WO2017153141A1 - Kältegerät mit einem gefrierfach und einem kältemittelkreis und verfahren zum betrieb eines kältegeräts - Google Patents

Kältegerät mit einem gefrierfach und einem kältemittelkreis und verfahren zum betrieb eines kältegeräts Download PDF

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Hans Ihle
Berthold Pflomm
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BSH Hausgeräte GmbH
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    • F25B2700/21171—Temperatures of an evaporator of the fluid cooled by the evaporator

Definitions

  • Refrigerating appliance with a freezer and a refrigerant circuit
  • the present invention relates to a refrigeration appliance, in particular a domestic refrigeration appliance, with a freezer compartment and a refrigerant circuit and a method for operating such a refrigeration appliance, and more particularly to the construction of a refrigerator which can be used in such a refrigeration appliance.
  • 1 133 is a refrigerator with a first and a second evaporator, which are arranged together with each upstream throttle in mutually parallel branches of a refrigerant circuit, wherein at the outlet of the second evaporator, a check valve is arranged, and in one embodiment the first evaporator upstream of the first evaporator is switchable between a high and a low flow rate, the supply line to both the
  • Throttle is shut off.
  • the evaporators are operated successively in time at different evaporation pressures and thus evaporation temperatures.
  • a check valve is used to avoid a displacement of refrigerant from the warmer evaporator in the freezer evaporator in a standstill of a compressor.
  • DE 10 2014 21 1 132 discloses a chiller comprising a first and a second evaporator, which are arranged together with each upstream throttle point in parallel branches of a refrigerant circuit.
  • a downstream valve arrangement disposed between outlets of the two evaporators and a suction port of a compressor is switchable between a position in which it allows a flow of refrigerant from the first evaporator to the compressor and blocks a flow of the refrigerant from the first to the second evaporator in a position it blocks a flow from the first evaporator to the compressor.
  • the supply line to both the throttling points can not be shut off.
  • a refrigerating machine for a household refrigerating appliance comprising a compressor a condenser, a first and a second evaporator which are arranged together with a respective upstream throttle in mutually parallel branches of a refrigerant pipe, and an upstream valve arrangement for selectively interrupting the branches respectively upstream of its evaporator.
  • a control unit is arranged to detect an underfill of at least a first one of the evaporators and to operate the compressor in the event of an underfill while the upstream valve arrangement interrupts the branch of the second evaporator.
  • the conventional check valve described above is here replaced by a stop valve. The supply line to both the throttling points can not be shut off.
  • Object of the present invention is to provide a refrigerator with a freezer and an operating method for this, which allows a reliable energy-efficient operation with an optimal amount of refrigerant in the evaporator.
  • a stop valve upstream of a restriction controls a two-phase mixture of the refrigerant, with a pipe diameter in the valve corresponding to a capillary diameter.
  • a gas valve downstream of an evaporator switches the evaporated gaseous refrigerant, therefore, the gas valve preferably has a pipe diameter of a suction pipe.
  • Such gas valves are unusual in household refrigerators and therefore relatively expensive, which in turn precludes their use. In the present invention, however, such a gas valve is used in combination to be able to control the refrigerant level in the evaporator with a stop valve in front of the evaporator.
  • the technical advantage is achieved that depends on the ambient conditions such as outside temperature or
  • Refrigerant quantity can be controlled.
  • a control unit (19) which is adapted to control the compressor, the stop valve and the gas valve.
  • the method steps a) switching of the compressor take place in any order; b) switching a stop valve in front of a first evaporator; c) switching a gas valve after the first evaporator.
  • a defrosting phase of the first evaporator is switched by the method steps a1) switching off the compressor; b1) opening the stop valve; c1) closing the gas valve.
  • a warm start phase of the refrigeration device is switched by the method steps a2) switching on the compressor; b2) opening the stop valve; c2) Alternating opening and closing of the gas valve.
  • Refrigerant distribution in the evaporator is more uniform than in other measures.
  • a low-noise phase or a rapid cooling phase of the first evaporator is switched by the method steps a3) switching on of the compressor; b3) closing the stop valve; c3) opening the
  • the technical advantage is achieved that quite deliberately refrigerant can be brought to the condenser side by e.g. to achieve acoustic effects.
  • the warmer evaporator has a higher operating temperature during operation than the first evaporator in operation.
  • the actual temperature of the first evaporator may be higher than that of the second evaporator, but this is usually not the operating temperature of the first evaporator, since it is not in operation during defrosting.
  • a directional control valve is preferably used to supply the desired throttle point with refrigerant.
