DE4010304C1 - Transportable, two temp. refrigerator for medical use - has vaporising section assigned to lower temp. compartment serving as post vaporiser for higher temp. compartment - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere ein transportables Zweitemperatu­ ren-Kühlgerät für medizinische Zwecke, in dessen kompressorbetriebenen Kältekreis­ lauf wenigstens zwei, den Fächern unterschiedlicher Temperatur zugeordnete Ver­ dampfer mit je einem vorgeschalteten Drosselorgan einander parallel liegen, deren Kältemittelzufuhr von jeweils einem, dem entsprechenden Fach zugeordneten und in Abhängigkeit von dessen Temperaturverhalten schaltenden Regelorgan beeinflußt wird, wobei das dem Fach tieferer Temperatur zugeordnete Regelorgan den Stromkreis des Kompressors und das dem wärmeren Fach zugeordnete Regelorgan das dessen Ver­ dampfer vorgeschaltete Drosselorgan steuert.

Bei einem aus der DE-OS 28 00 285 bekannten Zweitemperaturen-Kühlgerät für Haushaltszwecke ist dem als Drosselorgan für den Verdampfer im wärmeren Fach dienenden Kapillarrohr ein Magnetventil vorgeschaltet, welches in Abhängigkeit vom Temperaturverlauf in diesem Fach betätigt wird und dabei die Zufuhr von flüssigem Kältemittel zu diesem Verdampfer freigibt oder sperrt. Dem Magnetventil kann ein als Abtauheizung für diesen Verdampfer wirkender Heizwiderstand parallel geschaltet sein, welcher über einen Umschalter gegensinnig zum Schaltzustand des Magnetven­ tils an Spannung gelegt wird und somit den Verdampfer für das wärmere Fach durch Wärmezufuhr abtaut, während das geschlossene Magnetventil die Zufuhr von flüssigem Kältemittel unterbricht.

Entsprechend einer Variante dieser bekannten Anordnung wird vorgeschlagen, das Magnetventil sowohl vom Regler für das wärmere Fach als auch demjenigen des käl­ teren Fachs zu schalten. Letzterer betätigt hierbei einen Umschalter, der das Mag­ netventil entgegengesetzt zum Schaltzustand des den Kompressor-Stromkreis schlie­ ßenden Schalters an Spannung legt. Hierdurch wird bei abgeschaltetem Kompressor das Magnetventil geöffnet, um einen raschen Druckausgleich im System herbeizufüh­ ren.

Bei den bekannten Systemen ist es erforderlich, den beide Verdampfer versorgenden Kältekreislauf mit einem ausreichend großen, dem Kompressor vorgeschalteten Sammler auszustatten, der als Dampfdom wirkt. Dieser Sammler hat die Aufgabe, den für den Verdampfer im wärmeren Fach bestimmten Volumenanteil der Kälte­ mittelfüllung im Kältekreislauf vorübergehend zu speichern, wenn im kalten Zustand die Zufuhr von flüssigem Kältemittel zu diesem Verdampfer durch das geschlossene Magnetventil gesperrt ist. Der Sammler soll hierbei verhindern, daß der Verdampfer im Fach tieferer Temperatur bei geschlossenem Magnetventil überflutet wird, da an­ derenfalls flüssiges Kältemittel in den Kompressor gelangen und dort zu äußerst schädlichen, unter Umständen dessen Zerstörung verursachenden Flüssigkeitsschlägen führen könnte.

Ein derartiger Sammler ist auch erforderlich, wenn das Magnetventil entsprechend den aus den US-PS 25 39 908 und 30 65 608 hervorgehenden Anordnungen hinter dem Verdampfer des wärmeren Fachs im Kältekreislauf liegt.

Der zur Vermeidung von Flüssigkeitsschlägen im Kompressor notwendige Sammler macht jedoch zusätzliche, mit erhöhten Kosten verbundene Einbauten erforderlich und hat zudem einen erheblichen Raumbedarf im Kühlgerät. Dies ist insbesondere dann von großem Nachteil, wenn kleinere Einheiten, wie beispielsweise transportable Geräte für medizinische Zwecke mit einem derartigen Kältesystem ausgestattet werden sollen.

