DE102019200673A1 - Refrigerator with automatically defrostable evaporator - Google Patents
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Abstract
Ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einem ersten Lagerfach (20, 21) und einem Kältemittelkreislauf, in dem zwischen einem Druckanschluss (2) und einem Sauganschluss (9) eines Verdichters (1) ein Verflüssiger (4), eine Drosselanordnung und eine erste Kältemittelleitung (25) eines das erste Lagerfach (21) kühlenden ersten Verdampfers (7) in Reihe verbunden sind, mit einer zum Verflüssiger (4) parallelen Nebenschlussleitung (11) und einer Ventilanordnung zum wahlweisen Beaufschlagen des Verflüssigers oder der Nebenschlussleitung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kältemittelkreislauf zwischen der Drosselanordnung und der ersten Kältemittelleitung (25) des ersten Verdampfer (7) ein zweiter Verdampfer (6) angeschlossen ist und dass die die Nebenschlussleitung (11) auf wenigstens einem Teil ihrer Länge, als zweite Kältemittelleitung (15) bezeichnet, in engerem thermischem Kontakt mit dem ersten Verdampfer (7) als mit dem zweiten Verdampfer (6) steht.A refrigeration device, in particular a household refrigeration device, with at least a first storage compartment (20, 21) and a refrigerant circuit, in which a condenser (4), a throttle arrangement and a first one are located between a pressure connection (2) and a suction connection (9) of a compressor (1) Refrigerant line (25) of a first evaporator (7) cooling the first storage compartment (21) are connected in series, with a shunt line (11) parallel to the condenser (4) and a valve arrangement for selectively loading the condenser or the shunt line, characterized in that in the refrigerant circuit between the throttle arrangement and the first refrigerant line (25) of the first evaporator (7), a second evaporator (6) is connected and that the bypass line (11) is referred to as the second refrigerant line (15) over at least part of its length, is in closer thermal contact with the first evaporator (7) than with the second evaporator (6).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät mit einem automatisch abtaubarem Verdampfer.The present invention relates to a refrigerator, in particular a household refrigerator with an automatically defrostable evaporator.
Marktübliche Kältegeräte mit mehreren auf unterschiedlichen Betriebstemperaturen gehaltenen Lagerfächern, insbesondere solche mit „statischem“ Verdampfer, dessen Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden Lagerfach nicht durch einen Ventilator intensiviert ist, typischerweise also mit Verdampfern vom ToS- oder Rollbond-Typ im Kühlfach, tauen den Verdampfer durch passive Erwärmung ab, d.h. durch Abwarten, bis die zum Abtauen benötigte Wärme aus der Umgebung zugeflossen ist. Insbesondere bei niedriger Umgebungstemperatur kann das längere Zeit dauern. Wenn in dieser Zeit der Verdichter ausgeschaltet bleibt, kann auch ein kälteres Lagerfach wie etwa ein Kaltlagerfach oder ein Gefrierfach nicht mit frischem Kältemittel versorgt werden, und es kann zu einer unerwünschten Erwärmung eines solchen Fachs kommen.Commercial refrigeration devices with several storage compartments kept at different operating temperatures, in particular those with “static” evaporators, whose heat exchange with the storage compartment to be cooled is not intensified by a fan, typically with evaporators of the ToS or Rollbond type in the refrigerator compartment, thaw the evaporator passive heating, ie by waiting until the heat required for defrosting has flowed in from the surroundings. This can take a long time, especially at low ambient temperatures. If the compressor remains switched off during this time, even a colder storage compartment such as a cold storage compartment or a freezer compartment cannot be supplied with fresh refrigerant, and such a compartment can become undesirably heated.
