EP3417212A1 - Kältegerät mit mehreren lagerkammern - Google Patents

Kältegerät mit mehreren lagerkammern

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EP3417212A1
EP3417212A1 EP17702371.0A EP17702371A EP3417212A1 EP 3417212 A1 EP3417212 A1 EP 3417212A1 EP 17702371 A EP17702371 A EP 17702371A EP 3417212 A1 EP3417212 A1 EP 3417212A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
storage chamber
throttle point
refrigerating appliance
appliance according
Prior art date
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EP17702371.0A
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English (en)
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EP3417212B1 (de
Inventor
Andreas BABUCKE
Niels Liengaard
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
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    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2104—Temperatures of an indoor room or compartment

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration appliance, in particular a domestic refrigeration appliance, with a plurality of storage chambers, which are operable at different temperatures.
  • a refrigeration device with a plurality of storage chambers in which a first throttle point, a first heat exchanger for controlling the temperature of the first storage chamber, a second throttle point and a second heat exchanger for cooling the second storage chamber are connected in series in a refrigerant circuit.
  • the pressure drop at the second throttle point causes a pressure difference between the two heat exchangers, so that the evaporation temperature of the refrigerant in the second heat exchanger is lower than in the first and thus in the second storage chamber, a lower operating temperature can be set than in the first.
  • the first heat exchanger can work as an evaporator or as a condenser. When operating as a condenser, the operating temperature of the first storage chamber may be at room temperature or even slightly higher.
  • Object of the present invention is to provide a refrigeration device with a plurality of storage chambers, which allows energy-efficient operation even if a high and a second storage chamber a low operating temperature is selected for a first storage chamber.
  • the object is achieved by, in a refrigerator with at least a first and a second storage chamber and a refrigerant circuit, in which a first throttle, a first heat exchanger for controlling the temperature of the first storage chamber, a second throttle and a second heat exchanger for cooling the second storage chamber in series and a low pressure line section located downstream of the second heat exchanger forming a first inner heat exchanger, a bypass line extending parallel to the high pressure line section to the first heat exchanger, and a control valve for controlling the distribution of the refrigerant is provided to the high-pressure line section and the bypass line.
  • the refrigerant can be directed via the shunt line directly to the first heat exchanger; In order to achieve energy-efficient operation at low temperature of the first storage chamber, the refrigerant is passed through the inner heat exchanger.
  • the bypass line is expediently also arranged parallel to the first throttle point.
  • the control valve may be a directional control valve.
  • the directional control valve may form an upstream or a downstream end of the shunt line; preferably it forms the upstream end because there is a small line cross-section sufficient and a more compact and less expensive valve can be used, while a valve at the downstream end must be spacious enough to conduct even in the first throttle relaxed refrigerant without excessive pressure drop.
  • control valve may be a shut-off valve arranged in the shunt line.
  • a check valve forces the entire refrigerant flow through the inner heat exchanger; are in the open state
  • a third heat exchanger is arranged in a branch of the refrigerant circuit, which extends to the second heat exchanger, bypassing the first and second throttle point and the first heat exchanger. So still a third storage chamber can be tempered.
  • the third heat exchanger in the branch is preferably preceded by a third throttle point and a fourth throttle point downstream.
  • a medium pressure line section extending between the first heat exchanger and the second orifice and a second low pressure line section may form a second internal heat exchanger.
  • the second inner heat exchanger contributes to an energy-efficient operation, in particular, when the refrigerant, in order to keep the first storage chamber at a high operating temperature, is directed past the first inner heat exchanger.
  • a third heat exchanger in the refrigerant circuit downstream of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger may be formed by a medium-pressure line section extending between the first heat exchanger and a third throttle point upstream of the third heat exchanger, and a second low-pressure line section.
  • the control valve is coupled to a temperature sensor of the first storage chamber to control the distribution of the refrigerant to the high pressure line section and the bypass line depending on the temperature detected by the temperature sensor.
  • the temperature of the refrigerant, which in the Heat exchanger of the first storage chamber passes varies and - if the bypass line bypasses the first throttle point - if necessary, also be switched between condenser and evaporator operation of the first heat exchanger. In this way, operating temperatures close to the ambient temperature can be maintained in the first storage chamber, which can not be reliably realized at a fixed predetermined position of the directional control valve.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the refrigerant circuit according to a first
  • Fig. 3 is a modification of a detail of Fig.1;
  • Fig. 3 is an illustration of the refrigerant circuit according to a second embodiment.
  • the refrigerant circuit shown in Fig. 1 comprises a speed-controlled compressor 1 with a pressure port 2 and a suction port 3.
