DE69305455T2

DE69305455T2 - Kühlsystem mit Mehrtemperaturverdampfer und Verdichter mit variabler Geschwindigkeit

Info

Publication number: DE69305455T2
Application number: DE69305455T
Authority: DE
Inventors: Kenneth P Chen; Nihat O Cur; Steven J Kuehl; Douglas D Leclear
Original assignee: Whirlpool Corp
Current assignee: Whirlpool Corp
Priority date: 1992-08-14
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1997-03-06
Anticipated expiration: 2013-08-03
Also published as: JPH06174315A; BR9303379A; US5377498A; MY112233A; EP0583909B1; MX9304942A; CA2101415A1; DE69305455D1; ES2092773T3; TW317910U; EP0583909A1; US5231847A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Kühlgeräte und insbesondere Kuhlgeräte mit einem einzigen Verdampfer zum Kühlen mehrerer Kühlfächer.
Typische Haushalts-Kühlgeräte haben häufig zwei separate Kühlfächer, die auf verschiedenen Temperaturen gehalten werden. Bspw. können ein Tiefkühlfach mit einer Temperatur unter 0 ºC sowie ein Normalkühlfach (für frische Nahrungsmittel) vorliegen, dessen Temperatur auf einem Wert etwas über 0 ºC gehalten wird.
Bei vielen handelsüblichen Kühlgeräten wird ein einziger Verdampfer mit einem Verdampfungsdruck von ca. 1 bar bis 1,14 bar (0 - 2 psig) verwendet. Dabei wird Luft aus dem Tief- und dem Normalkühlfach gleichzeitig über den Verdampfer geführt. Diese "Mischstromprinzip" bewirkt eine Entfeuchtung der Kühlfächer sowie eine Eis- bzw. Reifbildung auf der einzigen Verdampferschlange, infolge der diese in regelmäßigen Abständen abgetaut werden muß.
Weiterhin wird bei Verwendung eines einzigen Verdampfers mit einem einzigen Verdampfungsdruck zum Kühlen zweier Kühlfächer mit unterschiedlicher Temperatur das Kühlaggregat für das wärmere Kühlfach nur mit sehr schlechtem Wirkungsgrad ausgenutzt.
Die US-PS 4 015 182 lehrt die Verwendung eines gleichstromgetriebenen ECM-Verdichters variabler Kapazität und eines einzelnen Verdampfers in einer Kfz-Klimaanlage.
Die US-PS 4 916 916 lehrt die Verwendung eines phasenändernden Energiespeichermaterials in einem Mehrverdampfer- Kühlaggregat.
Die US-PS 4 122 687 lehrt ein Kühlaggregat mit einer Verdampferschlange, durch die ein Kühlmittel strömt und über die Luft gedrückt wird. Ein Ventil richtet die Luftströmung in ein Tiefkühifach oder alternativ in ein Kühlfach mit einer Temperatur über 0 ºC. Die Luft strömt normalerweise in das Tiefkühlfach, bis die Verdampferschlange eine vorbestimmte Temperatur unter 0 ºC erreicht; dann wird die Kuhlmittelströmung in der Schlange angehalten und von der Ventileinrichtung die Luftströmung in das Kühlfach gerichtet, um die Verdampferschlange abzutauen. Sowohl das Tiefals auch das wärmere Kühlfach weisen von der Ventileinrichtung gesteuerte Auslässe zur Verdampferschlange auf, so daß Luft aus sowohl dein Tiefkühl- als auch dem wärmeren Normalkühlfach über die Verdampferschlange und dann entweder zum Tief- oder zum wärmeren Normalkühlfach geführt werden kann.
Die US-PS 4 394 816 lehrt die Verwendung von zwei verschiedenen parallelen Drosseleinrichtungen der Wärmepumpe oder des Kühlsystems entsprechend den Lastbedingungen.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Kühlgerät mit mindestens zwei Kühlfächern mit jeweils einer eigenen Zugangstür und mit
