DE7800183U1

DE7800183U1 - Kuehlschrank mit zwei auf unterschiedlichen temperaturen zu betreibenden kuehlfaechern

Info

Publication number: DE7800183U1
Application number: DE19787800183U
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-01-14
Filing date: 1978-01-04
Publication date: 1980-05-08
Also published as: GB1591693A; DE2800285A1; FR2377591A1; IT1192166B; FR2377591B1; SE7800278L

Description

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N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Niederlande

"Kühlschrank mit zwei auf unterschiedlichen Temperaturen zu betreibenden Kühlfächern"

Die Neuerung bezieht sich auf einen Kühlschrank mit einem ersten auf einer höheren Temperatur zu betreibenden Kühlfach und einem zweiten auf einer niedrigeren Temperatur zu betreibenden Kühlfach und mit einem Kühlmittelkreis, worin ein Kompressor, ein Kondensor, ein erstes Verdampferteil für das erste Kühlfach, ein zweites Verdampferteil für das zweite Kühlfach, ein Solenoidventil und eine erste und eine zweite Kapillarröhre angeordnet sind.

Sin Kühlschrank dieser Art, worin üblicherweise das für die höhere Temperatur ausgelegte Kühl fach bei einer Temperatur über 0° arbeitet und das für die niedrigere Temperatur ausgelegte Kühlfach (Tiefkühlfach) bei einer Temperatur nicht höher als -18° arbeitet, ist bekannt, wobei in seinem Kühlmittelkreis die zwei Kapillarröhren in Reihe und stromaufwärts des ersten Verdampf erteils liegen. Dabei überbrückt das Solenoidventil die zweite Kapillarröhre und den ersten Verdampferteil. Im Betrieb ist das Solenoidventil nicht erregt imd also geschlossen, wenn die beiden Kühlfächer gekühlt v/erden müssen. In diesem Fall wird das Kühlmittel zunächst durch die zwei

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Kapillarröhren gedrosselt, verdampft danach beim Durchgang in die zwei Verdampferteile, fließt durch ein Filter hindurch in den Kompressor und dann in den Kondensor. Wenn nur das Tiefkühlfach gekühlt werden muß, wird das Solenoidventil geöffnet, so daß nur der zweite Verdampferteil E2 wirksam ist.

Dieser bekannte Kühlschrank hat gewisse Nachteile. Erstens, \

i da das Solenoidventil stromabwärts der ersten Kapillarröhre liegt, arbeitet es unter schlechten hydrodynamisehen Verhältnissen, und im wesentlichen geht das Kühlmittel in gemischter Flüssigkeitsdampfphase durch das Ventil. Znreitens arbeitet \ das Solenoidventil bei einer ziemlich niedrigen Temperatur ] (in der Größenordnung von -1O⁰Cj, wodurch es sowohl von j

spezieller Konstruktion als auch teuer ist und isoliert werden \ muß. In der Praxis muß es sich in einer isolierten Wand des Kühlschrankes befinden. Dadurch ist die Zugänglichkeit des Solenoidventils schwierig und jede Reparatur bzw. jeder Ersatz des Solenoidventils verwickelt und teuer.. Zum Schluß hat dieser bekannte Kühlschrank einen hohen Elektrizitätsverbrauch, wenn nur das Tiefkühlfach, über eine lange Zeitperiode gekühlt werden muß, beispielsweise während der Ferien, werxa. nur Tiefkühlnahrungsmittel aufbewahrt werden müssen. Wie erwähnt, wird unter diesen Uiüstsiidsn das Solenoidventil iin Betrieb gehalten, und zwar für die ganze Periode, beispielsweise sogar einige Wochen.

Die Neuerung hat daher zur Aufgabe, einen Kühlschrank zu schaffen, dessen Elemente seines Kühlmittelkreises -unter Umständen arbeiten, die nicht streng sind, und er kann dadurch von einer einfachen preisgünstigen Konstruktion sein.

Eine weitere Aufgabe der Neuerung ist es, einen Kühlschrank der genannten Bauart zu schaffen, dessen Betrieb wirtschaftlich ist und der bei der Wartung des Solenoidventils keine

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speziellen Probleme ergeben wird.

Nach der Neuerung sind im Kühlmittelkreis die zwei Kapillarröhren parallel und das Solenoidventil stromaufwärts nur einer

~ der Kapillarröhren angeordnet.