  • the stop valve can be arranged as a separate stop valve in front of the directional control valve or the stop valve can be integrated with the directional control valve as a stop valve with directional function or directional control valve with stop function.
  • the refrigeration device has a second evaporator, wherein the second evaporator is preceded by a second capillary.
  • a refrigerant supply phase is switched by the process steps a4) switching on the compressor; b4) closing the stop valve; c4) opening the gas valve.
  • Performance requirements in a compartment determined from the typically available information of the associated compartment and evaporator temperature sensor. In this situation, an "extra portion" of refrigerant is withdrawn from one of the other evaporators and provided to the needy compartment for full use of the given evaporator area.
  • the refrigerant supply phase is initiated after detection of an introduction of warm goods in the freezer.
  • the technical advantage is achieved that influencing the storage temperature of the already existing product is influenced as little as possible by the added commodity.
  • the refrigerant supply phase is initiated after a request for ice making.
  • the technical advantage is achieved that the knowledge to use much "cold" for an ice-making in a compartment with an automatic icemaker, can be used efficiently.
  • a further refrigerant supply phase is switched after a working phase of the compressor.
  • an evaporator-emptying phase is switched by the method steps a4) switching on the compressor; b4) closing the stop valve; c4) opening the gas valve; d) removing the entire refrigerant from the second evaporator; e) then defrost the first
  • the technical advantage is achieved that, prior to a defrost, the warmer evaporator can be intentionally emptied of liquid refrigerant fractions in order to avoid vaporization of refrigerant and associated cooling of a portion of the evaporator. This typically affects the
  • the evaporator is a vertical tube-on-sheet evaporator.
  • the technical advantage is achieved that the case of a vertical tube-on-sheet evaporator
  • a switchable gas valve can be used in combination with a stop valve in front of the
  • Throttles in refrigerators with two or more evaporators a parallel circuit of the evaporator - either the one operated or the other - allow and thereby prevent the above-mentioned refrigerant displacements instead of the mechanical check valve shown in the prior art.
  • an electrically switchable gas valve can reliably prevent inflow of refrigerant via the compressor evaporator side of the colder evaporator regardless of operating times or evaporating pressures of the warmer compartment.
  • a gas valve can also be used to deliberately move or hold refrigerant in convenient areas of the refrigeration system in single or multi-zone refrigerated Nofrostieri, especially after a defrosting phase and thus high or high
  • FIG. 1 is a schematic representation of a refrigeration device according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of the refrigerant circuit of a
  • Refrigerating appliance according to the invention with a first evaporator
  • Fig. 3 is a schematic representation of the refrigerant circuit of a
  • inventive refrigeration device with a first evaporator and another warmer evaporator
  • Fig. 5 is a flowchart of another embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a refrigerator representative of a refrigerator 10 with a refrigerator compartment door 12 to a refrigerator compartment and a freezer compartment door 14 to a freezer.
  • the refrigerator is used to refrigerate food, and includes a refrigerated compartment storage chamber cooled by a refrigerator compartment evaporator and a freezer storage compartment cooled by a freezer compartment evaporator.
  • the refrigerant circuit 20 shown in FIG. 2 includes a conventional manner
  • Compressor 21 having a compressed refrigerant outlet 22 and an inlet 23 for sucking refrigerant. At one of the output 22 outgoing
  • Refrigerant line 24, a condenser 25, a dryer 26, and a switchable between an on-state and a blocking state stop valve 27 are arranged in order.
  • the stop valve 27 is followed by a capillary 31 and an evaporator 33 in series.
  • Evaporator 33 cools a compartment 34 of a refrigerator 35. After the evaporator 33 is an electrically controllable gas valve 36 in a suction line 37 to the compressor 21st
  • An electronic control unit 40 is connected to a temperature sensor 42 on the compartment 34 in order to determine the operation of the temperature based on the temperatures measured there
  • the refrigerant circuit 50 shown in FIG. 3 largely comprises the same elements as the refrigeration cycle 20 of FIG. 2 with the same reference numerals.
  • the refrigerant circuit 50 comprises a compressor 21, a refrigerant line 24 and a condenser 25, a dryer 26, and a stop valve 27 in sequence.
  • a directional control valve 52 follows, at which the refrigerant line 24 into two branches 59, 60 branched. Deviating from the illustration of FIG.
  • the directional control valve 52 may be integrated in the stop valve 27, in that the latter has three instead of two connections and two passage states, wherein in one of the passage states, the directional control valve the condenser 25 with the branch 59 and in the other with the branch 60 connects, and in the locked state to any of the branches 59, 60 is a connection.
