DE102012218700A1

DE102012218700A1 - Kältegerät

Info

Publication number: DE102012218700A1
Application number: DE102012218700.6A
Authority: DE
Inventors: Roland Bender; Andreas Babucke; Stefan Holzer
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2012-10-15
Filing date: 2012-10-15
Publication date: 2014-04-17
Also published as: WO2014060315A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf (200), wobei der Kältemittelkreislauf (200) zumindest einen Verdichter (202) aufweist, und wobei ein Kältemittelvorratsbehälter (228) vorgesehen ist. Erfindungsgemäß weist der Kältemittelvorratsbehälter (228) einen Anschluss (252) aufweist, durch den Kältemittel (248) aus dem Kältemittelvorratsbehälter (228) in den Kältemittelkreislauf (200) und/oder umgekehrt verlagerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf, wobei der Kältemittelkreislauf zumindest einen Verdichter aufweist, und wobei ein Kältemittelvorratsbehälter vorgesehen ist.
Kältegeräte, insbesondere als Haushaltsgeräte ausgebildete Kältegeräte, sind bekannt und werden zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt, um verderbliche Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern. Derartige Kältegeräte weisen einen Kältemittelkreislauf auf, in dem im Betrieb des Kältegeräts Kältemittel zirkuliert. Die Funktion und der Energieverbrauch von Kältegeräten hängen dabei wesentlich von dem Kältemittelfüllgrad ab. Es gibt in Abhängigkeit von verschiedenen Komponenten des Kältemittelkreislaufs sowie in Abhängigkeit vom Betriebszustand einen optimalen Füllgrad, mit der der Kältemittelkreislauf mit minimalem Energieverbrauch betrieben werden kann. Daher wird für einen Betriebspunkt des Kältegeräts eine Kältemittelfüllmenge festgelegt. Somit kann das Kältegerät nur in einem ausgewählten Betriebspunkt mit einem optimalen Wirkungsgrad betrieben werden.
Aus der DE 198 43 484 A1 ist ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislauf bekannt, dass einen Kältemittelsammler mit einem Einlass und einem Auslass aufweist, der mittels eines 3/2-Wegeventils in einen von zwei Parallelzweigen den Kältemittelkreis eingeschleift werden kann, um Kältemittel aus dem Kältemittelsammler in Abhängigkeit vom Soll-Wert eines Temperaturreglers dem Kältekreislauf unterschiedliche Mengen von Kältemittel zu entziehen.
Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Kältegerät bereitzustellen, bei dem der Kältemittelfüllgrad für verschiedene Betriebsbedingungen optimal ist.
Die Aufgabe ein für verschiedene Betriebsbedingungen optimales Kältegerät bereitzustellen, wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie der Zeichnungen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch eine aktive Einspeisung bzw. Absaugung von Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf der Kältemittelfüllgrad weiter optimierbar ist.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Kältegerät gelöst, bei der Kältemittelvorratsbehälter einen Anschluss aufweist, durch den Kältemittel aus dem Kältemittelvorratsbehälter in den Kältemittelkreislauf und/oder umgekehrt verlagerbar ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein besonders einfacher Aufbau erreicht wird, für den nur eine einzige Anschlussstelle im Kältemittelkreislauf nötig ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kältemittelvorratsbehälter ein Kolben, und in dem Kolben ist der Zylinder verlagerbar angeordnet, wobei der Kolben den Zylinder in eine erste Kammer und eine zweite Kammer teilt, wobei die erste Kammer mit Kältemittel gefüllt ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch Verlagern des Kolbens Kältemittel in den Kältemittelkreislauf hinein- und heraus gefördert werden kann, wobei diese Anordnung einen besonders einfachen Aufbau aufweist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Balg zur Abdichtung der zweiten Kammer gegenüber der ersten Kammer vorgesehen. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine Vermischung des Kältemittels mit dem Thermostat-Kältemittel und somit ein Wärmeübergang von der zweiten Kammer in die erste Kammer verhindert wird. So wird die Effizienz des Kältegeräts weiter gesteigert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die zweite Kammer mit Thermostat-Kältemittel gefüllt. