DE19957719A1 - Kältegerät - Google Patents

Abstract

Bei Kühl- und Gefrierkombinationen ist es bekannt, mit einem einzigen Verdichter das Kühlfach und das Gefrierfach separat zu regeln, wobei der Kühlfachverdampfer und der Gefrierfachverdampfer in Parallelschaltung zueinander liegen und von einem Magnetventil ansteuerbar ist. DOLLAR A Bei dieser Art von Regelung bei einer Kühl- und Gefrierkombination tritt jedoch das Problem auf, daß sich in der Stillstandsphase des Verdichters ein gewisser Anteil von flüssigem Kältemittel in den Gefrierfachverdampfer umverlagert und bei einer Kälteanforderung des Kühlfaches lediglich eine reduzierte Kältemittelmenge zur Verfügung steht, wodurch der Abkühlbetrieb des Kühlfaches verzögert ist bzw. sogar gestört sein kann. DOLLAR A Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die Erfindung vor, daß der zur Sammlung des flüssigen Kältemittels dienende Kältmittelführungsabschnitt des Gefrierfachverdampfers hinsichtlich seines Aufnahmevolumens derart bemessen ist, daß eine vollständige Befüllung mit flüssigem Kältemittel in der Stehzeit des Verdichters erreicht ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß das flüssige Kältemittel bei einer Kälteanforderung des Kühlfaches unmittelbar für den Kältekreislauf des Kühlfaches zur Verfügung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem wärmeisolierenden Gehäuse, innerhalb welchem wenigstens zwei wärmeisolierend voneinander getrennte, eine unterschiedliche Gefrierfachtemperatur aufweisende Kältefächer vorgesehen sind, welche jeweils von ei­ nem Verdampfer entsprechender Kälteleistung gekühlt sind, welche zuflußseitig jeweils eine vorgeschaltete Drosseleinrichtung aufweisen und welche durch wenigstens ein An­ steuermittel jeweils getrennt mit von einem saugseitig einen vorgeschalteten Kälte­ mittelsammler aufweisenden Kältemittelverdichter zwangsweise ungewälzten Kältemittel beaufschlagt sind, welche sich in der Stillstandsphase des Kältemittelverdichters zumin­ dest zu einem gewissen Teil in einem Kältemittelführungsabschnitt des Verdampfers hö­ herer Kälteleistung sammelt.

Bei Kühl- und Gefrierkombinationen mit einem einzigen Verdichter ist es beispielsweise bekannt, deren Kühl- bzw. Gefrierfach mit in Serienschaltung verknüpften Verdampfern zukühlen, wobei der Kühlfachverdampfer dem Gefrierfachverdampfer in Reihenschaltung vorgelagert war. Eine derartige Verschaltung der Verdampfer ermöglicht jedoch keine getrennte Regelung der beiden Kältefächer. Im Hinblick darauf ist man dazu übergegan­ gen, bei Kühl- und Gefrierkombinationen, ausgestattet mit einem einzigen Verdichter, den Kühlfachverdampfer und den Gefrierfachverdampfer in Parallelschaltung zueinander an­ zuordnen. Eine derartige Anordnung ermöglicht zwar eine separate Temperaturregelung der von diesen Verdampfern gekühlten Fächern, jedoch bringt diese Verschaltung mit sich, daß sich während der Stillstandszeit des Kältemittelverdichters im Gefrierfach­ verdampfer, aufgrund der Temperatur- und Druckdifferenz zum Kühlfachverdampfer eine gewisse Kältemittelverlagerung zum Gefrierfachverdampfer hin einstellt, wodurch bei ei­ ner Kälteanforderung des Kühlfaches lediglich eine reduzierte Kältemittelmenge zur Küh­ lung des Kühlfachverdampfers zur Verfügung steht und somit entweder Verzögerungs­ zeiten oder gar Funktionsstörungen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kältegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen konstruktiven Maßnahmen derart zu gestalten, daß ei­ nerseits die Nachteile des Standes der Technik vermieden sind und andererseits eine separate Temperaturregelung der Kältefächer ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kältemittelführungs­ abschnitt hinsichtlich seines Kältemittelaufnahmevolumens auf zumindest annähernd sei­ ne vollständige Befüllung mit flüssigem Kältemittel in der Stehzeit des Verdichters aus­ gelegt ist.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Gefrierfachverdampfers wird bei einer Kälteanforderung des Kühlfaches beim Anlauf des Kältemittelverdichters Druck auf das sich während der Stillstandszeit des Kältemittelverdichters in diesem Kältemittelfüh­ rungsabschnitt angesammelte flüssige Kältemittel ausgeübt, wodurch dieses unmittelbar nach dem Anlauf des Verdichters aus dem Gefrierfachverdampfer in einen Kältemittel­ sammler transportiert wird und von diesem aus zur Kühlung des Kühlfachverdampfers zur Verfügung steht. Durch die vollständige Befüllung des zu Sammlung von flüssigem Käl­ temittel während der Stillstandsphase des Kältemittelverdichters dienenden Verdamdfer­ abschnitts des Gefrierfachverdampfers wirkt auf das angesammelte flüssige Kältemittel beim Anlauf des Verdichters eine Druckdifferenz, wodurch das flüssige dann aus dem Gefrierfachverdampfer "mitgerissen" wird und somit äußerst rasch dem zur Kühlung des Kühlfachverdampfers dienenden Kältekreis zugeführt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorge­ sehen, daß das Kältemittelaufnahmevolumen des Kältemittelführungsabschnitts geringer bemessen ist, als die während der Stehzeit des Kältemittelverdichters im Verdampfer hö­ herer Kälteleistung sich ansammelnde Menge flüssigen Kältemittels.