  • a flowing from the pressure port 2 high-pressure refrigerant line 4 runs in the direction of circulation of the refrigerant first via a condenser 5 and a branch 6 to a directional control valve.
  • a section of the high-pressure refrigerant line 4 leads from a first output of the directional control valve 7 via an inner heat exchanger 8 and a first throttle point 9 to a heat exchanger 10 which is assigned to a first storage chamber 26 of the refrigeration device.
  • a bypass line 1 1 connects a second output of the directional control valve 7 directly, bypassing the inner heat exchanger 8 and the throttle point 9, with the heat exchanger 10th
  • An output of the heat exchanger 10 is connected via a second inner heat exchanger 12 and a second throttle point 13 with a heat exchanger 14 which is associated with a second storage chamber 27.
  • a low-pressure refrigerant line 15 extends from an exit of the heat exchanger 14 via the second inner heat exchanger 12 and the first inner heat exchanger 8 back to the suction port 3.
  • the inner heat exchangers 8, 12 each comprise a section 16 or 17 of the low-pressure line 15 and a section 18 of the high-pressure refrigerant line 4 or a line section 19 under a medium pressure which is in close heat-conducting contact at the low-pressure line section 16 or 17 attached, eg soldered, is or is guided within the relatively spacious low-pressure line section 16 and 17 respectively.
  • the high-pressure or medium-pressure sections 18 and 19 may themselves be part of the adjacent throttle point 9 or 13, for example, in that they are designed as capillaries.
  • a section 24 of the line branch 16 extends here in the first inner heat exchanger 8 in thermal contact with the same low pressure line section 16 as the high pressure line section 18; alternatively, it could form a third internal heat exchanger together with another portion of the low pressure line 15.
  • the branch 16 terminates at a confluence 25, downstream of the second orifice 13 and upstream of the second heat exchanger 14.
  • the throttling points 9, 13, 21, 23 can all be designed as capillaries with a fixed, unchangeable flow conductance.
  • fans 29 are provided in the bearing chambers 26, 27, 28 which, if required, are assigned to the bearing chamber Blow heat exchanger 10, 14 or 22 respectively.
  • expansion valves, with controllable Strömungsleitwert, as throttling points 9, 13, 21, 23 find use.
  • the fans 29 are then not necessarily necessary to regulate the temperatures of the storage chambers 26, 27, 28; can but still be advantageously provided to control in addition to the temperature and the humidity in the storage chambers 26, 27, 28.
  • Another fan 30 may be provided on the condenser to intensify the heat exchange there, if necessary.
  • the compressor 1 When the compressor 1 is in operation, compressed refrigerant after a first cooling in the condenser 5 to branch 6.
  • the refrigerant is at least to a large extent liquid, its temperature is depending on the dimensions of the condenser by some degrees higher than the ambient temperature.
  • a portion of the refrigerant flows via the throttle point 21, the heat exchanger 22 and the throttle point 23 to the heat exchanger 14 and from there back to the suction port third
  • the pressure in the evaporator 14 is low enough to allow operation of the storage chamber 27 as a freezer compartment, the pressure in the heat exchangers 10, 22 is between that of the condenser 5 and that of the heat exchanger 14 and allows operation of the storage chambers 26, 28, for example Fresh refrigerated compartment or as a normal refrigerated compartment.
  • the ambient temperature would have to be reliably far enough above the desired compartment temperature.
  • the heat exchanger 10 when the directional control valve 7 is open to the bypass line 1 1, the pressure difference between the condenser 5 and the heat exchanger 10 is negligible, and the temperature that sets in the heat exchanger 10 is the common pressure of condenser 5 and heat exchanger 10 corresponding evaporation temperature of the refrigerant.
  • the heat exchanger 10 then operates as a second condenser, which delivers heat to the storage chamber 15.
  • the storage chamber 26 reaches in this way temperatures above ambient temperature and can therefore be used for rapid thawing or heating of food or for fermentation, such as to let go of dough or yogurt preparation.
  • the temperature of the refrigerant at the outlet of the heat exchanger 10 is generally still above the ambient temperature.
  • the second inner heat exchanger 12 ensures a cooling of the refrigerant before reaching the throttle point 13 and thus enables efficient cooling of the storage chamber 27th
  • the storage chambers 26, 27, 28 can each be equipped with a temperature sensor in a manner known per se, in order to determine the speed of the compressor 1 and the flow control values of the throttle points based on a comparison of the actual temperatures in the storage chambers 26, 27, 28 with set values set by the user 9, 13, 21, 23 and / or to control the speeds of the fans 29.
