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Verfahren zum Betriebe von Kühlschränken Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum Betrieb von Kühlschränken, die mit einem mit druckausgleichendem Gas
arbeitenden Absorption-skälteapparat ausgestattet sind.
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Wie bekannt, bestehen bei Absorptionskälteapparaten mit Hilfsgas wesentlich
größere Schwierigkeiten als bei Kompressorapparaten in bezug auf die Erzeugung von
konstanten niedrigen Temperaturen, d. h. Temperaturen, bei denen Eisfrieren und
Tiefkühlung oder Speicherung von tiefgekühlten Waren stattfinden kann. Dies hängt
unter anderem mit .der Abnahme der Kälteleistung zusammen, die bei der Herabsetzung
der Verdampfungstemperatur des Kältemittels stattfindet, sowie ferner mit den Schwierigkeiten,
die der zweckentsprechenden Verteilung des Kältemittelkondensats auf die verschiedenen
Verdampfer entgegenstehen. Auch ist das Vermögen des Absorptionskälteapparates,
die Kälteerzeugung vorübergehenden Belastungssteigerungen anzupassen, bekanntlich
sehr gering.
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Man hat, um die erwähnten Schwierigkeiten zu beseitigen, vorgeschlagen,
im Verdampfer flüssiges Kältemittel zu speichern. Es hat sich aber ergeben, daß
.die Ausführung dieses Vorschlags auf unüberwindbare praktische Schwierigkeiten
stößt.
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Die Erfindung sieht zu diesem Zweck eine Speicherung von Kälte vor
statt der Speicherung flüssigen Kältemittels und/oder eine Zerlegung des Tieftemperaturverdampfers
des Kälteapparates in zwei gegenseitig thermisch getrennte Teile, von denen die
Temperatur des einen unabhängig der Belastung des anderen ist.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein besonderes Verfahren zum Betrieb
von in Kühlschränken eingebauten, mit einem druckausgleichenden Gas
arbeitendenAbsorptionskälteapparaten,
die mehrere vom verflüssigten Kältemittel nacheinander durchflossene Verdampfer
aufweisen, und besteht im wesentlichen darin, d-aß in diesen Absorptionskälteapparaten
in den Perioden geringerer Belastung des vom Kältemittel zuerst durchflossenen Vorverdampfers
in einem mit ihm wärmeleitend verbundenen, zweckmäßig ein Eutektikum enthaltenden
Kältespeicher eine Kältereserve gespeichert wird, die zur Herabsetzung des bei höherer
Belastung des Vorverdampfers eintretenden Mehrbedarfs an Kältemittel benutzt wird.
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Das Kühlgut der Tiefkühlzelle, z. B. insbesondere die Eiskästen werden
während des Einfrierens in direkte wärmeleitende Berührung mit dem Kältespeicher
gebracht und geben somit ihren Wärmeinhalt nur über den Kältespeicher an den Tieftemperaturverdampfer
ab.
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Bei einem Kühlschrank, der zur Durchführung des Verfahrens geeignet
ist und in welchem die Tief- und Hochtemperaturverdampfer in horizontalen Ebenen
ausgebildet angeordnet sind, kann gemäß der Erfindung ein vorzugsweise für :die
Aufstellung von Eiskästchen ausgebildeter Tieftemperaturv erdampfer mit einem zweckmäßig
ein Eutektikum enthaltenden Kältespeicher wärmeleitend verbunden werden, wobei vorzugsweise
der Kältespeicher mit dem Temperaturverdampfer in:dauernder wärmeleitender Verbindung
steht.
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Ausführungsbeispiele von zur Durchführung des neuen Verfahrens geeigneten
Verdampfersystemen sind in der Zeichnung dargestellt. Hier zeigt Fig. i ein Verdampfersystem
von vorn gesehen, teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Stirnansicht des Tieftemperaturv
erdampfers, Fig.3 ein mit einem Kältespeicher verbundenes Verdampfersystem, Fig.
4 eine Ausführung, bei der zwei Tieftemperaturverdampfer die Decke bzw. den Boden
einer Tiefkühlkammer bilden.
