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Haushaltskühlschrank mit zwei Kühlabteilen Es sind Haushaltskühlschränke
mit zwei Kühlabteilen, in denen unterschiedliche Temperaturen herrschen, bekannt,
die jeweils mit einem Verdampfer ausgerüstet sind, wobei beide Verdampfer mit Kältetnittelfluß
hintereinandergeschaltet sind.
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Es sind weiter Kühlschränke bekannt, bei denen das Abteil mit der
tieferen Temperatur direkt durch ein übliches Kühlsystem gekühlt wird, während das
Abteil mit der höheren Temperatur durch ein Sekundärsystem gekühlt wird, welches
im Wärmeaustausch mit <lein Primärsystem steht.
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Die Erfindung betrifft einen Haushaltskühlschrank mit zwei Kühlabteilen,
von denen jedes einen eigenen Verdampfer aufweist, von denen einer das zugehörige
Abteil unter Gefriertemperatur und der aridere, der im Luftraum seines Abteils angeordnet
ist, dieses für die Aufbewahrung von Lebensmitteln auf Temperaturen über dem Gefrierpunkt
kühlt, wobei die beiden Verdampfer im Kältemittelfluß hintereinandergeschaltet sind,
und mit einem Sekundärsystem, dessen Kondensator in Wärmeaustausch mit dem Nachverdampfer
steht, während sein Verdampfer in Wärmeaustausch mit mindestens einer Wand des Aufbewahrungsabteils
steht.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, Mittel zu schaffen, mit
denen bei einem derartigen Kühlschrank ein besonders schnelles Abtauen des vorzugsweise
als Plattenverdampfer ausgebildeten Nachverdampfers im Vorratsabteil bei stillstehendem
Kompressor zu erzielen ist. Eine derartige Beschleunigung des Abtauens des Nachverdampfers
ist besonders dort unumgänglich, wo der Wärmeaustausch zwischen dem Vorratsabteil
und der Umgebungstemperatur nur sehr langsam vor sich geht, so daß bei der üblichen
normalen Anordnung und der bekannten Ausbildung des Plattenverdampfers der Kompressor
nur in langen Zeitabständen eingeschaltet wird. Hierdurch steigt aber die Temperatur
im Gefrierabteil, das gegen die Umgebungstemperatur ein erheblich größeres Wärmegefälle
besitzt, in untragbarer Weise an.
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Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß dem Plattenverdampfer
durch das Sekundärsystem Wärme zugeführt wird, die das Sekundärsystem aus dem Kompressorabteil
entnimmt. Vorzugsweise steht der Kondensator des Sekundärsystems mit dem Teil des
Verdampfers im Vorratsabteil in Wärmeaustausch, der der Kältemittelzuleitung am
nächsten liegt.
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Die Steuervorrichtung für den Kompressor weist zweckmäßig ein erstes
wärmeempfindliches Element auf, das in engem Wärmeaustausch mit dem Plattenverdampfer
im Vorratsabteil steht und das in der Nähe des Kühlmitteldurchgangs angeordnet ist,
bei dessen Erreichung durch flüssiges Kältemittel der Motorkompressor abgeschaltet
werden soll, und weiter ein zweites wärmeempfindliches Element, das in weniger engem
Wärmeaustausch mit dem Teil des Verdampfers steht, der während des Stillstandes
des Motorkompressors zuletzt abtaut. Der Kondensator des Sekundärsystems ist dabei
auf dem Plattenverdampfer in der Nähe des ersten wärmeempfindlichen Elements angeordnet.
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Bei einer besonders zweckmäßigen Konstruktion besteht der Nachverdampfer
aus einer senkrecht stehenden Platte mit Kältemittelleitungen und einem Flüssigkeitsabscheider
im mittleren Teil der Kältemittelleitung. An diesem Plattenverdampfer kann eine
Wärmequelle so angeordnet werden, daß sie in dem Sammler einen Druck erzeugt, der
einen Teil des in dem Verdampfer enthaltenen flüssigen Kältemittels in den Vorverdampfer
zurückdrückt, wobei darauf hingewiesen werden soll, daß es an sich bekannt ist,
in Kühlschränken eine von einem Thermostat gesteuerte Wärmequelle, beispielsweise
eine Glühbirne, anzuordnen.
