Diese Erfindung betrifft einen elektrischen Kühlapparat für den üblichen häuslichen oder gewerblichen Gebrauch und insbesondere einen Vorratsschrank gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für Lebensmittel, die eine Temperaturregelung erfordern, wobei der Vorratsschrank von einer Peltiervorrichtung Gebrauch macht.

Ein herkömmlicher elektrischer Kühlapparat verwendet ein Kältemittel vom FCKW- Typ, wobei der Innenraum durch Ausnutzen der Verdunstungskälte des Kältemittels auf einer niedrigen Temperatur gehalten wird. Dies hatte jedoch einen Abbau der Ozonschicht durch das FCKW zur Folge, was zu einer aktiven Forschung und zu Entwicklungen von Kühlapparaten, Gefrierapparaten, gekühlten Vorratsschränken und dergleichen führte, die als mögliche Kühlsysteme, um diese FCKW enthaltenden Systeme zu ersetzen, von einer oder von mehreren Peltiervorrichtungen Gebrauch machen.

Ein Kühlsystem des weiter oben erwähnten Typs, das von einer oder von mehreren Peltiervorrichtungen Gebrauch macht, hat ausgezeichnete Vorteile dadurch, dass es keinen Ozonschichtabbau bewirkt, da es kein FCKW-Gas verwendet, besitzt ausgezeichnete Kühleigenschaften, ist frei von jeglicher potenziellen Gefahr eines Austritts von Gas, ist vibrations- oder geräuschfrei, da kein Kompressor vorhanden ist, besitzt eine lange Nutzungsdauer und erlaubt eine Verkleinerung der Abmessungen, da die Peltiervorrichtungen hauptsächlich aus Halbleitern hergestellt sind.

Fig. 13 ist ein Diagramm, das einen charakteristischen Verlauf der Temperaturregelung eines Kühlapparats vom Kompressortyp (voreingestellte Innenraumtemperatur: +2,5ºC, Kurve X) und der Temperaturregelung eines Kühlapparats, der von einer Peltiervorrichtung Gebrauch macht (voreingestellte Innentemperatur: -0,2ºC, Kurve Y), zeigt.

Wie aus diesem Diagramm deutlich wird, erfordert der Kühlapparat vom Kompressortyp eine beträchtliche Zeit, bis nach einem Ingangsetzen der Temperaturregelung die voreingestellte Temperatur erreicht wird. Hingegen erreicht der Kühlapparat, der von der Peltiervorrichtung Gebrauch macht, die voreingestellte Temperatur kurze Zeit nach dem Ingangsetzen der Temperaturregelung, wonach die Innenraumtemperatur im Wesentlichen konstant gehalten wird. Im Vergleich zu dem Kühlapparat vom Kompressortyp hat demnach der Kühlapparat, der von der Peltiervorrichtung Gebrauch macht, die Vorteile, dass die Genauigkeit der Temperaturregelung sehr gut ist und eine voreingestellte Innenraumtemperatur sehr zuverlässig gehalten werden kann.

Bei der Entwicklung eines herkömmlichen Kühlapparats, der von einem oder von mehreren Peltiervorrichtungen Gebrauch macht, wird das Wärmepumpvermögen, das für einen Kühlapparat erforderlich ist, auf der Grundlage einer Umgebungstemperatur, einer vorgegebenen Innenraumtemperatur, den Innenraumabmessungen, der Wärmeleitfähigkeit eines wärmeisolierenden Werkstoffs, der Dicke des wärmeisolierenden Werkstoffs, des Wärmepumpvermögens jeder Peltiervorrichtung und der Temperaturdifferenz, die aus der vorgegebenen Innenraumtemperatur und der Umgebungstemperatur ermittelt wird, berechnet. Anhand des auf diese Weise berechneten Wärmepumpvermögens wird die Anzahl der vorzusehenden Peltiervorrichtungen bestimmt (siehe "Comprehensive Bibliograph of Technologies on Thermoelectric Conversion Systems", Kapitel 4: "Refrigerated Storage and Warm Storage", S. 87-88, Realize Inc.).

Derartige Verfahren, wie sie oben angeführt worden sind, sind bei der Entwicklung eines üblichen Kühlapparats befolgt worden, der von einer oder von mehreren Peltiervorrichtungen Gebrauch macht. Es sind jedoch keine Überlegungen angestellt worden, wie schnell eine Innenraumtemperatur ansteigt, wenn eine wärmeisolierende Tür des Kühlapparats geöffnet wird, wobei die Innenraumtemperatur auf wirtschaftliche Weise abgesenkt werden sollte, während elektrische Energie geringer Höhe zugeführt wird.

Dies hat zu verschiedenen Problemen geführt, die darin bestehen, dass, bis der Innenraum auf eine voreingestellte Innenraumtemperatur abgekühlt ist, nachdem eine wärmeisolierende Tür geschlossen worden ist, eine beträchtliche Zeit vergeht, was zu einer Verschlechterung der Qualität der Lebensmittel und dergleichen, die in dem Kühlapparat gelagert sind, oder zu einer unnötig hohen Energiezufuhr führt, was höhere laufende Kosten und einen unwirtschaftlichen Betrieb zur Folge hat.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die weiter obenbeschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen elektrischen Kühlapparat zu schaffen, der auf wirtschaftliche Weise den Innenraum auch dann in kurzer Zeit auf eine voreingestellte Temperatur abkühlen kann, wenn eine wärmeisolierende Tür geöffnet worden ist.

