DE102019202649A1 - Kältegerät - Google Patents

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Stefan Holzer
Horst Drotleff
Matthias Mrzyglod
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Abstract

Bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit einem Verflüssiger (4), wenigstens einem ein erstes Lagerfach (23) kühlenden ersten Verdampfer (7), einer Drosselstelle (6), die einen Auslass des Verflüssigers (4) mit einem Einlass des ersten Verdampfers (7) verbindet, einem Auffangbehälter (8, 30) für aus dem ersten Verdampfer (7) überlaufendes flüssiges Kältemittel, der an einen Auslass des ersten Verdampfers (7) angeschlossen ist und in einer wärmeren Umgebung als der Umgebung des ersten Verdampfers (7) angeordnet ist, ist dem Auffangbehälter (8, 30) ein Temperatursensor (20) zugeordnet, und die Drosselstelle (6) umfasst ein steuerbares Expansionsventil (14), das anhand der von dem Temperatursensor (20) erfassten Temperatur gesteuert ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät wie etwa einen Kühl-oder Gefrierschrank oder ein Kombinationsgerät mit mehreren auf unterschiedlichen Betriebstemperaturen gehaltenen Lagerfächern.
  • Neben der Energieeffizienz ist ein geringes oder unaufdringliches Betriebsgeräusch ein wesentliches Qualitätsmerkmal von Haushaltskältegeräten. Eine wesentliche Ursache von Betriebsgeräuschen ist die Zirkulation des Kältemittels in einem solchen Gerät. Zwar arbeiten auch der Verdichter und, sofern vorhanden, Ventilatoren eines Kältegeräts nicht geräuschfrei, doch können diese kontrolliert bei gleichbleibender Geschwindigkeit betrieben werden, so dass das von ihnen erzeugte Geräusch aufgrund seiner Gleichmäßigkeit nur wenig wahrgenommen wird.
  • Haushaltskältegeräte verwenden aus Kostengründen üblicherweise als Drosselstelle zum Entspannen des Kältemittels eine Kapillare. Die Kapillare ist nicht aktiv regelbar; ihr Massenstrom ist hoch, solange flüssiges Kältemittel mit hoher Dichte am Einlass der Kapillare ansteht. Ist dieses über die Kapillare abgeflossen, dringt Kältemitteldampf in die Kapillare. Dies führt aufgrund der geringen Dichte des Dampfs zu einer Verminderung des Massenstroms, so dass wieder Kältemittel vor der Kapillare kondensiert, andererseits fließt der Dampf durch die Kapillare mit höherer Geschwindigkeit als das flüssige Kältemittel, und die daraus resultierenden Geschwindigkeitsschwankungen führen zu deutlich wahrnehmbaren Schwankungen des Betriebsgeräuschs.
  • Bei kommerziellen Kälteanlagen sind thermostatische Expansionsventile gebräuchlich, die eine aktive Steuerung des Massenstroms erlauben. Diese sind üblicherweise stromabwärts von einem Sammler angeordnet, der groß genug ist, um eine saubere Trennung von Dampf und Flüssigkeit zu ermöglichen und das Expansionsventil ausschließlich mit flüssigem Kältemittel zu versorgen, solange der Sammler davon eine ausreichende Menge enthält. Um dies zu gewährleisten, wird der Massenstrom durch das Expansionsventil mit Hilfe eines Drucksensors gesteuert. Indem hier gasförmiges Kältemittel vom Expansionsventil ferngehalten wird, können Wirkungsgradeinbußen vermieden werden, die sich ergeben würden, wenn einerseits Dampf unter Energieeinsatz komprimiert und andererseits im Expansionsventil wieder expandieren gelassen wird, ohne dass die aufgewandte Energie genutzt werden kann.
  • Die Anbringung eines Drucksensors ist aufwendig, da der Drucksensor unmittelbar mit dem zu messenden Kältemittel kommunizieren und geeignet abgedichtet sein muss. Dies, die Kosten der bekannten steuerbaren Expansionsventile und die Tatsache, dass für die in Haushaltskältegeräten zu steuernden kleinen Massenströme kaum brauchbare Expansionsventile verfügbar waren, hat deren Einsatz in Haushaltskältegeräten lange entgegengestanden. Erst seit wenigen Jahren werden Haushaltskältegeräte entwickelt, die steuerbare Expansionsventile verwenden.