Eine Möglichkeit, einer solchen Erwärmung vorzubeugen besteht darin, das kältere Fach unter seine normale Betriebstemperatur vorzukühlen, bevor der Verdichter zum Abtauen ausgeschaltet wird. Eine solche starke Abkühlung ist jedoch nur bei im Vergleich zum Normalbetrieb verminderter Effizienz möglich; außerdem ist der Umgebungstemperaturbereich, in dem dieser Ansatz anwendbar ist, weil die Wartezeit bis zum vollständigen Abtauen des Kühlfachverdampfers divergiert, wenn sich die Umgebungstemperatur der Betriebstemperatur des Kühlfachs nähert.One way to prevent such heating is to pre-cool the colder compartment below its normal operating temperature before the compressor is switched off to defrost. Such a strong cooling is only possible with reduced efficiency compared to normal operation; In addition, the ambient temperature range in which this approach is applicable is because the waiting time until the refrigerator compartment evaporator completely defrosts diverges as the ambient temperature approaches the operating temperature of the refrigerator compartment.
Um ein Divergieren der Wartezeit bei niedrigen Umgebungstemperaturen zu verhindern, ist daher eine Wärmezufuhr zum abzutauenden Verdampfer zusätzlich zum natürlichen Wärmefluss notwendig.
Aus
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit wenigstens zwei in Reihe verbundenen Verdampfern zu schaffen, das ein energiesparendes Abtauen des wärmeren Verdampfers auch bei niedriger Umgebungstemperatur zuverlässig ermöglicht.The object of the present invention is to provide a refrigeration device with at least two evaporators connected in series, which reliably enables an energy-saving defrosting of the warmer evaporator even at a low ambient temperature.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit wenigstens einem ersten Lagerfach und einem Kältemittelkreislauf, in dem zwischen einem Druckanschluss und einem Sauganschluss eines Verdichters ein Verflüssiger, eine Drosselanordnung und eine erste Kältemittelleitung eines das erste Lagerfach kühlenden ersten Verdampfers in Reihe verbunden sind, mit einer zum Verflüssiger parallelen Nebenschlussleitung und einer Ventilanordnung zum wahlweisen Beaufschlagen des Verflüssigers oder der zweiten Kältemittelleitung, in dem Kältemittelkreislauf zwischen der Drosselanordnung und der ersten Kältemittelleitung des ersten Verdampfer ein zweiter Verdampfer angeschlossen ist und dass die zweite Kältemittelleitung in engerem thermischem Kontakt mit dem ersten als mit dem zweiten Verdampfer steht.The object is achieved in a refrigeration device, in particular a household refrigeration device, with at least a first storage compartment and a refrigerant circuit, in which a condenser, a throttle arrangement and a first refrigerant line of a first evaporator cooling the first storage compartment between a pressure connection and a suction connection of a compressor are connected to a shunt line parallel to the condenser and a valve arrangement for optionally acting on the condenser or the second refrigerant line, in the refrigerant circuit between the throttle arrangement and the first refrigerant line of the first evaporator a second evaporator is connected and that the second refrigerant line is in closer thermal contact with the first than with the second evaporator.
Der enge thermische Kontakt kann dadurch hergestellt sein, dass die zweite Kältemittelleitung integraler Bestandteil des ersten Verdampfers ist; denkbar ist aber auch, dass der thermische Kontakt erst beim Zusammenbau des Kältegeräts zustande kommt, indem z.B. die zweite Kältemittelleitung in Kontakt mit dem ersten Verdampfer montiert wird.The close thermal contact can be established in that the second refrigerant line is an integral part of the first evaporator; However, it is also conceivable that the thermal contact only comes about when the refrigerator is assembled, e.g. the second refrigerant line is mounted in contact with the first evaporator.
