CH715229A1 - Cooling device with multiple temperature zones. - Google Patents
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Abstract
In einem Kühlgerät ist ein erster Verdampfer (40) in einem Kühlluftkanal vorgesehen. Mit einem Lüfter wird Luft von oben nach unten durch den Kühlluftkanal gefördert. Sie kehrt auf unterschiedlichen Höhen in zwei Temperaturzonen (2a, 2b) des Nutzraums (2) des Kühlgeräts zurück. Das Kühlmedium wird von unten nach oben durch den Verdampfer (40) gefördert. Durch geeignete Steuerung der Förderleistung des Lüfters sowie der Obergrenze (68a, 68b) und Verdampfungstemperatur des flüssigen Kühlmediums im Verdampfer (40) kann die Temperatur in den beiden Temperaturzonen (2a, 2b) auf unterschiedliche Solltemperaturen geregelt werden.A first evaporator (40) is provided in a cooling air duct in a cooling device. With a fan, air is conveyed through the cooling air duct from top to bottom. It returns at different heights in two temperature zones (2a, 2b) of the useful space (2) of the cooling device. The cooling medium is conveyed from bottom to top through the evaporator (40). The temperature in the two temperature zones (2a, 2b) can be regulated to different target temperatures by suitable control of the delivery rate of the fan as well as the upper limit (68a, 68b) and evaporation temperature of the liquid cooling medium in the evaporator (40).
Description
Beschreibung Gebiet der Erfindung [0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit mehreren Temperaturzonen sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb gemäss Oberbegriff der Hauptansprüche.Description Field of the Invention The invention relates to a cooling device with several temperature zones and a method for its operation according to the preamble of the main claims.
Hintergrund [0002] US 2009/0 188 262 beschreibt ein Kühlgerät, dessen Kühlraum in mehrere Temperaturzonen mit unterschiedlichen Solltemperaturen unterteilt ist. Es ist ein Kühlluftkanal vorgesehen, in welchem Luft aus der obersten Temperaturzone angesogen wird. Die Luft wird dem Verdampfer entlang geführt und über mehrere Verbindungsöffnungen zurück in die Temperaturzonen geleitet. An den Verbindungsöffnungen sind Luftklappen vorgesehen, die individuell gesteuert werden. Durch geeignete Steuerung dieser Luftklappen wir die Temperatur in den Temperaturzonen geregelt.Background US 2009/0 188 262 describes a cooling device whose cooling space is divided into several temperature zones with different target temperatures. A cooling air duct is provided, in which air is drawn in from the uppermost temperature zone. The air is guided along the evaporator and led back into the temperature zones via several connection openings. Air flaps are provided at the connection openings, which are individually controlled. The temperature in the temperature zones is regulated by suitable control of these air flaps.
Darstellung der Erfindung [0003] Es stellt sich die Aufgabe, ein Kühlgerät dieser Art bzw.» ein Verfahren zu dessen Steuerung mit verbesserter Temperaturregelung bereitzustellen.DESCRIPTION OF THE INVENTION It is the object of a cooling device of this type or » to provide a method for its control with improved temperature control.
[0004] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst.This object is solved by the subject matter of the independent claims.
[0005] Demgemäss umfasst das Kühlgerät zumindest die folgenden Elemente:[0005] Accordingly, the cooling device comprises at least the following elements:
- Einen Nutzraum: Dieser dient der Lagerung des Kühlguts. Dabei kann es sich insbesondere um Lebensmittel handeln. Es können jedoch auch andere Objekte gekühlt werden, wie z.B. Medikamente, medizinische Proben, Chemikalien usw.- A usable space: This is used to store the refrigerated goods. In particular, this can be food. However, other objects can also be cooled, e.g. Medicines, medical samples, chemicals, etc.
- Eine Wärmepumpe: Diese umfasst in an sich bekannterWeise zumindest einen ersten Verdampfer, einen Verflüssiger und einen Kompressor. Mit dem Kompressor wird ein Kühlmedium durch den Verflüssiger und den ersten Verdampfer gefördert. Beim ersten Verdampfer kann es sich um den einzigen Verdampfer handeln, oder es kann zusätzlich noch mindestens ein zweiter Verdampfer vorgesehen sein.- A heat pump: This comprises, in a manner known per se, at least a first evaporator, a condenser and a compressor. The compressor conveys a cooling medium through the condenser and the first evaporator. The first evaporator can be the only evaporator, or at least one second evaporator can also be provided.
- Einen Kühlluftkanal: Der Kühlluftkanal ist über mindestens eine Ansaugöffnung und mehrere Rückblasöffnungen mit dem Nutzraum verbunden. Die Rückblasöffnungen sind der Kühlstrecke entlang an verschiedenen, vertikal voneinander beabstandeten Positionen angeordnet.- A cooling air duct: The cooling air duct is connected to the usable space via at least one suction opening and several blow-back openings. The blow-back openings are arranged along the cooling section at different, vertically spaced positions.
- Einen Lüfter: Der Lüfter dient dazu, Luft im Kühlluftkanal von der Ansaugöffnung zu den Rückblasöffnungen zu fördern. Dadurch wird Luft vom Kühlraum zum ersten Verdampfer und wieder zurück gefördert, um so den Kühlraum zu kühlen.- A fan: The fan serves to convey air in the cooling air duct from the intake opening to the blow-back openings. As a result, air is conveyed from the refrigerator to the first evaporator and back again, in order to cool the refrigerator.
- Eine Steuerung: Die Steuerung ist dazu ausgestaltet, in den unterschiedlichen Temperaturzonen unterschiedliche Solltemperaturen aufrecht zu erhalten.- A controller: The controller is designed to maintain different target temperatures in the different temperature zones.
[0006] Weiter ist der Kompressor dazu ausgestaltet, das Kühlmedium von unten nach oben durch den ersten Verdampfer zu fördern. Bei dieser Flussrichtung des Kühlmediums befindet sich in einem unteren Bereich des ersten Verdampfers deutlich mehr flüssiges Kühlmedium als im oberen Bereich. Da das flüssige Kühlmedium beim Verdampfen seiner Umgebung mehr Wärme entzieht als das bereits verdampfte Medium, führt dies zu einem relativ starken, vertikalen Temperaturgradienten im ersten Verdampfer. Entsprechend wird die Luft, welche durch die verschiedenen Rückblasöffnungen strömt, unterschiedlich stark gekühlt.Furthermore, the compressor is designed to convey the cooling medium from bottom to top through the first evaporator. With this flow direction of the cooling medium, there is significantly more liquid cooling medium in a lower region of the first evaporator than in the upper region. Since the liquid cooling medium draws more heat from its surroundings when it evaporates than the medium that has already evaporated, this leads to a relatively strong, vertical temperature gradient in the first evaporator. Accordingly, the air that flows through the various blow-back openings is cooled to different degrees.
[0007] Die Steuerung des Geräts ist dazu ausgestaltet, die Menge von flüssigem Medium im ersten Verdampfer abhängig von den Solltemperaturen und den tatsächlichen Temperaturen in den Temperaturzonen zu steuern.The control of the device is designed to control the amount of liquid medium in the first evaporator depending on the target temperatures and the actual temperatures in the temperature zones.
[0008] Da die Obergrenze des flüssigen Kühlmediums im ersten Verdampfer (und somit der Bereich mit starker Kühlung) von der Menge von flüssigem Medium abhängig ist, kann auf diese Weise gesteuert werden, wie stark die Luft, welche durch die unterschiedlich hoch angeordneten Rückblasöffnungen strömt, gekühlt wird.Since the upper limit of the liquid cooling medium in the first evaporator (and thus the area with strong cooling) is dependent on the amount of liquid medium, it is possible in this way to control how strongly the air that flows through the differently arranged blow-back openings , is cooled.
[0009] Insbesondere kann die Steuerung dazu ausgestaltet sein, die Obergrenze des flüssigen Kühlmediums im ersten Verdampfer abhängig von den Solltemperaturen und den tatsächlichen Temperaturen in den Temperatürzonen oberhalb oder unterhalb mindestens einer ersten Rückblasöffnung einzustellen. Liegt diese Obergrenze unterhalb dieser ersten Rückblasöffnung, so wird die durch diese erste Rückblasöffnung geförderte Luft weniger gekühlt als wenn die Obergrenze oberhalb der ersten Rückblasöffnung liegt.In particular, the controller can be configured to set the upper limit of the liquid cooling medium in the first evaporator depending on the target temperatures and the actual temperatures in the temperature zone above or below at least a first blow-back opening. If this upper limit lies below this first blow-back opening, the air conveyed through this first blow-back opening is cooled less than if the upper limit lies above the first blow-back opening.
