专利名称：用于产生冰块的方法和设备及具有这种设备的制冷器具、尤其是家用制冷器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过在至少ー个能够冷却到水的冰点以下的浸入元件上增长地冷冻水来产生冰块的方法，以及ー种所属的用于产生冰块的设备和ー种具有这种用于产生冰块的设备的制冷器具、尤其是家用制冷器具。
背景技术：
由WO 2009/010424A2公开了ー种用于产生可食冰方块的设备，其具有至少ー个导热的浸入元件，该浸入元件设有冰粘附面并且通过该冰粘附面适合于浸入到可食液体中。制冷器具在结构上与浸入元件连接，该浸入元件这样地配设有ー个用于至少将冰粘附面这样地冷却到液体冰冻温度的预给定的传热装置，使得在浸入元件的浸入状态中可冷冻存在于冰粘附面的附近周围环境中的液体并且能够由液体的一部分在冰粘附面上构成冰 方块。
发明内容
本发明的任务是，改善用于产生冰块的方法和设备，尤其是以简单的措施在成本或者说能量上高效地制造透明冰。该任务通过ー种用于通过在至少ー个能够冷却到水的冰点以下的浸入元件上增长地冷冻水来产生冰块的方法解決，该方法包括以下步骤给ー个容器提供水；将至少ー个浸入元件预冷却、尤其是热电式预冷却到水的冰点以下，尤其是借助帕尔贴元件进行预冷却；在预冷却之后将经预冷却的浸入元件浸入到水中；继续冷却并且保留所述至少ー个浸入元件在水中直到希望数量的水在浸入元件上冷冻成冰块；通过按照本发明的方法和按照本发明的设备能够用热电式制冷装置制造冰块、尤其是透明冰块。按照本发明的对至少ー个、尤其是多个浸入元件的预冷却能够实现用制冷装置制造冰块、尤其是透明冰块。制冷装置不必为此能够产生高的制冷功率。具有很小的制冷功率的制冷装置就足够的。因此，尤其是可以使用热电式制冷装置。热电式制冷装置在此可以尤其是无需费劲的压缩机和制冷剂循环就能应对。为了用热电式制冷装置呈现透明冰块，可以在设计时和在运行时考虑以下框架条件:如果在灌装水时浸入元件的温度位于ー个有利的范围中，那么可以在水与浸入元件第一次接触时尽管彻底地首先突然形成薄的浑浊冰层。但是该冰层在浸入元件被水完全浸润之后又解冻。冰结晶接下来延迟地进行，使得形成透明的冰块。
相反如果浸入元件在浸入到水容器中期间或者说之后紧接着过冷，那么直接在水与浸入元件接触时在其表面上形成浑浊的冰层，该冰层本身在浸入元件被水完全浸润之后不能再熔化并且作为浑浊物可见地保留在冰块中。如果浸入元件在浸入到水容器中期间或者说之后紧接着过热，那么围绕冰指的水冷却得过于缓慢，从而这可能导致水的明显冷却不足，而不开始形成冰。冰的形成或者说结晶然后在一些时间之后突然进行并且形成浑浊的冰块。冰结晶因此即便在有利的起始条件下也不允许过快地进行。如果临界的生长速度被超过，那么冰晶的晶格不能再构成透明的冰，因为这导致会导致浑浊冰的掺杂和晶格结构缺陷。在按照本发明的、热电式冰块提供器中，例如可以将具有浸入元件的冰指组件浸入到ー个具有水的容器、即灌满水的水槽中。水在各个指上冷冻并且水生长出冰块。如果冰块已经达到足够的大小，那么可以将冰指从水中取出或者可以去掉水槽。通过接下来对冰指组件的加热，冰块从冰指脱开。接下来可以重新生产另外的冰块。