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine Verlagerung des Kolbens durch eine mit einer Temperaturänderung verbundenen Volumenänderung des Thermostat-Kältemittels bewirkt wird. So wird eine Fördereinrichtung mit einem besonders einfachen, aber leistungsstarken Aufbau bereitgestellt. Das Thermostat-Kältemittel kann sich vom Kältemittel unterscheiden, z.B. hinsichtlich seines Siedepunktes. Das Thermostat-Kältemittel kann auch den gleichen Siedepunkt wie das Kältemittel aufweisen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Kolben wärmeisoliert. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Wärmeübergang von der zweiten Kammer zur ersten Kammer im Zylinder soweit wie möglich unterbunden wird. So wird sichergestellt, dass sich keine Wärmebrücke bildet, die den ersten Abschnitt mit dem zweiten Abschnitt verbindet und so die Effizienz des Kältegeräts reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Temperaturfühler zum Erfassen der Temperatur im Kältemittelkreislauf vorgesehen. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch Erfassen der Temperatur z.B. im zweiten bzw. kalten Abschnitt des Kältemittelkreislaufs auf einen vom Optimum abweichenden Füllgrad geschlossen wird. So kann der Füllgrad selbsttätig optimiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Temperaturfühler wärmeleitend in Kältemittelströmungsmittelrichtung vor dem Verdichter des Kältemittelkreislaufs mit dem Kältemittelkreislauf verbunden. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Temperaturfühler die Temperatur in Kältemittelströmungsrichtung am Ausgang eines in Kältemittelströmungsrichtung vorgelagerten Verdampfers erfasst und somit die erfassten Temperaturänderungen einen Rückschluss auf den Wirkungsgrad des Verdampfers und damit auch auf den Füllgrad erlauben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Temperaturfühler wärmeleitend mit dem Kältemittelvorratsbehälter verbunden. Z.B kann hierzu die Fördereinrichtung ein Messrohr aufweisen, das mit dem Temperaturfühler verbunden ist, wobei das Messrohr mit Thermostat-Kältemittel gefüllt ist und sich in die zweite Kammer erstreckt. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass eine einfache, ohne Signalumwandlung von Temperaturwerten in elektrische Signale, arbeitende Vorrichtung bereitgestellt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zum Verlagern des Kolbens ein Aktuator vorgesehen. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein leistungsstarker Antrieb als Aktuator verwendet werden kann. Z.B kann der Aktuator einen Elektromotor umfassen, der mit einer Spindel gekoppelt ist, die mit dem Kolben verbunden ist, um diesen zu verlagern.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist in der zweiten Kammer eine elektrische Heizung zum Erwärmen der zweiten Kammer vorgesehen. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die abgegebene Wärme der elektrischen Heizung eine Volumenausdehnung von einem Medium in der zweiten Kammer, z.B. von Thermostat-Kältemittel bewirkbar ist, was wiederum eine Verlagerung des Kolbens bewirkt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform liefert der Temperaturfühler ein elektrisches Steuersignal für den Aktuator oder die elektrische Heizung. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass ein Steuersignal zur direkten Ansteuerung des Aktuators oder der elektrischen Heizung zur Verfügung gestellt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Kältemittelkreislauf zumindest einen Verflüssiger auf, und der Ausgang des Kältemittelvorratsbehälters ist in Kältemittelströmungsrichtung nach dem Verflüssiger mit dem Kältemittelkreislauf verbunden. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Verflüssiger immer optimal mit Kältemittel versorgt wird, da sich der Ausgang des Kältemittelvorratsbehälters an dem tiefsten Punkt des Kältemittelkreislaufs bei einem in seiner aufrechten Betriebsposition befindlichen Kältegerät befindet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Temperaturfühler wärmeleitend mit einem Saugrohr verbunden ist, wobei das Saugrohr zumindest einen Verdichter und einen Verdampfer des Kältemittelkreislaufs kältemittelführend verbindet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Temperaturfühler die Temperatur in Kältemittelströmungsrichtung am Ausgang des Verdampfers erfasst und somit die erfassten Temperaturänderungen einen Rückschluss auf den Wirkungsgrad des Verdampfers und damit auch auf den Füllgrad erlauben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Kältemittelkreislauf einen ersten Verdampfer und einen zweiten Verdampfer auf, wobei der Kältemittelkreislauf einen Hauptzweig, einen ersten Parallelzweig und einen zweiten Parallelzweig aufweist, wobei der Verdichter im Hauptzweig, der erste Verdampfer im ersten Parallelzweig und der zweite Verdampfer im zweiten Parallelzweig angeordnet sind. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass Verlagerungen von Kältemittel durch wechselweisen Betrieb der beiden Verdampfer von einem in den anderen Verdampfer kompensiert werden können. Dabei kann zum wechselweisen Betrieb der beiden Verdampfer ein Umlenkventil vorgesehen sein, das zwischen einem Verdichterausgang des Verdichters und einem Verdampfereingang des ersten Verdampfers und einem Verdampfereingang des zweiten Verdampfers angeordnet ist. Mit dem Umlenkventil kann Kältemittel wahlweise in den ersten oder zweiten Parallelzweig geleitet werden. Das Umlenkventil kann ein 3/2-Wegeventil sein. 3/2-Wegeventile weisen zwei Ventilsitze auf, wobei wechselseitig immer einer der beiden Ventilsitze geöffnet oder geschlossen bleibt. Somit ist einer ersten Schaltstellung des Umlenkventils der erste Ausgang geöffnet und der zweite Ausgang geschlossen, oder in einer zweiten Schaltstellung des Umlenkventils ist der erste Ausgang geschlossen und der zweite Ausgang geöffnet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Temperaturfühler in Kältemittelströmungsmittelrichtung vor dem ersten Verdampfer mit dem ersten Parallelzweig wärmeleitend verbunden. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass anhand der erfassten Temperatur festgestellt werden kann, ob der erste Verdampfer oder der zweite Verdampfer betrieben werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform das Kältegerät ein als Gefrierfach ausgebildetes Kältefach auf, und der erste Verdampfer ist dem als Gefrierfach ausgebildeten Kältefach zugeordnet. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass insbesondere anhand der erfassten Temperatur festgestellt werden kann, wann das kältere der beiden Kältefächer betrieben wird und eine Kältemittelverlagerung aus dem Kältemittelvorratsbehälter hinein- oder hinaus erforderlich ist.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine Vorderansicht eines Kältegerät, und
2 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes des Kältegeräts der 1.
3 eine schematische Darstellung eines Kältemittelvorratsbehälters,
4 eine Vorderansicht eines weiteren Kältegeräts,
5 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes des Kältegeräts der 4,
6 eine weitere schematische Darstellung eines Kältemittelvorratsbehälters, und
7 eine weitere schematische Darstellung eines Kältemittelvorratsbehälters.
1 zeigt einen Kühlschrank als Ausführungsbeispiel für ein Kältegerät 100. Das Kältegerät 100 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kältefach 102 auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kühlfach ausgebildet ist.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kältemittelkreislaufs 200 eines derartigen Kältegeräts 100.
Der Kältemittelkreislauf 200 weist einen Verdichter 202, einen Verflüssiger 204, eine Drossel 206 und einen Verdampfer 208 auf.
Der Verdichter 202 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein mechanisch angetriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom dem Verdampfer 208 absaugt und gegen einen höheren Druck zum Verflüssiger 204 fördert.
Der Verflüssiger 204 ist als Wärmetauscher ausgebildet, in dem nach der Kompression das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres Kühlmedium, d.h. die Umgebungsluft, verflüssigt wird.
Der Verdampfer 208 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Wärmetauscher ausgebildet, in dem nach einer Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, d.h. Luft im Inneren des Kühlschranks, verdampft wird.
Dem Verdampfer 208 ist die Drossel 206 zugeordnet. Die Drossel 206 ist eine Vorrichtung zur Verminderung des Druckes durch Querschnittsverminderung.
Der Verdichter 202 weist einen Verdichterausgang 210 auf, der mit einem Verflüssigereingang 212 des Verflüssigers 204 kältemittelführend verbunden ist.
Ein Verflüssigerausgang 214 des Verflüssigers 204 ist mit einem Drosseleingang 216 der Drossel 206 verbunden.
Ein Drosselausgang 218 der Drossel 206 ist mit einem Verdampfereingang 220 des Verdampfers 208 kältemittelführend verbunden.
Ein Verdampferausgang 222 des Verdampfers 208 ist über ein Saugrohr 224 mit einem Verdichtereingang 226 des Verdichters 202 kältemittelführend verbunden.
Ferner weist der Kältekreislauf 200 im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Kältemittelvorratsbehälter 228, eine Fördereinrichtung 230 und einen Temperaturfühler 232 auf.