[0010] Mit Vorteil ist unterhalb (d.h. tiefer als) der ersten Rückblasöffnung mindestens eine zweite Rückblasöffnung vorgesehen. In diesem Falle ergeben sich zwischen der ersten und der zweiten Rückblasöffnung abhängig von der Obergrenze des flüssigen Kältemediums starke Unterschiede in der Kühlleistung, welche für eine individuelle Regelung der Kühlleistung im Bereich der beiden Rückblasöffnungen genutzt werden können.Advantageously, at least one second blow-back opening is provided below (i.e. lower than) the first blow-back opening. In this case, depending on the upper limit of the liquid cooling medium, there are strong differences in the cooling capacity between the first and the second blow-back opening, which can be used for individual regulation of the cooling capacity in the region of the two blow-back openings.
[0011] Eine besonders gute Regelung kann erreicht werden, wenn die Steuerung auch die Förderleistung des Lüfters abhängig von den Solltemperaturen und den tatsächlichen Temperaturen steuert. Indem die Förderleistung z.B. relativ hoch gewählt wird, kann die Austrittstemperaturan den Rückblasöffnungen erhöht werden, und zwar insbesondere an den Rückblasöffnungen, die tiefer als die Obergrenze des flüssigen Kühlmediums liegen.A particularly good regulation can be achieved if the control also controls the delivery capacity of the fan depending on the target temperatures and the actual temperatures. By e.g. is selected to be relatively high, the outlet temperature at the blow-back openings can be increased, in particular at the blow-back openings which are lower than the upper limit of the liquid cooling medium.
CH 715 229 A1 [0012] Ebenfalls ein guter Steuerparameter ist die Förderleistung des Kompressors. Demgemäss kann die Steuerung dazu ausgestaltet sein, die Förderleistung des Kompressors abhängig von den Solltemperaturen und den tatsächlichen Temperaturen in den Temperaturzonen zu steuern.CH 715 229 A1 [0012] Another good control parameter is the delivery capacity of the compressor. Accordingly, the control can be configured to control the delivery capacity of the compressor depending on the target temperatures and the actual temperatures in the temperature zones.
[0013] Mit der vorliegenden Technik ist es möglich, die Temperaturen bei den Rückblasöffnungen zu kontrollieren, ohne das bei den Rückblasöffnungen gesteuerte Verschlussmittel, wie z.B. Luftklappen, angeordnet sind. Die Erfindung kann allerdings auch in Kombination mit solchen gesteuerten Verschlussmitteln bei den Rückblasöffnungen eingesetzt werden, in welchem Falle die Temperaturen noch besser und/oder mit höherer Effizienz geregelt werden können.With the present technique it is possible to control the temperatures at the blowback openings without the closure means controlled at the blowback openings, e.g. Air flaps are arranged. However, the invention can also be used in combination with such controlled closure means in the blow-back openings, in which case the temperatures can be regulated even better and / or with greater efficiency.
[0014] Weiter können zwischen dem Verflüssiger und dem ersten Verdampfer mindestens zwei Drosseln angeordnet sein, und es kann ein Umschaltventil vorgesehen werden, um das Flussverhältnis von Kühlmedium zwischen den beiden Drosseln zu variieren. Mit anderen Worten kann also das Verhältnis der Flüsse durch die beiden Drosseln mit dem Umschaltventil variiert werden. Beispielsweise kann das Umschaltventil das Kühlmedium entweder durch die eine oder die andere Drossel führen, oder das Verhältnis kann auch variabel eingestellt werden. In beiden Fällen kann die Steuerung dazu ausgestaltet sein, die Menge von flüssigem Medium im ersten Verdampfer zumindest über das Umschaltventil zu steuern.Furthermore, at least two throttles can be arranged between the condenser and the first evaporator, and a changeover valve can be provided in order to vary the flow ratio of cooling medium between the two throttles. In other words, the ratio of the flows through the two throttles can be varied with the changeover valve. For example, the changeover valve can either guide the cooling medium through one or the other throttle, or the ratio can also be set variably. In both cases, the control can be configured to control the amount of liquid medium in the first evaporator at least via the changeover valve.
[0015] In einer Ausführung kann nebst dem ersten Verdampfer zumindest ein zweiter Verdampfer vorgesehen sein. Die erste der Drosseln führt Kühlmedium vom Kompressor am zweiten Verdampfer vorbei zum ersten Verdampfer. Die zweite der Drosseln führt Kühlmedium vom Kompressor zum zweiten Verdampfer. In diesem Fall kann über das Umschaltventil mehr oder weniger Kühlmedium durch den zweiten Verdampfer geführt werden, wodurch die Menge an flüssigem Kühlmedium sowie die Verdampfungstemperatur im ersten Verdampfer variiert werden kann. Insbesondere kann sich durch Überhitzung des Kältemittels im ersten Verdampfer eine höhere resultierende Lufttemperatur einstellen.[0015] In one embodiment, in addition to the first evaporator, at least one second evaporator can be provided. The first of the throttles leads cooling medium from the compressor past the second evaporator to the first evaporator. The second of the throttles leads cooling medium from the compressor to the second evaporator. In this case, more or less cooling medium can be passed through the second evaporator via the changeover valve, as a result of which the amount of liquid cooling medium and the evaporation temperature in the first evaporator can be varied. In particular, a higher resulting air temperature can result from overheating of the refrigerant in the first evaporator.
[0016] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kühlgeräts. Dabei wird die Menge von flüssigem Kühlmedium im ersten Verdampfer abhängig von den Solltemperaturen und den tatsächlichen Temperaturen in den Temperaturzonen gesteuert.[0016] The invention also relates to a method for operating such a cooling device. The amount of liquid cooling medium in the first evaporator is controlled depending on the target temperatures and the actual temperatures in the temperature zones.
[0017] Weiter kann auch die Förderleistung des Kompressors und/oder die Förderleistung des Lüfters abhängig von den Solltemperaturen und den tatsächlichen Temperaturen in den Temperaturzonen gesteuert werden.Furthermore, the delivery rate of the compressor and / or the delivery rate of the fan can be controlled depending on the target temperatures and the actual temperatures in the temperature zones.
[0018] Beim Kühlgerät handelt es sich mit Vorteil um einen Kühlschrank und/oder um ein Gefriergerät, insbesondere um ein Haushaltsgerät. Es kann sich jedoch auch um ein Kühlgerät für andere Anwendungen handeln, z.B. um ein Kühlgerät für Medikamente oder für anderes Kühlgut.The cooling device is advantageously a refrigerator and / or a freezer, in particular a household appliance. However, it can also be a refrigerator for other applications, e.g. a cooling device for medication or other refrigerated goods.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen [0019] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungender Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigt:BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further refinements, advantages and applications of the invention result from the dependent claims and from the description that follows with reference to the figures. It shows:
Fig. 1 eine Ansicht eines Teils eines Kühlgeräts (Türe nicht dargestellt),1 is a view of part of a refrigerator (door not shown),
Fig. 2 einen Ausschnitt des Kühlgeräts gemäss Fig. 1 von vorne,2 shows a section of the cooling device according to FIG. 1 from the front,
Fig. 3 eine Ansicht des Rückwandelements von schräg vorne,3 is a view of the rear wall element obliquely from the front,
Fig. 4 das Rückwandelement von Fig. 3 ohne Deckplatte,4 shows the rear wall element of FIG. 3 without a cover plate,
Fig. 5 die Deckplatte des Rückwandelements von Fig. 3,5 shows the cover plate of the rear wall element of FIG. 3,
Fig. 6 das Rückwandelement von Fig. 3 von schräg von hinten,6 the rear wall element of FIG. 3 obliquely from behind,
Fig. 7 eine Schnittansicht durch das Rückwandelement von Fig. 6,7 is a sectional view through the rear wall element of FIG. 6,
Fig. 8 die Schnittansicht von Fig. 7 von der Schnittseite her,8 is the sectional view of FIG. 7 from the cut side,
Fig. 9 ein etwas vereinfacht dargestelltes Detail von Fig. 8,9 is a somewhat simplified detail of FIG. 8,
Fig. 10 einen etwas vereinfacht dargestellten Schnitt durch das Rückwandelement und die Hinterwand des Geräts,10 is a somewhat simplified section through the rear wall element and the rear wall of the device,
Fig. 11 eine schematische Darstellung einiger der im vorliegenden Falle relevantesten Komponenten des Kühlgeräts,11 shows a schematic illustration of some of the most relevant components of the cooling device in the present case,
Fig. 12 eine schematische Ansicht des Nutzraums mit eingezeichneten Luftströmen von vorne,12 is a schematic view of the usable space with the air flows drawn in from the front,
Fig. 13 den Nutzraum von Fig. 12 von der Seite.Fig. 13 the usable space of Fig. 12 from the side.
