DE4242775A1 - Kühlgerät mit einem wärmeisolierten Gehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit einem wärmeisolier­ ten Gehäuse und mit wenigstens zwei voneinander thermisch getrennten Fächern unterschiedlicher Temperatur, von denen jedes mit einem Verdampfer ausgestattet ist, die von einem gemeinsamen Kältemittelverdichter mit Kältemittel versorgt werden, daß über eine Ventilanordnung, die von einer auch den Verdichter steuerenden Reglereinheit gesteuert ist, je­ weils einem der Verdampfer zugeführt wird, wobei die Notwen­ digkeit der Kältemittelzufuhr zu dem jeweiligen Verdampfer über in den Fächern angeordnete Temperaturfühler an die Reg­ lereinheit signalisiert wird.

Aus der DE-OS 19 22 517 geht eine Kälteanlage hervor, die im wesentlichen aus einem Verdichter, einem Verflüssiger und zwei zur Erzeugung unterschiedlicher Temperaturen dienenden Verdampfer gebildet ist. Der Kältemittelzufluß zu diesen beiden Verdampfern, von denen beispielsweise einer in einem Gefrierfach und der andere in einem Kühlfach eines Haus­ halts-Kühlschranks angeordnet ist, wird über ein elektroma­ gnetisch betriebenes 3/2-Wegeventil gesteuert, wobei das Um­ schalten dieses Ventils, von dem in dem einen Kältekreislauf liegenden Verdampfer auf den im anderen Kältekreislauf lie­ genden Verdampfer durch jeweils einen in den Fächern unter­ schiedlicher Temperatur angeordneten Thermostat eingeleitet wird. Die mit zwei Einzelverdampfern realisierten Tempera­ turzonen können bei einer derartigen Anordnung durch die wahlweise Beaufschlagung von jeweils einem der Verdampfer mit Kältemittel hinsichtlich ihrer Temperaturen, unabhängig von der jeweils anderen Temperaturzone geregelt werden.

Allerdings weist diese Anlage den Nachteil auf, daß das Käl­ temittel des momentan inaktiv geschalteten Kältemittel- Kreislaufs nach dem Umschalten des Magnetventils auf den an­ deren Kreislauf diesem nicht zur Verfügung steht, sondern in dem inaktiv geschalteten Kreislauf verweilt. Infolge der verringerten Kältemittelmenge in dem jeweils aktiv geschal­ teten Kältemittelkreislauf erhöht sich zwangsläufig die Ver­ dichterlaufzeit, da die Temperatur zum Abschalten des Ver­ dichters erst erheblich später erreicht wird. Dies hat lange Verdichter-Laufzeiten zur Folge, wodurch sich einerseits der Energieverbrauch erhöht und andererseits über eine verlän­ gerte Zeitspanne das oftmals unangenehme Geräusch des Ver­ dichterbetriebes zu hören ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälteanlage für ein Kühlgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem jeweils dem aktiv geschalteten Kältemit­ telkreislauf die ganze, im Kältemittelsystem befindliche Kältemittelmenge zur Verfügung steht.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das im zu Kühlzwecken mit Kältemittel beaufschlagten Verdampfer befindliche Kältemittel einem in Strömungsrichtung des Käl­ temittels vor dem Verdichter im jeweiligen Kältemittelkreis­ lauf angeordneten, gemeinsamen Reservoir zugeführt wird, nachdem der Kältemittelfluß zu diesem Verdampfer unterbro­ chen ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die zur Kühlung der Fächer unterschiedlicher Temperatur erforderlichen Verdich­ terlaufzeiten minimiert, da stets die volle im Kältesystem befindliche Kältemittelmenge zur Verfügung steht, wodurch einerseits der Energieverbrauch der Kälteanlage deutlich herabgesetzt wird und andererseits, für den Fall, daß ein Kühlgerät mit der erfinderischen Kälteanlage in einem Wohn­ raum aufgestellt ist, der geräuschverursachende Verdichter­ lauf zeitlich eng begrenzt ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verdampfer mit Kältemit­ telkanälen ausgestattet sind, deren Kanalverlauf von der Einspritzstelle des jeweiligen Verdampfers ausgehend, bis hin zu ihren Ausgängen fallend angeordnet und frei von si­ phonartigen Strukturen sind.

Durch eine solche Lösung wird auf einfache Weise erreicht, daß das Kältemittel des inaktiv geschalteten Verdampfers, ohne Anwendung zusätzlicher Maßnahmen, nur aufgrund der Schwerkraft dessen Ausgang zugeleitet wird.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegen­ standes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verdampfer ausgangsseitig gegenüber dem Reservoir höher liegen.

Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß das aus dem inaktiv geschalteten Verdampfer ausfließende Kältemittel in­ folge der auf das Kältemittel einwirkenden Schwerkraft ohne Anwendung von irgendwelchen Förderpumpen dem gemeinsamen Re­ servoir zugeführt wird, so daß es dem aktiv geschalteten Verdampferteil unmittelbar zur Verfügung steht.

Auf besonders einfache Art und Weise ist der Kältemittelfluß von den Verdampfern zum Reservoir geführt, wenn nach einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Kältemittelkanäle der Ver­ dampfer ausgangsseitig in einem gemeinsamen Kältemittelkanal zusammengefaßt sind, der in das gegenüber den Ausgängen der Verdampfer tiefer liegende Reservoir mündet.

Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß das Reservoir eine Zufluß- und eine Abflußöffnung aufweist, die zueinander höhenversetzt angeordnet sind, wobei die höher liegende Ab­ flußöffnung mit dem Verdichter strömungstechnisch verbunden ist.

Der Vorteil einer solchen Lösung liegt darin, daß bei Ver­ dichteranlauf weitestgehend jegliches Kältemittel, das sich im Reservoir angesammelt hat, vom Verdichter angesaugt wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegen­ standes der Erfindung ist vorgesehen, daß auf dem Verdampfer mit der geringsten Kälteleistung die zur Kühlung der Fächer dienende Kältemittelmenge abgestimmt ist. Durch eine derar­ tige Dimensionierung der Kältemittelmenge ist sicherge­ stellt, daß keiner der Kältemittelkreisläufe überfüllt ist, so daß der im Betrieb befindliche, heile Verdichter nicht mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt und dadurch unter Um­ ständen zerstört wird.

Besonders zweckmäßig und platzsparend ist eine Ventilanord­ nung zur Steuerung des Kältemittelflusses zu dem jeweiligen Verdampfer, wenn nach einer weiteren, vorteilhaften Ausge­ staltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Ventilanordnung als ein elektromagnetisch betriebenes 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, das von der die Temperatur in den verschiedenen Fächern auswertenden Reglereinheit ge­ steuert ist.

Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegen­ standes der Erfindung ist vorgesehen, daß das 3/2-Wegeventil bei gleichzeitiger Kälteanforderung der Fächer unterschied­ licher Temperatur zyklisch umgeschaltet wird.

Diese Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Gleichbehandlung der beiden Fächer unterschiedlicher Tempe­ ratur nicht eines der Fächer zu warm wird, während das ande­ re mit Kältemittel zu seiner Kühlung beaufschlagt ist.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung am Bei­ spiel eines in der Zeichnung vereinfacht dargestellten Zwei­ temperaturen-Kühlgerätes erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Zweitemperaturen-Haushalts-Kühlgerät, dessen thermisch voneinander getrennte, übereinander angeordnete Fächer unterschiedlicher Temperatur mit separaten Türen verschließbar sind, in räum­ licher Darstellung von vorne und

Fig. 2 in vereinfachter, schematischer Darstellung, die zur Aufrechterhaltung der Temperatur in den Fä­ chern des Zweitemperaturen-Kühlgeräts eingesetz­ te Kälteanlage, mit ihren symbolisch dargestell­ ten Elementen für die Temperaturregelung der Fä­ cher.

Gemäß Fig. 1 ist ein Haushalts-Kühlgerät 10 gezeigt, dessen wärmeisoliertes Gehäuse 11 an seiner Öffnung mit am Öff­ nungsrand angeschlagenen und separat zu öffnenden Türen 12 und 13 verschlossen ist. Über die Türen 12 und 13 sind ther­ misch voneinander getrennte, nicht näher bezeichnete Fächer unterschiedlicher Temperatur zugänglich, deren Fächertempe­ ratur mit Hilfe einer nachfolgend beschriebenen Kälteanlage 14 aufrecht erhalten wird.

Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Käl­ teanlage 14 zwei Kältemittelkreisläufe I und II auf, die von einem gemeinsamen Kältemittelverdichter 15 mit flüssigem Kältemittel versorgt werden. Dem Kältemittelverdichter 15 ist druckseitig in herkömmlicher Art und Weise ein Verflüs­ siger 16 nachgeschaltet, dessen Ausgang über ein Leitungs­ stück 17 mit einer Trocknerpatrone 18 in Verbindung steht. Von der Trocknerpatrone 18 führt ein Leitungsabschnitt 19 weg, der in eine Ventilanordnung 20 mündet, die als elektro­ magnetisch betriebenes, 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Die Ventilanordnung 20 wird, wie der Kältemittelverdichter 15, durch eine Reglereinheit 21 gesteuert, die zu diesem Zweck sowohl über eine elektrische Verbindungsleitung 22 mit der Ventilanordnung 20 als auch über eine weitere elektrische Leitung 23 mit dem Verdichter 15 in Verbindung steht. Den beiden Ausgängen der Ventilanordnung 20, von denen jeder ei­ nem Kältemittelkreislauf zugehört und die im Wechsel, je nach durch Temperaturfühler 24 und 25 in den Fächern unter­ schiedlicher Temperatur ermittelter und über Signalleitungen 26 an die Reglereinheit 21 signalisierten Temperaturanforde­ rung, aktiv oder inaktiv geschaltet sein können, ist je ein in jedem Kältemittelkreislauf angeordnetes Drosselorgan 27 in Form eines spiralförmig aufgewickelten Kapillar-Rohres strömungstechnisch nachgeschaltet. Diese sind jedes für sich über Kältemittelleitungen 28 und 29 strömungstechnisch an die Ausgänge der Ventilanordnung angekoppelt. Ausgangsseitig sind die Drosselorgane 27 an einen Kältemittel-Leitungsab­ schnitt 30 bzw. 31 angeschlossen, von denen jeder an der Einspritzstelle eines Verdampfers 32 bzw. 33 mündet, die zu­ einander in Parallelschaltung liegen.

Jeder der Verdampfer 32 und 33 ist zum Zwecke seiner Durch­ strömung mit Kältemittel, mit von seiner Einspritzstelle an bis hin zu seinem Ausgang mit wenigstens je einem durchge­ hend verlaufenden Kältemittelkanal 34 bzw. 35 ausgestattet, dessen Kanalverlauf fallend angeordnet und frei von siphon­ artigen, flüssiges Kältemittel zurückhaltenden Strukturen ist. Unter fallendem Kanalverlauf ist hierbei zu verstehen, daß das Kältemittel in jedem der infinitesimal aneinander anschließenden Kanalelemente der Kältemittelkanäle 34 und 35 einen Höhenunterschied durchläuft.

Die Ausgänge der beiden Verdampfer 32 und 33 sind durch eine Kältemittelleitung 36 zusammengeführt die in einen Kältemit­ telleitungsabschnitt 37 übergeht. Dieser mündet in ein ge­ genüber den Ausgängen der Verdampfer 32 und 33 tiefer lie­ gendes, eine Senke für das Kältemittel darstellende Reser­ voir 38, das in die Wärmeisolation des Gehäuses 11 inte­ griert ist, wodurch das Reservoir 38 in beiden durch die Ventilanordnung 20 ansteuerbaren Kältemittelkreisläufen I und II die kälteste Stelle darstellt.

Das Reservoir 38 ist, wie bereits erwähnt, Bestandteil bei­ der Kältemittelkreise I und II und weist eine Zuflußöffnung 39 und eine Abflußöffnung 40 auf, die zueinander höhenver­ setzt angeordnet sind, wobei die Zuflußöffnung 39, in die der Kältemittelkanal 37 mündet, tiefer liegt als die Abflug­ öffnung 40, die über ein Leitungsstück 41 an die Saugseite des Kältemittelverdichters 15 angeschlossen ist. Der Höhen­ unterschied zwischen der Zufluß- und der Abflußöffnung kann einerseits durch eine Kipplage des Reservoirs 38 erzeugt sein, wobei der Teil des Reservoirs 38, an dem die Zufluß­ öffnung 39 angeordnet ist, tiefer liegt. Andererseits kann das Reservoir 38 auch horizontal, mit waagrecht liegender Bodenfläche angeordnet sein, wobei dabei aber die Zuflußöff­ nung 39 näher an der Bodenfläche des Reservoirs 38 angeord­ net ist, als die der Saugseite des Kältemittelverdichters 15 zugewandte Abflußöffnung 40.

Wird einer der beiden Kältemittelkreisläufe I und II während des Betriebes des Kältemittelverdichters 15 durch die Venti­ lanordnung 20, die über die Reglereinheit 21 gesteuert ist, inaktiv geschaltet, so sammelt sich das zu Kühlzwecken den Verdampfer im stillgelegten Kreis während seiner aktiven Phase beaufschlagende Kältemittel im Reservoir 38. Die Sam­ melfunktion des Reservoirs 38 ergibt sich aus einer Überla­ gerung des aufgrund des durch den Höhenunterschiedes zwi­ schen dem Verdampferausgang und der Zuflußöffnung 39 des Re­ servoirs 38 bedingten Potentialunterschied und somit erziel­ ten Senkenwirkung des Reservoirs 38 auf das flüssige Kälte­ mittel und den Effekt, daß das Kältemittel an der kältesten Stelle im Kältekreislauf kondensiert, wobei das Reservoir 38 durch seine Einbettung in die Wärmeisolation des Gehäuses 11 diese kälteste Stelle darstellt. Für den aktiv geschalteten Kältekreislauf steht somit weitestgehend alles flüssige, in der gesamten Kälteanlage 14 vorhandene Kältemittel zu Verfü­ gung, sei es nun für den Fall des Wiederanlaufs des Verdich­ ters 15 oder für den Fall des zyklischen Umschaltens zwi­ schen beiden Kältemittelkreisläufen I und II bei gleichzei­ tiger Kälteanforderung beider Temperaturzonen, da infolge des Höhenunterschieds zwischen Zulauf- und Ablauföffnung des Reservoirs 38 das flüssige Kältemittel aus dem Reservoir mitgerissen wird.