  • each of the two evaporators 63, 64 cools a compartment 65 or 66 of the refrigerator.
  • the mean operating temperature of the compartment 66 is higher than that of compartment 65, for example compartment 66 may be a standard refrigeration compartment and compartment 65 may be a freezer compartment of the refrigeration apparatus.
  • the two branches 59, 60 meet again at a confluence 67.
  • a gas valve 68 is arranged between an exit of the evaporator 63 and the confluence 67. The gas valve 68 allows in the open position the
  • the evaporator 63 In the closed position, it includes on the one hand refrigerant in the evaporator 63 and on the other hand prevents refrigerant, which evaporates during a standstill of the compressor in the evaporator 64 of the warmer cooling compartment diffuses into the evaporator of the colder freezer compartment and condenses there.
  • An electronic control unit 69 is connected to temperature sensors 70, 71 to the
  • Compartments 65, 66 connected to control the operation of the compressor 21 and the position of the stop valve 27 and directional control valve 52 based on the temperatures measured there.
  • the method according to the invention will be explained with reference to FIGS. 2 and 3, in which the evaporators 33 and 63 are referred to as the first evaporator and the evaporator 64 as the second evaporator.
  • 4 shows, in flowchart 80, a method for operating a refrigerant circuit in a refrigerator with a freezer with the method steps
  • a warm start phase of the refrigeration device is switched by the method steps
  • a low-noise phase or a rapid cooling phase of the first evaporator is switched by the method steps a3) switching on of the compressor;
  • a refrigerant supply phase is switched by the method steps
  • the refrigerant preparation phase is further initiated after detecting the introduction of warm goods in the freezer compartment.
  • the refrigerant supply phase is initiated after a request for ice making.
  • a further refrigerant supply phase is switched after a working phase.
  • FIG. 4 shows in flow diagram 90 an embodiment of the method for operating a refrigerant circuit in a refrigeration device having a freezer compartment, wherein the refrigeration device has a second evaporator in the refrigerant circuit parallel to the first evaporator.
  • an evaporator-emptying phase is switched by the process steps a4) switching 91 of the compressor;
  • the evaporator is a vertical tube-on-sheet evaporator.

Abstract

In einem Kältegerät mit einem Gefrierfach und einem Kältemittelkreis, der einen Verdichter (21) und einen ersten Verdampfer (33, 63) aufweist, wobei dem ersten Verdampfer ein Stoppventil (36, 67) und eine erste Kapillare (31, 61) vorgeschaltet sind, ist dem ersten Verdampfer (33, 63) ein Gasventil (68) nachgeschaltet. Ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises in einem Kältegerät mit einem Gefrierfach, weist die Verfahrensschritte in beliebiger Reihenfolge auf: a) Schalten (81) des Verdichters; b) Schalten (82) eines Stoppventils vor einem ersten Verdampfer; c) Schalten (83) eines Gasventils nach dem ersten Verdampfer.

Description

Kältegerät mit einem Gefrierfach und einem Kältemittelkreis und
Verfahren zum Betrieb eines Kältegeräts
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Gefrierfach und einem Kältemittelkreis und ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Kältegeräts und speziell den Aufbau einer in einem solchen Kältegerät verwendbaren Kältemaschine.
Aus der DE 10 2014 21 1 133 ist ein Kältegerät mit einem ersten und einem zweiten Verdampfer, die zusammen mit jeweils einer vorgeschalteten Drosselstelle in zueinander parallelen Zweigen eines Kältemittelkreises angeordnet sind, wobei am Ausgang des zweiten Verdampfers ein Rückschlagventil angeordnet ist, und in einer Ausführung die dem ersten Verdampfer vorgeschaltete erste Drosselstelle zwischen einer hohen und einer niedrigen Durchflussrate umschaltbar ist, wobei die Zuleitung zu beiden den
Drosselstellen absperrbar ist.
In einem derartigen Kältegerät mit einem Gefrierfachverdampfer und einem dazu im Kältemittelkreis parallelen Verdampfer eines weiteren wärmeren Fachs werden die Verdampfer zeitlich nacheinander bei unterschiedlichen Verdampfungsdrücken und somit Verdampfungstemperaturen betrieben. Dabei wird ein Rückschlagventil eingesetzt, um in einer Stehzeit eines Verdichters eine Verlagerung von Kältemittel aus dem wärmeren Verdampfer in den Gefrierfachverdampfer zu vermeiden.