CH 715 229 A1CH 715 229 A1
Wege zur Ausführung der Erfindung Definitionen:WAYS OF CARRYING OUT THE INVENTION Definitions:
[0020] Die Begriffe «hinten», «Rückseite», «vorne», «Vorderseite» sind so definiert, dass sich die Türe des Kühlgeräts vorne, d.h. auf der Vorderseite befindet, während die hinten am Gerät angeordnete Rückseite die der Türe gegenüber liegende Geräteseite bezeichnet.The terms "rear", "rear", "front", "front" are defined so that the door of the refrigerator is at the front, i.e. is located on the front, while the rear of the device indicates the side of the device opposite the door.
[0021] Begriffe wie «oben», «unten», «horizontal» und «vertikal» beziehen sich auf die bestimmungsgemässe Orientierung des Geräts, bei welcher die Türe vertikal verläuft.Terms such as "top", "bottom", "horizontal" and "vertical" refer to the intended orientation of the device, in which the door runs vertically.
[0022] Ein «Isolationsmaterial» ist ein Körper mit einer Wärmeleitfähigkeit von weniger als 0.1 W/mK, insbesondere von weniger als 0.05 W/mK. Beim Vakuum-Isolationspanelen kann der Wert sogar unter 0.01 W/mK liegen, z.B. bei 0.003-0.006 W/mK.An «insulation material» is a body with a thermal conductivity of less than 0.1 W / mK, in particular less than 0.05 W / mK. With vacuum insulation panels, the value can even be below 0.01 W / mK, e.g. at 0.003-0.006 W / mK.
Übersicht:Overview:
[0023] Fig. 1 und 2 zeigen als Beispiel eines Kühlgeräts einen Kühlschrank, wobei die Türe nicht gezeigt ist. Der Kühlschrank besitzt ein Gehäuse 1, in dessen Innern ein Nutzraum 2 zur Aufnahme von zu lagernden Lebensmitteln angeordnet ist. In einem Schnitt in vertikaler Richtung besitzt der Nutzraum 2 ungefähr rechteckigen Querschnitt.1 and 2 show a refrigerator as an example of a refrigerator, the door not being shown. The refrigerator has a housing 1, in the interior of which a useful space 2 is arranged for receiving food to be stored. In a section in the vertical direction, the usable space 2 has an approximately rectangular cross section.
[0024] An der Rückwand 2a des Nutzraums ist ein Rückwandelement 3 angeordnet, welches in Fig. 2 mit fettem Umriss hervorgehoben ist.On the rear wall 2a of the usable space, a rear wall element 3 is arranged, which is highlighted in FIG. 2 with a bold outline.
[0025] Der Nutzraum ist in der vorliegenden Ausführung in zwei Temperaturzonen 2a, 2b unterteilt. Zwischen den beiden Temperaturzonen 2a, 2b ist eine Zwischenwand 11 angeordnet, welche z.B. die Form eines Tablars oder Schubladendeckels haben kann. Die Zwischenwand 11 ist so ausgestaltet, dass sie einen Luftaustausch zwischen den beiden Temperaturzonen 2a, 2b zulässt.The usable space is divided into two temperature zones 2a, 2b in the present embodiment. An intermediate wall 11 is arranged between the two temperature zones 2a, 2b, which e.g. can have the shape of a shelf or drawer lid. The intermediate wall 11 is designed in such a way that it allows an air exchange between the two temperature zones 2a, 2b.
[0026] Die Zwischenwand kann ein Isolationsmaterial aufweisen.[0026] The intermediate wall can have an insulation material.
[0027] Den Temperaturzonen 2a, 2b sind unterschiedlichen Solltemperaturen zugeordnet. Mit Vorteil steigen die Solltemperaturen von unten nach oben an, d.h. der untersten Temperaturzone 2a ist die tiefste Solltemperatur zugeordnet.Different target temperatures are assigned to the temperature zones 2a, 2b. The target temperatures advantageously increase from bottom to top, i.e. the lowest target temperature is assigned to the lowest temperature zone 2a.
Rückwandelement:Back panel element:
[0028] Das Rückwandelement 3 ist in Fig. 3-7 von vorne und hinten und in Fig. 8 in einem vertikalen Schnitt dargestellt.The rear wall element 3 is shown in Fig. 3-7 from the front and rear and in Fig. 8 in a vertical section.
[0029] Es hat einen im Wesentlichen rechteckigen Umriss und hat Plattenform. Es besitzt einen Formkörper 4 aus einem Isolationsmaterial, z.B. aus expandiertem Polystyrol.It has a substantially rectangular outline and has a plate shape. It has a molded body 4 made of an insulating material, e.g. made of expanded polystyrene.
[0030] Auf der Vorderseite des Formkörpers 4 ist eine Deckplatte 5 befestigt. Sie besteht aus einem Material höherer Festigkeit als der Formkörper 4. Vorzugsweise besteht sie aus Kunststoff.On the front of the molded body 4, a cover plate 5 is attached. It consists of a material of higher strength than the molded body 4. It is preferably made of plastic.
[0031] Für einen optimalen Schutz erstreckt sich die Deckplatte 5 vorderseitig bevorzugt über das ganze Wandelement 3 oder zumindest über den ganzen Formkörper 4.For optimum protection, the cover plate 5 preferably extends on the front over the entire wall element 3 or at least over the entire molded body 4.
[0032] Vorzugsweise besitzt das Rückwandelement 3 einen ersten Abschnitt 3a (vgl. Fig. 7, 8) und einen zweiten Abschnitt 3b. Im Abschnitt 3a ist der Lüfter 10 angeordnet. In diesem Abschnitt 3a ist das Rückwandelement 3 in der Richtung von vorne nach hinten dicker als im zweiten Abschnitt 3b. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, dass Im Abschnitt 3a die beiden Teile 6a, 6b des Kühlluftkanals überlappen, während im Abschnitt 3b dies nicht der Fall ist. Durch diese Ausgestaltung nimmt das Rückwandelement 3 weniger Volumen ein.The rear wall element 3 preferably has a first section 3a (cf. FIGS. 7, 8) and a second section 3b. The fan 10 is arranged in section 3a. In this section 3a, the rear wall element 3 is thicker in the direction from the front to the rear than in the second section 3b. This takes into account the fact that the two parts 6a, 6b of the cooling air duct overlap in section 3a, while this is not the case in section 3b. With this configuration, the rear wall element 3 takes up less volume.
[0033] Die genaue Ausgestaltung des Rückwandelements 3 ist im vorliegenden Fall allerdings von untergeordneter Bedeutung. Es kann z.B. auch eine einfachere Plattenform besitzen.The exact design of the rear wall element 3 is, however, of secondary importance in the present case. For example, also have a simpler plate shape.
Kühlluftkanal:Cooling air duct:
[0034] Im oder am Rückwandelement 3 (oder an anderer Stelle im Gerät) kann ein Kühlluftkanal 6 ausgeformt sein. Er dient dazu, Kühlluft an einem Verdampfer vorbei zu führen. Ein beispielhafter Aufbau des Kühlluftkanals wird im Folgenden genauer beschrieben.A cooling air duct 6 can be formed in or on the rear wall element 3 (or elsewhere in the device). It is used to guide cooling air past an evaporator. An exemplary structure of the cooling air duct is described in more detail below.
[0035] In der dargestellten Ausführung ist ein erster Teil 6a des Kühlluftkanals an der Vorderseite des Formkörpers 4 ausgestaltet, und zwar zwischen dem Formkörper 4 und der Deckplatte 5. Dieser erste Teil ist am besten aus Fig. 4 und 10 ersichtlich.In the illustrated embodiment, a first part 6a of the cooling air duct is configured on the front of the molded body 4, namely between the molded body 4 and the cover plate 5. This first part is best seen in FIGS. 4 and 10.