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Durch die zuletzt genannte Ausbildung des Plattenverdampfers wird
bei niedrigen Außentemperaturen nur dem Randteil Kältemittel zugeführt, während
der gesamte Plattenverdampfer nur bei hohen Außentemperaturen mit flüssigem Kältemittel
gefüllt ist.
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Nachstehend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Fig. 1 zeigt das Schema des
Kältemittelumlaufs und das elektrische Schaltschema eines Kühlschrankes nach der
Erfindung; Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 zeigt
eine andere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes; Fig. 4 und 5 zeigen Schnitte
längs der Linien IV-IV und V-V in Fig. 3.
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Der Kühlschrank 10 besteht aus einem Tiefkühlabteil 12, das sich im
oberen Teil des Kühlschrankes befindet, einem Aufbewahrungsabteil für Lebensmittel
14, das unterhalb des Tiefkühlabteils angeordnet ist, und einem Abteil
16 für den Kompressor, das sich unten im Kühlschrank befindet. Das Tiefkühlabteil
12 kann immer auf einer Temperatur gehalten werden, die tief genug ist, um tiefgekühlte
Lebensmittel für lange Zeit in tiefgekühltem Zustande zu erhalten. Die Temperaturen
in diesem Abteil werden vorzugsweise auf -23 bis -12° C gehalten. Die Temperaturen
in dem Aufbewahrungsabteil für Lebensmittel liegen vorzugsweise über dem Gefrierpunkt,
werden aber trotzdem so niedrig gehalten, daß Milch und andere verderbliche Lebensmittel
für lange Zeit aufbewahrt werden können. Temperaturen zwischen -f-3 und -1-4° C
sind für diesen Zweck geeignet.
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Die Kälteanlage besteht aus einem gewöhnlichen Kompressor 18, der
in dem Abteil 16 untergebracht ist und der komprimiertes Kältemittel in einen Kondensator
20 und in einen Aufnehmer 22 liefert, von wo es durch einen Kapillarrestriktor 24
in einen Vorverdampfer 26 fließt. Ein Stück des Restriktors 24 steht bei 23 in Wärmeaustausch
mit dem Oberteil des Aufbewahrungsabteils für Lebensmittel 14.
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Der Vorverdampfer 26 steht in Berührung mit der Außenwand des Tiefkühlabteils
12. Die in den Vorverdampfer26 gelieferte Kältemittelmenge ist gewöhnlich größer
als die Menge, die nötig ist, um das Tiefkühlabteil 12 auf der gewünschten tiefen
Temperatur zu halten, so daß flüssiges Kältemittel durch eine Leitung 30 aus dem
Vorverdampfer 26 in einen Plattenverdampfer 28 abfließt, der sich in dem Aufbewahrungsabteil
für Lebensmittel 14 befindet. Der N achver dampferteil 28 hat die Form einer Metallplatte
mit Kanälen 34, 38 und 42, in die Sammler 36 und 40 eingeschaltet sind.
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Die Leitung 30 hat einen solchen Querschnitt, daß die Kältemitteldämpfe
in dem Vorverdampfertei126 das flüssige Kältemittel nicht in den Nachverdampferteil
28 hineindrücken.
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Zu diesem Zweck hat die Leitung, die vorzugsweise an der Rückwand
32 des Tiefkühlabteils liegt und in Form eines großen V verlegt ist, einen ovalen
Querschnitt (Fig.2). Durch diese Anordnung steigt das verdampfte Kältemittel in
dem Vorverdampfer 26 längs des oberen Teils des abgeflachten Rohres 30 nach oben,
und das flüssige Kältemittel fließt im unteren Teil der Leitung in den Verdampfer
26 zurück.
