DE69831923T2

DE69831923T2 - Kälteanlage

Info

Publication number: DE69831923T2
Application number: DE69831923T
Authority: DE
Inventors: Akitoshi Saikai-shi UENO; Yuji Saika-shi FUJIMOTO; Takenori Sakai-shi MEZAKI; Yoshihiro Kita-ku NISHIOKA; Yasutoshi Kita-ku MIZUTANI
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: AU7549398A; US6212898B1; EP0930474A4; AU730288B2; CN1228153A; JP3870423B2; NO990397L; WO1998055809A1; NO990397D0; EP0930474B1; CN1167919C; DE69831923D1; EP0930474A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kälteanlage, welche einen primären Kältemittelkreis und einen sekundären Kältemittelkreislauf für den Zweck des Übertragens von Wärme zwischen dem primären und dem sekundären Kältemittelkreislauf einsetzt. Diese Erfindung betrifft insbesondere eine Kälteanlage mit mehreren Wärmeaustauschern an der Seite, an der Kältemittelwärme genutzt wird.
Es sind verschiedene Kälteanlagen bekannt. Eine solche Kälteanlage wird in WO-A-9014556 beschrieben, wo ein primärer Kältemittelkreislauf, ein sekundärer Kältemittelkreislauf, ein in einem Gefrierschrank angeordneter Verdampfer und ein in einer lokalen Kühleinrichtung enthaltender Kondensator beschrieben werden. Ein weiteres Beispiel einer Kälteanlage wird in der japanischen Patentanmeldung Kokai (nicht geprüft) Amtsblatt Nr. 5-5567 offenbart. Die in dem Patent 5-5567 gezeigte Vorrichtung verwendet einen binären Kühlzyklus und umfasst einen primären Kältemittelkreislauf, durch welchen ein primäres Kältemittel strömt, sowie einen sekundären Kältemittelkreislauf, durch welchen ein sekundäres Kältemittel strömt. Das Tauschen von Wärme zwischen dem primären Kältemittel und dem sekundären Kältemittel erfolgt in einem Kältemittelwärmeaustauscher. Ein solcher Kältemittelwärmeaustauscher wird als Kaskaden-Wärmeaustauscher bezeichnet. Einige Kälteanlagen der oben beschriebenen Art setzen mehrere sekundäre Kältemittelkreisläufe bezüglich eines primären Kältemittelkreislaufes mit dem Ziel ein, ein großes Maß an Flexibilität zu bieten. Dieser alleinige primäre Kältemittelkreislauf wird als Wärmequelle von mehreren Wärmeaustauschern gemeinsam benutzt, die an der Seite angeordnet sind, an der die Kältemittelwärme genutzt wird.
Eine solche herkömmliche Kälteanlage verwendet einen Aufbau, der mehrere an der Innenseite angeordnete Kühleinrichtungen umfasst. Jede Kühleinrichtung ist mit einem individuellen sekundären Kältemittelkreislauf versehen. Der primäre Kältemittelkreislauf enthält mit anderen Worten Flüssigkeits- und Gasstromleitungen, die sich zu Flüssigkeits- und Gasstromabzweigleitungen verzweigen. Diese Abzweigleitungen sind zu einzelnen Kühleinrichtungen geführt. In jeder Kühleinrichtung wird in dem Kältemittelwärmeaustauscher Wärme zwischen dem primären und dem sekundären Kältemittel ausgetauscht.
Jede der Kühleinrichtungen ist in Reihe mit der Flüssigkeitsstromleitung des primären Kältemittelkreislaufs angeordnet. Infolge dieser Anordnung strömt das primäre Kältemittel nacheinander durch die Kühleinrichtungen. In jeder der Kühleinrichtungen findet ein Wärmeaustausch zwischen primären und sekundären Kältemitteln statt.
PROBLEME, DIE VON DER ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
Bei herkömmlichen Kälteanlagen muss jede Kühleinrichtung einen einzelnen Kältemittelwärmeaustauscher enthalten, wenn ein einziger primärer Kältemittelkreislauf gemeinsam von mehreren Wärmeaustauschern, die an der Seite angeordnet sind, an der die Kühlung zum Einsatz kommt, als Wärmequelle verwendet wird. Dies führt zu der Erfordernis, dass eine Anzahl an Kältemittelwärmeaustauschern gleich der Anzahl an sekundären Kältemittelkreisläufen bereitgestellt werden müssen.
Zusätzlich zu Vorstehendem muss jede Kühleinrichtung einzeln einen sekundären geschlossen Kältemittelkreislauf bestehend aus einem Verdichter, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer enthalten. Dies führt dazu, dass die gesamte Kreislaufkonfiguration unter einer größeren Komplexität leidet.
Eine solche herkömmliche Kälteanlage ist nur bei Kältemaschineneinrichtungen anwendbar, die jeweils einen individuellen geschlossenen Regelkreis der oben erwähnten Art aufweisen. Wenn zum Beispiel die vorstehende Kälteanlage bei Tiefkühlvitrinen zum Einsatz kommt, werden die Tiefkühlvitrinen mit ihren jeweiligen Kühleinrichtungen versehen und mit einer einzigen Außeneinrichtung gekoppelt. Dies bedeutet, dass jede Tiefkühlvitrine das Vorsehen eines Kältemittelwärmeaustauschers und eines sekundären geschlossenen Kältemittelregelkreis erfordert.
Vitrinen werden allgemein in zwei Kategorien unterteilt, nämlich (a) Tiefkühlvitrinen, die jeweils darin einen einzelnen Gefrierregelkreis enthalten, und (b) Kühlvitrinen, die jeweils darin nur einen Wärmeaustauscher (Verdampfer) eines unären Kälteerzeugungszyklus enthalten.
Herkömmliche Kälteanlagen können in nur zur Tiefkühlung verwendeten Vitrinen Anwendung finden, die mit Gefrierregelkreisen ausgestattet sind. Dies führt zu dem Problem, dass herkömmliche Kälteanlagen nicht in Fällen einsetzbar sind, da mehrere Vitrinen, die verschiedene Kühltemperaturen erfordern, zum Einsatz kommen.
Die vorliegende Erfindung erfolgte im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme vorbekannter Verfahren. Dementsprechend besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein neuartiges Verfahren an die Hand zu geben, das Kälteanlagen vereinfachte Kreislaufanordnungen bieten kann, die jeweils einen einzelnen primären Kältemittelregelkreis enthalten, der von mehreren Wärmeaustauschern, die an der Seite angeordnet sind, an der die Kältemittelwärme genutzt wird, gemeinsam verwendet wird, sowie das Verwenden der Wärmeaustauscher in verschiedenen Anwendungsarten zuzulassen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Kälteanlage nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 3 gerichtet. Weitere Ausführungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen 2 sowie 4 bis 9 aufgeführt.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Eine Wirkung der vorliegenden Erfindung ist, dass der Kältemittelwärmeaustauscher (5) von den Wärmeaustauschern (11b, 3c) gemeinsam als Wärmequelle verwendet werden kann.
Zusätzlich zu Vorstehendem wird es bei Vorsehen nur des Wärmeaustauschers (5) in der Einrichtung (2a) möglich, Kältemittel in den Wärmeaustauschern (11b, 3c) verdampfen zu lassen.
Es besteht mit anderen Worten keine Notwendigkeit, für jeden der Wärmeaustauscher (11b, 3c) einen individuellen Kältemittelwärmeaustauscher vorzusehen, weshalb keine Notwendigkeit besteht, eine Fläche bereitzustellen, die für das Installieren des Kältemittelwärmeaustauschers (5) in jeder Einrichtung nötig wäre. Dadurch wird es möglich, vereinfachte Kreislaufanordnungen für Kälteanlagen vorzusehen.
