°C bzw. 0,5°C. Die relative Luftfeuchte (RH) des Innenraums betrug jedoch 80%, so dass die Bedingungen, die für die gekühlte Lagerung von Gemüse geeignet sind, erfolgreich aufrechterhalten wurden.
Der thermoelektrische Kühlschrank gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anschließend unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben.
Wie in 8 dargestellt ist, ist ein erster Temperatursensor 64a an einer Oberfläche eines ersten thermischen Leiters 53 in der Nähe einer Position, wo die Peltier-Vorrichtung 55 angebracht ist, angeordnet (ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform), ein zweiter Temperatursensor 64b ist an einer inneren Position entfernt vom ersten Temperatursensor 64a (bei dieser Ausführungsform in der Nähe der wärmeisolierenden Tür 52) angeordnet und Erfassungssignale des ersten Temperatursensors 64a und des zweiten Temperatursensors 64b werden in eine Steuerungseinheit 63 eingegeben.
In der Steuerungseinheit 63 sind eine erste Schwellenwerttemperatur für Erfassungssignale des ersten Temperatursensors 64a und eine zweite Schwellenwerttemperatur für Erfassungssignale des zweiten Temperatursensors 64b zuvor auf 0°C bzw. 2°C eingestellt worden. Die Steuerungseinheit 63 ist ferner so beschaffen, dass die elektrische Leistung, die an die Peltier-Vorrichtung geliefert werden soll, an einer Vorrichtungs-Energieversorgung 61 zwischen 25 W und 100 W umgeschaltet werden kann und eine Spannung, die an ein Innengebläse angelegt werden soll, an einer Gebläse-Energieversorgung 62 zwischen 6 V und 12 V umgeschaltet werden kann.
Es erfolgt nun eine Beschreibung der Steuerung der Luftfeuchtigkeit. Wie in 9 dargestellt ist, bestimmt die Steuerungseinheit 63 im Schritt 1 (wobei Schritt nachfolgend mit "S" abgekürzt wird), ob eine erste Erfassungstemperatur T1, die am ersten Temperatursensor 64a erfasst wurde, nicht höher als 0°C ist. Wenn ermittelt wird, dass T1 bereits auf 0°C gesunken ist, geht die Routine zu S2 und die elektrische Leistung, die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 geliefert wird, wird auf hohem Pegel und zwar auf 100 W, gehalten, um das Kühlen des Innenraums des Kühllagerfachs zu unterstützen.
Die Routine kehrt wiederum zu einer Stufe zurück, die S1 vorhergeht. Wenn ermittelt wird, dass T1 höher als 0°C ist, wird die elektrische Leistung, die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 geliefert wird, in S5 auf 25 W gesenkt, um die Innenraumtemperatur auf der ersten Schwellenwerttemperatur zu halten, und die Routine geht dann zu S3. Wenn in S3 ermittelt wird, dass T2 nicht größer als 2°C ist, wird die Spannung, die von der Gebläse-Energieversorgung 62 angelegt wird, in S6 auf 6 V gesenkt, um die Strömung der Innenluft schwächer zu machen. Eine Wiederholung dieser Routine ermöglicht, die relative Luftfeuchtigkeit (RH) des gesamten Innenraums auf einem Pegel von 80% zu halten und somit im Innenraum Bedingungen aufrechtzuerhalten, die für die gekühlte Lagerung von Gemüse geeignet sind.
Dabei werden das Umschalten der elektrischen Leistung von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 und das Umschalten der Spannung, die von der Gebläse-Energieversorgung 62 angelegt wird, durch die Steuerungseinheit 63 ausgeführt.
Der Ablaufplan von 10 veranschaulicht den Zustand von Veränderungen der Innenraumtemperatur, die Art und Weise des Umschaltens der elektrischen Leistung, die an die Pettier-Vorrichtung geliefert wird, und die Art und Weise des Umschaltens der Spannung, die an das Innengebläse angelegt wird, für die Steuerung der Luftfeuchtigkeit des Innenraums des Kühllagerfachs. In dem Ablaufplan repräsentiert T1 erste Erfassungstemperaturen, die durch den ersten Temperatursensor 64a erfasst werden, und T2 repräsentiert zweite Erfassungstemperaturen, die durch den zweiten Temperatursensor 64b erfasst werden.
