DE3445968C1

DE3445968C1 - Kühlgerät, insbesondere Kühlschrank

Info

Publication number: DE3445968C1
Application number: DE19843445968
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr.-Ing. Dr. 7928 Giengen Lotz
Original assignee: Bosch Siemens Hausgerate GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-03-13

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere einen Kühlschrank, mit einer periodisch arbeitenden Kältemaschine und einem ein Kältemittel-Leitungssystem aufweisenden Verdampfer, der während der Stehzeiten der Kältemaschine durch natürlichen Wärmeeinfall und ggf. auch zusätzlich durch Zufuhr von Wärmeenergie abtaubar ist und eine zur Eisbereitung geeignete Gefriervorrichtung aufweist, welche von direkter Wärmeleitung mit dem Verdampfer weitgehend entkoppelt ist.

Bei bekannten Kühlgeräten der genannten Art hat sich gezeigt, daß sich die Eisbereitung und das periodische Abtauen des Verdampfers gegenseitig ungünstig beeinflussen. Während einerseits die gefüllte Eisschale mit ihrer großen thermischen Masse bei gutem Wärmeübergang der Gefriervorrichtung zum Verdampfer den Abtauvorgang erheblich verzögert, wird andererseits ein erheblicher Anteil des in der Eisschale befindlichen Eises beim Abtauen des Verdampfers zum Schmelzen gebracht. Dies hat zur Folge, daß während der auch kurz nach Abschluß des Abtauvorganges keine vollständig gefrorenen Eiswürfel, sondern nur in Wasser gehüllte, unregelmäßige Eisbrocken zur Verfügung stehen. Darüber hinaus bedeutet das teilweise Auftauen des Eises und das Wiedereinfrieren des Schmelzwassers bei aufeinanderfolgenden Abtau- und Kühlzyklen einen erheblichen Energieverlust im Wärmehaushalt des Kühlgerätes. Das regelmäßige Abtauen des Verdampfers ist aber notwendig, da dies eine wesentliche Voraussetzung für die einwandfreie Funktion des Kühlgerätes darstellt. Es ist daher nach der DE-OS 22 24 800 schon vorgeschlagen worden, bei Kühlgeräten der eingangs näher bezeichneten Art als Gefriervorrichtung ein an sich bekanntes, am Wärmetauscher des Kühlgerätes anbringbares Sekundärsystem vorzusehen, welches einen annähernd horizontalen Verdampferabschnitt zur Aufnahme des Gefriergutes und einen sich daran anschließenden abgewinkelten Verflüssigerabschnitt mit einer Kontaktfläche zum Anlegen an den Primär-Verdampfer des Kühlgerätes aufweist. Bei dem aus einer walzgeschweißten Verdampferplatine ausgebildeten Sekundärsystem war mit einem zwischen der Warm- und Kaltseite angeordneten Durchbruch der Wärmeleitung zwischen beiden Teilen weitgehend herabgesetzt.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß auch bei einem derartigen Sekundärsystem während des Abtauens des Verdampfers des Primärsystems immer noch eine sehr starke Wärmeeinwirkung auf die Gefriervorrichtung stattfand. Darüber hinaus war die Ausbildung des Sekundärsystems als vom Verdampfer des Primärsystems unabhängige Platine aufwendig und teuer, zumal das Sekundärsystem zusätzlich mit einem besonderen Arbeitsmittel gefüllt werden mußte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Kühlgeräten der eingangs näher bezeichneten Art mit einfachen Mitteln eine wirksame Gefriervorrichtung zu schaffen, mit der es möglich ist, Eiswürfel herzustellen ohne daß beim Abtauen des Verdampfers eine unerwünschte gegenseitige Beeinflussung beider Vorgänge auftritt und bereits gebildetes Eis vorübergehend wieder auftaut.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die Gefriervorrichtung als ein mit dem Kältemittel-Kanalsystem des Verdampfers durch eine Drosselstrecke verbundenes Quasi-Sekundärsystem ausgebildet ist.

Mit Hilfe der erfindungsgemäß das Kältemittel-Kanalsystem des Verdampfers mit dem Quasi-Sekundärsystem verbindenden Drosselstrecke gelingt es, zusammen mit der weitgehenden thermischen Entkopplung den beim Auftauen des Verdampfers eintretenden Temperaturanstieg gegenüber der Gefriervorrichtung derart zu dämpfen, daß deren Temperatur fast nahezu kontinuierlich bei einer mittleren Verdampfertemperatur unter dem Gefrierpunkt liegt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Kühlgerätes nach der Erfindung wird dadurch erzielt, daß der Verdampfer als walzgeschweißte Verdampferplatine ausgebildet ist, die in einem Abschnitt das Quasi-Sekundärsystem enthält, dessen eine horizontale Stellfläche bildender wärmeaufnehmender Teil gegenüber der Platine durch Einschnitte, Durchbrüche und dgl. weitgehend abgetrennt und mit dieser nur durch Kältemittelkanäle enthaltende Stege verbunden ist.