Ferner können dank des Aufbaus des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) verschiedene Temperaturumgebungen verwirklicht werden, die verschiedene Kühltemperaturen fordern. Dies macht es möglich, einen breiteren Anwendungsbereich der vorliegenden Kälteanlage zu verwirklichen.
Eine weitere Wirkung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass keine Notwendigkeit besteht, den Kältemittelwärmeaustauscher (5) in der Unterkomponente (3a) vorzusehen, was das Bereitstellen vereinfachter Kreislaufanordnungen ermöglicht, die in Kälteanlagen anwendbar sind. Weiterhin kann zusätzlich zur vorstehenden Wirkung des ersten Lösungsmittels das zweite Lösungsmittel den Vorteil bieten, dass es aufgrund des Vorsehens mehrerer sekundärer Kältemittelkreisläufe (d.h. der sekundären Kältemittelkreisläufe (11, 12) das Einstellen zum Beispiel einer individuellen Kühlleistung an den sekundären Kältemittelkreisläufen (11, 12) zulässt.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt auch darin, dass keine Notwendigkeit besteht, den Kältemittelwärmeaustauscher (5) in der Unterkomponente (3a) vorzusehen, was das Vorsehen vereinfachter Kreislaufanordnungen ermöglicht, die in Kälteanlagen anwendbar sind. Weiterhin wird der Vorteil geboten, dass es aufgrund des Versehens des sekundären Kältemittelkreislaufs (11) mit mehreren Wärmeaustauschern (d.h. die Wärmeaustauscher (11b, 3c)) möglich wird, zum Beispiel das Anschließen von Leitungen zu erleichtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es möglich, einen solchen Aufbau zu verwenden, dass Komponenten mit Verdichtern in der Hauptkomponente (2a) untergebracht werden, während die Unterkomponente (3a) darin nur den Wärmeaustauscher (3c) enthält. Demgemäß können die Komponenten (2a, 3c) mit verschiedenen Kühltemperaturen nebeneinander bestehen, wodurch verbesserte Flexibilität geboten wird.
Eine andere Wirkung der vorliegenden Erfindung ist, dass der erste Wärmeaustauscher (11b), der parallel mit dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) verbunden ist, in dem primären Kältemittelkreislauf (10) angeordnet ist und der erste Wärmeaustauscher (11b) in der Komponente (2a) zusammen mit dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) untergebracht ist. Diese Anordnung lässt die Konstruktion der Komponente (2a) ohne Verdichter oder dergleichen zu. Dies bietet einen breiteren Anwendungsbereich der Komponente (2a). Ferner wird ein vereinfachter Kreislaufaufbau vorgesehen.
Da der zweite Wärmeaustauscher (3c) in der Unterkomponente (3a) untergebracht ist, ist es dadurch auch auf nicht mehr notwendig, zum Beispiel einen Verdichter in der Unterkomponente (3a) vorzusehen. Dadurch kann ein vereinfachter Kreislaufaufbau vorgesehen werden.
Somit ist es möglich, dass die Komponenten (2a, 3c) nebeneinander bestehen können, wodurch verbesserte Flexibilität geboten wird.
Eine Wirkung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es aufgrund des Positionierens von mehreren der zweiten Wärmeaustauscher (3c) in den jeweiligen Unterkomponenten (3a) möglich wird, mehrere zu kühlende Standorte, beispielsweise Vitrinen, einfach zu bewältigen.
Zusätzlich wird der Vorteil geboten, dass ein vereinfachter Kreislaufaufbau ermöglicht wird. Weiterhin wird das Nebeneinanderbestehen der Komponenten (2a, 3c) möglich, wodurch verbesserte Flexibilität geboten wird.
Da der sekundäre Verdichter (3b) in der Unterkomponente (3a) untergebracht wird, lässt dies das Erzeugen einer niedrigen Temperatur in der Unterkomponente (3a) zu, wodurch ein breiterer Anwendungsbereich vorgesehen wird.
Da ferner Komponenten, die den sekundären Verdichter (3b) enthalten, in der Hauptkomponente (2a) untergebracht werden, erlaubt dies die Konstruktion der Unterkomponente (3a), die darin nur den Wärmeaustauscher (3c) enthält. Dies kann einen vereinfachten Kreislaufaufbau zur Hand geben.
Eine andere Wirkung der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass aufgrund des Kühlens der Lebensmittelvitrinen dies eine Platzersparnis der Vitrinen verwirklicht. Dies kann einen vereinfachten Aufbau von Lebensmittelvitrinen bieten und gleichzeitig können Reduzierungen bei der Lebensmittelvitrinenfläche verwirklicht werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Übersichtszeichnung, welche die Positionen der einzelnen Vitrinen zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm, welches den Rohrverbindungszustand jeder Vitrine zeigt.
3 ist ein Diagramm, welches das Kältemittelrohrsystem einer Außenkomponente und das einer Mutterkomponente zeigt.
4 ist ein Diagramm, welches die Rohrkonfiguration eines Tochtertiefkühlgeräts zeigt.
5 ist ein Diagramm, welches die Rohrkonfiguration eines Tochter-Kühlgeräts zeigt.
6 ist ein Diagramm, welches die Kältemittelrohranlage einer Außenkomponente und die einer Mutterkomponente zeigt.
7 ist ein Diagramm, welches die Rohrkonfiguration eines Tochter-Kühlgeräts zeigt.
8 ist ein Diagramm, welches die Kältemittelrohranlage einer Außenkomponente und die einer Mutterkomponente zeigt.
9 ist ein Diagramm, welches die Kältemittelrohranlage einer Außenkomponente und die einer Mutterkomponente zeigt.
10 ist ein Diagramm, welches die Kältemittelrohranlage einer Außenkomponente und die einer Mutterkomponenten zeigt.
11 ist ein Diagramm, welches die Kältemittelrohranlage einer Außenkomponente und die einer Mutterkomponenten zeigt.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungsfiguren werden nun die Einzelheiten bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführungen beschrieben.
Jede der erfindungsgemäßen Ausführungen wird beispielhaft beschrieben. Es werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, in denen erfindungsgemäße Kälteanlagen bei in Supermärkten aufgebauten Kühlgutvitrinen zur Anwendung kommen, erläutert.
ERSTE AUSFÜHRUNG
1 zeigt die Positionen einzelner Lebensmittelvitrinen. Die Lebensmittelvitrinen von 1 enthalten darin jeweils Kühlkomponenten (2, 3A, 3B, 4A, 4B). 2 skizziert die Rohrverbindung der Kühlkomponenten (2, 3A, 3B, 4A, 4B). Die 3–5 zeigen im Detail die Rohrverbindung der Kühlkomponenten (2, 3A, 3B, 4A, 4B).
Unter Bezug auf 1 und 2 weist eine Kälteanlage eine einzelne Außenkomponente (1) zusätzlich zu den vorstehenden fünf Kühlkomponenten (2, 3A, 3B, 4A, 4B) auf. Diese fünf Kühlkomponenten (2, 3A, 3B, 4A, 4B) können genutzt werden, um in jeweiligen Lebensmittelvitrinen Kühlung zu erzeugen. Die erste Kühlkomponente (2) ist eine Mutterkomponente. Die zweite und dritte Kühlkomponente (3A) und (3B) sind Tochter-Gefriergeräte. Die vierte und fünfte Kühlkomponente (4A) und (4B) sind Tochter-Kühlgeräte. Verbindungen zwischen den Kühlkomponenten (2, 3A, 3B, 4A, 4B) und der Außenkomponente (1) werden durch Kältemittelleitungen hergestellt.
