Kältegerät mit Wassertank
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Wassertank, und zwar insbesondere mit einem Wassertank, der vorgesehen ist, um über einen Einlassanschluss mit dem Trinkwassernetz verbunden zu werden, und der über einen Auslassanschluss einen Trinkwasserspender oder dergleichen speist.
Wenn aus einem solchen Tank Wasser abgezapft wird, strömt gleichzeitig Frischwasser aus dem Trinkwassernetz nach, so dass der Tank ständig komplett gefüllt ist. Wenn sich das Frischwasser mit bereits länger in dem Tank befindlichem, abgekühltem Wasser mischt, so führt dies zu einem unerwünschten Anstieg der Temperatur des abgezapften Wassers, lange bevor die abgezapfte Wassermenge das Volumen des Tanks erreicht. Um dies zu verhindern, ist eine innere Struktur des Tanks zweckmäßig, bei der dieser durch in seinem Inneren angeordnete Lamellen in Abschnitte gegliedert ist, die von dem Wasser auf dem Weg von Einlassanschluss zum Auslassanschluss sukzessive durchflössen werden. Gekühltes Wasser wird so durch zuströmendes Frischwasser im Wesentlichen ohne Durchmischen verdrängt, so dass die Temperatur des abgezapften Wassers erst dann anzusteigen beginnt, wenn der Tankinhalt komplett ausgetauscht ist.
Bei einem Wassertank ohne innere Struktur ist es ohne Schwierigkeiten möglich, diesen bei erstmaliger in Betriebnahme komplett zu entlüften wenn z. B. der Einlassanschluss an einem tiefsten Punkt und der Auslassanschluss an einem höchsten Punkt des Tanks angeordnet ist. So wird ursprünglich im Tank enthaltene Luft durch das zuströmende
Wasser komplett verdrängt, bevor das Wasser den Auslassanschluss erreicht und ausgegeben werden kann. Umgekehrt ist es auch möglich, z. B. durch Absaugen über den Einlassanschluss den Tank komplett zu entleeren. Bei einem durch Lamellen in
Abschnitte gegliederten Tank ist dies nicht ohne weiteres möglich. Wenn eine Lamelle, die zwei Abschnitte des Tanks voneinander trennt, nicht exakt horizontal ist, so bildet sie entweder eine Falle für Luft oder für Wasser, d. h. entweder eine vollständige Entlüftung oder eine vollständige Entleerung sind nicht möglich. Im Falle mehrerer antiparallel angeordneter Lamellen ist weder das eine noch das andere möglich. Wenn jedoch eine vollständige Entleerung nicht möglich ist, besteht die Gefahr, dass der Tank bei längerem
Nichtgebrauch verkeimt, so dass, sofern der Tank nicht ausgebaut und gereinigt oder
ersetzt werden kann, der Wasserspender unbrauchbar wird. Eine unvollständige Entlüftung führt vor allem zu Problemen bei einem normalerweise unter Atmosphärendruck stehenden Tank. Temperaturschwankungen des Tanks führen zu starken Volumenänderungen der eingeschlossenen Luft, durch die Wasser aus dem Tank verdrängt werden kann; d. h. es kommt zu einem unkontrollierten Tropfen des Spenders.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Kältegerät mit einem Wassertank zu schaffen, der einerseits eine unkontrollierte Durchmischung von gekühltem Wasser und frisch zuströmenden Wasser verhindert, der aber dennoch ohne Schwierigkeiten vollständig entlüftet bzw. entleert werden kann.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Kältegerät mit einem Wassertank, der einen Einlassanschluss und einen mit einem Wasserspender verbundenen Auslassanschluss aufweist und der durch wenigstens eine erste in seinem Inneren angeordnete Lamelle in vom Tankinhalt auf dem Weg vom Einlassanschluss zum Auslassanschluss sukzessive durchflossene Abschnitte gegliedert ist, wobei die Abschnitte an einer freien Kante der Lamelle ineinander übergehen, die Lamelle mit einer von der freien Kante beabstandeten, die Abschnitte verbindenden Durchgangsöffnung versehen ist, deren freier Querschnitt kleiner ist als der freie Querschnitt der betreffenden Abschnitte. Diese Durchgangsöffnungen ermöglichen je nach Lage den Durchtritt von Wasser oder von Luft, die ansonsten im Tank gefangen wäre.