  • a temperature sensor 31 of the storage chamber 26 additionally serves to control the directional control valve 7: deviates significantly from the setpoint value downwards, while the directional control valve 7 is in the position shown in FIG. 1 and none of the other storage chambers 27 , 28 has cooling demand, then the directional control valve 7 is switched to direct hot refrigerant via the shunt line 1 1 in the heat exchanger 10.
  • the directional control valve 7 is returned to the position of FIG. 1, when the inflow of the hot refrigerant, the temperature of the storage chamber 26 can differ significantly from the target value upwards. In this way, set temperatures which are close to the ambient temperature and which, when the ambient temperature fluctuates, can sometimes be higher and lower than those in the storage chamber 26 can be maintained.
  • FIG. 2 shows a detail of the refrigerant circuit of a refrigerator according to a modified embodiment.
  • the directional control valve 7 of FIG. 1 is here replaced by a shut-off valve 32 in the bypass line 1 1.
  • the parallel to the bypass line 1 1 way to the heat exchanger 10 via the high-pressure line section 18 and the throttle point 9 is constantly open.
  • the operation of this refrigerant circuit is not significantly different from that shown in Fig. 1. If the shut-off valve 32 is closed, the refrigerant can also reach in this embodiment, the heat exchanger 10 only via the throttle point 9.
  • the shut-off valve 32 is open, the path across the restriction 9 does not significantly contribute to the refrigerant flow.
  • 3 shows a simplified refrigerant circuit according to a second embodiment of the invention.
  • the refrigerator has three storage chambers 26, 27, 28, however, the heat exchanger 22 of the storage chamber 28 and the heat exchanger 22 upstream throttle body 21 between the line section 19 of the second inner heat exchanger 12 and the throttle body 13 is inserted, so that a series circuit of Heat exchanger 10, 22, 14 of all three storage chambers 26, 27, 28 results.
  • the structure of the refrigerant circuit is simplified compared to FIG. 1, since the branch 6, the throttle point 23 and the confluence 25 are omitted.
  • the only limitation that must be accepted for this is that the setpoint temperature of the storage chamber 26 here can not be lower than that of the storage chamber 28.
  • the directional control valve 7 can be replaced by a shut-off valve in the bypass line 1 1, and a temperature sensor of the storage chamber 27 can serve to control the position of the directional control valve 7 or the shut-off valve.

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Abstract

Ein Kältegerät umfasst wenigstens eine erste und eine zweite Lagerkammer (26, 27) und einen Kältemittelkreislauf, in dem eine erste Drosselstelle (9), ein erster Wärmetauscher (10) zum Temperieren der ersten Lagerkammer (26), eine zweite Drosselstelle (13) und ein zweiter Wärmetauscher (14) zum Kühlen der zweiten Lagerkammer (27) in Reihe verbunden sind. Ein stromaufwärts von der ersten Drosselstelle (9) gelegener Hochdruck- Leitungsabschnitt (18) und ein stromabwärts vom zweiten Wärmetauscher (14) gelegener Niederdruck-Leitungsabschnitt (16) bilden einen ersten inneren Wärmetauscher (8). Eine Nebenschlussleitung (11) erstreckt sich parallel zu dem Hochdruck-Leitungsabschnitt (18) zum ersten Wärmetauscher (10), und ein Steuerventil (7, 32) ist vorgesehen, um die Verteilung des Kältemittels auf den Hochdruck-Leitungsabschnitt (18) und die Nebenschlussleitung (11) zu steuern.

Description

Kältegerät mit mehreren Lagerkammern
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit mehreren Lagerkammern, die bei unterschiedlichen Temperaturen betreibbar sind. Aus DE 10 2013 226 341 A1 ist ein Kältegerät mit mehreren Lagerkammern bekannt, bei denen in einem Kältemittelkreislauf eine erste Drosselstelle, ein erster Wärmetauscher zum Temperieren der ersten Lagerkammer, eine zweite Drosselstelle und ein zweiter Wärmetauscher zum Kühlen der zweiten Lagerkammer in Reihe verbunden sind. Der Druckabfall an der zweiten Drosselstelle bewirkt einen Druckunterschied zwischen den beiden Wärmetauschern, so dass die Verdampfungstemperatur des Kältemittels im zweiten Wärmetauscher tiefer liegt als im ersten und somit in der zweiten Lagerkammer eine tiefere Betriebstemperatur eingestellt werden kann als in der ersten. Der erste Wärmetauscher kann je nach Einstellung der ersten Drosselstelle als Verdampfer oder als Verflüssiger arbeiten. Wenn er als Verflüssiger betrieben wird, kann die Betriebstemperatur der ersten Lagerkammer Werte bei Zimmertemperatur oder sogar leicht darüber annehmen.