Die Abszisse des Ablaufplans gibt die vergangene Zeit an. Im Ablaufplan bezeichnet t1 einen Zeitpunkt, an dem die erste Erfassungstemperatur auf die erste Schwellenwerttemperatur, d. h. 0°C gefallen ist und die an die Pettier-Vorrichtung gelieferte elektrische Leistung von 100 W auf 25 W umgeschaltet wurde, und t2 bezeichnet einen Zeitpunkt, an dem die zweite Erfassungstemperatur T2 auf die zweite Schwellenwerttemperatur, d. h. 2°C gefallen ist und die an das Innengebläse angelegte Spannung von 12 V auf 6 V umgeschaltet wurde. Die Peltier-Vorrichtung und das Innengebläse werden voll angesteuert, bis die erste Erfassungstemperatur T1 und die zweite Erfassungstemperatur T2 auf ihre entsprechenden Schwellenwerttemperaturen fallen.
t3 bezeichnet einen Zeitpunkt, an dem die wärmeisolierende Tür des Kühllagerfachs anschließend geöffnet wird. Als Ergebnis dieser Türöffnung steigen die erste Erfassungstemperatur T1 und die zweite Erfassungstemperatur T2 an und insbesondere die zweite Erfassungstemperatur T2 in der Nähe der wärmeisolierenden Tür steigt rasch an. Bei der Erfassung dieses Temperaturanstiegs werden die Peltier-Vorrichtung und das Innengebläse voll angesteuert, um die Innentemperatur sofort abzusenken. Ferner bezeichnet t4 einen Zeitpunkt, an dem die erste Erfassungstemperatur T1 anschließend wieder auf 0°C gefallen ist, und t5 bezeichnet einen Zeitpunkt, an dem die zweite Erfassungstemperatur anschließend wieder auf 2°C gefallen ist.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde für jeden Temperatursensor eine Schwellenwerttemperatur eingestellt und wenn die Schwellenwerttemperaturen erreicht wurden, wurde die gelieferte elektrische Leistung und die angelegte Spannung jeweils zwischen zwei Stufen umgeschaltet, z. B. von 100 W auf 25 W bzw. von 12 V auf 6 V. Die gelieferte elektrische Leistung und die angelegte Spannung können jedoch über mehrere Stufen oder stufenlos um eine Soll-Temperatur der Steuerung geändert werden (z. B. in einem Bereich von 1 bis 0°C bei der ersten Schwellenwerttemperatur oder in einem Bereich von 3 bis 1°C bei der zweiten Schwellenwerttemperatur).
Unter Bezugnahme auf den Ablaufplan von 11 wird nachfolgend die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist der ungefähre Aufbau zur Temperatursteuerung ähnlich dem in 7 dargestellten Aufbau und ist mit einer Vorrichtungs-Energieversorgung 61, einer Gebläse-Energieversorgung 62, einer Steuerungseinheit 63 und einem einzigen Temperatursensor 64 versehen. In der Steuerungseinheit 63 wurden 0,5°C und 0°C als ein erster Schwellenwert bzw. als ein zweiter Schwellenwert eingestellt (wobei gilt erster Schwellenwert > zweiter Schwellenwert). Ferner ist die Steuerungseinheit 63 so beschaffen, dass die an die Peltier-Vorrichtung zu liefernde Leistung zwischen 25 W und 100 W und eine an das Innengebläse 57 anzulegende Spannung zwischen 6 V und 12 V umgeschaltet werden können.
Bis die Erfassungstemperatur T des Temperatursensors 64 auf 0,5°C fällt, ist die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 zu liefernde elektrische Leistung auf 100 W eingestellt, um eine thermoelektrische Kühlung auszuführen, und die von der Gebläse-Energieversorgung 62 anzulegende Spannung wird auf 12 V gehalten, wodurch eine Kühlung des gesamten Innenraums unterstützt wird.