Der Kältemittelvorratsbehälter 228 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Zylinder 240 auf, in dem als Teil der Fördereinrichtung 230 ein Kolben 242 verlagerbar gelagert ist. Der Kolben 242 teilt den Zylinder 240 in eine erste Kammer 244 und eine zweite Kammer 246. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Kammer 244 mit Kältemittel 248 und die zweite Kammer 246 mit Thermostat-Kältemittel 250 gefüllt.
Das Kältemittel 248 ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem kälteerzeugenden System verwendet wird, das bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck des Fluides Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluides Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluides inbegriffen sind.
Ferner weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kältemittelvorratsbehälter 228 einen Anschluss 252 auf, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Verflüssigerausgang 214 kältemittelübertragend verbunden ist, so dass Kältemittel 248 aus dem Kältemittelvorratsbehälter 228 in den Kältemittelkreislauf 200 verlagert und/oder aus dem Kältemittelkreislauf 200 abgezogen werden kann. Hierzu ist dem Kältemittelvorratsbehälter 228 die Fördereinrichtung 230 zugeordnet. Der Temperaturfühler 232 ist messsignaleübertragend mit der Fördereinrichtung 230 verbunden, sodass auf Über- oder Unterschreiten eines vorgegebenen Temperaturwerts die Fördereinrichtung 230 Kältemittel 248 in den Kältekreislauf 200 verlagert bzw. abzieht.
Der Kältemittelkreislauf 200 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Abschnitt 234 und einen zweiten Abschnitt 236 auf. Im Betrieb des Kältegeräts 100 weist der erste Abschnitt 234 eine höhere Temperatur als der zweite Abschnitt 236 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der erste Abschnitt 234 auf der Saugseite des Verdichters 202, also in Kältemittelströmungsrichtung I vor dem Verdichter 202, und der zweite Abschnitt 236 auf der Hochdruckseite des Verdichters 202, also in Kältemittelströmungsrichtung I nach dem Verdichter 202. Somit ist der Anschluss 252 des Kältemittelvorratsbehälters 228 an dem tiefsten Punkt des Kältemittelkreislaufs 200 bei einem in seiner aufrechten Betriebsposition befindlichen Kältegerät 100 angeordnet. So wird sichergestellt, dass das der Verflüssiger 204 immer optimal mit Kältemittel versorgt wird.
Der Temperaturfühler 232 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel wärmeleitend mit dem Saugrohr 224 verbunden, dass im ersten Abschnitt 234 angeordnet ist. Mit dem Temperaturfühler ist ein Messrohr 238 verbunden, das mit Thermostat-Kältemittel gefüllt ist und sich in die zweite Kammer 246 erstreckt.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Kältemittelvorratsbehälters 228 mit einer Fördereinrichtung 230.
Die Fördereinrichtung 230 umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Kolben 242, der in diesem Ausführungsbeispiel wärmeisolierend ausgebildet ist. Hierzu kann der Kolben 242 aus einem schlecht wärmeleitenden Kunststoff gefertigt sein, oder eine Vakuumisolierung aufweisen. So wird ein Wärmeübergang von dem Thermostat-Kältemittel 250 über den Kolben 242 auf das Kältemittel 248 weitgehend vermieden.
Ferner umfasst die Fördereinrichtung 230 im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Balg 300 zur Abdichtung der ersten Kammer 244 gegenüber der zweiten Kammer 246, so dass eine Vermischung des Kältemittel 248 und des Thermostat-Kältemittel 250 ausgeschlossen ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Balg 300 aus Metall gefertigt.
In Betrieb des Kältegeräts 100 zirkuliert Kältemittel 248 im Kältekreislauf 200.
Steigt aufgrund eines zu geringen Füllgrads an Kältemittel 248 im Kältemittelkreislauf 200 die Temperatur in Kältemittelströmungsrichtung I nach dem Verdampfer 208, also am Saugrohr 224 an, wird dies von dem Temperaturfühler 232 erfasst. Durch die wärmeleitende Verbindung mit dem Messrohr 238, das mit dem Thermostat-Kältemittel 250 gefüllt ist, wird Wärmeenergie von dem Temperaturfühler 232 in die zweite Kammer 246 übertragen. Dies bewirkt eine Ausdehnung des Thermostat-Kältemittels 250 in der zweiten Kammer 246. Diese Ausdehnung bewirkt eine Verlagerung des Kolbens 242. Durch die Verlagerung des Kolbens 242 wird Kältemittel 248 aus der ersten Kammer 244 in den Kältemittelkreislauf 200 verlagert und so der Füllgrad erhöht, so dass das Kältegerät 100 wieder mit einem optimalen Füllgrad arbeitet.