Darüber hinaus müssen die bei den bekannten Geräten zur Regelung der Kältemit­ telzufuhr im Verdampfer des wärmeren Faches verwendeten Magnetventile zur exak­ ten Einhaltung des Temperaturverlaufs innerhalb des Regelspiels verhältnismäßig oft geschaltet werden. Dies führt jedoch zu einem erhöhten Energieverbrauch solcher Geräte und ist somit insbesondere bei netzunabhängigen, aus alternativen Energie­ quellen, wie beispielsweise Solarbatterien und dergleichen unter Zwischenschaltung von Akkumulatoren gespeisten transportablen Geräten sehr nachteilig, da hierdurch deren Betriebszeit bis zum nächsten Wiederaufladen stark verkürzt wird. Die bei derartigen Geräten angestrebte möglichst lange Einsatzfähigkeit bei netzunabhängi­ gem Betrieb mit nur einer Batterieladung läßt sich daher nur mit Hilfe von größe­ ren und somit auch schwereren Akkumulatoren erkaufen, was einerseits deren Ko­ sten erhöht und andererseits deren Transportfähigkeit erheblich vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln ein Kühlgerät der eingangs näher beschriebenen Art zu schaffen, das preiswert herzustellen ist, bei ge­ ringer Außenabmessung und geringem Gewicht einen möglichst großen Nutzraum bie­ tet und zudem einen niedrigen Energieverbrauch hat.

Diese Aufgabe wird nach der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der dem Fach tieferer Temperatur zugeordnete Verdampfer einen diesem nachgeschalteten Verdampferabschnitt aufweist, welcher als Nachverdampfer Wärme aus dem Fach höherer Temperatur aufnimmt, sofern er über den vorgeschalteten Verdampfer mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist.

Der erfindungsgemäß dem Verdampfer des Fachs tiefer Temperatur nachgeschaltete und als Nachverdampfer Wärme aus dem Fach höherer Temperatur aufnehmende Verdampferabschnitt bewirkt, daß - sofern der Kompressor vom Regler des Fachs tieferer Temperatur eingeschaltet und das Magnetventil im wärmeren Fach geschlos­ sen ist - ggf. den Verdampfer des Fachs tiefer Temperatur überflutendes überschüs­ siges Kältemittel durch Wärmeaufnahme im Fach höherer Temperatur restlos ver­ dampft und somit ausschließlich in der Gasphase zum Kompressor zurückkehren kann. Auf diese Weise wird der anderenfalls zur Vermeidung von Flüssigkeitsschlägen er­ forderliche Sammler eingespart.

Die Nachverdampfung im Fach höherer Temperatur hat aber auch zur Folge, daß hier ein gleichmäßiger Temperaturverlauf herrscht, so daß das Magnetventil nur ge­ legentlich - etwa nach dem Einlagern von größeren Mengen warmen Kühlguts oder bei hohen Außentemperaturen - schaltet und dabei Strom verbraucht. Hierdurch läßt sich auf einfache Weise eine beachtliche Energieeinsparung erzielen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der nachgeschaltete Verdampferabschnitt gegenüber dem Verdampfer des wärmeren Faches kleiner di­ mensioniert ist.

Hierdurch wird auf einfache Weise mit Sicherheit vermieden, daß die Temperatur im wärmeren Fach und bei länger dauernden, vom Regler im Fach tiefer Temperatur gesteuerten Kühlperioden nicht unter die untere Grenze absinken und das dort eingelagerte Kühlgut schädigen könnte.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß der nachgeschaltete Verdampferabschnitt mit dem dem wärmeren Fach zugeordneten Verdampfer zu einer Verdampferplatine integriert ist.

Die Verdampferplatine kann in einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung als walzgeschweißte Platte ausgebildet sein, in der die den beiden Verdampferabschnitten zugeordneten Kanäle wenigstens abschnittsweise einander parallel verlaufen.

Schließlich ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen, daß die einander parallel laufenden Kanäle beider Verdampferabschnitte in dem in Strömungsrichtung des Kältemittels hinten liegenden Abschnitt der Platte verlaufen und einen gemeinsamen Saugrohr-Anschluß aufweisen.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung an Hand eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Schaltungsschemas erläutert.