Kältemittel, das zwischen der Außenkomponente (1) und der Mutterkomponente (2) zirkuliert, tauscht mit dem Kältemittel Wärme, das zwischen der Mutterkomponente (2) und jedem der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) in einem Kältemittelwärmeaustauscher (5) zirkuliert. Jedes der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) erzeugt eine niedrige Temperatur von zum Beispiel –40°C, um seine entsprechende Tiefkühlvitrine zu kühlen. Der Kältemittelwärmeaustauscher (5), der als Kaskaden-Wärmeaustauscher bezeichnet wird, ist in der Mutterkomponente (2) untergebracht.
Wie die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) erzeugt die Mutterkomponente (2) eine niedrige Temperatur von zum Beispiel –40°C, um ihre entsprechende Tiefkühlvitrine zu kühlen.
Dagegen zirkuliert Kältemittel zwischen jedem der Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) und der Außenkomponente (1), wodurch jedes der Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) veranlasst wird, eine niedrige Temperatur von zum Beispiel –15°C zu erzeugen, um seine entsprechende Kühlvitrine zu kühlen.
Nachstehend wird die Kreislaufkonfiguration jeder der Komponenten erläutert, die genutzt werden können, um die vorstehenden Kühlbetriebe auszuführen.
AUSSENKOMPONENTE
Die Außenkomponente (1) ist außen installiert und ist in einem Gehäuse (1a) untergebracht. In dem Gehäuse (1a) der Außenkomponente (1) sind ein primärer Verdichter (1b) und ein Außenwärmeaustauscher (1c) enthalten. Der primäre Verdichter (1b) und der Außenwärmeaustauscher (1c) sind durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden. Der Außenwärmeaustauscher (1c) hat eine Flüssigkeitsseite, an der eine primäre Flüssigkeitsleitung (LL) angeschlossen ist. Der primäre Verdichter (1b) hat eine Ansaugseite, an der eine primäre Gasleitung (GL) angeschlossen ist. Sowohl die primäre Flüssigkeitsleitung (LL) als auch die primäre Gasleitung (GL) verlaufen von dem Gehäuse (1a) der Außenkomponente (1) und sind mit der Mutterkomponente (2) verbunden.
MUTTERKOMPONENTE
Die Mutterkomponente (2) ist eine Hauptkomponente und ist in einem Gehäuse (2a) unterbracht. In dem Gehäuse (2a) der Mutterkomponente (2) ist der Kältemittelwärmeaustauscher (5) enthalten. Die primäre Flüssigkeitsleitung (LL) und die primäre Gasleitung (GL), die sich von der Außenkomponente (1) erstrecken, sind mit dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) verbunden.
Entlang der primären Flüssigkeitsleitung (LL) und in der Mutterkomponente (2) sind erste und zweite Stromteiler (6, 7) vorgesehen. Von dem ersten Stromteiler (6) zweigen drei stromaufwärts befindlichen Abzweigleitungen (LL-1, LL-2, LL-3) ab. Die stromaufwärts befindliche Abzweigleitung (LL-1) ist mit dem zweiten Stromteiler (7) verbunden. Von dem zweiten Stromteiler (7) zweigen drei stromabwärts befindliche Abzweigleitungen (LL-4, LL-5, LL-6) ab. Jede der stromabwärts befindlichen Abzweigleitungen (LL-4, LL-5, LL-6) ist mit dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) verbunden.
Der Kältemittelwärmeaustauscher (5) ist ein Platten-Kältemittelmittelwärmeaustauscher. Bei dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) sind erste bis dritte primäre Durchläufe (5a, 5b, 5c) entsprechend den stromabwärts befindlichen Abzweigleitungen (LL-4, LL-5, LL-6) ausgebildet.
Die stromabwärts befindlichen Abzweigleitungen (LL-4, LL-5, LL-6) sind mit jeweiligen elektrischen Expansionsventilen (EV-A, EV-B, EV-C) versehen. Die elektrischen Expansionsventile (EV-A, EV-B, EV-C) können genutzt werden, um durch Steuerung ihres Öffnungsgrads eine unabhängige Steuerung der Verdampfungstemperatur der jeweiligen Kältemittel zu ermöglichen, die in den primären Durchläufen (5a, 5b, 5c) strömen.
Es muss nicht unbedingt jeder der primären Durchläufe (5a, 5b, 5c) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) durch einen einzigen Durchlauf umgesetzt werden, sondern wird durch mehrere Durchläufe gebildet, die durch Überlappen mehrerer Platten erzeugt werden.
Entlang der primären Gasleitung (GL) und in der Mutterkomponente (2) sind erste und zweite Strom zusammenführende Sammler (8, 9) vorgesehen. Führungsleitungen (GL-1, GL-2, GL-3) des primären Kältemittels des Kältemittelwärmeaustauschers (5) sind mit dem ersten Strom zusammenführenden Sammler (8) verbunden. Zusätzlich zu den Führungsleitungen (GL-1, GL-2, GL-3) ist eine Strom zusammenführende Leitung (GL-4) mit dem ersten Strom zusammenführenden Sammler (8) verbunden. Die Strom zusammenführende Leitung (GL-4) ist mit dem zweiten Strom zusammenführenden Sammler (9) verbunden. Der zweite Strom zusammenführende Sammler (9) ist durch die primäre Gasleitung (GL) mit der Saugseite des primären Verdichters (1b) verbunden.
Ein primärer Kältemittelkreislauf (10) besteht aus dem primären Verdichter (1b) und dem Kältemittelwärmeaustauscher (5). In dem primären Kältemittelkreislauf (10) wird vom primären Verdichter (1b) abgelassenes Kältemittel in dem Außen-Kältemittelwärmeaustauscher (1c) kondensiert. Ein Teil des kondensierten Kältemittels wird an den elektrischen Expansionsventilen (EV-A, EV-B, EV-C) dekomprimiert, wird im Kältemittelwärmeaustauscher (5) verdampft und wird wieder zurück zu dem primären Verdichter (1b) gebracht. Das primäre Kältemittel wird in der oben beschriebenen Weise umgewälzt.
Die beiden stromaufwärts befindlichen Leitungen (LL-2, LL-3), die von dem ersten Stromteiler (6) abzweigen, verlaufen zu den Tochter-Kühlgeräten (4A, 4B). Zwei Sammelleitungen (GL-5, GL-6) in Verbindung mit dem zweiten Sammler (9) verlaufen ebenfalls zu den Tochter-Kühlgeräten (4A, 4B).
Die Mutterkomponente (2) enthält darin einen ersten Kältemittelkreislauf (11), der an der Seite angeordnet ist, an der Kältemittelwärme genutzt wird, und der mit dem primären Kältemittel in dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) Wärme tauscht. Eine Kältemittelleitung (11c) stellt Verbindungen zwischen einem sekundären Verdichter (11a), einem ersten sekundären Durchlauf (5A) des Kältemittelwärmeaustauschers (5), dem elektrischen Expansionsventil (EV-1) und einem Wärmeaustauscher (11b) her, der an der Kälteerzeugungsseite angeordnet ist, um den ersten Kältemittelkreislauf (11) zu bilden.
Der erste Kältemittelkreislauf (11) ist ein geschlossener Regelkreis, der Kältemittel umwälzen kann. Der erste sekundäre Durchlauf (5A) tauscht mit dem ersten primären Durchlauf (5a) Wärme. Das von dem sekundären Verdichter (11a) abgelassene Kältemittel tauscht mit anderen Worten Wärme mit dem Kältemittel in dem ersten primären Durchlauf (5a) in dem ersten sekundären Durchlauf (5A) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) und wird kondensiert. Zusammen mit dem primären Kältemittelkreislauf (10) bildet der erste Kältemittelkreislauf (11) einen binären Kälteerzeugungszyklus.
Zweite und dritte sekundäre Durchläufe (5B, 5C) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) sind mit den Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B) durch Flüssigkeitsleitungen (LL-A) und durch Gasleitungen (GL-A) verbunden.