Sinkt hingegen aufgrund eines zu hohen Füllgrads an Kältemittel 248 im Kältemittelkreislauf 200 die Temperatur in Kältemittelströmungsrichtung I nach dem Verdampfer 208, also am Saugrohr 224 an, wird dies ebenfalls von dem Temperaturfühler 232 erfasst. Durch die wärmeleitende Verbindung mit dem Messrohr 238, das mit dem Thermostat-Kältemittel 250 gefüllt ist, wird nun Wärmeenergie von der zweiten Kammer 246 abgezogen. Dies bewirkt eine Volumenreduktion des Thermostat-Kältemittels 250 in der zweiten Kammer 246. Diese Volumenreduktion bewirkt nun eine Verlagerung des Kolbens 242 in die umgekehrte Richtung. Durch die Verlagerung des Kolbens 242 wird Kältemittel 248 aus dem Kältemittelkreislauf 200 in die erste Kammer 244 gesaugt und so der Füllgrad erniedrigt, so dass das Kältegerät 100 wieder mit einem optimalen Füllgrad arbeitet.
4 zeigt einen Kühlschrank als ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Kältegerät 400. Das Kältegerät 400 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kühl-Gefrier-Kombination ausgebildet und weist ferner im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Twin-Nofrost-System auf.
Das Kältegerät 400 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erstes, oberes Kältefach 402 auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Gefrierfach ausgebildet ist. Daneben weist das Kältegerät 400 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein zweites, unteres Kältefach 404 auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kühlfach ausgebildet ist.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kältemittelkreislaufs 500 eines derartigen Kältegeräts 400.
Der Kältemittelkreislauf 500 weist neben dem Verdichter 202 und dem Verflüssiger 204, ein Umlenkventil 502, eine erste Drossel 504, eine zweite Drossel 506, einen ersten Verdampfer 508 und einen zweiten Verdampfer 510 auf.
Der erste Verdampfer 508 und der zweite Verdampfer 510 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Wärmetauscher ausgebildet, in dem nach einer Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, d.h. Luft im Inneren des Kühlschranks, verdampft wird. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste Verdampfer 508 dem ersten Kältefach 402 und der zweite Verdampfer 510 dem zweiten Kältefach 404 zugeordnet.
Dem ersten Verdampfer 508 ist die erste Drossel 504 und dem zweiten Verdampfer 510 ist die zweite Drossel 506 zugeordnet. Die Drosseln 504, 506 sind Vorrichtungen zur Verminderung des Druckes durch Querschnittsverminderung.
Ferner umfasst der Kältemittelkreislauf 500 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Stoppventil 516, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein ansteuerbares Magnetventil ist, mit dem eine Kältemittelströmung im Kältemittelkreislauf 500 unterbrochen werden kann.
Außerdem gehört zum Kältemittelkreislauf 500 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Rückschlagventil 518.
Die erste Drossel 504 und der erste Verdampfer 508 sind in Reihe geschaltet, und die zweite Drossel 506 und der zweite Verdampfer 510 sowie das Rückschlagventil 518 sind in Reihe geschaltet, wobei diese beiden Reihenschaltungen im vorliegenden Ausführungsbeispiel parallel geschaltet sind. D.h., sie bilden zwei Parallelzweige 512, 514 des Kühlmittelkreislaufs 500, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Verdichter 202, der Verflüssiger 204, das Stoppventil 516 in einem Hauptzweig 558 des Kältekreislaufs 500 angeordnet sind.
Das Umlenkventil 502 weist einen Eingang 520 sowie einen ersten Ausgang 522 und einen zweiten Ausgang 524 auf. Mit dem Umlenkventil 502 kann Kältemittel 248 wahlweise in den ersten Parallelzweig 512 oder in den zweiten Parallelzweig 514 geleitet werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Umlenkventil 502 als 3/2-Wegeventil ausgebildet. 3/2-Wegeventile weisen zwei Ventilsitze auf, wobei wechselseitig immer einer der beiden Ventilsitze geöffnet oder geschlossen bleibt. Somit ist in einer ersten Schaltstellung des ersten Umlenkventils 502 der erste Ausgang 522 geöffnet und der zweite Ausgang 524 geschlossen, oder in einer zweiten Schaltstellung des ersten Umlenkventils 502 ist der erste Ausgang 522 geschlossen und der zweite Ausgang 524 geöffnet.
