DE4242776A1 - Kühlgerät, insbesondere Mehrtemperaturen-Kühlgerät - Google Patents

Kühlgerät, insbesondere Mehrtemperaturen-Kühlgerät

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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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