DE19736916A1 - Kältegerät mit mehreren Bereichen unterschiedlicher Temperatur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät mit mehreren Bereichen unterschiedlicher Temperatur.

Derartige Kältegerät weisen in der Regel innerhalb desselben Gerätes einen Kühl- und einen Gefrierbereich sowie häufig auch ein sogenanntes 0°C-Fach auf. Dabei ist üblicherweise der Ge­ frierbereich ein lediglich durch ein Fach oder eine Klappe vom herkömmlichen Kühlbereich abgetrenntes, sogenanntes "Gefrier- oder Drei-Sterne-Fach" oder ein komplett abgetrennter zusätzli­ cher Kühlraum sein. Auch das 0°C-Fach ist üblicherweise als se­ parat abgetrenntes Fach vorhanden. Derartige Mehrzonen- Kältegeräte werden meist als sogenannte No-Frost-Geräte aufge­ baut, bei denen die Kühlung durch Einleitung eines in einem se­ paraten Raum abgekühlten Luftstrom erzielt wird.

In der Regel ergibt sich bei diesen Mehrzonen-Geräten ergibt sich das Problem, daß dem Kühl- und der Gefrierbereich jeweils ein Verdampferabschnitt zugewiesen ist, die beide an denselben Kühlkreislauf angeschlossen sind. Die unterschiedlichen Soll­ temperaturen für die Bereiche werden durch unterschiedliche Di­ mensionierung der Verdampferabschnitte und deren Anordnung im Kältemittelkreislauf realisiert.

Ein Problem besteht nun grundsätzlich darin, daß die regelungs­ technischen Anforderungen, die die einzelnen Bereiche stellen, aufgrund der unterschiedlichen Nutzung durchaus unterschiedlich sind. Dem Kühlbereich wird vergleichsweise häufig warmes Kühl­ gut zugeführt und gekühltes Kühlgut entnommen, so daß häufig erwärmte Raumluft in den Kühlbereich einströmt und deshalb häu­ fig Kältebedarf besteht. Überdies wird verbraucherseitig für den Kühlbereich eine flexible Regelung der Solltemperatur er­ wartet. Für den Gefrierbereich ist dagegen eine stets annähernd konstante Gefriertemperatur gewünscht und im Hinblick auf den Gefrierbrand auch erforderlich. Ebenfalls ist es für die Halt­ barkeit des im 0°C-Fach angeordneten Kühlgut-s erforderlich, daß diese Vorzugstemperatur nach der Einlagerung warmen Kühlgut schnell erreicht und anschließend nur noch sehr geringfügig un­ ter- oder überschritten wird.

Die Erfüllung derartiger Anforderungen an ein Gerät mit 0°C- Fach sind eigentlich nur mit den Umluftkühlgeräten (No-Frost- Geräten) oder mit mehrmaschinigen Kühlgeräten mit stiller Küh­ lung erfüllbar. Im besonderen ist die Einstellung und enge Ein­ haltung einer zwischen der normalen Gefrier- und Kühltemperatu­ ren liegenden Temperatur in einem separat hierfür vorgesehen Fach schwierig. Diese Temperatur wird nachfolgend als Vorzug­ stemperatur bezeichnet.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Isttempera­ tur eines solchen Bereichs mit Vorzugstemperatur im Hinblick auf die von der Nutzung her verschiedenen und räumlich und/oder kältetechnisch angekoppelten anderen Kühl/Gefrierbereiche zu stabilisieren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Kältegerät mit mehreren Bereichen unterschiedlicher Temperatur gelöst, wobei

• a) ein Bereich mit einer annähernd konstant zu haltender Vor­ zugstemperatur vorgesehen ist;
• b) ein diesen Bereich kühlender Verdampferabschnitt vorgesehen ist;
• c) diesem Verdampferabschnitt ein Kältespeicher (11) mit einem Kältespeichermedium zugeordnet ist; und
• d) die Verharrungstemperatur dieses Kältespeichermediums annä­ hernd gleich der Vorzugstemperatur ist.

