DE69301581T2

DE69301581T2 - Kühlschrank mit Sorptionsgerät mit periodischem Betrieb

Info

Publication number: DE69301581T2
Application number: DE69301581T
Authority: DE
Inventors: Bengt Ebbe Oskar Ebbeson
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Dometic Appliances AB
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1993-06-04
Publication date: 1996-07-04
Anticipated expiration: 2013-06-05
Also published as: JP3254041B2; DE69301581D1; US5343717A; JPH06137707A; SE9201768L; EP0574367B1; SE9201768D0; EP0574367A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlschrank mit einem Sorptionsgerät in Form einer Vorrichtung, die wenigstens ein Paar von Behältern aufweist, wobei jedes Paar ein erstes und ein zweites Behältnis aufweist, die durch eine Leitung miteinander verbunden sind, und wobei jedes Behältnis eine Substanz enthält, die, wenn sie erwärmt wird, ein gasförmiges Arbeitsmedium angibt, und, wenn sie abgekühlt wird, das gasförmige Arbeitsmedium absorbiert, wobei das erste Behältnis so angeordnet ist, daß es vom Aufbewahrungsabteil des Kühlschranks, welches dadurch gekühlt wird, erwärmt wird, wobei das zweite Behältnis eine Heizvorrichtung aufweist, und wobei jedes Behältnis Einrichtungen zum Ableiten von Wärme von den Behältnissen aufweist, wenn erforderlich.
Ein solcher Kühlschrank ist beispielsweise aus US-A 1 972 427 bekannt. Seine Behältnisse, die innerhalb der äußeren Wände des Kühlschranks angeordnet sind, werden direkt durch Umgebungsluft gekühlt. Infolge des Platzierung der Behältnisse sind sie für die Umgebungsluft schwer zu erreichen, weshalb die Kühlung der Behältnisse weniger gut wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kühlschrank der in der Einleitung genanten Art zu schaffen, bei dem die Kühlung der Behältnisse dadurch wesentlich verbessert ist, daß die Behältnisse durch eine Flüssigkeit gekühlt werden, ohne jedoch den Nachteil zu haben, daß diese Flüssigkeit Energie, die verwendet wird, wenn die Behältnisse erwärmt werden, stiehlt.
Diese Aufgabe wird in den erfindungsgemäßen Kühlschrank dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Ableiten der Wärme von wenigstens einem Behältnis durch einen Kühlkreis gebildet ist, bei dem, so es erforderlich ist, eine Pumpe eine Kühlflüssigkeit, die in einem an dem Kühlschrank angeordenten Radiator gekühlt wird, zum Kühlen des Behältnisses liefert, wobei der Kühlkreis nur teilweise mit der Kühlflüssigkeit gefüllt ist, so daß die Flüssigkeit auf ein Niveau unter dem Behältnis zurückfällt, wenn der Kühlflüssigkeitskreislauf abgeschaltet wird.
Ausführungsbeispiele verschiedener Kühlschränke mit Sorptionsgeräten gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, wobei
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Kühlschrankraums mit einem in der rückwärtigen Raumwand angeordneten Sorptionsgerät zeigt,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß der Markierung II-II in Fig. 1 zeigt, wobei das Sorptionsgerät wegen der Klarheit 180º aufgeklappt ist, und ein Heizelement zum Erwärmen eines der beiden in der Sorptionseinheit enthaltenen Behältnisse, sowie zwei Pumpen zum Zirkulieren einer Kühlflüssigkeit durch einen Radiator,
Fig. 3 den gleichen Kühlschrank wie Fig. 1 und 2 zeigt, aber mit einem Brenner zum Erwärmen des Behältnisses,
Fig. 4 den gleichen Kühlschrank wie Fig. 1 und 2 zeigt, aber mit einer Pumpe und zwei Ventilen zum Zirkulieren der Kühlflüssigkeit durch den Radiator,
Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer anderen Ausführungsform des Kühlschranks zeigt,
Fig. 6 eine Schnittdarstellung gemäß der Markierung VI-VI in Fig. 5 zeigt, wobei das Sorptionsgerät wegen der Klarheit 180º aufgeklappt ist, und wobei das Sorptionsgerät 4 Behältnisse aufweist.
Ziffer 10 bezeichnet einen Kühlschrank, der Wärmeisolationswände 12 und einen Tür 14, die ein Aufbewahrungsabteil umschließen, umfaßt. Ein erstes Behältnis 18 und ein zweites Behältnis 20, die durch ein Rohr 22 miteinander verbunden sind, sind in der Isolation der Rückwand des Abteils eingebettet. Das Behältnis 18 befindet sich durch ein so-genanntes "Wärme-Rohr" 24, d.h. ein hermetisch abgedichtetes mit Kühlmittel gefülltes Kondensations/Verdampfungs-Rohr, in wärmeleitendem Kontakt mit dem Behältnis 16. Das Wärmerohr 26 kann Wärme von dem Behältnis 16 zu dem Behältnis 18 leiten aber nicht in entgegengesetzter Richtung. Das Behältnis 18 befindet sich auch in wärmeleitendem Kontakt mit dem Flüssigkeitskühlkreis, der eine Pumpe 26, eine Leitung 28 in warmeleitendem Kontakt mit dem Behältnis 18, ein Sammelgefäß 30 und einen an der Rückseite des Kühlschranks angeordneten luftgekühlten Radiator 32 aufweist.
Das Behältnis 20 is so angeordnet, daß es durch ein elektrisches Heizelement 34 erwärmt werden kann und es befindet sich zudem in warmeleitendem Kontakt mit einem Flüssigkeitskühlkreis, der eine Umwälzpumpe 36, eine Leitung 38 in warmeleitendem Kontakt mit dem Behältnis 20, das Sammelgefäß 30 und den Radiator 32 aufweist. Die Kühlkreise sind nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllt, weshalb der Flüssigkeitspegel auf ein Niveau 40 absinken wird, wenn die Pumpen 26 und 36 abgeschaltet sind, wodurch der Wärmekontakt zwischen den Behältnissen und der Kühlflüssigkeit unterbrochen wird. Eine Einrichtung 19 fühlt die Temperatur in dem Behältnis 18 und eine andere Einrichtung 20 fühlt die Temperatur in dem Behältnis 20.
Die Behältnisse 18 und 20 sind mit Substanzen gefüllt, die unter Wärmeabsorption ein Gas abgeben und das Gas unter Wärmeabweisung absorbieren. Derartige Substanzen und Gase und ihre Verwendung im Zusammenhang mit Kühlung sind näher beschrieben in z.B. EP- A-425 368. Es ist daher nicht erforderlich, sie weiter zu beschreiben.
Der Kühlschrank arbeitet folgendermaßen: Wenn die Temperatur in dem Behältnis auf ein bestimmtes Niveau angestiegen ist, gibt die Einrichtung 19 ein Signal ab, welches die Pumpe 36 stoppt, das Heizelement 34 aktiviert und die Pumpe 26 startet. Während dieser ersten Periode wird das Behältnis 20 so durch das Heizelement 34 erwärmt und die Pumpe 26 zirkuliert die Kühlflüssigkeit hinter dem Behältnis 18 und kühlt es. Dadurch wird das Gas aus dem Behältnis 20 in das Behältnis 18 ausgetrieben und wird in letzterem absorbiert. Während dieser Periode ist das Wärmerohr 24 nicht als Wärmeleiter aktiv. Wenn die Temperatur in dem Behältnis 20 auf ein bestimmtes Niveau angestiegen ist, gibt die Einrichtung 21 ein Signal ab, das das Heizelement 34 und die Pumpe 26 abschaltet und die Pumpe 36 startet. Während dieser zweiten Periode zirkuliert die Pumpe 36 so die Kühlflüssigkeit hinter dem Behältnis 20 und kühlt ihn. Dabei zieht das Behältnis 20 Gas vom Behältnis 18, welches seinerseits Wärme von dem Abteil 16 über das Wärmerohr 24 nimmt, wodurch das Abteil 16 gekühlt wird. Danach werden die erste und zweite Periode wiederholt usw. Das Abteil 16 wird so nur während der zweiten Periode gekühlt. Während der ersten Periode halten die wärmeisolierenden Wände 12 das Abteil 16 kühl.