einem einzelnen Verdampfer, der in einer Kammer angeordnet ist, die in Strömungsverbindung mit den beiden Fächern bringbar ist, einem einzelnen Kondensator, einem einzelnen Verdichter und einem Kühlmittelkreislauf, der eine Kühlmittelströmung zum Verdampfer, Kondensator und Verdichter gestattet und ein erstes Drosselelement zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer, das mit einem ersten Druck arbeitet, um das erste Kühlfach auf einer ersten Temperatur zu halten, und ein zweites Drosselelement zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer aufweist, das mit einem vom ersten unterschiedlichen zweiten Druck arbeitet, um das zweite Kühlfach auf einer von der ersten unterschiedlichen zweiten Temperatur zu halten, wobei der Kühlmittelkreis eine Ventileinrichtung enthält, um Kühlmittel vom Kondensator einem gewählten der Drosselelemente zuzuleiten, und Mittel vorgesehen sind, um die Verbindung zwischen der Kammer und den beiden Kuhlfächern wahlweise zu öffnen und zusperren.
Eine derartiges Kühlgerät hat einen einzigen Verdampfer und sein arbeitet Verdampferkreis bei unterschiedlichen Verdampfungsdrücken, wobei der Verdichter mit unterschiedlicher Geschwindigkeit arbeiten kann. In der bevorzugten Ausführungsform fuhren zwei Luftströmungskreise über den einzigen Verdampfer - der eine kühlt ein Tiefkühl- und der andere ein Normalkülhlfach. Beim Kühlen des Tiefkühlfachs läuft der Verdampfer - infolge des hohen Widerstands von Kapillarröhrchen oder anderen bekannten Expansionseinrichtungen - mit einem Verdampfungsdruck von ca. 1 bar bis 1,068 bar (0 - 2 psig). Beim Kühlen des Normalkühlfachs läuft der Verdampfer - infolge der Strömung durch weniger widerstandsbehaftete Kapillarröhrchen - mit einem Verdampfungsdruck von ca. 2,225 bar bis 2,429 bar (18 - 21 psig); bei diesem Druck erreicht man eine erhebliche Verringerung des Energi everbräuchs.
Ein einziger Verdichter, der eine Ausführung mit variabler Geschwindigkeit sein kann, führt das Kühlmittel dem Kondensator zu, der die Hoch- oder Niederdruck-Expansionseinrichtungen speist, d.h. Kapillarröhrchen, Blenden, Expansionsventile oder derql. obgleich verschiedene Kreislaufoptionen offenbart sind, verwendet jede zur Bestimmung des jeweils verwendeten Verdampfungsdrucks an den Kapillarröhrchen ein Magnetventil der einen oder anderen Art.
Bei einigen Kühlgeräten, in denen die Erfindung Einsatz findet, läßt sich ein Phasenwandlungsmaterial entweder in Zuordnung zum Verdampfer oder innerhalb des Normalkühlfachs verwenden, um den Gesamt-Energieverbrauch des Kühlgeräts weiter zu senken.
Die vorliegende Erfindung beschreibt auch Mittel, mit denen die Kühlfächer konvertiert werden können. In der bevorzugten Ausführungsform können also beide Fächer als Tief- und als Normalkühlfa-ch verwendet werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Perspektivdarstellung eines Kühlgeräts, in dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht des Kühlgeräts der Fig. 1 von der Seite;
Fig. 3 zeigt schaubildlich eine erste Ausführungsform des Külhlkreises;
Fig. 4 zeigt den Kühlzyklus in einem Druck/Enthalpie- Diagramm;
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform des Kühlkreises;
Fig. 6 zeigt elne dritte Ausführungsform des Kühlkreises;
Fig. 7 zeigt ausgehend von der Fig. 2 weitere Einzelheiten und