[0036] Beispielsweise besitzt der Kühlluftkanal mehrere Ansaugöffnungen 7a-7i. Davon münden z.B. vier Ansaugöffnungen 7a-7d an den seitlichen Kanten 8a, 8b des Rückwandelements 3, insbesondere im oberen Viertel der seitlichen Kanten 8a, 8b, und die übrigen an der Oberkante 8c.For example, the cooling air duct has a plurality of intake openings 7a-7i. Of these, e.g. four suction openings 7a-7d on the lateral edges 8a, 8b of the rear wall element 3, in particular in the upper quarter of the lateral edges 8a, 8b, and the rest on the upper edge 8c.
[0037] Die Ansaugöffnungen 7a-7i bilden Kanalabschnitte, welche zwischen Vertiefungen 9a, 9b, 9c ... im Formkörper 3 und der Deckplatte 5 ausgeformt sind und die zu einem Lüfter 10 führen.The suction openings 7a-7i form channel sections which are formed between depressions 9a, 9b, 9c ... in the molded body 3 and the cover plate 5 and which lead to a fan 10.
CH 715 229 A1 [0038] Der Lüfter 10 ist im vorliegenden Beispiel bei einersich von vorne nach hinten durch den Formkörper erstreckenden Öffnung 12 angeordnet und in Fig. 9 im Detail dargestellt.CH 715 229 A1 In the present example, the fan 10 is arranged with an opening 12 extending from the front to the rear through the molded body and is shown in detail in FIG. 9.
[0039] Der gezeigte Lüfter 10 besitzt einen starren Rahmen 14, in welchem ein Lüfterrad 15 und dessen Antrieb angeordnet sind. Der Rahmen 14 kann über ein Dämpfelement 16 am Formkörper 4 befestigt sein.The fan 10 shown has a rigid frame 14 in which a fan wheel 15 and its drive are arranged. The frame 14 can be fastened to the molded body 4 via a damping element 16.
[0040] Das Dämpfelement 16 kann seinerseits in geeigneter Weise am Formkörper 4 befestigt sein. Hierzu ist, wie am besten in Zusammenschau von Fig. 6,7 und 9 ersichtlich, in der vorliegenden Ausführung ein Halterahmen 18 vorgesehen. Das Dämpfelement 16 ist zwischen einem Absatz 20 des Formkörpers 4 und dem Halterahmen 18 eingeklemmt.The damping element 16 can in turn be attached to the molded body 4 in a suitable manner. For this purpose, as can best be seen in conjunction with FIGS. 6, 7 and 9, a holding frame 18 is provided in the present embodiment. The damping element 16 is clamped between a shoulder 20 of the molded body 4 and the holding frame 18.
[0041] Der Halterahmen 18 ist in einer Vertiefung des Formkörpers 4 eingesetzt und vorzugsweise dort in Hinterschneidungen 24 eingeschnappt, sodass er nur unter Verformung entnommen werden kann.The holding frame 18 is inserted in a recess of the molded body 4 and preferably snapped there into undercuts 24, so that it can only be removed with deformation.
[0042] Weiter besitzt der Halterahmen 18 nach hinten ragende Vorsprünge 26, welche bei bestimmungsgemässer Montage des Rückwandelements 3 gegen die Vorderseite der Hinterwand 30 abgestützt werden, die sich hinter dem Rückwandelement 3 befindet und ein Gegenlager 32 bildet.Furthermore, the holding frame 18 has protrusions 26 projecting to the rear, which are supported against the front of the rear wall 30, which is located behind the rear wall element 3 and forms a counter bearing 32, when the rear wall element 3 is properly installed.
[0043] Hinten an der Öffnung 10 schliesst der zweite Teil 6b des Kühlluftkanals an, vgl. Fig. 6, 9, 10.At the rear of the opening 10, the second part 6b of the cooling air duct connects, cf. 6, 9, 10.
[0044] Hierzu besitzt der Formkörper 4 auf seiner Rückseite eine oder mehrere Ausnehmungen 34, welche den vorderseitigen Bereich des Teils 6b des Kühlluftkanals bildet bzw. bilden.For this purpose, the molded body 4 has on its rear side one or more recesses 34 which form or form the front area of part 6b of the cooling air duct.
[0045] Wie am besten aus Fig. 6 ersichtlich, erstreckt sich die Ausnehmung 34 vom Bereich des Lüfters 10 gegen unten, und zwar bis an das untere Ende des Formkörpers 4.As can best be seen from FIG. 6, the recess 34 extends from the area of the fan 10 towards the bottom, to the lower end of the molded body 4.
[0046] Der Formköper 4 kann in einer Ausführung zumindest zwei seitliche Begrenzungen 36 für die Ausnehmung 34 bilden, welche die Hinterwand 30 im montierten Zustand des Wandelements 3 berühren und so den Kühlluftkanal seitlich begrenzen.In one embodiment, the molded body 4 can form at least two lateral boundaries 36 for the recess 34, which touch the rear wall 30 in the assembled state of the wall element 3 and thus laterally limit the cooling air duct.
[0047] Eine odervorzugsweise beide dieser Begrenzungen 36 weist bzw. weisen zurückversetzte Bereiche auf, welche die Hinterwand nicht berühren und die mehrere seitlich angeordnete, erste Rückblasöffnungen 38a-38m des Kühlluftkanals an den Seitenkanten 8a, 8b des Rückwandelements 3 bilden.One or preferably both of these boundaries 36 has or have recessed areas which do not touch the rear wall and which form a plurality of laterally arranged first blow-back openings 38a-38m of the cooling air duct on the side edges 8a, 8b of the rear wall element 3.
[0048] Die ersten Rückblasöffnungen 38a-38m führen in die erste Temperaturzone 2a.The first blow-back openings 38a-38m lead into the first temperature zone 2a.
[0049] Weiter bildet die Rückwand seitlich angeordnete, zweite Rückblasöffnungen 38n. Diese führen in die zweite Temperaturzone 2b.The rear wall also forms laterally arranged second blow-back openings 38n. These lead to the second temperature zone 2b.
[0050] Weiter bildet der gezeigte Formkörper 4 eine obere Begrenzung 39a der Ausnehmung 34, welche die Hinterwand 30 im montierten Zustand des Wandelements 3 berührt. Mit Vorteil schliesst diese den zweiten Teil 6b des Kühlluftkanals nach oben ganz ab.Furthermore, the shaped body 4 shown forms an upper boundary 39a of the recess 34, which contacts the rear wall 30 in the assembled state of the wall element 3. This advantageously closes off the second part 6b of the cooling air duct at the top.
[0051] Zudem bildet der gezeigte Formkörper 4 eine untere Begrenzung 39b der Ausnehmung 34. In der dargestellten Ausführung weist die untere Begrenzung 39b einen oder mehrere zurückversetzte Bereiche auf, welcher bzw. welche die Hinterwand 30 nicht berührt und so einen oder mehrere untere, zweite Rückblasöffnungen 43 für den Kühlluftkanal an der Unterkante 8d des Rückwandelements 3 bildet bzw. bilden.In addition, the shaped body 4 shown forms a lower boundary 39b of the recess 34. In the illustrated embodiment, the lower boundary 39b has one or more recessed areas which do not touch the rear wall 30 and thus one or more lower, second Blow-back openings 43 for the cooling air duct on the lower edge 8d of the rear wall element 3 forms or form.
[0052] Auch die unteren zweiten Rückblasöffnungen 43 führen in die zweite Temperaturzone 2b.The lower second blow-back openings 43 also lead into the second temperature zone 2b.
[0053] Weiter kann der Formkörper 4 Abstandshalter 37 bilden, welche die Ausnehmung 34 gegen die Rückwand abstützen. Zudem können solche Abstandshalter 37 auch als Luftführungselemente eingesetzt werden.Furthermore, the molded body 4 can form spacers 37 which support the recess 34 against the rear wall. In addition, such spacers 37 can also be used as air guiding elements.
[0054] Wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Ausnehmung 34 mit Vorteil nicht überall gleich tief. Insbesondere besitzt sie einen oberen, tieferen Bereich 34a und einen unteren, weniger tiefen Bereich 34b. Durch diese Ausgestaltung kann der Luftfluss im Kühlluftkanal den Anforderungen entsprechend in ein gewünschtes Verhältnis gebracht werden.As can best be seen from FIG. 7, the recess 34 is advantageously not the same depth everywhere. In particular, it has an upper, lower region 34a and a lower, less deep region 34b. This configuration allows the air flow in the cooling air duct to be brought into a desired ratio in accordance with the requirements.