Grundsätzlich ist es bekannt, zur Spitzenlastbewältigung in Klimaanlagen oder zur Überbrückung von Kompressorstandzeiten in Großkühlanlagen , wie sie im Gaststätten oder Supermarktbereich eingesetzt werden, Kältespeicher einzusetzen. Beispielsweise ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 93 16 729.6 ein Kühl- oder Gefriergerät bekannt, bei dem auf einem innerhalb eines Kühlraumes angeordneten Verdampfer ein Kältespeicher befestigt ist. Mit diesem Kältespeicher sollen Stromausfallzeiten oder bewußt in Kauf genommene Kompressorstandzeiten überbrückt wer­ den. Es stellt sich jedoch das Problem, daß das mit dem Kälte­ speicher gewonnene Temperatur-Beharrungsvermögen der für den Kühlbereich verbraucherseitig gewünschten Regelbarkeit zuwider­ läuft. Darüber hinaus bestünde die Gefahr, daß im Falle eines Durchfrierens des im Kältespeicher befindlichen Speichermediums die Kühltemperatur für lange Zeit in einem für die Lebensmit­ tellagerung unzuträglichen Temperaturbereich verbleiben würde.

Gerade dieses allgemein als nachteilig empfundene Temperatur- Verharrungsvermögen wird gemäß der Erfindung infolge, einer ge­ eigneten Anpassung der Verharrungstemperatur des Wärmespeicher­ mediums genutzt, hierfür bestimmte Bereiche innerhalb des Ge­ räts auf der Vorzugstemperatur zu halten.

Es wird hiermit entgegen dem allgemeinen Trend ganz bewußt in Kauf genommen, daß zusätzlich oder anstelle des kompressorbe­ triebenen Verdampfers auch der Kältespeicher diesem Bereich Wärme entzieht. Insbesondere durch den Einsatz eines Kältespei­ chermediums mit großem Wärmeaufnahmevermögen, wie vorzugsweise einer eutektischen Sole, kann somit bei geringem Kompressorein­ satz und damit Energieaufwand die gefordert konstante Tempera­ tur eingehalten werden. Etwaige Beeinflussungen der Isttempera­ tur dieses Bereichs beispielsweise durch einen Temperaturan­ stieg im Kühlbereich können zumeist allein durch den Kältespei­ cher aufgefangen werden, wodurch die gewünschte größere Tempe­ raturkonstanz in diesem Bereich realisiert ist.

In einfacher Weise kann ein entsprechender Kältespeicher im we­ sentlichen unmittelbar auf den Plattenförmigen Verdampferab­ schnitt aufgesetzt sein. Diese Lösung bietet den Vorteil einer einfachen und damit kostengünstigen Herstellung. Darüber hinaus kann diese Ausführung auch bei bestehenden Kühl- Gefrierkobinationen nachgerüstet werden.

Der Vorteil des größeren Temperatur-Beharrungsvermögens kann dann nachteilig sein, wenn das Gerät abgetaut werden soll oder zumindest zeitweise eine flexiblere Temperaturregelung ge­ wünscht ist. Dieses Problem kann in als solcher aus der G 93 16 729.6 bekannten Weise dadurch gelöst werden, daß mittels eines gesteuert befüllbaren Spaltes zwischen Verdampferabschnitt und Kältespeicher der Kältespeicher thermisch an den Verdampfer ge­ koppelt oder von ihm entkoppelt werden kann.

Der Kältespeicher kann auch innerhalb des Verdampfers inte­ griert werden. Für diese Lösung spricht in erster Linie der re­ duzierte Platzbedarf.

In vorteilhafter Weiterbildung kann bei Bedarf ein im Bereich mit Vorzugstemperatur angeordneter Lüfter zugeschaltet werden. Hierdurch wird eine zusätzliche Wärmeaufnahme des Speichermedi­ ums des Kältespeicher und damit eine zusätzliche Kühlwirkung erzielt. Demnach muß der Kompressor zunächst nicht eingeschal­ tet werden, wenn die Isttemperatur nur in diesem Bereich über der Solltemperatur liegt. Möglicherweise kann die Solltempera­ tur allein über das Zuschalten des Lüfters erreicht werden. Der Vorteil dieser Ausführung liegt also in der Bereitstellung ei­ nes von der Temperaturregelung des sonstigen Kühlkreises unab­ hängigen und zusätzlichen Stellgliedes für die ausschließliche Temperaturregelung dieses Bereichs.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt ein Kühl­ gerät 1 in einem schematisch dargestellten Querschnitt.