Es ist an sich bekannt, in einem Kältegerät zur Wirkungsgradverbesserung einen inneren Wärmetauscher vorzusehen, in dem ein Hochdruck-Leitungsabschnitt, in dem durch Verdichten erwärmtes Kältemittel zirkuliert, und ein Niederdruck-Leitungsabschnitt, in dem Kältemittel von einem Verdampfer zu einem Verdichter strömt, in thermischem Kontakt stehen. Ein solcher innerer Wärmetauscher ist jedoch nutzlos, wenn in einem Kältegerät mit mehreren Lagerkammern wie oben beschrieben eine erste Lagerkammer bei hoher Temperatur betrieben werden soll und dafür ein im Kältemittelkreislauf stromabwärts vom Hochdruck-Leitungsabschnitt des inneren Wärmetauschers liegender Verdampfer der Lagerkammer als Verflüssiger betrieben wird. Eine Kühlung der zweiten Lagerkammer ist dann nur mit eingeschränkter Energieeffizienz möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit mehreren Lagerkammern zu schaffen, das einen energieeffizienten Betrieb auch dann ermöglicht, wenn für eine erste Lagerkammer eine hohe und für eine zweite Lagerkammer eine niedrige Betriebstemperatur gewählt ist. Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Lagerkammer und einem Kältemittelkreislauf, in dem eine erste Drosselstelle, ein erster Wärmetauscher zum Temperieren der ersten Lagerkammer, eine zweite Drosselstelle und ein zweiter Wärmetauscher zum Kühlen der zweiten Lagerkammer in Reihe verbunden sind, ein stromaufwärts von der ersten Drosselstelle gelegener Hochdruck-Leitungsabschnitt und ein stromabwärts vom zweiten Wärmetauscher gelegener Niederdruck-Leitungsabschnitt einen ersten inneren Wärmetauscher bilden, eine Nebenschlussleitung sich parallel zu dem Hochdruck- Leitungsabschnitt zum ersten Wärmetauscher erstreckt, und ein Steuerventil zum Steuern der Verteilung des Kältemittels auf den Hochdruck-Leitungsabschnitt und die Nebenschlussleitung vorgesehen ist. Wenn die erste Lagerkammer bei hoher Temperatur betrieben werden soll, kann so das Kältemittel über die Nebenschlussleitung direkt zum ersten Wärmetauscher gelenkt werden; um einen energieeffizienten Betrieb bei niedriger Temperatur der ersten Lagerkammer zu erreichen, wird das Kältemittel über den inneren Wärmetauscher geführt.
Zweckmäßigerweise ist die Nebenschlussleitung ferner parallel zur ersten Drosselstelle angeordnet. So kann, wenn das Kältemittel auf der Nebenschlussleitung zirkuliert, nicht nur eine Abkühlung durch den inneren Wärmetauscher, sondern auch die adiabatische Abkühlung an der Drosselstelle vermieden werden.
Das Steuerventil kann ein Wegeventil sein.
Das Wegeventil kann ein stromaufwärtiges oder ein stromabwärtiges Ende der Nebenschlussleitung bilden; vorzugsweise bildet es das stromaufwärtige Ende, da dort ein kleiner Leitungsquerschnitt ausreicht und ein kompakteres und kostengünstigeres Ventil verwendet werden kann, während ein Ventil am stromabwärtigen Ende geräumig genug sein muss, um auch in der ersten Drosselstelle entspanntes Kältemittel ohne übermäßigen Druckabfall zu leiten.
Alternativ kann das Steuerventil ein in der Nebenschlussleitung angeordnetes Absperrventil sein. In geschlossenem Zustand zwingt ein solches Absperrventil den gesamten Kältemittelstrom über den inneren Wärmetauscher; in offenem Zustand sind zwar beide Wege, über den inneren Wärmetauscher und über die Nebenschlussleitung, passierbar, aber die Wirkung des inneren Wärmetauschers ist gering, vor allem wenn die erste Drosselstelle in Reihe mit dem inneren Wärmetauscher parallel zur Nebenschlussleitung liegt und das Kältemittel in die Nebenschlussleitung lenkt. Einer Weiterbildung zufolge ist ein dritter Wärmetauscher in einem Zweig des Kältemittelkreislaufs angeordnet, der sich unter Umgehung der ersten und zweiten Drosselstelle und des ersten Wärmetauschers zum zweiten Wärmetauscher erstreckt. So kann noch eine dritte Lagerkammer temperiert werden. Um die dritte Lagerkammer auf einer anderen Betriebstemperatur als die erste und die zweite Lagerkammer zu halten, ist dem dritten Wärmetauscher in dem Zweig vorzugsweise eine dritte Drosselstelle vorgeschaltet und eine vierte Drosselstelle nachgeschaltet. Ein Mitteldruck-Leitungsabschnitt, der sich zwischen dem ersten Wärmetauscher und der zweiten Drosselstelle erstreckt, und ein zweiter Niederdruck-Leitungsabschnitt können einen zweiten inneren Wärmetauscher bilden. Der zweite innere Wärmetauscher trägt insbesondere dann zu einem energieeffizienten Betrieb bei, wenn das Kältemittel, um die erste Lagerkammer auf einer hohen Betriebstemperatur zu halten, am ersten inneren Wärmetauscher vorbeigelenkt wird.
