DE1601010C3 - Kühlgerät, insbesondere Zweitemperaturen-Kühlschrank - Google Patents

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)

16 Ol 010 Patentansprüche:

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.