DE102018216635A1 - Refrigerator with two temperature zones - Google Patents
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Abstract
Der Kältemittelkreislauf eines Kältegeräts umfasst, einen Verdichter (1), einen eine erste Temperaturzone (18') kühlenden ersten Verdampfer (8'), einen eine zweite Temperaturzone (18") kühlenden zweiten Verdampfer (8"), jeweils zwischen einen Druckanschluss (2) des Verdichters (1) und einem Einlass der Verdampfer (8', 8") angeordnete erste und zweite vorgeschaltete Drosselstellen (7', 7") und eine zwischen einem Auslass des ersten Verdampfers (8') und einem Sauganschluss (13) des Verdichters (1) angeordnete nachgeschaltete Drosselstelle (9'). Die erste vorgeschaltete Drosselstelle (7'), der erste Verdampfer (8') und die nachgeschaltete Drosselstelle (9') sind in einem ersten Zweig (3') und die zweite vorgeschaltete Drosselstelle (7") und der zweite Verdampfer (8") in einem zweiten Zweig (3") des Kältemittelkreislaufs angeordnet. Die Zweige sind zwischen dem Druckanschluss (2) und dem Sauganschluss (13) des Verdichters (1) parallel verbunden.The refrigerant circuit of a refrigeration device comprises a compressor (1), a first evaporator (8 ') cooling a first temperature zone (18'), a second evaporator (8 ") cooling a second temperature zone (18"), each between a pressure connection (2 ) of the compressor (1) and an inlet of the evaporators (8 ', 8 ") arranged first and second upstream throttling points (7', 7") and one between an outlet of the first evaporator (8 ') and a suction connection (13) of the Compressor (1) arranged downstream throttle point (9 '). The first upstream restriction (7 '), the first evaporator (8') and the downstream restriction (9 ') are in a first branch (3') and the second upstream restriction (7 ") and the second evaporator (8") arranged in a second branch (3 ") of the refrigerant circuit. The branches are connected in parallel between the pressure connection (2) and the suction connection (13) of the compressor (1).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät mit zwei Temperaturzonen, typischerweise einer Gefrier- und einer Normalkühlzone.The present invention relates to a refrigerator, in particular a household refrigerator with two temperature zones, typically a freezer and a normal cooling zone.
Preiswerte Geräte dieses Typs haben meist einen Kältemittelkreislauf, in welchem Verdampfer der beiden Temperaturzonen in Reihe verbunden sind und nacheinander von dem vom Verdichter umgewälzten Kältemittel durchströmt werden. Die Energieeffizienz dieser Geräte ist unbefriedigend, da die Verdampfungstemperatur der Zone höherer Temperatur im Betrieb zumeist durch die Verdampfungstemperatur der Zone niedriger Temperatur dominiert wird, d.h. das Kältemittel deutlich stärker abgekühlt wird, als dies zum Kühlen der Temperaturzone höherer Temperatur eigentlich nötig wäre. Zusätzlich bewirkt die niedrige Verdampfungstemperatur eine unerwünschte Austrocknung des Kühlguts und die Bildung von großen Mengen Reif auf dem Verdampfer der wärmeren Temperaturzone, zu dessen Erzeugung viel Kältemittel nutzlos verdampft, und der später unter Aufwand von zusätzlicher Energie abgetaut und verdampft werden muss.Inexpensive devices of this type usually have a refrigerant circuit in which evaporators of the two temperature zones are connected in series and the refrigerant circulated by the compressor flows through them one after the other. The energy efficiency of these devices is unsatisfactory since the evaporating temperature of the higher temperature zone during operation is mostly dominated by the evaporating temperature of the lower temperature zone, i.e. the refrigerant is cooled significantly more than would actually be necessary to cool the higher temperature zone. In addition, the low evaporation temperature causes undesirable drying of the refrigerated goods and the formation of large amounts of frost on the evaporator in the warmer temperature zone, for the production of which a lot of refrigerant evaporates uselessly, and which later has to be defrosted and evaporated with the use of additional energy.
Aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit zwei Temperaturzonen anzugeben, das kostengünstig realisierbar und gleichzeitig energieeffizient ist.The object of the present invention is to provide a refrigeration device with two temperature zones which can be implemented inexpensively and at the same time is energy-efficient.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter, einen eine erste Temperaturzone kühlenden ersten Verdampfer, einen eine zweite Temperaturzone kühlenden zweiten Verdampfer, jeweils zwischen einem Druckanschluss des Verdichters und einem Einlass der Verdampfer angeordnete erste und zweite vorgeschaltete Drosselstellen und eine zwischen einem Auslass des ersten Verdampfers und einem Sauganschluss des Verdichters angeordnete nachgeschaltete Drosselstelle umfasst, die erste vorgeschaltete Drosselstelle, der erste Verdampfer und die nachgeschaltete Drosselstelle in einem ersten Zweig und die zweite vorgeschaltete Drosselstelle und der zweite Verdampfer in einem zweiten Zweig des Kältemittelkreislaufs angeordnet sind, die zwischen einem Druckanschluss und einem Sauganschluss des Verdichters parallel verbunden sind. Die nachgeschaltete Drosselstelle ermöglicht es, flüssiges Kältemittel in dem ersten Verdampfer zu stauen und so die Kühlwirkung gleichmäßig über den ersten Verdampfer zu verteilen, was wiederum dazu beiträgt, dass eine geringe Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Verdampfer und der ersten Temperaturzone genügt, um letztere ausreichend zu kühlen. Dies verlangsamt die Reifbildung; da außerdem der Reif sich gleichmäßig über den ersten Verdampfer verteilt, wächst seine Schichtdicke nur langsam. Daher muss nur in großen Zeitabständen abgetaut werden, was sich wiederum günstig auf den Energieverbrauch auswirkt.The object is achieved in that, in the case of a refrigeration device with a refrigerant circuit, which has a compressor, a first evaporator cooling a first temperature zone and a second evaporator cooling a second temperature zone, first and second upstream throttling points arranged between a pressure connection of the compressor and an inlet of the evaporators and comprises a downstream throttle point arranged between an outlet of the first evaporator and a suction connection of the compressor, the first upstream throttle point, the first evaporator and the downstream throttle point arranged in a first branch and the second upstream throttle point and the second evaporator in a second branch of the refrigerant circuit are connected in parallel between a pressure connection and a suction connection of the compressor. The downstream throttling point makes it possible to stow liquid refrigerant in the first evaporator and thus distribute the cooling effect evenly over the first evaporator, which in turn contributes to the fact that a small temperature difference between the first evaporator and the first temperature zone is sufficient to cool the latter sufficiently . This slows down the formation of frost; since the frost also distributes itself evenly over the first evaporator, its layer thickness grows slowly. Therefore, defrosting only has to be carried out at long intervals, which in turn has a favorable effect on energy consumption.
Um Kältemittel gezielt auf die Verdampfer verteilen zu können, sollte wenigstens ein Absperrventil zum wahlweisen Absperren oder Freigeben jedes Zweiges vorgesehen sein.In order to be able to distribute refrigerant specifically to the evaporators, at least one shut-off valve should be provided for the optional shut-off or release of each branch.
Das wenigstens eine Absperrventil kann eine Stellung aufweisen, in der beide Zweige freigegeben sind, so dass beide Verdampfer gleichzeitig mit flüssigem Kältemittel versorgt werden können.The at least one shut-off valve can have a position in which both branches are released, so that both evaporators can be supplied with liquid refrigerant at the same time.
Das wenigstens eine Absperrventil kann im Kältemittelkreis stromaufwärts von den Verdampfern vorgesehen sein, um zu Zeiten, in denen der Verdichter in Betrieb ist, aber nur ein Zweig freigegeben ist, einen die Verdampfung unterbindenden Druckanstieg im Verdampfer des jeweils anderen Zweiges zu vermeiden.The at least one shut-off valve can be provided in the refrigerant circuit upstream of the evaporators, in order to avoid an increase in pressure in the evaporator of the other branch, which prevents evaporation, at times when the compressor is operating but only one branch is released.
