DE1601010C3 - Kühlgerät, insbesondere Zweitemperaturen-Kühlschrank - Google Patents
Kühlgerät, insbesondere Zweitemperaturen-KühlschrankInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere einen Zweitemperaturen-Kühlschrank, mit einem Primär-Kühlsystem
zum Kühlen eines Kühlraums tiefer Temperatur (Gefrierfach) und einem mit dem Verdampfer
dieses Kühlraums gekoppelten, zum Kühlen eines zweiten Kühlraums (Normalkühlfach) dienenden
Sekundär-Kühlsystem, dessen Verflüssiger und Verdampfer durch eine einzige, mit einer Heizvorrichtung
ausgestatteten Rohrleitung verbunden sind.
Bei Zweitemperaturen-Kühlschränken der genannten Art ist es schwierig, die Temperatur des sekundär
gekühlten Normalkühlfaches unabhängig von der Temperatur des primär gekühlten Gefrierfaches zu regeln
oder den Verdampfer des Sekundärsystems abzutauen, ohne in dem Gefrierfach einen unerwünschten Temperaturanstieg
hervorzurufen.
Nach einer bekannten Ausführung wird eine vom Primärsystem begrenzt unabhängige Regelung des Sekundärsystems
durch Verändern des Wärmeübergangs von dem Primär-Verdampfer auf den Sekundär-Verflüssiger
erzielt. Zu diesem Zweck kann der Abstand und der Anpreßdruck zwischen diesen beiden Wärmeaustauschern
verändert werden. Hierzu ist jedoch ein verhältnismäßig umfangreicher und teurer technischer
Aufwand erforderlich. Wegen des hierbei notwendigen mechanischen Kraftaufwandes ist es auch nicht möglich,
diese Regelung durch eine einfache selbsttätige Steuerung zu beherrschen. Die bekannte Regelung
durch Verändern des Wärmeüberganges ist auch wegen des unvermeidlichen Reif- oder Eisansatzes auf
dem Primär-Verdampfer störanfällig und daher unzu
verlässig.
Nach einer anderen bekannten Ausführung ist vorgesehen, zwischen den beiden Wärmeaustauschern des
Primär- und Sekundärsystems eine flache Peltierbatterie mit veränderbarer Leistung einzufügen. Die Peltierbatterie
kann umgepolt werden, wodurch es möglich ist, den Wärmeübergang zwischen den beiden Wärmeaustauschern
und damit die Kälteleistung des Sekundärsystems zu steuern. Bei einer solchen Anordnung
ίο ergeben sich zwar nicht die Schwierigkeiten der mechanischen
Steuerung wie bei der eingangs beschriebenen Anordnung, jedoch ist die Regelung mit einer PeI-tierbatterie
ebenfalls sehr aufwendig und teuer. Sie hat sich aus diesem Grunde auch nicht durchsetzen können
und bis heute noch keine praktische Bedeutung für die Regelung bei Zweitemperaturen-Kühlschränken erlangt.
Es ist zwar auch schon vorgeschlagen worden, ein Sekundärsystem mit Hilfe einer regelbaren elektrisehen
Widerstandsheizung zu regeln. Dieses bekannte Sekundärsystem weist aber zwischen dem Verflüssiger
und dem Verdampfer für das flüssige und für das gasförmige Kältemittel je eine besondere, also zwei Verbindungsleitungen
auf. Dabei ist in der Verbindungsleitung für das flüssige Kältemittel eine Kapillare angeordnet,
der im Strömungsweg des Kältemittels eine Heizvorrichtung vorgeschaltet ist. Die Kälteleistung
des Sekundärsystems soll dabei mit Hilfe der Heizvorrichtung durch teilweises Verdampfen des flüssigen
Kältemittels vor dessen Eintritt in die Kapillare geregelt werden.