[0055] Wie aus Fig. 10 ersichtlich, ist in der Hinterwand 30 des Kühlgeräts der Verdampfer 40 einer Wärmepumpe angeordnet. Er ist thermisch mit einer Wandplatte 42 verbunden, welche die Innenseite der Hinterwand 30 bildet, d.h. die zum Nutzraum 2 hin gerichtete Seite.As can be seen from FIG. 10, the evaporator 40 of a heat pump is arranged in the rear wall 30 of the cooling device. It is thermally connected to a wall plate 42 which forms the inside of the rear wall 30, i.e. the side facing the usable space 2.
[0056] Die Ausgestaltung der Wärmepumpe wird weiter unten genauer beschrieben. Wie daraus ersichtlich, besitzt die vorliegende Ausführung des Kühlgeräts zwei Verdampfer, weshalb der Verdampfer 40 weiter unten teilweise als «erster Verdampfer 40» bezeichnet wird. Dabei werden Begriffe «erster» und «zweiter» Verdampfer lediglich zur Aufzählung verwendet und beschreiben nicht die Durchflussreihenfolge der Verdampfer. Vorzugsweise fliesst das Kältemedium zunächst durch den zweiten und danach durch den ersten Verdampfer.The configuration of the heat pump is described in more detail below. As can be seen from this, the present embodiment of the cooling device has two evaporators, which is why the evaporator 40 is sometimes referred to below as the “first evaporator 40”. The terms "first" and "second" evaporators are only used for enumeration and do not describe the flow sequence of the evaporators. The refrigerant preferably flows first through the second and then through the first evaporator.
[0057] Hinter dem Verdampfer 40, d.h. nach aussen hin, ist ein Isolationselement 44, insbesondere ein Vakuum-Isolationspanel, angeordnet.Behind the evaporator 40, i.e. to the outside, an insulation element 44, in particular a vacuum insulation panel, is arranged.
[0058] Der Bereich des Kühlluftkanals 6a, 6b, der mit dem Verdampfer 40 in Kontakt steht, wird als Kühlstrecke 13 bezeichnet.The area of the cooling air duct 6a, 6b which is in contact with the evaporator 40 is referred to as the cooling section 13.
[0059] Die Rückblasöffnungen 38a-38n und 43 sind der Kühlstrecke 13 entlang an verschiedenen, vertikal voneinander beabstandeten Positionen angeordnet.The blow-back openings 38a-38n and 43 are arranged along the cooling section 13 at different, vertically spaced apart positions.
CH 715 229 A1 [0060] Im Betrieb fördert der Lüfter 10 die Luft von vorne nach hinten, d.h. er saugt die Luft durch die Ansaugöffnungen 7a-7i an, fördert sie durch den ersten Teil 6a des Kühlluftkanals, durch die Öffnung 12, durch den zweiten Teil 6b des Kühlluftkanals und zu den Rückblasöffnungen 38a-38n und 43.CH 715 229 A1 In operation, the fan 10 conveys the air from front to back, i.e. it sucks in the air through the suction openings 7a-7i, conveys it through the first part 6a of the cooling air duct, through the opening 12, through the second part 6b of the cooling air duct and to the blow-back openings 38a-38n and 43.
[0061] Beispiele für entsprechende Luftströmungen sind gestrichelt in Fig. 4 und 6 eingezeichnet.Examples of corresponding air flows are shown in dashed lines in FIGS. 4 and 6.
[0062] Dabei wird die Luft bei ihrem Durchlauf durch den zweiten Teil 6b des Kühlluftkanals vom Verdampfer 40 gekühlt.The air is cooled by the evaporator 40 as it passes through the second part 6b of the cooling air duct.
[0063] In der gezeigten Ausführung läuft die Luft im Wesentlichen von oben nach unten durch den Kühlluftkanal und streicht von oben nach unten am Kühlelement bzw. Verdampfer 40 vorbei.In the embodiment shown, the air essentially runs from top to bottom through the cooling air duct and sweeps past the cooling element or evaporator 40 from top to bottom.
[0064] In der gezeigten Ausführung ist das Kühlelement (d.h. der Verdampfer 40) hinter der Wandplatte 42 angeordnet. Er kann jedoch auch im Kühlluftkanal selbst angeordnet und z.B. beidseitig von Kühlluft umströmt sein.In the embodiment shown, the cooling element (i.e. the evaporator 40) is arranged behind the wall plate 42. However, it can also be arranged in the cooling air duct itself and e.g. be surrounded by cooling air on both sides.
[0065] Die genaue Ausgestaltung des Verdampfers ist im vorliegenden Zusammenhang von untergeordneter Bedeutung. Er kann beispielsweise eingeschäumt oder frei im Luftstrom angeordnet sein. Es kann sich z.B. um einen Rohr-, Rollbondoder um einen Lamellen-Wärmetauscher handeln.The exact design of the evaporator is of secondary importance in the present context. For example, it can be foamed in or arranged freely in the air flow. For example, act as a tube, roll bond or finned heat exchanger.
[0066] Da im vorliegenden Beispiel die Luft an den Kanten 8a-8d des Rückwandelements 3 ein- und austritt, sind in diesem Bereich Spalten bzw. Abstände zu den angrenzenden Bauteilen des Nutzraums 2 vorzusehen, zumindest im Bereich der Ansaug- und Rückblasöffnungen.Since in the present example the air enters and exits at the edges 8a-8d of the rear wall element 3, gaps or distances to the adjacent components of the useful space 2 are to be provided in this area, at least in the area of the intake and blow-back openings.
Kühlbetrieb:Cooling mode:
[0067] Im Folgenden wird der Kühlbetrieb des Geräts genauer beschrieben.In the following, the cooling operation of the device is described in more detail.
[0068] Zunächst wird hierzu auf Fig. 11 verwiesen, welche die wichtigsten Komponenten des Kühlsystems des Geräts zeigt.First of all, reference is made to FIG. 11, which shows the most important components of the cooling system of the device.
[0069] Das Kühlgerät besitzt eine Wärmepumpe mit einem Kompressor 50, einem Verflüssiger 52, ein Umschaltventil 54, mehreren Drosseln 56a, 56b (welche im vorliegenden Fall als Kapillaren ausgestaltet sind), dem ersten Verdampfer 40 und einen zweiten Verdampfer 58.The cooling device has a heat pump with a compressor 50, a condenser 52, a changeover valve 54, a plurality of throttles 56a, 56b (which in the present case are configured as capillaries), the first evaporator 40 and a second evaporator 58.
[0070] Die Komponenten des Kühlgeräts werden von einer Steuerung 60 gesteuert. Diese kann auch mit Sensoren kommunizieren, welche den aktuellen Zustand des Geräts messen, wie z.B. einem ersten Temperatursensor 62a zum Messen der Temperatur in der ersten Temperaturzone 2a und einem zweiten Temperatursensor 62b zum Messen der Temperatur in der zweiten Temperaturzone 2b.[0070] The components of the cooling device are controlled by a controller 60. This can also communicate with sensors that measure the current state of the device, e.g. a first temperature sensor 62a for measuring the temperature in the first temperature zone 2a and a second temperature sensor 62b for measuring the temperature in the second temperature zone 2b.
[0071] Der Kompressor 50 besitzt eine variable Drehzahl, d.h. er kann von der Steuerung 60 mit mehreren, unterschiedlichen Drehzahlen > 0 betrieben werden.The compressor 50 has a variable speed, i.e. it can be operated by the controller 60 at several different speeds> 0.
[0072] Er fördert das Kühlmedium zum Verflüssiger 52, wo es unter Wärmeabgabe auskondensiert. Sodann strömt das flüssige Kühlmedium zum Umschaltventil 54.It conveys the cooling medium to the condenser 52, where it condenses out with the emission of heat. The liquid cooling medium then flows to the changeover valve 54.
[0073] Das Umschaltventil 54 wird von der Steuerung 60 gesteuert. In der vorliegenden Ausführung kann damit der Strom der Kühlflüssigkeit zwischen den Drosseln bzw. Kapillaren 56a, 56b umgeschaltet werden.The switching valve 54 is controlled by the controller 60. In the present embodiment, the flow of the cooling liquid between the throttles or capillaries 56a, 56b can thus be switched.