Fig. 8 zeigt das Konversionskonzept für einen 2-Fach- Kühlschrank.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Fig. 1 und 2 zeigen allgemein bei 20 einen Kühlschrank mit einem Gehäuse 22 mit einer ersten öffenbaren Tür 24 zwecks Zugang zu einem ersten internen Kühlfach 26 sowie einer zweiten öffenbaren Tür 28 zum Zugang zu einem zweiten internen Kühlfach 30. Die Kühlfächer 26, 30 können Ablagen 32 für Nahrungsmittel enthalten. Im allgemeinen wird eines der Kühlfächer 26, 30, das man als Tiefkühlfach bezeichnet, auf einer Temperatur gehalten, die weit genug unter 0 ºC liegt, daß alle Nahrungsmittel im Fach sicher im Tiefkühlzustand verbleiben. Das andere Kühlfach - als Normalkühlfach bezeichnet - wird im allgemeinen etwa über 0 ºC gehalten, um seinen Inhalt zu kühlen, aber nicht tiefzufrieren. In einigen Situationen können beide Fächer über 0 ºC gehalten werden, um als Normaikühifächer zu arbeiten.
Um die Kühlfächer auf ihrer Solltemperatur zu halten, ist ein Kühlaggregat vorgesehen, das einen Verdichter 34, einen Kondensator 36 sowie einen Verdampfer 38 aufweist und wahlweise auf eines der Kühlfächer 26, 30 geschaltet werden kann. Eine geeignete luftbewegungseinrichtung 42 wie ein motorisch angetriebenes Gebläse ist nach Bedarf vorgesehen; sie leitet Luft aus den Kühlfächern über den Verdampfer 38, um in jedem Kühlfach jeweils eine ausreichend gleichmäßige Temperatur aufrechtzuerhalten. Ggf. kann man den Luftumlauf durch natürliche Konvektion erzeugen.
Für jedes Kühlfach 26, 30 ist ein Thermostat vorgesehen, der, wie bekannt, ein Signal auf eine Steuerung gibt.
Die Fig. 3 zeigt einen Kühlkreislauf. In dieser Ausführungsform liefert der einzelne Kompressor 34 mit der Leitung 50 Kühlmittel an den einzigen Kondensator 36. Das Kühlmittel verläßt den Kondensator in der Leitung 52 und wird parallelen Kapillarleitungen 54, 56 zugeführt. Die Leitung 54 ist eine Niederdruck-Kapillarleitiing (Tiefkühlfach), die Leitung 56 eine Hochdruck-Kapillarleitung (Normalkühlfach). An der Zusammenführung der Leitungen 52, 56 und 54 dient ein 3-Stellung-Magnetventil 76 dazu, das Kühlmittel in entweder die Leitung 56 oder die Leitung 54 zu richten, nicht aber in beide. In der dritten Stellung des Ventils 76 werden beide Leitungen 56, 54 gesperrt. Beim Magnetventil 76 handelt es sich bevorzugt um eine Rastbzw. Impulsausführung, die nur kurzzeitig (typisch einen Sekundenbruchteil) erregt zu werden braucht, um von einem Kapillarrohr zum anderen oder in die Schließstellung umzuschalten.
Ein normales Magnetventil braucht einen ständigen Stromfluß (im Bereich von 5 bis 15 W Leistung) zur Spule, um offen oder geschlossen zu bleiben (je nachdem, ob es im Ruhezustand offen oder geschlossen ist); es verbraucht also in mindestens einem Teil des Arbeitszyklus Strom. Weiterhin wird ein Teil der in der Ventuspule umgesetzten Leistung in Form von Wärme auf das Kühlmittel über. Beide diese Effekte beeinträchtigen den Gesamtwirkungsgrad des Kühlaggregats geringfügig und verringern den Energiespareffekt, den man von einem folgegeschalteten 2-Temperatur-Verdampfersystem erwartet. Demgegenüber braucht ein Impuls-Magnetventil (Ventil 76 der Fig. 3) zum Zustandswechsel nur einen sehr kurzen Stromimpuls (in Millisekunden), aber keinen weiteren Strom zu Erhalten des Zustands. Wird kein impulsgeschaltetes Ventil verwendet, sollte das Ventil 76 vorzugsweise ein normalerweise geschlossenes Ventil sein; die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt und es sind auch andere Kombinationen möglich. Die Leitungen 54, 56 laufen durch einen Wärmetauscher 62 zum Verdampfer 38. Die Saugleitung 68 aus dem Verdampfer 38 läuft bei der Rückkehr zum Verdichter 34 ebenfalls durch den Wärmetauscher 62.