  • Aus DE 10 2015 215 491 A1 ist ein Haushaltskältegerät bekannt, bei dem ein steuerbares Expansionsventil zwischen zwei Verdampfern in Reihe geschaltet ist, um über eine Druckdifferenz zwischen den Verdampfern variieren zu können und auf diesem Wege die Betriebstemperaturen der von den Verdampfern gekühlten Lagerfächer variabel einstellen zu können. Da im stromaufwärtigen Verdampfer verdampftes Kältemittel nur über das Expansionsventil abfließen kann, müssen sich flüssiges und dampfförmiges Kältemittel im Expansionsventil abwechseln, und ein geräuscharmer Betrieb ist nicht möglich.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein hocheffizientes und dennoch kostengünstig zu fertigendes Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Verflüssiger, wenigstens einem ein erstes Lagerfach kühlenden ersten Verdampfer, einer Drosselstelle, die einen Auslass des Verflüssigers mit einem Einlass des ersten Verdampfers verbindet, einem Auffangbehälter für aus dem ersten Verdampfer überlaufendes flüssiges Kältemittel, der an einen Auslass des ersten Verdampfers angeschlossen ist und in einer wärmeren Umgebung als der Umgebung des ersten Verdampfers angeordnet ist, dem Auffangbehälter ein Temperatursensor zugeordnet ist und die Drosselstelle ein steuerbares Expansionsventil umfasst, das anhand der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur gesteuert ist.
  • Der Auffangbehälter schafft einen Puffer, dessen Füllungsgrad mit flüssigem Kältemittel anhand der gemessenen Temperatur abgeschätzt werden kann. Indem anhand dieser Temperatur der Massenstrom durch das Expansionsventil gesteuert wird, kann sichergestellt werden, dass bei laufendem Verdichter stromaufwärts von der Drosselstelle jederzeit genügend flüssiges Kältemittel zur Verfügung steht, um Dampf vom Expansionsventil fernhalten zu können. Gleichzeitig ist es möglich, den ersten Verdampfer komplett mit flüssigem Kältemittel zu fluten und so eine hohe, z.B. zum schnellen Abkühlen von frisch eingeladenem Kühlgut benötigte Kühlleistung bereitzustellen. Indem der Sammelbehälter in einer wärmeren Umgebung angebracht ist als der erste Verdampfer, kann sichergestellt werden, dass flüssiges Kältemittel, das aus dem ersten Verdampfer in den Sammelbehälter überläuft, sich dort nicht ansammelt, sondern alsbald verdampft.
  • Um unterschiedliche Umgebungstemperaturen für den ersten Verdampfer und den Sammelbehälter zu gewährleisten, kann der Auffangbehälter von dem ersten Lagerfach durch eine Wärmedämmschicht getrennt sein.
  • Um eine präzise Steuerung kleiner Massenströme durch das Expansionsventil zu ermöglichen, kann es hilfreich sein, das Expansionsventil mit einer Kapillare in Reihe zu schalten, so dass jeweils ein Teil der Druckdifferenz zwischen Verflüssiger und erstem Verdampfer an der Kapillare und der Rest am Expansionsventil abfällt.
  • Um zu vermeiden, dass bereits in der Kapillare kurz vor deren stromabwärtigem Ende Verdampfung einsetzt und Geräusche dadurch entstehen, dass sich am Ausgang der Kapillare Dampf und flüssiges Kältemittel abwechseln, sollte die Kapillare stromaufwärts vom Expansionsventil angeordnet und die an ihr abfallende Druckdifferenz klein genug sein, um ein Verdampfen von Kältemittel vor Erreichen des Expansionsventils zu verhindern.
  • Typischerweise sollte hierfür die Kapillare bemessen sein, um einen kleineren Druckabfall als das steuerbare Expansionsventil aufzuweisen.
  • Dem steuerbaren Expansionsventil (und ggf. der Kapillare) kann ein Dampfabscheider vorgeschaltet sein.
  • Der Dampfabscheider trennt nicht nur Kältemitteldampf, sondern auch nicht kondensierbares Restgas, das beim Zusammenbau des Kältemittelkreislaufs in dessen Hohlräumen zurückgeblieben ist, vom flüssigen Kältemittel. Indem der Dampfabscheider geräumig genug dimensioniert wird, kann auch eine größere Menge an Restgas, als derzeit üblicherweise beim Evakuieren des Kältemittelkreislaufs zurückbleibt, neutralisiert werden. Der Mehraufwand, der mit dem Einbau des Dampfabscheiders verbunden ist, kann daher wenigstens teilweise durch eine Verkürzung der Evakuierung ausgeglichen werden.