Das Kühlgerät 1 umfaßt räumlich voneinander getrennt einen Kühlbereich 2 und einen 0°C-Bereich 3, die jeweils über einen Kühlbereich-Verdampferabschnitt 4 und einen 0°C-Bereich- Verdampferabschnitt 5 gekühlt werden. Beide plattenförmige Ver­ dampferabschnitte 4, 5 sind über eine gemeinsame Kältemittellei­ tung 6 mit einem Kompressor 7 verbunden. Der Kompressor 7 ist seinerseits an einen üblicherweise auf der Geräterückseite be­ findlichen Verflüssiger 10 angeschlossen.

Auf der dem 0°C-Bereich 3 zugewandten Seite des plattenförmigen Verdampferabschnitts 5 ist ein mit einem Kältespeichermedium befüllter, Kältespeicher 11 nahezu über die gesamte flächenhafte Ausdehnung des Temperaturaustauschbereichs des Verdampferab­ schnitts 5 angeordnet. Dem Kältespeicher 11 ist ein Lüfterele­ ment 12 zugeordnet. Das Lüfterelement 12 ist in nicht darge­ stellter Weise gegenüber dem übrigen 0°C-Bereich 3 beispiels­ weise durch ein Gitterelement abgeschirmt, daß zwar eine nahezu ungehinderte Luftzirkulation einerseits, aber ein Hineingreifen oder Hineinstecken andererseits ausgeschlossen ist. Der vom be­ darfsweise zuschaltbaren Lüfterelement 12 geförderte Luftstrom überstreicht im Betrieb die plane Oberfläche des Kältespeichers 11.

Nachstehend wird die Funktion des Kühlgeräts 1 erläutert:
Zusätzlich zu der beim Verdampfungsvorgang des Kältemittels in­ nerhalb der Verdampferabschnitte 4, 5 vom Kältemittel aufgenom­ men Wärme entzieht innerhalb des 0°C-Bereichs 3 das innerhalb des Kältespeichers 11 aufgenommene Speichermedium dem 0°C-Bereich 3 Wärme. Hierdurch entsteht eine zusätzliche unabhängi­ ge Pufferwirkung sowohl hinsichtlich einer unerwünschten Unter­ schreitung der Vorzugstemperatur von 0°C als einer unerwünsch­ ten Überschreitung der Vorzugstemperatur.

Insgesamt ist daher das Temperatur-Beharrungsvermögen des 0°C-Bereichs 3 infolge geeigneter Anpassung der Beharrungstempera­ tur des Kältespeichermediums gestärkt. Eine zusätzliche Rege­ lungsmöglichkeit und Kühlwirkung kann dadurch erzielt werden, daß der im Bereich 3 angeordnete Lüfter 12 bedarfsweise zuge­ schaltet wird. Es ist mit dem Ausführungsbeispiel somit ein Kühlgerät 1 mit verbesserter Konstanthaltung der Temperatur in einem Bereich mit erwünschter Vorzugstemperatur realisiert und die Kühlwirkung bei gleichzeitig reduziertem Energiebedarf und zusätzlichem Regelungskomfort beschrieben.

Claims (7)

1. Kältegerät mit mehreren Bereichen unterschiedlicher Tempera­ tur, wobei

• a) ein Bereich mit einer annähernd konstanten Vorzugstemperatur vorgesehen ist;
• b) ein diesem Bereich kühlender Verdampferabschnitt vorgesehen ist;
• c) diesem Verdampferabschnitt ein Kältespeicher (11) mit einem Kältespeichermedium zugeordnet ist; und
• d) die Verharrungstemperatur dieses Kältespeichermediums annä­ hernd gleich der Vorzugstemperatur ist.

2. Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorzugstemperatur 0°C beträgt.

3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältespeichermedium eine an die Vorzugstemperatur angepaßte eutektische Sole umfaßt.

4. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältespeicher (11) im wesentlichen unmittelbar auf dem zu­ mindest annähernd plattenförmigen Verdampf erabschnitt (5) ange­ ordnet ist.

5. Kältegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verdampferabschnitt (5) und dem Kältespeicher (11) ein mit einer wärmeleitenden Flüssigkeit gesteuert befüllbarer Spalt vorgesehen ist.

6. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältespeicher (11) in den, vorzugsweise als Roll-Band- oder Z-Band-Verdampfer ausgebildeten, Verdampferabschnitt (5) inte­ griert ist.

7. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kältespeicher (11) ein Lüfterelement (12) derart zugeordnet ist, daß die vom Lüfterelement (12) geförderte Luftmenge zumin­ dest im wesentlichen einen flächigen Austauschbereich des Käl­ tespeichers (11) überstreicht.