Es soll also hiermit ein Effekt erzielt werden, der bei Kompressionskältemaschinen mit einer als Dampfschloß
bekannten Einrichtung erzielt wird. Wegen des fehlenden Gegendrucks und der daher nur geringen
Druckunterschiede im Sekundärkreislauf steigt dabei aber der weitaus größte Teil der durch das Beheizen
entstehenden Gasblasen in dem flüssigen Kältemittel nach oben auf. Sie gelangen daher in den Verflüssiger
und gehen nicht, wie vorgesehen, mit dem flüssigen Kältemittel durch die Kapillare. Die gewünschte Wirkung
kann also mit dieser bekannten Vorrichtung nicht erzielt werden. Es besteht vielmehr der wesentliche
Nachteil, daß sich bei der Beheizung des Kältemittels vor dem Eintritt in die Kapillare der Kältemittelkreislauf
durch die aufsteigenden Gasblasen umkehrt und daher seine ursprüngliche Funktion nicht mehr erfüllt.
Die gleiche Gefahr besteht auch insbesondere dann, wenn der Sekundär-Verdampfer mit Hilfe der Heizvorrichtung
abgetaut werden soll.
Es ist fernerhin ein Sekundärsystem mit nur einem zwischen dem Verdampfer und Verflüssigerabschnitt
angeordneten Verbindungsrohr bekannt, welches mit Hilfe eines auf ihm sitzenden Heizelements beheizbar
ist. Mit dieser bekannten Anordnung soll aber im wesentlichen die Aufgabe gelöst werden, den raschen Umlauf
des Kältemittels in dem Sekundärsystem zu beschleunigen, und dadurch sicherzustellen, daß auch
dann eine kräftige Zirkulation im Sekundärsystem auf rechterhalten wird, wenn zwischen beiden verschiede
nen Abschnitten kein großer Temperaturunterschiec herrscht. Hierzu ist es notwendig, die Heizvorrichtung
möglichst nahe im Bereich des das flüssige Kältemitte aufnehmenden Abschnitts des Sekundärsystems an
zuordnen, damit der Umlauf des Kältemittels in eni sprechender Weise unterstützt wird. Eine Temperatur
regelung oder gar ein Abtauen des Verdampferab Schnitts des Sekundärsystems läßt sich mit dieser bi
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kannten Anordnung nicht erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten, mit einem Sekundärsystem zur Kühlung
des Normalkühlfaches ausgestatteten Kühlschränkenauftretenden Temperaturregelungsprobleme auf
einfache, wirtschaftliche Weise zu lösen, wobei insbesondere ein Abtauen des Verdampfers des Sekundärsystems
möglich gemacht werden soll. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß als Heizvorrichtung
eine in Abhängigkeit von der Innentemperatur im Normalkühlfach steuerbare und gegen Wärmeverluste
nach außen mit einem Wärmedämmstoff isolierte ein- oder mehrstufige elektrische Widerstandsheizung
verwendet ist, durch deren variable Heizleistung das Sekundär-Kühlsystem unabhängig von dem
Primär-Kühlsystem regel- und abtaubar ist. Mit Hilfe
des erfindungsgemäß ausgebildeten Sekundärsystems gelingt es, eine ungünstige Beeinflussung des Temperaturverlaufs
im vom Primärsystem gekühlten Tiefühlfach durch das Sekundärsystem auch dann auszuschalten,
wenn der Verdampfer des Sekundärsystems abgetaut wird.
Eine besonders günstige Anordnung kann bei der Einrichtung nach der Erfindung dadurch erzielt werden,
daß die Heizvorrichtung an einem in der wärmeisolierten Trennwand zwischen dem Gefrierfach und dem
Normalkühlfach liegenden Abschnitt der Rohrleitung angeordnet ist.
Weitere in den Ansprüchen genannte vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung
an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten einzigen Ausführungsbeispiels erläutert.