Ein Vorteil der Neuerung ist es, daß das Kühlmittel nur in der Flüssigkeitsphase durch das Solenoidventil fließt, so daß dieses Ventil unter optimalen hydrodynamischen Umständen arbeitet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Neuerung befindet sich das Solenoidventil stromaufwärts der ersten Kapillarröhre, die in dem ersten Verdampferteil mündet.

Ein weiterer Vorteil der Neuerung ist, daß das Solenoidventil nur für ziemlich kurze Perioden erregt- wird, d. h. wenn es notwendig ist, das Kühlfach mit der höheren Temperatur zu kühlen. Dadurch ist der von dem Solenoidventil beanspruchte Beitrag zu dem jährlichen Gesamtverbrauch an Elektrizität des Kühlschrankes vernachlässigbar.

, ■. Diese und andere Vorteile der Neuerung \irerden untenstehend ν ·

anhand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht, zum Teil im Schnitt, eines Kühlschrankes mit zwei Kühlfächern nach der Neuerung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Kühlmittelkreises für den Kühlschrank nach Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform des Kühlmittelkreises,

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Fig. 4 einen ersten elektrischen Schaltplan für den Kühlschrank nach Fig. 1,

ι Fig. 5 einen zweiten elektrischen Schaltplan.

Fig. 1 zeigt einen Kühlschrank mit einem oberen Kühlfach 1 |; zum Aufbewahren von frischen Nahrungsmitteln (bei einer Betriebstemperatur nicht weniger als O⁰C) und einem unteren Tiefkühlfach 2 zum Gefrieren von frischen Nahrungsmitteln _% ~. und zum Aufbewahren bereits eingefrorener Nahrungsmittel (bei * einer Betrieb st emp er atur von normal erw>:■ ~ >se nicli über -18 C).

■Jedes Fach wird durch eine eigene (nicht dargestellte) Tür abgeschlossen und ist gegenüber dem anderen thermisch isoliert. Der Kühlschrank ist mit einem Kühlmittelkreis versehen, der aus einem Kompressor CM, einem Kondensor CD, einem ersten Verdampferteil Ξ1 für das Kühlfach 1, einem zweiten Verdampferteil E2 für das Tiefkühlfach 2, einem Trocknungsfilter SF, einem Solenoidventil SV, einer ersten Kapillarrohre C1 und einer zweiten Kapillarröhre C2 besteht. Vorzugsweise haben die beiden Kapillarröhren dieselbe Diorchströmungsleistung. und zwar beispielsweise 4.5 l/min. Aus Gründen, die nachher noch beschrieben werden, befindet sich das Solenoidventil SV in i~\ demselben hinteren Teil 3 dss Kühlschrankes in dem sich auch der Kompressor CH befindet. Der Kühlschrank ist weiter mit einem ersten Thermostaten T1 für das Kühlfach 1 und einem zweiten Thermostaten T2 für das Tiefkühlfach 2 versehen und kann (nach der Ausführungsform des in Fig. 4 dargestellten Schaltkreises) ebenfalls einen elektrischen widerstand 15 zum Abtauen des ersten Verdampf er teils E1 enthalten.

Wie ersichtlich, haben die jeweiligen Elemente des Kühlmittelkreises in den Fig. 1, 2 und 3 dieselben Bezugszeichen.

Nach der ersten Ausführungsform des Kühlkreises (Fig. 2) er-

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streckt sich die zweite Kapillarrohre C2 parallel zu der ersten Kapillarröhre Cl und dein ersten Verdampferteil Ξ1, und zv/ar zwischen den Verbindungsstellen Pl (unmittelbar stromabwärts des Kondensors CD) und P2 (zwischen den zwei Verdampferteilen Ξ1 und E2, die in Reihe stehen). Das Solenoidventil befindet sich hinter den Punkt Pl und unmittelbar stromaufwärts nur der ersten Kapillarrohre Cl, die zu dem ersten Verdampferteil E1 geht.

, Aus elektrischem Gesichtspunkt eignen sich die Schaltkreise der Fig. 4 und 5 für beide Ausführung si'ormen des Kühlmittelkreises.