冰块在经冷却的浸入到水中的浸入元件或者说冰指上制造。除了水的尤其是持久的运动外，按照本发明浸入元件或者说冰指的温度和水的温度是重要的，水的运动阻止在冰中封入气泡和其它干扰物质。在按照本发明的方法的一种实施方式中可以给容器提供温度在正5摄氏度和正I摄氏度之间、尤其是在正4摄氏度和正3摄氏度之间的水。即水温可以位于零摄氏度界限附近，但是不达到该零摄氏度界限，即水应当位于正摄氏度范围中，由此水不结冰。另一方面可能有意义的是，水不是明显更热，即不具有超过正5摄氏度的温度，以便不再不必要地延迟在浸入元件上对水的冷冻。按照本发明可以按照以下视点中的一个或多个设计或运行ー个尤其是热电式冷却的浸入兀件。对至少ー个浸入元件的预冷却可以在负5摄氏度和负20摄氏度之间的温度上进行。与其它方法不同，浸入元件此时不是浸入到水中并且接下来被冷却，而是在浸入之前就已经被冷却到按照本方法的温度并且接下来被浸入到水中。在所有的按照本发明的设计方案中，所述至少ー个浸入元件可以运动到水容器中，或者所述至少ー个浸入元件固定地安装并且ー个可运动地支承的水容器伸到所述至少ー个浸入元件上，使得浸入元件浸入到水中。在浸入之后对预冷却的浸入元件的加热可以在小于等于零摄氏度的温度上进行。在浸入之后对预冷却的浸入元件的加热尤其是可以在水表面的高度上的ー个位置上进行。在经预冷却的浸入元件的浸入之后，按照本发明不再连续地继续冷却浸入元件，而是允许或产生超过浸入温度的加热。为此可以要么减小或调节制冷装置的制冷功率要么提供足够地预加热的水。在浸入之后对预冷却的浸入元件的加热可以在小于等于负2摄氏度的温度上进行。在浸入之后对经预冷却的浸入元件的加热尤其是可以小于等于负3摄氏度的温度上进行。在浸入之后对经预冷却的浸入元件的加热也可以在此在水表面的高度上的ー个位置上进行。在预冷却之后浸入元件的浸入可以在具有在正I摄氏度和正5摄氏度之间的温度的水中进行。在预冷却之后浸入元件的浸入尤其是可以在具有在正3摄氏度和正4摄氏度之间的温度的水中进行。水可以根据所提供的水量和待产生的冰量不同地被温度处理。但是水尤其是被这样地温度处理，使得视预冷却的浸入元件的温度而定可以在浸入之后将浸入元件最高加热到小于等于零摄氏度或小于等于负2或负3摄氏度的温度。在所有按照本发明的方法设计方案中，可以由容器中的100重量份额的水产生10至20重量份额的冰块。通过由100重量份额的水产生仅10至20重量份额的冰块，始終保留剩余足够大量的剰余水，剰余水的热量可以对结冰层产生作用。按照本发明的用于产生冰块的设备包括ー个具有水的水容器；至少ー个浸入元件，它被配置用于浸入到水中，以便允许在所述浸入元件的表面上增长地冷冻水；和ー个用于将所述浸入元件冷却到水的冰点以下的制冷装置。在按照本发明的设备中，制冷装置具有一个热电式冷却装置、尤其是帕尔贴元件并且所述设备被配置用于借助热电式冷却装置、尤其是帕尔贴元件在所述浸入之前预冷却所述浸入元件。通过使用热电式冷却装置、尤其是帕尔贴元件能够用小的电功率以可靠的方式并 且非常有效地制造透明冰。该设备可以被配置用于使热电式冷却装置、尤其是帕尔贴元件以在它的额定冷却功率的10%和30%之间的、尤其是20%的冷却功率运行。该设备也可以具有加热装置，以便在所述浸入元件的浸入之前加热水。这尤其是当浸入元件已经冷却到零摄氏度以下很多度时和/或当应当由小的水量产生仅很少量的冰块时是有意义的。如果在浸入元件的浸入之前水过冷，那么这可能导致形成浑浊的闪冰。因此，为了避免浑浊的冰块，在浸入元件的浸入之前对水的加热可能是适宜的。该设备可以具有一个存储容器和ー个用于将水从存储容器输送到所述水容器中的管道连接，并且所述设备被配置用于借助所述加热装置在所述存储容器中提前加热水并且在所述浸入元件的浸入之前将水输送到所述水容器中。因此，水可以保持在预加热的存储容器中。这具有优点，即通过经预加热的存储容器使水始終具有限定的可预先确定的温度。