Eine von einem Verdichter 1 betriebene Kältemaschine
weist in der üblichen Anordnung hintereinandergeschaltet einen Verflüssiger 2, eine Drosselkapillare 3
sowie einen Verdampfer 4 und ein Saugrohr 5 auf, in denen das Kältemittel in der durch Pfeile angegebenen
Richtung umläuft. Mit dem Verdampfer 4 dieser Kältemaschine wird das lediglich in seinen Umrissen strichpunktiert
angedeutete Gefrierfach 6 eines Zweitemperaturen-Kühlschranks primär gekühlt, wobei nicht weiter
dargestellte Regelorgane in bekannter Weise die im Gefrierfach 6 eingestellte Temperatur konstant halten.
Ein unterhalb des Gefrierfaches 6 angeordnetes, in der Zeichnung ebenfalls lediglich durch eine strichpunktierte
Linie in seinen Umrissen angedeutetes Normalkühlfach 7 wird dagegen durch ein Sekundärsystem
gekühlt, das im wesentlichen aus einem Sekundär-Verflüssiger 8, einem Sekundär-Verdampfer 9 und einem
diese beiden Wärmeaustauscher verbindenden einzigen Verbindungsrohr 10 besteht. Der Verflüssiger 8 ist in
bekannter Weise in gut wärmeleitendem Kontakt mit dem Verdampfer 4 des Primärsystems gekoppelt.
Auf dem Verbindungsrohr 10 ist eine Heizvorrichtung 11 in Form einer Heizpatrone befestigt, die als
regelbare ein- oder mehrstufige elektrische Widerstandsheizung ausgebildet sein kann. Neben dieser, der
Regelung der Kälteleistung des Sekundärsystems dienenden Heizvorrichtung 11 kann ferner an dem Sekundär-Verdampfer
9 eine weitere Heizvorrichtung 12 vorgesehen sein, die zum Beschleunigen des Abtauvorgangs
beim Abtauen des Sekundär-Verdampfers 9 dient.
Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung ist wie folgt: Bei ausgeschalteter Heizvorrichtung 11 fließt das
ganze im Sekundär-Verflüssiger 8 verflüssigte Kältemittel in dem Sekundär-Verdampfer 9, wo es unter
Aufnahme von Wärme verdampft und so den Normalkühlraum 7 durch Übertragung der Kälteleistung von
dem Verdampfer 4 in dem Gefrierfach 6 kühlt. Wird nun die Heizvorrichtung 11 eingeschaltet, dann wird
schon an dieser Stelle in dem Verbindungsrohr 10 ein entsprechender Teil des flüssigen Kältemittels verdampfen
und wieder nach oben in den Verflüssiger 8 steigen. Auf diese Weise steht in dem Verdampfer 9
weniger Kältemittel zum Verdampfen zur Verfügung und die übertragene Kälteleistung wird geringer,
ίο Bei der beschriebenen Anordnung ist es zweckmäßig, die Heizvorrichtung 11 zu isolieren, damit möglichst
wenig Wärme nach außen verlorengeht. Wenn möglich, wird daher die Heizvorrichtung 11, wie in dem
dargestellten. Ausführungsbeispiel angedeutet, in die wärmeisolierte Trennwand gelegt, die das Gefrierfach
und das Normalkühlfach voneinander trennen. Es ist jedoch auch möglich, die Verbindungsleitung 10 mit der
Heizvorrichtung in der wärmeisolierten Seitenwand oder der Rückwand des Zweitemperaturen-Kühlschranks
anzuordnen.
Die Wärmeabgabe der Heizvorrichtung kann sowohl durch stufenlose Regelung als auch durch Ein-Aus-Schaltung
einer konstanten Heizleistung den jeweiligen Erfordernissen angepaßt sein. Sie kann darüber hinaus
ein- oder mehrstufig ausgelegt sein. Die Regelung der Heizvorrichtung kann sowohl vom Normalkühlraum
(z. B. von der Oberflächentemperatur des Verdampfers 9) als auch von der Umgebungstemperatur des Zweitemperaturen-Kühlschranks
her erfolgen. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen sein, daß die Verbindungsleitung 10 im Bereich der Heizvorrichtung 11 waagerecht
oder nur mit geringer Neigung verläuft. Auf diese Weise kann durch ein langsameres Abwärtsströmen
des flüssigen Kältemittels an dieser Stelle eine bessere Ausnutzung der Heizleistung erreicht werden.