Die DE 10 2014 21 1 132 offenbart eine Kältemaschine, die einen ersten und einen zweiten Verdampfer umfasst, die zusammen mit jeweils einer vorgeschalteten Drosselstelle in zueinander parallelen Zweigen eines Kältemittelkreises angeordnet sind. Eine zwischen Auslässen der beiden Verdampfer und einem Sauganschluss eines Verdichters angeordnete stromabwärtige Ventilanordnung ist zwischen einer Stellung, in der sie einen Fluss von Kältemittel vom ersten Verdampfer zum Verdichter zulässt und einen Fluss des Kältemittels vom ersten zum zweiten Verdampfer sperrt, in eine Stellung umschaltbar, in der sie einen Fluss vom ersten Verdampfer zum Verdichter sperrt. Die Zuleitung zu beiden den Drosselstellen ist nicht absperrbar. Die 10 2014 217 674 beschreibt eine Kältemaschine für ein Haushaltskältegerät, die einen Verdichter einem Verflüssiger, einen ersten und einen zweiten Verdampfer die zusammen mit jeweils einer vorgeschalteten Drossel in zueinander parallelen Zweigen einer Kältemittelleitung angeordnet sind, und eine stromaufwärtigen Ventilanordnung zum wahlweisen Unterbrechen der Zweige jeweils stromaufwärts von ihrem Verdampfer umfasst. Eine Steuereinheit ist eingerichtet, eine Unterfüllung wenigstens eines ersten der Verdampfer zu erkennen und im Falle einer Unterfüllung den Verdichter zu betreiben, während die stromaufwärtige Ventilanordnung den Zweig des zweiten Verdampfers unterbricht. Das oben beschriebene übliche Rückschlagventil ist hier durch ein Stopp- Ventil ersetzt. Die Zuleitung zu beiden den Drosselstellen ist nicht absperrbar.
Bei hoher Umgebungstemperatur oder aus anderem Grunde erhöhtem Kältebedarf des Gefrierfachs kann die nach einer Kühlbetriebsphase des Gefrierfachs in dessen
Verdampfer gespeicherte Kältemittelmenge größer sein als unter normalen
Betriebsbedingungen, so dass in einer darauffolgenden Kühlbetriebsphase des
Normalkühlfachs die Menge des zirkulierenden Kältemittels vermindert ist. Die daraus resultierende unzweckmäßig niedrige Verdampfungstemperatur beeinträchtigt den Wirkungsgrad der Kältemaschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit einem Gefrierfach und ein Betriebsverfahren dafür zu schaffen, die einen zuverlässig energieeffizienten Betrieb mit einer optimalen Kältemenge im Verdampfer ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch eine Kältemaschine und ein Betriebsverfahren dafür gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Ein Stoppventil vor einer Drosselstelle steuert ein Zwei-Phasen-Gemisch des Kältemittels, wobei ein Rohrdurchmesser in dem Ventil einem Kapillarendurchmesser entspricht. Ein einem Verdampfer nachgeschaltetes Gasventil schaltet das verdampfte gasförmig vorliegende Kältemittel, daher hat das Gasventil vorzugsweise einen Rohrdurchmesser eines Saugrohrs. Solche Gasventile sind in Haushaltskältegeräten unüblich und daher vergleichsweise teuer, was wiederum ihrer Verwendung entgegen steht. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch ein solches Gasventil eingesetzt, um in Kombination mit einem Stoppventil vor dem Verdampfer den Kältemittelfüllstand im Verdampfer steuern zu können.
Zunächst wird die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Gefriergeräte ohne weiteren wärmeren Verdampfer beschrieben.
In diesem Kältegerät mit einem Gefrierfach und einem Kältemittelkreis, der einen
Verdichter und einen ersten Verdampfer aufweist, wobei dem ersten Verdampfer ein Stoppventil und eine erste Kapillare vorgeschaltet sind, ist dem ersten Verdampfer ein Gasventil nachgeschaltet. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass abhängig von den Umgebungsbedingungen wie Außentemperatur oder
Betriebsumständen wie Einlagern warmer Ware die im Verdampfer befindliche
Kältemittelmenge gesteuert werden kann.
