DE4242776A1 - Kühlgerät, insbesondere Mehrtemperaturen-Kühlgerät - Google Patents
Kühlgerät, insbesondere Mehrtemperaturen-KühlgerätInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere ein Mehr
temperaturen-Kühlgerät mit einer Kältemaschine und einem
wärmeisolierten Gehäuse, in welchem ein durch Kältemittel
leitungen miteinander verbundenes Verdampfersystem angeord
net ist, dessen das System bildende Verdampfer einzeln in
voneinander thermisch getrennten Fächern angeordnet sind,
deren Temperatur durch eine die Kältemittelzufuhr zu den je
weiligen Verdampfern über eine Ventileinheit steuernde Reg
leranordnung beeinflußbar ist, wobei die Notwendigkeit der
Kältemittelzufuhr über Temperaturfühler in den Fächern an
die Regleranordnung signalisiert ist.
Aus der DE-PS 33 14 056 ist ein Gefriergerät mit zwei über
einander angeordneten Fächern bekannt, die thermisch vonein
ander getrennt und in unterschiedlichen Anwendungen einsetz
bar sind. In einer ersten Variante können beide Fächer als
Gefrierfächer betrieben werden, während eine zweite Variante
vorsieht, das tieferliegende als Gefrierfach und das höher
liegende als Normalkühlfach zu betreiben. In einer dritten
Variante ist vorgeschlagen, das tieferliegende Fach als Ge
frierfach einzusetzen und das höherliegende Fach stillzule
gen.
Zur Kühlung der Fächer ist neben zwei Verdampfern hoher Käl
teleistung ein zusätzlicher Verdampfer geringerer Kältelei
stung vorgesehen, die alle von einem einzigen Verdichter mit
Kältemittel versorgt werden, wobei der Kältemittelzufluß zu
den einzelnen Verdampfern über zwei Ventilanordnungen steu
erbar ist, mit deren Hilfe drei Kältemittelkreisläufe gebil
det sind. Durch eine der Ventilanordnungen, nämlich der, die
den Eingängen der in Reihenschaltung angeordneten Verdampfer
mit der höheren Kälteleistung vorgeschaltet ist, sind zwei
Kältemittelkreisläufe bildbar, wobei in einer ersten Ventil
stellung beide Verdampfer von Kältemittel durchströmt werden
und in einer zweiten Ventilstellung nur der nachgeschaltete
Verdampfer allein mit Kältemittel beaufschlagt ist. Die
zweite der Ventilanordnungen ist am Ausgang des in der Rei
henschaltung der Verdampfer höherer Kälteleistung nachge
schalteten Verdampfers angeordnet und ermöglicht den Kälte
mittelzufluß zu dem zusätzlichen Verdampfer, der in dem hö
herliegenden Fach des Gefriergerätes installiert ist, in
welchem auch der in der Reihenschaltung der Verdampfer höhe
rer Kälteleistung voranliegende angeordnet ist.
Soll das Gefriergerät als Kühl- und Gefrierkombination ein
gesetzt werden, ist der in dem höherliegenden Fach angeord
nete zusätzliche Verdampfer in den Kältemittelkreislauf ein
geblendet und dem aktiven, im tieferliegenden Fach angeord
neten Gefrierfach-Verdampfer nachgeschaltet, während der im
obenliegenden Fach befindliche Gefrierfach-Verdampfer inak
tiv geschaltet ist.