Die Fig. 4 zeigt die Arbeitsweise des folgegeschalteten 2- Temperatur-Kühlaggregats in einem Druck/Enthalpie-Diagramm. Dort ist mit FC der Tiefkühlbetrieb bezeichnet; die Verdampfung tritt bei einem niedrigeren Saugdruck im Verdampfer 38 ähnlich wie bei dem herkömmlichen Kühlsystem auf. "RC" bezeichnet das Kühlen des Normalkühlfachs; die Verdampfung findet bei höherem Saugdruck im Verdampfer statt, so daß der gleiche Verdampfer für zwei Temperaturen eingesetzt werden kann.
Eine zweite Ausführungsform des Kühlkreises, die die Fig. 5 zeigt, enthält viele der in der Fig. 3 gezeigten Systembestandteile mit den gleichen Bezugszeichen. Der Hauptunterschied zwischen der Ausführungsform der Fig. 5 und der der Fig. 3 liegt in der Verwendung eines EIN/ AUS-Rastventils 58 im Zulauf zur Leitung 56, damit das Kühlmittel entweder nur durch die Drosselstelle in der Leitung 54 oder durch beide Drosselstellen in den Lei tungen 54, 56 strömt. Per Kühlmittelfluß erfolgt durch die Kapillare in der Leitung 54, falls der Tiefkühlbetrieb erwünscht ist. Beim Kühlen des Normalkühlfachs wird das Kühlmittel auf beide Kapillaren der Leitungen 54, 56 gerichtet. Wird keine Rast- bzw. Impulsausfuhrung verwendet, ist das Ventil 58 vorzugsweise normalerweise offen; bei geringfügig größerem Energieverbrauch kann aber auch ein normalerweise geschlossenes Ventil eingesetzt werden.
Auch die in der Fig. 6 gezeigte dritte Ausführungsform des Kühlkreislaufs enthält viele der Bauteile der Fig. 31 die mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind. Der Hauptunterschied zwischen den Ausführungsformen der Fig. 6 und der Fig. 3 ist die Verwendung von EIN/AUS-Impulsventilen 58, 60 (anstelle eines einzelnen Ventils mit 3 Stellungen), um die Kühlmitteiströmung zu den Kapillaren der Leitungen 54, 56 zu steuern. Werden keine Rast- bzw. Impulsventile verwendet, sollte das Ventil 58 normalerweise geschlossen und auch das Ventil 60 normalerweise geschlossen sein; ein normalerweise offenes Ventil läßt sich jedoch ebenfalls verwenden. Eine ausführlichere Darstellung der vorliegenden Erfindung zeigt die Fig. 7. Obgleich der 2- Temperatur-Verdampfer 38 als im Trenn- bzw. Zwischenbereich 29 des Kühlschranks 22 befindlich dargestellt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt. Zwei Luftklappen 80, 81 sind vorgesehen, um die Luftstromung aus dem Tief- oder dem Normalkühlfach 26 bzw. 30 abwechselnd über den Verdampfer 38 zu leiten. Der Verdampfer 38 befindet sich im Zwischenbereich 29, der mit Isolierplatten gegen die Kühlfächer 26, 30 wärmeisoliert ist; bei den Isolierplatten kann es sich im Sinne eines gedrängten Aufbaus um Vakuumplatten 90 handeln. Der Zwischenbereich 29 ist mit Abdeckplatten 92, 98 versehen. Die Luft aus dem Kühlfach 26 oder 30 wird entweder durch den Tiefkühl-Lüfteinlaß 82 und einen Luftauslaß 91 oder durch den Normalkühl-Lufteinlaß 89 und einen Luftauslaß 88 über den Verdampfer 38 geführt. Beide Luftauslässe 88, 91 sind mit Streuemrichtungen versehen, damit die Luftströmung zu den Kühlfächern 26, 30 gleichmäßig verteilt wird.
Die Fig. 8 zeigt vier mögliche Kombinationen für einen Kühlschrank mit konvertierbaren Kühlfächern, die sich mit einem Kühlsystem mit 2-Temperatur-Verdampfer erreichen lassen. Wie die Fig. 8 zeigt, lassen sich das Tief- und das Normalkühlfach 26, 30 jeweils auf die andere Betriebsart umschalten, wobei sich vier mögliche Kühlkonfigurationen ergeben.