Das Kältegerät weist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Steuereinheit (19) auf, die eingerichtet ist, den Verdichter, das Stoppventil und das Gasventil zu steuern. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Steuerung der beteiligten Kältemittelkreiskomponenten von einer gemeinsamen Steuereinheit erfolgen kann.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises in einem Kältegerät mit einem Gefrierfach, erfolgen in beliebiger Reihenfolge die Verfahrensschritte a) Schalten des Verdichters; b) Schalten eines Stoppventils vor einem ersten Verdampfer; c) Schalten eines Gasventils nach dem ersten Verdampfer. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sowohl während einer Verdichterlaufzeit als auch während einer Verdichterstandzeit im Verdampfer eine gewünschte Kältemittelmenge einstellbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Abtauphase des ersten Verdampfers geschaltet durch die Verfahrensschritte a1 ) Ausschalten des Verdichters; b1 ) Öffnen des Stoppventils; c1 ) Schließen des Gasventils. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass während der Abtauphase des ersten Verdampfer das Kältemittel bewusst im Verdampferbereich gehalten werden kann, um einen leichten Verdichterstart nach der Abtauphase, ohne hohe Verflüssigungs- und
Verdampfungstemperaturen zu realisieren. Hohe Drücke erschweren den Verdichterstart. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Warmstartphase des Kältegeräts geschaltet durch die Verfahrensschritte a2) Einschalten des Verdichters; b2) Öffnen des Stoppventils; c2) Alternierendes Öffnen und Schließen des Gasventils. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass bei einem Warmstart des Kühlgerätes, einem sogenannten Pulldown, auch über das Gasventil der Massenstrom limitiert werden kann, z.B. Takten, um zu hohe, für den Verdichter schädliche
Verflüssigungstemperaturen zu vermeiden. Dies birgt ggf. den Vorteil, dass die
Kältemittelverteilung im Verdampfer gleichmäßiger ist als bei anderen Maßnahmen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine geräuscharme Phase oder eine Schnellkühlphase des ersten Verdampfers geschaltet durch die Verfahrensschritte a3) Einschalten des Verdichters; b3) Schließen des Stoppventils; c3) Öffnen des
Gasventils. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ganz bewusst Kältemittel auf die Verflüssigerseite gebracht werden kann um z.B. akustische Effekte zu erzielen.
Nun wird die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf Gefriergeräte mit mindestens einem weiteren wärmeren Verdampfer beschrieben. Der wärmere Verdampfer hat im Betrieb eine höhere Betriebstemperatur als der erste Verdampfer im Betrieb. Unter besonderen Umständen wie etwa dem Abtauen des ersten Verdampfers kann zwar die aktuelle Temperatur des ersten Verdampfers höher sein als die des zweiten Verdampfers, dies ist aber meist nicht die Betriebstemperatur des ersten Verdampfers, da er beim Abtauen nicht in Betrieb ist. In einem Kältegerät mit mehreren Drosselstellen wird vorzugsweise ein Wegeventil eingesetzt um die gewünschte Drosselstelle mit Kältemittel zu versorgen. Bei Verwendung eines Wegeventils kann das Stoppventil als separates Stoppventil vor dem Wegeventil angeordnet sein oder das Stoppventil kann mit dem Wegeventil als Stoppventil mit Wegefunktion bzw. Wegeventil mit Stoppfunktion integriert sein. Die oben beschriebenen Ausführungsformen können mit den folgenden
Ausführungsformen kombiniert werden, beispielsweise gilt die Ausgestaltung des
Verfahrens zum Schalten einer Abtauphase dann für das Schalten einer Abtauphase einer der Verdampfer im Kältemittelkreis. In einer weiteren Ausführungsform des Kältegeräts weist das Kältegerät einen zweiten Verdampfer auf, wobei dem zweiten Verdampfer eine zweite Kapillare vorgeschaltet ist. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass bei Kombinationsgeräten eine Steuerung der Kältemittelmenge in dem aktuell betriebenen Verdampfer möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens, wobei nun das Kältegerät einen zweiten Verdampfer im Kältemittelkreis parallel zum ersten Verdampfer aufweist, wird eine Kältemittel-Bereitstellungs- Phase geschaltet durch die Verfahrensschritte a4) Einschalten des Verdichters; b4) Schließen des Stoppventils; c4) Öffnen des Gasventils. Damit wird beispielsweise ein technischer Vorteil erreicht bei besonders hohen
