EP3931501A1 - Kältegerät - Google Patents

Kältegerät

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Publication number
EP3931501A1
EP3931501A1 EP20702094.2A EP20702094A EP3931501A1 EP 3931501 A1 EP3931501 A1 EP 3931501A1 EP 20702094 A EP20702094 A EP 20702094A EP 3931501 A1 EP3931501 A1 EP 3931501A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
collector
refrigerant
expansion valve
storage compartment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20702094.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Holzer
Horst Drotleff
Matthias Mrzyglod
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP3931501A1 publication Critical patent/EP3931501A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00—General constructional features
    • F25D23/06—Walls
    • F25D23/069—Cooling space dividing partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/04—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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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    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
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    • F25D17/04—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection
    • F25D17/06—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation
    • F25D17/062—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating air, e.g. by convection by forced circulation in household refrigerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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 a refrigeration device, in particular a household refrigeration device such as a refrigerator or freezer or a combination device with a plurality of storage compartments kept at different operating temperatures.
  • capillary For reasons of cost, household refrigeration devices usually use a capillary as a throttle point to relax the refrigerant.
  • the capillary cannot be actively regulated; their mass flow is high as long as liquid refrigerant with high density is present at the inlet of the capillary. If this has flowed off via the capillary, refrigerant vapor penetrates into the capillary. Due to the low density of the steam, this leads to a reduction in the mass flow, so that the refrigerant condenses in front of the capillary; on the other hand, the steam flows through the capillary at a higher speed than the liquid refrigerant, and the resulting fluctuations in speed lead to clearly perceptible fluctuations in the operating noise .
  • thermostatic expansion valves which allow active control of the mass flow. These are usually arranged downstream of a collector in order to control the mass flow of the refrigerant on the basis of measured values from a pressure sensor so that there is always liquid refrigerant in the collector, which prevents the gaseous refrigerant from reaching the expansion valve.
  • the expansion valve is significantly more expensive than the capillary conventionally used in domestic refrigeration appliances, and the installation of a pressure sensor is complex, since the pressure sensor must communicate directly with the refrigerant to be measured and must be suitably sealed. Therefore, transferring this technology to household refrigeration appliances has not yet been considered, although it has the advantage - which is insignificant in commercial refrigeration systems and therefore not taken into account, but definitely relevant for household refrigeration appliances - that the expansion valve - because vapor does not flow through alternating with liquid refrigerant - works quietly.
  • One object of the present invention is to create a low-noise refrigeration device. This is achieved with little control effort and accordingly at low costs in that in a refrigerant circuit of the refrigeration device, in which a condenser, a collector, a throttle point and at least one first evaporator cooling a first storage compartment are connected in series in the specified order, the collector has a capacity which is dimensioned to accommodate at least half, preferably 90%, of the refrigerant in the liquid state.
  • the spacious collector gives the entire refrigerant circuit a large volume compared to conventional refrigerant circuits and requires a correspondingly larger charge of refrigerant. In this way, when the refrigeration device is in operation, sufficient liquid refrigerant can almost always be kept in reserve in order to keep refrigerant vapor away from the throttle point.
  • the collector can also be sized to provide space for non-condensable residual gas that was not evacuated when the refrigerant circuit was assembled.
  • Today's production methods allow the refrigerant circuit to be evacuated during assembly down to a residual amount of less than 30 mg N2.A volume of 3-4 cm 3 is required to accommodate this amount of gas at a compressor outlet pressure of approx. 6 bar.
  • the collector By making the collector sufficiently spacious, it is also possible to neutralize a larger amount of residual gas than is currently usually left behind when the refrigerant circuit is evacuated. Ie the spacious collector allows the To shorten the evacuation when assembling the refrigerant circuit and thus to increase productivity.
  • the total capacity of the collector in a household refrigerator of normal size is preferably at least 50 cm 3 .
  • a capacity of 200 cm 3 should not be exceeded in order not to unnecessarily increase the amount of refrigerant required for efficient operation.
  • an outlet of the collector should be deeper, preferably at least 2 cm, more preferably at least 4 cm deeper than an inlet.
  • the shape of the collector can be chosen arbitrarily to a large extent or adapted to the available installation space, and its cross section can vary widely and in particular continuously in the flow direction. Pipelines leading to and from the collector, on the other hand, generally have a constant cross section for reasons of practicality.
  • a point in the refrigerant circuit at which the cross-section increases abruptly downstream of a supply line or the cross-section of the line is exceeded by more than a specified percentage can therefore be viewed as the inlet and outlet of the compressor, or at which the speed of the compressor upstream of the outgoing line, the cross-section decreases abruptly or drops below the cross-section of the line plus a specified percentage.
  • the inlet can be shaped to feed a horizontally oriented refrigerant flow into the collector.
  • the collector preferably has a maximum horizontal cross-sectional dimension of at least 8 mm or a maximum horizontal cross-sectional area of at least 0.5 cm 2 between inlet and outlet. Bigger ones Values, for example at least 15 mm or at least 2 cm 2 , are preferred in order to be able to make the collector compact.
  • the collector can contain built-in components that hinder the formation of eddies in the liquid refrigerant, such as partition walls or a bed of particles.
  • the throttle point can comprise a controllable expansion valve that is controlled using a temperature sensor.
  • the temperature sensor can be provided on a collecting container for liquid refrigerant overflowing from the first evaporator, which is connected to an outlet of the first evaporator and is arranged in a warmer environment than the environment of the first evaporator.
  • the collecting container creates a buffer, the degree of filling of which with liquid refrigerant can be estimated based on the measured temperature. By using this temperature to control the mass flow through the expansion valve, it can be ensured that when the compressor is running, there is always enough liquid refrigerant available upstream of the throttle point to be able to keep vapor away from the expansion valve. At the same time it is possible to completely flood the first evaporator with liquid refrigerant and thus a high, e.g. to provide the cooling capacity required for rapid cooling of freshly loaded refrigerated goods. Since the collecting container is installed in a warmer environment than the first evaporator, it can be ensured that liquid refrigerant which overflows from the first evaporator into the collecting container does not collect there, but instead evaporates immediately.
  • the collecting container can be separated from the first storage compartment by a thermal insulation layer.
  • the expansion valve it can be helpful to connect the expansion valve in series with a capillary, so that part of the pressure difference between the condenser and the first evaporator falls on the capillary and the rest on the expansion valve.
  • the capillary In order to avoid that already in the capillary shortly before its downstream end evaporation begins and that noises are produced by the fact that vapor and liquid refrigerant alternate at the exit of the capillary, the capillary should be arranged upstream of the expansion valve and the pressure difference falling across it should be small enough, to prevent refrigerant from evaporating before it reaches the expansion valve.