Die Drosselanordnung kann eine stromabwärts von der Nebenschlussleitung und dem Verflüssiger angeordnete Drosselstelle umfassen, die sowohl im Normalbetrieb von Kältemittel aus dem Verflüssiger auf dem Weg zum zweiten Verdampfer als auch im Abtaubetrieb von Kältemittel nach Passieren der zweiten Kältemittelleitung durchlaufen wird. Es ist allerdings nicht damit zu rechnen, dass ein fester Strömungswiderstand einer einzigen Drosselstelle sowohl für die Kälteerzeugung im Normalbetrieb als auch für den Abtaubetrieb geeignet ist; deswegen sollte eine solche Drosselstelle einen variablen Strömungswiderstand haben und zu diesem Zweck z.B. als Expansionsventil ausgebildet sein. Aus Kostengründen ist bevorzugt, dass die Drosselanordnung eine zwischen dem Verflüssiger und der ersten Kältemittelleitung angeschlossene erste Drosselstelle und eine stromabwärts an die zweite Kältemittelleitung angeschlossene zweite Drosselstelle umfasst. Diese Drosselstellen können dann einen festen Strömungswiderstand haben und insbesondere als Kapillarrohre ausgebildet sein.The throttle arrangement can comprise a throttle point arranged downstream of the shunt line and the condenser, which is passed through both in the normal operation of refrigerant from the condenser on the way to the second evaporator and in the defrosting operation of refrigerant after passing through the second refrigerant line. However, it is not to be expected that a fixed flow resistance of a single throttle point is suitable for both refrigeration in normal operation and for defrosting; therefore such a throttle point should have a variable flow resistance and for this purpose e.g. be designed as an expansion valve. For reasons of cost, it is preferred that the throttle arrangement comprises a first throttle point connected between the condenser and the first refrigerant line and a second throttle point connected downstream of the second coolant line. These throttling points can then have a fixed flow resistance and in particular be designed as capillary tubes.
Die erste Drosselstelle ist vorzugsweise als interner Wärmetauscher in thermischem Kontakt mit einer vom ersten Verdampfer zum Sauganschluss verlaufenden Saugleitung angeordnet, um in an sich bekannter Weise im Normalbetrieb Kältemittel vor Erreichen der Verdampfer unter Umgebungstemperatur vorzukühlen.The first throttle point is preferably arranged as an internal heat exchanger in thermal contact with a suction line running from the first evaporator to the suction connection, in order to pre-charge refrigerant in normal operation in a manner known per se Pre-cool the evaporator below ambient temperature.
Für die zweite Drosselstelle ist eine solche Anordnung als Wärmetauscher nicht zweckmäßig, da das Kältemittel bei Erreichen der zweiten Drosselstelle schon ausreichend dadurch vorgekühlt ist, dass es Wärme zum Abtauen des ersten Verdampfers abgegeben hat. Um einen Zufluss von Wärme vom ersten ins zweite Lagerfach über die Kältemittelleitung zu minimieren, kann die zweite Drosselstelle zweckmäßigerweise in einer wärmedämmenden Wand des Kältegeräts untergebracht sein.Such an arrangement as a heat exchanger is not expedient for the second throttle point, since when the second throttle point is reached the refrigerant is already sufficiently pre-cooled by the fact that it has given off heat to defrost the first evaporator. In order to minimize the inflow of heat from the first into the second storage compartment via the refrigerant line, the second throttling point can expediently be accommodated in a heat-insulating wall of the refrigeration device.