Eine Einrichtung 17 fühlt die Temperatur in dem Abteil 16. When die Temperatur in dem Abteil 16 während der zweiten Periode unter ein bestimmtes Niveau fällt, gibt die Einrichtung 17 ein Signal ab, welches die Pumpe 36 abschaltet, woraufhin die Kühlung des Behältnisses 20 stoppt und die Temperatur in den Behältnissen 18 und 20 und in dem Wärmerohr 24 und damit die Temperatur in dem Abteil 16 zu steigen beginnt. Wenn die Temperatur in dem Abteil 16 danach bis auf ein bestimmtes Niveau angestiegen ist, fühlt die Einrichtung 17 dies und gibt ein Signal ab, welches die Pumpe wieder startet. Auf diese Weise kann in dem Abteil 16 eine bestimmte Temperatur gehalten werden.
In Fig. 3 ist gezeigt, wie das Behältnis 20 durch einen Gasbrenner 42 erwärmt wird. Das Gas brennt in einem Trichter 44, der mit dem Wärmerohr 46, welches die Wärme zu dem Behältnis 20 überträgt, in wärmeleitendem Kontakt steht. Bei dieser Ausfüshrungsform aktivieren die Einrichtungen 19 und 21 den Brenner 42 statt des Heizelelments 34 und schalten ihn ab.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 erhält man die gewünschte Zirkulation der Kühlflüssigkeit durch eine Pumpe 48 und zwei Ventile 50 bzw. 52. Die erste Periode beginnt, wenn die Einrichtung 19 feststellt, daß die Temperatur in dem Behältnis 18 ein bestimmtes Niveau übersteigt. Die Einrichtung 19 gibt dann ein Signal ab, welches die Heizeinrichtung 34 aktiviert, die Pumpe 48 stoppt, so daß die Flüssigkeit in der Leitung 38 auf ein Niveau 40 sinkt, schließt das Ventil 52, startet die Pumpe 48 und öffnet das Ventil 50, wobei das Behältnis 18 dadurch durch die Pumpe 48 gekühlt und das Behältnis 20 erwärmt wird. Die zweite Periode beginnt, wenn die Einrichtung 21 feststellt, daß die Temperatur in dem Behältnis 20 über ein bestimmtes Niveau steigt. Die Einrichtung 20 gibt dann ein Signal ab, welches das Heizelement 34 abschaltet, die Pumpe 48 stoppt, so daß die Flüssigkeit in der Leitung 28 auf das Niveau 40 absinkt, schließt das Ventil 50, startet die Pumpe 48 und öffnet das Ventil 52, wodurch das Behältnis 20 durch die Pumpe 48 gekühlt wird.
Während der zweiten Periode wird die Temperatur in dem Abteil 16 dadurch gesteuert, daß die Einrichtung 17 bei einer vorgegebenen niedrigeren Temperatur in dem Abteil 16 ein Signal abgibt, welches das Ventil 52 schließt, und bei einer vorgegebenen höheren Temperatur ein Signal abgibt, welches das Ventil 52 öffnet. Bevor das Ventil 52 geschlossen wird, achtet die Einrichtung 17 darauf, daß die Pumpe 48 stoppt, so daß die Flüssigkeit in der Leitung 38 auf ein Niveau 40 absinkt.
In den Fig. 5 und 6 ist die Kühleinheit mit zwei weiteren Behältnissen 68 und 70 versehen, die über ein Rohr 72 miteinander in Verbindung stehen und die auch mit Substanzen gefüllt sind, die unter Wärmeabsorption ein Gas abgeben und das Gas unter Wärmezurückweisung absorbieren. Es ist Aufgabe der Behältnisse 68 und 70, während der Periode, in der die Behältnisse 18 und 20 keinerlei Kälte in dem Abteil 16 erzeugen, Kälte in dem Abteil 16 zu erzeugen.