  • the capillary should be sized to have a smaller pressure drop than the controllable expansion valve.
  • the outlet of the condenser should be connected to the throttle point without the interposition of a further evaporator.
  • the collecting container is a second evaporator.
  • This can be of the same design as the first evaporator, e.g. a Rollbond, ToS or lamellar evaporator.
  • the second evaporator is expediently used to cool a second storage compartment.
  • the operating temperature of the second storage compartment should be higher than that of the first.
  • the evaporators can be arranged in direct thermal contact with the storage compartments cooled by them, ie the above-mentioned surroundings of the first evaporator and the collecting container or second evaporator can be these storage compartments themselves.
  • a compartment temperature sensor of the second storage compartment can then serve as the above-mentioned temperature sensor controlling the expansion valve. This avoids the costs associated with adding an additional sensor.
  • controllable expansion valve can be accommodated in a partition between the storage compartments.
  • a rear wall of the storage compartments remains completely available in order to attach one of the evaporators to it.
  • the above-mentioned thermal insulation layer can be part of the partition wall. Since the expansion valve cools down during operation, a recess in the thermal insulation layer that accommodates the expansion valve should be at least to the colder, i.e. generally be open to the first storage compartment.
  • its capacity should be dimensioned to provide space for at least half of the refrigerant in the liquid state.
  • the space does not need to be sufficient for the entire refrigerant, since liquid refrigerant generally only reaches the collecting container when the first evaporator is full.
  • a control circuit should be set up in order to set a high mass flow rate through the controllable expansion valve at a high sensed temperature and a low mass flow rate at a low sensed temperature.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a refrigeration device according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a section through a collector according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows a section through a collector according to a second embodiment
  • 4 shows a schematic section through the refrigeration device from FIG. 1;
  • FIG. 5 shows a block diagram of a refrigeration device according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic section through the refrigeration device from FIG. 5.
  • the refrigerant circuit comprises, in a manner known per se, a compressor 1, from whose pressure connection 2 a pressure line 3 extends via a condenser 4 and a collector 5 or dryer to a throttle point 6.
  • a compressor 1 from whose pressure connection 2 a pressure line 3 extends via a condenser 4 and a collector 5 or dryer to a throttle point 6.
  • a suction pipe 9 extending from the evaporator 8 guides the refrigerant back to a suction connection 10 of the compressor 1.
  • the pressure line 3 is widened locally to form a chamber 11 functioning as a vapor separator with an inlet 12 at the upper end and an outlet 13 at the lower end.
  • a mixture of liquid refrigerant and vapor from the condenser 4 enters the collector 5 via the inlet 12. Since the free cross section of the collector 5 is larger than that of the pressure line 3 in front of and behind it, the flow velocity of the refrigerant in the collector is reduced, and both Phases of the refrigerant have the opportunity to separate from one another. So that this can take place without being hindered by capillary effects, the free cross section of the collector 5 should at least locally reach an area of at least 0.5 cm 2 or the diameter should reach a value of at least 8 mm.
  • a sufficient retention time of the refrigerant for the phase separation is achieved by a large volume of the chamber; this is preferably dimensioned in order to offer at least half of the total refrigerant present in the device in the liquid state, ie with a refrigerant charge of 50 or 100 g and a density of 0.5 g / cm 3 , the capacity of the chamber should be at least 50 or 100 cm 3 .
  • a bed of granulate, in particular of a dryer material that binds residual water in the refrigerant can also be accommodated in an area of the collector 5 near the outlet.
  • FIG. 2 shows a schematic axial section through a collector 5 according to a first embodiment.
  • the collector 5 is here a rotationally symmetrical hollow body which is made of the same metal as sections 37, 38 of the pipeline 3 which are soldered to the hollow body at the inlet 12 or outlet 13.
  • the hollow body itself is assembled from an upper housing part 39 and a lower housing part 40 after a dryer granulate 41 has been fixed in the lower housing part to bind the residual water and through a sieve 42, fleece or the like pushed over it.
  • the volume occupied by the dryer granulate 41 takes up only a small part, in any case less than half, of the volume of the collector.
  • inflowing liquid and gaseous refrigerants can segregate without being impaired by flow obstacles.
  • the sections 37, 38 can have different cross-sections; In particular, a smaller cross section is sufficient for section 38 which only carries liquid refrigerant than for section 37 which also carries steam.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the collector 5.
  • dryer granulate 41 can be accommodated in the lower part of the interior of the collector 5; alternatively, a separate dryer can be inserted into the refrigerant circuit for this.
  • An upstream section 37 of the line 3 opens horizontally and offset against an axis of rotational symmetry 43 of the collector 5 into the interior, so that the flow of liquid and vaporous refrigerant fed in via it is set in rotation about the axis 43 and the liquid portion on the walls of the collector is deposited.
  • the rotation comes to a standstill, dampened by the sieve or fleece 42 and possibly the dryer granulate 41.
  • the free volume of the collector 5 is 50 to 200 cm 3 . With a density of the liquid refrigerant of approx. 2 g / cm 3 and a filling quantity of typically 100 g, this volume is sufficient to take up at least half of the refrigerant in liquid form.
  • the throttle point 6 comprises at least one controllable expansion valve 14.
  • a capillary 15 is also provided between the collector 5 and the expansion valve 14. The capillary 15 is dimensioned in order to generate only the smaller part of the pressure drop between the condenser 4 and the evaporator 7, the larger part arises at the controllable expansion valve 14.
  • the above-mentioned section 38 can be an integral part of this capillary 15;
  • the capillary 15 extends continuously from the outlet 13 of the collector 5 to the expansion valve 14.
  • the nitrogen flow through the capillary can be 500-800 l / h with a pressure drop of 6 bar.
  • the series connection with the capillary 15 enables the expansion valve 14 to precisely control smaller mass flows for a given pressure difference than if the expansion valve were exposed to the pressure of the refrigerant alone.
  • the capillary 15 is arranged upstream of the expansion valve 14, the pressure in the capillary 15 is high enough over its entire length to prevent the evaporation of refrigerant in the capillary 15.
  • the evaporator 8 is connected to the evaporator 7 in such a way that liquid refrigerant only reaches the evaporator 8 when the evaporator 7 is full.
  • the evaporator 7 can be equipped with a refrigerant pipe 17 which rises continuously from an inlet 18 to an outlet 19 of the evaporator 7, so that vapor generated in the evaporator 7 flows off in the direction of the outlet 19, but liquid refrigerant past the rising vapor in the direction of the inlet 18 can flow.