Der Verdichter 202 weist einen Verdichterausgang 526 auf, der mit einem Verflüssigereingang 528 des Verflüssigers 204 kältemittelführend verbunden ist.
Ein Verflüssigerausgang 530 des Verflüssigers 204 ist mit einem Eingangsanschluss 532 des Stoppventils 516 kältemittelführend verbunden.
Ein Ausgangsanschluss 534 ist mit dem Eingang 520 des Umlenkventils 502 kältemittelführend verbunden.
Der erste Ausgang 522 des Umlenkventils 502 ist mit einem Drosseleingang 536 der ersten Drossel 504 verbunden.
Ein Drosselausgang 538 der ersten Drossel 504 ist mit einem Verdampfereingang 540 des ersten Verdampfers 508 kältemittelführend verbunden.
Ein Verdampferausgang 542 des ersten Verdampfers 508 ist mit einem Rückschlagventileinlass 544 des Rückschlagventils 518 kältemittelführend verbunden.
Ein Rückschlagventilauslass 546 des Rückschlagventils 518 ist mit einem Verdichtereingang 548 des Verdichters 202 kältemittelführend verbunden.
Der zweite Ausgang 524 des Umlenkventils 502 ist mit einem Drosseleingang 550 der zweiten Drossel 506 kältemittelführend verbunden.
Ein Drosselausgang 552 der zweiten Drossel 506 ist mit einem Verdampfereingang 554 des zweiten Verdampfers 510 kältemittelführend verbunden.
Ein Verdampferausgang 556 des zweiten Verdampfers 510 ist mit einem Verdichtereingang 548 des Verdichters 502 kältemittelführend verbunden.
Ferner ist der Kältemittelvorratsbehälter 228 mit der Fördereinrichtung 230 sowie der Temperaturfühler 232 vorgesehen.
Wie beim vorherigen Ausführungsbeispiel ist der Anschluss 252 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem Verflüssigerausgang 530 kältemittelübertragend verbunden. Jedoch ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Temperaturfühler 232 mit dem Verdampfereingang 540 des ersten Verdampfers 508 wärmeübertragend verbunden, der dem Gefrierfach 102 zugeordnet ist.
Im Normalbetrieb steuert eine Steuerung (nicht dargestellt) das Umlenkventil 502 in die erste Schaltstellung, so dass in einer ersten Phase eines Normalbetriebszyklus das Umlenkventil 502 den Eingang 520 des Umlenkventils 502 mit dem ersten Ausgang 522 des Umlenkventils 502 verbindet und zugleich den zweiten Ausgangs 524 des Umlenkventils 502 sperrt. Somit strömt in der ersten Phase des Normalbetriebszyklus Kältemittel durch die erste Drossel 504 und den ersten Verdampfer 508 und kühlt somit das dem ersten Verdampfer 508 zugeordnete Kältefach 402. Hingegen sind in der ersten Phase des Normalbetriebszyklus die zweite Drossel 506 und der zweite Verdampfer 510 vom Kältemittelkreislauf 500 abgetrennt.
In einer zweiten Phase des Normalbetriebszyklus steuert die das Umlenkventil 502 in die zweite Schaltstellung, so dass das Umlenkventil 502 den Eingang 520 des Umlenkventils 502 mit dem zweiten Ausgang 524 des Umlenkventils 502 verbindet und zugleich den ersten Ausgangs 522 des Umlenkventils 502 sperrt. Somit strömt in der zweiten Phase des Normalbetriebszyklus Kältemittel durch die zweite Drossel 506 und den zweiten Verdampfer 510 und kühlt somit das dem zweiten Verdampfer 510 zugeordnete Kältefach 404. Hingegen sind in der zweiten Phase des Normalbetriebszyklus die erste Drossel 504 und der erste Verdampfer 508 vom Kältemittelkreislauf 500 abgetrennt.