Hierdurch ergibt sich auf kostengünstige Weise eine äußerst sichere Betriebsweise zur separaten Regelung des Gefrier- bzw. Kühlfaches, welche zudem aufgrund ihrer ge­ trennten Regelbarkeit auch einzeln abschaltbar sind.

Besonders vorteilhaft ist der Verdampfer höherer Kälteleistung ausgebildet, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorge­ sehen ist, daß der Verdampfer höherer Kälteleistung als Gefrierfachverdampfer ausge­ bildet ist, dessen in Funktionslage des Kältegerätes am tiefsten liegender Kältemittelfüh­ rungsabschnitt hinsichtlich seines Kältemittelaufnahmevolumens geringer bemessen ist, als die sich in der Stehzeit des Kältemittelverdichters dort ansammelnde Kältemittelmen­ ge. Eine vollständige Befüllung des Kältemittelführungsabschnitts läßt sich im Fall eines aus einem Plattenverbund gefertigten Verdampfers beispielsweise durch eine entspre­ chende Verringerung des Kanalquerschnitts erreichen.

Entsprechend einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Er­ findung ist vorgesehen, daß der Verdampfer höherer Kälteleistung als Verdampfersystem mit mehreren in Abstand übereinander angeordneten Verdampferebenen ausgebildet ist.

Für derartige Verdampfer haben sich sowohl plattenartige Verdampferebenen als auch sogenannte Drahtrohrverdampfer bewährt, wobei bei der letzten Art von Verdampfern der in der Stehzeit des Verdichters zumindest vollständig mit flüssigem Kältemittel befüllte Kältemittelführungsabschnitt durch einen mäanderartig ausgebildeten Rohrabschnitt aus­ geführt ist.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß der Kältemittelsammler in das Wärmeisolationsmaterial des wärmeiso­ lierenden Gehäuses eingebettet ist.

Hierdurch ist auf einfache und sichere Art eine Betauung des Kältemittelversammlers bei der Beaufschlagung des Kühlfachverdampfers mit flüssigem Kältemittel verhindert.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Kältemittelsammler im Auffangbereich eines zur Sammlung des am Ver­ dampfer geringerer Kälteleistung anfallenden Schmelzwassers vorgesehenen Tauauf­ fangrinne angeordnet ist.

Durch eine derartige Anordnung des Kältemittelsammler erübrigt sich eine Wärmeisola­ tion zur Vermeidung einer Betauung für diesen, da das im Falle einer Betauung des Käl­ temittelsammlers anfallende Tauwasser unmittelbar in die bereits vorhandene Tauwas­ serauffangrinne eingeleitet ist.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Kühl- und Gefrierkombination, dessen Kühlfach und dessen Gefrierfach getrennt von in Parallelschaltung angeordneten Verdampfern gekühlt ist, von denen der Gefrierfachverdampfer an seinem bodennahen Abschnitt einen in der Stillstandsphase des Kältemittelverdichters zumindest annähernd voll­ kommen mit flüssigem Kältemittel befüllten ist, in raumbildlicher Ansicht von der Seite und

Fig. 2 ausschnittsweise in vergrößerter Schnittdarstellung einen Kanalabschnitt des mit flüssigem Kältemittel befüllten Gefrierfachverdampfer.