Alternativ kann ein dritter Wärmetauscher im Kältemittelkreis dem ersten Wärmetauscher nachgeschaltet und dem zweiten Wärmetauscher vorgeschaltet sein. In diesem Fall kann ein zweiter innerer Wärmetauscher durch einen Mitteldruck- Leitungsabschnitt, der sich zwischen dem ersten Wärmetauscher und einer dem dritten Wärmetauscher vorgeschalteten dritten Drosselstelle erstreckt, und einen zweiten Niederdruck-Leitungsabschnitt gebildet sein. Das Steuerventil ist an einen Temperatursensor der ersten Lagerkammer gekoppelt, um die Verteilung des Kältemittels auf den Hochdruck-Leitungsabschnitt und die Nebenschlussleitung je nach von dem Temperatursensor erfasster Temperatur zu steuern. So kann nach Bedarf die Temperatur des Kältemittels, das in den Wärmetauscher der ersten Lagerkammer gelangt, variiert und - wenn die Nebenschlussleitung auch die erste Drosselstelle umgeht - bei Bedarf auch zwischen Verflüssiger- und Verdampferbetrieb des ersten Wärmetauschers umgeschaltet werden. Auf diese Weise können in der ersten Lagerkammer auch Betriebstemperaturen nahe der Umgebungstemperatur aufrechterhalten werden, die bei fest vorgegebener Stellung des Wegeventils nicht zuverlässig realisierbar sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs gemäß einer ersten
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kältegeräts;
Fig. 3 eine Abwandlung eines Details aus Fig.1 ; und
Fig. 3 eine Darstellung des Kältemittelkreislaufs gemäß einer zweiten Ausgestaltung.
Der in Fig. 1 gezeigte Kältemittelkreislauf umfasst einen drehzahlgeregelten Verdichter 1 mit einem Druckanschluss 2 und einem Sauganschluss 3. Eine von dem Druckanschluss 2 ausgehende Hochdruck-Kältemittelleitung 4 verläuft in Zirkulationsrichtung des Kältemittels zunächst über einen Verflüssiger 5 und eine Verzweigung 6 zu einem Wegeventil 7. Ein Abschnitt der Hochdruck-Kältemittelleitung 4 führt von einem ersten Ausgang des Wegeventils 7 über einen inneren Wärmetauscher 8 und eine erste Drosselstelle 9 zu einem Wärmetauscher 10, der einer ersten Lagerkammer 26 des Kältegeräts zugeordnet ist. Eine Nebenschlussleitung 1 1 verbindet einen zweiten Ausgang des Wegeventils 7 direkt, unter Umgehung des inneren Wärmetauschers 8 und der Drosselstelle 9, mit dem Wärmetauscher 10.
Ein Ausgang des Wärmetauschers 10 ist über einen zweiten inneren Wärmetauscher 12 und eine zweite Drosselstelle 13 mit einem Wärmetauscher 14 verbunden, der einer zweiten Lagerkammer 27 zugeordnet ist. Eine Niederdruck-Kältemittelleitung 15 erstreckt sich von einem Ausgang des Wärmetauschers 14 über den zweiten inneren Wärmetauscher 12 und den ersten inneren Wärmetauscher 8 zurück zum Sauganschluss 3.
Die inneren Wärmetauscher 8, 12 umfassen jeweils einen Abschnitt 16 bzw. 17 der Niederdruckleitung 15 sowie einen Abschnitt 18 der Hochdruck-Kältemittelleitung 4 bzw. einen unter einem mittleren Druck stehenden Leitungsabschnitt 19, der in engem wärmeleitenden Kontakt am Niederdruck-Leitungsabschnitt 16 bzw. 17 befestigt, z.B. angelötet, ist oder der innerhalb des relativ geräumigen Niederdruck-Leitungsabschnitts 16 bzw. 17 geführt ist. Die Hochdruck- bzw. Mitteldruck-Abschnitte 18 bzw. 19 können selber Teil der benachbarten Drosselstelle 9 bzw. 13 sein, etwa indem sie als Kapillaren ausgebildet sind.