TOCHTER-GEFRIERGERÄT
Die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) bilden jeweils eine Unterkomponente. Diese Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) haben den gleichen Aufbau, und eines (das Tochter-Gefriergerät (3A)) wird hier unter Bezug auf 4 beschrieben.
Das Tochter-Gefriergerät (3A) wird durch einen Dampf-Verdichtungs-Kühlungs-Zyklus gebildet. Ein Gehäuse (3a), in dem das Tochter-Gefriergerät (3A) untergebracht ist, enthält einen sekundären Verdichter (3b), einen kältenutzungsseitigen Wärmeaustauscher (3c) und das elektrische Expansionsventil (EV-2). Der sekundäre Verdichter (3b) hat eine Ablassseite, an der die Gasleitung (GL-A) angeschlossen ist. Der Wärmeaustauscher (3c) hat eine Flüssigkeitsseite, an der die Flüssigkeitsleitung (LL-A) angeschlossen ist. Sowohl die Gasleitung (GL-A) als auch die Flüssigkeitsleitung (LL-A) sind mit dem zweiten sekundären Durchlauf (5B) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) verbunden. Ein geschlossener zweiter kältenutzungsseitiger Kältemittelkreislauf (12) umfasst das Tochter-Gefriergerät (3A) und den zweiten sekundären Durchlauf (5B).
Wie der erste Kältemittelkreislauf (11) zusammen mit dem primären Kältemittelkreislauf (10) bildet der zweite Kältemittelkreislauf (12) einen binären Kälteerzeugungszyklus.
Ein geschlossener zweiter kältenutzungsseitiger Kältemittelkreislauf (12) besteht dagegen aus dem Tochter-Gefriergerät (3B) und dem dritten sekundären Durchlauf (5C) des Kältemittelwärmeaustauschers (5).
Der erste Kältemittelkreislauf (11) und der zweite Kältemittelkreislauf (12) bilden zusammen einen sekundären Kältemittelkreislauf (20) der vorliegenden Erfindung.
TOCHTER-KÜHLGERÄT
Die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) bilden jeweils eine Unterkomponente. Diese Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B9 haben den gleichen Aufbau, und eines derselben (das Tochter-Kühlgerät (4A)) wird hier mit Bezug auf 5 beschrieben.
Ein Gehäuse (4a), in dem das Tochter-Kühlgerät (4A) untergebracht ist, enthält einen kältenutzungsseitigen Wärmeaustauscher (4b) und das elektrische Expansionsventil (EV-3). Der Wärmeaustauscher (4b) hat eine Gasseite, an der eine Gasleitung (GL-B) angeschlossen ist, und eine Flüssigkeitsseite, an der eine Flüssigkeitsleitung (LL-B) angeschlossen ist. Die Flüssigkeitsleitung (LL-B) ist in die Mutterkomponente (2) geführt und ist über die stromaufwärts befindliche Abzweigleitung (LL-2) mit dem ersten Stromteiler (6) verbunden. Die Gasleitung (GL-B) ist dagegen in die Mutterkomponente (2) geführt und ist über die Sammelleitung (GL-5) mit dem zweiten Sammler (9) verbunden.
Ein geschlossener Kreislauf besteht aus dem Tochter-Kühlgerät (4A), dem primären Verdichter (1b) der Außenkomponente (1) und dem Außenwärmeaustauscher (1c) der Außenkomponente (1). Das Tochter-Kühlgerät (4A) bildet mit anderen Worten keinen binären Kälteerzeugungszyklus. Kältemittel, das von dem primären Verdichter (1b) abgelassen wurde und in dem Außenwärmeaustauscher (1c) verdichtet wurde, strömt durch den ersten Stromteiler (6) und wird direkt dem Tochter-Kühlgerät (4A) zugeführt.
Ferner ist in dem Tochter-Kühlgerät (4B) eine Flüssigkeitsleitung (LL-B) über die stromaufwärts befindliche Abzweigleitung (LL-3) mit dem ersten Stromteiler (6) verbunden, während eine Gasleitung (GL-B) über die Sammelleitung (GL-6) mit dem zweiten Sammler (9) verbunden ist. Ein geschlossener Regelkreis besteht aus dem Tochter-Kühlgerät (4B), dem primären Verdichter (1b) der Außenkomponente (1) und dem Außenwärmeaustauscher (1c) der Außenkomponente (1).
Wie vorstehend beschrieben bilden der erste und der zweite Kältemittelkreislauf (11, 12) zusammen mit dem primären Kältemittelkreislauf (10) jeweils einen binären Kälteerzeugungszyklus. Andererseits werden binäre Kälteerzeugungszyklen zwischen den Tochter-Kühlgeräten (4A, 4B) und dem primären Verdichter (1b) und dem Außenwärmeaustauscher (1c) gebildet.
KÄLTEMITTELUMWÄLZVORGANG
Nun wird nachstehend der Kältemittelumwälzvorgang der erfindungsgemäßen Kälteanlage beschrieben.
Wenn die in den jeweiligen Vitrinen angeordneten Kühlkomponenten (d.h. die Mutterkomponente (2), die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) und die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B)) ihre jeweiligen Kühlbetriebe ausführen, werden die Verdichter (1b, 11a, 3b) angetrieben und die elektrischen Expansionsventile (EV-A, EV-B, EV-C, EV-1, EV-2, EV-3) so gesteuert, dass sie bei vorgegebenen Öffnungsgraden öffnen.
Die elektrischen Expansionsventile (EV-A, EV-B, EV-C) der stromabwärts befindlichen Abzweigleitungen (LL-4, LL-5, LL-6) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) steuern mit anderen Worten die Dampftemperatur der in den primären Durchläufen (5a, 5b, 5c) strömenden Kältemittel und steuern die den Kältemittelkreisläufen (11, 12) zuzuführende Kälte.
Der Öffnungsgrad der stromaufwärts der Wärmeaustauscher (11b, 3c, 4b) angeordneten elektrischen Expansionsventile (EV-1, EV-2, EV-3) wird so gesteuert, dass die Innenräume der Lebensmittelvitrinen auf gewählte Temperaturen eingestellt werden.
In dem primären Kältemittelkreislauf (10) tauscht das von dem primären Verdichter (1b) abgelassene Kältemittel Wärme mit der Außenluft in dem Außenwärmeaustauscher (1c) und wird kondensiert, so dass es zu flüssigem Kältemittel wird. Der Strom flüssigen Kältemittels wird in dem ersten Stromteiler (6) in Unterströme unterteilt. Ein Teil des geteilten flüssigen Kältemittels strömt durch die stromaufwärts befindlichen Abzweigleitungen (LL-2, LL-3) und die sich zu den Tochter-Kühlgeräten (4A, 4B) erstreckenden Flüssigkeitsleitungen (LL-B) und strömt in die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B). Das flüssige Kältemittel wird in dem elektrischen Expansionsventil (EV-3) dekomprimiert, tauscht Wärme mit Luft in der gekühlten Lebensmittelvitrine und wird verdampft.
Dank dieser Kältemittelverdampfung wird jedes Tochter-Kühlgerät (4A, 4B) auf eine gewählte Temperatur von zum Beispiel –15°C gekühlt. Danach strömen die verdampften Gaskältemittel durch die Gasleitungen (GL-B) und durch die Sammelleitungen (GL-5, GL-6), werden an dem zweiten Strom zusammenführenden Sammler (9) zusammengeführt und werden zurück zum primären Verdichter (1b) gebracht.
