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Sekundär-Kühlsystem mit thermostatischem Regelventil Gegenstand der
Erfindung ist ein Kühlschrank, insbesondere Haushaltskühlschrank, mit einem Tiefkühlfach
und einem Frischhaltefach, das durch ein thermostatisch geregeltes Sekundär-Kühlsystem
gekühlt wird.
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Es ist bekannt, insbesondere Haushaltskühlschränke mit einem Tiefkühlfach
und einem auf Temperaturen um den Gefrierpunkt des Wassers gehaltenen Frischhaltefach
auszustatten. Vielfach wird die Kühlung des Frischhaltefaches durch ein Sekundär-System
besorgt, in welchem flüssiges Kältemittel verdampft und durch Berührung mit dem
Primärkühler des Tiefkühlfaches wieder kondensiert. Es ist auch bekannt, den Kältemittelkreislauf
innerhalb des Sekundär-Systems durch ein thermostatisches Ventil zu steuern, dessen
Ventilglied durch einen vom Innendruck innerhalb des Systems betätigten Ausdehnungskörper
bewegt wird. Dadurch erreicht man eine Drosselung des Kältemittelumlaufes, sobald
die Temperatur im Frischhaltefach tief genug ist. Man hat auch bereits erkannt,
daß manche Lebensmittel, die in dem Frischhaltefach gelagert werden, sich in feuchter
Luft länger halten; dies gilt z. B. für Gemüse. Dagegen ist die Haltbarkeit anderer
Lebensmittel, beispielsweise von Fleisch, in einer trockenen Atmosphäre besser.
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Die Erfindung bezweckt, einen Haushaltskühlschrank mit einem Sekundär-Kühlsystem
auszustatten, welches bewirkt, daß in dem Frischhaltefach ein kleineres Abteil geringer
Luftfeuchtigkeit und ein größeres Abteil größerer Luftfeuchtigkeit entsteht. Dieses
Sekundär-Kühlsystem soll ferner bei Temperaturen dicht oberhalb
von
o° C thermostatisch arbeiten, wobei die Betriebstemperatur bei der Fabrikation genau
einstellbar sein soll und sich auch nm Betrieb nicht ändern darf.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein thermostatisch geregeltes
Sekundür-Kühlsystem zur Kühlung eines Frischhaltefaches in einem Haushaltskühlschrank,
das einen am Primärkühler des Tiefkühlfaches wärmeschlüssig anliegenden Kondensationsteil
aufweist und einen zur Kühlung des Frischhaltefaches dienernden Verdampfungsteil
besitzt. Dabei ist zwischen dem Kondensationsteil und dem Verdampfungsteil ein Abschnitt
des Sekundär-Systems vorgesehen, der unter o` C abgekühltes flüssiges Kältemittel
führt und zur Kühlung des oberen, weniger feuchten Abteiles des Frischhaltefaches
dient.
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Man kann die Ausbildung des Sekundär-Kühlsystems, besonders wenn es
sich um nicht allzu große Frischhaltefächer handelt, nach .der Erfindung in der
Weise vornehmen, daß eine unmittelbar vom Primärkühler kommende Leitung des Sekundär-Systems
über das Ventilglied in die Ventilkammer des Regelventils hineinführt und daß eine
zweite Leitung aus der Ventilkammer herausführt und zunächst zur Kühlung des oberen,
auf geringer Feuchtigkeit zu haltenden Abteiles des Frischhaltefaches herangezogen
wird. Danach wird diese Leitung ohne Wärmekontakt nach dem Boden des Frischhaltefaches
geführt und dient anschließend zur Kühlung desselben und schließlich zur Rückführung
des verdampften Kältemittels zu dem Kondensationsteil. Für etwas größere Frischhaltefächer
bzw. für größere feuchtigkeitsarme Abteile innerhalb derselben sieht die Erfindung
eine Ausführung vor, bei der die vom Primärkühler kommende. zunächst zur Kühlung
des oberen. Abteiles des Frischhaltefaches herangezogene Leitung über das Ventilglied
mit der Ventilkammer des Regelventils in Verbindung steht. Von der Ventilkammer
führt eine Leitung zurück zu dem Kondensationsteil, und zwei weitere Leitungen,
die in die Ventilkammer hineinführen, sind mit Anfang und Ende des Abschnittes des
Sekundär-Systems verbunden, `welcher den auf hoher Luftfeuchtigkeit gehaltenen Teil
des Frischhaltefaches kühlt.