Eine zusätzliche Verbesserung ergibt sich, wenn nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß der Verdampfer mit einem Dampfdom versehen ist, aus dem der Drosselstrecke flüssiges Kältemittel über ein Siphon zugeführt wird.

Bei einem derart mit dem Verdampfer verbundenen Quasi-Sekundärsystem ist sichergestellt, daß sofort nach Anlauf der Kältemaschine im Anschluß an den Abtauvorgang im Verdampfer flüssiges Kältemittel zur Verfugung steht.

Weitere, in den Ansprüchen gekennzeichnete vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Verdampfersystems für einen Kühlschrank erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine für einen mit einem Rückwandverdampfer ausgestatteten Kühlschrank bestimmte Verdampfer-Platine, mit einem als Gefriervorrichtung dienenden Quasi-Sekundärsystem und

F i g. 2 einen Verdampfer aus der Verdampfer-Platine nach F i g. 1 in betriebsfertigem Zustand, mit einer auf einem horizontalen Abschnitt der Gefriervorrichtung ruhenden Eisschale, in raumbildlicher Darstellung.

Ein als Rückwandverdampfer für einen nicht dargestellten Kühlschrank bestimmter Verdampfer 10, der in der üblichen Weise aus einer mit einem Kältemittel-Kanalsystem 11 versehenen walzgeschweißten Platine gebildet ist, weist zusätzlich eine Gefriervorrichtung 12 auf. Diese ist als Quasi-Sekundärsystem ausgebildet, welches mit dem Kältemittel-Kanalsystem 11 des Verdampfers 10 über eine Drosselstrecke 13 verbunden und in seinem wärmeaufnehmenden Teil 14 von direkter Wärmeleitung mit dem Verdampfer 10 weitgehend entkoppelt ist. Zu diesem Zweck ist der wärmeaufnehmende Teil 14 der Gefriervorrichtung 12 gegenüber dem den Verdampfer 10 bildenden Abschnitt der Platine durch einen Einschnitt 15 sowie einen Durchbruch 16 weitgehend abgetrennt und mit dieser nur durch Kältemittelkanäle 17 enthaltende Stege 18 verbunden. Der Durchbruch 16 ist an seiner oberen Berandung schräg ausgeführt, um einen internen Kältemittelkreislauf innerhalb der Gefriervorrichtung 12 in einer Richtung zu gewährleisten.
Der Verdampfer 10 ist ferner mit einem ein soge-

50 den Abschnitt des Quasi-Sekundärsystems 12 eingeführten Kapillarrohr besteht, das ggf. S-förmig ausgeführt ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß irgendein Drosselorgan, beispielsweise in Form eines an seiner Mantelfläche mit einem Feingewinde versehenen Zylinders oder eines porösen Keramik- oder Sintermetalleinsatzes, in den abfallenden Ast des Siphons 20 mit genauer Passung eingeführt ist.

Die Kältemittelfüllung des dargestellten und beschriebenen Systems ist so bemessen, daß das Flüssigkeitsniveau bei maximaler Füllung oberhalb der Krümmung des Siphons 20, aber dennoch genügend unterhalb der oberen Begrenzung des Dampfdomes 19 liegt, damit auch bei maximaler Füllung gewährleistet ist, daß nur dampfförmiges Kältemittel aus dem Dampfdom 19 abgesaugt wird.

Nach dem bei Inbetriebnahme des Kühlschrankes erfolgenden ersten Füllen des Verdampfers mit flüssigem Kältemittel wird zwar von dem Moment ab, in dem das Flüssigkeitsniveau den Scheitel des Siphons 20 überschreitet, flüssiges Kältemittel in die Gefriervorrichtung hineinlaufen. Da diese jedoch zu Anfang noch warm ist und die Drosselstrecke 13 einen gewissen Durchflußwiderstand hat, gelangt zunächst nur wenig flüssiges Kältemittel in die Gefriervorrichtung. Vielmehr wird sich der Dampfdom 19 bis in die Nähe des oberen Niveaus füllen. Erst im Laufe der nächsten Perioden füllt sich die Gefriervorrichtung langsam mit flüssigem Kältemittel. Bei den Stehzeiten des Verdichters verdampft nun flüssiges Kältemittel aus dem Verdampfer 10 und dem Dampfdom 19 und löst sich in dem Ölsumpf des Verdichters. Sobald auf diese Weise im System ein Druckausgleich stattgefunden hat, erwärmt sich der Verdampfer 10 allmählich bis über den Gefrierpunkt. Dabei verdampft auch ein gewisser Anteil des in der Gefriervorrichtung vorhandenen flüssigen Kältemittels durch die Drosselstrecke 13 hindurch und gelangt in Dampfform über das Siphon 20 und den Dampfdom 19 in den Ölsumpf des Verdichters. Die Drosselstrecke 13 ist dabei so ausgelegt, daß der Wärmeeinfall durch Wärmeleitung über die Stege 18 und ein Großteil der am wärmeaufnehmenden Teil 14 einfallenden Wärme aus der Umgebung durch Nachverdampfen des im wärmeaufnehmenden Teil 14 noch vorhandenen flüssigen Kältemittels kompensiert werden. Dadurch bleibt die auf der horizontalen, wärmeaufnehmenden Fläche 14 der Gefriervorrichtung 12 ruhende Eisschale auch dann noch kalt, wenn am Verdampfer 10 die Oberflächentemperatur den Nullpunkt bereits überschritten hat. Zur Verringerung der Wirkung des Wärmeeinfalles auf den wärmeaufnehmenden Teil 14 der Gefriervorrichtung 12 ist dieser zweckmäßig an seiner Unterseite mit einer Wärmeisolation versehen.
Das aufgrund der Drosselstrecke auch nach dem Ab-