Ein lediglich als vereinfachtes Schaltschema seiner wesentlichen Elemente darge­ stellter, geschlossener Kältekreislauf 1 für einen kompressorbetriebenen Zweitempe­ raturen-Kühlschrank, der in der Zeichnung nur durch dessen Tiefkühlfach 2 und des­ sen Normalkühlfach 3 repräsentierende, mit gestrichelten Linien umrissene Felder symbolisch dargestellt ist, weist einen Motorverdichter 4 auf, dem auf der Drucksei­ te ein Kondensator 5 in der üblichen Weise nachgeschaltet ist. Hinter dem Ausgang des Kondensators 5 befindet sich ein Trockner 6, an den sich im weiteren Verlauf des Kältemittel-Kreislaufs eine Verzweigung 7 anschließt, von welcher zwei als Drosselorgane dienende Kapillarrohre 8 und 9 ausgehen. Die Kapillarrohre 8 und 9 liegen einander parallel und sind Verdampfern 10 und 11 vorgeschaltet, die ebenfalls einander parallel liegend den beiden als Tiefkühlfach 2 und als Normalkühlfach 3 bezeichneten Fächern unterschiedlicher Temperatur zugeordnet sind. Der dem Fach tieferer Temperatur bzw. dem Tiefkühlfach 2 zugeordnete Verdampfer 10 weist zu­ sätzlich einen diesem nachgeschalteten Verdampferabschnitt 10′ auf, welcher als Nachverdampfer Wärme aus dem hier als Normalkühlfach 3 bezeichneten Fach höhe­ rer Temperatur aufnimmt.

Die Ausgänge des dem Normalkühlfach 3 zugeordneten Verdampfers 11 und des ebenfalls im Normalkühlfach 3 liegenden und dem Verdampfer 10 des Tiefkühlfachs 2 nachgeschalteten Verdampferabschnitts 10′ sind an eine gemeinsame Saugleitung 12 angeschlossen, durch die der Kreislauf zum Kompressor 4 geschlossen wird. Die Saugleitung 12 steht über einen Wärmetauscher 13 in wärmetauschender Verbindung mit den beiden als Drosselorgane dienenden Kapillarrohren 8 und 9. Als Wärmetau­ scher 13 ist bei dem dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiel der besse­ ren Übersicht wegen ein zusätzliches Element dargestellt. In der Praxis wird man die beiden Kapillarrohre 8 und 9 in der üblichen Weise auf eine längere Strecke in­ nerhalb oder eng anliegend außen an dem diesen gegenüber mit einem wesentlich größeren Durchmesser ausgestatteten Saugrohr 12 verlegen.

In dem beschriebenen und dargestellten Kältekreislauf 1 liegt hinter der Verzwei­ gung 7 in dem als Drosselorgan für den dem Normalkühlfach 3 zugeordneten Ver­ dampfer 11 dienenden Kapillarrohr 9 ein Magnetventil 14. Dieses, im unerregten Zu­ stand geschlossene Magnetventil 14 dient dazu, die Kältemittelzufuhr zu dem Ver­ dampfer 11 in dem mit höherer Temperatur betriebenen Normalkühlfach 3 in Ab­ hängigkeit von dessen Temperaturverlauf zu steuern. Zu diesem Zweck befindet sich im Normalkühlfach 3 der Fühler eines nicht dargestellten Temperaturreglers, der beim Überschreiten seines vorwählbaren oberen Schaltpunktes das Magnetventil 14 öffnet.

Die Temperatur im Gefrierfach 2 wird dagegen vom Fühler eines ebenfalls nicht dargestellten Reglers erfaßt, der in bekannter Weise beim Überschreiten eines obe­ ren Schaltpunktes mit seinen Kontakten den Stromkreis des Kompressors 4 schließt.