Falls im Betrieb des Kühlgeräts der Temperaturfühler im Kühlfach 30, das auf über 0 ºC gehalten wird, Kühlbedarf meldet, wie aus dem Stand der Technik bekannt, wird die Klappe 80 betätigt, um eine Öffnung 82 zwischen einer Kammer 84, in der der Verdampfer 38 sich befindet, und dem Kühlfach 26 zu sperren. Eine zweite Klappe 81 wird ebenfalls betätigt, um den Lufteinlaß 83 zum Tiefkühlfach 26 zu schließen, damit aus ihm keine Luft entweichen kann. Sodann wird der Verdichter 34 betätigt, damit Kühlmittel durch die Leitung 50, den Kondensator 36, die reitung 52, das Magnetventil 76 und die Kapillarleitung 56 zum Verdampfer 38 und schließlich in der Leitung 68 zurilck zum Kompressor strömt. Dadurch wird der Verdampfer 38 gekühlt; die Luftbewequngseinrichtung 42 läßt Luft aus dem Kühlfach 30 über den Verdampfer streichen, um das Kühlfach 30 zu kühlen. Meldet der Temperaturfühler den Sollzustand, wird der Verdichter 34 abgestellt und kommt die Kühlmittelströmung - abgesehen vom Druckausgleich über dem Verdichter - zum Stillstand. Falls erwünscht, kann bei nicht arbeitendem Verdichter 34 das 3- Stellungs-Impulsventil 76 die Verbindung zu beiden Kapillaren sperren, damit in den Abschaltintervallen kein Kühlmittel zum Verdampfer fließen kann.
Falls im Abschaltintervall kein Kühlmittelfluß zugelassen wurde, läßt sich bei Kühlbedarf im einen oder anderen Kühlfach durch Öffnen des Impulsventils 76 zur Hochdruckkapillare für die Dauer von ca. 3 min unmittelbar vor einem Einschaltintervall ein Druckausgleich erreichen.
Meldet der Temperaturfühler im (als Tiefkühlfach arbeitenden) Kühlfach 26 Kühlbedarf, wird die Klappe 80 in eine Stellung gebracht, in der die eine Öffnung 86 zum Kühlfach 30 sperrt und die Öffnung 82 zum Kühlfach 26 öffnet. Es wird auch die andere Klappe 81 betätigt, um den Lufteinlaß 85 zum Normalkühlfach zu sperren und den Lufteinlaß 83 zum Tiefkühfach zu öffnen. Dann wird der Verdichter eingeschaltet und das Impuls-Magnetventil 76 kurzzeitig erregt, um die Kapillare 56 zu sperren, damit Kühlmittel in der Leitung 52 zur Niederdruck-Kapillare 54 und dann in den Verdampfer 38 strömen kann, bevor es in der Leitung 68 zum Verdichter zurückkehrt Die Luftbewegungseinrichtung 42 wird betätigt, so daß ein Luftstrom aus dem Kühlfach 26 durch die Kammer 84 und über den Verdampfer 38 streicht, um die gewünschte Kühlung zu bewirken. Erfaßt der Temperaturfühler im Kühlfach 26 die Solltemperatur, schaltet der Verdichter ab und wird das Impuls-Magnetventil 76 kurz erregt, um beide Leitungen 54, 56 zu sperren. Der Druckausgleich über dem Verdichter läßt sich wie oben erläutert erreichen. Auch werden, damit die verhältnismäßig kühlerer Luft nicht aus dem Kühlfach 26 entweichen kann, beide Klappen 80, 81 betätigt, um den Lufteinlaß 83 zum Tiefkühlfach sowie die öffnung 82 zu schließen.
Da der Verdichter bei höherem Verdampfungsdruck wie dem, der zum Kühlen des Kühlfachs 30 mittels der Strömung durch die Hochdnick-Kapillare 56 dient, effektiver läuft und eine wesentlich höhere Kühlkapazität bietet, läßt sich die Überkapazität des Verdichters dazu nutzen, ein Phasenwandlungsmaterial 88 zu verfestigen, das entweder dem Verdampfer 38 direkt zugeordnet sein oder sich im Kühlfach 30 befinden kann; damit läßt sich der Wirkungsgrad des Kühlaggregats weiter steigern. Indem man das Phasenwandlungsmaterial die Kühlüberkapazität speichern läßt, kann das Kühlaggregat mit einem noch höheren Saugdruck laufen als ohne ein solches Material möglich wäre.
Das Phasenwandlungsmaterial ist so zu wählen, daß der Phasenwechsel - vorzugsweise von flüssig auffest - bei einer tieferen als der Solltemperatur des Normalkühlfachs erfolgt. Ein solches Material ist bspw. Wasser, das bei 0 ºC einen Phasenwechsel von flüssig auffest erfährt.