该设备具有一个存储容器和ー个用于将水从存储容器输送到所述水容器中的管道连接，并且所述设备被配置用于借助所述加热装置、尤其是连续式加热器在将水从所述存储容器输送到所述水容器中期间加热水。在此水可以在存储容器中以任意温度保存。因此可以消除持久的再加热并且可以节省能量、尤其是用于加热的电能。当水从存储容器通过管道连接输送到水容器中时，加热通过连续式加热器仅在需要时进行。这也仅加热正好所需数量的水量。因此可以消除对存储容器中的所有水量的再加热并且节省了能量、尤其是电能。管道连接可以与泵连接。管道连接可以尤其是与电驱动的泵连接。例如可以使用ー个在家用器具中已知的膜片泵。水容器可以被构造用于接收400至600、尤其是500毫升水并且用于接收四个浸入元件的浸入区段、尤其是销状的浸入区段，所述浸入区段的长度为30至40、尤其是35毫米，直径为8至12、尤其是10毫米。在按照本发明的设备的一种特别的设计方案中，水容器可以被构造用于接收500毫升水并且用于接收四个浸入元件的销状的浸入区段，所述浸入区段的长度为35毫米，直径为10毫米。按照本发明，一种制冷器具、尤其是家用制冷器具可以配设所述的用于产生冰块的设备。按照本发明的设备可以安装在冷却和冷冻组合的冷却器具的冷却格中，其中，冰提供器的冷却体可以位于冷却器具的冷却空气通道中。冰块提供器的废热通过冷却体传递到冷却空气通道中的冷却空气流上。
本发明的一个举例的实施方式借助图I至4描述。由对该具体实施例的细节描述也得出本发明的其它一般性特征和优点。其示出图I示出具有用于产生冰块的设备的举例的家用制冷器具的立体视图；图2示出用于产生冰块的设备的立体视图；
图3示出在至少ー个浸入元件上冷冻液体期间按照图2的用于产生冰块的设备的带有液体容器的剖视图；图4示出按照图2的用于产生冰块的设备的带有加热装置的剖视图，以便在浸入元件的浸入之前加热水。
具体实施例方式在图I中所示的制冷器具I具有一个带有内部容器3的机身2。内部容器3限定ー个构造为冷却室4a和一个构造为冷冻室4b的制冷室4。机身2的前侧开ロ可借助两个门板5a和5b封闭。右边所示的门板5a通过铰链装置可围绕竖直轴线摆动地支承在机身2上。右边的门板5a具有ー个在封闭位置中面向冷却室4a的内侧6a。在内侧6a上能够支承一些内搁架7a_e。在所示的例子中，在冷却室4a中以可抽出的玻璃板8a的方式布置一个抽出板8。左边的门板5b通过铰链装置可围绕竖直轴线摆动地支承在机身2上。代替一个唯一的抽出板8或者说玻璃板8a也可以在冷却室4a中布置多个抽出板8或玻璃板8a。左边所示的门板5b具有ー个在封闭位置中面向冷冻室4b的内侧6b。在所示的例子中，在冷冻室4b中以可抽出的玻璃板8b的方式布置一个按照本发明的抽出板8。代替ー个唯一的抽出板8或者说玻璃板8b也可以在冷冻室4b中布置多个抽出板8或玻璃板8b。在所示的实施例中，制冷器具I具有ー个用于产生冰块的设备9。图2示出ー个用于产生冰块的设备9。在底架10上设有至少ー个浸入元件，在所示的例子中设有四个浸入元件11。浸入元件11优选与底架10刚性连接。浸入元件11与一个制冷装置12连接。浸入元件11被构造为竖直向下指向的冷却指。在所示的运行状态中，即在至少ー个浸入元件11上冷冻液体期间，浸入元件11伸入到液体容器13中。液体容器13能够借助ー个定位装置14运动。液体容器13能够借助定位装置14尤其是竖直地、例如在一个直线支承装置15上上下运动。通过ー个升降驱动装置16能够使液体容器13竖直运动，升降驱动装置驱动ー个其上固定有两个杠杆18a、18b的驱动轴17。