Wenn während des Abtauens Kältemittel über die zweite Kältemittelleitung und die zweite Drosselstelle in den zweiten Verdampfer gelangt, muss zwangsläufig auch Kältemittel vom zweiten Verdampfer in die erste Kältemittelleitung des ersten Verdampfers abfließen. Um die damit verbundene Kühlwirkung auf den ersten Verdampfer zu minimieren, sollte das Fassungsvermögen der Nebenschlussleitung und des zweiten Verdampfers bemessen sein, um während des Beaufschlagens der zweiten Kältemittelleitung einen Übertritt von flüssigem Kältemittel in den ersten Verdampfer zu vermeiden, d.h. die Gesamtmenge des in dem Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittels darf das Fassungsvermögen der Nebenschlussleitung und des zweiten Verdampfers allenfalls so weit überschreiten, dass derjenige Teil des Kältemittels, der während des Abtauens flüssig ist, in der Nebenschlussleitung und dem zweiten Verdampfer Platz findet. In der Praxis sollte während des Abtauens auch die zweite Kältemittelleitung niemals vollständig mit flüssigem Kältemittel gefüllt sein, da dann die Kondensation in der zweiten Kältemittelleitung und damit der Abtauvorgang zum Erliegen kommt.If, during defrosting, refrigerant enters the second evaporator via the second refrigerant line and the second throttle point, refrigerant must also flow from the second evaporator into the first refrigerant line of the first evaporator. In order to minimize the associated cooling effect on the first evaporator, the capacity of the shunt line and the second evaporator should be dimensioned in order to prevent liquid refrigerant from passing into the first evaporator during the loading of the second refrigerant line, i.e. the total amount of refrigerant circulating in the refrigerant circuit may at most exceed the capacity of the shunt line and the second evaporator so that that part of the refrigerant that is liquid during the defrosting can be accommodated in the shunt line and the second evaporator. In practice, the second refrigerant line should never be completely filled with liquid refrigerant during defrosting, since then the condensation in the second refrigerant line and thus the defrosting process comes to a standstill.
Um eine ausreichende Aufnahmefähigkeit der Nebenschlussleitung für flüssiges Kältemittel sicherzustellen, kann- insbesondere wenn der erste Verdampfer ein Plattenverdampfer ist - der Querschnitt der zweiten Kältemittelleitung größer als der der ersten, und/oder es kann ein Abschnitt der Nebenschlussleitung stromabwärts von der zweiten Kältemittelleitung als Ausgleichsbehälter mit gegenüber anderen Abschnitten der Nebenschlussleitung vergrößertem Querschnitt ausgebildet sein.In order to ensure sufficient absorption capacity of the shunt line for liquid refrigerant, in particular if the first evaporator is a plate evaporator, the cross section of the second refrigerant line can be larger than that of the first, and / or a section of the shunt line downstream of the second refrigerant line can also be used as an expansion tank compared to other sections of the shunt line enlarged cross-section.
Vorzugsweise ist die Gesamtmenge des Kältemittels im Kältemittelkreislauf so bemessen sein, dass sie in flüssigem Zustand in der Nebenschlussleitung und dem zweiten Verdampfer Platz findet; so kann ein Überlaufen des zweiten Verdampfers unabhängig von der Umgebungstemperatur vermieden werden.The total amount of refrigerant in the refrigerant circuit is preferably dimensioned such that it finds space in the liquid in the shunt line and the second evaporator; overflow of the second evaporator can be avoided regardless of the ambient temperature.
Das vom zweiten Verdampfer gekühlte zweite Lagerfach sollte eine niedrigere Betriebstemperatur als das erste Lagerfach haben. Insbesondere kann das erste Lagerfach ein Normalkühlfach und das zweite ein Gefrierfach oder ein Kaltlagerfach sein.The second storage compartment cooled by the second evaporator should have a lower operating temperature than the first storage compartment. In particular, the first storage compartment can be a normal refrigeration compartment and the second a freezer compartment or a cold storage compartment.