Für den Fall, daß bei Betrieb des Gerätes als Kühl- und Ge
frierkombination in das Gefrierfach grobe Mengen frischen
Guts eingelagert wird, das ausgefroren werden soll, wird die
Kälteleistung im als Normalkühlfach betriebenen Fach stark
geschmälert, so daß bei Temperaturanforderung des Normal
kühlfachs, der Gefriervorgang zeitweilig unterbrochen werden
muß, wodurch die Gefrierleistung stark absinkt. Will man
dies vermeiden, muß das Kältesystem, dessen Füllmenge von
dem allein betreibbaren Gefrierfach-Verdampfer bestimmt ist,
überfüllt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kühlge
rät mit mehreren voneinander thermisch getrennten Fächern
unterschiedlicher Temperatur, die zur Kühlung der Fächer er
forderlichen Kältekreisläufe so auszubilden, daß jedes Fach
unabhängig von einem anderen innerhalb des für seinen Anwen
dungszweck definierten Temperaturbereichs regelbar ist, ohne
das die Kälteleistung in den einzelnen Fächern geschmälert ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zu
mindest drei Fächer mit den ihnen zugeordneten Verdampfern
und diesen zu deren Steuerung vorgeschalteten Ventileinhei
ten vorgesehen sind, wobei das Fach mit der größten Kälte
leistung im Bedarfsfall allein für sich mit Kältemittel be
aufschlagbar ist, während jedes der anderen Fächer im Be
darfsfall, jeweils in Reihenschaltung vor dem Fach mit der
höchsten Kälteleistung liegend, mit Kältemittel beaufschlag
bar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich einerseits dadurch
aus, daß das Gefrierfach aufgrund dessen, daß es den anderen
Fächern nachgeschaltet ist, stets mitgekühlt wird, so daß
nur eine geringe zusätzliche Eigenlaufzeit notwendig und die
Gefrierleistung hoch ist. Andererseits ist jedes der Kühlfä
cher separat regelbar, so daß der für ihren Anwendungszweck
erforderliche Temperaturbereich in engen Grenzen unabhängig
von äußeren Einflüssen, wie die das Kühlgerät umgebende Au
ßentemperatur oder die Einladung von groben Mengen frischen
Kühlguts in eines der anderen Fächer, eingehalten wird. Au
ßerdem bewirkt eine derartige Anordnung, bei der der kälte
ste Verdampfer den anderen nachgeschaltet ist, daß sich in
diesem das gesamte Kältemittel sammelt und somit dem jewei
lig aktiven Kältekreis unverzögert zur Verfügung gestellt
ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegen
standes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Zahl der Ven
tileinheiten um die Zahl 1 geringer ist als die Zahl der
Verdampfer, wobei die Ventileinheiten als elektromagnetisch
betriebene 3/2-Wege-Ventile ausgebildet sind.
Der Vorteil einer derartigen Lösung liegt darin, daß bei
noch vertretbarem Aufwand für die Ventile und deren Ansteu
erleitungen eine sichere Ansteuerung der einzelnen Verdamp
fer gewährleistet ist.
Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegen
standes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ventileinhei
ten in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind.
Eine solche Ausgestaltung zeichnet sich durch ihren geringen
Aufwand an Kältemittelleitungen aus.
Besonders genau eingehalten werden die Temperaturen in den
unterschiedlich gekühlten Fächern, wenn nach einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung
vorgesehen ist, daß die Ventileinheiten unabhängig voneinan
der, von einem die Temperaturen in den einzelnen Fächern
auswertenden Regeler gesteuert sind, wobei die Temperaturen
von Temperaturfühlern erfaßt und an den Regler signalisiert
werden.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des
Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß außer in dem
Fach mit der größten Kälteleistung, jedem der anderen Fächer
ein Ventilator angeordnet ist, der die Luft in diesen Fä
chern sowohl im Kühl- als auch im Abtaubetrieb zwangsweise
umwälzt, wobei der Ventilator-Luftstrom den durch die Kälte
leistung der jeweiligen Verdampfer erzeugten Konvektions
strom überlagert ist.
Durch eine solche Lösung wird in den genannten Fächern, die
z. B. als Kellerfach oder als 0°-Fach Anwendung finden, eine
nahezu gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb des Fa
ches erreicht.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegen
standes der Erfindung ist vorgesehen, daß außer in dem Fach
mit der größten Kälteleistung, in jedem der anderen Fächer
zwei Temperaturfühler vorgesehen sind, von denen einer an
der Verdampferoberfläche angeordnet ist, während der andere
die Lufttemperatur im Fach erfaßt.
Die Vorteile einer solchen Lösung sind darin zu sehen, daß
neben einem automatischen Abtauen auch die Aufrechterhaltung
der Temperaturen in diesen beiden Fächern, insbesondere wenn
es sich um ein 0°-Fach oder ein Kellerfach handelt, in engen
Toleranzgrenzen möglich.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung am Bei
spiel eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten
3-Temperaturen-Kühlgerätes erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein 3-Temperaturen-Haushalts-Kühlgerät, dessen
thermisch voneinander getrennte Fächer unter
schiedlicher Temperatur mit separaten Türen ver
schließbar sind, in räumlicher Darstellung von
vorne und
Fig. 2 in vereinfachter, schematischer Darstellung, die
zur Aufrechterhaltung der Temperatur in den Fä
chern des 3-Temperaturen-Kühlgeräts eingesetzte
Kälteanlage, mit ihren symbolisch dargestellten
Elementen für die Temperaturregelung der Fächer.
