DE4122165A1 - Zwei-temperatur-kaelteanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zwei-Temperatur- Kälteanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator, einem ersten Verdampfer für ein Fach geringerer Tempera­ tur, einem zweiten Verdampfer für ein Fach höherer Tem­ peratur, sowie einer Umschaltventilanordnung, deren Eingang mit dem Kondensatorausgang und deren beiden Ausgänge je über eine Expansionsvorrichtung mit dem Eingang eines der beiden Verdampfer verbunden ist.

Bei einer bekannten Kälteanlage dieser Art (DE-PS 31 05 414) ist der Ausgang des zweiten Verdampfers mit einem Anschlußpunkt inmitten der Länge des ersten Ver­ dampfers verbunden. Der Rest des ersten Verdampfers wird daher, solange der Verdichter läuft, unabhängig von der Stellung des Umschaltventils vom Kältemittel durchströmt. Bei dieser Anlage ist es nicht möglich, den beiden Fächern unterschiedlicher Temperatur, insbe­ sondere also einem Gefrierfach und einem Kühlfach, unab­ hängig voneinander eine gewünschte Kälteleistung zukommen zu lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälte­ anlage der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der eine größere Unabhängigkeit beim Betrieb der beiden Verdampfer gegeben ist und insbesondere ein individuel­ les Abtauen, selbst bei laufendem Verdichter erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ausgänge der beiden Verdampfer mit der Saugleitung des Verdichters verbunden sind und in der Ausgangsleitung des ersten Verdampfers ein in Saugrichtung öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.

Bei diesem Aufbau der Kälteanlage ist jedem der beiden Fächer ein eigener Verdampfer zugeordnet. Da immer nur einer der Verdampfer über die Umschaltventilanordnung Kältemittel zugeführt erhält, wird nur das zugehörige Fach mit Kälteleistung versorgt, während das andere Fach unbeeinflußt bleibt. Die beiden Verdampfer können optimal für ihren Zweck ausgelegt werden. Der zweite Verdampfer kann unabhängig von der Verdampfungstemperatur im ersten Verdampfer betrieben werden. Hierdurch können die Eigenschaften des Verdichters besser ausgenutzt werden. Da ein Kühlfach-Verdampfer häufiger eingeschaltet wird als ein Gefrierfachverdampfer und wegen der höheren Verdampfertemperatur eine höhere Kälteleistung als auch einen besseren Leistungsfaktor als der Gefrierfachver­ dampfer besitzt, verbessert sich der Wirkungsgrad eines Kühlmöbels insgesamt.

Das jeweils abgeschaltete Fach kann enteist werden. Die Enteisungsleistung kann gering gehalten werden. Denn der erste Verdampfer, der wegen seiner geringeren Einschalthäufigkeit langsamer vereist, braucht lediglich in größeren Zeitabständen abgetaut zu werden. Und beim zweiten Verdampfer ist vielfach eine verlängerte Ab­ schaltzeit für das Entreifen ausreichend.

Allerdings muß dafür gesorgt werden, daß die beiden Verdampfer nicht über ihre beiden Ausgänge miteinander kommunizieren. Hierfür sorgt das Rückschlagventil in der Ausgangsleitung des ersten Verdampfers. Es öffnet immer dann, wenn Kältemitteldampf aus dem ersten Verdamp­ fer austreten muß, sperrt aber bei abgeschaltetem ersten Verdampfer gegen den Eintritt von Kältemittel aus dem zweiten Verdampfer.

Wenn der zweite Verdampfer abgeschaltet ist, ergibt sich eine Sperre gegen den Eintritt von Kältemittel aus dem ersten Verdampfer in aller Regel bereits aufgrund der Druckverhältnisse. Denn in dem auf höherer Temperatur befindlichen zweiten Verdampfer herrscht ein höherer Dampfdruck als in dem auf geringerer Temperatur befind­ lichen ersten Verdampfer. Zur Sicherheit empfiehlt es sich aber trotzdem, auch in der Ausgangsleitung des zweiten Verdampfers ein in Saugrichtung öffnendes Rück­ schlagventil anzuordnen. Damit wird auch berücksichtigt, daß der erste Verdampfer am Ende des Abtauvorganges einen höheren Dampfdruck führen kann.

Ferner ist es günstig, daß die Umschaltventilanordnung außer den beiden Umschaltstellungen eine Schließstellung besitzt, in der beide Verdampfer vom Kondensator abge­ trennt sind. Wenn diese Sperrfunktion beim Abschalten des Verdichters wirksam gemacht wird, entfällt ein Druck­ ausgleich, durch den Kältemittel in unerwünschter Weise zu den Verdampfern transportiert wird. Dies gilt insbe­ sondere, wenn als Expansionsvorrichtungen feste Drosseln, z. B. Kapillarrohre, verwendet werden.