  • a temperature sensor 20 can be attached to the evaporator 8; Preferably, it is attached without direct contact to the evaporator 8 in a storage compartment 21 cooled by this (see FIG. 4), typically a normal refrigeration compartment of the refrigeration device, in order to detect the temperature of the storage compartment 21. This shows, with a delay and averaged over time, the amount of liquid refrigerant that reaches the evaporator 8. ok
  • a control circuit 22 is connected to the temperature sensor 20 and the expansion valve 14 in order to control the latter on the basis of measured values from the temperature sensor 20. It can also be connected to the compressor 1 in order to control its speed on the basis of these measured values and possibly a temperature measured in a storage compartment 23 (see FIG. 4) cooled by the evaporator 7.
  • the expansion valve 14 is opened further. This happens gradually, i.e. As long as the target value is exceeded, the control circuit 22 increases the degree of opening of the expansion valve 14 continuously or in regular small steps to ensure that the increase in the degree of opening does not lead to the collector 5 temporarily drying out and to the entry of steam into the throttle point 6. The likelihood of this happening is further reduced by the large volume of the collector 5 and the fact that if the setpoint is exceeded, it is to be expected that the evaporator 8 will contain little or no liquid refrigerant and accordingly a large amount must be stored in the collector 5 .
  • the increasing supply of liquid refrigerant to the evaporator 7 due to the increase in the degree of opening causes it to overflow, and refrigerant penetrating into the evaporator 8 leads to a decrease in the temperature detected by the temperature sensor 20, so that the target value is reached or undershot and the control circuit 22 denies The opening degree of the expansion valve 14 is no longer increased.
  • the degree of opening of the expansion valve 14 is gradually reduced. This reduces the amount of liquid refrigerant that reaches the evaporator 8, and the temperature of the storage compartment 21 detected by the temperature sensor 20 gradually increases.
  • the cooling power available at the evaporator 7 does not change as long as liquid refrigerant still reaches the evaporator 8. Only when this no longer happens and the evaporator 7 is only incompletely filled with liquid refrigerant does its cooling capacity also decrease.
  • control circuit 22 also determines the speed of the compressor 1 based on the cooling requirement of the Storage compartment 23 controls. If the measured temperature exceeds a setpoint in the latter, the speed of the compressor 1 is gradually increased. If the degree of opening of the expansion valve 14 is not changed at the same time, this leads to increased evaporation in the evaporator 8 and a corresponding increase in the amount of liquid refrigerant in the collector 5.
  • FIG. 4 shows a schematic cross section through a body 24 of the refrigeration device of FIG. 1.
  • the colder storage compartment 23 is arranged below the warmer one 21 and separated from the latter by an intermediate wall 25.
  • the partition 25 is designed as a hollow body with outer walls 26, the interior of which is filled with an insulating material 27.
  • the suction tube 9 runs in a rear wall of the body 24 along both storage compartments 23, 21 downwards; over part of its length, the capillary 15 runs inside or in contact with its outer wall to form the internal heat exchanger 16.
  • a recess 28 in the layer of insulation material 27 is provided to accommodate the expansion valve 14. Since the latter cools down during operation, the recess 28 is open to the storage compartment 23 in order to allow a flow of heat to the expansion valve 14 from there.
  • the recess can be closed by a little heat-insulating cover 29, which can be removed in order to enable repairs to the expansion valve 14 if necessary.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of the refrigeration device in a representation analogous to FIG. Components of the refrigerant circuit that are the same as those already described above are given the same reference numerals and are not described again.
  • the second evaporator 8 is replaced here by a collecting container 30 which does not necessarily cool a storage compartment. Instead, the collecting container 30 can be in an evaporator chamber 31 of a no-frost refrigeration device in relation to the direction of rotation of a be arranged between the evaporator chamber 31 and storage compartment 21 or 23 upstream of the evaporator 7 circulating air flow, as shown by way of example in FIG.
  • FIG. 6 shows a section through an intermediate wall 32 of a no-frost refrigeration device.
  • the evaporator chamber 31 is separated from the cold storage compartment 23 below by a thin partition 33 and from the warmer storage compartment 21 above it by a wall filled with insulating material 27.
  • a fan 34 is arranged in a manner known per se downstream of the evaporator 7, which is designed as a lamellar evaporator, in order to suck in air from one of the compartments 21, 23 in each case via an inlet 35. From which compartment the air is sucked in is determined by the position of a flap 36. Regardless of the position in which the flap 36 is located, the air that is sucked in is always warmer upstream of the evaporator 7 than downstream of the same.
  • the collecting container 30 Since the collecting container 30 is mounted in the evaporator chamber 31 upstream of the evaporator 7, it is located in a warmer environment than the latter, and refrigerant that overflows from the evaporator 7 into the collecting container 30 can still evaporate in this. Since the common capacity of evaporator 7 and collecting container 30 is sufficiently dimensioned to absorb all of the refrigerant present in the refrigerant circuit in the liquid state, overflow of collecting container 30 into suction pipe 9 can be excluded.

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Abstract

Bei einem Kältegerät, insbesondere einem Haushaltskältegerät, mit einem Verflüssiger (4), wenigstens einem ein erstes Lagerfach (23) kühlenden ersten Verdampfer (7), einer Drosselstelle (6), die einen Auslass des Verflüssigers (4) mit einem Einlass des ersten Verdampfers (7) verbindet, einem Auffangbehälter (8, 30) für aus dem ersten Verdampfer (7) überlaufendes flüssiges Kältemittel, der an einen Auslass des ersten Verdampfers (7) angeschlossen ist und in einer wärmeren Umgebung als der Umgebung des ersten Verdampfers (7) angeordnet ist, ist dem Auffangbehälter (8, 30) ein Temperatursensor (20) zugeordnet,und die Drosselstelle (6) umfasst ein steuerbares Expansionsventil (14), das anhand der von dem Temperatursensor (20) erfassten Temperatur gesteuert ist.

Description

Kältegerät
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät wie etwa einen Kühl-oder Gefrierschrank oder ein Kombinationsgerät mit mehreren auf unterschiedlichen Betriebstemperaturen gehaltenen Lagerfächern.
Neben der Energieeffizienz ist ein geringes oder unaufdringliches Betriebsgeräusch ein wesentliches Qualitätsmerkmal von Haushaltskältegeräten. Eine wesentliche Ursache von Betriebsgeräuschen ist die Zirkulation des Kältemittels in einem solchen Gerät. Zwar arbeiten auch der Verdichter und, sofern vorhanden, Ventilatoren eines Kältegeräts nicht geräuschfrei, doch können diese kontrolliert bei gleichbleibender Geschwindigkeit betrieben werden, so dass das von ihnen erzeugte Geräusch aufgrund seiner Gleichmäßigkeit nur wenig wahrgenommen wird.