[0074] Die erste Kapillare 56a führt vom Umschaltventil 54 zum Eingang des bereits beschriebenen ersten Verdampfers 40. Die zweite Kapillare 56b führt vom Umschaltventil 54 zum Eingang des zweiten Verdampfers 58.The first capillary 56a leads from the changeover valve 54 to the input of the first evaporator 40 already described. The second capillary 56b leads from the changeover valve 54 to the input of the second evaporator 58.
[0075] Der zweite Verdampfer 58 ist in der vorliegenden Ausführung einem Gefrierfach 64 zugeordnet. Dieses ist thermisch vom Nutzraum 2 getrennt und es wird in der Regel mit einer tieferen Temperatur betrieben als der Nutzraum 2, z.B. bei einer Solltemperatur von -25 °C bis -10 °C.In the present embodiment, the second evaporator 58 is assigned to a freezer compartment 64. This is thermally separated from the utility room 2 and it is usually operated at a lower temperature than the utility room 2, e.g. at a target temperature of -25 ° C to -10 ° C.
[0076] Vorzugsweise findet zwischen dem Gefrierfach 64 und dem Nutzraum 2 kein Gasaustausch statt.There is preferably no gas exchange between the freezer compartment 64 and the utility space 2.
[0077] Mit dem Umschaltventil 54 kann das Kühlgerät, je nach Art des Umschaltventils 54, in zumindest zwei Betriebsmodi betrieben werden.With the switch valve 54, the cooling device, depending on the type of switch valve 54, can be operated in at least two operating modes.
[0078] In einem ersten Betriebsmodus ist das Umschaltventil 54 so eingestellt, dass das Kühlmedium durch die zweite Kapillare 56b fliesst. Somit durchläuft es zunächst den zweiten Verdampfer 58, wo es (je nach Temperaturverhältnissen) zumindestschonteilweiseverdampfen kann. Dann gelangt es über eine Verbindungsleitung 66 zum ersten Verdampfer 40.In a first operating mode, the changeover valve 54 is set such that the cooling medium flows through the second capillary 56b. It first passes through the second evaporator 58, where it can (depending on the temperature conditions) evaporate at least in part. Then it reaches the first evaporator 40 via a connecting line 66.
[0079] Im zweiten Betriebsmodus ist das Umschaltventil 54 so eingestellt, dass das Kühlmedium durch die erste Kapillare 56a fliesst. Somit umgeht es also den zweiten Verdampfer 58 und tritt direkt in den ersten Verdampfer 40 ein.In the second operating mode, the changeover valve 54 is set such that the cooling medium flows through the first capillary 56a. It thus bypasses the second evaporator 58 and enters the first evaporator 40 directly.
[0080] In beiden Betriebsmodi tritt das Kühlmedium von unten in den zweiten Verdampfer 40 ein. Die flüssige Phase des Kühlmediums wird sich somit im untersten Bereich des Verdampfers 40 ansammeln. Die Obergrenze des flüssigen Kühlmediums ist in Fig. 11 beispielsweise unter Bezugsziffer 68 eingezeichnet.In both operating modes, the cooling medium enters the second evaporator 40 from below. The liquid phase of the cooling medium will thus accumulate in the lowest area of the evaporator 40. The upper limit of the liquid cooling medium is shown in FIG. 11, for example under reference number 68.
[0081] Wie eingangs diskutiert, ist die Kühlwirkung des ersten Verdampfers 40 unterhalb dieser Obergrenze 68 stärker als oberhalb.As discussed at the outset, the cooling effect of the first evaporator 40 is stronger below this upper limit 68 than above.
[0082] Vom ersten Verdampfer 40 gelangt das Kühlmedium über eine Rückflussleitung 70 zurück zum Kompressor 50.The cooling medium passes from the first evaporator 40 back to the compressor 50 via a return line 70.
CH 715 229 A1 [0083] Die Rückflussleitung 70 kann über einen Wärmetauscher 72 mit den Drosseln bzw. Kapillaren 56a, 56b gekoppelt sein. Dadurch wird die Effizienz des Geräts verbessert.CH 715 229 A1. The return line 70 can be coupled to the throttles or capillaries 56a, 56b via a heat exchanger 72. This improves the efficiency of the device.
[0084] Das Grundprinzip der Funktionsweise des Geräts wird schematisch anhand Fig. 12 und 13 illustriert. Diese Figuren zeigen den Nutzraum 2 mit der ersten und der zweiten Temperaturzone 2a, 2b. Weiter werden das Rückwandelement 3 sowie der erste Verdampfer 40 dargestellt.The basic principle of the functioning of the device is illustrated schematically with reference to FIGS. 12 and 13. These figures show the usable space 2 with the first and second temperature zones 2a, 2b. The rear wall element 3 and the first evaporator 40 are also shown.
[0085] Der Kühlluftkanal wird generell mit der Bezugsziffer 6 bezeichnet. Der Lüfter ist nicht dargestellt.The cooling air duct is generally designated by the reference number 6. The fan is not shown.
[0086] Die Kühlluft, die durch die Ansaugöffnungen in den Kühlluftkanal 6a, 6b und von dort durch die Rückblasöffnungen 37a-38n, 43 zurück in den Nutzraum 2 fliesst, ist mit Pfeilen illustriert.The cooling air which flows through the suction openings into the cooling air duct 6a, 6b and from there through the blow-back openings 37a-38n, 43 back into the useful space 2 is illustrated by arrows.
[0087] Wie ersichtlich, wird die Kühlluft aus der ersten Temperaturzone 2a angesogen (Pfeile 72a). Sie fliesst durch den Kühlluftkanal 6 nach unten. Insbesondere läuft sie von oben nach unten durch die Kühlstrecke 13 am ersten Verdampfer 40 entlang.As can be seen, the cooling air is drawn in from the first temperature zone 2a (arrows 72a). It flows down through the cooling air duct 6. In particular, it runs from top to bottom through the cooling section 13 along the first evaporator 40.
[0088] Die Kühlluft tritt an verschiedenen vertikalen Positionen in die Rückblasöffnungen 38a-38n, 43.The cooling air enters the blow-back openings 38a-38n, 43 at various vertical positions.
[0089] Wenn sie durch eine der oberen Rückblasöffnungen tritt (Rückblasöffnungen 38a-38m im obigen Beispiel, Pfeile 72b), so fliesst sie in die erste Temperaturzone 2a. Wenn sie durch eine der unteren Rückblasöffnungen tritt (Rückblasöffnungen 38n und 43, Pfeile 72c), so tritt sie in die zweite Temperaturzone 2b.If it passes through one of the upper blow-back openings (blow-back openings 38a-38m in the example above, arrows 72b), it flows into the first temperature zone 2a. If it passes through one of the lower blowback openings (blowback openings 38n and 43, arrows 72c), it enters the second temperature zone 2b.
[0090] Von der zweiten Temperaturzone 2b wird die Luft durch eine oder mehrere Lücken oder Öffnungen 74 im Bereich der Zwischenwand 11 nach oben in die erste Temperaturzone 2a gefördert.The air is conveyed upward from the second temperature zone 2b through one or more gaps or openings 74 in the region of the intermediate wall 11 into the first temperature zone 2a.
[0091] Die Kühlwirkung des ersten Verdampfers 40 hängt davon ab, wo die Obergrenze 68 des flüssigen Kühlmediums liegt.The cooling effect of the first evaporator 40 depends on where the upper limit 68 of the liquid cooling medium is.
[0092] Liegt diese Obergrenze 68 relativ hoch (wie in Fig. 12 unter Bezugsziffer 68a dargestellt), so wird mindestens ein Teil der Kühlluft gekühlt, bevor sie durch die oberen («ersten») Rückblasöffnungen 38a-38m in die erste Temperaturzone 2a zurückfliesst. Es kann also eine relativ starke Kühlung der ersten Temperaturzone 2a erreicht werden.If this upper limit 68 is relatively high (as shown in FIG. 12 under reference number 68a), at least part of the cooling air is cooled before it flows back through the upper (“first”) blow-back openings 38a-38m into the first temperature zone 2a . A relatively strong cooling of the first temperature zone 2a can thus be achieved.
[0093] Liegt die Obergrenze 68 des flüssigen Kühlmediums relativ tief (wie in Fig. 12 unter Bezugsziffer 68b dargestellt), insbesondere unterhalb aller «ersten» Rückblasöffnungen 38a-38m, so wird primär nur die Luft gekühlt, welche durch die unteren («zweiten») Rückblasöffnungen 38n, 43 fliesst.If the upper limit 68 of the liquid cooling medium is relatively low (as shown in FIG. 12 under reference number 68b), in particular below all of the “first” blow-back openings 38a-38m, only the air that is cooled by the lower (“second ») Blow-back openings 38n, 43 flow.
