DE10145139A1 - Kältegerät mit zwei Verdampfern - Google Patents

Abstract

Ein Kältegerät weist einen Kältemittelkreis auf, in dem ein Verdichter (9) und zwei Verdampfer (5, 6) in Reihe verbunden und von einem Kältemittel durchströmt sind. Die in dem Kältemittelkreis zirkulierende Menge des Kältemittels ist so bemessen, dass das Kältemittel im wesentlichen vollständig in demjenigen (5) der zwei Verdampfer (5, 6) verdampft, der im Kältemittelkreis weiter stromaufwärts angeordnet ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Kältegeräte mit einem Kältemittelkreis, in dem zwei Verdampfer und ein Verdichter in Reihe verbunden und von einem Kältemittel durchströmt sind.
• Die Kältemittelkreise herkömmlicher Kältegeräte dieser Art weisen einen Sammler auf, in dem sich im Laufe einer Unterbrechung des Betriebs des Verdichters Kältemittel sammeln kann, welches bei Wiederaufnahme des Verdichterbetriebs diesem sofort zugeführt werden kann. Wenn der Verdichter eines solchen herkömmlichen Kältegerätes in Betrieb genommen wird, so vergeht dennoch eine gewisse Zeitspanne, bis flüssiges Kältemittel einen Verdampfer erreicht und ein diesem Verdampfer zugeordnetes Kühlfach zu kühlen beginnt. Während dieser Zeitspanne wird zwar zum Betrieb des Verdichters elektrische Energie verbraucht, es wird jedoch noch keine nutzbare Kühlwirkung erreicht.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem eine Kühlwirkung unmittelbar mit Inbetriebnahme des Verdichters erreichbar ist, und das somit einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad aufweist.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die in dem Kältemittelkreis zirkulierende Menge des Kältemittels so bemessen ist, dass dieses im wesentlichen vollständig in demjenigen der zwei Verdampfer verdampft, der weiter stromaufwärts im Kältemittelkreis angeordnet ist als der andere.
• Dies bedeutet, dass die Kühlleistung des als stromabwärts gelegenen, zweiten durchströmten Verdampfers allenfalls ein kleiner Bruchteil der Kühlleistung ist, die erreichbar ist, wenn er als erster durchströmt wird. Durch diese Dosierung des Kältemittels ist es möglich, den stromabwärtigen Verdampfer als Kältemittelsammler zu nutzen. Die Folge davon ist, dass bei Inbetriebnahme des Verdichters durch Absaugen des Kältemittels aus dem als Sammler fungierenden Verdampfer es zu einer Verdunstung von Kältemittel in diesem Verdampfer und damit zu einer sofortigen Abkühlung kommt.
• Die Verdampfer sind vorzugsweise in unterschiedlichen Höhen angeordnet, wobei der stromaufwärts gelegene höher liegt als der stromabwärtige Verdampfer.
• Die Kältemittelleitung des stromaufwärts gelegenen Verdampfers ist vorzugsweise auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge zum stromabwärts gelegenen Verdampfer hin durchgehend abschüssig. So kann bei Stillstand des Kältemittelkreises in dieser Leitung kondensierendes Kältemittel frei zum stromabwärts gelegenen Verdampfer hin abfließen. Um beide Verdampfer getrennt voneinander betreiben zu können, ist vorzugsweise ein Wegeventil im Kältemittelkreis angeordnet, dass es erlaubt, den stromaufwärts angeordneten Verdampfer aus dem Kältemittelkreis auszukoppeln.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
• Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Kältegerät, an dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
• Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreises für das Kältegerät aus Fig. 1; und
• Fig. 3 eine detailliertere Darstellung des Kältemittelkreises.
• Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Kältegerät mit einem Gehäuse 1, das zwei durch einen Zwischenboden 2 getrennte Innenfächer 3, 4, z. B. ein Gefrierfach und ein Normalkühlfach, aufweist, an deren jeweils Türen 7, 8 gegenüberliegenden Rückwänden Verdampfer 5 bzw. 6 montiert sind. Die Verdampfer 5, 6 werden von einem Verdichter 9 mit Kältemittel versorgt, der in Abhängigkeit von jeweils in den Innenfächern 3 bzw. 4 gemessenen Temperaturen intermittierend betrieben wird.
• Fig. 2 zeigt schematisch die Struktur des Kältemittelkreislaufs des Kältegeräts aus Fig. 1. In dem Kältemittelkreislauf sind der Verdichter 9, ein Wärmetauscher 10, der Verdampfer 5 des höher gelegenen Innenfachs 3 und der Verdampfer 6 des tiefer gelegenen Innenfachs 4 in Reihe zu einem geschlossenen Kreis verbunden. Die in diesem Kreis zirkulierende Kältemittelmenge ist so bemessen, dass im Kühlbetrieb, bei laufendem Verdichters das in den höher gelegenen Verdampfer 5 eingespeiste Kältemittel im wesentlichen verdampft ist, wenn der Kältemittelstrom den tiefer gelegenen Verdampfer 6 erreicht. Obwohl die zwei Verdampfer 5, 6 in Reihe verbunden sind, wird so im wesentlichen nur das höher gelegene Innenfach 3 gekühlt.