Um die obenbeschriebene Aufgabe zu lösen schafft die vorliegende Erfindung einen elektrischen Kühlapparat, umfassend:

ein Gehäuse, das aus einer wärmeisolierenden Schicht ausgebildet ist und eine Öffnung festlegt;

eine wärmeisolierende Tür, um öffenbar die Öffnung des Gehäuses zu schließen;

einen thermischen Leiter, der in dem Gehäuse angeordnet ist und mit einer wärmeleitenden Oberfläche versehen ist, die sich gegenüberliegend einem Innenraum in dem Gehäuse befindet;

eine Peltiervorrichtung, die thermisch mit dem thermischen Leiter verbunden ist;

eine Vorrichtungs-Leistungsversorgung bzw. Stromversorgung, um elektrische Leistung zu der Peltiervorrichtung zu zuführen; und

eine Steuereinheit, um die Vorrichtungs-Leistungsversorgung so zu steuern, dass, nachdem die wärmeisolierende Tür nach deren Öffnen geschlossen worden ist, die Vorrichtungs-Leistungsversorgung die Peltiervorrichtung mit elektrischer Leistung versorgt, die so gesteuert ist, dass sie in einem Bereich von 1,3 bis 2 mal derjenigen liegt, die als elektrische Leistung bewertet bzw. eingestuft ist, die erforderlich ist, um eine voreingestellte Innentemperatur des Gehäuses aufrechtzuerhalten, ohne die wärmeisolierende Tür zu öffnen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Gerätestromversorgung so gesteuert, dass sie, nachdem die wärmeisolierende Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist, der Peltiervorrichtung eine elektrische Leistung zuführt, die so gesteuert ist, dass sie in etwa 1,3 bis 2 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung ist, die erforderlich wäre, um eine voreingestellte Innenraumtemperatur des Gehäuses, wie weiter oben ausgeführt ist, zu halten. Dadurch ist es möglich, auch dann auf wirtschaftliche Weise den Innenraum in kurzer Zeit auf die voreingestellte Temperatur abzukühlen, wenn die wärmeisolierende Tür geöffnet worden ist.

Fig. 1 ist ein Temperaturverlaufsdiagramm, das eine vorgegebene Innenraumtemperatur sowie die Abweichungen der Innenraumtemperatur für einen Kühlapparat zeigt, wenn eine Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist;

Fig. 2 ist ein Temperaturverlaufsdiagramm, das eine vorgegebene Innenraumtemperatur sowie die Abweichungen der Innenraumtemperatur für einen Kühlapparat zeigt, wenn eine Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist;

Fig. 3 ist ein Temperaturverlaufsdiagramm, das eine vorgegebene Innenraumtemperatur sowie die Abweichungen der Innenraumtemperatur für einen Kühlapparat zeigt, wenn eine Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist;

Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem der Peltiervorrichtung zugeführten Strom und ihrem Wärmepumpvermögen veranschaulicht;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der einer Peltiervorrichtung zugeführten elektrischen Leistung und der Innenraumtemperatur zeigt;

Fig. 6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis von zugeführter elektrischer Leistung zur elektrischen Leistung im stabilen Zustand und eine Zeit, die erforderlich ist, um zu einer voreingestellten Temperatur zurückzukehren, darstellt;

Fig. 7 ist eine Vorderansicht eines temperaturgeregelten Apparats gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf den temperaturgeregelten Apparat;

Fig. 9 ist eine Seitenansicht des temperaturgeregelten Apparats im Querschnitt;

Fig. 10 ist eine Draufsicht auf ein gekühltes Lagerungsfach und ein Tiefkühlfach, die zusammen den temperaturgeregelten Apparat bilden;

Fig. 11 ist ein Ausschnitt in einer vergrößerten Perspektivansicht, der eine Anschlussschnur/Schlauch-Umhüllung, die in dem temperaturgeregelten Apparat verwendet wird, zeigt;

Fig. 12 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Umlaufkühlmantels für ein Wärmeübertragungsmittel, das in dem temperaturgeregelten Apparat verwendet wird; und

Fig. 13 ist ein Diagramm, das charakteristische Verläufe der Temperaturregelung eines Kühlapparats vom Kompressortyp sowie der Temperaturregelung eines Kühlapparats, der von einer Peltiervorrichtung Gebrauch macht, zeigt; und

Fig. 14 ist ein vereinfachter Blockschaltplan, der ein Beispiel für eine Regelung der Stromversorgung zeigt, die für die Temperaturregelung jedes Fachs des temperaturgeregelten Apparats geeignet ist und eingesetzt werden kann.