Haushaltskältegeräte verwenden aus Kostengründen üblicherweise als Drosselstelle zum Entspannen des Kältemittels eine Kapillare. Die Kapillare ist nicht aktiv regelbar; ihr Massenstrom ist hoch, solange flüssiges Kältemittel mit hoher Dichte am Einlass der Kapillare ansteht. Ist dieses über die Kapillare abgeflossen, dringt Kältemitteldampf in die Kapillare. Dies führt aufgrund der geringen Dichte des Dampfs zu einer Verminderung des Massenstroms, so dass wieder Kältemittel vor der Kapillare kondensiert, andererseits fließt der Dampf durch die Kapillare mit höherer Geschwindigkeit als das flüssige Kältemittel, und die daraus resultierenden Geschwindigkeitsschwankungen führen zu deutlich wahrnehmbaren Schwankungen des Betriebsgeräuschs.
Bei kommerziellen Kälteanlagen sind thermostatische Expansionsventile gebräuchlich, die eine aktive Steuerung des Massenstroms erlauben. Diese sind üblicherweise stromabwärts von einem Sammler angeordnet, um den auf der Grundlage von Messwerten eines Drucksensors den Massenstrom des Kältemittels so zu steuern, dass stets flüssiges Kältemittel im Sammler vorhanden ist, welches das gasförmige Kältemittel daran hindert, das Expansionsventil zu erreichen. Indem hier gasförmiges Kältemittel vom Expansionsventil ferngehalten wird, können Wirkungsgradeinbußen vermieden werden, die sich ergeben würden, wenn einerseits Dampf unter Energieeinsatz komprimiert und andererseits im Expansionsventil wieder expandieren gelassen wird, ohne dass die aufgewandte Energie genutzt werden kann. Das Expansionsventil ist deutlich kostspieliger als die herkömmlicherweise bei Haushaltkältegeräten verwendete Kapillare, außerdem ist die Anbringung eines Drucksensors aufwendig, da der Drucksensor unmittelbar mit dem zu messenden Kältemittel kommunizieren und geeignet abgedichtet sein muss. Daher ist eine Übertragung dieser Technik auf Haushaltskältegeräte bislang nicht in Betracht gezogen worden, obwohl sie den - bei kommerziellen Kälteanlagen unbedeutenden und deshalb auch nicht beachteten, für Haushaltskältegeräte aber durchaus relevanten Vorteil hat, dass das Expansionsventil - weil nicht Dampf im Wechsel mit flüssigem Kältemittel hindurchströmt - geräuscharm arbeitet.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein geräuscharmes Kältegerät zu schaffen. Dies wird mit geringem Steuerungsaufwand und dementsprechend bei geringen Kosten dadurch erreicht, dass in einem Kältemittelkreis des Kältegeräts, in dem ein Verflüssiger, ein Sammler, eine Drosselstelle und wenigstens ein ein erstes Lagerfach kühlender erster Verdampfer in der angegeben Reihenfolge in Reihe verbunden sind, der Sammler ein Fassungsvermögen aufweist, das bemessen ist, um wenigstens der Hälfte, vorzugsweise 90%, des Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten. Der geräumige Sammler verleiht dem gesamten Kältemittelkreis ein im Verhältnis zu herkömmlichen Kältemittelkreisen gleicher Leistung großes Volumen und macht eine entsprechend vergrößerte Füllmenge an Kältemittel erforderlich. So kann im Betrieb des Kältegeräts fast immer ausreichend flüssiges Kältemittel im Sammler vorgehalten werden, um Kältemitteldampf von der Drosselstelle fernzuhalten.
Der Sammler kann ferner auch bemessen sein, um nicht kondensierbarem Restgas Platz zu bieten, das beim Zusammenbau des Kältemittelkreises nicht evakuiert worden ist. Heutige Fertigungsmethoden erlauben die Evakuierung des Kältemittelkreises beim Zusammenbau bis auf eine Restmenge von weniger als 30 mg N2, um dieser Gasmenge bei einem Verdichter-Ausgangsdruck von ca. 6 bar Platz zu bieten, wird ein Volumen von 3-4 cm3 benötigt.
Indem der Sammler geräumig genug dimensioniert wird, kann auch eine größere Menge an Restgas, als derzeit üblicherweise beim Evakuieren des Kältemittelkreislaufs zurückbleibt, neutralisiert werden. D.h. der geräumige Sammler erlaubt es, die Evakuierung beim Zusammenbau des Kältemittelkreises zu verkürzen und so die Produktivität zu steigern.
Das Gesamtfassungsvermögen des Sammlers beträgt bei einem Haushaltskältegerät üblicher Größe vorzugsweise wenigstens 50 cm3. Ein Fassungsvermögen von 200 cm3 sollte nicht überschritten werden, um die für einen effizienten Betrieb erforderliche Füllmenge an Kältemittel nicht unnnötig zu erhöhen.
Um eine sichere Trennung von flüssigem und gasförmigem Kältemittel im Sammler sicherzustellen, sollte ein Auslass des Sammlers tiefer, vorzugsweise wenigstens 2 cm, noch bevorzugter wenigstens 4 cm tiefer liegen als ein Einlass.
Die Gestalt des Sammlers kann in weitem Umfang willkürlich gewählt oder dem verfügbaren Einbauraum angepasst werden, und sein Querschnitt kann in Durchflussrichtung in weitem Umfang und insbesondere stufenlos variieren. Rohrleitungen, die zum Sammler hin bzw. von diesem weg führen, haben hingegen aus Praktikabilitätsgründen im Allgemeinen einen konstanten Querschnitt. Als Ein- und Auslass kann daher insbesondere eine Stelle des Kältemittelkreislaufs angesehen werden, an der stromabwärts von einer zuführenden Leitung der Querschnitt abrupt zunimmt oder den Querschnitt der Leitung um mehr als einen vorgegebenen Prozentsatz überschritten wird Drehzahl des Verdichters, bzw. an der stromaufwärts von der abführenden Leitung der Querschnitt abrupt abnimmt oder unter den Querschnitt der Leitung zzgl. eines vorgegebenen Prozentsatzes abfällt.
Um einer Durchmischung von zuströmendem Kältemitteldampf mit in einem unteren Bereich des Sammlers vorliegendem flüssigem Kältemittel entgegenzuwirken, kann der Einlass geformt ist, um einen horizontal ausgerichteten Kältemittelstrom in den Sammler einzuspeisen.
Um einer sauberen Trennung von Flüssigkeit und Dampf entgegenwirkende Kapillareffekte zu vermeiden, hat der Sammler hat zwischen Einlass und Auslass vorzugsweise eine maximale horizontale Querschnittsabmessung von wenigstens 8 mm oder eine maximale horizontale Querschnittsfläche von wenigstens 0,5 cm2. Größere Werte, z.B. mindestens 15 mm bzw. mindestens 2 cm2, sind bevorzugt, um den Sammler kompakt realisieren zu können.