Leistungsanforderungen in einem Fach, ermittelt aus den typischerweise verfügbaren Informationen des zugehörigen Fach- und Verdampfer-Temperatur-Sensors. In dieser Situation wird eine„Extraportion" Kältemittel aus einem der anderen Verdampfer abgezogen und dem bedürftigen Fach zur Verfügung gestellt, damit dieses die gegebene Verdampferfläche vollständig nutzen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kältemittel- Bereitstellungs- Phase nach Erkennen eines Einbringens von warmer Ware in das Gefrierfach eingeleitet. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Beeinflussung der Lagertemperatur der bereits vorhandenen Ware durch die hinzukommende Ware möglichst wenig beeinflusst wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Kältemittel- Bereitstellungs- Phase nach einer Anforderung zu einer Eisbereitung eingeleitet wird. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Wissen, viel„Kälte" für eine Eisbereitung in einem Fach mit einem automatischen Eisbereiter zu benötigen, effizient genutzt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird nach einer Arbeitsphase des Verdichters eine weitere Kältemittel-Bereitstellungs- Phase geschaltet. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass entsprechend dem vorgenannten Umverlagern des Kältemittels dieses bei Beendigung des Zustandes wieder
zurückverlagert werden kann. Insbesondere mit Kenntnis des Massenstromes aus der Auslegung des Kältekreislaufes lassen sich die notwendigen Zeiten ableiten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird eine Verdampfer-Entleerungs- Phase geschaltet wird durch die Verfahrensschritte a4) Einschalten des Verdichters; b4) Schließen des Stoppventils; c4) Öffnen des Gasventils; d) Entfernen des gesamten Kältemittels aus dem zweiten Verdampfer; e) anschließend Abtauen des ersten
Verdampfers. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass vor einer Abtauung der wärmere Verdampfer bewusst von flüssigen Kältemittelanteilen geleert werden kann, um ein Verdampfen von Kältemittel und ein damit verbundenes Abkühlen eines Teilbereichs des Verdampfers zu vermeiden. Das betrifft typischerweise die
Bereiche in denen sich durch die Schwerkraft das flüssige Kältemittel sammelt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Verdampfer ein senkrecht stehender Tube-on-Sheet Verdampfer ist. Damit wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass bei einem senkrechten Tube-on-Sheet Verdampfer die
Abtausicherheit verbessert wird. Ein schaltbares Gasventil kann in Kombination mit einem Stoppventil vor den
Drosselstellen in Kühlgeräten mit zwei oder mehreren Verdampfern eine Parallelschaltung der Verdampfer - entweder wird der eine betrieben oder der andere - ermöglichen und dabei anstelle des in Stand der Technik gezeigten mechanischen Rückschlagventils die oben genannten Kältemittelverschiebungen verhindern. Im Unterschied zu einem mechanischen Rückschlagventil kann ein elektrisch schaltbares Gasventil unabhängig von Betriebszeiten oder Verdampfungsdrücken des wärmeren Faches ein Einströmen von Kältemittel über die dem Verdichter zugewandte Seite des kälteren Verdampfers sicher verhindern. Ein Gasventil kann auch zum bewussten Verschieben oder Halten von Kältemittel in günstigen Bereichen des Kältesystems in Ein- oder Mehrzonen-Kühl- Nofrostgeräten, vor allem nach einer Abtauphase eingesetzt werden und somit hohe oder zu hohe
Verflüssigungsdrücke vermeiden. Dies verbessert die Lebensdauer des Verdichters. 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 eines erfindungsgemäßen Kältegeräts;
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs eines
erfindungsgemäßen Kältegeräts mit einem ersten Verdampfer;
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Kältemittelkreislaufs eines
erfindungsgemäßen Kältegeräts mit einem ersten Verdampfer und einem weiteren wärmeren Verdampfer,
Fig. 4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens; und
Fig. 5 ein Flussdiagramm einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
Fig. 1 zeigt einen Kühlschrank stellvertretend für ein Kältegerät 10 mit einer Kühlfachtür 12 zu einem Kühlfach und einer Gefrierfachtür 14 zu einem Gefrierfach. Der Kühlschrank dient beispielsweise zur Kühlung von Lebensmitteln und umfasst eine Kühlfach- Lagerkammer, die von einem Kühlfach-Verdampfer gekühlt wird und eine Gefrierfach- Lagerkammer, die von einem Gefrierfach-Verdampfer gekühlt wird.
Der in Fig. 2 gezeigte Kältemittelkreislauf 20 umfasst in fachüblicher Weise einen
Verdichter 21 mit einem Ausgang 22 für verdichtetes Kältemittel und einem Eingang 23 zum Ansaugen von Kältemittel. An einer von dem Ausgang 22 ausgehenden
Kältemittelleitung 24 sind der Reihe nach ein Verflüssiger 25, ein Trockner 26, und ein zwischen einem Durchlasszustand und einem Sperrzustand umschaltbares Stoppventil 27 angeordnet.