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Der senkrecht stehende Sammler 36 zwischen der die äußeren Ränder
der Platte kühlenden Leitung 34 und der Leitung 38, welche den inneren Teil der
Platte kühlt, nimmt während der Arbeitsperioden flüssiges Kältemittel auf und begrenzt
so die Länge der Leitung, welche flüssiges Kältemittel enthält, und damit die Kühlwirkung
des Nachverdampfers 28. Die Wirkungsweise ist dabei wie folgt: Flüssiges Kältemittel,
das aus dem Verdampfer 26 überfließt, geht zuerst durch die Leitung 34 in den unteren
Teil des Sammlers 36. Wenn die Kältemittelmenge größer ist, als für die Füllung
der Leitung 34 und des Sammlers 36 ausreicht, so geht der Überschuß durch den Leitungsteil
38 in das untere Ende eines zweiten Sammlers 40. dessen oberes Ende mit der mit
dem 1Iotorkompressor 18 verbundenen Ansaugleitung 42 in Verbindung steht.
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Für das Aufbewahrungsabteil für Lebensmittel 14 ist weniger Kühlleistung
erforderlich als für das Tiefkühlabteil, da der Kälteverlust durch dieses Abteil
verhältnismäßig geringer ist als der Verlust durch das Tiefkühlabteil 12. Der senkrechte
Sammler 36 begrenzt dabei die Länge der Kanäle im Verdampferteil 28, welche im normalen
Betrieb mit flüssigem Kältemittel gefüllt sind. Dadurch werden nur die Randteile
des Plattenverdampfers 28 gekühlt; der mittlere Teil mit seinen Leitungen 38 und
40 bleibt im wesentlichen von flüssigem Kältemittel frei.
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Wenn nach der Entfrostung der Schalter 62 geschlossen wird, saugt
der :Motorkompressor 18 verdampftes Kältemittel aus beiden Verdampfern 26 und 28
und verursacht dadurch ein Ansaugen von flüssigem Kältemittel, begleitet von heftigem
Kochen in dem Verdampfer 26 des Tiefkühlabteils. Durch dieses heftige Kochen wird
etwas Flüssigkeit mit dem Kältemittelgas durch die Leitung 30 in den Plattenverdampfer
28 mitgerissen. Während die Verdampfer abkühlen, nimmt das Kochen ab, so daß mehr
und mehr Flüssigkeit in dem Verdampfer 26 des Tiefkühlabteils hängenbleibt. Während
dieser Zeit steigt der Druck in dem Kondensator und drückt mehr und mehr Flüssigkeit
in den Verdampfer 26 des Tiefkühlabteils. Während sich dieser Druck aufbaut, ist
die Lieferung von Kältemittel normalerweise nicht ausreichend, um einen Überschuß
für den Verdampfer 28 zu bilden, so daß nur eine geringe Menge flüssigen Kältemittels
in diesen geliefert wird.
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Während sich der Kondensator erwärmt und der Kondensatordruck steigt,
wird mehr und mehr flüssiges Kältemittel in den Verdampfer 26 des Tiefkühlabteils
geliefert, so daß schließlich ein Überschuß entsteht, der in den Verdampfer 28 abfließt.
Zuerst verdampft dieses flüssige Kältemittel schnell, aber da mehr und mehr geliefert
wird, wird die Platte abgekühlt, wodurch die Flüssigkeit immer weiter in der Leitung
34 vorrückt.
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Bei niedrigen Umgebungstemperaturen, z. B. bei 21° C, kühlt sich der
Verdampfer28 schnell ab, so daß. wenn das flüssige Kältemittel den Sammler36 erreicht,
der Fühler 60 sich schnell auf die Abschalttemperatur abkühlt.