Fig. 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung eine Kühl- und Gefrierkombination 10 mit einem wärmeisolierend ausgebildeten Gehäuse 11, dessen Innenraum durch eine wärmeisolierend ausgebildete, horizontal angeordnete Zwischenwand 12 in zwei Ab­ schnitte unterteilt ist, von denen der höher liegende Abschnitt als Kühlfach 13 ausgebildet ist. Zur Kühlung des Kühlfaches 13 ist ein platinenartig ausgeführter Verdampfer mit ei­ nem Kältemittelkanal 15 vorgesehen, welcher an seinem zuflußseitigen Ende eine Käl­ temitteleinspritzstelle 16 aufweist. Unterhalb des Kühlfaches 13, durch die Zwischenwand 12 von diesem getrennt, ist innerhalb des wärmeisolierenden Gehäuses 11 ein Ge­ frierfach 17 vorgesehen, welches von einem beispielsweise als Drahtrohrverdampfer ausgebildeten Verdampfer 18 mit im vorliegenden Fall drei in vertikalen Abstand über­ einander angeordneten durch entsprechende Formgebung einer einzigen Rohrleitung erzeugten Verdampferebenen 19, 20 und 21 gekühlt ist. Von den Verdampferebenen 19 bis 21 besitzt die bodennahe Verdampferebene 21 wie die beiden anderen Verdamp­ ferebenen 19 und 20 einen aus einer durchgehend verlaufenden mäanderartig geformten Rohrleitung gebildeten Kältemittelführungsabschnitt 22, welcher durch seine Dimensionie­ rung, nämlich seines Innendurchmessers und seiner Länge ein Kälteaufnahmevolumen aufweist, welches zumindest eine vollständige Befüllung des Kältemittelführungsab­ schnittes 22 mit flüssigem Kältemittel 23 (s. hierzu Fig. 2) in der Stehzeit eines weiter unten genauer erläuterten Verdichters sicherstellt. An den Kältemittelführungsabschnitt 22, welcher eine seine vollständige Befüllung begünstigende Einbaulage aufweist, schließt sich eine Verbindungsleitung 24 an, welche in einer Abzweigstelle 25 mündet, zu welcher auch das auslaufseitige Ende des Kühlfachverdampfers 14 geführt ist. Die Ab­ zweigstelle 25 ist über eine Verbindungsleitung 26 mit einem als Dampfdom ausgebilde­ ten Kältemittelsammler 27 verbunden, welcher zur Vermeidung einer Betauung im Kühl­ betrieb des Kühlfachverdampfers in die Wärmeisolation des Zwischenbodens 12 einge­ bettet ist. Der Kältemittelsammler 27 ist über eine Saugleitung 28 mit einem Kältemittel­ verdichter 29 verbunden, welcher druckseitig an einen Verflüssiger 30 angeschlossen ist, dessen Ausgangsseite beispielsweise mit einem elektrisch ansteuerbaren 3/2 Wegema­ gnetventil 31 verbunden ist: Das 3/2 Wegemagnetventil 31 dient zur Steuerung des vom Kältemittelverdichter 29 zwangsweise ungewälzten Kältemittels 23 zu den Verdampfern 14 und 18 hin, wobei das Magnetventil 31 in einer Steuerstellung I das flüssige Kältemittel 24 über eine Drossel 32 zu dem Gefrierfachverdampfer 18 hin umlenkt, wo es über des­ sen Ebenen 19 bis 21 zu deren Kühlung geführt ist. Vom abflußseitigen Ende der Ver­ dampferebene 21 strömt das Kältemittel 23 bei in Betrieb befindlichen Kältemittelver­ dichter 29 über die Verbindungsleitung 24 hin zur Abzweigstelle 25 und von dort zum Kältemittelsammler 27 in die saugseitig an den Kältemittelverdichter 29 angeschlossene Saugleitung 28. Neben der Steuerstellung I besitzt das Magnetventil 31 eine Steuerstel­ lung II, in welcher das zwangsweise umgewälzte flüssige Kältemittel 23 über eine dem Verdampfer 14 vorgeschaltete Drossel 33 dem Verdampfer 14 zugeführt ist, von welchem es an dessen ausflußseitigen Ende über die Abzweigstelle 25 und den Kältemittelsamm­ ler 27 über die Saugleitung 28 wiederum dem Kältemittelverdichter 29 zugeführt ist.