In einer einfachen Ausgestaltung kann die Ventilanordnung durch ein in der Nebenschlussleitung angeordnetes Absperrventil gebildet sein. Der Weg durch den Verflüssiger ist dann zwar in jedem Zustand der Ventilanordnung offen, doch kann der Anteil des Kältemittels, der während des Abtaubetriebs diesen Weg nimmt, durch eine geeignete Konstruktion des Kältemittelkreislaufs klein gehalten werden. Insbesondere sollte der Strömungswiderstand der ersten Drosselstelle groß gegenüber dem der zweiten Drosselstelle gewählt werden. Dies bewirkt nicht nur, dass im Abtaubetrieb ein Großteil des Kältemittels über die Nebenschlussleitung fließt; es gewährleistet auch, dass der Druck (und damit die Kondensationstemperatur) in der zweiten Kältemittelleitung während des Abtaubetriebs niedriger bleibt als der Druck im Verflüssiger während des Normalkühlbetriebs. So wird vermieden, dass sich Teile des ersten Verdampfers während des Abtauens weit über 0°C erwärmen und nachher energieaufwendig wieder heruntergekühlt werden müssen.In a simple embodiment, the valve arrangement can be formed by a shut-off valve arranged in the shunt line. The path through the condenser is then open in every state of the valve arrangement, but the proportion of the refrigerant which takes this path during the defrosting operation can be kept small by a suitable design of the refrigerant circuit. In particular, the flow resistance of the first throttle point should be large compared to that of the second throttle point. This not only causes a large part of the refrigerant to flow through the shunt line in defrost mode; it also ensures that the pressure (and thus the condensation temperature) in the second refrigerant line during defrosting remains lower than the pressure in the condenser during normal cooling. This prevents parts of the first evaporator from heating up well above 0 ° C during defrosting and subsequently having to be cooled down again, which is energy-intensive.
Um während des Abtauens einen Fluss von Kältemittel zum zweiten Verdampfer über die erste Drosselstelle und die damit verbundene Abkühlung komplett zu unterbinden, kann die Ventilanordnung ein parallel zur Nebenschlussleitung angeordnetes Absperrventil umfassen.In order to completely prevent a flow of refrigerant to the second evaporator via the first throttle point and the associated cooling during defrosting, the valve arrangement can comprise a shut-off valve arranged parallel to the shunt line.
Der erste Verdampfer kann ein Plattenverdampfer sein, auf dessen Platte die zweite Kältemittelleitung verläuft. Ein solcher Plattenverdampfer kann von herkömmlicher Bauart sein; die zweite Kältemittelleitung kann mit einem solchen Verdampfer erst im Laufe des Zusammenbaus des Kältegeräts in Kontakt kommen.The first evaporator can be a plate evaporator, on the plate of which the second refrigerant line runs. Such a plate evaporator can be of conventional design; the second refrigerant line can only come into contact with such an evaporator in the course of assembling the refrigeration device.
Alternativ kann die zweite Kältemittelleitung ein integraler, bereits vor dem Einbau des Verdampfers im Kältegerät vorhandener Bestandteil desselben sein, z.B. indem bei einem Rollbond-Verdampfer zwei voneinander getrennte Rinnen für die erste und die zweite Kältemittelleitung in einer einzigen Platine geformt sind, oder indem bei einem Rollbond-Verdampfer zwei getrennte Rohre mit jeweils einem eigenen Ein- und Auslassanschluss auf einer gemeinsamen Platine angebracht sind.Alternatively, the second refrigerant line can be an integral part of the same, which is already present in the refrigeration device before the evaporator is installed, e.g. by forming two separate channels for the first and the second refrigerant line in a single circuit board in a Rollbond evaporator, or in the case of a Rollbond evaporator two separate pipes, each with its own inlet and outlet connection, are attached to a common circuit board.
Als erster Verdampfer kommt auch ein Lamellenverdampfer in Betracht.A finned evaporator can also be used as the first evaporator.
Bei bekannten Lamellenverdampfern mit elektrischer Abtauheizung hat letztere oft die Form eines langgestreckten Heizdrahts oder Heizrohrs, dessen Durchmesser kleiner ist als der der ersten Kältemittelleitung ist. Wenn als Durchmesser der zweiten Kältemittelleitung der der herkömmlichen elektrischen Abtauheizung beibehalten wird, kann der erfindungsgemäße Verdampfer durch einfaches Austauschen der elektrischen Abtauheizung durch die zweite Kältemittelleitung realisiert werden, ohne dass an den Lamellen oder der ersten Kältemittelleitung etwas geändert werden muss. Dies ermöglicht eine kostengünstige Realisierung der Erfindung.In known finned evaporators with electrical defrost heating, the latter often has the shape of an elongated heating wire or heating tube, the diameter of which is smaller than that of the first Refrigerant line is. If the diameter of the second refrigerant line is kept the same as that of the conventional electric defrost heater, the evaporator according to the invention can be implemented by simply replacing the electric defrost heater with the second refrigerant line without having to change anything on the fins or the first refrigerant line. This enables the invention to be implemented inexpensively.