  • Im einfachsten Fall ist der Dampfabscheider eine Aufweitung oder Kammer, deren Querschnitt groß genug ist, damit sich die Strömung des Kältemittels weit genug verlangsamen kann, um Dampfblasen aus dem flüssigen Kältemittel aufsteigen zu lassen. Eine solche Abscheidekammer hat zwischen einem oberen Einlass und einem unteren Auslass vorzugsweise eine maximale horizontale Querschnittsabmessung von wenigstens 8 mm oder eine maximale horizontale Querschnittsfläche von wenigstens 0,5 cm2. Die Abscheidekammer kann Wirbelbildung im flüssigen Kältemittel behindernde Einbauten wie etwa Zwischenwände oder eine Partikelschüttung enthalten. Die Wirkung des Dampfabscheiders kann auch auf einem großen Volumen und einer dementsprechend langen Verweildauer des Kältemittels basieren, die den Phasen Zeit gibt, sich voneinander zu trennen. Vorzugsweise sollte dieses Fassungsvermögen ausreichend sein, um wenigstens der Hälfte des insgesamt im Kältegerät vorhandenen Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten. Um ein blasenfreies Abfließen des Kältemittels auch bei erhöhter Verdichterleistung, etwa bei Schnellkühlbetrieb, zu gewährleisten zu können, kann das Fassungsvermögen des Dampfabscheiders für bis zu 90% der Menge des Kältemittels in flüssigem Zustand bemessen sein. Dampfabscheider und erster Verdampfer können zusammen bemessen sein, um dem gesamten Kältemittel in flüssigem Zustand Platz zu bieten.
  • Der Auslass des Verflüssigers sollte mit der Drosselstelle ohne Zwischenschaltung eines weiteren Verdampfers verbunden sein.
  • Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist der Auffangbehälter ein zweiter Verdampfer. Dieser kann von gleicher Bauart wie der erste Verdampfer, z.B. ein Rollbond-, ToS- oder Lamellenverdampfer, sein.
  • Zweckmäßigerweise dient der zweite Verdampfer zum Kühlen eines zweiten Lagerfachs.
  • Da der zweite Verdampfer nur dann flüssiges Kältemittel empfängt, wenn der erste überläuft, sollte die Betriebstemperatur des zweiten Lagerfachs höher als die des ersten sein.
  • Die Verdampfer können in unmittelbarem thermischem Kontakt mit denen von ihnen gekühlten Lagerfächern angeordnet sein, d.h. die oben erwähnten Umgebungen des ersten Verdampfers und des Auffangbehälters bzw. zweiten Verdampfers können diese Lagerfächer selber sein.
  • Als der oben genannte, das Expansionsventil steuernde Temperatursensor kann dann ein Fachtemperatursensor des zweiten Lagerfachs dienen. So können die mit der Anbringung eines zusätzlichen Sensors verbundenen Kosten vermieden werden.
  • Um den zur Unterbringung des oder der Verdampfer verfügbaren Platz nicht unnötig einzuschränken, kann das steuerbare Expansionsventil in einer Trennwand zwischen den Lagerfächern untergebracht sein. So bleibt insbesondere eine Rückwand der Lagerfächer vollständig verfügbar, um daran einen der Verdampfer anzubringen.
  • Die oben erwähnte Wärmedämmschicht kann Teil der Trennwand sein. Da das Expansionsventil im Betrieb abkühlt, sollte in diesem Fall eine Aussparung der Wärmedämmschicht, die das Expansionsventil aufnimmt, wenigstens zum kälteren, d.h. im Allgemeinen zum ersten Lagerfach hin offen sein.
  • Um ein Überlaufen des Auffangbehälters bzw. zweiten Verdampfers sicher zu verhindern, sollte dessen Fassungsvermögen bemessen sein, um wenigstens der Hälfte des Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten. Für das ganze Kältemittel braucht der Platz nicht auszureichen, da flüssiges Kältemittel im Allgemeinen erst dann den Auffangbehälter erreicht, wenn der erste Verdampfer voll ist.
