EP1427973B1 - Kältegerät mit zwei verdampfern - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
- F25D11/022—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures with two or more evaporators
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- F25D2400/00—General features of, or devices for refrigerators, cold rooms, ice-boxes, or for cooling or freezing apparatus not covered by any other subclass
- F25D2400/04—Refrigerators with a horizontal mullion
Definitions
- the present invention relates to refrigerators according to the preamble of claim 1, as for example DE-A-195 35 144 or DE-A-195 35 145 are known.
- the refrigerant circuits of conventional refrigerators of this type have a collector in which can accumulate in the course of an interruption of the operation of the compressor refrigerant, which can be supplied to this immediately when resuming the compressor operation.
- a collector in which can accumulate in the course of an interruption of the operation of the compressor refrigerant, which can be supplied to this immediately when resuming the compressor operation.
- Object of the present invention is to provide a refrigeration device of the type specified, in which a cooling effect can be achieved directly with the commissioning of the compressor, and thus has an improved thermal efficiency.
- the cooling capacity of the downstream, second through-flow evaporator is at most a small fraction of the cooling capacity that can be reached when it flows through first.
- the evaporators are preferably arranged at different heights, the upstream being higher than the downstream evaporator.
- the refrigerant line of the upstream evaporator is preferably continuously downhill for the majority of its length to the downstream evaporator.
- condensing refrigerant can flow freely to the downstream evaporator down.
- a directional valve is preferably arranged in the refrigerant circuit, which makes it possible to decouple the upstream evaporator from the refrigerant circuit.
- Fig. 1 schematically shows a section through a refrigerator with a housing 1, the two separated by an intermediate bottom 2 inner compartments 3, 4, for example, a freezer compartment and a normal refrigeration compartment, at the respective doors 7, 8 opposite evaporator walls 5 and 6 are mounted.
- the evaporators 5, 6 are supplied by a compressor 9 with refrigerant which is operated intermittently in response to each measured in the inner compartments 3 and 4 temperatures.
- Fig. 2 schematically shows the structure of the refrigerant circuit of the refrigerator Fig. 1 ,
- the compressor 9, a heat exchanger 10, the evaporator 5 of the higher internal compartment 3, and the evaporator 6 of the lower internal compartment 4 are connected in series to a closed circuit.
- the amount of refrigerant circulating in this circuit is such that, in cooling mode, with the compressor running the refrigerant fed into the higher evaporator 5 is substantially vaporized when the refrigerant flow reaches the lower evaporator 6.
- the two evaporators 5, 6 are connected in series, essentially only the higher inner compartment 3 is cooled.
- a directional control valve 11 is connected to two switching positions with the output of the compressor 10, which in its first switching position, the refrigerant flow to the inlet of the evaporator 5 and in its second switching position under spin-off of the evaporator 5 from the Refrigerant circuit directly to the inlet of the evaporator 6 supplies.
- the evaporators 5, 6 are designed in a manner known per se as Rollbond evaporator, with an evaporator plate made of a good heat conducting material and arranged on one side of the plate in intimate contact with this, extending in alternate directions refrigerant line 12.
- the refrigerant line 12 is from the input 13 to the output 14 of the evaporator 5 downhill. This ensures that refrigerant which can condense with the compressor 9 switched off in the evaporator 5, does not collect in this, but flows into the lower evaporator 6, which thus acts as a reservoir for the refrigerant.
- the lower-lying evaporator 6, as shown in the figure may have the same structure as the higher-lying evaporator 5.
- Fig. 3 shows a more detailed representation or a further development of the refrigerant circuit Fig. 2 .
- Capillary lines 16, 17, which form the outputs of the directional control valve 11 are guided in the interior of a return flow line 18, is fed through the relaxed refrigerant from the outlet of the lower evaporator 6 to the compressor 9 , Both Kapillartechnischen are guided along the outer edge of the compressor 6, but since they carry the refrigerant under high pressure, there is no significant evaporation in the capillary. This takes place only when after passing through a throttle coil 19 and 20, the expanded refrigerant enters the refrigerant line 12 of the evaporator 6 and 5 respectively.