Das Temperaturverlaufsdiagramm von Fig. 3 zeigt die voreingestellte Innenraumtemperatur für den Kühlapparat, der ein Fassungsvermögen von 75 Litern hatte und mit einer Peltiervorrichtung ausgerüstet war, sowie die Änderungen der Innenraumtemperatur, wenn die Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen wurde. Die voreingestellte Innenraumtemperatur betrug 3,0ºC, wobei die zugeführte elektrische Leistung zu dieser Zeit 48 W betrug. Übrigens bedeutet der Begriff "theoretische elektrische Leistung", so wie er hier verwendet wird, eine einer Peltiervorrichtung zugeführte elektrische Leistung, die erforderlich ist, um die Innenraumtemperatur bei einer äußeren atmosphärischen Temperatur von 30ºC, ohne eine wärmeisolierende Tür zu öffnen, auf einem vorgegebenen Wert zu halten. In diesem Fall entsprach die zugeführte elektrische Leistung von 48 W der theoretischen elektrischen Leistung.

Wie aus dem Diagramm hervorgeht, wurde die Innenraumtemperatur, bevor die wärmeisolierende Tür geöffnet wurde (zu einem Zeitpunkt (1)) genau auf dem vorgegebenen Wert von 3ºC gehalten, da die theoretische elektrische Leistung von 48 W zugeführt worden war. Durch das Öffnen der Tür (zu einem Zeitpunkt (2)) stieg die Innenraumtemperatur plötzlich an. Als die wärmeisolierende Tür 10 Sekunden später geschlossen wurde, begann die Innenraumtemperatur zu fällen. Da die zugeführte elektrische Leistung 48 W betrug, wurde der Gradient des Temperaturabfalls nach einer verstrichenen Zeit von ungefähr 5 Minuten jedoch sehr klein und die Innenraumtemperatur erreichte auch nach einer verstrichenen Zeit von 60 Minuten (zum Zeitpunkt (3)) nicht den voreingestellten Wert von 3,0ºC.

Wenn ein Kühlapparat wie oben beschrieben, ohne von der theoretischen Leistung abzuweichen, betrieben wird, ist es auch dann unmöglich, mit einem plötzlichen Anstieg seiner Innenraumtemperatur nach einem Öffnen seiner wärmeisolierenden Tür zurechtzukommen, wenn eine Peltiervorrichtung verwendet wird. Es wird deshalb eine lange Zeit benötigt, um den Innenraum auf die voreingestellte Temperatur abzukühlen. Es besteht also ein potenzielles Problem darin, dass die in dem Kühlapparat gelagerten Lebensmittel und dergleichen während dieser langen Zeit schädigend beeinflusst werden könnten.

Das Diagramm von Fig. 1 veranschaulicht die Temperaturänderungen, wenn die wärmeisolierende Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist, unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben, außer dass die zugeführte elektrische Leistung auf 60 W, 70 W, 120 W und 200 W verändert wurde. Da wie oben, beschrieben die theoretische elektrische Leistung 48 W betrug, ist die zugeführte elektrische Leistung von 60 W 1,25 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung, die zugeführte elektrische Leistung von 70 W ist ungefähr 1,5 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung, die zugeführte elektrische Leistung von 120 W ist 2,5 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung, und die zugeführte Leistung von 200 W ist ungefähr 4,2 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung.

Wie aus diesem Diagramm hervorgeht, fiel mit einer zugeführten elektrischen Leistung von 60 W die Innenraumtemperatur erst auf den voreingestellten Wert ab, nachdem wenigstens 15 Minuten nach dem Schließen der wärmeisolierenden Tür vergangen waren. Es ist deshalb unmöglich, den Anforderungen der japanischen Industrienorm (JIS C9607) zu genügen, die vom Standpunkt der Qualitätssicherung der Lebensmittel aus vorgeschrieben ist. (Der Innenraum eines Kühlapparats soll innerhalb von 12 Minuten nach dem Schließen einer wärmeisolierenden Tür auf eine voreingestellte Innenraumtemperatur gekühlt sein.) Andererseits ermöglichte das Erhöhen der zugeführten elektrischen Leistung auf 70 W, den Innenraum des Kühlapparats in 12 Minuten auf die voreingestellte Temperatur zu kühlen. Durch ein weiteres Erhöhen der zugeführten elektrischen Leistung auf 120 W oder 200 W war es möglich, die voreingestellte Innenraumtemperatur früher zu erreichen.

Das Diagramm von Fig. 2 veranschaulicht die Temperaturänderungen, wenn die wärmeisolierende Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist, unter den gleichen Bedingungen wie oben beschrieben, außer dass die vorgegebene Innenraumtemperatur -1ºC betrug (Gefrierzone), die theoretische elektrische Leistung sich damit auf 70 W veränderte und die zugeführte elektrische Leistung auf 90 W, 105 W und 120 W verändert wurde. Da in diesem Fall die theoretische elektrische Leistung 70 W betrug, ist die zugeführte elektrische Leistung von 90 W 1,3 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung, die zugeführte elektrische Leistung von 105 W ist ungefähr 1,5 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung und die zugeführte elektrische Leistung von 120 W ist ungefähr 1,7 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung.

Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, ermöglicht eine Erhöhung der zugeführten elektrischen Leistung auf einen Wert, der wenigstens 1,3 mal so groß wie die theoretische elektrische Leistung ist, einen Innenraum innerhalb von 12 Minuten nach dem Schließen der wärmeisolierenden Tür, d. h. in einer solch kurzen Zeit, dass kein wesentlicher schädigender Einfluss auf die Qualität der Lebensmittel oder dergleichen vorliegt, auf eine vorgegebene Temperatur abzukühlen.