  • Eine Steuerschaltung sollte eingerichtet sein, um bei einer hohen erfassten Temperatur einen hohen und bei einer niedrigen erfassten Temperatur einen niedrigen Massenstrom durch das steuerbare Expansionsventil einzustellen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
    • 1 ein Blockdiagramm eines Kältegeräts gemäß einer ersten Ausgestaltung;
    • 2 einen schematischen Schnitt durch das Kältegerät aus 1;
    • 3 ein Blockdiagramm eines Kältegeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung; und
    • 4 einen schematischen Schnitt durch das Kältegerät aus 3.
  • 1 veranschaulicht das Prinzip der Erfindung anhand eines Blockdiagramms, das im Wesentlichen Bestandteile eines Kältemittelkreislaufs eines Haushaltskältegeräts zeigt. Der Kältemittelkreislauf umfasst in an sich bekannter Weise einen Verdichter 1, von dessen Druckanschluss 2 eine Druckleitung 3 sich über einen Verflüssiger 4 und einen Sammler 5 oder Trockner zu einer Drosselstelle 6 erstreckt. In einem an die Drosselstelle 6 anschließenden Niederdruckteil des Kältemittelkreislaufs folgen ein Verdampfer 7 und ein Verdampfer 8 aufeinander, ein vom Verdampfer 8 ausgehendes Saugrohr 9 führt das Kältemittel zurück zu einem Sauganschluss 10 des Verdichters 1.
  • Am Sammler 5 ist die Druckleitung 3 lokal zu einer als Dampfabscheider fungierenden Kammer 11 mit einem Einlass 12 am oberen und einem Auslass 13 am unteren Ende aufgeweitet. Über den Einlass 12 gelangt ein Gemisch aus flüssigem Kältemittel und Dampf aus dem Verflüssiger 4 in den Sammler 5. Da der freie Querschnitt des Sammlers 5 größer ist als der der Druckleitung 3 davor und dahinter, ist im Sammler die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels vermindert, und beide Phasen des Kältemittels haben Gelegenheit, sich voneinander zu trennen. Damit dies ohne Behinderung durch Kapillareffekte geschehen kann, sollte wenigstens lokal der freie Querschnitt des Sammlers 5 eine Fläche von wenigstens 0,5 cm2 oder der Durchmesser einen Wert von wenigstens 8 mm erreichen. Eine für die Phasentrennung ausreichende Verweildauer des Kältemittels wird durch ein großes Volumen der Kammer erreicht; dies ist vorzugsweise bemessen, um wenigstens der Hälfte des insgesamt im Gerät vorhandenen Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten, d.h. bei einer Kältemittel-Füllmenge von z.B. 50 oder 100g und einer Dichte von 0,5 g/cm3 sollte das Fassungsvermögen der Kammer wenigstens 50 bzw. 100 cm3 betragen. Um zu verhindern, dass beim Abfließen des Kältemittels über den Auslass 13 das im Sammler anstehende flüssige Kältemittel in eine Wirbelbewegung gerät und dadurch Dampfblasen an den Auslass 13 gelangen, kann außerdem eine Schüttung aus Granulat, insbesondere aus einem Restwasser im Kältemittel bindenden Trocknermaterial in einem auslassnahen Bereich des Sammlers 5 untergebracht sein.
  • Die Drosselstelle 6 umfasst wenigstens ein steuerbares Expansionsventil 14. Im in 1 gezeigten Fall ist zwischen dem Sammler 5 und dem Expansionsventil 14 ferner eine Kapillare 15 vorgesehen. Die Kapillare 15 ist bemessen, um nur den kleineren Teil des Druckabfalls zwischen dem Verflüssiger 4 und dem Verdampfer 7 zu erzeugen, der größere Teil entsteht am steuerbaren Expansionsventil 14. Insbesondere kann der Stickstoff-Durchfluss der Kapillare 500-800 l/h bei einem Druckabfall von 6 bar betragen. Die Reihenschaltung mit der Kapillare 15 ermöglicht es dem Expansionsventil 14, bei gegebener Druckdifferenz kleinere Massenströme exakt zu steuern, als wenn das Expansionsventil dem Druck des Kältemittels allein ausgesetzt wäre. Da ferner die Kapillare 15 stromaufwärts vom Expansionsventil 14 angeordnet ist, ist der Druck in der Kapillare 15 auf deren ganzer Länge hoch genug, um ein Verdampfen von Kältemittel in der Kapillare 15 zu verhindern. Da somit die Kapillare nicht durch interne Verdampfung gekühlt wird, kann restliche Wärme des flüssigen Kältemittels in einem internen Wärmetauscher 16, in dem die Kapillare 15 in engem Kontakt mit dem Saugrohr 9 verläuft, effizient an den in letzterem zum Verdichter 1 zurückfließenden Dampf übertragen werden.