Die zweite Kältemittelleitung kann an den Platinen des Verdampfers befestigt sein, indem sie in randoffene Kerben der Platinen hineingedrückt ist.The second refrigerant line can be fastened to the circuit boards of the evaporator by being pressed into notches on the circuit boards that are open at the edge.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kältegeräts; -
2 einen schematischen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät; -
3 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Plattenverdampfer; -
4 einen Schnitt durch den Plattenverdampfer; -
5 einen alternativen Schnitt durch den Plattenverdampfer; -
6 einen erfindungsgemäßen Lamellenverdampfer; und -
7 einen Schnitt durch den Lamellenverdampfer entlang einer zu den Lamellen parallelen Ebene.
-
1 a schematic representation of the refrigerant circuit of a refrigerator according to the invention; -
2nd a schematic section through an inventive refrigerator; -
3rd a plan view of a plate evaporator according to the invention; -
4th a section through the plate evaporator; -
5 an alternative section through the plate evaporator; -
6 a lamella evaporator according to the invention; and -
7 a section through the finned evaporator along a plane parallel to the fins.
Der in
In der Druckleitung
Ein Teil der Nebenschlussleitung
Der thermische Kontakt zwischen der Drosselstelle
Die Verzweigung
Die Drosselstelle
Da der Druckunterschied zwischen der Kältemittelleitung
Die Verdampfer
Wieder bezogen auf
Einer alternativen Ausgestaltung zufolge ist der Verdampfer
Im normalen Kühlbetrieb ist die Nebenschlussleitung
Im Abtaubetrieb ist die Nebenschlussleitung
Die Menge des Kältemittels im Kältemittelkreislauf ist so gewählt, dass ein Überlaufen des Verdampfers
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- Verdichtercompressor
- 22nd
- DruckanschlussPressure connection
- 33rd
- DruckleitungPressure line
- 44th
- VerflüssigerCondenser
- 55
- DrosselstelleThrottling point
- 66
- VerdampferEvaporator
- 77
- VerdampferEvaporator
- 88th
- SaugrohrIntake manifold
- 99
- SauganschlussSuction connection
- 1010th
- Verzweigungbranch
- 1111
- NebenschlussleitungShunt line
- 1212th
- Zusammenflussconfluence
- 1313
- SperrventilCheck valve
- 1414
- SperrventilCheck valve
- 1515
- KältemittelleitungRefrigerant line
- 1616
- DrosselstelleThrottling point
- 1717th
- KorpusBody
- 1818th
- Wandwall
- 1919th
- Wandwall
- 2020
- Lagerfach Storage compartment
- 2121
- LagerfachStorage compartment
- 2222
- EinspritzstelleInjection point
- 2323
- WegeventilDirectional control valve
- 2424th
- EinspritzstelleInjection point
- 2525th
- KältemittelleitungRefrigerant line
- 2626
- Platinecircuit board
- 2727
- Platinecircuit board
- 2828
- InnenbehälterInner container
- 2929
- LotLot
- 3030th
- GrundplatteBase plate
- 3131
- WärmeleitpasteThermal paste
- 3232
- Foliefoil
- 3333
- LamelleSlat
- 3434
- LanglochLong hole
- 3535
- Kerbescore
- 3636
- Ausgleichsbehältersurge tank
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 19822275 A1 [0004]DE 19822275 A1 [0004]
- CN 106225358 A [0005]CN 106225358 A [0005]
- DE 102007062881 A1 [0005]DE 102007062881 A1 [0005]
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