Ist das Phasenwandlungsmaterial dem Verdampf er direkt zugeordnet, läßt es sich beim Kühlen sowohl des Tief- als auch des Normalkühlfachs verwenden. In einer solchen Anordnung würde der Verdichter 34 ohne Betätigen einer Luftbewegungseinrichtung laufen, um das Phasenwandltingsmaterial bei einer konstanten Temperatur zu verfestigen. Die infolge der Hochdruck-Kapillare 56 verhältnismäßig hohe Verdampfungstemperatur kann zum Erhöhen des Wirkungsgrads des Verdichters dienen. Erfolgt die Phasenwandlung und fällt die Verdampfertemperatur unter die Phasenwandlungstemperatur, läuft der Verdichter 34 weiter, bis die Tiefkühltemperatur erreicht ist. Um das Tiefkühlfach zu kühlen, läßt man den Verdichter 34 und die Luftbewegungseinrichtung 42 gemeinsam laufen und leitet so den gesamten über den Verdampfer 38 streichenden Luftstrom in das Tiefkühlfach 26 um.
Erfaßt der Temperaturfühler des Tiefkühlfachs die Solltemperatur, wird der Verdichter 34 abgeschaltet; die Luftbewegungseinrichtung 42 arbeitet weiter und die Klappen 80, 81 werden so gestellt, daß die über den Verdampfer 38 strömende Luft nur in das Normalkühlfach 39 geleitet wird. Die Verdampfertemperatur steigt, aber nicht über die Verfestigungstemperatur des Phasenwandlungsmaterials, bis letzteres vollständig flüssig ist. Liegt genug Phasenwandlunqsmaterial vor, steigt u.U. die Verdampfertemperatur nicht über dessen Verfestigungstemperatur an. Falls doch, läuft der Verdichter 34 wieder an und läuft gemeinsam mit der Luftbewegungseinrichtung 42, bis der Temperaturfühler im Normalkühlfach die Solltemperatur erfaßt. Infolge des dem Verdampfer 38 zugeordneten Phasenwandlungsmaterials sinkt jedoch die Verdampfertemperatur nie so weit ab, daß das Normalkühlfach 30 ineffizient gekühlt wird.
Während der Verdichter 34 im Abschaltintervall ausgeschaltet ist und die Luftklappen 80, 81 zum Normalkühlfach 30 offen sind, wird die Oberfläche des Verdampfers weit genug erwärmt, um ihn im wesentlichen abzutauen, da das Normalkühlfach auf mehr als 0ºC gehalten wird. Hiermit könnte die Notwendigkeit von Abtauheizungen, die in einigen handelsüblichen Kühlschränken erforderlich sind, entfallen oder mindestens erheblich abgeschwächt werden.
Im Tiefkühlbetrieb wird die Luftströmung auf die Verdampferkammer 84 und das Tiefkühlfach 26 beschränkt. Umgekehrt wird im Normalkühlbetrieb die Luft nur durch die Kammer 84 und das Normalkühlfach 30 geleitet. Ein Mischen von Tiefund Normalkühlluft wird zwangsweise verhindert. Damit ist die Reifbildung auf der Schlange im Tiefkühlbetrieb verringert. Etwa entstehender Reif läßt sich auf mehrfache Weise beseitigen. Eine Sublimation ist im Normalkühlbetrieb oder im Abschaltintervall möglich, indem man die Klappen 80, 81 für die Normalkühiluft öffnet und Kühlmittel zum Verdampfer 38 fließen läßt. Dadurch steigt dann die Schlangentemperatur so weit an, daß Reifansammlungen abtauen. Auch hier kann eine Abtauheizung u.U. völlig entfallen.
Entkoppelt man das Phasenwandlungsmaterial vom Verdampfer 38, läßt die Energieeffizienz sich weiter steigern. Auch hier arbeitet ein einzelner Verdampfer 38 abwechselnd im Tiefkühlbetrieb (niedriger Druck) oder im Normalkühlbetrieb (hoher Druck). Die Luftbewegungseinrichtung 42 läßt sich mit zwei Geschwindigkeiten oder mit variabler Geschwindigkeit betreiben, um die Kapazitätsunterschiede zwischen dem Hoch- und Niederdruckbetrieb des Verdampfers aufzufangen.