  • Der Verdampfer 8 ist an den Verdampfer 7 so angeschlossen, dass flüssiges Kältemittel erst dann in den Verdampfer 8 gelangt, wenn der Verdampfer 7 voll ist. Zu diesem Zweck kann z.B. der Verdampfer 7 mit einem Kältemittelrohr 17 ausgestattet sein, das von einem Einlass 18 zu einem Auslass 19 des Verdampfers 7 kontinuierlich ansteigt, so dass im Verdampfer 7 entstehender Dampf in Richtung des Auslasses 19 abfließt, flüssiges Kältemittel aber am aufsteigenden Dampf vorbei in Richtung Einlass 18 fließen kann.
  • Ein Temperatursensor 20 kann am Verdampfer 8 angebracht sein; vorzugsweise ist er ohne direkten Kontakt zum Verdampfer 8 in einem von diesem gekühlten Lagerfach 21 (s. 2), typischerweise einem Normalkühlfach des Kältegeräts angebracht, um die Temperatur des Lagerfachs 21 zu erfassen. Diese zeigt mit Verzögerung und zeitlich gemittelt die Menge des flüssigen Kältemittels an, die in den Verdampfer 8 gelangt.
  • Eine Steuerschaltung 22 ist mit dem Temperatursensor 20 und dem Expansionsventil 14 verbunden, um letzteres anhand von Messwerten des Temperatursensors 20 zu steuern. Sie kann ferner mit dem Verdichter 1 verbunden sein, um auch dessen Drehzahl anhand dieser Messwerte und ggf. einer in einem vom Verdampfer 7 gekühlten Lagerfach 23 (s. 2) gemessenen Temperatur zu steuern.
  • Überschreitet die bei laufendem Verdichter 1 vom Temperatursensor 20 erfasste Temperatur einen Sollwert, so wird das Expansionsventil 14 weiter geöffnet. Dies geschieht allmählich, d.h. solange der Sollwert überschritten ist, erhöht die Steuerschaltung 22 den Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 kontinuierlich oder in regelmäßigen kleinen Schritten, um sicherzustellen, dass die Erhöhung des Öffnungsgrads nicht zu einem zeitweiligen Trockenfallen des Sammlers 5 und zum Eintritt von Dampf in die Drosselstelle 6 führt. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, ist ferner gemindert durch das große Volumen des Sammlers 5 und die Tatsache, dass bei Überschreitung des Sollwerts damit zu rechnen ist, dass der Verdampfer 8 wenig bis kein flüssiges Kältemittel enthält und dementsprechend viel im Sammler 5 bevorratet sein muss. Die durch das Vergrößern des Öffnungsgrads zunehmende Zufuhr von flüssigem Kältemittel zum Verdampfer 7 lässt diesen schließlich überlaufen, und in den Verdampfer 8 vordringendes Kältemittel führt zu einer Abnahme der vom Temperatursensor 20 erfassten Temperatur, so dass der Sollwert erreicht oder unterschritten wird und die Steuerschaltung 22 den Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 nicht mehr weiter erhöht.
  • Umgekehrt wird, solange bei laufendem Verdichter 1 vom Temperatursensor 20 erfasste Temperatur unter einem zweiten Sollwert liegt, der mit dem oben genannten Sollwert identisch oder kleiner sein kann, der Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 allmählich verringert. Dadurch vermindert sich die Menge an flüssigen Kältemittel, die bis in den Verdampfer 8 gelangt, und die vom Temperatursensor 20 erfasste Temperatur des Lagerfachs 21 steigt allmählich an. Die am Verdampfer 7 verfügbare Kühlleistung ändert sich dabei nicht, solange überhaupt noch flüssiges Kältemittel bis in den Verdampfer 8 gelangt. Erst wenn dies nicht mehr geschieht und der Verdampfer 7 nur noch unvollständig mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist, nimmt auch dessen Kühlleistung ab.