Gemäß Fig. 1 ist ein Haushalts-Kühlgerät 10 gezeigt, dessen
wärmeisoliertes Gehäuse 11 an seiner Öffnung mit am Öff
nungsrand angeschlagenen und separat zu öffnenden Türen 12
bis 14 versehen ist. Durch die Türen 12 bis 14 sind drei im
Innenraum des Gehäuses 11 übereinander angeordnete und mit
tels Zwischenwänden voneinander thermisch getrennte Fächer
15 bis 17 unterschiedlicher Temperatur verschließbar, von
denen das obenliegende, mit der Tür 12 verschließbare Fach
als Gefrierfach, das mittlere Fach 16, dem die Tür 13 zuge
ordnet ist, als Normalkühlfach dient, während das untenlie
gende Fach 17 als Kellerfach ausgebildet und mit der Tür 14
verschließbar ist. Die unterschiedliche Temperatur in den
einzelnen Fächern 12 bis 14 wird mit einer weiter unten ge
nauer erläuterten Kälteanlage aufrecht erhalten.
Wie Fig. 2 zeigt, ist die zur Kühlung der Fächer 15 bis 17
dienende Kälteanlage 18, die ein durch Kältemittelleitungen
miteinander verbundenes Verdampfersystem aufweist, mit einem
einzigen Kältemittelverdichter 19 ausgestattet. Dem Kälte
mittelverdichter 19 ist druckseitig ein Verflüssiger 20
nachgeschaltet, der beispielsweise auf der von der Öffnung
des Gehäuses 11 abgewandten Rückseite angeordnet ist. An den
Ausgang des Verflüssigers 20 schließt eine Trocknerpatrone
21 an, deren Ausgang mit dem Eingang einer ersten Ventilein
heit 22 verbunden ist. Einer der Ausgänge der ersten Ventil
einheit 22 steht mit dem Eingang einer zweiten gleichartigen
Ventileinheit 22, eine Reihenschaltung zwischen diesen bei
den bildend, strömungstechnisch in Verbindung. Durch die
noch freien Ausgänge der in Reihenschaltung zueinander ange
ordneten, als elektromagnetisch betriebene 3/2-Wege-Ventile
ausgebildeten Ventileinheiten 22 sind drei unterschiedliche
Kältekreisläufe I, II und III gebildet, die mit Kältemittel
beaufschlagbar sind, wobei die Ventileinheiten 22, die Be
standteil der Kältemittelkreisläufe I, II und III sind, als
Steuerorgane für die Kältemittelzufuhr zu dem jeweiligen
Kältemittelkreislauf dienen und den vom Verflüssiger 20 über
die Trocknerpatrone 21 ankommenden Kältemittelfluß in einen
der Kreisläufe umleiten. Jedem der Ausgänge der Ventilein
heiten 22, die den Eingang zu den Kältemittelkreisläufen
darstellen, ist jeweils ein spiralenartig aufgewickeltes,
als Kapillarrohr ausgebildetes Drosselorgan 23 nachgeschal
tet. Diese senken den Druck des vom Verflüssiger 20 kommen
den Kältemittels auf den jeweiligen Arbeitsdruck von innen
nachgeschalteten, mit unterschiedlicher Kälteleistung ausge
statteten, das Verdampfersystem bildenden Verdampfern 24 bis
26, wobei der Verdampfer 24, der allein im Kältekreislauf I
angeordnet ist, mit der höchsten Kälteleistung ausgestattet
und dem Gefrierfach 12 zugeordnet ist. Von den beiden ande
ren Verdampfern 25 und 26, die beide in etwa die gleiche
Kälteleistung aufweisen, ist der zur Aufrechterhaltung der
Temperatur im Normalkühlfach 16 dienende Verdampfer 25 zu
sammen mit dem ihm nachgeschalteten Gefrierfachverdampfer 24
im Kältekreislauf III angeordnet, während der Verdampfer 26,
der dem Kellerfach 17 zugeordnet ist, zusammen mit dem Ge
frierfachverdampfer 24, in Reihenschaltung vor diesem lie
gend, im Kältekreislauf II angeordnet ist.