Ein Auslass des zweiten Verdampfers sollte ohne nachgeschaltete Drosselstelle mit dem Sauganschluss des Verdichters verbunden sein, um Druckunterschiede zwischen dem zweiten Verdampfer und dem Sauganschluss möglichst gering zu halten.An outlet of the second evaporator should be connected to the suction connection of the compressor without a downstream throttling point in order to keep pressure differences between the second evaporator and the suction connection as small as possible.
Es kann ein Bedienelement vorgesehen sein, über das wenigstens ein Zweig, vorzugsweise der Zweig des zweiten Verdampfers, durch einen Benutzer dauerhaft absperrbar ist. Ein solches Bedienelement kann direkt auf das Absperrventil einwirken; es kann aber auch das Absperrventil mittelbar über eine Temperatursteuerung beeinflussen, indem z.B. am Bedienelement eine Solltemperatur der zweiten Temperaturzone eingestellt wird, die gleich oder höher als die der ersten Temperaturzone ist und deswegen allenfalls dann erreichbar ist, wenn der zweite Verdampfer nicht mit flüssigem Kältemittel versorgt wird.A control element can be provided via which at least one branch, preferably the branch of the second evaporator, can be permanently shut off by a user. Such an operating element can act directly on the shut-off valve; however, it can also influence the shut-off valve indirectly via a temperature control, for example by setting a set temperature of the second temperature zone on the control element which is equal to or higher than that of the first temperature zone and therefore can only be reached if the second evaporator is not supplied with liquid refrigerant.
Wenn die nachgeschaltete Drosselstelle einen variablen Strömungswiderstand hat, kann über diesen die Verdampfungstemperatur im ersten Verdampfer variiert werden. Insbesondere kann sie der des zweiten Verdampfers angeglichen werden, falls der Strömungswiderstand auf ein vernachlässigbares Mass gesetzt werden kann.If the downstream throttling point has a variable flow resistance, the evaporation temperature in the first evaporator can be varied via this. In particular, it can be adjusted to that of the second evaporator if the flow resistance can be set to a negligible level.
Eine Trennwand zwischen den Temperaturzonen kann ausbaubar sein, um eine zusammenhängende, bei einer gleichen Temperatur nutzbare Lagerzone zu schaffen.A partition between the temperature zones can be removable to create a continuous storage zone that can be used at the same temperature.
Obwohl ein Teil der vom Verdichter geleisteten Arbeit ungenutzt bleibt, wenn Kältemittel beim Durchgang durch die nachgeschaltete Drosselstelle wieder expandiert, wirkt sich dies auf die Energieeffizienz des Kältegeräts um so weniger aus, je kleiner der Kältemitteldurchsatz des ersten Verdampfers im Vergleich zu dem des zweiten ist. Da die Temperaturdifferenz zur Umgebung bei der ersten Temperaturzone kleiner ist als bei der zweiten, ist auch der Bedarf an flüssigem Kältemittel pro Volumeneinheit in der ersten Temperaturzone niedriger als in der zweiten. Daraus ergibt sich ferner, dass die Erfindung besonders vorteilhaft anwendbar ist bei einem Kältegerät, bei dem das Volumen der zweiten Temperaturzone wenigstens halb so groß wie das der ersten und vorzugsweise größer als das Volumen der ersten Temperaturzone ist.Although part of the work performed by the compressor remains unused if refrigerant expands again as it passes through the downstream throttle, the lower the refrigerant throughput of the first evaporator compared to that of the second, the less this affects the energy efficiency of the refrigerator. Since the temperature difference from the surroundings is smaller in the first temperature zone than in the second, the requirement for liquid refrigerant per unit volume is lower in the first temperature zone than in the second. It also follows that the invention can be used particularly advantageously in a refrigeration device in which the volume of the second temperature zone is at least half as large as that of the first and preferably greater than the volume of the first temperature zone.