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In beiden Fällen wird durch diese Anordnung erreicht, daß ein oberes
Abteil des Frischhaltefaches durch einen Abschnitt des Sekundär-Kühlsystems gekühlt
wird, welcher zu erheblichem Teil noch Kältemittel enthält, das, vom Primär-Kühlsvstem
kommend, noch Temperaturen unter o° C besitzt. Dadurch ist der Niederschlag der
Luftfeuchtigkeit gewährleistet, wobei es auch zur Bildung von Reif kommen kann.
Durch eine Zwischenwand wird nveckmäßig dieser Teil des Frischhaltefaches von dem
übrigen Teil getrennt, welcher bei beiden Ausführungen nur von solchen Teilen des
Sekundärkreislaufes gekühlt wird, in denen :das Kältemittel Temperaturen um o° C
besitzt bzw. bereits wieder verdampft. Dadurch wird in dem auf hohe Luftfeuchtigkeit
einzustellenden, zutiefst gelegenen Abteil ein Eisansatz vermieden und der Feuchtigkeitsniederschlag
an dem Kühlsystem und an damit wärmeleitend verbundenen Teilen auf ein Minimum reduziert.
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Da das später noch genauer 'zu beschreibende, an sich bekannte thermostatische
Ventil nicht von den Raumtemperaturen, sondern von dem in dem Sekundär-Kühlsystem
an seiner wärmsten Stelle herrschenden Dampfdruck des Kältemittels gesteuert wird,
sieht die Erfindung die Anordnung des Ventilgehäuses ganz oder teilweise innerhalb
der Schrankisolation vor. Damit ist. der Vorteil verbunden, daß das Ventilgehäuse
im Schrankinnern nicht sichtbar ist und auch keinen Platz im Nutzraum des Schrankes
beansprucht.
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Diese Anordnung des Ventilgehäuses innerhall# der Schrankisolation
bietet ferner die Möglichkeit, eine Tariervorrichtung anzubringen., wie sie die
Erfindung ebenfalls vorsieht. Diese Vorrichtung besteht in einem röhrenförmigen
Fortsatz der Druckkammer des Ventilgehäuses, welcher innerhalb der Schrankisolation
biegbar angeordnet ist. Die Druckkammer ist bei der bekannten Anordnung des Regelventils
mit :einem permanenten Gas, beispielsweise mit Stickstoff, gefüllt. und übernimmt
die Rückstellkraft für den Ausdehnungskörper. Die Rückstellkraft ist um so größer,
je höher die Temperatur ist, auf der sich das Gas befindet. Biegt man das an die
Druckkammer angesetzte Röhrchen in eine Stellung, in der es mit seinem erweiterten
Ende in einer auf höherer Temperatur befindlichen Schicht der Isolation liegt, so
dehnt sich das in dem Röhrchen enthaltene Gas etwas mehr aus, als wenn das Röhrchen
so gebogen ist, daß es mit seinem Ende in einer auf niedrigerer Temperatur befindlichen
Zone der Isolationsschicht liegt. Unter Ausnutzung des Temperaturgefälles innerhalb
der Isolationsschicht ist also nach der Erfindung eine Möglichkeit der Tarierung
der rücktreibenden Federkraft des Ausd:ehnungskörpers gegeben.
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Im Gegensatz zu der bisher üblichenAusführung solcher Regulierventile
sieht die Erfindung ferner einen Anschlag vor, welcher eine übermäßige Ausdehnung
des meist als Metallbalg ausgebildeten Ausdehnungskörpers verhindert. Es hat sich
nämlich ergehen, daß die bei der Lagerung oder beim Transport von Kühlschränken
mitunter auftretenden hohen Temperaturen innerhalb des Sekundär-Systems zu einer
übermäßigen Ausdehnung des Metallbalges führen können.. Wurde der Metallbalg einmal
über :das normale Maß hinaus gegen die elastische Kraft der Druckkammer ausgedehnt,
dann arbeitet hinterher das thermostatische Ventil nicht mehr genau bei der Temperatur,
auf die es in der Fabrik eingestellt wurde. Versuche haben gezeigt, d.aß dieser
Nachteil nicht mehr auftritt, wenn man durch einen mechanischen Anschlag, wie ihn
die Erfindung vorsieht, eine übermäßige Ausdehnung des Metallbalges verhindert.