An einem Leitungszweig 20, der sich an der Verzweigung 6 von der Hochdruck- Kältemittelleitung 4 trennt, befinden sich eine dritte Drosselstelle 21 , ein einer dritten Lagerkammer 28 zugeordneter Wärmetauscher 22 und eine vierte Drosselstelle 23. Ein Abschnitt 24 des Leitungszweiges 16 verläuft hier im ersten inneren Wärmetauscher 8 in thermischem Kontakt mit demselben Niederdruck-Leitungsabschnitt 16 wie der Hochdruck-Leitungsabschnitt 18; alternativ könnte er zusammen mit einem anderen Abschnitt der Niederdruckleitung 15 einen dritten internen Wärmetauscher bilden. Der Leitungszweig 16 endet an einem Zusammenfluss 25, stromabwärts von der zweiten Drosselstelle 13 und vor dem zweiten Wärmetauscher 14.
Die Drosselstellen 9, 13, 21 , 23 können sämtlich als Kapillaren, mit festem nicht veränderbarem Strömungsleitwert, ausgebildet sein. Um dennoch die Intensität des Wärmeaustausch zwischen den Lagerkammern 26, 27, 28 und dem Kältemittel an den Wärmetauschern 10, 14, 22 bedarfsgerecht steuern zu können, sind in den Lagerkammern 26, 27, 28 Ventilatoren 29 vorgesehen, die bei Bedarf den der Lagerkammer zugeordneten Wärmetauscher 10, 14 bzw. 22 anblasen. Alternativ können Expansionsventile, mit steuerbarem Strömungsleitwert, als Drosselstellen 9, 13, 21 , 23 Verwendung finden. Die Ventilatoren 29 sind dann zwar nicht unbedingt nötig, um die Temperaturen der Lagerkammern 26, 27, 28 zu regeln; können aber dennoch vorteilhafterweise vorgesehen sein, um neben der Temperatur auch die Luftfeuchtigkeit in den Lagerkammern 26, 27, 28 zu steuern.
Ein weiterer Ventilator 30 kann am Verflüssiger vorgesehen sein, um bei Bedarf auch dort den Wärmeaustausch zu intensivieren.
Wenn der Verdichter 1 in Betrieb ist, gelangt verdichtetes Kältemittel nach einer ersten Abkühlung im Verflüssiger 5 zur Verzweigung 6. Das Kältemittel ist zumindest zu einem großen Teil flüssig, seine Temperatur ist je nach Dimensionierung des Verflüssigers um einige Grad höher als die Umgebungstemperatur. Ein Teil des Kältemittels fließt über die Drosselstelle 21 , den Wärmetauscher 22 und die Drosselstelle 23 zum Wärmetauscher 14 und von dort zurück zum Sauganschluss 3.
Wenn das Wegeventil 7 sich in der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet, fließt der Rest des Kältemittels über den inneren Wärmetauscher 8 und die Drosselstelle 9, den Wärmetauscher 10 und die Drosselstelle 13 zum Wärmetauscher 14.
Der Druck im Verdampfer 14 ist niedrig genug, um einen Betrieb der Lagerkammer 27 als Gefrierfach zu ermöglichen, der Druck in den Wärmetauschern 10, 22 liegt zwischen dem des Verflüssigers 5 und dem des Wärmetauschers 14 und erlaubt einen Betrieb der Lagerkammern 26, 28 z.B. als Frischkühlfach oder als Normalkühlfach. Um höhere Temperaturen, etwa für einen Betrieb als Kellerfach, in einer der Lagerkammern 26, 28 zu realisieren, müsste die Umgebungstemperatur zuverlässig weit genug über der gewünschten Fachtemperatur liegen. Wenn hingegen das Wegeventil 7 zur Nebenschlussleitung 1 1 hin offen ist, ist der Druckunterschied zwischen dem Verflüssiger 5 und dem Wärmetauscher 10 vernachlässigbar, und die Temperatur, die sich im Wärmetauscher 10 einstellt, ist die dem gemeinsamen Druck von Verflüssiger 5 und Wärmetauscher 10 entsprechende Verdampfungstemperatur des Kältemittels. Der Wärmetauscher 10 arbeitet dann als ein zweiter Verflüssiger, der Wärme an die Lagerkammer 15 abgibt. Die Lagerkammer 26 erreicht auf diese Weise Temperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur und kann daher zum schnellen Auftauen oder Erwärmen von Lebensmitteln oder für Gärvorgänge, etwa zum Gehenlassen von Teig oder zur Joghurtbereitung, genutzt werden. In diesem Betriebszustand liegt die Temperatur des Kältemittels am Ausgang des Wärmetauschers 10 im Allgemeinen noch über der Umgebungstemperatur. In diesem Fall gewährleistet der zweite innere Wärmetauscher 12 eine Abkühlung des Kältemittels vor Erreichen der Drosselstelle 13 und ermöglicht so eine effiziente Kühlung der Lagerkammer 27.