Jeder der Kältelmittelkreisläufe I bis III führt über den
Gefrierfachverdampfer 24, der über eine nicht näher bezeich
nete Kältemittelleitung saugseitig an den Verdichter 19 an
geschlossen und im Bedarfsfall, wenn Kältebedarf im Gefrier
fach 15 vorliegt, allein für sich mit Kältemittel über den
Kältemittelkreislauf I beaufschlagbar ist, während sowohl
der Verdampfer 25 im Normalkühlfach 16 als auch der im Kel
lerfach 17, jeweils in Reihenschaltung vor dem Verdampfer 24
liegend, über die Kältemittelkreisläufe II und III mit flüs
sigem Kältemittel beaufschlagbar ist, wodurch das Gefrier
fach 15 stets mitgekühlt wird. Der Kältebedarf in den Fä
chern 15 und 16 wird über die Raumluft erfassende Tempera
turfühler 27 in Form von Luftfühlern und im Gefrierfach 14
über einen an der Oberfläche des Verdampfers 24 angeordneten
Fühler 28 ermittelt. Deren Signale werden über Signalleitun
gen 29 einer Regleranordnung 30 zugeleitet und von dieser
ausgewertet. Die Regleranordnung 30 steuert in Abhängigkeit
der Fühlersignale, über elektrische Verbindungsleitungen 31
sowohl das Ein- und Ausschalten des Kältemittelverdichters
19 als auch die Ventilstellung der Ventileinheiten 22, je
nachdem, welcher der Kältemittelkreise mit Kältemittel be
aufschlagt werden soll. Zudem werden über die Regleranord
nung 30 über elektrische Leitungen 32 noch Ventilatoren 33
angesteuert, von denen jeweils einer im Normalkühlfach 16
und der andere im Kellerfach 17 angeordnet ist und dort zur
Reduzierung der Temperaturschichtung sowohl im Kühlbetrieb
als auch im Abtaubetrieb dienen, wobei durch ihre Anordnung
der durch die Kälteleistung des jeweiligen Verdampfers er
zeugte Konvektionsstrom unterstützt ist. Für die Steuerung
des Abtaubetriebes, der bedarfsweise eingeleitet wird, sind
im Kellerfach 17 und im Normalkühlfach 16 an den Oberflächen
der dort angeordneten Verdampfer 25 und 26, nicht gezeigte
Temperaturfühler vorgesehen, die den Abtauvorgang nach Er
reichen einer vorgegebenen Temperaturschwelle beenden.
Es versteht sich, daß anstelle der zwei Ventilanordnungen 22
in Form von 3/2-Wege-Ventilen auch einfach Absperrventile
Anwendung finden können, wobei beispielsweise in jedem der
Kältemittelkreisläufe, noch vor den Drosselorganen 25 ein
solches Absperrventil angeordnet wäre.
Claims (6)
1. Kühlgerät, insbesondere Mehrtemperaturen-Kühlgerät mit
einer Kältemaschine und einem wärmeisolierten Gehäuse, in
welchem ein durch Kältemittelleitungen miteinander ver
bundenes Verdampfersystem angeordnet ist, dessen das Sy
stem bildende Verdampfer einzeln in voneinander thermisch
getrennten Fächern angeordnet sind, deren Temperatur
durch eine die Kältemittelzufuhr zu den jeweiligen Ver
dampfern über eine Ventileinheit steuernde Regleranord
nung beeinflußbar ist, wobei die Notwendigkeit der Kälte
mittelzufuhr über Temperaturfühler in den Fächern an die
Regleranordnung signalisiert ist, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest drei Fächer (15,
16, 17) mit den ihnen zugeordneten Verdampfern (24, 25,
26) und diesen zu deren Steuerung vorgeschalteten Ventil
einheiten (22) vorgesehen sind und daß das Fach (15) mit
der größten Kälteleistung im Bedarfsfall allein für sich
mit Kältemittel beaufschlagbar ist, während jedes der an
deren Fächer (16, 17) im Bedarfsfall, jeweils in Reihen
schaltung vor dem Fach (15) mit der höchsten Kältelei
stung liegend, mit Kältemittel beaufschlagbar ist.
2. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zahl der Ventileinheiten (22) um die Zahl 1 geringer
ist, als die Zahl der Verdampfer (24, 25, 26), wobei die
Ventileinheiten (22) als elektromagnetisch betriebene
3/2-Wege-Ventile ausgebildet sind.
3. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ventileinheiten (22) in Reihen
schaltung zueinander angeordnet sind.
4. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß daß die Ventileinheiten (22) unabhängig
voneinander, von einem die Temperaturen in den einzelnen
Fächern (15, 16, 17) auswertenden Regler (30) gesteuert
sind, wobei die Temperaturen von Temperaturfühlern (27,
28) erfaßt und an den Regler (30) signalisiert werden.
5. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
außer in dem Fach (15) mit der größten Kälteleistung, in
jedem der anderen Fächer (16, 17) ein Ventilator (33) an
geordnet ist, der die Luft in diesen Fächern (16, 17) so
wohl im Kühl- als auch im Abtaubetrieb, den durch die
Kälteleistung der jeweiligen Verdampfer (25, 26) erzeug
ten Konvektionsstrom unterstützend, zwangsweise umwälzt.
6. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
außer in dem Fach (15) mit der größten Kälteleistung, in
jedem der andern Fächer (16, 17) zwei Temperaturfühler
vorgesehen sind, von denen einer als Luftfühler (27) aus
gebildet ist und der andere an den Oberflächen der Ver
dampfer (25, 26) angeordnet ist.
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