为此，定位装置14可以具有两个栓19a、19b，借助它们可以尤其是通过直线支承装置15导向地使液体容器13竖直运动。直线支承装置15可以构造为导向槽、尤其是两个导向槽。液体容器13形成ー个水槽。设备9具有一个用于所产生的冰块22的收集容器20。收集容器20尤其是布置在液体容器13下方的ー个平面中。收集容器20尤其是设置液体容器13前面。ー个用于剩余液体的存储容器21直接设置在液体容器13下方。存储容器21在所示的例子中位于收集容器20旁边、尤其是紧靠收集容器20旁。液体容器13具有ー个尤其是向上敞开的导入开ロ 23。导入开ロ 23在按照图2的视图中被ー个盖24覆盖。盖24在此在该实施例中由两个盖瓣24a和24b构成。盖瓣24a和24b尤其是可摆动地支承在液体容器13上。盖瓣24a和24b可以通过弹簧装置预紧在图2所示的封闭位置中。此外在图2中示出一个用于新鮮液体、尤其是新鮮水的分流点25。图3示出在一个运行位置中的设备9。在该运行位置中，浸入元件11被制冷装置12冷却到液体的冰点以下，使得液体冷冻在所述至少ー个浸入元件11上。—旦液体容器13在ー个上方灌装位置中充分地被灌满，则借助定位装置14使它向下运动一段，由此阀28重新关闭并且能够通过在浸入元件11或者说冰指上冷冻液体开始制冰。在按照图3的运行位置中，定位装置14的杠杆18a和18b位于其中间位置中，SP 在运行位置中。冰结晶速度取决于每单位时间由剩余水排出的热量或者能够由冰指组件30、即具有浸入元件11的装置导出的热量。冰指组件30的冷却功率又取决于冷却体31的温度和电磁冷却装置12a或帕尔贴元件32的泵功率。冷却体31应当按照制冷器具I中的主导条件在优化的冷却功率方面被设计。因此，可导出的热量可以仅通过冰指组件30的大小、SP通过冰指或浸入元件11的数量、冰指或浸入元件11的直径、长度和浸入深度根据所希望的冰块大小并且通过帕尔贴元件32的泵功率来控制。但是因为帕尔贴元件32应当仅以其功率的约20%运行，所以通过帕尔贴元件32对热流的调节仅在很小的范围中是可行和有意义的。因此，水量和由此水容器13的大小应当得到特别重要的意义。水量应当足够大，由此通过持续的热量排出在冰块22上和由此在冰指组件30上将冰结晶限制在有利的程度上。在此要注意，不仅绝对的水容积是重要的，而且水容器13的尺寸也是重要的。因此，在冰块22和水容器13之间应当存在足够的空间，由此不会通过过快的冰生长局部地导致浑浊不清。冰结晶可以通过以下过程有目的开始在灌满水容器13之前将冰指组件30冷却到确定的温度，例如负5至负20摄氏度。这是预冷却阶段。在此可以轻易地抽走确定的热量。水在灌装时非常快地将它的一部分热量排出给经冷冻的冰指组件30，由此冰指组件变热并且部分地解冻，因为帕尔贴元件32不能足够快地将接收的热量从冰指组件30传导到冷却体31。水温可以在灌装时为至少正3至正4摄氏度，由此能够以足够的速度吸收足够的热量，这仅受到水的导热能力和在水与冰指组件30的冰指之间的温度降限制。优选地，冰指组件30仅从水吸走这么多能量，使得不能立即形成冰层或者说冰层在完全填满水容器13之后重新解冻，而是稍微延迟地开始冰結晶，由此保证不会导致过快的结冰和由此不会导致形成浑浊的冰。如果冰指组件30过于剧烈地变热，那么这可能如所述那样导致強烈延迟的结冰开始和由此导致冷却不足。如已经描述那样，在灌装时水容器13中的水温应当为至少正3至正4摄氏度，以便能够可靠地制造透明冰块22。在给水容器13灌装新鮮自来水时，大多保证了足够高的水温。