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Bei etwas höheren Umgebungstemperaturen dauert es länger, bis die
Abschalttemperatur erreicht ist, so daß der Verdampfer 28 während jedes Betriebszyklus
für eine längere Zeit gekühlt wird und mehr und mehr Kältemittel in dem Sammler
36 angesammelt wird. Die Kühlung des Aufbewahrungsabteils für Lebensmittel 14 ist
dann begrenzt, da der mittlere Teil des Verdampfers 28 kein flüssiges Kältemittel
erhält. Nur der Randteil wird in diesem Fall mit flüssigem Kältemittel versorgt.
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Bei hohen Umgebungstemperaturen jedoch, z. B. bei 43' C, wird der
Verdampfer28 nicht schnell abgekühlt. Denn das flüssige Kältemittel fließt aus dem
Sammler 36 über und gelangt in die Leitungen 38 und 40 und kühlt damit auch den
mittleren Teil der Verdampferplatte. Das vergrößert die Kältekapazität der Platte
und gibt eine zusätzliche Kühlung, die den hohen Umgebungstemperaturen angepaßt
ist.
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Wenn die Abschalttemperatur erreicht ist und der Kompressor stehenbleibt,
sammelt sich Kältemitteldampf im oberen Teil des senkrechten Sammlers 36 und drückt
das flüssige Kältemittel aus der Leitung 34
heraus und von dort
durch die Verbindungsleitung zurück in den Verdampfer 26 des Tiefkühlabteils.
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Unten in dem Aufbewahrungsabteil für Lebensmittel 14 befindet sich
eine entlüftete Lade 44 für Gemüse mit einem lose passenden Deckel 4-6, die von
einem Sekundärsystem gekühlt wird, das aus einer Verdampf erschlange50, die im Boden
des Aufbewahrungsabteils für Lebensmittel 14 liegt, und einem Kondensator 52 besteht,
der in Berührung mit dem Verdampferabtei128 ist. Dieses Sekundärsystem dient dem
doppelten Zweck, Wärme direkt aus dem unteren Teil des Aufbewahrungsabteils für
Lebensmittel 14 an den Verdampfer 2.8 abzuführen, ohne sie vorher den Lebensmitteln
und der Luft in dem Abteil 14 mitzuteilen, und gleichzeitig Wärme zur Entfrostung
des Verdampfers 28 zu liefern.
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Durch diese Anordnung ist es möglich, während der Betriebspausen in
jedem Zyklus zu entfrosten, ohne die Temperaturen in beiden Abteilen 12 und 14 ungünstig
zu beeinflussen und ohne zusätzlich elektrisch erzeugte Wärme zuzuführen.
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An dem Verdampf erteil 28 ist ein Thermostat 60 angeordnet, der den
Motorschalter 62 steuert, so daß der Motorstromkreis geschlossen wird, wenn die
Temperatur einen vorherbestimmten Wert, z. B. 2° C, erreicht. Der Schalter hält
den Stromkreis so lange geschlossen, bis die Temperatur auf beispielsweise -1ä°
C gesunken ist. Der Fühler des Thermostats 60 ist direkt an dem Verdampfer 28 angebracht,
so daß er auf Verdampfertemperaturen anspricht und nicht auf die Temperatur der
Luft im Aufbewahrungsraum für Lebensmittel, welche zwischen 3 und 4° C schwankt,
obwohl die Fühlertemperatur zwischen 2 und -18° C schwankt. Die Temperaturwerte
können je nach den Erfordernissen geändert werden.
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Der Verdampfer 28 liegt vorzugsweise in einem Abstand von der Rückwand
des Aufbewahrungsabteils für Lebensmittel 14 und direkt über einer Schale 70 zum
Auffangen des Kondensats, die an der Rückwand des Abteils befestigt ist. Ein Abflußrohr
72 leitet das Kondensat in eine Schale 74, die sich im Abteil 16 befindet. Man kann
auch das Abflußrohr 72 weglassen und das Kondensat an der Rückwand des Aufbewahrungsabteils
für Lebensmittel herunter und durch einen Abfluß im Boden des Abteils in die Schale
74 fließen lassen. Die von dem Kompressor 18 und dem Kondensator 16 erzeugte Wärme
hilft das Kondensat in der Schale 74 verdampfen.