Dabei verhindert das Rückschlagventil 518, dass während der ersten Phase des Normalbetriebsmodus Kältemittel 248 aus dem zweiten Verdampfer 510 abgesaugt wird, dass dann während der zweiten Phase des Normalbetriebsmodus beim Betrieb des zweiten Verdampfers 510 fehlt.
Wird in der ersten Phase des Normalbetriebszyklus das Gefrierfach 102 gekühlt, erfasst der Temperaturfühler 232 dies. Durch die wärmeleitende Verbindung mit dem Messrohr 238 wird nun Wärme von der zweiten Kammer 246 abgezogen. Dies bewirkt eine Volumenreduktion des Thermostat-Kältemittels 250 in der zweiten Kammer 246. Diese Volumenreduktion bewirkt eine Verlagerung des Kolbens 242. Durch die Verlagerung des Kolbens 242 wird Kältemittel 248 aus dem Kältemittelkreislauf 500 in die erste Kammer 244 gesaugt und so der Füllgrad erniedrigt.
Wird hingegen in der zweiten Phase des Normalbetriebszyklus das Kühlfach 102 gekühlt, erwärmt sich in der Folge der erste Verdampfer 508. Auch dies erfasst der Temperaturfühler 232. Durch die wärmeleitende Verbindung mit dem Messrohr 238 wird nun Wärme von dem Temperaturfühler 232 in die zweite Kammer 246 übertragen. Dies bewirkt eine Ausdehnung des Thermostat-Kältemittels 250 in der zweiten Kammer 246. Diese Ausdehnung bewirkt eine Verlagerung des Kolbens 242 in die entgegengesetzte Richtung. Durch diese Verlagerung des Kolbens 242 wird Kältemittel 248 aus der ersten Kammer 244 in den Kältemittelkreislauf 500 verlagert und so der Füllgrad erhöht, sodass das Kältegerät 400 wieder mit einem optimalen Füllgrad arbeitet.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kältemittelvorratsbehälters 228.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Fördereinrichtung 230 einen Aktuator 600 auf, mit dem der Kolben 242 in dem Zylinder 240 verlagert werden kann, so dass Kältemittel 248 aus der ersten Kammer 244 heraus gefördert werden kann. Durch eine entgegengesetzte Verlagerung des Kolbens 242 kann Kältemittel 248 in die erste Kammer 244 hineingesaugt werden. Zur Abdichtung des Kolbens ist der Balg 300, z.B. aus Metall vorgesehen. Im Betrieb empfängt eine dem Aktuator 600 zugeordnete Steuerung (nicht dargestellt) ein elektrisches Steuersignal von dem Temperaturfühler 232.
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kältemittelvorratsbehälters 228.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Fördereinrichtung 230 eine elektrische Heizung 700 auf. Durch die abgegebene Wärme der elektrischen Heizung 700 wird eine Volumenausdehnung von Thermostat-Kältemittel 250 bewirkt, das sich der zweiten Kammer 246 befindet. Diese Volumenausdehnung wiederum bewirkt eine Verlagerung des Kolbens 242, so dass Kältemittel 248 aus der ersten Kammer 244 heraus gefördert werden kann. Im Betrieb empfängt einer der Heizung 700 zugeordnete Steuerung (nicht dargestellt) ein elektrisches Steuersignal von dem Temperaturfühler 232.