Bei einem mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ausgestatteten Sekundärsystem ist es möglich, den
Sekundär-Verdampfer 9 periodisch abzutauen. Dies geschieht bei der oben erwähnten Ein-Aus-Schaltung
einer konstanten Heizleistung auf einfache Weise dadurch, daß man die Oberflächentemperatur des Sekundär-Verdampfers
9 über 00C ansteigen läßt, wenn die Heizvorrichtung 11 eingeschaltet ist. Dies gilt natürlich
nur, wenn die Betriebstemperatur in dem Normalkühlraum über 00C liegt.
Soll die Betriebstemperatur dagegen in einem Bereich um 00C oder darunter liegen, dann kann zum sicheren
Abtauen des Sekundär-Verdampfers auf diesem die zusätzliche Heizvorrichtung 12 angeordnet sein,
welche dann gleichzeitig mit der Heizvorrichtung 11 eingeschaltet werden kann.
Ist es jedoch erforderlich, die Heizvorrichtung 11 stufenlos zu regeln, so wird ein vollautomatisches Abtauen
dadurch möglich, daß z. B. durch eine Steueruhr einmal täglich die maximale Heizleistung eingeschaltet
wird. Für eine dabei vorgesehene zusätzliche Heizvorrichtung 12 gilt dabei das gleiche wie oeben.
Da im Sekundär-Verflüssiger 8 unabhängig vom jeweiligen
Betriebszustand des Sekundärsystems immer die gleiche Kältemittelmenge verflüssigt wird, kann die
Temperatur im Gefrierfach 6 nicht durch das Abtauen des Sekundär-Verdampfers 9 beeinflußt werden.
Im Fall, daß der Verdampfer 4 aus einer walzgeschweißten Verdampferplatte hergestellt ist, kann es
zweckmäßig sein, das Kanalsystem des Sekundär-Verflüssigers 8 in dieser Verdampferplatte vorzusehen und
diese in bekannter Weise zusammen mit dem Kanalsy-
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stem des Verdampfers 4 in einem Arbeitsgang herzustellen.
Der Sekundär-Verdampfer 9 kann beliebig mit relativ großer oder auch kleiner Oberfläche ausgelegt sein,
' je nachdem, ob in dem Normalkühlfach eine hohe relative Luftfeuchtigkeit herrschen soll oder ob die Herstellungskosten
des Verdampfers niedrig gehalten werden sollen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Kühlgerät, insbesondere Zweitemperaturen-Kühlschrank, mit einem Primär-Kühlsystem zum
Kühlen eines Kühlraums tiefer Temperatur (Gefrierfach) und einem mit dem Verdampfer dieses
Kühlraums gekoppelten, zum Kühlen eines zweiten Kühlraums (Normalkühlfach) dienenden Sekundär-Kühlsystem,
dessen Verflüssiger und Verdampfer durch eine einzige, mit einer Heizvorrichtung ausgestatteten
Rohrleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizvorrichtung(11)
eine in Abhängigkeit von der Innentemperatur im Normalkühlfach (7) steuerbare und gegen Wärmeverluste
nach außen mit einem Wärmedämmstoff isolierte ein- oder mehrstufige elektrische Widerstandsheizung
verwendet ist, durch deren variable Heizleistung das Sekundär-Kühlsystem unabhängig
von dem Primär-Kühlsystem regel- und abtaubar ist.
2. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (11) an einem in
der wärmeisolierten Trennwand zwischen dem Gefrierfach (6) und dem Normalkühlfach (7) liegenden
Abschnitt der Rohrleitung (10) angeordnet ist.
3. Kühlgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung des
Abtauvorgangs an dem Sekundär-Verdampfer (9) eine zusätzliche Heizvorrichtung (12) angeordnet
ist, die zum Abtauen des Sekundär-Verdampfers (9) zusammen mit der Heizvorrichtung (11) einschaltbar
ist.
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