如果用于冰提供器的储水保存在冷却格下方的箱中，那么水被冷却到冷却室温度，冷却室温度可以根据调节器位置和水容器13在冷却格中的位置而定地位于所需的正3至正4摄氏度以下，由此不再保证透明冰块22的可靠呈现。如果用于热电式水提供器的储水保存在冷却格内部的存储容器21中，那么剩余水的重新使用是有意义的，因为在每个制冰循环中应当将灌装在水容器13中的水的仅约10至20% (约500ml)转化为冰块22。如在图4中所示，水容器13的灌装通过泵33进行，该泵例如配有加热装置34，尤其是小型的连续式加热器34a。加热装置34可以设计有比较小的功率，因为当存储容器21中的水温位于零摄氏度附近时，灌装到水容器13中的水最多应当被加热3至4卡尔文温度。为了调节加热装置34，对存储容器21中的水温的检测是有意义的。如果存储容器21中的水温超过正3至正4摄氏度，例如在灌装新鲜自来水之后，那么加热装置34在灌装水容器13时不被接通。如果温度相反位于所需的正3至正4摄氏度以下，那么加热装置34可以根据所需的水加热程度不同強度地运行。
为了借助泵33将水从存储容器21泵送到水容器13，可以在存储容器21和水容器13之间设置管道连接35。也可以通过单独的加热装置将存储容器21中的整个储水持续地保持在约正4摄氏度的温度。但是这具有缺点，即比在连续式加热器时需要明显更多能量并且此外为了减少存储容器21的冰箱内室中的水的热排放必须阻隔热量，但是这对于在灌装存储容器21之后新鲜加入的热自来水的快速冷却又是不利的。通过冰提供器的部件、预冷却阶段和在灌装时在水容器13中的至少正3至正4摄氏度的水温的相互匹配的设计，能够用热电式的冰提供器任选地以足够的水运动在水容器13中生产透明冰块22。通过借助具有集成的连续式加热器的泵对水容器13的灌装能够保证，在灌装水容器13时的水温达到正3至正4摄氏度的所需的最低温度以便制造透明冰。此外，仅在正确的时间点以足够的程度加热所需的热量。费劲的、并且在冷却存储容器21中的水时起干扰作用的隔热可以被消除。水容器13此外应当设计得足够大，由此在水容器壁和冰块22之间的最窄部位上存在足够的剩余水，因为否则可能局部地导致浑浊。但是如果水容器13被设计得过大，那么为了形成冰必须冷却大的水量，这在能量上是不利的。
权利要求
1.用于通过在至少ー个能够冷却到水的冰点以下的浸入元件(11)上增长地冷冻水来产生冰块(22)的方法，该方法包括步骤 给ー个容器(13)提供水； 将所述至少ー个浸入元件(11)预冷却、尤其是热电式预冷却到水的冰点以下，尤其是借助一个帕尔贴元件(32)进行预冷却； 在所述预冷却之后将经预冷却的浸入元件(11)浸入到水中； 继续冷却并且保留所述至少ー个浸入元件(11)在水中直到希望数量的水在所述浸入元件(11)上冷冻成冰块(22 )。
2.根据权利要求I的方法，其特征在干，给ー个容器(13)提供具有在正5摄氏度和正I摄氏度之间、尤其是在正4摄氏度和正3摄氏度之间的温度的水。
3.根据权利要求I或2的方法，其特征在干，将所述至少ー个浸入元件(11)预冷却到在负5摄氏度和负20摄氏度之间的温度。
4.根据权利要求I至3之一的方法，其特征在于，在浸入之后将经预冷却的浸入元件(11)加热到小于等于零摄氏度的温度，尤其是在水表面的高度的ー个位置上加热。
5.根据权利要求4的方法，其特征在于，在浸入之后将经预冷却的浸入元件(11)加热到小于等于负2摄氏度、尤其是小于等于负3摄氏度的温度，尤其是在水表面的高度的ー个位置上加热。