  • Um letztere an den jeweiligen Bedarf anzupassen, kann vorgesehen sein, dass die Steuerschaltung 22 ferner die Drehzahl des Verdampfers 1 anhand des Kühlbedarfs des Lagerfachs 23 steuert. Überschreitet in letzterem die gemessene Temperatur einen Sollwert, so wird die Drehzahl des Verdichters 1 allmählich hochgefahren. Dies führt, wenn nicht gleichzeitig der Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 verändert wird, zu einer verstärkten Verdampfung im Verdampfer 8 und einer entsprechenden Steigerung der Menge des flüssigen Kältemittels im Sammler 5. Die gesteigerte Verdampfung lässt die Temperatur im Lagerfach 23 sinken, was nach den im vorhergehenden Absatz erläuterten Prinzipien dazu führt, dass der Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 heruntergeregelt wird, weniger flüssiges Kältemittel den Verdampfer 8 erreicht und die zusätzliche Kühlleistung im Wesentlichen auf den Verdampfer 7 konzentriert bleibt. Umgekehrt kann bei Unterschreitung des Sollwerts die Drehzahl heruntergeregelt werden.
  • 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Korpus 24 des Kältegeräts der 1. Das kältere Lagerfach 23 ist unter dem wärmeren 21 angeordnet und von letzterem durch eine Zwischenwand 25 getrennt. Wie der Rest des Korpus 24 auch ist die Zwischenwand 25 als Hohlkörper mit Außenwänden 26 ausgebildet, dessen Innenraum mit einem Dämmmaterial 27 ausgeschäumt ist. Das Saugrohr 9 verläuft in einer Rückwand des Korpus 24 an beiden Lagerfächern 23, 21 entlang abwärts; auf einem Teil seiner Länge verläuft die Kapillare 15 in seinem Innern oder in Kontakt mit seiner Außenwand, um den internen Wärmetauscher 16 zu bilden.
  • Eine Aussparung 28 in der Schicht des Dämmmaterials 27 ist vorgesehen, um das Expansionsventil 14 aufzunehmen. Da letzteres im Betrieb abkühlt, ist die Aussparung 28 zum Lagerfach 23 hin offen, um von dort einen Wärmezufluss zum Expansionsventil 14 zu ermöglichen. Die Aussparung kann durch einen wenig wärmedämmenden Deckel 29 verschlossen sein, der entfernbar ist, um ggf. Reparaturen am Expansionsventil 14 zu ermöglichen.
  • 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Kältegeräts in einer zu 1 analogen Darstellung. Komponenten des Kältemittelkreislaufs, die den bereits oben beschriebenen gleichen, sind mit denselben Bezugszeichen belegt und werden nicht erneut beschrieben. Der zweite Verdampfer 8 ist hier durch einen Auffangbehälter 30 ersetzt, der nicht notwendigerweise ein Lagerfach kühlt. Stattdessen kann der Auffangbehälter 30 in einer Verdampferkammer 31 eines No-Frost-Kältegeräts bezogen auf die Umlaufrichtung eines zwischen Verdampferkammer 31 und Lagerfach 21 oder 23 zirkulierenden Luftstroms stromaufwärts vom Verdampfer 7 angeordnet sein, wie exemplarisch in 4 dargestellt.
  • Die 4 zeigt einen Schnitt durch eine Zwischenwand 32 eines No-Frost-Kältegeräts. Die Verdampferkammer 31 ist vom darunterliegenden kalten Lagerfach 23 durch eine dünne Trennwand 33 und vom darüberliegenden wärmeren Lagerfach 21 durch eine mit Dämmmaterial 27 gefüllte Wand getrennt. Ein Ventilator 34 ist in an sich bekannter Weise stromabwärts von dem als Lamellenverdampfer ausgebildeten Verdampfer 7 angeordnet, um Luft aus einem der Fächer 21, 23 jeweils über einen Einlass 35 anzusaugen. Aus welchem Fach die Luft angesaugt wird, ist durch die Stellung einer Klappe 36 festgelegt. Egal in welcher Stellung sich die Klappe 36 befindet, ist die angesaugte Luft stromaufwärts vom Verdampfer 7 stets wärmer als stromabwärts desselben. Indem der Auffangbehälter 30 in der Verdampferkammer 31 stromaufwärts vom Verdampfer 7 montiert ist, befindet er sich in einer wärmeren Umgebung als letzterer, und Kältemittel, das von Verdampfer 7 in den Auffangbehälter 30 überläuft, kann in diesem noch verdampfen. Indem das gemeinsame Fassungsvermögen von Verdampfer 7 und Auffangbehälter 30 ausreichend bemessen ist, um das gesamte im Kältemittelkreislauf vorhandene Kältemittel in flüssigem Zustand aufzunehmen, kann ein Überlaufen des Auffangbehälter 30 in das Saugrohr 9 ausgeschlossen werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verdichter
    2
    Druckanschluss
    3
    Druckleitung
    4
    Verflüssiger
    5
    Sammler
    6
    Drosselstelle
    7
    Verdampfer
    8