Das Diagramm von Fig. 4 veranschaulicht die Beziehungen zwischen einem einer Peltiervorrichtung zugeführten Strom und dem Wärmepumpvermögen der Peltiervorrichtung und dem Wirkungsgrad. Wie aus diesem Diagramm hervorgeht, erhöht sich das Wärmepumpvermögen der Peltiervorrichtung mit dem Strom, wenn der Temperaturunterschied konstant ist. Als weiteres Merkmal erreicht das Wärmepumpvermögen dann ein Maximum (Qmax) bei einer bestimmten Stromstärke, so dass der Wirkungsgrad ebenfalls maximal wird, wohingegen eine weitere Erhöhung der Stromstärke zu einer Abnahme des Wärmepumpvermögens (des Wirkungsgrads) führt. In der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist die einer Peltiervorrichtung zugeführte Stromstärke, die zu dem obenbeschriebenen maximalen Pumpvermögen Qmax führt, als Maximalstromstärke Imax definiert.

Das Diagramm von Fig. 5 veranschaulicht die Beziehung z wischen der elektrischen Leistung, die einer Peltiervorrichtung zugeführt wird, und der niedrigsten erreichbaren Temperatur in einem Innenraum. In diesem Diagramm wurde die Maximalstromstärke Imax der Peltiervorrichtung bei etwa 400 W erreicht. Die niedrigste erreichbare Temperatur im Innenraum pendelte sich in etwa so niedrig wie mit ungefähr 270 W ein. Die niedrigste erreichbare Temperatur wurde selbstverständlich im Wesentlichen mit einer zugeführten elektrischen Leistung erreicht, die weit geringer als die Leistung entsprechend den Betriebsbedingungen für Imax (d. h. 400 W in diesem Experiment) war, und die Zufuhr einer höheren elektrischen Leistung ist Verschwendung. In einem weiteren Experiment wurde bestätigt, dass, wenn die vorgegebene Innenraumtemperatur auf -7ºC und die theoretische elektrische Leistung auf 130 W eingestellt wurden, eine Zufuhr von 240 W elektrischer Leistung ausreichend waren, um den Innenraum innerhalb von 12 Minuten, nachdem die wärmeisolierende Tür nach ihrem Öffnen geschlossen worden war, auf die voreingestellte Temperatur abzukühlen. Das Verhältnis zwischen zugeführter elektrischer Leistung und theoretischer elektrischer Leistung betrug in diesem Fall 240/130 = 1,8.

Das Diagramm von Fig. 6 stellt die Beziehung zwischen dem Verhältnis von zugeführter elektrischer Leistung und theoretischer elektrischer Leistung und der Zeit dar, die erforderlich ist, um, nachdem die wärmeisolierende Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist, zu einer voreingestellten Innenraumtemperatur zurückzukehren, wobei sowohl die voreingestellte Innenraumtemperatur als auch die theoretische elektrische Leistung verändert wurden. In dem Diagramm gibt eine Kurve A ein Experiment an, bei dem die voreingestellte Innenraumtemperatur +3ºC und die theoretische elektrische Leistung 48 W betrugen, eine Kurve B zeigt ein weiteres Experiment, bei dem die voreingestellte Innenraumtemperatur -1ºC und die theoretische elektrische Leistung 70 W betrugen, eine Kurve C gibt ein weiteres Experiment an, bei dem die voreingestellte Innenraumtemperatur -4,7ºC und die theoretische elektrische Leistung 100 W betrugen, und eine Kurve D beschreibt noch ein weiteres Experiment, bei dem die voreingestellte Innenraumtemperatur -7ºC und die theoretische elektrische Leistung 130 W betrugen.

Wie aus dem Diagramm leicht entnommen werden kann, muss das Verhältnis aus zugeführter elektrischer Leistung und theoretischer elektrischer Leistung unter den jeweiligen Bedingungen um wenigstens einen Faktor von 1,3 erhöht werden, um den Innenraum innerhalb von 12 Minuten, nachdem die wärmeisolierende Tür nach ihrem Öffnen wieder geschlossen worden ist, auf die voreingestellte Innenraumtemperatur abzukühlen. Jedoch wird die Zeit, die erforderlich ist, um zu der voreingestellten Temperatur zurückzukehren, auch dann nicht wesentlich verkürzt, wenn die zugeführte elektrische Leistung signifikant erhöht wird. Außerdem wird die Qualität der Lebensmittel nicht wesentlich beeinflusst, vorausgesetzt, die Zeit, die erforderlich ist, um zu der voreingestellten Temperatur zurückzukehren, beträgt nicht mehr als 12 Minuten.

Umgekehrt hat eine Erhöhung der zugeführten elektrischen Leistung höhere laufende Kosten und einen unwirtschaftlichen Betrieb zur Folge. Es ist deshalb erforderlich, das Verhältnis von zugeführter elektrischer Leistung zur theoretischen elektrischen Leistung unter 2 zu steuern. In Anbetracht dessen ist das Verhältnis aus zugeführter elektrischer Leistung und theoretischer elektrischer Leistung in der vorliegenden Erfindung auf den Bereich von 1,3 bis 2 eingeschränkt.