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In Fig. i ist, teilweise im Querschnitt, der öbere Teil eines in einem
Kühlschrank io an sich bekannter Art angeordneten Kühlraums gezeigt, der in zwei
Tieftemperaturkühlfonen aufgeteilt ist, die von den übrigen Teilen des Kühlschranks
durch eine wärmeisolierende Wand i :i getrennt sind. Der darunterliegende Kühlraum
sei durch einen Kühlkörper beliebiger Art gekühlt, der in der Zeichnung nicht gezeigt
ist. Er kann beispielsweise flüssiges Kältemittel erhalten, das bereits durch einen
oder mehrere Verdampfer geführt worden ist. Er kann auch so angeordnet sein, daß
er Kältemittel von einem besonderen Kondensator erhält. Der oberhalb der Isolierungsplatte
i i gelegene Raum ist durch eine Platte 12 in eine obere Tiefkühlzelle 13 und eine
untere Tiefkühlkammer 14 aufgeteilt. Erstere dient zum Eisfrieren und letztere zur
Aufnahme von tiefgekühltem Gut.
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Zum Eisfrieren werden eine Anzahl in der Figur nicht dargestellte
Eiskästchen an sich bekannter Art auf eine ebene Platte 15 aufgestellt, die,
wie in der Fig. 2 gezeigt ist, an ihrer Unterseite mit einem in dem Gasumlaufsystem
des Kälteapparates eingeschalteten und an das Kondensatorsystem angeschlossenen
Tieftemperaturverdampfer 16 durch Schellen. 17 od. dgl. wärmeleitend verbunden ist.
Es wird vorausgesetzt, daß Hilfsgas und flüssiges Kältemittel den Verdampfer 16
im Gleichstrom durchfließen. Die Verdampferschlange 16 ist nicht nur mit der Platte
15, sondern auch mit einer darunterliegenden Platte 12 wärmeleitend verbunden. Erfindungsgemäß
ist diese letztere als Kältespeicher in Form eines ebenen Behälters geringer Höhe
ausgebildet, der eine bei tiefer Temperatur gefrierende Flüssigkeit enthält, vorzugsweise
ein Eutektikum, das bei Temperaturen in der Größenordnung -io bis -i5 ° C erstarrt.
In Perioden, in denen der Kühlraum 13 nur eine geringe Belastung aufweist, wird
Kälte in der Speicherplatte 12 gespeichert, die somit eine sehr tiefe Temperatur
erhält, jedenfalls tief genug, um die Aufbewahrung tiefgefrorenen Gutes in der Kühlkammer
14 zu ermöglichen.
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Wenn nun aber wassergefüllte Eiskästchen auf die Platte 15 aufgestellt,
werden, dann steigt unmittelbar die Temperatur des Verdampfers 16 auf Temperaturen
oberhalb des Wassergefrierpunktes. Da diese erhöhte Temperatur während der längere
Zeit dauernden Eisfrierzeit im wesentlichen konstant bleibt, so könnten infolge
Temperaturs.teigerungSchäden an den tieferliegenden, tiefgefrorenen Waren entstehen.
Die zwischenliegende Speicherplatte 12 verhindert aber im wesentlichen eine Temperaturerhöhung
des Kühlraums 14, insbesondere der obenliegenden Teile des Kühlgutes. Die Speicherplatte
12 hat eine Gesamtschmelzwärme, die erfindungsgemäß so gewählt ist, daß das Eutektikum
während der Zeit, wo flüssiges Wasser in den Eiskästchen noch vorhanden ist, nicht
schmilzt. Eine gewisse Überbemessung kann jedoch in manchen Fällen zweckmäßig sein,
sie sollte aber nicht so weit gehen, daß der Kältespeicher den Nutzraum -des Kühlschranks
einschränkt.
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Wenn der Kältespeicher beim Einsetzen der wassergefüllten Eiskästchen
geladen ist, dann wird ein Temperaturabfall der Platte 15 zweifellos vermindert
und hierdurch das Eisfrieren wesentlich beschleunigt.