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Wenn die Umgebungstemperatur so niedrig ist, daß keine oder nur wenig
Kälteleistung im Aufbewahrungsabteil für Lebensmittel 14 erforderlich ist, aber
trotzdem noch genügend hoch ist, um gefrorene Lebensmittel in dem Abteil 12 aufbewahren
zu müssen (z. B. um -1° C), jedenfalls aber niedriger als 3 bis 4° C, der für das
Aufbewahrungsabteil für Lebensmittel 14 üblichen Temperatur, braucht der Kompressor
für das Abteil 14 überhaupt nicht zu arbeiten, selbst wenn man die Tür offenließe.
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Um solche anormalen Betriebsbedingungen auszugleichen, kann eine Anordnung
getroffen werden, die die übliche elektrische Lampe 63 einschaltet, so daß das System
künstlich belastet und damit ein Betrieb des Kompressors erzwungen wird, damit der
Verdampfer 26 genügend gekühlt wird. Wenn der Kompressor erst einmal angelassen
ist, bleibt er in Betrieb, bis das Abteil 12 kalt genug ist, worauf Kältemittel
in den Nachverdampfer 28 gelangt und schließlich den Kompressor abschaltet. Ein
Thermostat 64, der vorzugsweise .in dem Abteil 16 mit dem Kompressor untergebracht
ist, ist so eingestellt, daß er den Stromkreis für die Lampe 63 schließt, wenn die
Temperatur in dem Abteil 16 unter einen vorherbestimmten Wert, z. B. 15° C, absinkt.
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Ein Heizelement 66, das in Serie mit der Lampe 63 und dem Schalter
64 liegt, kann eingebaut werden, um die den Thermostat 64 umgebende Luft zu erwärmen,
und damit ein dauerndes Leuchten der Lampe 63 verhindern.
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Die Konstruktion und Anordnung des Thermostats 64. und des Heizelements
66 ist vorzugsweise so getroffen, daß der Thermostat den Lampenstromkreis während
ungefähr 161/o der Zeit bei einer Raumtemperatur von 12° C schließt und der Prozentsatz
der Zeit wächst, wenn die Temperatur unter 12° C fällt. Die Stärke der Lampe 63
wird so gewählt, daß sie die Temperatur in dem Aufbewahrungsabteil für Lebensmittel
14 auf einem bestimmten Wert, beispielsweise 3°, hält, wodurch die Anlage genügend
in Betrieb bleibt, um die Temperatur im Tiefkühlabteil unter -13° C zu halten.
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Der gewöhnlich durch die Tür betätigte Schalter 68 liegt parallel
zu dem thermostatisch geschalteten Schalter 64 und schaltet die Lampe 63 zur Beleuchtung
ein.
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Die beiden Verdampfer sind ohne ein dazwischenliegendes Regulierventil
in Serie geschaltet. Da die spezifische Wärme des Plattenverdampfers 28 wesentlich
geringer ist als die spezifische Wärme des Schlangenverdampfers 26 und sich das
darin enthaltene flüssige Kältemittel schnell in den Vorverdampfer 26 entleert,
wenn der Kompressor aufhört zu arbeiten, bedingt die verhältnismäßig hohe Lufttemperatur,
die den Teil 28 umgibt, eine Entfrostung, lange ehe die tiefgekühlten Lebensmittel
im Tiefkühlabteil 12 auftauen. Die auf den Verdampfer 28 wirkende Wärme, die von
dem Sekundärkondensator 52 zugeleitet wird, verkürzt die Zeit, die erforderlich
ist, um den Verdampfer 28 zu entfrosten. Die Lampe 63 beschleunigt die Entfrostung
ebenfalls, wenn sie eingeschaltet wird. Aber weder die Lampe 63 noch der Sekundärkondensator
52 erwärmen das Tiefkühlabteil 12 oder dessen Verdampfer 26. Durch Anordnung des
Verdampferteils 28 im oberen Teil des Aufbewahrungsabteils für Lebensmittel 14 steht
dieser im Austausch mit der wärmsten Luft in diesem Abteil, so daß die Entfrostung
weiterhin erleichtert wird.