Das andere flüssige Kältemittel dagegen, das an dem ersten Stromteiler (6) auszweigt, strömt in die stromaufwärts befindliche Abzweigleitung (LL-1), in den zweiten Stromteiler (7) und in die stromabwärts liegenden Abzweigleitungen (LL-4, LL-5, LL-6). Das flüssige Kältemittel wird in den elektrischen Expansionsventilen (EV-A, EV-B, EV-C, EV-1, EV-2, EV-3) dekomprimiert und strömt durch jeden primären Durchlauf (5a, 5b, 5c) des Kältemittelwärmeaustauschers (5). In dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) tauscht das flüssige Kältemittel Wärme mit dem Kältemittel in den Kältemittelkreisläufen (11, 12, 12) und wird verdampft, so dass es zu einer Gasflüssigkeit wird. Das Gaskältemittel strömt durch die Führungsleitungen (GL-1, GL-2, GL-3), durch den ersten Strom zusammenführenden Sammler (8) und durch die Strom zusammenführende Leitung (GL), strömt in den zweiten Strom zusammenführenden Sammler (9), wird mit Gaskältemittel zusammengeführt, das von dem Tochter-Kühlgerät (4A, 4B) zurückgeleitet wurde, und wird zurück zu dem primären Verdichter (1b) gebracht.
Die oben beschriebenen Kältemittelumwälzbetriebe werden in dem primären Kältemittelkreislauf (10) ausgeführt.
Als Nächstes werden nun nachstehend der Kältemittelumwälzbetrieb des Kältemittelkreislaufs (11) und der Kältemittelumwälzbetrieb des Kältemittelkreislaufs (12) beschrieben.
In dem an der Seite, an der Kältemittelwärme genutzt wird, angeordneten Kältemittelkreislauf (11) strömt von dem sekundären Verdichter (11a) abgelassenes Kältemittel in den ersten sekundären Durchlauf (5A) des Kältemittelwärmeaustauschers (5). In dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) tauscht Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf (11) Wärme mit dem in den ersten primären Durchlauf (5a) strömenden Kältemittel und wird kondensiert, so dass es zu einem flüssigen Kältemittel wird. Danach wird das flüssige Kältemittel durch das elektrische Expansionsventil (EV-1) dekomprimiert, tauscht Wärme mit Luft in der Vitrine und wird verdampft, so dass es zu Gasflüssigkeit wird. Dank dieser Kältemittelverdampfung wird der Innenraum der Mutterkomponente (2) auf eine gewählte Temperatur von beispielsweise –40°C gekühlt. Danach wird das Gaskältemittel zurück zu dem sekundären Verdichter (11a) gebracht.
In dem Kältemittelkreislauf (12) strömt von dem sekundären Verdichter (3b) abgelassenes Kältemittel durch die Gasleitung (GL-A) und strömt in die Mutterkomponente (2). Das Kältemittel strömt durch den zweiten und dritten sekundären Durchlauf (5B, 5C) des Kältemittelwärmeaustauschers (5). In dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) tauscht das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (12) Wärme mit dem in die zweiten und dritten primären Durchläufe (5b, 5c) strömenden Kältemittel und wird kondensiert, so dass es zu einem flüssigen Kältemittel wird. Danach wird das flüssige Kältemittel über die Flüssigkeitsleitungen (LL-A) zurück zu den Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B) gebracht. Das flüssige Kältemittel wird in dem elektrischen Expansionsventil (EV-2) dekomprimiert und tauscht Wärme mit Luft in der Tiefkühlvitrine und wird verdampft, so dass es zu einem Gaskältemittel wird. Dank dieser Kältemittelverdampfung wird der Innenraum der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) auf eine gewählte Temperatur von zum Beispiel –40°C gekühlt. Das Gaskältemittel kehrt dann zu dem sekundären Verdichter (3b) zurück.
Die oben beschriebenen Kältemittelumwälzbetriebe werden in allen Kältemittelkreisläufen (11, 12, 12) ausgeführt.
In der Kälteanlage der vorliegenden Ausführung wird ein binärer Kälteerzeugungszyklus bei den Tiefkühlvitrinen (d.h. der Mutterkomponente (2) und den Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B)) angewendet, während dagegen an den Kühlvitrinen (d.h. den Tochter-Kühlgeräten (4A, 4B)) ein unärer Kälteerzeugungszyklus angewendet wird. Die Mutterkomponente (2), die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) und die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) nutzen die Außenkomponente (1) gemeinsam als Wärmequelle.
Ferner wird der Kältemittelwärmeaustauscher (5) für das Bilden des vorstehenden binären Kälteerzeugungszyklus nur in der Mutterkomponente (2) angeordnet. In den Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B) werden keine Kältemittelwärmeaustauscher vorgesehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) jeweils einen vereinfachten Aufbau verglichen mit herkömmlichen Kälteanlagen, bei denen Kühlkomponenten mit jeweiligen Kältemittelwärmeaustauschern versehen werden. Die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) erfordern mit anderen Worten keine sekundären umschlossenen Kältemittelkreisläufe, die durch Miteinanderverbinden eines Verdichters, eines Kondensators, eines Expansionsventils und eines Verdampfers gebildet werden. Dies kann einen vereinfachten Kältemittelkreislaufaufbau bieten.
Wie in der vorstehenden Beschreibung beschrieben wurde, weist die vorliegende Kälteanlage (a) die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) auf, die jeweils den Verdichter (3b), den Wärmeaustauscher (3c) und das elektrische Expansionsventil (EV-2) umfassen, sowie (b) die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B), die jeweils den Wärmeaustauscher (4b) und das elektrische Expansionsventil (EV-3) umfassen. Demgemäß kann die vorliegende Kälteanlage bei verschiedenen Vitrinen Anwendung finden, die für das Erzeugen verschiedener Kühltemperaturen benötigt werden. Dadurch hat die vorliegende Kälteanlage einen breiteren Anwendungsbereich verglichen mit herkömmlichen Anlagen, die nur bei Tiefkühlvitrinen Anwendung finden können.
ZWEITE AUSFÜHRUNG
Unter Bezug auf 6 und 7 wird nun nachstehend eine erfindungsgemäße Ausführung beschrieben.
Die Ausführung unterscheidet sich von dem ersten Beispiel im Aufbau der Mutterkomponente (2) und im Aufbau der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B), und hier werden nur Unterschiede zwischen dem ersten Beispiel und den Ausführungen beschrieben.
MUTTERKOMPONENTE
Die Mutterkomponente (2) der Ausführung weist weder den zweiten Stromteiler (7) noch den ersten Strom zusammenführenden Sammler (8) auf. Der Kältemittelwärmeaustauscher (5) enthält darin nur zwei Durchläufe (d.h. den primären Durchlauf (5a) und den sekundären Durchlauf (5A)).
Die Abzweigleitung (LL-1), die sich von dem Stromteiler (6) zu dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) erstreckt, ist mit dem primären Durchlauf (5a) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) durch das elektrische Expansionsventil (EV-A) verbunden. Der primäre Durchlauf (5a) weist ein Führungsende auf, das mit dem Strom zusammenführenden Sammler (9) durch die Sammelleitung (GL-4) verbunden ist.
Zwischen dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) und dem elektrischen Expansionsventil (EV-1) in dem Kältemittelkreislauf (11) ist ein Stromteiler (11d) angeordnet. Zwischen dem Wärmeaustauscher (11b) und dem sekundären Verdichter (11a) in dem Kältemittelkreislauf (11) ist ein Strom zusammenführender Sammler (11e) angeordnet.
Von dem Stromteiler (11d) sind eine erste Flüssigkeitsstrom-Abzweigleitung (LL-A1) in Verbindung mit dem Wärmeaustauscher (11b), eine zweite Flüssigkeitsstrom-Abzweigleitung (LL-A2) und eine dritte Flüssigkeitsstrom-Abzweigleitung (LL-A3) abgezweigt. Die zweite und dritte Flüssigkeitsstrom-Abzweigleitung (LL-A2, LL-A3) verlaufen von der Mutterkomponente (2) zu den Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B). Von dem Strom zusammenführenden Sammler (11e) sind eine erste Gasstrom-Abzweigleitung (GL-A1) in Verbindung mit dem Wärmeaustauscher (11b), eine zweite Gasstrom-Abzweigleitung (GL-A2) und eine dritte Gasstrom-Abzweigleitung (GL-A3) abgezweigt. Die zweite und die dritte Gasstrom-Abzweigleitung (GL-A2, GL-A3) verlaufen von der Mutterkomponente (2) zu den Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B).