Ein Druckausgleich über die Verdampferausgänge wird durch die in den Ausgangsleitungen angeordneten Rück­ schlagventile verhindert. Man kann aber auch zum Zweck dieser Absperrung in der Saugleitung ein in Saugrichtung öffnendes Rückschlagventil vorsehen.

Infolge dieser zweiseitigen Absperrung ist es möglich, einen Rotationsverdichter zu verwenden, der kein Saugven­ til besitzt und bei dem wegen der unvermeidbaren Undich­ tigkeiten in den Stillstandszeiten Kältemittel von der Druckseite zur Saugseite fließt, so daß kurz nach dem Abschalten des Verdichters der saugseitige Druck stark ansteigt.

Mit besonderem Vorteil ist den Fächern geringerer und höherer Temperatur je eine schaltbare Abtauvorrichtung zugeordnet. Diese Vorrichtungen wirken jeweils auf einen der Verdampfer und verkürzen in üblicher Weise die Abtau­ zeit, so daß kurze Unterbrechungszeiten, in denen der Verdichter den anderen Verdampfer mit Kältemittel ver­ sorgt, für den Abtauvorgang ausreichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform.

In Fig. 1 fördert ein Verdichter 1, hier ein Rotations­ verdichter ist, Kältemittel über eine Druckleitung 2 an einen Kondensator 3. An dessen Ausgang 4 schließt eine Umschaltventilanordnung 5 an. Diese besteht aus zwei Magnetventilen, nämlich einem Zwei-Wege-Schaltventil 6 und einem Drei-Wege-Umschaltventil 7. Der eine Ausgang 8 des Umschaltventils 7 ist über eine Expansionsvorrich­ tung 9, beispielsweise ein Kapillarrohr, mit einem ersten Verdampfer 10 für ein Fach 11 geringerer Temperatur, insbesondere Gefrierfach, verbunden, der andere Ausgang 12 des Umschaltventils 7 über eine Expansionsvorrichtung 13 mit einem zweiten Verdampfer 14 für ein Fach 15 höherer Temperatur, insbesondere ein Kühlfach. Die Aus­ gänge 16 und 16a dieser beiden Verdampfer 10 und 14 sind mit der Saugleitung 17 des Verdichters 1 verbunden, wobei sich in der Ausgangsleitung 18 des ersten Ver­ dampfers 10 ein zur Saugseite hin öffnendes Rückschlag­ ventil 19 und in der Ausgangsleitung 20 des zweiten Verdampfers 14 ein zur Saugseite hin öffnendes Rück­ schlagventil 21 befindet.

Im Fach 11 geringerer Temperatur befindet sich ein erster Thermostat 22, im Fach 15 höherer Temperatur ein Ther­ mostat 23. Die Thermostaten sind über Signalleitungen 24 und 25 mit einer Steuervorrichtung 26 verbunden, die bei Kühlbedarf über eine Steuerleitung 27 den Ver­ dichter 1 einschaltet. Außerdem ist die Steuervorrich­ tung 26 über Steuerleitungen 28 und 29 mit den Magnet­ ventilen der Umschaltventilanordnung 5 verbunden.

Im Fach 11 geringerer Temperatur befindet sich eine Abtau­ vorrichtung 30 in Form einer Heizvorrichtung, im Fach 15 höherer Temperatur eine Abtauvorrichtung 31. Auch diese Abtauvorrichtungen werden über Steuerleitungen 32 bzw. 33 von der Steuervorrichtung 26 aus betätigt. Die Einleitung des Abtauvorganges kann entweder manuell oder in vorbestimmten Abständen oder aufgrund einer speziellen Überwachung erfolgen.

Ein Umschalter 34 an der Steuervorrichtung 26 ermöglicht es, verschiedene Betriebszustände einzuschalten. Norma­ lerweise hat der Thermostat 22 des Fachs 15 höherer Temperatur den Vorrang. Mit Hilfe des Schalters 34 läßt sich aber auch ein Vorrang des Thermostaten 22 im Fach 11 geringerer Temperatur einschalten. Generell kann mit dem Schalter 34 auch ein reiner Betrieb des ersten Verdampfers 10 oder des zweiten Verdampfers 14 einge­ schaltet werden. Weitere Schalterstellungen können dazu dienen, die Abtauvorrichtungen 30 und 31 einzuschalten.

Wenn das Fach 11 geringerer Temperatur mit Hilfe des Thermostaten 22 Bedarf anmeldet, wird der Verdichter 1 eingeschaltet und das Umschaltventil 7 derart betätigt, daß dem ersten Verdampfer 10 Kältemittel zugeführt wird. Meldet auch der Thermostat 23 Bedarf für das Fach 15 höherer Temperatur an, sorgt eine Prioritätsschaltung in der Steuervorrichtung 26 dafür, daß das Umschaltven­ til 7 betätigt wird und den zweiten Verdampfer 14 mit Kältemittel versorgt. Durch abwechselnde Beschickung mit Kältemittel wird den beiden Verdampfern 10 und 14 die erforderliche Kälteleistung zugeführt.