Um zu verhindern, dass beim Abzapfen mehr als eine vernachlässigbare Wassermenge die Durchgangsöffnung passiert, sollte deren Querschnitt zweckmäßigerweise allenfalls einige Prozent des Querschnitts der Abschnitte betragen.
Wenn die freie Kante einen höchsten Punkt der Lamelle bildet, ist die Durchgangsöffnung zweckmäßigerweise an einem tiefsten Punkt der Lamelle gebildet, oder umgekehrt.
Wenn die erste Lamelle in einer der freien Kante gegenüberliegenden Kante an eine Wand des Wassertanks oder an eine zweite Lamelle angrenzt, ist die Durchgangsöffnung vorzugsweise benachbart zu dieser gegenüberliegenden Kante angeordnet.
Vorzugsweise sind mehrere erste Lamellen geradlinig und parallel zueinander angeordnet.
Wenn der Tank aus einer Schale und einem Deckel zusammengefügt ist, können im Interesse einer einfachen Fertigung die Lamellen allein an der Schale angeformt sein.
Um den Tank gegen einen in seinem Inneren eventuell auftretenden Überdruck zu stabilisieren, sind vorzugsweise über den Boden der Schale Säulen verteilt, die mit dem Deckel fest verbunden sind.
Um zu verhindern, dass die Temperatur des abgezapften Wassers abrupt stark steigt, wenn die auf einen Schlag abgezapfte Wassermenge größer wird als das Volumen des Tanks, kann vorgesehen werden, dass der Tank in einen Mischbereich und einen Laminarströmungsbereich gegliedert ist, wobei im Mischbereich eine Durchmischung von dessen Inhalt mit frisch zuströmenden Wasser möglich ist, während sie im Laminarströmungsbereich im wesentlichen unterbunden ist. Während der Laminarströmungsbereich durch die oben erwähnten ersten Lamellen in die Abschnitte unterteilt ist, ist der Mischbereich im wesentlichen frei von ersten Lamellen. Vorzugsweise ist der Mischbereich dem Einlassanschluss und der Laminarströmungsbereich dem Auslassanschluss benachbart, so dass beim Abzapfen in dem Mischbereich durchmischtes Wasser, dessen Temperatur im Laufe eines Abzapfvorgangs allmählich ansteigt, in den Laminarströmungsbereich nachrückt.
Um eine einfache Entlüftung zu ermöglichen, ist der Auslassanschluss zweckmäßigerweise an einen höchsten Punkt des Wassertanks platziert. Um auch eine Entlüftung des Mischbereichs zu ermöglichen, verbindet zweckmäßigerweise eine Lüftungsöffnung den höchsten Punkt des Mischbereichs mit dem Auslassanschluss.
Ein dem Wassertank vorgeschaltetes Sperrventil erlaubte es, den Tank im Wesentlichen bei Atmosphärendruck zu betreiben, so dass keine hohen Anforderungen an Festigkeit und Wandstärke des Tanks gestellt werden müssen.
Um ein Nachlaufen von Wasser am Wasserspender nach Schließen des Sperrventils zu vermeiden, ist der Wasserspender zweckmäßigerweise mit einem Lippenventil versehen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät;
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch einen Wassertank, der das Grundprinzip der Erfindung veranschaulicht;
Fig. 3 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht eines Wassertanks gemäß einer weiterentwickelten Ausgestaltung;
Fig. 4 ein Detail des Wassertanks im Schnitt; und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Schale eines Wassertanks gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung.
Das in Fig. 1 in einem schematischen Schnitt gezeigte Kältegerät hat einen wärmeisolierenden Korpus 1 und eine Tür 2, die einen gekühlten Innenraum 3 begrenzen. In einem zentralen Bereich der Tür 2 ist eine nach außen offene Nische 4 gebildet, an deren Decke ein Auslass 5 zum Abzapfen von gekühltem Trinkwasser in einen in der Nische 4 platzierten Behälter 6 angeordnet ist. Der Auslass 5 ist über eine Versorgungsleitung 7 mit einem in einer Rückwand der Nische 4 platzierten Wassertank 8 verbunden. Der Wassertank 8 ist allseitig von einer Isolationsmaterialschicht der Tür 2 umgeben.