Dem Stoppventil 27 folgen eine Kapillare 31 und ein Verdampfer 33 in Reihe. Der
Verdampfer 33 kühlt ein Fach 34 eines Kältegeräts 35. Nach dem Verdampfer 33 ist ein elektrisch steuerbares Gasventil 36 in einer Saugleitung 37 zum Verdichter 21
angeordnet.
Eine elektronische Steuereinheit 40 ist mit einem Temperatursensor 42 an dem Fach 34 verbunden, um anhand der dort gemessenen Temperaturen den Betrieb des
Verdichters 21 sowie die Stellung von Stoppventil 27 und Gasventil 36 zu steuern. Der in Fig. 3 gezeigte Kältemittelkreislauf 50 umfasst weitgehend die gleichen Elemente wie der Kältekreislauf 20 aus Fig. 2 mit denselben Bezugsziffern. Der Kältemittelkreislauf 50 umfasst wider einen Verdichter 21 , eine Kältemittelleitung 24 und der Reihe nach ein Verflüssiger 25, ein Trockner 26, und ein Stoppventil 27. Nach dem Stoppventil 27 folgt nun ein Wegeventil 52, an dem die Kältemittelleitung 24 in zwei Zweige 59, 60 verzweigt. Das Wegeventil 52 kann abweichend von der Darstellung der Fig. 3 in das Stoppventil 27 integriert sein, indem letzteres drei statt zwei Anschlüsse und zwei Durchlasszustände aufweist, wobei in einem der Durchlasszustände das Wegeventil den Verflüssiger 25 mit dem Zweig 59 und im anderen mit dem Zweig 60 verbindet, und im Sperrzustand zu keinem der Zweige 59, 60 eine Verbindung besteht.
An den Zweigen 59, 60 sind jeweils eine Kapillare 61 bzw. 62 und ein Verdampfer 63 bzw. 64 in Reihe verbunden. Jeder der beiden Verdampfer 63, 64 kühlt ein Fach 65 bzw. 66 des Kältegeräts. Die mittlere Betriebstemperatur des Fachs 66 ist höher als die des Fachs 65, zum Beispiel kann es sich beim Fach 66 um ein Normalkühlfach und beim Fach 65 um ein Gefrierfach des Kältegeräts handeln.
Die beiden Zweige 59, 60 treffen an einem Zusammenfluss 67 wieder aufeinander. Im Zweig 59 ist zwischen einem Ausgang des Verdampfers 63 und dem Zusammenfluss 67 ein Gasventil 68 angeordnet. Das Gasventil 68 ermöglicht in geöffneter Stellung den
Betrieb des Verdampfers 63. In geschlossener Stellung schließt es einerseits Kältemittel in dem Verdampfer 63 ein und verhindert andererseits, dass sich Kältemittel, welches während einer Stehzeit des Verdichters im Verdampfer 64 des wärmeren Kühlfachs verdampft, in den Verdampfer des kälteren Gefrierfachs diffundiert und dort kondensiert.
Eine elektronische Steuereinheit 69 ist mit Temperatursensoren 70, 71 an den
Fächern 65, 66 verbunden, um anhand der dort gemessenen Temperaturen den Betrieb des Verdichters 21 sowie die Stellung von Stoppventil 27 und Wegeventil 52 zu steuern. Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Bezugnahmen auf Fig. 2 und 3 erläutert, in denen die Verdampfer 33 und 63 als erste Verdampfer bezeichnet werden und Verdampfer 64 als zweiter Verdampfer. Fig. 4 zeigt in Flussdiagramm 80 ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises in einem Kältegerät mit einem Gefrierfach mit den Verfahrensschritten
a) Schalten 81 des Verdichters;
b) Schalten 82 eines Stoppventils vor einem ersten Verdampfer;
c) Schalten 83 eines Gasventils nach dem ersten Verdampfer.
Die Verfahrensschritte können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden. Dazu werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung vorgestellt.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Abtauphase des ersten
Verdampfers geschaltet durch die Verfahrensschritte
a1 ) Ausschalten des Verdichters;
b1 ) Öffnen des Stoppventils;
c1 ) Schließen des Gasventils. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Warmstartphase des Kältegeräts geschaltet durch die Verfahrensschritte
a2) Einschalten des Verdichters;
b2) Öffnen des Stoppventils;
c2) Alternierendes Öffnen und Schließen des Gasventils.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine geräuscharme Phase oder eine Schnellkühlphase des ersten Verdampfers geschaltet durch die Verfahrensschritte a3) Einschalten des Verdichters;
b3) Schließen des Stoppventils;
c3) Öffnen des Gasventils.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens, wobei das Kältegerät einen zweiten Verdampfer im Kältemittelkreis parallel zum ersten Verdampfer aufweist, wird eine Kältemittel-Bereitstellungs- Phase geschaltet durch die Verfahrensschritte
a4) Einschalten des Verdichters;
b4) Schließen des Stoppventils;
c4) Öffnen des Gasventils. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird weiterhin die Kaltemittel- Bereitstellungs- Phase nach Erkennen eines Einbringens von warmer Ware in das Gefrierfach eingeleitet.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Kältemittel-Bereitstellungs- Phase nach einer Anforderung zu einer Eisbereitung eingeleitet.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach einer Arbeitsphase eine weitere Kältemittel-Bereitstellungs- Phase geschaltet.