Die vorgeschalteten Drosselstellen können in thermischem Kontakt mit einem Saugrohr verlegt sein, das sich vom Auslass der nachgeschalteten Drosselstelle und vom Auslass des zweiten Verdampfers zum Sauganschluss erstreckt. So kann ein Teil der Kälte, die bei der Expansion in der nachgeschalteten Drosselstelle entsteht, zum Vorkühlen des flüssigen Kältemittels vor dem Eintritt in die Verdampfer nutzbar gemacht werden.The upstream throttling points can be laid in thermal contact with a suction pipe which extends from the outlet of the downstream throttling point and from the outlet of the second evaporator to the suction connection. Some of the cold that arises during expansion in the downstream throttling point can be used to pre-cool the liquid refrigerant before it enters the evaporator.
Um Restkälte des Kältemittels aus beiden Verdampfern nutzen zu können, stehen die vorgeschalteten Drosselstellen mit dem Saugrohr vorzugsweise stromabwärts von einem Zusammenfluss der beiden Zweige in thermischem Kontakt.In order to be able to use residual refrigerant from both evaporators, the upstream throttling points are in thermal contact with the intake manifold, preferably downstream of a confluence of the two branches.
Der Zusammenfluss der beiden Zweige kann durch einen Kältemittelsammler gebildet sein. So kann, falls aus der nachgeschalteten Drosselstelle restliches flüssiges Kältemittel austritt, dieses am Erreichen des Sauganschlusses gehindert werden.The confluence of the two branches can be formed by a refrigerant collector. In this way, if residual liquid refrigerant leaks from the downstream throttling point, this can be prevented from reaching the suction connection.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigen:
-
1 den Kältemittelkreislauf eines erfindungsgemäßen Kältegeräts in einer schematischen Darstellung; -
2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät mit übereinanderliegenden Temperaturzonen; und -
3 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät mit nebeneinanderliegenden Temperaturzonen.
-
1 the refrigerant circuit of a refrigerator according to the invention in a schematic representation; -
2nd a section through an inventive refrigerator with superimposed temperature zones; and -
3rd a section through a refrigerator according to the invention with adjacent temperature zones.
Eine Saugleitung
Die Drosselstelle
Eine Temperatursteuerung
Um Energie sparen zu können, wenn eine der beiden Temperaturzonen nicht genutzt wird, kann vorgesehen sein, dass einer der beiden Zweige
Das Volumen der oberen, wärmeren Temperaturzone
Wenn hier der Benutzer den Zweig
Falls wie oben erwähnt die Drosselstelle
Bei dem in
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- Verdichtercompressor
- 22nd
- DruckanschlussPressure connection
- 33rd
- KältemittelleitungRefrigerant line
- 3', 3"3 ', 3 "
-
Zweig der Kältemittelleitung 3Branch of the
refrigerant line 3 - 44th
- VerflüssigerCondenser
- 55
- Verzweigungbranch
- 6', 6"6 ', 6 "
- AbsperrventilShut-off valve
- 7', 7"7 ', 7 "
- DrosselstelleThrottling point
- 8', 8"8 ', 8 "
- VerdampferEvaporator
- 9'9 '
- DrosselstelleThrottling point
- 1010th
- Zusammenflussconfluence
- 11 11
- KältemittelsammlerRefrigerant collector
- 1212th
- SaugleitungSuction line
- 1313
- SauganschlussSuction connection
- 1414
- interner Wärmetauscherinternal heat exchanger
- 1515
- TemperatursteuerungTemperature control
- 16', 16"16 ', 16 "
- TemperaturfühlerTemperature sensor
- 1717th
- KorpusBody
- 18', 18"18 ', 18 "
- TemperaturzoneTemperature zone
- 19, 19', 19"19, 19 ', 19 "
- Türdoor
- 2020th
- IsolationsschichtInsulation layer
- 2121
- ZwischenwandPartition
- 2222
- InnentürInterior door
- 2323
- ZwischenwandPartition
- 2424th
- HolmSpar
- 2525th
- RückwandBack wall
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- WO 2017025270 A1 [0003]WO 2017025270 A1 [0003]
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DE102018216635.8A DE102018216635A1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Refrigerator with two temperature zones |
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DE102018216635A1 true DE102018216635A1 (en) | 2020-04-02 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE102018216635.8A Pending DE102018216635A1 (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Refrigerator with two temperature zones |
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-
2018
- 2018-09-27 DE DE102018216635.8A patent/DE102018216635A1/en active Pending
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