Der Wassertank 8 ist mit dem Trinkwassernetz über eine Leitung 9 verbunden, die sich von dem Wassertank 8 aus zunächst durch die Tür 2 über ein Scharnier in den Korpus 1 und entlang von dessen Rückwand erstreckt. Die Leitung 9 kreuzt einen Sockelbereich 10 des Korpus, in dem ein (nicht dargestellter) Verdichter untergebracht ist. Eine lokale Erwärmung der Leitung 9 durch Abwärme des Verdichters oder eines (ebenfalls nicht dargestellten) im Allgemeinen außen an der Rückwand des Korpus 1 montierten Verflüssigers kann daher nicht ausgeschlossen werden.
In der Leitung 9 ist an beliebiger geeigneter Stelle ein Sperrventil 33 angeordnet, das im geschlossenen Zustand den Wassertank 8 vor dem Druck des Trinkwassernetzes abschirmt. Die vom Wassertank zum Auslass 5 führende Versorgungsleitung 7 kann daher im einfachsten Falle offen sein; vorzugsweise ist allerdings am Auslass 5 ein an sich bekanntes Lippenventil angeordnet, um ein spontanes Abfließen vom Wasser aus dem zum Auslass 5 hin abschüssigen Teil der Versorgungsleitung 7 zu verhindern. Eine Taste 34, über die zum Abzapfen von Wasser das Sperrventil 33 geöffnet und geschlossen werden kann, ist an der Tür benachbart zur Nische 4 angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine Schnitt in einer zur Tür 2 parallelen Ebene durch den Wassertank 8 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Der Tank 8 hat einen im wesentlichen trapezförmigen Umriss mit einem oberen Wandabschnitt 19, einem unteren
Wandabschnitt 20 und parallelen Seitenwänden 35, 36. Ein Einlassanschluss 16 und ein
Auslassanschluss 17 sind am unteren bzw. oberen Wandabschnitt 20 bzw. 19 gebildet. In
Folge der Trapezform des Tanks 8 bilden die Anschlüsse 16, 17 auch dann den tiefsten bzw. höchsten Punkt des Tanks 8, wenn auf Grund von Toleranzen bei dessen Einbau dessen Seitenwände 35, 36 nicht exakt vertikal orientiert sind.
Von den Seitenwänden 35, 36 aus erstrecken sich jeweils Lamellen 24 im rechten Winkel ins Innere des Tanks 8 hinein. Die Lamellen 24 haben jeweils eine freie Kante 37, deren Abstand von der jeweils entgegengesetzten Seitenwand in etwa so groß ist wie der Abstand der parallelen Lamellen 24 untereinander. So unterteilen die Lamellen 24 das Innere des Tanks in eine Mehrzahl von lang gestreckten Abschnitten 38, die jeweils in Höhe einer freien Kante 37 ineinander übergehen.
Jede Lamelle 24 weist an ihrer mit der Seitenwand 35 oder 36 verbundenen Kante eine Durchgangsöffnung 39 auf, deren freier Querschnitt wesentlich kleiner ist als der der Abschnitte 38. Wenn diese Durchgangsöffnungen 39 nicht vorhanden wären, bliebe beim Befüllen des Tanks jeweils unter den mit der Seitenwand 36 verbundenen Lamellen 24 oberhalb einer strichpunktierten Linie 40 Luft gefangen. Diese würde, wenn sie sich bei einer Erwärmung des Tanks 8 ausdehnt, den Auslass 5 zum Tropfen bringen. Ferner würde sie, wenn während eines Abzapfvorgangs das Sperrventil 33 offen und der Druck im Tank dementsprechend höher als der Atmosphärendruck ist, komprimiert und würde sich nach Schließen des Sperrventils 33 wieder ausdehnen und so zum Nachlaufen des
Auslasses 5 führen. Die Durchgangsöffnungen 39 ermöglichen es jedoch dieser Luft, im Tank aufzusteigen und schließlich entlang der oberen Wand 19 den Auslassanschluss 17 zu erreichen. So ist unter normalen Betriebsbedingungen der Tank 8 frei von Luft, und ein Tropfen oder Nachlaufen wird vermieden.