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Die Fig. i zeigt ein schematisches Bild eines Haushaltskühlschrankes
als Beispiel für die Anwendung der Erfindung. Der Kühlschrank i enthält ein oben
gelegenes Tiefkühlfach 3 und ein
darunter gelegenes Frischhaltefach
4. Von einem nicht dargestellten Kühlaggregat wird das schlangenförmige Rohrsystem
6, 7 mit Kältemittel versorgt und kommt auf eine Temperatur von etwa - 20° C. Im
Wärmeschluß mit dem Primärkühler befindet sich der Kondensationsteil 8 des Sekundär-Kühlsystems.
Von dem thermostatischen Ventil 13 führt eine aufsteigende Leitung 22 zu dem höchsten
Punkt des Kondensationsteiles, in welchem das aufgestiegene gasförmige Kältemittel
kondensiert und durch die Leitung 8 abwärts steigt. Die Leitung 8 tritt dann in
das trockengehaltene obere Frischhaltefach io ein bzw. kühlt dasselbe durch eine
mit der Innenwand des Faches wärmeschlüssig verbundene Kühlschlange 25. Das untere
Ende 23 der Schlange 25 tritt in die Ventilkammer 17 des Ventils 13 ein, welches
in Fig. 2 im Schnitt dargestellt ist.
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Wie die Fig. 2 zeigt, muß das in der Leitung 23 befindliche, vorzugsweise
noch flüssige Kältemittel erst von dem Ventilglied 24 freigegeben werden. bevor
es in die Ventilkammer 17 eintreten kann. Die Ventilkammer 17 ist mit der Leitung
22 in der Weise verbunden, daß in der Kammer enthaltenes gasförmiges Kältemittel
nach oben austreten, kann. Befindet sich in der Kammer flüssiges Kältemittel. so
fließt es durch die unten austretende Leitung 21 in den in Fig. i dargestellten
unteren Abschnitt 9 des Kühlsystems, der in gleicher Weise den feuchten Frischhalteraum
i i kühlt, wie der obere Frischhalteraum io durch die Kühlschlange 25 gekühlt wird.
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In Fig.2 ist eine bisher schon bekannte Ausführung des Regelventils
gezeichnet, die nicht Gegenstand der Erfindung ist. Es ist zudem die Wirkungsweise
dieses Ventils aus der Zeichnung zu entnehmen, so daß sie nicht näher beschrieben
werden soll. Die aus dem Leitungssystem 9 aufsteigenden Kältemitteldämpfe treten
durch die oben eingeführte Leitung 2o in die Ventilkammer ein. Von hier aus finden
sie den Rückweg zum Kondensationsteil 8 durch die Leitung 22.
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Wie in Fig. i zu sehen ist, kann. das Ventilgehäuse außerhalb des
Nutzraumes des Frischhaltefaches angeordnet sein. Zwischen dem trockengehaltenen
Frischhalteabteil io und dem feuchteren Frischhalteabteil i i befindet sich eine
Trennwand 12, welche durch die Löcher 26 in Fig. i oder durch einen Spalt 31 in
Fig. 4 zwischen der Innenwand 4 des Frischhaltefaches und der Trennwand 12 einen
Austausch von Luftfeuchtigkeit zwischen den Gefächern io und i i gestattet. Durch
diese Maßnahme wird erreicht, daß eventuell im Abteil i i im Überschuß vorhandene
Feuchtigkeit in das Abteil io übertreten kann, um sich dort niederzuschlagen.
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Eine andere Ausführungsform zeigt die Fig.3, die ebenfalls einen Haushaltskühlschrank
darstellt, welcher ein oberes Tiefkühlfach 3 und darunter ein zweiteiliges Frischhaltefach
aufweist. Das in dem Kondensationsteil 8 des Sekundär-Systems verflüssigte Kältemittel
tritt durch die Leitung 27 in die Ventilkammer des Ventilgehäuses 13' ein, sofern
es die Stellung des Ventilgliedes zuläßt. Das Ventil 13' ist ebenso gebaut wie das
Ventil 13, welches in der Fig.2 dargestellt ist. Die Ventilkammer besitzt jedoch
neben der Zuleitung 27 nur eine einzige Ableitung 28. Durch diese Leitung 28 tritt,
das von dem Ventilglied 24 bei hinreichend hoher Temperatur innerhalb des Sekundär-Systems
freigegebene, auf Temperaturen unter o° C befindliche Kältemittel zunächst in den
Abschnitt 29 des Sekundär-Systems ein. Der Abschnitt 29 ist, wie die Fig. 3 und
4 zeigen, mit einem Wärmeabstrahlungsblech 30 verbunden. Dadurch wird erreicht,
daß sich hier die in dem Abteil io befindliche Luftfeuchtigkeit niederschlägt. Durch
die Kondensation der Feuchtigkeit wird dem Kältemittel Wärme zugeführt. Hierdurch
gelangt das Kältemittel auf eine Temperatur, die nur noch wenig unter dem Gefrierpunkt
des Wassers liegt. Es fließt anschließend innerhalb der Schrankisolation 5 durch
die Leitung 34 an die tiefste Stelle des Sekundär-Systems. Innerhalb des Teiles
9 des Sekundär-Systems verdampft die Kälteflüssigkeit und entzieht sowohl dem Raum
i i als auch dem Raum io in der gewünschten Weise Wärme. Das verdampfte und erwärmte
Kältemittel steigt ebenso wie in Fig. i schließlich wieder zu dem höchsten Punkt
des Kondensationsteiles des Sekundär-Systems auf und beginnt den Kreislauf von neuem.