Fig. 4 zeigt in Flussdiagramm 90 eine Ausführungsform des Verfahrens zum Betreiben eines Kältemittelkreises in einem Kältegerät mit einem Gefrierfach, wobei das Kältegerät einen zweiten Verdampfer im Kältemittelkreis parallel zum ersten Verdampfer aufweist. Hier wird eine Verdampfer-Entleerungs- Phase geschaltet durch die Verfahrensschritte a4) Einschalten 91 des Verdichters;
b4) Schließen 92 des Stoppventils;
c4) Öffnen 93 des Gasventils;
d) Entfernen 94 des gesamten Kältemittels aus dem zweiten Verdampfer;
e) anschließend Abtauen 95 des ersten Verdampfers.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ist Verdampfer ein senkrecht stehender Tube-on-Sheet Verdampfer.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Kältegerät mit einem Gefrierfach und einem Kältemittelkreis, der einen Verdichter (21 ) und einen ersten Verdampfer (33, 63) aufweist, wobei dem ersten Verdampfer ein Stoppventil (36, 67) und eine erste Kapillare (31 , 61 ) vorgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Verdampfer (33, 63) ein Gasventil (68) nachgeschaltet ist.
Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät eine Steuereinheit (40, 69) aufweist, die eingerichtet ist, den Verdichter (21 ), das Stoppventil (27) und das Gasventil (68) zu steuern.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät einen zweiten Verdampfer (64) aufweist, wobei dem zweiten Verdampfer eine zweite Kapillare (62) vorgeschaltet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreises in einem Kältegerät mit einem Gefrierfach, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte in beliebiger Reihenfolge a) Schalten (81 ) des Verdichters;
b) Schalten (82) eines Stoppventils vor einem ersten Verdampfer;
c) Schalten (83) eines Gasventils nach dem ersten Verdampfer.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abtauphase des ersten Verdampfers geschaltet wird durch die Verfahrensschritte
a1 ) Ausschalten des Verdichters;
b1 ) Öffnen des Stoppventils;
c1 ) Schließen des Gasventils.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Warmstartphase des Kältegeräts geschaltet wird durch die Verfahrensschritte
a2) Einschalten des Verdichters;
b2) Öffnen des Stoppventils;
c2) Alternierendes Öffnen und Schließen des Gasventils. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine geräuscharme
Phase oder eine Schnellkühlphase des ersten Verdampfers geschaltet wird durch die Verfahrensschritte
a3) Einschalten des Verdichters;
b3) Schließen des Stoppventils;
c3) Öffnen des Gasventils.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kältegerät einen zweiten Verdampfer im
Kältemittelkreis parallel zum ersten Verdampfer aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Kältemittel-Bereitstellungs- Phase geschaltet wird durch die Verfahrensschritte
a4) Einschalten des Verdichters;
b4) Schließen des Stoppventils;
c4) Öffnen des Gasventils.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittel- Bereitstellungs- Phase nach Erkennen eines Einbringens von warmer Ware in das Gefrierfach eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittel- Bereitstellungs- Phase nach einer Anforderung zu einer Eisbereitung eingeleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Arbeitsphase eine weitere Kältemittel-Bereitstellungs- Phase geschaltet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Kältegerät einen zweiten Verdampfer im
Kältemittelkreis parallel zum ersten Verdampfer aufweist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Verdampfer-Entleerungs- Phase geschaltet wird durch die Verfahrensschritte
a4) Einschalten (91 ) des Verdichters;
b4) Schließen (92) des Stoppventils; c4) Öffnen (93) des Gasventils;
d) Entfernen (94) des gesamten Kältemittels aus dem zweiten Verdampfer; e) anschließend Abtauen (95) des ersten Verdampfers.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer ein senkrecht stehender Tube-on-Sheet Verdampfer ist.
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