In analoger Weise würde im Falle einer Entleerung des Tanks 8, wenn die Durchgangsöffnungen 39 nicht vorhanden wären, Wasser auf den mit der Seitenwand 35 verbundenen Lamellen 24 zurückbleiben, wie jeweils durch eine gestrichelte Linie 41 angedeutet. Die Durchgangsöffnungen 39 ermöglichen es diesem Wasser, sich am Einlassanschluss 16 zu sammeln, so dass das Wasser durch den Einlassanschluss 16 komplett ausgeblasen oder abgesaugt werden kann.
Fig. 3 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Wassertanks 8 gemäß einer zweiten Ausgestaltung. Der Wassertank 8 ist aus zwei Teilen zusammengesetzt, einer Schale 1 1 und einem flachen Deckel 12. Die Schale 1 1 hat einen ebenen, zum Deckel 12 parallelen Boden 13 und eine rings um den Boden 13 verlaufende schmale Wand 14, die einen dem Deckel 12 zugewandten ebenen Rahmen 15 trägt. An diesem Rahmen 15 ist der Deckel 12 im zusammengebauten Zustand durch Verkleben, Ultraschallschweißen oder dergleichen dicht befestigt. In der in der Fig. gezeigten Einbauorientierung des Tanks 8 sind Deckel 12 und Boden 13 parallel zur Rückwand der Nische 4.
Ein Einlassanschluss 16 zur Verbindung mit der Leitung 9 und ein Auslassanschluss 17 zur Verbindung mit der Leitung 7, jeweils in Form eines einteilig von der Wand 14 abstehenden Rohrstutzens, sind jeweils in einem in der Einbauorientierung oberen Bereich des Tanks 8 angeordnet. Das Innere des Wassertanks 8 ist durch vom Boden 13 und der umlaufenden Wand 14 der Schale 1 1 abstehende Lamellen vielfach unterteilt. Eine erste solche Lamelle 18 erstreckt sich benachbart zum Auslassanschluss 17 von einem oberen Abschnitt 19 der Wand 14 aus in vertikaler Richtung bis in der Nähe eines gegenüberliegenden unteren Wandabschnitts 20 und trennt so eine Steigleitung 21 vom Rest des Innenraums des Tanks 8 ab.
Dieser Rest ist etwa hälftig unterteilt in einen oberen Mischbereich 22 und einen unteren Laminarströmungsbereich 23. Während der Mischbereich 22 weitgehend von Lamellen
frei ist, erstrecken sich in dem Laminarströmungsbereich 23 viele Lamellen 24 jeweils abwechselnd von der vertikalen Lamelle 18 bzw. einem vertikalen Abschnitt 25 der Wand 14 in entgegengesetzte Richtungen und erzwingen so eine im Wesentlichen zickzackförmige, verwirbelungsarme Strömung des Wassers durch den Bereich 23.
In dem Mischbereich 22 ist benachbart zum Einlassanschluss 16 eine horizontale Lamelle 26 angeordnet, um einströmendes Wasser zu führen und zu einer wirbeiförmigen Strömung im Gegenuhrzeigersinn in dem Mischbereich 22 anzuregen. Eine von unten in den Mischbereich 22 vorspringende Lammelle 27 bildet ein Hindernis für diese Wirbelströmung, an dem Wirbel im Uhrzeigersinn angeregt werden, die für eine wirksame Durchmischung von zuströmendem, warmem Wasser mit bereits länger in dem Mischbereich 22 befindlichem, abgekühltem Wasser sorgen.
Wenn ein Benutzer Wasser aus dem Tank abzapft, erhält er so zunächst auf die stationäre Temperatur des Wassertanks 8 abgekühltes Wasser, während gleichzeitig in den Mischbereich 22 nachströmendes Frischwasser diesen allmählich erwärmt. Dieses im Laufe der Zeit wärmer werdende Wasser rückt in den Laminarströmungsbereich 23 nach. Wenn die abgezapfte Wassermenge das Volumen des Laminarströmungsbereichs 23 erreicht, gelangt das mit Frischwasser vermischte Wasser zum Auslass 17, und die Temperatur des abgezapften Wassers steigt allmählich an. An dem allmählichen Anstieg der Temperatur des abgezapften Wassers kann ein Benutzer erkennen, dass der Tank 8 eine Ruheperiode benötigt, um wieder gut gekühltes Wasser liefern zu können.