Der Kühlschrank nach Fig. 5 und 6 arbeitet folgendermaßen: Die erste Periode beginnt, wenn die Einrichtung 19 feststellt, daß die Temperatur in dem Behältnis 18 über ein bestimmtes Niveau ansteigt. Die Einrichtung 19 gibt dann ein Signal ab, welches (die Pumpe 48 arbeitet) das Ventil 50 öffne, das Ventil 52 schließt, einVentil 80 schließt, die Pumpe 74 startet und ein elektrisches Heizelement 78 abschaltet, wobei das Behältnis 20 dadurch durch das Behältnis 70 erwärmt wird daß eine Pumpe 74 eine Flüssigkeit, die Wärme von dem Behältnis 70 zum Behältnis 17 überträgt, durch eine Leitung 75 zirkuliert. Die Pumpe 48 zirkuliert die Kühlflüssigkeit hinter dem Behältnis 18 und kühlt es. Dadurch wird das Gas aus dem Behältnis 20 zu dem Behältnis 18 ausgetrieben und wird in letzterem absorbiert. Während dieser ersten Periode ist das Wärmerohr 25 nicht als Kälteerzeuger in dem Abteil 16 aktiv. Während dieser ersten Periode ist jedoch ein Wärmerohr 76 als Kälteerzeuger in dem Abteil 16 aktiv. Das Wärmerohr 76 leitet die Wärme zu dem Behältnis 68 von dem Abteil 16, die Wärme treibt das Gas von dem Behältnis 68 durch das Rohr 72 zu dem Behältnis 70, der durch Abgeben von Wärme an das Behältnis 20 gekühlt wird. Die zweite Periode beginnt, wenn die Einrichtung 21 feststellt, daß die Temperatur in dem Behältnis 20 über ein bestimmtes Niveau steigt. Die Einrichtung 21 gibt dann ein Signal ab, welches (die Pumpe 48 läuft immer noch) das Heizelement 78 aktiviert, die Pumpe 74 abschaltet, das Ventil 52 öffnet, das Ventil 50 schließt und das Ventil 80 öffnet. Dadurch, daß die Pumpe 76 nicht aktiv ist, wird keine Wärme von dem Behältnis 70 zu dem Behältnis 20 übertragen. Das Ventil 52 ist offen, so daß das Behältnis 20 gekühlt wird. Hierbei zieht das Behältnis 20 Gas von dem Behältnis 18 ab, wobei letzteres wiederum über das Wärmerohr 25 Wärme von dem Behälätnis 16 nimmt, wo das Abteil 70 tiefgekühlt wird. Während dieser zweiten Periode wird das Behältnis 70 durch das elektrische Heizelement erwärmt wird und das Behältnis 68 wird durch die Kühlflüssigkeit, die durch die Pumpe 48 durch das Ventil 80 und eine Leitung 82 zirkuliert wird, gekühlt. Dadurch wird das Gas aus dem Behältnis 70 in das Behältnis 68 ausgetrieben und in letzterem absorbiert. Während dieser zweiten Periode ist das Wärmerohr nicht als Wärmeleiter aktiv.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 6 wird die Temperatur in dem Abteil 16 während der ersten Periode durch die Einrichtung 17 gesteuert, welche bei einer vorgegebenen niedrigeren Temperatur in dem Abteil 16 ein Signal abgibt, welches die Pumpe 74 abschaltet, wodurch das Kühlen des Behältnisses 70 stoppt und die Temperatur des Wärmerohrs steigt. Wenn die Temperatur in dem Abteil 16 dann auf ein vorgegebenes höheres Niveau angestiegen ist, stellt die Einrichtung 17 dies fest und aktiviert die Pumpe 74 wieder. Während der zweiten Periode steuert die Einrichtung 17 die Temperatur in dem Abteil 16 durch Schließen und Öffnen des Ventils 52 in derselben Weise, wie dies oben in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben wurde. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 5 und 6 kann man auch sehen, daß die Pumpe 48 gestoppt wird, ehe irgendeines von den Ventilen 50, 52 und 80 geschlossen wird, so daß die Flüssigkeit in den entsprechenden Leitungen 28, 38 bzw. 82 auf das Niveau 40 sinkt, und dadurch wird der Wärmekontakt mit dem entsprechenden Behältnis abgebrochen.
Beispiel von Substanzen und Arbeitsmedien, die in den Behältnissen verwendet werden können:
Arbeitsmedium für alle Behältnisse: NH&sub3;
Substanz in den Behältnissen 18 und 68: BaCl&sub2;
Substanz in den Behältnissen 20: ZnCl&sub2;, das die Arbeitsmedium bei höheren Temperaturen als BACl&sub2; absorbiert.
Substanz in den Behältnissen 20: NiCl&sub2;, das die Arbeitsmedium bei höheren Temperaturen als ZnCl&sub2; absorbiert.