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Gemäß der Erfindung kann das Ventilgehäuse im Innern der Schrankisolation
angebracht werden. Ein Beispiel, bei dem das Ventil 7' in dem mit Isoliermaterial
6' ausgefüllten Zwischenraum zwischen der Innenwand 3' des Frischhalteraumes q.'
einerseits und der Außenwand 2' des Kühlschrankes i' andererseits angeordnet ist,
zeigt die Fig. 5. Das hier abgebildete Ventilgehäuse 7' weist ferner eine Verlängerung
26' auf und ist in Fig. 6 im Schnitt dargestellt.
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In der Fig.6 ist der Zwischenraum zwischen einer äußeren Wandung 2'
und einer inneren Wandung 3' mit Isolationsmaterial ausgefüllt. In der 1Zitte zwischen
den Wandungen 2' und 3' befindet sich das Ventilgehäuse 7', welches durch die Trennwand
23' in Verbindung mit dem Ausdehnungskörper 2,I.' in zwei Kammern unterteilt ist.
Die linke Kammer 21' wird durch die Kapsel i g' abgeschlossen. Durch diese Kapsel
i9' sind die Kältemittelleitungen 13', 1q.' und 17' hindurchgeführt. Die
Leitung 17' ist durch das Ventilglied 25' verschließbar. In der Ventilkammer 2i'
herrscht der Dampfdruck des Kältemittels und in der Druckkammer 22' der Druck eines
indifferenten Gases. Je nach dem Verhältnis der beiden Drücke wird der Ausdehnungskörper
24' und damit das Ventilglied 25' im Sinne einer öffnung oder im entgegengesetzten
Sinne betätigt. Durch die die Ventilkammer 22' bildende Kapsel 20' ist eine Röhre
27' gasdicht hindurchgeführt. Der röhrenförmige Fortsatz 27' endet in einer Erweiterung
26'. Durch Verbiegen des Rohres 27' kann das in dem Kolben 26' enthaltene Gasvolumen
in eine Zone bestimmter Temperatur verlagert werden. Befindet sich das Volumen 26'
in der Stellung 28' nahe der
an die warme Außenluft angrenzenden
Wand 2', so wird der Gesamtdruck in der Druckkammer 22' dadurch gegenüber der eingezeichneten
Stellung 26', 27' erhöht. Der gegenteilige Fall liegt dann vor, wenn man den Fortsatz
26', 27' in. die Stellung 29' biegt, da dann das Gasvolumen 26' auf geringere Temperatur
gelangt und einen geringeren Druck ausübt. Ist bei dem Zusammenbau des thermostatischen
Ventils mit den Leitungen des Sekundär-Kühlsystems keine ganz genaue Einstellung
der gewünschten Schalttemperatur gelungen., so kann also durch Wahl der Stellung
des Röhrchens 26', a7' eine nachträgliche Tarierung vorgenommen werden.
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Um zu verhindern, daß bei übermäßiger Erwärmung innerhalb des Sekundär-Kühlsystems
der Druck im Innern der Ventilkammer 2I' bzw. in dem damit kommunizierenden Innenraum
des Balges 24' zu einer übermäßigen Dehnung des Ausdehnungskörpers 24' führt, kann:
ein in der Fig. 6 nicht dargestellter Anschlag der Stirnfläche des Balges 24 an
dem Gehäuse 2o' ausgebildet werden. Der Anschlag ist so zu bemessen, daß er gerade
dann erfolgt, wenn die Temperatur innerhalb des Sekundär-Systems den im normalen
Betrieb höchst zulässigen Wert überschreitet.