Der Boden 13 des Tanks ist nicht exakt rechteckig, sondern trapezförmig, dergestalt, dass in der Einbaulage der untere Wandabschnitt 20 horizontal verläuft, der obere Wandabschnitt 19 hingegen zum Auslassabschluss 17 hin leicht ansteigt. In der Lamelle 18 ist unmittelbar benachbart zu dem Wandabschnitt 19 eine Durchgangsöffnung 28 gebildet, deren freier Querschnitt wesentlich kleiner ist als der der Steigleitung 21 bzw. der von den Lamellen 24 des Laminarströmungsbereichs 23 begrenzten Leitungsabschnitte, so dass beim Abzapfen von Wasser der Wasserdurchsatz durch die Durchgangsöffnung 28 klein ist im Vergleich zu der durch den Laminarströmungsbereich 23 fließenden Wassermenge und auf die Temperatur des abgezapften Wassers keinen wesentlichen Einfluss hat. Bei erstmaliger Inbetriebnahme des Tanks 8 ermöglicht es
jedoch die Durchgangsöffnung 28 der im Mischbereich 22 zunächst enthaltenen Luft, den Auslassanschluss 17 zu erreichen und aus dem Tank zu entweichen.
An der mit der Außenwand 14 oder der vertikalen Lamelle 18 verbundenen Kante jeder Lamelle 24 ist eine zum Deckel 12 hin offene Kerbe gebildet, die, wenn der Deckel 12 an der Schale 1 1 montiert ist, zusammen mit diesem eine Durchgangsöffnung 39 begrenzt. Wie bei der Ausgestaltung der Fig. 2 ermöglichen es diese Durchgangsöffnungen 39, beim Befüllen des Tanks gefangener Luft, im Tank 8 aufzusteigen oder beim Entleeren gefangenem Wasser nach unten abzufließen. Durch Beaufschlagen des Einlassanschlusses 16 mit Druckluft kann dieses Wasser über die Steigleitung 21 und dem Auslassanschluss 17 ausgetrieben werden.
Über den Boden 13 der Schale 1 1 sind mehrere Säulen 29 in einer jeweils der Breite der Wand 14 bzw. der Lamellen 18, 24, 26, 27 entsprechenden Höhe verteilt. Bevorzugt ist eine Anordnung von fünf entsprechend den Augen eines Würfels verteilten Säulen 29, wie in der Fig. 3 gezeigt, doch können je nach Größe des Bodens 13 auch andere Zahlen von Säulen 29 vorgesehen sein. Die Säulen 29 können jeweils eine geschlossene Stirnfläche aufweisen, die in gleicher Weise wie der Rahmen 15 an dem Deckel 12 befestigt ist, um eine Verformung des Tanks 8 unter dem Druck des darin enthaltenen Wassers zu verhindern oder zumindest zu begrenzen. Vorzugsweise jedoch sind die Säulen 29 hohl, wie in dem Schnitt der Fig. 4 gezeigt, und haben eine stirnseitige Öffnung 30, die auf eine jeweils entsprechende Öffnung 31 des Deckels 12 ausgerichtet ist, um eine Niete 32 aufzunehmen.
Die in Fig. 5 gezeigte abgewandelte Ausgestaltung der Schale 1 1 unterscheidet sich von derjenigen der Fig. 3 dadurch, dass die Durchgangsöffnungen 39 jeweils die Form schmaler Schlitze haben, die sich über die gesamte Breite der Lamellen 24 erstrecken. D. h. die Lamellen 24 sind bei dieser Variante weder mit der vertikalen Lamelle 18 noch mit der Seitenwand 35 der Schale 1 1 verbunden, sondern lediglich mit deren Boden 13. Die
Spalte 39 sind jedoch so eng, dass das Wasser beim Abzapfen genauso wie bei der Ausgestaltung der Fig. 3 gezwungen ist, auf einem Zickzackweg um die Lamellen 24 herum zu fließen.