Claims

1.Kühlschrank mit Sorptionsgerät in Form einer Vorrichtung, die wenigstens ein Paar von Behältnissen aufweist, wobei das Paar oder die Paare ein erstes und zweites Behältnis (18 bzw. 20; 68 bzw. 70) aufweist bwz. aufweisen, die miteinander durch eine Leitung (22; 72) verbunden sind, wobei jedes Behältnis eine Substanz enthält, die, wenn sie erwärmt wird, ein gasförmiges Arbeitsmedium abgibt , und wenn sie abgekühlt wird, das gasförmige Arbeitsmedium absorbiert, wobei das erste Behältnis (18; 68) so angeordnet ist, daß es vom Aufbewahrungsabteil (16) des Kühlschranks, welches dadurch gekühlt wird, erwärmt wird, wobei das zweite Behältnis (20; 70) eine Heizvorrichtung (34, 46, 75; 78) aufweist , und wobei jedes Behältnis Einrichtungen zum Ableiten von Wärme von den Behältnissen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Ableiten von Wärme weg von wenigstens einem Behältnis durch einen Kühlkreis (26, 38, 30, 32; 48, 50, 28, 30, 32; 48, 50, 28, 80, 82, 30, 32 bzw. 36, 38, 30, 32; 48, 52, 38, 30, 32) gebildet sind, wobei eine Pumpe (26, 36) eine Kühlflüssigkeit zum Kühlen des wenigstens einen Behältnissses liefert, wobei die Flüssigkeit in einem an dem Kühlschrank angeordneten Kühler (32) gekühlt wird, wobei der Kühlkreis nur teilweise mit der Kühlflüssigkeit gefüllt ist, so daß die Flüssigkeit auf ein Niveau (40) unter dem Behältnis zurückfällt, wenn der Kühlflüssigkeitskreislauf abgeschaltet wird.

2. Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreis zwei Pumpen (26, 36) zum Umwälzen der Kühlflüssigkeit zu dem gewünschten Behältnis und durch den Kühler (32) aufweist.

3. Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkreis eine Pumpe (48) und zwei Ventile (50, 52) zum Umwälzen der Kühlflüssigkeit zu dem gewünschten Behältnis und durch den Kühler (32) aufweist.

4. Kühlschrank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (17) zum Erfassen der Temperatur im Abteil (16), welche so angeordnet ist, daß sie das Wegleiten der Wärme weg von dem zweiten Behältnis (20; 70) unterbricht, wenn die Temperatur in dem Abteil unter ein bestimmtes Niveau fällt.

5. Kühlschrank nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (17), die so angeordnet ist, daß sie das Wegleiten der Wärme weg von dem zweiten Behältnis (20; 70) wiederherstellt, wenn die Temperatur in dem Abteil über ein bestimmtes Niveau steigt.