An dem Zeitpunkt t1, wenn die Erfassungstemperatur T des Temperatursensors 64 auf den ersten Schwellenwert 0,5°C gefallen ist, wird die von der Gebläse-Energieversorgung 62 angelegte Spannung von 12 V auf 6 V gesenkt, während die Leistung, die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 geliefert wird, auf 100 W gehalten wird. Wenn die Erfassungstemperatur T auf den zweiten Schwellenwert, d. h. 0°C fällt (t2), wird die elektrische Leistung, die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 geliefert wird, von 100 W auf 25 W umgeschaltet, während die Spannung, die von der Gebläse-Energieversorgung 62 angelegt wird, auf 6 V gehalten wird.
t3 bezeichnet einen Zeitpunkt, an dem dann als ein Ergebnis der Verringerung der Leistung, die an die Pettier-Vorrichtung geliefert wird, die Innentemperatur angestiegen ist und die Erfassungstemperatur von 0,5°C überstiegen hat. Zu diesem Zeitpunkt werden die Pettier-Vorrichtung und das Innengebläse voll angesteuert (elektrische Leistung, die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 geliefert wird: 100 W, Spannung, die von der Gebläse-Energieversorgung 62 angelegt wird: 12 V), um die Innentemperatur sofort zu senken. Wenn die Innentemperatur auf 0,5°C fällt, wird die Spannung, die von der Gebläse-Energieversorgung 62 angelegt wird, von 12 V auf 6 V umgeschaltet, während die elektrische Leistung, die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 angelegt wird, auf 100 W gehalten wird. Wenn die Temperatur weiter auf 0°C fällt (t5), wird die elektrische Leistung, die von der Vorrichtungs-Energieversorgung 61 geliefert wird, auf 25 W verringert. Bei dieser Ausführungsform wird die Ansteuerung der Pettier-Vorrichtung und des Innengebläses unter Verwendung eines einzigen Temperatursensors 64 ausgeführt, wie oben beschrieben wurde.
Dabei wurde der untere Pegel der Spannung, die an das Innengebläse 57 angelegt wird, bei dieser Ausführungsform auf 6 V eingestellt. Sie kann jedoch auch auf 0 V eingestellt werden. Die elektrische Leistung für die Peltier-Vorrichtung und die Spannung für das Innengebläse wurden bei dieser Ausführungsform zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert jeweils in zwei Stufen umgeschaltet.
Sie können jedoch jeweils zwischen dem ersten Schwellenwert und dem zweiten Schwellenwert in mehreren Stufen oder stufenlos umgeschaltet werden.
Als eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Innenraum eines Gehäuses oder eines Lagerfachs für Lebensmittel, wie etwa Gemüse, auf einer hohen Luftfeuchtigkeit gehalten werden, indem wasserhaltende Mittel, die Wasser aufnehmen und sein Verdampfen ermöglichen, wie etwa ein eingelassener Abschnitt, ein Behälter oder ein wasserhaltendes Material, z. B. ein Schwamm, angeordnet werden und indem zugelassen wird, dass Wasser aus den wasserhaltenden Mitteln verdampft. Als eine Alternative kann eine Luftbefeuchtungseinheit, die Ultraschallwellen verwendet, oder dergleichen angeordnet werden, um den Innenraum des Gehäuses oder des Lagerfachs auf einer gewünschten hohen Luftfeuchtigkeit zu halten.