Der Sammler kann Wirbelbildung im flüssigen Kältemittel behindernde Einbauten wie etwa Zwischenwände oder eine Partikelschüttung enthalten.
Um unter allen praxisrelevanten Betriebsbedingungen sicherstellen zu können, dass kein Kältemitteldampf zur Drosselstelle Vordringen kann, sollte diese regelbar sein, Insbesondere kann die die Drosselstelle ein steuerbares Expansionsventil umfassen, das anhand eines Temperatursensors gesteuert ist.
Der Temperatursensor kann an einem Auffangbehälter für aus dem ersten Verdampfer überlaufendes flüssiges Kältemittel vorgesehen sein, der an einen Auslass des ersten Verdampfers angeschlossen ist und in einer wärmeren Umgebung als der Umgebung des ersten Verdampfers angeordnet ist.
Der Auffangbehälter schafft einen Puffer, dessen Füllungsgrad mit flüssigem Kältemittel anhand der gemessenen Temperatur abgeschätzt werden kann. Indem anhand dieser Temperatur der Massenstrom durch das Expansionsventil gesteuert wird, kann sichergestellt werden, dass bei laufendem Verdichter stromaufwärts von der Drosselstelle jederzeit genügend flüssiges Kältemittel zur Verfügung steht, um Dampf vom Expansionsventil fernhalten zu können. Gleichzeitig ist es möglich, den ersten Verdampfer komplett mit flüssigem Kältemittel zu fluten und so eine hohe, z.B. zum schnellen Abkühlen von frisch eingeladenem Kühlgut benötigte Kühlleistung bereitzustellen. Indem der Sammelbehälter in einer wärmeren Umgebung angebracht ist als der erste Verdampfer, kann sichergestellt werden, dass flüssiges Kältemittel, das aus dem ersten Verdampfer in den Sammelbehälter überläuft, sich dort nicht ansammelt, sondern alsbald verdampft.
Um unterschiedliche Umgebungstemperaturen für den ersten Verdampfer und den Sammelbehälter zu gewährleisten, kann der Auffangbehälter von dem ersten Lagerfach durch eine Wärmedämmschicht getrennt sein. Um eine präzise Steuerung kleiner Massenströme durch das Expansionsventil zu ermöglichen, kann es hilfreich sein, das Expansionsventil mit einer Kapillare in Reihe zu schalten, so dass jeweils ein Teil der Druckdifferenz zwischen Verflüssiger und erstem Verdampfer an der Kapillare und der Rest am Expansionsventil abfällt.
Um zu vermeiden, dass bereits in der Kapillare kurz vor deren stromabwärtigem Ende Verdampfung einsetzt und Geräusche dadurch entstehen, dass sich am Ausgang der Kapillare Dampf und flüssiges Kältemittel abwechseln, sollte die Kapillare stromaufwärts vom Expansionsventil angeordnet und die an ihr abfallende Druckdifferenz klein genug sein, um ein Verdampfen von Kältemittel vor Erreichen des Expansionsventils zu verhindern.
Typischerweise sollte hierfür die Kapillare bemessen sein, um einen kleineren Druckabfall als das steuerbare Expansionsventil aufzuweisen.
Der Auslass des Verflüssigers sollte mit der Drosselstelle ohne Zwischenschaltung eines weiteren Verdampfers verbunden sein.
Einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zufolge ist der Auffangbehälter ein zweiter Verdampfer. Dieser kann von gleicher Bauart wie der erste Verdampfer, z.B. ein Rollbond-, ToS- oder Lamellenverdampfer, sein.
Zweckmäßigerweise dient der zweite Verdampfer zum Kühlen eines zweiten Lagerfachs.
Da der zweite Verdampfer nur dann flüssiges Kältemittel empfängt, wenn der erste überläuft, sollte die Betriebstemperatur des zweiten Lagerfachs höher als die des ersten sein.
Die Verdampfer können in unmittelbarem thermischem Kontakt mit denen von ihnen gekühlten Lagerfächern angeordnet sein, d.h. die oben erwähnten Umgebungen des ersten Verdampfers und des Auffangbehälters bzw. zweiten Verdampfers können diese Lagerfächer selber sein. Als der oben genannte, das Expansionsventil steuernde Temperatursensor kann dann ein Fachtemperatursensor des zweiten Lagerfachs dienen. So können die mit der Anbringung eines zusätzlichen Sensors verbundenen Kosten vermieden werden.
Um den zur Unterbringung des oder der Verdampfer verfügbaren Platz nicht unnötig einzuschränken, kann das steuerbare Expansionsventil in einer Trennwand zwischen den Lagerfächern untergebracht sein. So bleibt insbesondere eine Rückwand der Lagerfächer vollständig verfügbar, um daran einen der Verdampfer anzubringen.
Die oben erwähnte Wärmedämmschicht kann Teil der Trennwand sein. Da das Expansionsventil im Betrieb abkühlt, sollte in diesem Fall eine Aussparung der Wärmedämmschicht, die das Expansionsventil aufnimmt, wenigstens zum kälteren, d.h. im Allgemeinen zum ersten Lagerfach hin offen sein.
Um ein Überlaufen des Auffangbehälters bzw. zweiten Verdampfers sicher zu verhindern, sollte dessen Fassungsvermögen bemessen sein, um wenigstens der Hälfte des Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten. Für das ganze Kältemittel braucht der Platz nicht auszureichen, da flüssiges Kältemittel im Allgemeinen erst dann den Auffangbehälter erreicht, wenn der erste Verdampfer voll ist.
Eine Steuerschaltung sollte eingerichtet sein, um bei einer hohen erfassten Temperatur einen hohen und bei einer niedrigen erfassten Temperatur einen niedrigen Massenstrom durch das steuerbare Expansionsventil einzustellen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Kältegeräts gemäß einer ersten Ausgestaltung;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Sammler gemäß einer ersten Ausgestaltung;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Sammler gemäß einer zweiten Ausgestaltung; Fig. 4 einen schematischen Schnitt durch das Kältegerät aus Fig. 1 ;
Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Kältegeräts gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung; und
Fig. 6 einen schematischen Schnitt durch das Kältegerät aus Fig. 5.