Bezugszeichenliste

100: Kältegerät
102: Kältefach
200: Kältemittelkreislauf
202: Verdichter
204: Verflüssiger
206: Drossel
208: Verdampfer
210: Verdichterausgang
212: Verflüssigereingang
214: Verflüssigerausgang
216: Drosseleingang
218: Drosselausgang
220: Verdampfereingang
222: Verdampferausgang
224: Saugrohr
226: Verdichtereingang
228: Kältemittelvorratsbehälter
230: Fördereinrichtung
232: Temperaturfühler
234: erster Abschnitt
236: zweiter Abschnitt
238: Messrohr
240: Zylinder
242: Kolben
244: erste Kammer
246: zweite Kammer
248: Kältemittel
250: Thermostat-Kältemittel
252: Anschluss
300: Balg
400: Kältegerät
402: Kältefach
404: Kältefach
500: Kältemittelkreislauf
502: Umlenkventil
504: Drossel
506: Drossel
508: Verdampfer
510: Verdampfer
512: Parallelzweig
514: Parallelzweig
516: Stoppventil
518: Rückschlagventil
520: Eingang
522: Ausgang
524: Ausgang
526: Verdichterausgang
528: Verflüssigereingang
530: Verflüssigerausgang
532: Eingangsanschluss
534: Ausgangsanschluss
532: Eingangsanschluss
534: Ausgangsanschluss
536: Drosseleingang
538: Drosselausgang
540: Verdampfereingang
542: Verdampferausgang
544: Rückschlagventileinlass
546: Rückschlagventilauslass
548: Verdichtereingang
550: Drosseleingang
552: Drosselausgang
554: Verdampfereingang
556: Verdampferausgang
558: Hauptzweig
600: Aktuator
700: elektrische Heizung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19843484 A1 [0003]

Claims

Kältegerät (100, 400) mit einem Kältemittelkreislauf (200, 500), der einen Verdichter (202) und einen Kältemittelvorratsbehälter (228) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelvorratsbehälter (228) einen Anschluss (252) aufweist, durch den Kältemittel (248) aus dem Kältemittelvorratsbehälter (228) in den Kältemittelkreislauf (200, 500) oder aus dem Kältemittelkreislauf (200, 500) in den Kältemittelvorratsbehälter (228) verlagerbar ist.
Kältegerät (100, 400) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelvorratsbehälter (228) ein Zylinder (240) ist, und in dem Zylinder (240) ein Kolben (242) verlagerbar angeordnet ist, wobei der Kolben (242) den Zylinder (240) in eine erste Kammer (244) und eine zweite Kammer (246) teilt, wobei die erste Kammer (244) mit Kältemittel (248) gefüllt ist.
Kältegerät (100, 400) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Balg (300) zur Abdichtung der zweiten Kammer (246) gegenüber der erste Kammer (244) vorgesehen ist.
Kältegerät (100, 400) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer (246) mit Thermostat-Kältemittel (250) gefüllt ist.
Kältegerät (100, 400) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (242) wärmeisoliert ist.
Kältegerät (100, 400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperaturfühler (232) zum Erfassen der Temperatur im Kältemittelkreislauf (200, 500) vorgesehen ist.
Kältegerät (100, 400) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (232) wärmeleitend in Kältemittelströmungsmittelrichtung (I) vor dem Verdichter (202) des Kältemittelkreislaufs (200, 500) mit dem Kältemittelkreislauf (200, 500) verbunden ist.
Kältegerät (100, 400) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (232) wärmeleitend mit dem Kältemittelvorratsbehälter (228) verbunden ist.
Kältegerät (100, 400) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verlagern des Kolbens (242) ein Aktuator (600) vorgesehen ist.
Kältegerät (100, 400) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Heizung (700) in der zweiter Kammer (246) zum Erwärmen der zweiten Kammer (246) vorgesehen ist.
Kältegerät (100, 400) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (232) ein elektrisches Steuersignal für den Aktuator (600) oder die elektrische Heizung (700) liefert.
Kältegerät (100, 400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss (252) des Kältemittelvorratsbehälter (228) in Kältemittelströmungsrichtung (I) des Kältemittels (248) nach einem Verflüssiger (204) des Kältemittelkreislaufs (200, 500) kältemittelübertragend mit dem Kältemittelkreislauf (200, 500) verbunden ist.
Kältegerät (400) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreislauf (500) einen ersten Verdampfer (508) und einen zweiten Verdampfer (510) aufweist, wobei der Kältemittelkreislauf (500) einen Hauptzweig (558), einen ersten Parallelzweig (512) und einen zweiten Parallelzweig (514) aufweist, wobei der Verdichter (202) im Hauptzweig (558), der erste Verdampfer (508) im ersten Parallelzweig (512) und der zweite Verdampfer (510) im zweiten Parallelzweig (514) angeordnet sind und der Kältemittelvorratsbehälter (228) mit einem Ausgang eines Verflüssigers (204) verbunden ist.
Kältegerät (400) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (232) in Kältemittelströmungsmittelrichtung (I) vor dem ersten Verdampfer (508) mit dem ersten Parallelzweig (512) wärmeleitend verbunden ist.
Kältegerät (400) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät (400) ein als Gefrierfach ausgebildetes Kältefach (402) aufweist, und der erste Verdampfer (508) dem als Gefrierfach ausgebildeten Kältefach (402) zugeordnet ist.