Mit Bezug auf die Fig. 7 bis 12 wird nun eine Beschreibung der besonderen Konstruktion des kombinierten temperaturgeregelten Apparats gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben.

Der temperaturgeregelte Apparat gemäß dieser Ausführungsform ist in ein Gefrierfach 1, ein Auftaufach 2, ein gekühltes Lagerungsfach 3 und ein Tiefkühlfach 4 unterteilt. Die Temperatur der Fächer 1-4 wird für jedes Fach individuell und unabhängig geregelt. Die Fächer 1-4 sind in zwei Stufen gestapelt und als Ganzes in eine Tischkocheinrichtung 5 eingebaut, sodass sie vom ortsfesten Typ sind.

Das Gefrierfach 1 und das Auftaufach 2 können aus der Tischkocheinrichtung 5 herausgezogen werden um das Kochen zu erleichtern, während das gekühlte Lagerungsfach 3 und das Tiefkühlfach 4 in den Tisch 5 eingebaut sind.

Wie in Fig. 9 veranschaulicht ist, hat das Gefrierfach 1 (das Auftaufach 2) ein wärmeisolierendes Gehäuse 6 in Form eines nach oben zu öffnenden Kastens und eine wärmeisolierende Abdeckung 7, welche die Öffnung verschließt und geöffnet werden kann. Die wärmeisolierende Abdeckung 7 ist an ihren einander gegenüberliegenden Enden mit Griffen 8 versehen. Außerdem ist ein Griff 9 an der Vorderwand des wärmeisolierenden Gehäuses 6 angebracht.

Wie ebenfalls in Fig. 9 gezeigt ist, ist ein behälterförmiger erster thermischer Leiter 10, der aus Aluminium oder Ähnlichem hergestellt ist, im Inneren des wärmeisolierenden Gehäuses 6 angeordnet. An einer Rückseite eines Bodenteils des wärmeisolierenden Gehäuses 6 ist eine Peltiervorrichtung 12 in Kaskadenstruktur über einen zweiten thermischen Leiter 11, der beispielsweise aus Aluminium oder Ähnlichem in Form mehrerer Blöcke hergestellt ist, angeordnet. Des Weiteren ist an einer Außenfläche des zweiten thermischen Leiters 11 ein Umlaufkühlmantel 13 für ein Wärmeübertragungsmittel angefügt. An die Peltiervorrichtung 12 angeschlossene elektrische Versorgungsleitungen 14 und an den Umlaufkühlmantel 13 angeschlossene Schläuche 15 sind in einer lang gestreckten, flexiblen Anschlussschnur/Schlauch-Umhüllung 16 (siehe Fig. 11) aufgenommen und mit einer zweiten Wärme abstrahlenden Einheit 17 verbunden (siehe Fig. 8 und 9).

In einem Zustand, in dem das Gefrierfach 1 aus der Tischkocheinrichtung 5 herausgezogen ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, nimmt die Anschlussschnur/Schlauch- Umhüllung 16 eine lang gestreckte Form an. Wenn das Gefrierfach 1 eingeschoben ist, ist die Anschlussschnur/Schlauch-Umhüllung 16 in gekrümmter Form hinter dem Gefrierfach 1 untergebracht, wie durch die strichpunktierte Doppellinie angegeben ist. Übrigens sind die elektrischen Versorgungsleitungen 14 mit einer Stromversorgungssteuereinheit 18 verbunden, die nahe der zweiten Wärme abstrahlenden Einheit 17 angeordnet ist.

In dieser Ausführungsform besitzen das Gefrierfach 1 und das Auftaufach 2 ein geringeres Speichervermögen als das gekühlte Lagerungsfach 3 und das Tiefkühlfach 4, wobei die Schläuche 15 der beiden Fächer 1, 2 nur an eine Wärme abstrahlende Einheit, nämlich die zweite Wärme abstrahlende Einheit 17, angeschlossen sind. Jedoch äst jedes Fach mit seiner eigenen Stromversorgungssteuereinheit 18 ausgestattet. Die an das Gefrierfach 1 angeschlossene elektrische Versorgungsleitung 14 ist mit der Gefrierfach-Stromversorgungssteuereinheit 18 verbunden, während die an das Auftaufach 2 angeschlossene elektrische Versorgungsleitung 14 mit einer (nicht gezeigten) Auftaufach-Stromversorgungssteuereinheit verbunden ist.

Fig. 12 veranschaulicht im Einzelnen den Aufbau in der Umgebung des Umlaufkühlmantels 13 für das Wärmeübertragungsmittel. Dieser Umlaufkühlmantel 13 besitzt eine plattenförmige, Wärme übertragende Basis 21, die an eine Wärme abstrahlende Fläche der Peltiervorrichtung 12 gefügt ist. Von einem Umfangsabschnitt der Wärme übertragenden Basis 21 erstreckt sich ein erster Rahmen 22 in Richtung des zweiten thermischen Leiters 11. Der erste Rahmen 22 ist ein an seinem oberen und unteren Ende offenes Hohlprofil, das einen auf der Basis aufliegenden Endabschnitt 23 und einen lang gestreckten Abschnitt 22 hat, der sich von dem auf der Basis aufliegenden Abschnitt nach oben erstreckt, wobei er eine im Wesentlichen gestufte Querschnittsform aufweist. Der auf der Basis aufliegende Abschnitt 23 ist in flüssigkeitsdichter Weise an einem am Rand gelegenen Abschnitt einer oberen Oberfläche der Wärme übertragenden Basis 21 angebracht, wozu beispielsweise ein Klebstoff oder ein O-Ring zusammen mit einem Klebstoff verwendet werden.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, befindet sich der lang gestreckte Abschnitt 24 gegenüber und parallel zu einer Umfangswand des zweiten thermischen Leiters 11, wobei der Zwischenraum mit einem Klebstoff 25 ausgegossen ist, sodass der zweite Leiter 11 und der erste Rahmen 22 fest zusammengefügt sind.