- Both evaporators 5, 6 are provided with electrical heating elements 21, which can serve to thaw condensate on the surface of the evaporator 5, 6 condensed air moisture from the inner compartments 3, 4 and eliminate or especially in the case of the lower evaporator 6, from the evaporation to counteract cooling resulting from the refrigerant collected when the compressor is started when the temperature to be maintained in the inner compartment 4 is, exceptionally, higher than the ambient temperature.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft Kältegeräte gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus
DE-A-195 35 144 oderDE-A-195 35 145 bekannt sind. - Die Kältemittelkreise herkömmlicher Kältegeräte dieser Art weisen einen Sammler auf, in dem sich im Laufe einer Unterbrechung des Betriebs des Verdichters Kältemittel sammeln kann, welches bei Wiederaufnahme des Verdichterbetriebs diesem sofort zugeführt werden kann. Wenn der Verdichter eines solchen herkömmlichen Kältegerätes in Betrieb genommen wird, so vergeht dennoch eine gewisse Zeitspanne, bis flüssiges Kältemittel einen Verdampfer erreicht und ein diesem Verdampfer zugeordnetes Kühlfach zu kühlen beginnt. Während dieser Zeitspanne wird zwar zum Betrieb des Verdichters elektrische Energie verbraucht, es wird jedoch noch keine nutzbare Kühlwirkung erreicht.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem eine Kühlwirkung unmittelbar mit Inbetriebnahme des Verdichters erreichbar ist, und das somit einen verbesserten thermischen Wirkungsgrad aufweist.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
- Dies bedeutet, dass die Kühlleistung des als stromabwärts gelegenen, zweiten durchströmten Verdampfers allenfalls ein kleiner Bruchteil der Kühlleistung ist, die erreichbar ist, wenn er als erster durchströmt wird. Durch diese Dosierung des Kältemittels ist es möglich, den stromabwärtigen Verdampfer als Kältemittelsammler zu nutzen. Die Folge davon ist, dass bei Inbetriebnahme des Verdichters durch Absaugen des Kältemittels aus dem als Sammler fungierenden Verdampfer es zu einer Verdunstung von Kältemittel in diesem Verdampfer und damit zu einer sofortigen Abkühlung kommt.
- Die Verdampfer sind vorzugsweise in unterschiedlichen Höhen angeordnet, wobei der stromaufwärts gelegene höher liegt als der stromabwärtige Verdampfer.
- Die Kältemittelleitung des stromaufwärts gelegenen Verdampfers ist vorzugsweise auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge zum stromabwärts gelegenen Verdampfer hin durchgehend abschüssig. So kann bei Stillstand des Kältemittelkreises in dieser Leitung kondensierendes Kältemittel frei zum stromabwärts gelegenen Verdampfer hin abfließen. Um beide Verdampfer getrennt voneinander betreiben zu können, ist vorzugsweise ein Wegeventil im Kältemittelkreis angeordnet, dass es erlaubt, den stromaufwärts angeordneten Verdampfer aus dem Kältemittelkreis auszukoppeln.
- Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Schnitt durch ein Kältegerät, an dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreises für das Kältegerät aus
Fig. 1 ; und - Fig. 3
- eine detailliertere Darstellung des Kältemittelkreises.
-
Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch ein Kältegerät mit einem Gehäuse 1, das zwei durch einen Zwischenboden 2 getrennte Innenfächer 3, 4, z.B. ein Gefrierfach und ein Normalkühlfach, aufweist, an deren jeweils Türen 7, 8 gegenüberliegenden Rückwänden Verdampfer 5 bzw. 6 montiert sind. Die Verdampfer 5, 6 werden von einem Verdichter 9 mit Kältemittel versorgt, der in Abhängigkeit von jeweils in den Innenfächern 3 bzw. 4 gemessenen Temperaturen intermittierend betrieben wird. -
Fig. 2 zeigt schematisch die Struktur des Kältemittelkreislaufs des Kältegeräts ausFig. 1 . In dem Kältemittelkreislauf sind der Verdichter 9, ein Wärmetauscher 10, der Verdampfer 5 des höher gelegenen Innenfachs 3 und der Verdampfer 6 des tiefer gelegenen Innenfachs 4 in Reihe zu einem geschlossenen Kreis verbunden. Die in diesem Kreis zirkulierende Kältemittelmenge ist so bemessen, dass im Kühlbetrieb, bei laufendem Verdichters das in den höher gelegenen Verdampfer 5 eingespeiste Kältemittel im wesentlichen verdampft ist, wenn der Kältemittelstrom den tiefer gelegenen Verdampfer 6 erreicht. Obwohl die zwei Verdampfer 5, 6 in Reihe verbunden sind, wird so im wesentlichen nur das höher gelegene Innenfach 3 gekühlt. - Um auch das tiefer gelegene Innenfach 4 kühlen zu können, ist ein Wegeventil 11 mit zwei Schaltstellungen mit dem Ausgang des Verdichters 10 verbunden, welches in seiner ersten Schaltstellung den Kältemittelstrom dem Eingang des Verdampfers 5 und in seiner zweiten Schaltstellung unter Ausgliederung des Verdampfers 5 aus dem Kältemittelkreis direkt dem Eingang des Verdampfers 6 zuführt.