Die Lagerkammern 26, 27, 28 können in an sich bekannter Weise jeweils mit einem Temperatursensor ausgestattet sein, um anhand eines Vergleichs der tatsächlichen Temperaturen in den Lagerkammern 26, 27, 28 mit vom Benutzer eingestellten Sollwerten die Drehzahl des Verdichters 1 und die Strömungsleitwerte der Drosselstellen 9, 13, 21 , 23 und/oder die Drehzahlen der Ventilatoren 29 zu steuern. Einer Weiterbildung der Erfindung zufolge dient ein Temperatursensor 31 der Lagerkammer 26 zusätzlich zum Steuern des Wegeventils 7: Weicht diese von dem eingestellten Sollwert signifikant nach unten ab, während sich das Wegeventil 7 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet und keine der anderen Lagerkammern 27, 28 Kühlbedarf hat, dann wird das Wegeventil 7 umgeschaltet, um warmes Kältemittel über die Nebenschlussleitung 1 1 in den Wärmetauscher 10 zu leiten. Umgekehrt wird das Wegeventil 7 in die Stellung der Fig. 1 zurückgestellt, wenn der Zufluss des warmen Kältemittels die Temperatur der Lagerkammer 26 vom Sollwert signifikant nach oben abweichen lässt. Auf diese Weise können in der Lagerkammer 26 auch Solltemperaturen aufrechterhalten werden, die nahe an der Umgebungstemperatur liegen und die, wenn die Umgebungstemperatur schwankt, mal darüber und mal darunter liegen können.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Kältemittelkreis eines Kältegeräts gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung. Das Wegeventil 7 der Fig. 1 ist hier durch ein Absperrventil 32 in der Nebenschlussleitung 1 1 ersetzt. Der zur Nebenschlussleitung 1 1 parallele Weg zum Wärmetauscher 10 über den Hochdruck-Leitungsabschnitt 18 und die Drosselstelle 9 ist ständig offen. Die Funktionsweise dieses Kältemittelkreises unterscheidet sich nicht wesentlich von dem in Fig. 1 gezeigten. Wenn das Absperrventil 32 geschlossen ist, kann das Kältemittel auch bei dieser Ausgestaltung den Wärmetauscher 10 nur über die Drosselstelle 9 erreichen. Wenn das Absperrventil 32 offen ist, trägt der Weg über die Drosselstelle 9 zum Kältemittelfluss nicht signifikant bei. Fig. 3 zeigt einen vereinfachten Kältemittelkreis gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Komponenten des Kältemittelkreises, die mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, haben jeweils dieselbe Funktion wie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben. Auch hier hat das Kältegerät drei Lagerkammern 26, 27, 28, allerdings sind der Wärmetauscher 22 der Lagerkammer 28 und die dem Wärmetauscher 22 vorgeschaltete Drosselstelle 21 zwischen den Leitungsabschnitt 19 des zweiten inneren Wärmetauschers 12 und die Drosselstelle 13 eingefügt, so dass sich eine Reihenschaltung der Wärmetauscher 10, 22, 14 aller drei Lagerkammern 26, 27, 28 ergibt. Der Aufbau des Kältemittelkreises ist gegenüber der Fig. 1 vereinfacht, da die Verzweigung 6, die Drosselstelle 23 und der Zusammenfluss 25 wegfallen. Die einzige Einschränkung, die dafür in Kauf genommen werden muss, ist, dass die Solltemperatur der Lagerkammer 26 hier nicht niedriger sein kann als die der Lagerkammer 28. Die Möglichkeit, die Lagerkammer 26 bei Temperaturen nahe der Umgebungstemperatur oder darüber zu betreiben, besteht hier genauso wie beim Kältemittelkreis der Fig. 1. Selbstverständlich kann auch hier das Wegeventil 7 durch ein Absperrventil in der Nebenschlussleitung 1 1 ersetzt sein, und ein Temperatursensor der Lagerkammer 27 kann zum Steuern der Stellung des Wegeventils 7 oder des Absperrventils dienen.