Durch die Umfangswand des zweiten thermischen Leiters 11 und den lang gestreckten Abschnitt 24 erstrecken sich mehrere Fixierstifte 26, um jede Lageverschiebung zwischen dem zweiten thermischen Leiter 11 und dem ersten Rahmen 22 vor dem vollständigen Aushärten des Klebstoffs 25 zu verhindern. Der lang gestreckte Abschnitt 24 ist an einer seiner Außenflächen mit mehreren (in dieser Ausführungsform vier) Verstärkungsrippen 27 versehen, die sich in Richtung des auf der Basis aufliegenden Endabschnitts 23 erstrecken, wodurch dem ersten Rahmen 22 ermöglicht wird, starr zu bleiben.

Des Weiteren versieht die abgestufte oder, anders ausgedrückt, nichtlineare Konfiguration zwischen dem auf der Basis aufliegenden Endabschnitt 23 und dem lang gestreckten Abschnitt 24 den ersten Rahmen 22 sicherlich mit einer längeren Kriechstrecke von dem zweiten thermischen Leiter 11 des ersten Rahmens 22 zu der Wärme leitenden Basis 21, wodurch eine Wärmemenge zurückgeführt wird, die durch den ersten Rahmen 22 zurückfließt.

Mit einem am Rand gelegenen Teil der Unterseite der Wärme übertragenden Basis 21 ist ein zweiter hohler Rahmen 28, der an seiner Unterseite im Wesentlichen geschlossen und an seiner Oberseite offen ist, in flüssigkeitsdichter Weise über einen O-Ring, der dazwischen geschoben ist, verbunden. Der zweite Rahmen 28 ist an einem im Wesentlichen mittigen Abschnitt mit einem Zuflussrohr 30 und nahe seiner Umfangskante mit einem Abflussrohr 31 versehen.

Ein Verteilerelement 32, das in dem Hohlraum des zweiten Rahmens 28 angeordnet ist, ist mit einer Umfangswand 33 versehen, wobei eine obere Wand 34 in Weiterführung einer oberen Kante der Umfangswand 33 angeordnet ist und sich eine Anzahl von Düsenröhrchen 35 aus der unteren Wand 34 in Richtung der Wärme übertragenden Basis 21 erstreckt. Durch die Düsenabschnitte 35 hindurch sind jeweils Strahldüsen 36 ausgebildet.

Durch das Anbringen des Verteilerelements 32 innerhalb des zweiten Rahmens 28 wird auf der Seite des Verteilerelements 32 gegenüber dem Zuflussrohr 30 ein erster abgeflachter Raum 37 gebildet und auf einer Seite des Verteilerelements 32 gegenüber der Wärme übertragenden Basis 21 wird ein zweiter abgeflachter Raum gebildet. Des Weiteren ist ein Ableitungskanal 39 ausgebildet, der den zweiten Raum 38 mit dem Abflussrohr 31 verbindet.

Wenn das Wärmeübertragungsmittel 40, das aus gereinigtem Wasser, einem Gefrierschutzmittel oder dergleichen besteht (wobei in dieser Ausführungsform gereinigtes Wasser verwendet wird), durch das mittige Zuflussrohr 30 zugeführt wird, wie in der Zeichnung dargestellt ist, breitet es sich sofort in dem ersten Raum 37 aus und spritzt kräftig aus dem einzelnen Düsenabschnitt 35 (den Strahldüsen) im Wesentlichen senkrecht in Richtung der Unterseite der Wärme übertragenden Basis 21. Das Wärmeübertragungsmittel 40 trifft auf die Wärme übertragende Basis 21 und nimmt von dieser Wärme auf. Es läuft dann unverzüglich in den engen zweiten Raum 38 und strömt durch den Ableitungskanal 39 und das Abflussrohr 31 aus dem System heraus. Das auf diese Weise abgeleitete Wärmeübertragungsmittel 40 fließt durch die in Fig. 11 gezeigten Schläuche 15. Es wird dann in einer (nicht gezeigten) Kühlvorrichtung, die in der zweiten Wärme abstrahlenden Einheit 17, die in Fig. 9 gezeigt ist, angeordnet ist, einer Zwangskühlung ausgesetzt und wird dann mit Hilfe einer nicht gezeigten Pumpe dem Umlaufkühlmantel 13 wieder zugeführt. In Fig. 12 bezeichnet das Bezugszeichen 41 eine Schicht aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, die um den Umlaufkühlmantel 13 für das Wärmeübertragungsmittel aufgetragen ist.