- Die Verdampfer 5, 6 sind in an sich bekannter Weise als Rollbond-Verdampfer ausgebildet, mit einer Verdampferplatte aus einem gut wärmeleitenden Material und einer an einer Seite der Platte in innigem Kontakt mit dieser angeordneten, in wechselnde Richtungen verlaufenden Kältemittelleitung 12. Die Kältemittelleitung 12 ist vom Eingang 13 bis zum Ausgang 14 des Verdampfers 5 abschüssig. Hierdurch wird erreicht, dass Kältemittel, welches bei ausgeschaltetem Verdichter 9 im Verdampfer 5 rekondensieren kann, sich nicht in diesem sammelt, sondern in den tiefer gelegenen Verdampfer 6 abfließt, der so als ein Sammelbehälter für das Kältemittel fungiert. Der Einfachheit halber kann der tiefer gelegene Verdampfer 6, wie in der Figur gezeigt, die gleiche Struktur wie der höher gelegene Verdampfer 5 haben.
- Wenn einer der (nicht dargestellten) in den Innenfächern 3, 4 angeordneten Temperatursensoren Kühlbedarf des jeweiligen Innenfachs anzeigt und der Verdichter 9 in Gang gesetzt wird, so saugt dieser Kältemittel aus dem tiefer gelegenen Verdampfer 6 ab. Der hieraus resultierende Druckabfall im Verdampfer 6 führt zur Verdampfung von Kältemittel darin und damit zu einer Kühlung des Innenfachs 4. Diese Kühlung findet unabhängig davon statt, ob der Kühlbedarf für das obere Innenfach 3 oder für das untere Innenfach 4 festgestellt worden ist. Sie ist aber auch dann, wenn der Kühlbedarf im oberen Innenfach 3 vorliegt, im allgemeinen erwünscht, da sie die Zeit verlängert, die verstreichen kann, bis erneut flüssiges Kältemittel in den Verdampfer 6 geleitet werden muss, um das untere Fach 4 zu kühlen.
-
Fig. 3 zeigt eine detailliertere Darstellung bzw. eine Weiterentwicklung des Kältemittelkreises ausFig. 2 . Bereits mit Bezug aufFigs. 1 und 2 erläuterte Elemente des Kältemittelkreises sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht erneut beschrieben. Kältemittel vom Wärmetauscher 10 erreicht das Wegeventil 11 über einen Trockner 15. Kapillarleitungen 16, 17, die die Ausgänge des Wegeventils 11 bilden, sind im Innern einer Rückstromleitung 18 geführt, durch die entspanntes Kältemittel vom Ausgang des tiefer gelegenen Verdampfers 6 dem Verdichter 9 zugeführt wird. Beide Kapillarleitungen sind am äußeren Rand des Verdichters 6 entlang geführt, da sie das Kältemittel jedoch unter hohem Druck führen, kommt es in den Kapillarleitungen zu keiner wesentlichen Verdampfung. Diese findet erst statt, wenn nach Durchgang durch eine Drosselspirale 19 bzw. 20 das entspannte Kältemittel in die Kältemittelleitung 12 des Verdampfers 6 bzw. 5 eintritt. - Beide Verdampfer 5, 6 sind mit elektrischen Heizelementen 21 versehen, die dazu dienen können, an der Oberfläche der Verdampfer 5, 6 kondensierte Luftfeuchtigkeit aus den Innenfächern 3, 4 aufzutauen und zu beseitigen oder speziell im Falle des unteren Verdampfers 6, der aus der Verdampfung von gesammeltem Kältemittel bei Inbetriebnahme des Verdichters resultierende Abkühlung entgegenzuwirken, wenn die im Innenfach 4 aufrechzuerhaltende Temperatur ausnahmsweise höher ist als die Umgebungstemperatur.
Claims (5)
- Kältegerät mit einem Verdichter (9), einem stromaufwärts gelegenen Verdampfer (5) und einem stromabwärts gelegenen Verdampfer (6), die in einem Kältemittelkreis in Reihe verbunden und von einem Kältemittel durchströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der stromabwärts gelegene Verdampfer (6) als Kältemittelsammler verwendet wird, und dass die in dem Kältemittelkreis zirkulierende Menge des Kältemittels so bemessen ist, dass das Kältemittel im wesentlichen vollständig in dem stromaufwärts gelegenen Verdampfer (5) verdampft.
- Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelkreis keinen von den Verdampfern (5, 6) verschiedenen Kältemittelsammler aufweist.
- Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer in unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, wobei der stromaufwärts angeordnete Verdampfer (5) höher angeordnet ist als der stromabwärts angeordnete Verdampfer (6).
- Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stromaufwärts gelegene Verdampfer (5) eine Kältemittelleitung (12) aufweist, die auf dem überwiegenden Teil ihrer Länge zum stromabwärts gelegenen Verdampfer (6) hin durchgehend abschüssig ist.
- Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Wegeventil (11) zum selektiven Auskoppeln des stromaufwärts angeordneten Verdampfers aus dem Kältemittelkreis aufweist.
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