6.根据权利要求I至5之一的方法，其特征在于，在所述预冷却之后将所述浸入元件(11)浸入到温度在正I摄氏度和正5摄氏度之间的水中。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，在所述预冷却之后将所述浸入元件(11)浸入到温度在正3摄氏度和正4摄氏度之间的水中。
8.根据权利要求I至7之一的方法，其特征在于，由所述容器(13)中的100重量份额的水产生10至20重量份额的冰块(22)。
9.用于产生冰块(22)的设备，包括ー个具有水的水容器(13);至少ー个浸入元件(11)，它被配置用于浸入到水中，以便允许在所述浸入元件(11)的表面上增长地冷冻水；和一个用于将所述浸入元件(11)冷却到水的冰点以下的制冷装置(12)，其特征在于，所述制冷装置(12)具有一个热电式冷却装置(12a)、尤其是帕尔贴元件(32)并且所述设备(9)被配置用于借助热电式冷却装置(12a)、尤其是帕尔贴元件(32)在所述浸入之前预冷却所述浸入元件(11)。
10.根据权利要求9的设备，其特征在于，所述设备被配置用于使所述热电式冷却装置(12a)、尤其是帕尔贴元件(32)以在它的额定冷却功率的10%和30%之间的、尤其是20%的冷却功率运行。
11.根据权利要求9或10的设备，其特征在于，所述设备(9)具有一个加热装置(34)，以便在所述浸入元件(11)的浸入之前加热水。
12.根据权利要求11的设备，其特征在于，所述设备(9)具有一个存储容器(21)和一个用于将水从存储容器(21)输送到所述水容器(13 )中的管道连接(35 )，并且所述设备(9 )被配置用于借助所述加热装置(34，34a)在所述存储容器(21)中预先加热水并且在所述浸入元件(11)的浸入之前将水输送到所述水容器(13)中。
13.根据权利要求11的设备，其特征在于，所述设备(9)具有一个存储容器(21)和ー个用于将水从存储容器(21)输送到所述水容器(13)中的管道连接(35)，并且所述设备(9)被配置用于借助所述加热装置(34 )、尤其是连续式加热器(34a)在将水从所述存储容器(21)输送到所述水容器(13)中期间加热水。
14.根据权利要求12或13的设备，其特征在于，所述管道连接(35)与一个尤其是电驱动的泵(33)连接。
15.根据权利要求9至14之一的设备，其特征在于，所述水容器(13)被构造用于接收400至600、尤其是500毫升水并且用于接收四个浸入元件(11)的浸入区段、尤其是销状的浸入区段，所述浸入区段的长度为30至40、尤其是35毫米，直径为8至12、尤其是10毫米。
16.具有根据权利要求9至15之一的用于产生冰块的设备(9)的制冷器具、尤其是家用制冷器具。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过在至少一个能够冷却到水的冰点以下的浸入元件(11)上增长地冷冻水来产生冰块(22)的方法，该方法包括步骤给一个容器(13)提供水；将所述至少一个浸入元件(11)预冷却、尤其是热电式预冷却到水的冰点以下，尤其是借助一个帕尔贴元件(32)进行预冷却；在所述预冷却之后将经预冷却的浸入元件(11)浸入到水中；继续冷却并且保留所述至少一个浸入元件(11)在水中直到希望数量的水在所述浸入元件(11)上冷冻成冰块(22)。本发明也涉及一种所属的设备(9)和一种具有这种设备(9)的制冷器具、尤其是家用制冷器具(1)。
文档编号F25C1/20GK102844636SQ201180018244
公开日2012年12月26日 申请日期2011年3月11日 优先权日2010年4月9日
发明者B·沃尔夫, B·黑格尔 申请人:Bsh博世和西门子家用电器有限公司