Der Schaltplan nach Fig. 4 enthält die Leitungen 7 und 8 für die Betriebsspannung (beispielsweise 220 V, 50 Hz} mit zwei parallelen Schaltern 9 und 10, die vom ersten Thermostaten T1 für das Kühlfach 1 und vom zweiten Thermostaten T2 für das Tiefkühlfach 2 gesteuert werden. Der Schalter 9 kann aus einer ersten Stellung, in der er über die Kontakte 11 und 12 geschlossen ist, umschalten auf einer zweiten Stellung, in der er über die Kontakte 11 und 13 geschlossen ist. Das Solenoid 14 des Solenoidventils SV befindet sich zwischen dem ζ Kontakt 12 und dem Leiter 8. Der elektrische Widerstand 15 zum Abtauen des ersten Verdampferteils E1 des Kühlfs,ches isst mit dem Kontakt 13 und dem genannten Leiter 8 verbunden. Der zweite Schalter 10 kann die Kontakte 16 und 17 betätigen^ wie dies vom Thermostaten T2 gesteuert wird. In der geschlossenen Stellung arbeitet der Motor 18 des Kühlkompressors CH.

Der Schaltplan nach Fig. 5 bezieht sich auf einen Kühlschrank, in dem das Abtauen des Verdampferteils stattfindet ohne Hilfe eines speziellen elektrischen Widerstandes durch eine geeignete Bemessung des Kühlmittelkreises und der Isolierung des Kühlschrankes selbst. Dieser Schaltplan zeigt die Speise-

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leitungen 20 und 21 mit zwei parallelen Schaltern 22 und 23, j j die vom ersten Thermostaten T1 für das Kühlfach 1 "bzw. zweiten Thermostaten T2 für das Tiefkühlfach 2 gesteuert werden. Der Schalter 22 kann die Kontakte 24 und 25 betätigen, wie dies | vom Thermostaten T2 gesteuert wird. In der geschlossenen Stellung erregt er das Solenoid 26 des Solenoldventils SV. Der Schalter 23 kann von einer ersten Stellung, in der er die Kontakte 27 und 23 schließt, auf einer zweiten Stellung, in der er die Kontakte 27 und 29 schließt, umschalten. Der Motor 30 des Kühlkompressors CM liegt zwischen dem Kontakt 27 und der Leitung 21, und ein Leiter 31 führt vom Kontakt 29 zu einem Hilfskontakt 32, der zwischen dem Kontakt 25 und dem Solenoid 26 des Solenoidventils SV liegt.

Zunächst wird die Wirkungsweise des Kühlschrankes nach Fig. 1 beschrieben, der mit dem Kühlmittelkreis nach FIg. 2 versehen ist, sowie mit dem elektrischen Kreis nach Fig. 4. Es dürfte jedoch einleuchten, daß der Kühlschrank ebenfalls mit dem elektrischen Kreis nach Fig. 5 versehen sein kann.

Wenn die beiden Fächer 1 und 2 gekühlt werden müssen, hält der Thermostat T1 den Schalter 9 über die Kontakte 11 und 12 geschlossen, während der Thermostat T2 den Schalter 10 geschlossen hält. Dadurch arbeitet der Motor 18 des Kompressors CM, und das Solenoldventil SV ist geöffnet, da das Solenoid 14 erregt ist. In dem Kühlmittelkreis gelangt das Kühlmittel völlig in flüssiger Phase vom Kondensor CD an den Punkt P1. Da die Kapillarröhren C1 und C2 dieselbe Durchströmungsleistung haben, fließt eine erste Hälfte des genannten Kühlmittels in das Solenoidventil SV und danach in die erste Kapillarrohre C1 und dann in den ersten Verdampferteil E1 und gelangt am Punkt P2 in Dampfphase. Die andere Hälfte des Kühlmittels fließt vom I Punkt P1 über die zweite Kapillarrohre C2 und erreicht den Punkt P2 in einer gemischten Flüssigkeitsdampf phase. Die ganze |