TOCHTER-GEFRIERGERÄT
Die oben erwähnten Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) sind in gleicher Weise wie die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) der ersten Ausführung konstruiert. Wie in 7 gezeigt wird, enthält das Gehäuse (3a) jedes Tochter-Gefriergeräts (3A, 3B) darin den Wärmeaustauscher (3c) und das elektrische Expansionsventil (EV-2). Der Wärmeaustauscher (3c) weist eine Gasseite auf, die mit dem Stromteiler (11d) der Mutterkomponente (2) durch die Gasstrom-Abzweigleitung (GL-A2) verbunden ist, sowie eine Flüssigkeitsseite, die mit dem Stromteiler (11d) der Mutterkomponente (2) durch die Flüssigkeitsstrom-Abzweigleitung (LL-A2) verbunden ist.
Der Wärmeaustauscher (3c) jedes der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) ist mit anderen Worten parallel mit dem Wärmeaustauscher (11b) der Mutterkomponente (2) verbunden. Zwischen dem Wärmeaustauscher (3c) jedes Tochter-Gefriergeräts (3A, 3B) und dem primären Kältemittelkreislauf (10) sowie zwischen dem Wärmeaustauscher (11b) der Mutterkomponente (2) und dem primären Kältemittelkreislauf (10) ist ein binärer Kälteerzeugungszyklus ausgebildet.
Die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) der vorliegenden Ausführung haben den gleichen Aufbau wie die Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) der ersten Ausführung (siehe 5) und der Aufbau der Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) der vorliegenden Erfindung wird hier nicht beschrieben.
KÄLTEMITTELUMWÄLZBETRIEB
Nun wird nachstehend der Kältemittelumwälzbetrieb der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Der Kältemittelumwälzbetrieb des primären Kältemittelkreislaufs (10) ist der gleiche wie in der ersten Ausführung und auf seine Beschreibung wird hier verzichtet.
In dem Kältemittelkreislauf (11) strömt von dem sekundären Verdichter (11a) abgelassenes Kältemittel durch den sekundären Durchlauf (5A) des Kältemittelwärmeaustauschers (5). In dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) tauscht das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf (11) Wärme mit dem in dem primären Durchlauf (5a) strömenden Kältemittel und wird kondensiert, so dass es zu einem flüssigen Kältemittel wird. Danach wird der Strom des flüssigen Kältemittels durch den Stromteiler (11d) in Unterströme unterteilt. Kältemittel in einem der flüssigen Kältemittelunterströme wird durch das elektrische Expansionsventil (EV-1) in der Mutterkomponente (2) dekomprimiert, tauscht Wärme mit Luft in der Vitrine und wird verdampft, so dass es sich zu einem gasförmigen Kältemittel ändert. Dank dieser Kältemittelverdampfung wird das Innere der Mutterkomponente (2) auf eine gewählte Temperatur gekühlt. Danach strömt das Gaskältemittel durch den Strom zusammenführenden Sammler (11e) und wird zurück zu dem sekundären Verdichter (11a) gebracht.
Kältemittel in den anderen flüssigen Kältemittelunterströmen, die in dem Stromteiler (11d) geteilt wurden, strömt durch die Flüssigkeitsstrom-Abzweigleitungen (LL-A2, LL-A3), dringt in die Mutterkomponente (2) ein und strömt von der Mutterkomponente (2) in die Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B). In jedem der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B) wird das flüssige Kältemittel durch das elektrische Expansionsventil (EV-2) dekomprimiert, tauscht Wärme mit Luft in der Tiefkühlvitrine in dem Wärmeaustauscher (3c) und wird verdampft, so dass es zu einem gasförmigen Kältemittel wird. Dank dieser Kältemittelverdampfung wird das Innere jedes Tochter-Gefriergeräts (3A, 3B) auf eine gewählte Temperatur gekühlt. Danach strömt das Gaskältemittel durch die Gasstrom-Abzweigleitungen (GL-A2, GL-A3), wird zu der Mutterkomponente (2) zurückgebracht, wird mit dem oben erwähnten Kältemittel in dem Strom zusammenführenden Sammler (11e) zusammengeführt und kehrt zu dem sekundären Verdichter (11a) zurück.
Die oben beschriebenen Kältemittelumwälzbetriebe werden in dem Kältemittelkreislauf (11) ausgeführt.
In der vorliegenden Ausführung wird der Kältemittelkreislauf (11) durch einen einzigen geschlossen Regelkreis umgesetzt. Die Wärmeaustauscher (11b, 3c, 3c), die an der Seite angeordnet sind, wo die Kältemittelwärme genutzt wird, sind parallel verbunden und sind in den einzelnen Vitrinen angeordnet. Demgemäß besteht die Anforderung an den Kältemittelwärmeaustauscher (5) darin, einfach ein Paar Durchläufe aufzuweisen, die dazwischen Wärme austauschen können. Im Gegensatz zur ersten Ausführung erfordert der Kältemittelwärmeaustauscher (5) der vorliegenden Ausführung nicht mehrere verschiedene Kältemitteldurchläufe, wodurch der Kältemittelwärmeaustauscher (5) einen vereinfachten Aufbau haben kann.
DRITTE AUSFÜHRUNG
Unter Bezug auf 8 wird nun nachstehend eine dritte erfindungsgemäße Ausführung beschrieben.
8 zeigt die dritte erfindungsgemäße Ausführung, die die Kombination des Aufbaus der ersten und der zweiten Ausführung ist. Unter Bezug auf 8 werden darin Kältemittelleitungsanlagen der Komponenten (1) und (2) gemäß der vorliegenden Ausführung gezeigt. Für gleiche Elemente in den Figuren dieser Ausführungen werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
In der vorliegenden Ausführung werden zwei Arten von Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B), die nicht in 8 gezeigt werden, eingesetzt. Die erste Art von Tochter-Gefriergerät (3A, 3B) bildet einen geschlossenen Regelkreis mit dem sekundären Durchlauf (5a des Kältemittelwärmeaustauschers (5) und entspricht dem Tochter- Gefriergerät (3A, 3B) der in 4 gezeigten ersten Ausführung. Die zweite Art von Tochter-Gefriergerät (3A, 3B) enthält darin den Wärmeaustauscher (3c, der parallel mit dem Wärmeaustauscher (11b) des Kältemittelkreislaufs (11) in der Mutterkomponente (2) verbunden ist und dem Tochter-Gefriergerät (3A, 3B) der in 7 gezeigten zweiten Ausführung entspricht.
VIERTE AUSFÜHRUNG
Eine vierte erfindungsgemäße Ausführung wird nun unter Bezug auf 9 gezeigt.
Die Mutterkomponente (2) der vorliegenden Ausführung weist einen sich von dem der Mutterkomponente (2) der ersten Ausführung abweichenden Aufbau auf. Nur Unterschiede zwischen dem Aufbau der Mutterkomponente (2) der ersten Ausführung und dem der Mutterkomponente (2) der vorliegenden Ausführung werden hier erläutert. Die in diesen Ausführungen verwendeten Bezugszeichen sind für gleiche Elemente die gleichen.
MUTTERKOMPONENTE
In der vorliegenden Ausführung wird die Mutterkomponente (2) in einer Kühlvitrine untergebracht. Der in der Mutterkomponente (2) untergebrachte Wärmeaustauscher (11b) bildet keinen binären Kälteerzeugungszyklus mit der Außenkomponente (1).