    Verdampfer
    9
    Saugrohr
    10
    Sauganschluss
    11
    Kammer
    12
    Einlass
    13
    Auslass
    14
    Expansionsventil
    15
    Kapillare
    16
    Wärmetauscher
    17
    Kältemittelrohr
    18
    Einlass
    19
    Auslass
    20
    Temperatursensor
    21
    Lagerfach
    22
    Steuerschaltung
    23
    Lagerfach
    24
    Korpus
    25
    Zwischenwand
    26
    Außenwand
    27
    Dämmmaterial
    28
    Aussparung
    29
    Deckel
    30
    Auffangbehälter
    31
    Verdampferkammer
    32
    Zwischenwand
    33
    Trennwand
    34
    Ventilator
    35
    Einlass
    36
    Klappe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015215491 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Verflüssiger (4), wenigstens einem ein erstes Lagerfach (23) kühlenden ersten Verdampfer (7), einer Drosselstelle (6), die einen Auslass des Verflüssigers (4) mit einem Einlass des ersten Verdampfers (7) verbindet, einem Auffangbehälter (8, 30) für aus dem ersten Verdampfer (7) überlaufendes flüssiges Kältemittel, der an einen Auslass des ersten Verdampfers (7) angeschlossen ist und in einer wärmeren Umgebung als der Umgebung des ersten Verdampfers (7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Auffangbehälter (8, 30) ein Temperatursensor (20) zugeordnet ist und die Drosselstelle (6) ein steuerbares Expansionsventil (14) umfasst, das anhand der von dem Temperatursensor (20) erfassten Temperatur gesteuert ist.
  2. Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (8) von dem ersten Lagerfach (23) durch eine Schicht Dämmmaterial (27) getrennt ist.
  3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem steuerbaren Expansionsventil (14) eine Kapillare (15) vorgeschaltet ist.
  4. Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapillare (15) bemessen ist, um einen kleineren Druckabfall als das steuerbare Expansionsventil (14) aufzuweisen.
  5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem steuerbaren Expansionsventil (14) ein Dampfabscheider (5) vorgeschaltet ist.
  6. Kältegerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfabscheider (5) eine Abscheidekammer (11) mit einem oberen Einlass (12), einem unteren Auslass (13) und einer horizontalen Querschnittsabmessung, die zwischen Einlass und Auslass (12, 13) wenigstens lokal 8 mm überschreitet, und/oder einer horizontalen Querschnittsfläche, die zwischen Einlass und Auslass (12, 13) wenigstens lokal 0,5 cm2 überschreitet, und/oder ein Fassungsvermögen, das ausreicht, um wenigstens der Hälfte, vorzugsweise 90%, des Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten, aufweist.
  7. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass des Verflüssigers (4) mit der Drosselstelle (6) ohne Zwischenschaltung eines weiteren Verdampfers verbunden ist.
  8. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (8) ein zweiter Verdampfer (8) ist.
  9. Kältegerät nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein von dem zweiten Verdampfer (8) gekühltes zweites Lagerfach (21).
  10. Kältegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebstemperatur des zweiten Lagerfachs höher (21)als die des ersten Lagerfachs (23) ist.
  11. Kältegerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (20) ein Fachtemperatursensor des zweiten Lagerfachs (21) ist.
  12. Kältegerät nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Expansionsventil (14) in einer Zwischenwand (25) zwischen den Lagerfächern (21, 23) untergebracht ist.
  13. Kältegerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (25) eine Wärmedämmschicht (27) enthält und das Expansionsventil (14) in einer Aussparung (28) der Wärmedämmschicht (27) untergebracht ist, die zum ersten Lagerfach (23) hin offen ist.
  14. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fassungsvermögen des Auffangbehälters (8, 30) bemessen ist, um wenigstens der Hälfte des Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten.
  15. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung (22) eingerichtet ist, um bei einer hohen erfassten Temperatur eine hohen und bei einer niedrigen erfassten Temperatur einen niedrigen Massenstrom durch das steuerbare Expansionsventil (14) einzustellen.
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