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Kühlmittelmenge fließt dann in den Verdampferteil S2, wo sie weiter verdampft und zunächst in die nachfolgenden Elemente des Kühlmittelkreises bis zum Punkt P1. ¥enn der erste Thermostat T1 eine Temperator detektiert entsprechend der Schwellentemperatur, die in dem Kühlfach 1 einer Betriebstemperatur nicht weniger als 0° entspricht, schließt der Schalter 9 die Kontakte 11 und 13. Üblicherweise hat der zweite Thermostat T2 noch nicht die Schwellentemperatur erreicht, wodurch der Schalter 10 geschlossen bleibt. Dadurch arbeitet der Motor 18 des Kompressors CM weiter, während das Solenoidventil SV schließt, weil sein Solenoid 14 nicht mehr erregt ist und der Abtauvrf.derstand sich erhitzt. In dem Kühlisittelkreis findet das Kühlmittel das Solenoidventil SV geschlossen und fließt dadurch völlig in die zweite Kapillarrohre C2 und daraufhin in den zureiten Verdampferteil Ξ2 usw.. Gleichzeitig wird der erste Verdampferteil E1 durch den V/iderstandserhitzer 15 abgetaut. Wenn der zweite Thermostat T2 die Schwellentemperatur detektiert (im Tiefkühlfach 2 gleich -18°C), wird der Schalter 10 geöffnet, so daß der Kompressor CH angehalten wird und der Kühlmittelfluß im Kühlmittelkreis aufhört. Während dieser Haltezeit wird im ersten Verdampferteil Ξ1 das Abtauen fortgesetzt, bis ein Thermostat, üblicherweise zunächst der Thermostat T1, £) detektiert, was dem Ende des genannten Abtauvorganges entspricht. Dadurch wird das Solenoidventil SV wieder geöffnet, und wenn, einige Minuten später, der Thermostat T2 ebenfalls seinen Schwellenwert detektiert, wird der Motor 18 des Kompressors CM wieder wirksam. Der Zweck dieser frühen Öffnung des Solenoidventils SV ist das Ausgleichen der Drücke in dem Kühlmittelkreis und dadurch das Erleichtern des Startes des Kompressors. Dadurch fängt ein neuer Kreislauf, der dem obenstehend erwähnten völlig entspricht, mit Neubetrieb des Kompressors Cl-I an.

Nach der zweiten Ausführungsform des Kühlmittelkreises (Fig. 3) PHN 8730 - 8 -

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liegen die zweite Kapillarrohre C2 -und der zweite Verdampierteil S2 in einem Zweig des iFJhlmittelkreises parallel zu einem Zweig, der das Solenoidventil SC, die erste Kapillarrohre C1 und den ersten Verdampferteil E1 enthält. Die Anfangs- "und Endpunkte der zv/ei parallelen Zweige sind durch die Bezugszeichen P3 "bzw. P4 angegeben, wobei der erste stromabwärts des ! Kondensors CD und stromaufwärts des Soienoidventils SV liegt und der zweite stromabwärts der beiden Verdampf erteile und strömte aufwärts des Kompressors Cn.
I

% ' ) Die "Wirkungsweise des in Fig. 1 dargestellten Kühlschrankes, versehen mit dem Kühlmittelkreis nach Fig. 3 und dem elektri- - sehen Kreis nach Fig. 5, wird untenstehend beschrieben. I

die beiden Fächer 1 und 2 des Kühlschrankes gekühlt werden

müssen, wird der Schalter 22 vom Thermostaten TI geschlossen, während der Schalter 23 vom Thermostaten T2 in die Lage gesteuert wird, in der er die Kontakte 27 und 28 schließt. Dadurch arbeitet der Motor 30 des Kompressors CI-I, und das Solenoidventil SV ist geöffnet, weil das Solenoid 26 erregt ist. In dem Kühlmittelkreis gelangt das Kühlmittel ausschließlich in der flüssigen Phase an den Punkt P3, von woraus ein Teil über das «, Solenoidventil SV in die erste Kapillarrohre C1 sowie in den

ersten Verdampferteil E1 fließt. Der andere Teil des Kühlmittels fließt in die zweite Kapillarrohre C2 und in den zweiten Verdampferteil E2, bevor dieser zweite Teil den ersten Teil am f Punkt P4 trifft, wo das Kühlmittel ausschließlich in der Dampfphase ist. Die ganze Kühlmittelmenge fließt von dem Punkt P4 zu dem Punkt P3 zurück, 17enn der Thermostat T1 sein Schwellenwert detektiert, wird der Schalter 22 geöffnet, wodurch das Solenoid 26 nicht erregt ist und das Solenoidventil SV schließt. Der Thermostat T2 hält den Schalter 23 in der vorhergehenden Stellung, so daß der Kompressormotor weiter arbeitet. Dadurch geht die ganze Kühlmittelmenge stromabwärts von dem Punkt P3 nur