Das gekühlte Lagerungsfach 3 (das Tiefkühlfach 4) besitzt ein wärmeisolierendes Gehäuse 51 in Form eines Kastens, der eine Öffnung durch die Vorderwand aufweist. Eine wärmeisolierende Tür 52 ist so angebracht, dass sie die Öffnung in der Vorderwand verschließt und geöffnet werden kann. In engem Kontakt zu einer Innenwand 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 mittigen Teils eines Wandabschnitts des ersten thermischen Leiters 53 angeordnet, wobei sich dieser Wandabschnitt gegenüber der Öffnung befindet oder - anders ausgedrückt - ein Stirnwandabschnitt des ersten thermischen Leiters 53 ist. An einer Rückseite des zweiten thermischen Leiters 54 ist nach einer Peltiervorrichtung 55 in Kaskadenstruktur ein Umlaufkühlmantel 56 für das Wärmeübertragungsmittel angeordnet. Der Umlaufkühlmantel 56 für das Wärmeübertragungsmittel gleicht in Aufbau und Funktionsweise demjenigen, der weiter oben mit Bezug auf Fig. 12 beschrieben worden ist, weshalb die Beschreibung seines Aufbaus und seiner Funktionsweise an dieser Stelle übergangen wird.

Um die Innenraumluft A (siehe Fig. 9 und Fig. 10), die im Inneren des gekühlten Lagerungsfachs 3 vorhanden ist, zu einer Strömung entlang einer oberen Umfangswand 53a des ersten thermischen Leiters 53, zu einem Auftreffen auf einer Stirnwand 53b, an welcher die Peltiervorrichtung 55 angeordnet ist, und dann zu einer Strömung entlang der Stirnwand 53b nach unten, wie durch Pfeile angegeben ist, zu veranlassen, ist die obere Umfangswand 53a an ihrer Innenseite mit einem eingebauten Ventilator 57 und einer Anzahl von Wärme absorbierenden Kühlrippen 58 versehen, die Führungskanäle haben, die sich parallel zueinander erstrecken. Außerdem sind die obere Umfangswand 53a und die Stirnwand 53b etwas dicker als die übrigen Wände des ersten thermischen Leiters 53.

Durch diese Funktionen des eingebauten Ventilators 57 und der Wärme absorbierenden Kühlrippen 58, die mit Führungskanälen versehen sind, wird eine große Kühlwirkung erzielt, wenn die Innenraumluft A dazu veranlasst wird, von der oberen Umfangswand 53a aus entlang einer Oberfläche der Stirnwand 53b zu strömen.

In dieser Ausführungsform werden das Gefrierfach 1 und das Auftaufach 2 verwendet, um nur die Sachen einzufrieren und aufzutauen, die erforderlich sind, sodass das Fassungsvermögen der beiden Fächer 1, 2 mit beispielsweise jeweils etwa 7 Litern verhältnismäßig gering ist. Hingegen werden das gekühlte Lagerungsfach 3 und das Tiefkühlfach 4 zur Lagerung verwendet, sodass das Fassungsvermögen der beiden Fächer 3, 4 mit beispielsweise jeweils etwa 30 Litern verhältnismäßig groß ist. Da das Fassungsvermögen der beiden Fächer 3, 4 groß ist und eine genaue Regelung ihrer Innenraumtemperaturen erforderlich ist, um die Qualität der gelagerten Lebensmittel und dergleichen konstant zu halten, sind das gekühlte Lagerungsfach 3 und das Tiefkühlfach 4 mit eigenen Wärme abstrahlenden Einheiten ausgestattet, nämlich mit der ersten Wärme abstrahlenden Einheit 59 bzw. mit der dritten Wärme abstrahlenden Einheit 60, wie in Fig. 8 gezeigt ist, um äußere Störungen so weit wie möglich zu reduzieren.

Mit Bezug auf Fig. 14 wird im Folgenden eine Beschreibung eines Beispiels für das Stromversorgungs-Steuerungssystem gegeben, das für die Temperaturregelung jedes der Fächer 1-4 des weiter obenbeschriebenen temperaturgeregelten Apparats verwendet werden kann. Die Zeichnung zeigt als Beispiel ein gekühltes Lagerungsfach 3, das ein wärmeisolierendes Gehäuse 71 in Form eines nach links zu öffnenden Kastens mit einer wärmeisolierenden Tür 72 hat, wobei die wärmeisolierende Tür 72 die Öffnung verschließt und geöffnet werden kann. An einer Innenwand des wärmeisolierenden Gehäuses 71 ist ein kastenförmiger thermischer Leiter 73, der beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist, angebracht. Eine Peltiervorrichtung 75 wird mit der von einer Gerätestromversorgung 6'1 gelieferten elektrischen Leistung betrieben, während ein eingebauter Ventilator 77 mit der von einer Ventilator-Stromversorgung 62 gelieferten elektrischen Leistung betrieben wird. Diese Gerätestromversorgung 61 und die Ventilator- Stromversorgung 62 werden durch Signale von einer Steuereinheit 63 gesteuert. Des Weiteren ist der thermische Leiter 73 an einer seiner Oberflächen nahe der Stelle, an welcher die Peltiervorrichtung 75 angeordnet ist, mit einem Temperaturfühler 64 versehen. Die Erfassungssignale von dem Temperaturfühler werden in die Steuereinheit 63 eingegeben.