Nutzt man das Phasenwandlungsmaterial 94 auf diese Weise, sollte man es auf einer Verlängerung der Saugleitung 68 außerhalb der Kammer 84 anordnen, damit es sich im Tiefkühlbetrieb außerhalb des Luftstroms befindet. Damit sinkt die Belastung im Tiefkühlintervall und kommt das Phasenwandlungsinaterial im Normalkühlfach 30 zu liegen, wo es im Normalkühl-Abschaltintervall eine bessere natürliche Konvektion erfährt.
Die Energieeffizienz läßt sich auch steigern, indem man einen Verdichter 34 variabler Kapazität verwendet, damit dieser und die Luftbewegungseinrichtung 42 jeweils mit einer Geschwindigkeit laufen, die der variierenden Kühllast der Kühlfächer entspricht. Der in Kühlschränken verwendete typische Kompressor hat nur eine Arbeitsgeschwindigkeit und ist mit weit mehr Kühlkapazität ausgestattet, als für den kontinuierlichen Wärmezustrom und Temperatureinbrüche infolge einer variablen Last -Änderung der Umgebung, Einstellen warmen Kühlguts, Öffnen der Tür - erforderlich wäre. Daher werden die Fächer von Eingeschwindigkeitssystemen überkühlt und schalten dann längere Zeit ab. Dieses Situation wird schlimmer, wenn das Kühlsystem mit einem 2- Temperatur-Verdampfer im Wechsel betrieben wird. Bei höheren Drücken im Normalkühlbetrieb verdoppelt sich die Kühl- Überkapazität, so daß entweder der Verdichter verkleinert und/oder der Verdampfer vergrößert (oder ein Verdampfer mit einem Phasenwandlungsmaterial verwendet) werden muß. Verwendet man stattdessen einen Verdichter 34 variabler Kapazität (d.h. mit einem elektronisch geregelten Gleichstrommotor mit variabler Geschwindigkeit), kann das System sich auf die Last einstellen, indem der Verdichter höhere Saugdrücke bei weit verringerter Kühlkapazität liefert und die Luftbewegungseinrichtung 42 (möglicherweise ein impulsbreitenmodulierter GS-Motor) langsamer läuft, so daß viel weniger Energie verbraucht wird als bei einem Eingeschwindigkeitssystem. Weitere Einsparungen lassen sich erreichen, indein man die Kühlfächer überkühlt, um das Umschalten zwischen dem Normal- und dem Tiefkühlfach und möglicherweise weiteren Kühlfächern, die ein einziger Verdampfer 38 bedient, zu erlauben. Wird das System auf einen andere Arbeitsmodus umgeschaltet, d.h. vom Tief- zum Normalkühlbetrieb, kann der Verdampfer/Saugdruck mit einem passenden Expansions-/Kapil tarkreis angepaßt werden.
Bei Verwendung von Proportionalklappen 80, 81 in einem 2- Fächer-Schrank bieten sich dem Benutzer folgende Optionen. Die Klappen können entweder gekühlte Luft mit der richtigen Temperatur einem der Kühlfächer zuführen oder den Luftstrom aufteilen, um die Temperatur in den Kühlfächern schnell zu ändern und zu modulieren.
Dieses System nutzt auch die Möglichkeit eines Abtauens mit Normalkühlluft aus, wie sie oben beschrieben ist.
Das oben beschriebene wechselgeschaltete Kühlsystem mit 2- Temperatur-Verdampfer - vorzugsweise mit einem Verdichter variabler Geschwindigkeit - erlaubt auch eine Funktionsumwandlung der Külilfächer 26, 30. So kann man durch geeignete Wahl der Klappenstellung und des Kapillarrohrs das Tiefkühifach 26 als Norma]kühlfach - genau wie das Kühlfach 30 - laufen lassen. Analog kam man mit entsprechender Steuerung das Normalkühlfach 30 - wie das ursprüngliche Tiefkühlfach 26 - als Tiefkühlfach betreiben. In der Tat läßt man ein derartiges Kühlsystem am besten mit elektrischen Einstell- und Steuerelementen 87 laufen, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind. Wie die Fig. 8 zeigt, bietet die Konvertierbarkeit der Kühlfächer bei einem Kühlschrank mit zwei Kühlfächern vier verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten.