Die stromabwärts befindliche Abzweigleitung (LL-2), die von dem ersten Stromteiler (6) abzweigt, ist über das elektrische Expansionsventil (EV-1) mit einer Flüssigkeitsseite des Wärmeaustauschers (11b) verbunden. Eine der Sammelleitungen, die an dem zweiten Strom zusammenführenden Sammler (9) zusammengefasst sind, d.h. die Sammelleitung (GL-5), ist dagegen mit einer Gasseite des Wärmeaustauschers (11b) verbunden. Demgemäß bildet der Wärmeaustauscher (11b) zusammen mit der Außenkomponente (1) einen unären Kälteerzeugungszyklus.
Der Aufbau der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B, ...) und die Verbindung der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B, ...) mit der Mutterkomponente (2) werden hier nicht beschrieben, da sie gleich der ersten Ausführung sind.
Drei Flüssigkeitsleitungen (LL-A) und drei Gasleitungen (GL-A) sind mit dem Kältemittelwärmeaustauscher (5) der vorliegenden Ausführung verbunden. Diese Flüssigkeits- und Gasleitungen (LL-A, GL-A) verlaufen von der Mutterkomponente (2) und sind mit drei Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B, ...) verbunden. Kältemittel zirkuliert zwischen jedem Tochter-Gefriergerät (3A, 3B, ...) und dem Kältemittelwärmeaustauscher (5).
KÄLTEMITTELUMWÄLZBETRIEB
Der Kältemittelumwälzbetrieb der vorliegenden Ausführung wird nun nachstehend beschrieben.
Der Umwälzbetrieb des in den Wärmeaustauscher (11b) der Mutterkomponente (2) strömenden Kältemittels ist wie der Umwälzbetrieb des in den Wärmeaustauscher (4b) jedes Tochter-Gefriergeräts (in der Figur nicht dargestellt) strömenden Kältemittels. Das von dem primären Verdichter (1b) abgelassene Kältemittel kondensiert mit anderen Worten in dem Außenwärmeaustauscher (1c), wird in dem elektrischen Expansionsventil (EV-1) einer Dekompression unterzogen und tauscht Wärme mit Luft in der Kühlvitrine, um zu verdampfen.
Der Umwälzbetrieb des in jedem Tochter-Gefriergerät (in der Figur nicht dargestellt) strömenden Kältemittels ist wie in der ersten Ausführung. Kältemittel zirkuliert zwischen jedem Tochter-Gefriergerät und dem Kältemittelwärmeaustauscher (5), und jedes der Tochter-Gefriergeräte wird auf eine gewählte Temperatur gekühlt.
Der Aufbau der vorliegenden Ausführung erlaubt das Unterbringen der Mutterkomponente (2) in einer Kühlvitrine. Ferner wird der Kältemittelwärmeaustauscher (5) nur in dieser Kühlvitrine angeordnet, wodurch ein vereinfachter Aufbau vorgesehen wird.
FÜNFTE AUSFÜHRUNG
Eine fünfte erfindungsgemäße Ausführung wird nun nachstehend unter Bezug auf 10 beschrieben.
Die Mutterkomponente (2) der vorliegenden Ausführung weist einen sich von der der Mutterkomponente (2) der zweiten Ausführung abweichenden Aufbau auf. Nur Unterschiede zwischen dem Aufbau der Mutterkomponente (2) der zweiten Ausführung und dem der Mutterkomponente (2) der vorliegenden Ausführung werden hier erläutert.
MUTTERKOMPONENTE
Wie in der vierten Ausführung wird die Mutterkomponente (2) der vorliegenden Ausführung in einer Kühlvitrine angeordnet.
Die Abzweigleitung (LL-2), die von dem ersten Stromteiler (6) abzweigt, ist über das elektrische Expansionsventil (EV-1) mit einer Flüssigkeitsseite des Wärmeaustauschers (11b) verbunden. Eine der Sammelleitungen, die an dem Strom zusammenführenden Sammler (9) zusammengefasst sind, d.h. die Sammelleitung (GL-5), ist dagegen mit einer Gasseite des Wärmeaustauschers (11b) verbunden. Demgemäß bildet der Wärmeaustauscher (11b) zusammen mit der Außenkomponente (1) einen unären Kälteerzeugungszyklus.
Der Aufbau der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B, ...) und die Verbindung der Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B, ...) mit der Mutterkomponente (2) werden hier nicht beschrieben, da sie wie in der zweiten Ausführung sind.
KÄLTEMITTELUMWÄLZBETRIEB
Der Kältemittelumwälzbetrieb der vorliegenden Ausführung wird nun nachstehend beschrieben.
Der Umwälzbetrieb des in dem Wärmeaustauscher (11b) der Mutterkomponente (2) strömenden Kältemittels ist wie der Umwälzbetrieb in der vierten Ausführung. Der Umwälzbetrieb des in jedem Tochter-Gefriergerät (jedem Tochter-Kühlgerät) strömenden Kältemittels ist wie in der zweiten Ausführung. Dank dieser Betriebe wird das Innere jeder Vitrine auf eine gewählte Temperatur gekühlt.
Der Aufbau der vorliegenden Ausführung erlaubt das Unterbringen der Mutterkomponente (2) in einer Kühlvitrine. Ferner wird der Kältemittelwärmeaustauscher (5) nur in diese Kühlvitrine angeordnet, wodurch ein vereinfachter Aufbau vorgesehen wird.
SECHSTE AUSFÜHRUNG
Eine sechste erfindungsgemäße Ausführung wird nun nachstehend unter Bezug auf 11 beschrieben.
11 zeigt die vorliegende Ausführung als Ergebnis der Kombination des Aufbaus der vierten und fünften Ausführung. Unter Bezug auf 11 werden darin Kältemittelleitungssysteme der Außenkomponente (1) und der Mutterkomponente (2) gemäß der vorliegenden Ausführung gezeigt. Die Bezugszeichen in den Figuren dieser Ausführungen sind für gleiche Elemente gleich.
In der vorliegenden Ausführung werden zwei Arten von Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B9, die in 11 nicht gezeigt werden, eingesetzt. Der sekundäre Verdichter (11a) wird in der Mutterkomponente (2) angeordnet. Ein geschlossener Regelkreis wird zwischen der ersten Art von Tochter-Gefriergerät (3A, 3B) und dem sekundären Durchlauf (5A) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) gebildet, der der in 10 gezeigten fünften Ausführung entspricht. Das Gehäuse (3a) der zweiten Art von Tochter-Gefriergerät (3A, 3B) enthält darin den sekundären Verdichter (3b), und dort ist ein geschlossener Regelkreis zwischen der zweiten Art von Tochter-Gefriergeräten (3A, 3B) und dem sekundären Durchlauf (5B) des Kältemittelwärmeaustauschers (5) ausgebildet, der der in 9 gezeigten vierten Ausführung entspricht.
ANDERE AUSFÜHRUNGEN
In jeder der vorstehenden erfindungsgemäßen Ausführungen werden mehrere Tochter-Gefriergeräte (d.h. Tochter-Gefriergeräte (3A, 3B)) und mehrere Tochter-Kühlgeräte (d.h. Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B)) vorgesehen. In anderen erfindungsgemäßen Ausführungen könnten aber lediglich mehrere Tochter-Gefriergeräte eingesetzt werden.
Das Beispiel von 3 kann zum Beispiel eine einzelne Mutterkomponente und ein oder mehrere Tochter-Gefriergeräte aufweisen. In dem Beispiel von 6 kann auf das Vorsehen der Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) verzichtet werden.
Das Beispiel von 9 kann zum Beispiel eine einzige Mutterkomponente und ein oder mehrere Tochter-Gefriergeräte aufweisen. In dem Beispiel von 10 kann auf das Vorsehen der Tochter-Kühlgeräte (4A, 4B) verzichtet werden.