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Das in der Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich
von dem der Fig. i im wesentlichen dadurch, daß die beiden Verdampfer 18
und i9 so angeordnet sind, daß ;sie mit einem Kältespeicher 12 zusammenwirken. Es
ist ersichtlich, daß der Kältespeicher eine dämpfende Einwirkung auf die Temperaturschwankungen
des untenliegend.en Raumes 14 hat, und zwar insbesondere in den Fällen, wo der Kälteapparat
mit Thermostat arbeitet., der in Abhängigkeit der Kühlluft- oder Verdampfertemperaturen
die Kälteerzeugung durch periodische Abschaltungen .der Wärmezufuhr zu dem Kocher
des Kälteapparates regelt. Während der Abschaltperioden wirkt der Kältespeicher
14 in hohem Grade stabilisierend und verhindert, daß tiefgefrorene Waren vorübergehenden
Temperaturschwankungen ausgesetzt werden, was bekanntlich
für die
OOualität der Waren verderblich ist. Weil die obere Platte 15, auf welche die Eiskästchen
zwecks Eiserzeugung ,aufgestellt werden, von dem Verdampfer 18 thermisch getrennt
ist, be.einflußt der Kältespeicher nur wenig die Eisfrierung. Will man das Ei-sfrieren
beschleunigen, so muß man im allgemeinen entweder eine wärmeleitende Verbindung
zwischen dem Kältespeicher und der Platte 15 anordnen, z. B. durch Metallprofile
od. dgl., was zweckmäßiger ist als ein direkter thermischer Kontakt zwischen einerseits
den beiden Platten 15 und 2o und andererseits einem oder beiden der Verdampfer 18
und i9. Es ist jedoch im allgemeinen zweckmäßiger, in derartigen Fällen den Kältespeicher
12 oben an der Platte 15 anzuordnen, d. h. als Aufstellungfläche für die Eiskästchen,
oder gegebenenfalls sowohl einen derart angeordneten als auch den in der Figur gezeigten
Kältespeicher vorzusehen.
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Es kann in vielen Fällen erwünscht sein, die zum Eisfrieren vorgesehene
Kammer 13 unterhalb der für Aufbewahrung von tiefgefrorenen Waren angeordneten Kammer
14. anzuordnen. In diesem Fall soll, wenn möglich, der für die letzterwähnte Kammer
vorgesehene Verdampfer 18 hoch, d. h. unterhalb der Decke des Kühlraumes angeordnet
sein, von dem er gegebenenfalls durch eine besondere Isolation isoliert sein soll,
d. h. von der metallischen Innenbekleidung des Kühlraumes. Aus verschiedenen Gründen
kann es dabei zweckmäßig sein, für die Decke 28 des Kühlraumes eine stärkere Wärmeisolation
vorzusehen als für die übrigen Wandungen des Schrankes, wodurch die Möglichkeit,
einen genügend großen Kondensator des Kälteapparates oberhalb des Verdampfers 18
anzuordnen, wesentlich gesteigert wird. Der Kondensator muß, wenn keine besondere
Kondensatpumpe an sich bekannter Art vorhanden ist, höher gelegen sein als der Verdampfer
18, damit flüssiges Kältemittel von selbst in das Verdampfersystem hineinrieseln
kann. Der Boden der Tieffrierkammer 1.4 ist dann durch eine Isolierplatte i i gebildet,
die gleichzeitig die Decke der Eisfrierkammer 13 bildet. Der Boden dieser Kammer
wird durch die Platte 15 gebildet, mit der der Verdampfer i9 wärmeleitend verbunden
ist. Die Platte 2o bildet die Decke des allgemeinen Kühlraums des Kühlschranks 'und
wird zweckmäßig mit flächenvergrößernden Organen, z. B. Rippen 29, an sich bekannter
Art versehen. Die Platte 2o ist mit einem Verdampfer 30 wärmeleitend verbunden,
der somit als Raumkühler für den allgemeinen Kühlraum dient. Die drei Verdampfer
18, i9 und 30 sind zueinander in Reihe geschaltet und werden in der genannten
Ordnung nacheinander von flüssigem Kältemittel und Hilfsgas durchflossen, wobei
der Verdampfer 18 die tiefste Temperatur erhält, der Verdampfer i9 eine ein wenig
höhere und der Verdampfer 30 eine Temperatur, die im allgemeinen bei o° oder
ein wenig darunter liegt. Einer oder beide der beiden Verdampfer 18 und i9 können
auch in diesem Fall so angeordnet werden, da,ß sie mit einem Kältespeicher zusammenwirken.
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Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele .beschränkt,
sondern kann innerhalb des Rahmens des grundlegenden Erfindungsgedankens in zahlreichen
Varianten abgewandelt werden. Dies gilt sowohl für die gegenseitige Schaltung der
verschiedenen Verdampfer als auch für die gegenseitige Anordnung der verschiedenen
Kühlkammern. In vielen Fällen kann es zweckmäßig, in anderen Fällen notwendig sein,
in einem oder mehreren der Verdampfer Gegenstrom zwischen Kühlmittel und Hilfsgas
anzuordnen.