[0094] Die Steuerung 60 kann die Position der Obergrenze 68 in verschiedener Weise beeinflussen. Zwei mögliche Stellwerte sind die Folgenden:The controller 60 can affect the position of the upper limit 68 in various ways. Two possible control values are the following:
- Sind der zweite Verdampfer 58 sowie ein Umschaltventil 54 vorgesehen, so ist bei ansonsten gleichen Betriebsparametern die Obergrenze 68 tiefer, wenn das Kühlmedium zuerst durch den zweiten Verdampfer 58 und erst dann durch den ersten Verdampfer 40 geführt wird, als wenn es direkt vom Umschaltventil 54 zum ersten Verdampfer 40 geführt wird.If the second evaporator 58 and a changeover valve 54 are provided, the upper limit 68 is lower with otherwise the same operating parameters if the cooling medium is first passed through the second evaporator 58 and only then through the first evaporator 40 than if it were directly from the changeover valve 54 is led to the first evaporator 40.
- Die Obergrenze 68 kann auch (selbst wenn kein Umschaltventil vorgesehen ist) durch die Förderleistung des Kompressors 50 beeinflusst werden. Wenn eine hohe Förderleistung gewählt wird, liegt die Obergrenze 68 höher, als wenn eine tiefere Förderleistung gewählt wird.The upper limit 68 can also (even if no changeover valve is provided) be influenced by the delivery capacity of the compressor 50. If a high delivery rate is selected, the upper limit 68 is higher than if a lower delivery rate is selected.
[0095] Ein weiterer wichtiger Betriebsparameter des Kühlgeräts ist die Förderleistung des Lüfters 10.Another important operating parameter of the cooling device is the delivery rate of the fan 10.
[0096] Ist diese sehr hoch, so findet kaum ein Wärmetausch zwischen dem Verdampfer 40 und der Luft statt, und die Luft, welche aus den Rückblasöffnungen 38a-38n sowie 43 in die Temperaturzonen 2a, 2b fliesst, hat im Wesentlichen dieselbe Temperatur wie die Luft, welche angesogen wird, d.h. die Temperatur T1 der ersten Temperaturzone 2a. Ist die Temperatur T2 der zweiten Temperaturzone 2b tiefer als T1, so wird die zweite Temperaturzone 2b erwärmt.If this is very high, there is hardly any heat exchange between the evaporator 40 and the air, and the air which flows from the blow-back openings 38a-38n and 43 into the temperature zones 2a, 2b has essentially the same temperature as that Air that is sucked in, ie the temperature T1 of the first temperature zone 2a. If the temperature T2 of the second temperature zone 2b is lower than T1, the second temperature zone 2b is heated.
[0097] Ist die Förderleistung des Lüfters 10 geringer, so verweilt die Luft länger in der Kühlstrecke 13 und wird vom Verdampfer 40 merklich abgekühlt. Dadurch können, je nach Position der Obergrenze 68 der flüssigen Phase im Verdampfer 40, die untere oder beide Temperaturzonen 2a, 2b abgekühlt werden.If the delivery rate of the fan 10 is lower, the air stays longer in the cooling section 13 and is noticeably cooled by the evaporator 40. Depending on the position of the upper limit 68 of the liquid phase in the evaporator 40, the lower or both temperature zones 2a, 2b can thereby be cooled.
[0098] Ist die Förderleistung des Lüfters 10 sehr gering, so wird die Luft zwar stark abgekühlt, aber deren Kühlleistung ist aufgrund des kleinen Volumenstroms gering.If the delivery capacity of the fan 10 is very low, the air is cooled down considerably, but its cooling capacity is low due to the small volume flow.
[0099] Im Folgenden wird die Temperaturregelung der Temperaturen in den beiden Temperaturzonen 2a, 2b anhand von Beispielen illustriert. Dabei bezeichnen T1 und T2 die momentanen Temperaturen in der ersten bzw. zweiten Temperaturzone 2a, 2b und Tisoll bzw. T2soll deren Solltemperaturen. Weiter wird als «hoher Flüssigkeitsstand» im Verdampfer 40 ein Zustand bezeichnet, bei welchem die Obergrenze 68 des flüssigen Kühlmediums im Verdampfer 40 oberhalb zumindest der untersten ersten Rückblasöffnung 38m liegt, vorzugsweise oberhalb mindestens der Hälfte der ersten Rückblasöffnungen 38a-38n, insbesondere oberhalb aller der ersten Rückblasöffnungen 38a-38n. Als «tiefer Flüssigkeitstand» im Verdampfer 40 wird ein Zustand bezeichnet, bei welchem die Obergrenze 68 des flüssigen Kühlmediums im Verdampfer 40 unter der untersten ersten Rückblasöffnung 38m liegt, insbesondere aberoberhalb eines Teils, vorzugsweise allerzweiten Rückblasöffnungen 38n, 43. Mögliche Massnahmen zur Beeinflussung der Obergrenze 68 sind oben beschrieben.The temperature control of the temperatures in the two temperature zones 2a, 2b is illustrated below with the aid of examples. T1 and T2 denote the instantaneous temperatures in the first and second temperature zones 2a, 2b and Tisoll and T2soll their target temperatures. A “high liquid level” in the evaporator 40 is also a state in which the upper limit 68 of the liquid cooling medium in the evaporator 40 lies above at least the lowest first blow-back opening 38m, preferably above at least half of the first blow-back openings 38a-38n, in particular above all of the first blow-back openings 38a-38n. A “low liquid level” in the evaporator 40 refers to a state in which the upper limit 68 of the liquid cooling medium in the evaporator 40 lies below the lowest first blow-back opening 38m, in particular, however, above a part, preferably every second blow-off openings 38n, 43. Possible measures for influencing the upper limit 68 are described above.
[0100] Ist T1 < T1 soll und T2 <T2soll: Die Steuerung 60 steuert das Gerät so, dass sich im Verdampfer 40 höchstens der tiefe Flüssigkeitsstand einstellt, um die Kühlleistung zu reduzieren. Mit Vorteil wird die Obergrenze 68 so tief eingestellt,If T1 <T1 target and T2 <T2 target: The controller 60 controls the device in such a way that the deepest liquid level in the evaporator 40 is at most, in order to reduce the cooling capacity. The upper limit 68 is advantageously set so low that
CH 715 229 A1 dass zumindest ein Teil der zweiten Rückblasöffnungen 38n, 43 oberhalb der Obergrenze 68 liegen. Zusätzlich kann die Steuerung 60 die Förderleistung des Lüfters 10 mindestens zeitweise erhöhen. Beide Massnahmen reduzieren die Abkühlung der Luft im Kühlluftkanal 6.CH 715 229 A1 that at least some of the second blow-back openings 38n, 43 are above the upper limit 68. In addition, the controller 60 can at least temporarily increase the delivery capacity of the fan 10. Both measures reduce the cooling of the air in the cooling air duct 6.
[0101] Ist T1 < Ti soll und T2 > T2soll: Die Steuerung 60 steuert das Gerät so, dass sich im Verdampfer 40 der tiefe Flüssigkeitsstand einstellt, sodass in erster Linie nur die in die zweite Temperaturzone 2b fliessende Luft gekühlt wird. Gleichzeitig kann die Förderleistung des Lüfters nötigenfalls mindestens zeitweise reduziert werden, um die Luft, die in die zweite Temperaturzone 2b eintritt, stark zu kühlen.If T1 <Ti target and T2> T2 target: The controller 60 controls the device so that the low liquid level is established in the evaporator 40, so that primarily only the air flowing into the second temperature zone 2 b is cooled. At the same time, the delivery rate of the fan can, if necessary, be reduced at least temporarily in order to greatly cool the air that enters the second temperature zone 2b.