Claims

1. Kühlgerät mit mindestens zwei Kühlfächern (26, 30) mit jeweils einer eigenen Tür, gekennzeichnet durch

einen einzelnen Verdampfer (38) in einer Kammer (84), die in Strömungsverbindung mit jedem der Kühlfächer bringbar ist,

einen einzelnen Kondensator (36),

einen einzelnen Verdichter (34),

einen Kühlmittelkreis (54, 56, 68), in dem Kühlmittel zum Verdampfer, Kondensator und Verdichter strömen kann, ein erstes Drosselelement (54), das im Kühlmittelkreis zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet ist und bei einem ersten Druckniveau arbeitet, um das erste Kühlfach auf einer ersten Tempertur zu halten,

ein zweites Drosselelement (56), das zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet ist und auf einem vom ersten unterschiedlichen zweiten Druckniveau arbeitet, um das zweite Küh]fach auf einer von der ersten unterschiedlichen zweiten Temperatur zu halten,

eine Ventileinrichtung (76, 58, 60) im Kühlkreislauf, um Kühlmittel vom Kondensator auf ein gewähltes der Drosselelemente zu richten, und

eine Einrichtung (80, 81), um die Strömungsverbindung zwischen der Kammer und den Kühlfächern jeweils wahlweise zu öffnen und zu sperren.

2. Kühlgerät nach Anspruch 1, bei dem das erste Kühlfach auf der ersten Temperatur unter 0 ºC gehalten wird.

3. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das zweite Kühlfach auf der zweiten Temperatur über 0 ºC gehalten wird.

4. Kühlgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem die Einrichtung zum wahlweisen Öffnen und Sperren Klappen (80, 81) aufweist, die die Verbindung zwischen der Kammer (84) und einem der Kuhlfächer öffnen, wenn sie die Verbindung zwischen der Kammer und dem anderen Kühlfach sperren.

5. Kühlgerät nach Anspruch 4 mit einer Steuerung für die Öffnungs und Sperreinrichtung, die die Auswahl eines der Kühlfächer zur Verbindung mit der Kammer erlaubt, wenn eines der Drosselelemente sich im Einsatz befindet.

6. Kühlgerät nach einem der vorqehenden Ansprüche mit einem Phasenwandlungsmaterial (88), das strombwärts der Drosselelemente (54, 56) im Kühlmitteikreislauf angeordnet ist.

7. Kühlgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem der Verdichter von einem Motor angetrieben wird, der mit mehreren Drehzahlwerten laufen kann.

8. Kühlgerät nach Anspruch 7, bei dem es sich bei dem Motor um einen Motor variabler Geschwindigkeit handelt.

9. Kühlgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche mit einer Luftbewegungseinrichtung (42) in der Kammer (84) zum Umwälzen von Luft aus den Kühlfächern über den Verdampfer.

10. Kühlgerät nach Anspruch 9, bei dem die Luftbewegungseinrichtung von einem Motor angetrieben wird, dessen Geschwindigkeit einstellbar ist.

11. Kühlgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem das erste Drosselelement (54) ein Kapillarröhrchen ist.

12. Kühlgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem das zweite Drosseielement (56) ein Kapillarröhrchen ist.

13. Kühlgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem das zweite Drosselelement (56) parallel zum ersten Drosselelement (54) zwischen den Verdichter und den Verdampfer gelegt ist.

14. Kühlgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, bei dem die Ventileinrichtung ein Impulsventil (76) mit drei stellungen aufweist, das zwischen den Verdichter und das erste und zweite [)rosselelement geschaltet ist.

15. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Ventileinrichtung ein Impulsventil (58) mit zwei Stellungen zwischen dem Verdichter und dem zweiten Drosselelement (56) aufweist.

16. Kühlgerät nach Anspruch 15 mit einem zweiten Impulsventil (60) mit zwei Stellungen zwischen dem Verdichter und dem ersten Drosselelement.