Fig. 1 veranschaulicht das Prinzip der Erfindung anhand eines Blockdiagramms, das im Wesentlichen Bestandteile eines Kältemittelkreislaufs eines Haushaltskältegeräts zeigt. Der Kältemittelkreislauf umfasst in an sich bekannter Weise einen Verdichter 1 , von dessen Druckanschluss 2 eine Druckleitung 3 sich über einen Verflüssiger 4 und einen Sammler 5 oder Trockner zu einer Drosselstelle 6 erstreckt. In einem an die Drosselstelle 6 anschließenden Niederdruckteil des Kältemittelkreislaufs folgen ein Verdampfer 7 und ein Verdampfer 8 aufeinander, ein vom Verdampfer 8 ausgehendes Saugrohr 9 führt das Kältemittel zurück zu einem Sauganschluss 10 des Verdichters 1.
Am Sammler 5 ist die Druckleitung 3 lokal zu einer als Dampfabscheider fungierenden Kammer 11 mit einem Einlass 12 am oberen und einem Auslass 13 am unteren Ende aufgeweitet. Über den Einlass 12 gelangt ein Gemisch aus flüssigem Kältemittel und Dampf aus dem Verflüssiger 4 in den Sammler 5. Da der freie Querschnitt des Sammlers 5 größer ist als der der Druckleitung 3 davor und dahinter, ist im Sammler die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels vermindert, und beide Phasen des Kältemittels haben Gelegenheit, sich voneinander zu trennen. Damit dies ohne Behinderung durch Kapillareffekte geschehen kann, sollte wenigstens lokal der freie Querschnitt des Sammlers 5 eine Fläche von wenigstens 0,5 cm2 oder der Durchmesser einen Wert von wenigstens 8 mm erreichen. Eine für die Phasentrennung ausreichende Verweildauer des Kältemittels wird durch ein großes Volumen der Kammer erreicht; dies ist vorzugsweise bemessen, um wenigstens der Hälfte des insgesamt im Gerät vorhandenen Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten, d.h. bei einer Kältemittel- Füllmenge von z.B. 50 oder 100g und einer Dichte von 0,5 g/cm3 sollte das Fassungsvermögen der Kammer wenigstens 50 bzw. 100 cm3 betragen. Um zu verhindern, dass beim Abfließen des Kältemittels über den Auslass 13 das im Sammler anstehende flüssige Kältemittel in eine Wirbelbewegung gerät und dadurch Dampfblasen an den Auslass 13 gelangen, kann außerdem eine Schüttung aus Granulat, insbesondere aus einem Restwasser im Kältemittel bindenden Trocknermaterial in einem auslassnahen Bereich des Sammlers 5 untergebracht sein.
Fig. 2 zeigt einen schematischen axialen Schnitt durch einen Sammler 5 gemäß einer ersten Ausgestaltung. Der Sammler 5 ist hier ein rotationssymmetrischer Hohlkörper, der aus demselben Metall gefertigt ist wie Abschnitte 37, 38 der Rohrleitung 3, die am Einlass 12 bzw. Auslass 13 mit dem Hohlkörper verlötet sind. Im hier gezeigten Fall ist der Hohlkörper selber aus einem oberen Gehäuseteil 39 und einem unteren Gehäuseteil 40 zusammengefügt, nachdem in den unteren Gehäuseteil ein Trocknergranulat 41 zum Binden des Restwassers und durch ein darübergeschobenes Sieb 42, Vlies oder dergleichen fixiert worden ist. Das vom Trocknergranulat 41 belegte Volumen nimmt nur einen kleinen Teil, auf jeden Fall weniger als die Hälfte, des Volumens des Sammlers ein. In dem freien Raum oberhalb des Siebs 42 können zuströmendes flüssiges und gasförmiges Kältemittel von Strömungshindernissen unbeeinträchtigt entmischen.
Die Abschnitte 37, 38 können unterschiedliche Querschnitte haben; insbesondere genügt für den Abschnitt 38, der nur flüssiges Kältemittel führt, ein kleinerer Querschnitt als für den auch Dampf führenden Abschnitt 37.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Sammlers 5. Wie im Falle der Fig. 2 kann im unteren Teil des Innenraums des Sammlers 5 Trocknergranulat 41 untergebracht sein; alternativ kann für dieses ein separater Trockner in den Kältemittelkreis eingefügt sein. Ein stromaufwärtiger Abschnitt 37 der Leitung 3 mündet horizontal und gegen eine Rotationssymmetrieachse 43 des Sammlers 5 versetzt in den Innenraum, so dass der darüber eingespeiste Strom von flüssigem und dampfförmigem Kältemittel in Rotation um die Achse 43 versetzt wird und der flüssige Anteil an den Wänden des Sammlers abgeschieden wird. In der flüssigen Phase im unteren Teil des Innenraums kommt die Drehung, gedämpft durch das Sieb oder Vlies 42 und ggf. das Trocknergranulat 41 , zum Erliegen.
Das freie Volumen des Sammlers 5 beträgt 50 bis 200 cm3. Bei einer Dichte des flüssigen Kältemittels von ca. 2 g/cm3 und einer Füllmenge von typischerweise 100g genügt dieses Volumen, um mindestens die Hälfte des eingefüllten Kältemittels in flüssiger Form aufzunehmen. Die Drosselstelle 6 umfasst wenigstens ein steuerbares Expansionsventil 14. Im in Fig. 1 gezeigten Fall ist zwischen dem Sammler 5 und dem Expansionsventil 14 ferner eine Kapillare 15 vorgesehen. Die Kapillare 15 ist bemessen, um nur den kleineren Teil des Druckabfalls zwischen dem Verflüssiger 4 und dem Verdampfer 7 zu erzeugen, der größere Teil entsteht am steuerbaren Expansionsventil 14. Der oben erwähnte Abschnitt 38 kann integraler Bestandteil dieser Kapillare 15 sein; mit anderen Worten, die Kapillare 15 erstreckt sich durchgehend vom Auslass 13 des Sammlers 5 bis zum Expansionsventil 14. Insbesondere kann der Stickstoff-Durchfluss der Kapillare 500-800 l/h bei einem Druckabfall von 6 bar betragen. Die Reihenschaltung mit der Kapillare 15 ermöglicht es dem Expansionsventil 14, bei gegebener Druckdifferenz kleinere Massenströme exakt zu steuern, als wenn das Expansionsventil dem Druck des Kältemittels allein ausgesetzt wäre. Da ferner die Kapillare 15 stromaufwärts vom Expansionsventil 14 angeordnet ist, ist der Druck in der Kapillare 15 auf deren ganzer Länge hoch genug, um ein Verdampfen von Kältemittel in der Kapillare 15 zu verhindern. Da somit die Kapillare nicht durch interne Verdampfung gekühlt wird, kann restliche Wärme des flüssigen Kältemittels in einem internen Wärmetauscher 16, in dem die Kapillare 15 in engem Kontakt mit dem Saugrohr 9 verläuft, effizient an den in letzterem zum Verdichter 1 zurückfließenden Dampf übertragen werden.