[0102] Ist T1 > Tisoll und T2 < T2soll: Die Steuerung 60 steuert das Gerät so, dass sich im Verdampfer 40 der hohe Flüssigkeitsstand einstellt, sodass auch die in die erste Temperaturzone 2a fliessende Luft gekühlt wird. Gleichzeitig wird vorzugsweise die Förderleistung des Lüfters mindestens zeitweise so gross gewählt, dass die Luft im Luftkanal 6a, 6b keine Zeit hat, sich stark abzukühlen, sodass deren Temperatur bei Durchtritt durch die zweiten Rückblasöffnungen 38n, 43 eine Temperatur grösser als T2soll hat. Gleichzeitig hat sie aber mit Vorteil eine Temperatur kleiner Ti soll, sodass sie zur Kühlung der ersten Temperaturzone 2a beiträgt.If T1> Tisoll and T2 <T2soll: The controller 60 controls the device in such a way that the high liquid level is established in the evaporator 40, so that the air flowing into the first temperature zone 2a is also cooled. At the same time, the delivery rate of the fan is preferably chosen to be at least temporarily so great that the air in the air duct 6a, 6b has no time to cool down significantly, so that its temperature when it passes through the second blow-back openings 38n, 43 has a temperature greater than T2soll. At the same time, however, it advantageously has a temperature of less than Ti, so that it contributes to cooling the first temperature zone 2a.
[0103] Ist T1 > T1 soll und T2 >T2soll: Die Steuerung 60 steuert das Gerät so, dass sich im Verdampfer 40 der hohe Flüssigkeitsstand einstellt, sodass auch die in die erste Temperaturzone 2a fliessende Luft gekühlt wird. Gleichzeitig wird die Förderleistung des Lüfters mindestens zeitweise so gering gewählt, dass die Luft im Luftkanal genügend Zeit hat, sich so stark abzukühlen, sodass deren Temperatur bei Durchtritt durch die zweiten Rückblasöffnungen 38n, 43 eine Temperatur kleiner als T2soll hat, und dass deren Temperatur bei Durchtritt durch zumindest einen Teil der ersten Rückblasöffnungen 38a-38m eine Temperatur kleiner als Tisoll hat.If T1> T1 target and T2> T2 target: The controller 60 controls the device so that the high liquid level is established in the evaporator 40, so that the air flowing into the first temperature zone 2a is also cooled. At the same time, the delivery rate of the fan is selected at least temporarily so low that the air in the air duct has enough time to cool down so strongly that its temperature when passing through the second blow-back openings 38n, 43 is less than T2soll, and that its temperature is at Passing through at least part of the first blow-back openings 38a-38m has a temperature lower than Tisoll.
[0104] Diese Art der Regelung funktioniert für T2soll < Ti soll in relativ weiten Bereichen.This type of control works for T2 setpoint <Ti setpoint in relatively wide ranges.
[0105] Eine weitere Stellgrösse ist die Drehzahl bzw. Förderleistung des Kompressors 50. Durch eine Erhöhung der Drehzahl können die Kühlleistung erhöht und gleichzeitig die Verdampfungstemperatur reduziert werden. Umgekehrt können durch eine Reduktion der Drehzahl die Kühlleistung reduziert und die Verdampfungstemperatur erhöht werden.A further manipulated variable is the speed or delivery capacity of the compressor 50. By increasing the speed, the cooling capacity can be increased and the evaporation temperature reduced at the same time. Conversely, the cooling capacity can be reduced and the evaporation temperature increased by reducing the speed.
Bemerkungen:Remarks:
[0106] Mit Vorteil ist die erste Temperaturzone 2a ein Kühlfach mit einer Solltemperatur T1 soll zwischen 0 ° und 10 °C, insbesondere zwischen 2 und 7 °C.Advantageously, the first temperature zone 2a is a cooling compartment with a target temperature T1 target between 0 ° and 10 ° C, in particular between 2 and 7 ° C.
[0107] Die zweite Temperaturzone 2b ist ein Kaltlagerfach mit einer Solltemperatur T2soll zwischen -2 ° und 3 °C, insbesondere zwischen 0° und 3 °C.The second temperature zone 2b is a cold storage compartment with a target temperature T2set between -2 ° and 3 ° C, in particular between 0 ° and 3 ° C.
[0108] Mit Vorteil beträgt die Differenz T1 soll T2soll höchstens 10 °C, insbesondere höchstens 5 °C, z.B. um die Kondensatbildung in den kalten Bereichen gering zu halten.Advantageously, the difference T1 setpoint T2 should be at most 10 ° C, in particular at most 5 ° C, e.g. to keep the condensation in the cold areas low.
[0109] Die Förderleistung des Lüfters 10 sollte in einem zur Durchführung der obigen Massnahmen ausreichendem Bereich steuerbar sein. Für einen Kühlschrank mit einem Nutzraum 2 von 200 Litern hat sich eine Förderleistung im Bereich von 10 bis 30 m3/h z.B. als zweckmässig erwiesen. Andere Förderleistungen sind denkbar. Sie hängen u.a. von der Grösse des Nutzraums 2 sowie den Betriebsparametern der Wärmepumpe ab und können experimentell oder rechnerisch ermittelt werden.The delivery rate of the fan 10 should be controllable in a range sufficient to carry out the above measures. For a refrigerator with a usable space 2 of 200 liters, a delivery rate in the range of 10 to 30 m 3 / h has proven to be expedient, for example. Other funding options are conceivable. They depend, among other things, on the size of usable space 2 and the operating parameters of the heat pump and can be determined experimentally or mathematically.
[0110] Im obigen Beispiel sind zwei Temperaturzonen 2a, 2b vorgesehen. Es können jedoch auch mehr als zwei Temperaturzonen vorgesehen sein.In the example above, two temperature zones 2a, 2b are provided. However, more than two temperature zones can also be provided.
[0111] Mit Vorteil sind die Temperaturzonen übereinander angeordnet und/oder durch horizontale Trennwände 11 voneinander abgetrennt.Advantageously, the temperature zones are arranged one above the other and / or separated from one another by horizontal partition walls 11.
[0112] Die mindestens eine Ansaugöffnung 7a-7i ist höher als die Rückblasöffnungen 38a-38n, 43 angeordnet, bzw. mit dem Lüfter 10 wird die Luft von oben nach unten durch die Kühlstrecke 13 geführt, sodass der starke Temperaturgradient im Verdampfer 40 in effizienter Weise zur Steuerung der Temperaturen eingesetzt werden kann.The at least one suction opening 7a-7i is arranged higher than the blow-back openings 38a-38n, 43, or with the fan 10, the air is guided from top to bottom through the cooling section 13, so that the strong temperature gradient in the evaporator 40 is more efficient Way can be used to control the temperatures.
[0113] In der gezeigten Ausführung mündet mindestens eine der Ansaugöffnungen 7a-7i in der ersten Temperaturzone 2a. Mit Vorteil münden alle Ansaugöffnungen 7a-7i in der ersten Temperaturzone. Denkbar ist allerdings, dass mindestens eine Ansaugöffnung auch in der zweiten Temperaturzone 2b mündet.In the embodiment shown, at least one of the suction openings 7a-7i opens into the first temperature zone 2a. All the suction openings 7a-7i advantageously open into the first temperature zone. However, it is conceivable that at least one suction opening also opens into the second temperature zone 2b.
[0114] Im Bereich der Temperaturzonen 2a, 2b wird mit dem Lüfter 10 die Luft mit Vorteil von unten nach oben gefördert, d.h. die Luft tritt von der unteren, zweiten Temperaturzone 2b in die obere, erste Temperaturzone 2a.In the area of the temperature zones 2a, 2b, the fan 10 advantageously conveys the air from bottom to top, i.e. the air passes from the lower, second temperature zone 2b into the upper, first temperature zone 2a.
[0115] I n den obigen Beispielen ist ein Kühlschrank dargestellt. Das Kühlgerät kann jedoch z.B. auch als Tiefkühlgerät oder Weinkühler oder für anderes Kühlgut ausgestaltet sein, und/oder es kann sich um ein Kombinationsgerät mit mehreren Kühlzonen für unterschiedliche Temperaturen handeln.[0115] In the above examples, a refrigerator is shown. However, the refrigerator can e.g. can also be designed as a freezer or wine cooler or for other refrigerated goods, and / or it can be a combination device with several cooling zones for different temperatures.
[0116] Der Kühlluftkanal kann auch mindestens teilweise oder vollständig an anderer Stelle im Gerät angeordnet sein, z.B. in einer Seitenwand.The cooling air duct can also be arranged at least partially or completely elsewhere in the device, e.g. in a side wall.
[0117] Das Gefrierfach 64 ist, wie erwähnt, optional.As mentioned, the freezer compartment 64 is optional.
CH 715 229 A1 [0118] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann.CH 715 229 A1 While preferred embodiments of the invention are described in the present application, it should be clearly pointed out that the invention is not limited to these and can also be carried out in other ways within the scope of the following claims.
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