• Um auch das tiefer gelegene Innenfach 4 kühlen zu können, ist ein Wegeventil 11 mit zwei Schaltstellungen mit dem Ausgang des Verdichters 10 verbunden, welches in seiner ersten Schaltstellung den Kältemittelstrom dem Eingang des Verdampfers 5 und in seiner zweiten Schaltstellung unter Ausgliederung des Verdampfers 5 aus dem Kältemittelkreis direkt dem Eingang des Verdampfers 6 zuführt.
• Die Verdampfer 5, 6 sind in an sich bekannter Weise als Rollbond-Verdampfer ausgebildet, mit einer Verdampferplatte aus einem gut wärmeleitenden Material und einer an einer Seite der Platte in innigem Kontakt mit dieser angeordneten, in wechselnde Richtungen verlaufenden Kältemittelleitung 12. Die Kältemittelleitung 12 ist vom Eingang 13 bis zum Ausgang 14 des Verdampfers 5 abschüssig. Hierdurch wird erreicht, dass Kältemittel, welches bei ausgeschaltetem Verdichter 9 im Verdampfer 5 rekondensieren kann, sich nicht in diesem sammelt, sondern in den tiefer gelegenen Verdampfer 6 abfließt, der so als ein Sammelbehälter für das Kältemittel fungiert. Der Einfachheit halber kann der tiefer gelegene Verdampfer 6, wie in der Figur gezeigt, die gleiche Struktur wie der höher gelegene Verdampfer 5 haben.
• Wenn einer der (nicht dargestellten) in den Innenfächern 3, 4 angeordneten Temperatursensoren Kühlbedarf des jeweiligen Innenfachs anzeigt und der Verdichter 9 in Gang gesetzt wird, so saugt dieser Kältemittel aus dem tiefer gelegenen Verdampfer 6 ab. Der hieraus resultierende Druckabfall im Verdampfer 6 führt zur Verdampfung von Kältemittel darin und damit zu einer Kühlung des Innenfachs 4. Diese Kühlung findet unabhängig davon statt, ob der Kühlbedarf für das obere Innenfach 3 oder für das untere Innenfach 4 festgestellt worden ist. Sie ist aber auch dann, wenn der Kühlbedarf im oberen Innenfach 3 vorliegt, im allgemeinen erwünscht, da sie die Zeit verlängert, die verstreichen kann, bis erneut flüssiges Kältemittel in den Verdampfer 6 geleitet werden muss, um das untere Fach 4 zu kühlen.
• Fig. 3 zeigt eine detailliertere Darstellung bzw. eine Weiterentwicklung des Kältemittelkreises aus Fig. 2. Bereits mit Bezug auf Figs. 1 und 2 erläuterte Elemente des Kältemittelkreises sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Kältemittel vom Wärmetauscher 10 erreicht das Wegeventil 11 über einen Trockner 15. Kapillarleitungen 16, 17, die die Ausgänge des Wegeventils 11 bilden, sind im Innern einer Rückstromleitung 18 geführt, durch die entspanntes Kältemittel vom Ausgang des tiefer gelegenen Verdampfers 6 dem Verdichter 9 zugeführt wird. Beide Kapillarleitungen sind am äußeren Rand des Verdichters 6 entlang geführt, da sie das Kältemittel jedoch unter hohem Druck führen, kommt es in den Kapillarleitungen zu keiner wesentlichen Verdampfung. Diese findet erst statt, wenn nach Durchgang durch eine Drosselspirale 19 bzw. 20 das entspannte Kältemittel in die Kältemittelleitung 12 des Verdampfers 6 bzw. 5 eintritt.
• Beide Verdampfer 5, 6 sind mit elektrischen Heizelementen 21 versehen, die dazu dienen können, an der Oberfläche der Verdampfer 5, 6 kondensierte Luftfeuchtigkeit aus den Innenfächern 3, 4 aufzutauen und zu beseitigen oder speziell im Falle des unteren Verdampfers 6, der aus der Verdampfung von gesammeltem Kältemittel bei Inbetriebnahme des Verdichters resultierende Abkühlung entgegenzuwirken, wenn die im Innenfach 4 aufrechtzuerhaltende Temperatur ausnahmsweise höher ist als die Umgebungstemperatur.

Claims (5)

1. Kältegerät mit einem Verdichter (9) und zwei Verdampfern (5, 6), die in einem Kältemittelkreis in Reihe verbunden und von einem Kältemittel durchströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Kältemittelkreis zirkulierende Menge des Kältemittels so bemessen ist, dass das Kältemittel im wesentlichen vollständig in demjenigen (5) der zwei Verdampfer (5, 6) verdampft, der im Kältemittelkreis weiter stromaufwärts angeordnet ist.

2. Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreis keinen von den Verdampfern (5, 6) verschiedenen Kältemittelsammler aufweist.

3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, wobei der stromaufwärts angeordnete Verdampfer (5) höher angeordnet ist als der stromabwärts angeordnete Verdampfer (6).

4. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Verdampfer (5) eine Kältemittelleitung (12) aufweist, die auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge zum stromabwärts gelegenen Verdampfer (6) hin durchgehend abschüssig ist.

5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Wegeventil (11) zum selektiven Auskoppeln des stromaufwärts angeordneten Verdampfers aus dem Kältemittelkreis aufweist.