Der Verdampfer 8 ist an den Verdampfer 7 so angeschlossen, dass flüssiges Kältemittel erst dann in den Verdampfer 8 gelangt, wenn der Verdampfer 7 voll ist. Zu diesem Zweck kann z.B. der Verdampfer 7 mit einem Kältemittelrohr 17 ausgestattet sein, das von einem Einlass 18 zu einem Auslass 19 des Verdampfers 7 kontinuierlich ansteigt, so dass im Verdampfer 7 entstehender Dampf in Richtung des Auslasses 19 abfließt, flüssiges Kältemittel aber am aufsteigenden Dampf vorbei in Richtung Einlass 18 fließen kann.
Ein Temperatursensor 20 kann am Verdampfer 8 angebracht sein; vorzugsweise ist er ohne direkten Kontakt zum Verdampfer 8 in einem von diesem gekühlten Lagerfach 21 (s. Fig. 4), typischerweise einem Normalkühlfach des Kältegeräts angebracht, um die Temperatur des Lagerfachs 21 zu erfassen. Diese zeigt mit Verzögerung und zeitlich gemittelt die Menge des flüssigen Kältemittels an, die in den Verdampfer 8 gelangt. io
Eine Steuerschaltung 22 ist mit dem Temperatursensor 20 und dem Expansionsventil 14 verbunden, um letzteres anhand von Messwerten des Temperatursensors 20 zu steuern. Sie kann ferner mit dem Verdichter 1 verbunden sein, um auch dessen Drehzahl anhand dieser Messwerte und ggf. einer in einem vom Verdampfer 7 gekühlten Lagerfach 23 (s. Fig. 4) gemessenen Temperatur zu steuern.
Überschreitet die bei laufendem Verdichter 1 vom Temperatursensor 20 erfasste Temperatur einen Sollwert, so wird das Expansionsventil 14 weiter geöffnet. Dies geschieht allmählich, d.h. solange der Sollwert überschritten ist, erhöht die Steuerschaltung 22 den Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 kontinuierlich oder in regelmäßigen kleinen Schritten, um sicherzustellen, dass die Erhöhung des Öffnungsgrads nicht zu einem zeitweiligen Trockenfallen des Sammlers 5 und zum Eintritt von Dampf in die Drosselstelle 6 führt. Die Wahrscheinlichkeit, dass dies geschieht, ist ferner gemindert durch das große Volumen des Sammlers 5 und die Tatsache, dass bei Überschreitung des Sollwerts damit zu rechnen ist, dass der Verdampfer 8 wenig bis kein flüssiges Kältemittel enthält und dementsprechend viel im Sammler 5 bevorratet sein muss. Die durch das Vergrößern des Öffnungsgrads zunehmende Zufuhr von flüssigem Kältemittel zum Verdampfer 7 lässt diesen schließlich überlaufen, und in den Verdampfer 8 vordringendes Kältemittel führt zu einer Abnahme der vom Temperatursensor 20 erfassten Temperatur, so dass der Sollwert erreicht oder unterschritten wird und die Steuerschaltung 22 den Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 nicht mehr weiter erhöht.
Umgekehrt wird, solange bei laufendem Verdichter 1 vom Temperatursensor 20 erfasste Temperatur unter einem zweiten Sollwert liegt, der mit dem oben genannten Sollwert identisch oder kleiner sein kann, der Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 allmählich verringert. Dadurch vermindert sich die Menge an flüssigen Kältemittel, die bis in den Verdampfer 8 gelangt, und die vom Temperatursensor 20 erfasste Temperatur des Lagerfachs 21 steigt allmählich an. Die am Verdampfer 7 verfügbare Kühlleistung ändert sich dabei nicht, solange überhaupt noch flüssiges Kältemittel bis in den Verdampfer 8 gelangt. Erst wenn dies nicht mehr geschieht und der Verdampfer 7 nur noch unvollständig mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist, nimmt auch dessen Kühlleistung ab.
Um letztere an den jeweiligen Bedarf anzupassen, kann vorgesehen sein, dass die Steuerschaltung 22 ferner die Drehzahl des Verdichters 1 anhand des Kühlbedarfs des Lagerfachs 23 steuert. Überschreitet in letzterem die gemessene Temperatur einen Sollwert, so wird die Drehzahl des Verdichters 1 allmählich hochgefahren. Dies führt, wenn nicht gleichzeitig der Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 verändert wird, zu einer verstärkten Verdampfung im Verdampfer 8 und einer entsprechenden Steigerung der Menge des flüssigen Kältemittels im Sammler 5. Die gesteigerte Verdampfung lässt die Temperatur im Lagerfach 23 sinken, was nach den im vorhergehenden Absatz erläuterten Prinzipien dazu führt, dass der Öffnungsgrad des Expansionsventils 14 heruntergeregelt wird, weniger flüssiges Kältemittel den Verdampfer 8 erreicht und die zusätzliche Kühlleistung im Wesentlichen auf den Verdampfer 7 konzentriert bleibt. Umgekehrt kann bei Unterschreitung des Sollwerts die Drehzahl heruntergeregelt werden.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Korpus 24 des Kältegeräts der Fig. 1. Das kältere Lagerfach 23 ist unter dem wärmeren 21 angeordnet und von letzterem durch eine Zwischenwand 25 getrennt. Wie der Rest des Korpus 24 auch ist die Zwischenwand 25 als Hohlkörper mit Außenwänden 26 ausgebildet, dessen Innenraum mit einem Dämmmaterial 27 ausgeschäumt ist. Das Saugrohr 9 verläuft in einer Rückwand des Korpus 24 an beiden Lagerfächern 23, 21 entlang abwärts; auf einem Teil seiner Länge verläuft die Kapillare 15 in seinem Innern oder in Kontakt mit seiner Außenwand, um den internen Wärmetauscher 16 zu bilden.
Eine Aussparung 28 in der Schicht des Dämmmaterials 27 ist vorgesehen, um das Expansionsventil 14 aufzunehmen. Da letzteres im Betrieb abkühlt, ist die Aussparung 28 zum Lagerfach 23 hin offen, um von dort einen Wärmezufluss zum Expansionsventil 14 zu ermöglichen. Die Aussparung kann durch einen wenig wärmedämmenden Deckel 29 verschlossen sein, der entfernbar ist, um ggf. Reparaturen am Expansionsventil 14 zu ermöglichen.