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über denjenigen Zweig des Kreises, der die zweite Kapillarrohre C2 land den zweiten Verdampferteil Ξ2 enthält, so daß nur das Tiefkühlfach 2 weiter gekühlt wird. Gleichzeitig wird der erste Verdampferteil abgetaut ohne die Notwendigkeit eines speziellen Widerstandserhitzers (auf bekannte Weise durch eine optimale Bemessung des Kuhlmittelkreises und der Kühischrankisolierung). Wenn der zweite Thermostat T2 die Arbeitstempera-' tür detektiert, verursacht dies, daß der Schalter 23 in diejenige Stellung umgeschaltet wird (die durch eine gestrichelte /· Linie in Fig. 5 angegeben ist), in der die Kontakte 27 und 29 geschlossen sind. Dadurch wird das Solenoid 26 erregt, und das Solenoidventil SV wird geöffnet während der Zeit, in der der Kompressor in Ruhe ist. Auf diese Weise ergibt sich wegen des natürlichen Umlaufes des Kühlmittels in den beiden Zweigen zwischen den Punkten P3 und P4 ein Gleichgewicht in den Drücken in den jeweiligen Teilen des Kühlmittelkreises und kann folglich der Kompressor CM nach dein Halten auf die richtige Weise anlaufen. Dies geschieht, wenn der Thermostat T2 die Kontakte 27 und 28 des Schalters 23 schließt und der Thermostat T1 den Schalter 22 schließt.

Da die zwei Kapillarröhren parallel laufen und das Solenoid- \ "ventil stromabwärts nur einer dieser Kapillarröhren liegt, arbeitet das Solenoidventil hydraulisch optimal. Das Kühlmittel fließt durch das Ventil nur in der flüssigen Phase im wesentlichen bei einer Kondensationstemperatur in der Größenordnung von 50⁰C. Aus diesem Grunde ist es nicht notwendig, das Solenoidventil thermisch zu isolieren. Zur Vereinfachung der Wartung ist es geeignet, das Solenoidventil auf der Rückseite des Kühlschrankes anzuordnen, wo ebenfalls der Kompressor sich befindet. Diese Stelle ist sehr gut erreichbar. Weiter ist es möglich, ein Solenoidvertil einer normalen Konstruktion, geringen Preises und bewährter Zuverlässigkeit zu verwenden.

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Ein weiterer Vorteil insbesondere der ersten Ausführungsform des Kühlschrankes ist, daß das Solenoidventil nur erregt ist, wenn das Kühlfach mit der höheren Betriebstemperatur gekühlt werden muß. Dadurch ist es möglich, einen zusätzlichen Handschalter zu verwenden, der (beispielsweise
während langer Urlaubsperioden, wenn nur das Gefrierfach
gefüllt ist) das Solenoid des Solenoidventils für die ganze Periode in (nicht erregtem) Zustand hält. Dies hat keinen
Einfluß auf den Betrieb des Gefrierfaches, und dadurch kann ^ etwa 0,35 kWh pro Tag gespart werden.

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Claims

HanflJürg " dön 25- Jan. 19B0 Eu/du Meine Akte EHN 8730 jtf.V. Pnilixis"-Gloeilampenfabrieken Neue Schutzansrarüche:

1. Kühlschrank mit einem ersten auf einer höheren Temperatur zu "betreibenden Kühlfach und einem zweiten auf einer niedrigeren Temperatur zu "betreibenden Kühlfach und mit einem Kühlmittelkreis, worin ein Kompressor. ein Kondensor, ein erstes Verdampferteil für das erste Kühlfach, ein zweites Verdampferteil für das zweite Kühlfach, ein Solenoidventil und eine erste und eine zweite Kapillarrohre angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Kapillarröhren parallel liegen und das Solenoidventil stromaufwärts nur einer der Kapillarrohre liegt,

2. Kühlschrank nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kapillarröhre. ?u der das Solenoidventil stromaufwärts liegt, in den ersten Verdampferteil mündet.

f ( ) 3. Kühlschrank nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kapillarrohre, zu der das Solenoidventil nicht stromaufwärts liegt, an einer Stelle zwischen den zwei in Reihe liegenden Verdampferteilen mündet.

4. Kühlschrank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kapillarrohre und der erste Verdampferteil und die zweite Kapillarrohre und der zweite Verdampferteil in zwei parallelen Zweigen des Kreises liegen, die an einem Punkt stromabwärts des Kondensors und stromaufwärts des Solenoidventils und an einem Punkt stromabwärts der beiden Verdamnferteile miteinander verbunden sind.

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IJ. Y. Philips'Gloeilampenfabrieken

5. Kühlschrank nacn eines der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der XaDillarxOhren iür dieselbe β Kühlmitteldurchflußmenge bemessen ist.

6. Kühlschrank nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Solenoidventil in einem thermisch nicht isolierten bereich und vorzugsv/eise in der Nähe des Kompressors angeordnet ist.

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