Claims

Thermoelektrischer Kühlschrank, der versehen ist mit: einem Gehäuse (51), das aus einer wärmeisolierenden Schicht ausgebildet ist; einem Wärmeleiter (53), der in dem Gehäuse angeordnet und mit einer wärmeleitenden Oberfläche versehen ist, die in dem Gehäuse einem Lagerungsraum gegenüber bzw. entgegengesetzt angeordnet ist; einer Peltier-Vorrichtung (55), die thermisch mit dem thermischen Leiter verbunden ist; und einer Vorrichtungs-Energieversorgung (61), um der Peltier-Vorrichtung elektrische Energie zuzuführen; dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlschrank ferner versehen ist mit: einem inneren Gebläse (57), um zu bewirken, dass Luft in den Lagerungsraum strömt; einer Gebläse-Energieversorgung (60), um das innere Gebläse mit elektrischer Energie zu versorgen; und einer Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (63) zum Steuern bzw. Regeln einer Menge an elektrischer Energie, welche dem inneren Gebläse zugeführt werden soll, gemäß einer Menge an elektrischer Energie für die Peltier-Vorrichtung.
Thermoelektrischer Kühlschrank bei dem die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (63) die Menge der elektrischen Energie so steuert bzw. regelt, dass eine Temperatur einer Oberfläche des thermischen Leiters (53) oberhalb einer Temperatur bleibt, bei der Wasser gefriert, wobei die Oberfläche zu dem Lagerungsraum des Gehäuses (51) hin freiliegt.
Thermoelektrischer Kühlschrank nach Anspruch 1, bei dem das innere Gebläse (57) so angeordnet ist, dass es Innenluft (A) gegen den thermischen Leiter (53) um eine Position herum bläst, wo der thermische Leiter (53) mit der Peltier-Vorrichtung (55) verbunden ist.
Thermoelektrischer Kühlschrank nach Anspruch 1, der ferner aufweist: einen ersten Temperatursensor (64a) zum Erfassen einer Oberflächentemperatur des thermischen Leiters (53) um eine Position herum, wo der thermische Leiter (53) mit der Peltier-Vorrichtung (55) verbunden ist, und einem zweiten Temperatursensor (64b) zum Erfassen einer Innentemperatur an einer Position, die entfernt von dem ersten Temperatursensor liegt. Wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (63) die elektrische Energie, welcher der Vorrichtungs- Energieversorgung (61) zugeführt werden soll, und eine Spannung, welche an die Gebläse-Energieversorgung (62) angelegt werden soll, ändern kann, und wobei die Änderung der elektrischen Energie aus der Vorrichtungs-Energieversorgung (61) basierend auf einer Erfassungstemperatur des ersten Temperatursensors (64a) durchgeführt wird, und die Änderung der Spannung von der Gebläse-Energieversorgung (63) basierend auf einer Erfassungstemperatur des zweiten Temperatursensors (64b) durchgeführt wird.
Thermoelektrischer Kühlschrank nach Anspruch 1, der ferner aufweist: einen Temperatursensor zum Erfassen einer Innentemperatur; wobei an der Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (63) eine erste Temperaturschwelle und eine zweite Temperaturschwelle, die niedriger liegt als die erste Temperaturschwelle, eingestellt worden sind, um jeweils die Menge der elektrischen Energie aus der Gebläse-Energieversorgungseiheit (62) zu ändern und die Menge der elektrischen Energie aus der Vorrichtungs-Energieversorgung (61) zu ändern; wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (63) die elektrischen Energiemengen aus der Gebläse-Energieversorgung (62) und der Vorrichtungs-Energieversorgung (61) bei hohen Werten hält, bis eine Innentemperatur, die durch den Temperatursensor (64) erfasst wird, auf die erste Temperaturschwelle fällt, wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (63) die Menge der elektrischen Energie von der Gebläse-Energieversorgung (62) bei einem kleinen Wert hält und die Menge der elektrischen Energie aus der Vorrichtungs-Energieversorgung (61) bei einem großen Wert hält, wenn eine erfasste Innentemperatur auf die erste Temperaturschwelle gefallen ist, und wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinheit (63) die Mengen der elektrischen Energie von der Gebläse-Energieversorgung (62) und der Vorrichtungs-Energieversorgung (61) bei großen Werten hält, nachdem eine erfasste Innentemperatur auf die zweite Temperaturschwelle gefallen ist.