Hierbei bleibt der jeweils andere Verdampfer unbeein­ flußt. Denn die Rückschlagventile 19 und 21 sorgen da­ für, daß kein Kältemittelaustausch über die Ausgänge der Verdampfer erfolgt.

Wenn in dem einen Fach der Verdampfer mit Kältemittel versorgt wird, kann im jeweils anderen Fach die Abtauvor­ richtung 30 bzw. 31 eingeschaltet werden, um eine Ent­ eisung vorzunehmen. Auch hierdurch wird das erstgenannte Fach nicht beeinflußt.

Wenn der Verdichter 1 abgeschaltet wird, sorgt die Steuervorrichtung 26 dafür, daß das Schaltventil 6 schließt. Das Schaltventil in Verbindung mit den beiden Rückschlagventilen 19 und 21 sorgt dafür, daß kein Druck­ ausgleich über die beiden Verdampfer 10 und 14 erfolgen kann. Der Druckausgleich erfolgt vielmehr über den Ver­ dichter selbst.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 werden für identische Teile die gleichen und für abgewandelte Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet. In diesem Fall besteht die Umschaltventilanordnung 105 aus zwei Zwei-Wege­ Schaltventilen 106 und 107, die derart von der Steuer­ vorrichtung 126 angesteuert werden können, daß wahlweise das eine oder das andere Ventil geschlossen ist (Um­ schaltfunktion) oder daß beide Ventile geschlossen sind (Sperrfunktion).

Das Rückschlagventil 19 in der Ausgangsleitung 18 erfüllt die gleiche Funktion wie in Fig. 1. Auf ein Rückschlag­ ventil 21 in der Ausgangsleitung 20 wurde dagegen ver­ zichtet. Es wird darauf vertraut, daß der Dampfdruck des Kältemittels im zweiten Verdampfer 14, der sich in dem Fach 15 höherer Temperatur befindet, größer ist als der Druck des aus dem Verdampfer 10 austretenden Kältemitteldampfes. Um aber trotzdem bei einem Rotations­ verdichter einen Druckausgleich über die Verdampfer zu verhindern, ist ein Rückschlagventil 119 in der Saug­ leitung 17 vorgesehen. Dieses Rückschlagventil könnte entfallen, wenn der Verdichter mit Saug- und Druck­ ventilen versehen ist.

Es ergibt sich daher eine Zwei-Temperatur-Kälteanlage, bei der die beiden Verdampfer betriebsmäßig voneinander getrennt und für je einen Kühlzweck bemessen sind. Die Verdampfer können daher für ihren Zweck optimiert werden, was eine bessere Ausnutzung der Eigenschaft des Verdich­ ters ermöglicht. Alle Betätigungsfunktionen können reine On-Off-Funktionen sein.

Die Umschaltventilanordnung kann auch durch ein Schieber­ ventil mit drei Stellungen verwirklicht werden, nämlich zwei Umschaltstellungen und einer Schließstellung.

Claims (6)

1. Zwei-Temperatur-Kälteanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator, einem ersten Verdampfer für ein Fach geringerer Temperatur, einem zweiten Verdampfer für ein Fach höherer Temperatur, sowie einer Umschalt­ ventilanordnung, deren Eingang mit dem Kondensatoraus­ gang und deren beiden Ausgänge je über eine Expan­ sionsvorrichtung mit dem Eingang eines der beiden Verdampfer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (16, 16a) der beiden Verdampfer (10, 14) mit der Saugleitung (17) des Verdichters (1) verbunden sind und in der Ausgangsleitung (18) des ersten Verdampfers (10) ein in Saugrichtung öff­ nendes Rückschlagventil (19) angeordnet ist.

2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch in der Ausgangsleitung (20) des zweiten Verdampfers (14) ein in Saugrichtung öffnendes Rück­ schlagventil (21) angeordnet ist.

3. Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umschaltventilanordnung (5; 105) außer den beiden Umschaltstellungen eine Schließstel­ lung besitzt, in der beide Verdampfer (10, 14) vom Kondensator (3) abgetrennt sind.

4. Kälteanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Saugleitung (17) ein in Saugrichtung öff­ nendes Rückschlagventil (119) angeordnet ist.

5. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdichter (1) ein Rotations­ verdichter ist.

6. Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Fächern (11, 15) geringerer und höherer Temperatur je eine schaltbare Abtauvor­ richtung (30, 31) zugeordnet ist.