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Bei der in Fig.3 dargestellten anderen Ausführungsform der Erfindung,
bei der gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 für die gleichen Teile verwendet sind,
liefert der Kondensator 22 flüssiges Kältemittel durch den Kapillarrohrrestriktor
24 an den Einlaß des Schlangenrohres 30, der an der Rückwand des Abteils 12 befestigt
ist, und die Schleifen 58, 59 an der Eiskästchenablage auf der einen Seite des Abteils.
Von der obersten Schleife 59 geht das Kältemittel in die Leitungsteile 61, die oben,
unten und seitlich um den Verdampfer 26 herumgelegt sind.
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Nach dem Durchgang durch einen Flüssigkeitsabscheider am Ende des
Leitungsteils 61 gelangt das Kältemittel durch eine Zuleitung72 in den senkrechten
Plattenverdampfer 28, dessen Leitung 34, die an seinem Umfang verlegt ist, einen
Einlaß 89 aufweist, der mit der Zuleitung 72 verbunden ist, und weiterhin einen
Auslaß 87 besitzt, der mit der Rückleitung 94 verbunden ist, die über den Sammlertank
96 mit der Ansaugleitung 42 verbunden ist.
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Um eine vollständige Entfrostung der Platte 28 sicherzustellen, ist
der Kondensator 52 des Sekundärsystems mit der Zu- und Rückleitung 72 und 94 nahe
den Ein- und Auslässen 89 und 87 an der Rückseite
der Platte 28
verbunden. Die unteren zwei Drittel des Kondensators 52 erstrecken sich längs der
oberen linken Ecke der Platte 28 direkt zwischen dem Einlaß 89 und dem Auslaß 87.
Dieser Kondensator 52, der mit dem Sekundärverdampfer 50 verbunden ist, führt während
der Betriebspausen oder während des Entfrostens Wärme der oberen linken Ecke der
Platte 28 und den benachbarten Teilen der Zu- und Rückleitungen 72 und 94 zu.
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Durch diese Anordnung wird die Entfrostung im linken Teil der Platte
28 beschleunigt, die rechte Seite dagegen zuletzt entfrostet. Infolgedessen ist
es wünschenswert, den Schalter so einzurichten, daß er auf die Temperaturen des
rechten Teils der Platte 28 anspricht, wenn der Stromkreis geschlossen werden soll.
Wenn jedoch die Öffnung des Stromkreises durch den Schalter nur durch die Temperatur
in diesem Teil gesteuert wird, steht nur eine Hälfte der Platte 28 für eine wirksame
Kühlung des Abteils 14 zur Verfügung. Es ist daher wünschenswert, daß die Steuerung
des Schalters zur Öffnung des Stromkreises in Übereinstimmung mit den Temperaturen
in der Umgebung der linken Seite der Platte 28 geschieht.
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Die Steuerung des Schalters zur Öffnung des Stromkreises wird daher
durch eine Endschlange 71 der Thermostatkapillare 24 a bewirkt, die, wie in Fig.
5 dargestellt, direkt auf der Rückseite der Platte 28 befestigt ist. Die Steuerung
des Schalters zum Schließen des Stromkreises wird durch einen mittleren Teil
73
derThermostatl-zapillare24a bewirkt, die, wie inFig.4 dargestellt, auf
der Rückseite der Platte 28 nahe ihrer unteren rechten Ecke befestigt ist. Um zu
verhindern, daß die Öffnung des Stromkreises zu schnell erfolgt, ist ein Isolator
75 zwischen der Leitung und der gegenüberliegenden Wand der Platte 28 eingefügt.
Dieser Isolator 75 verzögert den Wärmedurchgang, wenn flüssiges Kältemittel durch
den benachbarten Teil der Leitung 34 hindurchgeht, so daß der Schalter 62 sich dann
nicht öffnet.