Zusammenfassend ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein sekundärer Kältemittelkreislauf eines Dampf-Kompressions-Kälteerzeugungszyklus vorgesehen wird und verschiedene Tochter-Gefriergeräte und -kühlgeräte entsprechend der Kühltemperatur verwendet werden. Dadurch kann ein breiterer Anwendungsbereich der Kälteanlagen der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden.
In den vorstehenden erfindungsgemäßen Ausführungen wird der Platten-Kältemittelwärmeaustauscher (5) verwendet; es kann aber ein Doppelrohr-Kältemittelwärmeaustauscher verwendet werden.
Jede erfindungsgemäße Ausführung wurde in Bezug auf Anwendungen bei Lebensmittelvitrinen beschrieben; die vorliegende Erfindung kann aber bei anderen Arten von Kälteanlagen Anwendung finden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben findet die vorliegende Erfindung in den Fällen gewerbliche Anwendung, da Kälteerzeugung mit Hilfe primärer und sekundärer Kältemittelkreisläufe erfolgt, und ist insbesondere für das Kühlen von Lebensmittelvitrinen geeignet.

Claims

Kälteanlage, welche umfasst: einen primären Kältemittelkreislauf (10), durch welchen ein primäres Kältemittel umläuft, einen sekundären Kältemittelkreislauf (20), durch welchen ein sekundäres Kältemittel umläuft, und einen dazwischen angeordneten Wärmeaustauscher (5) für das Austauschen von Wärme zwischen dem primären Kältemittel, das durch den primären Kältemittelkreislauf (10) umläuft, und dem sekundären Kältemittel, das durch den sekundären Kältemittelkreislauf (20) umläuft, sowie eine Komponente (2a) für das Aufnehmen des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5), wobei der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) mehrere nutzungsseitige Wärmeaustauscher (11b, 3c), die an der Seite angeordnet sind, wo die Kältemittelwärme genutzt wird, sowie einen Stromteiler (11d) und einen Strom zusammenführenden Sammler (11e) für das Teilen und Zusammenführen des sekundären Kältemittelkreislaufs aufweist, so dass das sekundäre Kältemittel parallel zu jedem der nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (11b, 3c) strömt, wobei der nutzungsseitige Wärmeaustauscher (11b) und der Stromteiler sowie der Strom zusammenführende Sammler (11d, 11e) in der Komponente (2a) angeordnet sind und wobei der nutzungsseitige Wärmeaustauscher (3c) außerhalb der Komponente (2a) so angeordnet ist, dass er mit Kältemittelleitungen (LL-A, GL-A) verbunden ist, die sich von dem Stromteiler (11d) zur Außenseite der Komponente (2a) und von der Außenseite der Komponente zu dem Strom zusammenführenden Sammler (11e) erstrecken.
Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nutzungsseitige Wärmetauscher (3c) in einer außerhalb der Hauptkomponente (2a) angeordneten Unterkomponente (3a) aufgenommen ist.
Kälteanlage, welche umfasst: einen primären Kältemittelkreislauf (10), durch welchen ein primäres Kältemittel umläuft, einen sekundären Kältemittelkreislauf (20), durch welchen ein sekundäres Kältemittel umläuft, und einen dazwischen angeordneten Wärmeaustauscher (5) für das Austauschen von Wärme zwischen dem primären Kältemittel, das durch den primären Kältemittelkreislauf (10) umläuft, und dem sekundären Kältemittel, das durch den sekundären Kältemittelkreislauf (20) umläuft, sowie eine Komponente (2a) für das Aufnehmen des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5), wobei der primäre Kältemittelkreislauf (10) einen ersten nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (11b), der an der Seite angeordnet ist, wo die Kältemittelwärme genutzt wird, sowie einen Stromteiler und einen Strom zusammenführenden Sammler (6, 9) für das Teilen und Zusammenführen des primären Kältemittelkreislaufs aufweist, so dass das primäre Kältemittel parallel zu dem dazwischen angeordneten Wärmeaustauscher (5) und dem ersten nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (11b) strömt, wobei der erste nutzungsseitige Wärmeaustauscher (11b) und der Stromteiler sowie der Strom zusammenführende Sammler (6, 9) in der Komponente (2a) angeordnet sind und wobei der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) Kältemittelleitungen (LL-A, GL-A) aufweist, die sich von dem dazwischen angeordneten Wärmeaustauscher (5) zur Außenseite der Komponente (2a) erstrecken, und ein zweiter nutzungsseitiger Wärmeaustauscher (3c), welcher an der Seite angeordnet ist, wo die Kältemittelwärme genutzt wird, mit den Kältemittelleitungen (LL-A, GL-A) verbunden ist und außerhalb der Komponente (2a) angeordnet ist, und durch welchen das sekundäre Kältemittel umläuft.
Kälteanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite nutzungsseitige Wärmeaustauscher (3c) in einer außerhalb der Hauptkomponente (2a) angeordneten Unterkomponente (3a) aufgenommen ist.
Kälteanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) mehrere zweite nutzungsseitige Wärmeaustauscher (3c) und einen Stromteiler sowie einen Strom zusammenführenden Sammler (11d, 11e) für das Teilen und Zusammenführen eines Kreislaufs aufweist, so dass das sekundäre Kältemittel parallel zu jedem der zweiten nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (3c) strömt, wobei der Stromteiler und der Strom zusammenführende Sammler (11d, 11e) in der Komponente (2a) angeordnet sind und wobei die zweiten nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (3c) in einer außerhalb der Komponente (2a) angeordneten Unterkomponente (3a) aufgenommen sind.
Kälteanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkomponente (3a) darin einen sekundären Verdichter (3b) enthält, wobei der sekundäre Verdichter (3b) eine Druckseite hat, welche durch eine Gasleitung (GL-A) mit einer Gasseite des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5) verbunden, und wobei der nutzungsseitige Wärmeaustauscher (3c) der Unterkomponente (3a) eine Flüssigkeitsseite aufweist, welche durch einen Druckentlastungsmechanismus (EV-2) und durch eine Flüssigkeitsleitung (LL-A) mit einer Flüssigkeitsseite des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5) verbunden ist.
Kälteanlage nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) durch Nacheinanderverbinden eines sekundären Verdichters (3b), eines Druckentlastungsmechanismus (EV-1), des nutzungsseitigen Wärmeaustauschers (11b) und des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5) gebildet wird, und dass der nutzungsseitige Wärmeaustauscher (3c) der Unterkomponente (3a) eine Flüssigkeitsseite aufweist, welche durch eine Flüssigkeitsleitung (LL-A) mit einer Flüssigkeitsseite des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5) verbunden ist, und der nutzungsseitige Wärmeaustauscher (3c) eine Gasseite aufweist, welche durch eine Gasleitung (GL-A) mit einer Saugseite des sekundären Verdichters (3b) verbunden ist.
Kälteanlage nach einem der Ansprüche 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der primäre Kältemittelkreislauf (10) einen Wärmeaustauscher (4b) an der Kältenutzungsseite aufweist, welcher mit dem dazwischen angeordneten Wärmeaustauscher (5) parallel verbunden ist und in einer Unterkomponente (4b) angeordnet wird, und dass der Wärmeaustauscher (4b) eine Flüssigkeitsseite und eine Gasseite hat, wobei die Flüssigkeitsseite durch eine Flüssigkeitsleitung (LL-B) mit einer Flüssigkeitsseite des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5) verbunden ist und wobei die Gasseite durch eine Gasleitung (GL-B) mit einer Gasseite des dazwischen angeordneten Wärmeaustauschers (5) verbunden ist.
Kälteanlage nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (11b, 3c, 4b) in einer einzelnen Lebensmittelvitrine Wärme tauscht, um die Luft zu kühlen.