Sind die in den Fächern unterschiedlicher Temperatur ange­ ordneten Temperaturfühler als die Lufttemperatur im Fach er­ fassende Fühler ausgebildet, so wird eine von den Umgebungs­ temperaturen nahezu unabhängige Regelung der Fachtemperatur erreicht. Diese Fühler liefern dann die Kriterien für das Umschalten der Ventilanordnung 20 und das Ein- bzw. Aus­ schalten des Verdichters 15. Ein automatisches Abtauen für die Verdampfer 32 und 33, wird durch an deren Oberfläche an­ geordnete, nicht dargestellte Fühler gesteuert.

Durch die Parallelschaltung der beiden Verdampfer 32 und 33, von denen jeder für sich, je nach Kältebedarf des entspre­ chenden Faches, mit Kältemittel versorgt wird, wird eine Entkopplung beider Temperaturzonen erreicht, so daß alle Klimaklassen mit einem einzigen Haushalts-Kühlgerät 10 rea­ lisierbar sind.

Es versteht sich, daß das erläuterte Prinzip auch auf Ver­ dampfer übertragbar ist, denen eine entsprechende Ventilan­ ordnung strömungstechnisch vorgeschaltet ist, wobei die Käl­ temittelmenge der Kälteanlage stets auf den Verdampfer mit der geringsten Kälteleistung abgestimmt ist.

Claims (8)

1. Kühlgerät mit einem wärmeisolierten Gehäuse und mit we­ nigstens zwei voneinander thermisch getrennten Fächern unterschiedlicher Temperatur, von denen jedes mit einem Verdampfer ausgestattet ist, die von einem gemeinsamen Kältemittelverdichter mit Kältemittel versorgt werden, daß über eine Ventilanordnung, die von einer auch den Verdichter steuernden Reglereinheit gesteuert ist, je­ weils einem der Verdampfer zugeführt wird, wobei die Notwendigkeit für Kältemittelzufuhr zu dem jeweiligen Verdampfer über in den Fächern angeordneten Temperatur­ fühlern an die Reglereinheit signalisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das im zu Kühlzwecken mit Kältemittel beaufschlagten Verdamp­ fer (32, 33) befindliche Kältemittel einen in Strö­ mungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter (15) im jeweiligen Kältemittelkreislauf angeordneten, ge­ meinsamen Reservoir (38) zugeführt wird, nachdem der Kältemittelzufluß zu diesem Verdampfer (32, 33) unter­ brochen ist.

2. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (38) kälter als die Verdampfer (32, 33) ist und die Verdampfer (32, 33) mit Kältemittelkanälen (34, 35), ausgestattet sind, deren Kanalverlauf von der Einspritzstelle des jeweiligen Verdampfers (32, 33) ausgehend, bis hin zu ihren Ausgängen fallend angeord­ net und frei von siphonartigen Strukturen sind.

3. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verdampfer (32, 33) ausgangsseitig gegen­ über dem Reservoir (38) höher liegen.

4. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kältemittelkanäle (34, 35) der Verdampfer (32, 33) ausgangsseitig in einem gemeinsamen Kältemittelkanal (36) zusammengefaßt sind, der in das ge­ genüber den Ausgängen der Verdampfer (32, 33) tiefer lie­ gende Reservoir (38) mündet.

5. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Reservoir (38) eine Zuflußöffnung (39) und eine Abflußöffnung (40) aufweist, die zueinan­ der höhenversetzt angeordnet sind, wobei die höherlie­ gende Abflußöffnung (40) mit dem Verdichter (15) strö­ mungstechnisch verbunden ist.

6. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf dem Verdampfer (32, 33) mit der geringsten Kälteleistung, die zur Kühlung der Fächer dienende Kältemittelmenge abgestimmt ist.

7. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (20) als ein elektromagnetisch be­ triebenes 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, das von der die Temperatur in den verschiedenen Fächern auswerten­ den Reglereinheit (21) gesteuert ist.

8. Kühlgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/2-Wegeventil bei gleichzeitiger Kälteanforderung der Fächer unterschiedlicher Temperatur zyklisch umge­ schaltet wird.