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nanntes Waffelmuster aufweisenden Dampfdom 19 ver- 55 tauen des Verdampfers noch in der Gefriervorrichtung

sehen, aus dem der Drosselstrecke 13 flüssiges Kältemittel über ein Siphon 20 zugeführt wird. Das Siphon 20 gewährleistet hierbei eine Mindestfüllmenge des Verdampfers 10, der Dampfdom ist in seinem Volumen so ausgelegt, daß dieses größer ist als das Gesamtvolumen der flüssigen Kältemittelfüllung des Verdampfers 10 und des Quasi-Sekundärsystems 12. Die Drosselstrecke ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch Einprägen in der Platine des Verdampfers 10 gebildet. Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel kann aber auch vorgesehen sein, daß die Drossel aus einem einerseits in den abfallenden Ast des Siphons und andererseits von oben in den als Kondensator wirken-12 verbliebene flüssige Kältemittel steht nach dem nächsten Verdichteranlauf wieder für den Kältekreislauf in dem Quasi-Sekundärsystem zur Verfügung, sobald der als Kondensator dienende vertikale Abschnitt der Gefriervorrichtung aufgrund der Temperaturabsenkung am Verdampfer kälter wird als der wärmeaufnehmende horizontale Teil 14 der Gefriervorrichtung und der Verdampfungsdruck im Verdampfer 10 unter denjenigen in der Gefriervorrichtung sinkt. In dieser Phase tragen beide Effekte zur Kühlung bei.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist sowohl der als Kondensator dienende vertikale Abschnitt als auch der wärmeaufnehmende horizontale Abschnitt der Ge-

friervorrichtung mit einem Kanalsystem in Form eines Waffelmusters ausgestattet. Bei dem horizontalen Abschnitt ist dabei zweckmäßigerweise die walzgeschweißte Platine nur nach einer, und zwar nach der im Betrieb unten liegenden Seite aufgeblasen, damit durch Vergrößern der Berührungsfläche am Boden der Eisschale ein guter Wärmeübergang stattfindet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Kühlgerät, insbes. Kühlschrank, mit einer periodisch arbeitenden Kältemaschine und einem ein Kältemittel-Leitungssystem aufweisenden Verdampfer, der während der Stehzeiten der Kältemaschine durch natürlichen Wärmeeinfall und ggf. auch zusätzlich durch Zufuhr von Wärmeenergie abtaubar ist und eine zur Eisbereitung geeignete Gefriervorrichtung aufweist, welche von direkter Wärmeleitung mit dem Verdampfer weitgehend entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefriervorrichtung (12) als ein mit dem Kältemittel-Kanalsystem (11) des Verdampfers (10) durch eine Drosselstrecke (13) verbundenes Quasi-Sekundärsystem ausgebildet ist.

2. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (10) als walzgeschweißte Verdampfer-Platine ausgebildet ist, die in einem Abschnitt das Quasi-Sekundärsystem enthält, dessen eine horizontale Stellfläche bildender, wärmeaufnehmender Teil (14) gegenüber der Platine durch Einschnitte (15), Durchbrüche (16) und dgl. weitgehend abgetrennt und mit dieser nur durch Kältemittelkanäle (17) enthaltende Stege (18) verbunden ist.

3. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (10) mit einem Dampfdom (19) versehen ist, aus dem der Drosselstrecke (13) flüssiges Kältemittel über ein Siphon (20) zugeführt wird.

4. Kühlgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Siphon (20) eine Mindestfüllmenge des Verdampfers (10) gewährleistet und das Volumen des Dampfdomes (19) größer ist als das Gesamtvolumen der flüssigen Kältemittelfüllung des Verdampfers und des Quasi-Sekundärsystems (12).

5. Kühlgerät nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstrecke (13) durch Einprägen eines definierten Drosselstückes in der Platine des Verdampfers (10) gebildet ist.

6. Kühlgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstrecke (13) am höchsten Punkt des als Kondensator wirkenden Abschnitts in das Quasi-Sekundärsystem (12) eingeführt ist.

7. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (16) an seiner dem Kondensator des Quasi-Sekundärsystems (17) zugeordneten Begrenzung einseitig schräg ausgebildet ist.

8. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Drosselstrecke (13) ein S-förmig gebogenes Kapillarrohr verwendet ist, das in der walzgeschweißten Verdampfer-Platine durch Einprägen fixiert ist.