Wenn die wärmeisolierende Tür 72 des gekühlten Lagerungsfachs 3 geöffnet wird oder wenn ein einzufrierender Artikel, etwa ein Lebensmittel, in das gekühlte Lagerungsfach gelegt wird, steigt die Innenraumtemperatur schnell an. Dieser Temperaturanstieg wird von dem Temperaturfühler 64 erfasst und auf der Grundlage eines Erfassungssignals von dem Temperaturfühler liefert die Steuereinheit 63 mittels der Gerätestromversorgung 61 eine hohe elektrische Leistung an die Peltiervorrichtung 75.

Als Folge sinkt die Temperatur des thermischen Leiters 73 insbesondere in der Jähe der Stelle, an der die Peltiervorrichtung 75 angeordnet ist, schnell ab. Die Temperatur des thermischen Leiters beginnt also auf eine Temperatur, bei welcher Wasser gefriert, oder auf eine niedrigere Temperatur zu sinken. Folglich wird, während die Erfassungssignale vom Temperaturfühler 64 überwacht werden, die dem eingebauten Ventilator 77 zugeführte elektrische Leistung zu einem Zeitpunkt, kurz bevor die Temperatur des thermischen Leiters unter einen Wert abfällt, bei dem Wasser gefriert, erhöht. Dies hat zur Folge, dass sich die lineare Geschwindigkeit der Innenraumluft erhöht, was zu einer höheren Wärmeleitfähigkeit an dem thermischen Leiter 73 führt. Das Ausfrieren von Wasser an der Oberfläche des thermischen Leiters 73 wird daher vermieden, wodurch es möglich wird, die Innenraumfeuchtigkeit hoch zu halten.

Übrigens kann das sehr schnelle Drehen des eingebauten Ventilators 77 entweder kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Jedoch führt ein Drehen des eingebauten Ventilators mit einer hohen Geschwindigkeit während einer unangemessen langen Zeit zu einer Verschwendung elektrischer Energie sowie außerdem zu schädigenden Einflüssen auf die Lagerung von frischem Gemüse und Ähnlichem. Es ist deshalb notwendig, einen Steuermodus so festzulegen, dass der Zeitraum, in dem sich der Ventilator mit hoher Geschwindigkeit dreht, so begrenzt ist, dass die Aufrechterhaltung der gewünschten Werte für Temperatur und Feuchtigkeit möglich ist, wobei die festgelegte Operation dann wiederholt ausgeführt werden kann.

Es kann das folgende besondere Beispiel angegeben werden:

- Fassungsvermögen des Innenraums: 30 Liter

- Wärmeisolierender Werkstoff: aufgeschäumtes Zwei-Komponenten-Harz vom FCKW-freien Typ; Stärke 80 mm

- Peltiervorrichtung: 142 Halbleiterelemente werden verwendet. Jedes Element hat eine quadratische Form mit einer Seitenlänge von 1,4 mm. Zweistufige Kaskadenstruktur. Sechs Vorrichtungen aus Halbleiterelementen sind angebracht.

- Wärmeabsorptionssystem: Ein erster thermischer Leiter, der aus Aluminium hergestellt ist, ist mit einem eingebauten Lüfter und Wärme aufnehmenden Rippen versehen. Spannung für den eingebauten Ventilator: 6 bis 12 V (Betriebsspannung: 6 V)

- Wärmeabgabesystem: Wiederumlauf-Typ, der gereinigtes Wasser als Wärmeübertragungsmittel verwendet. Schließlich erfolgt die Wärmeabgabe als Abstrahlung der Wärme von einem Kühlkörper in die Umgebungsluft.

- Voreingestellte Innenraumtemperatur des gekühlten Lagerungsfachs: 3,5ºC Temperatur der Umgebungsluft: 30ºC

Für die obenbeschriebene Ausführungsform erfolgte die Beschreibung des elektrischen Kühlapparats für den üblichen häuslichen Gebrauch. Diese Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen elektrischen Kühlapparat beschränkt, sondern kann beispielsweise auch auf einen gekühlten Aufbewahrungsbehälter, der auch als Kühlbox für Freihauslieferungen bezeichnet wird, angewendet werden. Es gibt ein System, bei dem in einem allein stehenden Haus oder in einem Wohnhaus mit mehreren Wohnungen, wie etwa einem Apartmenthaus, ein gekühlter Aufbewahrungsbehälter aufgestellt ist. Wenn der Empfänger nicht zuhause ist, wenn der Freihaus-Lieferservice eintrifft, hinterlässt der Überbringer ein Paket in dem gekühlten Aufbewahrungsbehälter und wirft einen Lieferschein in den Hausbriefkasten des Empfängers. Wenn der Empfänger wieder nach Hause kommt, erfährt er durch den Lieferschein von der Lieferung des Pakets und nimmt dann das Paket aus dem gekühlten Aufbewahrungsbehälter entgegen. Da dieser Aufbewahrungsbehälter, beispielsweise ein Vorratsschrank, eine Kühl- oder Gefrierfunktion für die Lagerung von leicht verderblichen Waren wie etwa Fleisch oder Fisch besitzt, kann der elektrische Kühlapparat gemäß der vorliegenden Erfindung Anwendung finden.