Für den Fall, daß nach einem Stillstand des Kältemittelverdichters 29 eine Kälteanforde­ rung des Kühlfaches 13 signalisiert wird, wird das sich während der Stillstandsphase des Kältemittelverdichters 29 im Kältemittelaufnahmevolumen des Kältemittelführungsab­ schnittes 22 angesammelte flüssige Kältemittel 23 beim Wiederanlauf des Kältemittelver­ dichters 29 aufgrund der Temperaturanforderung des Kühlfaches 13 aus dem Kältemit­ telführungsabschnitt 22 mitgerissen und in den als Kältemittelsammler 27 dienenden Dampfdom gefördert, wo es nun dem Kältekreislauf zur Kühlung des Kühlfaches 13, an­ gesteuert über die Steuerstellung II des Magnetventils 31, zur Verfügung steht. Durch die sofortige Aktivierung des sich im Gefrierfachverdampfer 18 prinzipbedingt während der Stillstandsphase des Kältemittelverdichters 29 ansammelnden flüssigen Kältemittels 23 wird im Gegensatz zum Stand der Technik, bei welchem das sich während der Still­ standsphase des Kältemittelverdichters im Gefrierfachverdampfer 18 angesammelte Käl­ temittel 24 nur allmählich dem Kühlfachkältekreis zugeführt wird, äußerst rasch in den Kühlfachkältekreis übergeführt, wodurch die bestimmungsgemäße Temperatur im Kühl­ fach 13 im Vergleich zum Stand der Technik deutlich früher erreicht und somit die Ener­ giebilanz der Kühl- und Gefrierkombination deutlich verbessert wird.

Claims (6)

1. Kältegerät mit einem wärmeisolierenden Gehäuse, innerhalb welchem wenigstens zwei wärmeisolierend voneinander getrennte, eine unterschiedliche Fach­ temperatur aufweisende Kältefächer vorgesehen sind, welche jeweils von einem Verdampfer entsprechender Kälteleistung gekühlt sind, welche zuflußseitig eine vorgeschaltete Drosseleinrichtung aufweisen und welche durch wenigstens ein Ansteuermittel jeweils getrennt mit von einem saugseitig einen vorgeschalteten Kältemittelsammler aufweisende Kältemittelverdichter zwangsweise umgewälzten Kältemittels beaufschlagt sind, welches sich in der Stillstandsphase des Kältemit­ telverdichters zumindest zu einem gewissen Teil in einem Kältemittelführungsab­ schnitt des Verdampfers höherer Kälteleistung sammelt, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kältemittelführungsabschnitt (22) hinsichtlich seines Kältemittelauf­ nahmevolumens (23) auf zumindest annähernd seine vollständige Befüllung mit flüssigem Kältemittel (24) in der Stehzeit des Verdichters (30) ausgelegt ist.

2. Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittelauf­ nahmevolumen (23) des Kältemittelführungsabschnittes (22) geringer bemessen ist, als die während der Stehzeit des Kältemittelverdichters (30) im Verdampfer (18) höherer Kälteleistung sich ansammelnde Menge flüssigen Kältemittels (24).

3. Kältemittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver­ dampfer höherer Kälteleistung als Gefrierfachverdampfer (18) ausgebildet ist, dessen in Funktionslage des Kältegerätes (10) am tiefsten liegender Kältemittel­ führungsabschnitt (22) hinsichtlich seines Kältemittelaufnahmevolumens (23) ge­ ringer bemessen ist, als die sich in der Stehzeit des Kältemittelverdichters (30) dort ansammelnden flüssigen Kältemittels (24).

4. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (18) höherer Kälteleistung als Verdampfersystem mit mehreren im Abstand übereinander angeordneten Verdampferebenen (19, 20, 21) ausgebildet ist.

5. Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittel­ sammler (28) in das Wärmeisolationsmaterial (12) des wärmeisolierenden Gehäu­ ses (11) eingebettet ist.

6. Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittel­ sammler (28) im Auffangbereich einer zur Sammlung des vom Verdampfer (14) geringerer Kälteleistung anfallenden Schmelzwassers vorgesehenen Tauwasser­ auffangrinne angeordnet ist.