BEZUGSZEICHEN
1 Verdichter
2 Druckanschluss
3 Sauganschluss
4 Hochdruck-Kältemittelleitung
5 Verflüssiger
6 Verzweigung
7 Wegeventil
8 innerer Wärmetauscher
9 Drosselstelle
10 Wärmetauscher
1 1 Nebenschlussleitung
12 innerer Wärmetauscher
13 Drosselstelle
14 Wärmetauscher
15 Niederdruck-Kältemittelleitung
16 Niederdruck-Leitungsabschnitt
17 Niederdruck-Leitungsabschnitt
18 Hochdruck-Leitungsabschnitt
19 Mitteldruck-Leitungsabschnitt
20 Leitungszweig
21 Drosselstelle
22 Wärmetauscher
23 Drosselstelle
24 Leitungsabschnitt
25 Zusammenfluss
26 Lagerkammer
27 Lagerkammer
28 Lagerkammer
29 Ventilator
30 Ventilator
31 Temperatursensor 32 Absperrventil

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Kältegerät mit wenigstens einer ersten und einer zweiten Lagerkammer (26, 27) und einem Kältemittelkreislauf, in dem eine erste Drosselstelle (9), ein erster Wärmetauscher (10) zum Temperieren der ersten Lagerkammer (26), eine zweite Drosselstelle (13) und ein zweiter Wärmetauscher (14) zum Kühlen der zweiten Lagerkammer (27) in Reihe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromaufwärts von der ersten Drosselstelle (9) gelegener Hochdruck- Leitungsabschnitt (18) und ein stromabwärts vom zweiten Wärmetauscher (14) gelegener Niederdruck-Leitungsabschnitt (16) einen ersten inneren Wärmetauscher (8) bilden, eine Nebenschlussleitung (1 1 ) sich parallel zu dem Hochdruck- Leitungsabschnitt (18) zum ersten Wärmetauscher (10) erstreckt, und ein Steuerventil (7, 32) zum Steuern der Verteilung des Kältemittels auf den Hochdruck- Leitungsabschnitt (18) und die Nebenschlussleitung (1 1 ) vorgesehen ist.
Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschlussleitung (1 1 ) ferner parallel zur ersten Drosselstelle (9) angeordnet ist.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil ein Wegeventil (7) ist.
Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Wegeventil (7) ein stromaufwärtiges Ende der Nebenschlussleitung (1 1 ) bildet.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil ein in der Nebenschlussleitung (1 1 ) angeordnetes Absperrventil (32) ist.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Wärmetauscher (22) in einem Zweig (20) des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist, der sich unter Umgehung der ersten und zweiten Drosselstelle (9, 13) und des ersten Wärmetauschers (10) zum zweiten Wärmetauscher (14) erstreckt.
7. Kältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem dritten Wärmetauscher (22) in dem Zweig (20) eine dritte Drosselstelle (21 ) vorgeschaltet und eine vierte Drosselstelle (23) nachgeschaltet ist.
8. Kältegerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mitteldruck- Leitungsabschnitt (19), der sich zwischen dem ersten Wärmetauscher (10) und der zweiten Drosselstelle (13) erstreckt, und ein zweiter Niederdruck-Leitungsabschnitt (17) einen zweiten inneren Wärmetauscher (12) bilden.
9. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Wärmetauscher (22) im Kältemittelkreis dem ersten Wärmetauscher (10) nachgeschaltet und dem zweiten Wärmetauscher (14) vorgeschaltet ist.
10. Kältegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mitteldruck- Leitungsabschnitt (19), der sich zwischen dem ersten Wärmetauscher (10) und einer dem dritten Wärmetauscher (22) vorgeschalteten dritten Drosselstelle (21 ) erstreckt, und ein zweiter Niederdruck-Leitungsabschnitt (17) einen zweiten inneren Wärmetauscher (12) bilden.
1 1. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässigkeit wenigstens einer der Drosselstellen (9, 13, 21 , 23) steuerbar ist.
12. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einem der Wärmetauscher (10, 14, 22) ein Ventilator (29) zugeordnet ist.
13. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (7, 32) an einen Temperatursensor (31 ) der ersten Lagerkammer (26) gekoppelt ist, um die Verteilung des Kältemittels auf den
Hochdruck-Leitungsabschnitt (18) und die Nebenschlussleitung (1 1 ) je nach von dem Temperatursensor (31 ) erfasster Temperatur zu steuern.
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