In diesem Falle läuft der Kompressor 4 an, so daß nach kurzer Anlaufphase flüssiges Kältemittel durch das Kapillarrohr 8 in den dem Tiefkühlfach 2 zugeordneten Ver­ dampfer 10 gelangt und durch die dort stattfindende Verdampfung die Temperatur im Gefrierfach 2 absenkt. Sofern dabei das Magnetventil 14 geschlossen ist, tritt nach kurzer Laufdauer - deren Länge im wesentlichen durch die Menge der Kälte­ mittelfüllung im System und dem zur Verfügung stehenden Kanal-Volumen bestimmt ist - mit dem Kältemitteldampf flüssiges Kältemittel aus dem Verdampfer 10 in den diesen als Nachverdampfer nachgeschalteten Verdampferabschnitt 10′ über, wo es dann unter Wärmeaufnahme und dadurch bedingter Absenkung der Temperatur im Normalkühlfach 3 restlos verdampft. Die Kältemittelfüllung des Systems ist dabei so auf das Kanalvolumen des Verdampfers 10 und der ihm nachgeschalteten, als Nach­ verdampfer wirkenden Verdampferabschnitts 10′ abgestimmt, daß hierbei die Tem­ peraturbedingungen im Normalkühlfach 3 gerade erfüllt werden. Liegt jedoch im Normalkühlfach 3 - etwa nach dem Einlagern einer größeren Menge zunächst noch warmem Kühlgutes oder bei herrschenden hohen Außentemperaturen - ein größerer Kältebedarf vor, so schaltet der Regler im Normalkühlfach 3 das Magnetventil 14. Somit strömt flüssiges Kältemittel direkt vom Verteiler 7 über das Drosselrohr 9 in den Verdampfer 11 im Normalkühlfach 3. Somit werden in diesem Zustand sowohl das Tiefkühlfach 2 als auch das Normalkühlfach 3 gekühlt. Ist schließlich die ge­ wünschte Temperatur in beiden Fächern erreicht, schaltet der dem Tiefkühlfach 3 zugeordnete Thermostat den Kompressorstromkreis ab.

Abweichend von der schematischen Darstellung des Ausführungsbeispieles wird man in der Praxis den als Nachverdampfer dienenden Verdampferabschnitt 10′ mit dem oberen Abschnitt des Verdampfers 11 im Normalkühlfach 3 in wärmetauschende Verbindung bringen und dabei die Drosselkapillare 9 von unten in den Verdampfer 11 einführen. Auf diese Weise wird die im allgemeinen im oberen Bereich des Normal­ kühlfaches 11 herrschende höhere Temperatur dazu genutzt, das im Verdampferab­ schnitt 10′ anwesende flüssige Kältemittel restlos zu verdampfen. Hiernach läßt sich auch vermeiden, daß an kalten Stellen des Verdampfers 11 ein unerwünschtes Rück­ kondensieren des bereits im Verdampferabschnitt 10′ restlos verdampften Kältemit­ tels stattfindet.

Claims (5)

1. Kühlgerät, insbesondere transportables Zweitemperaturen-Kühlgerät für medi­ zinische Zwecke, in dessen kompressorbetriebenem Kältekreislauf wenigstens zwei, den Fächern unterschiedlicher Temperatur zugeordnete Verdampfer mit je einem vorgeschalteten Drosselorgan einander parallel liegen, deren Kälte­ mittelzufuhr von jeweils einem, dem entsprechenden Fach zugeordneten und in Abhängigkeit von dessen Temperaturverhalten schaltenden Regelorgan beein­ flußt wird, wobei das dem Fach tieferer Temperatur zugeordnete Regelorgan den Stromkreis des Kompressors und das dem wärmeren Fach zugeordnete Regel­ organ das dessen Verdampfer vorgeschaltete Drosselorgan steuert, da­ durch gekennzeichnet, daß der dem Fach (2) tiefer Temperatur zugeordnete Verdampfer (10) einen diesem nachgeschalteten Verdampferab­ schnitt (10′) aufweist, welcher als Nachverdampfer Wärme aus dem Fach (3) höherer Temperatur aufnimmt, sofern er über den vorgeschalteten Verdampfer (10) mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist.

2. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der nachgeschaltete Verdampfer­ abschnitt (10′) gegenüber dem Verdampfer (11) des wärmeren Faches kleiner dimensioniert ist.

3. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nachge­ schaltete Verdampferabschnitt (10′) mit dem dem wärmeren Fach (3) zuge­ ordneten Verdampfer (11) zu einer Verdampferplatine integriert ist.

4. Kühlgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferplati­ ne als walzgeschweißte Platte ausgebildet ist, in der die den beiden Ver­ dampferabschnitten zugeordneten Kanäle wenigstens abschnittsweise einander parallel laufen.

5. Kühlgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einander parallel laufenden Kanäle beider Verdampferabschnitte (10′ und 11) in dem in Strö­ mungsrichtung des Kältemittels hinten liegenden Abschnitt der Platte verlau­ fen und einen gemeinsamen Saugrohr-Anschluß (12) aufweisen.