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausgestaltung des Kältegeräts in einer zu Fig.1 analogen Darstellung. Komponenten des Kältemittelkreislaufs, die den bereits oben beschriebenen gleichen, sind mit denselben Bezugszeichen belegt und werden nicht erneut beschrieben. Der zweite Verdampfer 8 ist hier durch einen Auffangbehälter 30 ersetzt, der nicht notwendigerweise ein Lagerfach kühlt. Stattdessen kann der Auffangbehälter 30 in einer Verdampferkammer 31 eines No-Frost-Kältegeräts bezogen auf die Umlaufrichtung eines zwischen Verdampferkammer 31 und Lagerfach 21 oder 23 zirkulierenden Luftstroms stromaufwärts vom Verdampfer 7 angeordnet sein, wie exemplarisch in Fig. 6 dargestellt.
Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch eine Zwischenwand 32 eines No-Frost-Kältegeräts. Die Verdampferkammer 31 ist vom darunterliegenden kalten Lagerfach 23 durch eine dünne Trennwand 33 und vom darüberliegenden wärmeren Lagerfach 21 durch eine mit Dämmmaterial 27 gefüllte Wand getrennt. Ein Ventilator 34 ist in an sich bekannter Weise stromabwärts von dem als Lamellenverdampfer ausgebildeten Verdampfer 7 angeordnet, um Luft aus einem der Fächer 21 , 23 jeweils über einen Einlass 35 anzusaugen. Aus welchem Fach die Luft angesaugt wird, ist durch die Stellung einer Klappe 36 festgelegt. Egal in welcher Stellung sich die Klappe 36 befindet, ist die angesaugte Luft stromaufwärts vom Verdampfer 7 stets wärmer als stromabwärts desselben. Indem der Auffangbehälter 30 in der Verdampferkammer 31 stromaufwärts vom Verdampfer 7 montiert ist, befindet er sich in einer wärmeren Umgebung als letzterer, und Kältemittel, das von Verdampfer 7 in den Auffangbehälter 30 überläuft, kann in diesem noch verdampfen. Indem das gemeinsame Fassungsvermögen von Verdampfer 7 und Auffangbehälter 30 ausreichend bemessen ist, um das gesamte im Kältemittelkreislauf vorhandene Kältemittel in flüssigem Zustand aufzunehmen, kann ein Überlaufen des Auffangbehälter 30 in das Saugrohr 9 ausgeschlossen werden.
BEZUGSZEICHEN
1 Verdichter
2 Druckanschluss
3 Druckleitung
4 Verflüssiger
5 Sammler
6 Drosselstelle
7 Verdampfer
8 Verdampfer
9 Saugrohr
10 Sauganschluss
11 Kammer
12 Einlass
13 Auslass
14 Expansionsventil
15 Kapillare
16 Wärmetauscher
17 Kältemittelrohr
18 Einlass
19 Auslass
20 Temperatursensor
21 Lagerfach
22 Steuerschaltung
23 Lagerfach
24 Korpus
25 Zwischenwand
26 Außenwand
27 Dämmmaterial
28 Aussparung
29 Deckel
30 Auffangbehälter
31 Verdampferkammer 32 Zwischenwand
33 Trennwand
34 Ventilator
35 Einlass
36 Klappe
37 Abschnitt der Rohrleitung 3
38 Abschnitt der Rohrleitung 3
39 Oberes Gehäuseteil
40 unteres Gehäuseteil
41 Trocknergranulat
42 Sieb
43 Achse

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Kältemittelkreis, in dem ein Verflüssiger (4), ein Sammler (5), eine Drosselstelle (6) und wenigstens ein ein erstes Lagerfach (23) kühlender erster Verdampfer (7) in der angegeben
Reihenfolge in Reihe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) ein Fassungsvermögen aufweist, das bemessen ist, um wenigstens der Hälfte, vorzugsweise 90%, des Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) bemessen ist, um zusätzlich auch einem im Kältemittelkreis enthaltenen, beim Zusammenbau des Kältemittelkreises nicht evakuierten Restgas vollständig Platz zu bieten.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Fassungsvermögen des Sammlers (5) mindestens 50 cm3 und/oder höchstens 200 cm3 beträgt.
4. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei der Auslass tiefer, vorzugsweise wenigstens 2 cm, noch bevorzugter wenigstens 4 cm tiefer liegt als der Einlass.
5. Kältegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass geformt ist, um einen horizontal ausgerichteten Kältemittelstrom in den Sammler (5) einzuspeisen.
6. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (5) zwischen Einlass und Auslass (12, 13) wenigstens lokal eine horizontale Querschnittsabmessung von mindestens 8 mm, vorzugsweise von mindestens 15 mm, und/oder eine horizontale Querschnittsfläche, die von mindestens 0,5 cm2, vorzugsweise von mindestens 2 cm2 aufweist.
7. Kältegerät nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Auffangbehälter (8, 30) für aus dem ersten Verdampfer (7) überlaufendes flüssiges Kältemittel an einen Auslass des ersten Verdampfers (7) angeschlossen ist und in einer wärmeren Umgebung als der Umgebung des ersten Verdampfers (7) angeordnet ist, dass dem Auffangbehälter (8, 30) ein Temperatursensor (20) zugeordnet ist und dass die Drosselstelle (6) ein steuerbares Expansionsventil (14) umfasst, das anhand der von dem Temperatursensor (20) erfassten
Temperatur gesteuert ist.
8. Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (8) von dem ersten Lagerfach (23) durch eine Schicht Dämmmaterial (27) getrennt ist.
9. Kältegerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem
steuerbaren Expansionsventil (14) eine Kapillare (15) vorgeschaltet ist, die vorzugsweise bemessen ist, um einen kleineren Druckabfall als das steuerbare Expansionsventil (14) aufzuweisen.
10. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (8) ein zweiter Verdampfer (8) ist.
11. Kältegerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Betriebstemperatur eines von dem zweiten Verdampfer (8) gekühlten zweiten Lagerfachs höher (21)als die des ersten Lagerfachs (23) ist.
12. Kältegerät nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Temperatursensor (20) ein Fachtemperatursensor des zweiten Lagerfachs (21) ist.
13. Kältegerät nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Expansionsventil (14) in einer Zwischenwand (25) zwischen den Lagerfächern (21 , 23), vorzugsweise in einer zum ersten Lagerfach (23) hin offenen Aussparung (28) einer in der Zwischenwand (25) enthaltenen
Wärmedämmschicht (27) untergebracht ist.
14. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fassungsvermögen des Auffangbehälters (8, 30) bemessen ist, um wenigstens der Hälfte des Kältemittels in flüssigem Zustand Platz zu bieten.
15. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerschaltung (22) eingerichtet ist, um bei einer hohen erfassten Temperatur eine hohen und bei einer niedrigen erfassten Temperatur einen niedrigen Massenstrom durch das steuerbare Expansionsventil (14) einzustellen.
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