[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät mit einem wärmeisolierten Gehäuse und mit wenigstens
zwei voneinander thermisch getrennten Fächern unterschiedlicher Temperatur, von denen
jedes mit einem Verdampfer ausgestattet ist, die von einem gemeinsamen Kältemittelverdichter
mit Kältemittel versorgt werden, daß über eine Ventilanordnung, die von einer auch
den Verdichter steuerenden Reglereinheit gesteuert ist, jeweils einem der Verdampfer
zugeführt wird, wobei die Notwendigkeit der Kältemittelzufuhr zu dem jeweiligen Verdampfer
über in den Fächern angeordnete Temperaturfühler an die Reglereinheit signalisiert
wird.
[0002] Aus der DE-OS 19 22 517 geht eine Kälteanlage hervor, die im wesentlichen aus einem
Verdichter, einem Verflüssiger und zwei zur Erzeugung unterschiedlicher Temperaturen
dienenden Verdampfer gebildet ist. Der Kältemittelzufluß zu diesen beiden Verdampfern,
von denen beispielsweise einer in einem Gefrierfach und der andere in einem Kühlfach
eines Haushalts-Kühlschranks angeordnet ist, wird über ein elektromagnetisch betriebenes
3/2-Wegeventil gesteuert, wobei das Umschalten dieses Ventils, von dem in dem einen
Kältekreislauf liegenden Verdampfer auf den im anderen Kältekreislauf liegenden Verdampfer
durch jeweils einen in den Fächern unterschiedlicher Temperatur angeordneten Thermostat
eingeleitet wird. Die mit zwei Einzelverdampfern realisierten Temperaturzonen können
bei einer derartigen Anordnung durch die wahlweise Beaufschlagung von jeweils einem
der Verdampfer mit Kältemittel hinsichtlich ihrer Temperaturen, unabhängig von der
jeweils anderen Temperaturzone geregelt werden.
[0003] Allerdings weist diese Anlage den Nachteil auf, daß das Kältemittel des momentan
inaktiv geschalteten Kältemittel-Kreislaufs nach dem Umschalten des Magnetventils
auf den anderen Kreislauf diesem nicht zur Verfügung steht, sondern in dem inaktiv
geschalteten Kreislauf verweilt. Infolge der verringerten Kältemittelmenge in dem
jeweils aktiv geschalteten Kältemittelkreislauf erhöht sich zwangsläufig die Verdichterlaufzeit,
da die Temperatur zum Abschalten des Verdichters erst erheblich später erreicht wird.
Dies hat lange Verdichter-Laufzeiten zur Folge, wodurch sich einerseits der Energieverbrauch
erhöht und andererseits über eine verlängerte Zeitspanne das oftmals unangenehme Geräusch
des Verdichterbetriebes zu hören ist.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kälteanlage für ein Kühlgerat gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1 zu schaffen, bei dem jeweils den aktiv geschalteten
Kältemittelkreislauf die ganze, im Kältemittelsystem befindliche Kältemittelmenge
zur Verfügung steht.
[0005] Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das im zu Kühlzwecken mit
Kältemittel beaufschlagten Verdampfer befindliche Kältemittel einem in Strömungsrichtung
des Kältemittels vor dem Verdichter im jeweiligen Kältemittelkreislauf angeordneten,
gemeinsamen Reservoir zugeführt wird, nachdem der Kältemittelfluß zu diesem Verdampfer
unterbrochen ist.
[0006] Durch die erfindungsgemäße Lösung werden die zur Kühlung der Fächer unterschiedlicher
Temperatur erforderlichen Verdichterlaufzeiten minimiert, da stets die volle im Kältesystem
befindliche Kältemittelmenge zur Verfügung steht, wodurch einerseits der Energieverbrauch
der Kälteanlage deutlich herabgesetzt wird und andererseits, für den Fall, daß ein
Kühlgerät mit der erfinderischen Kälteanlage in einem Wohnraum aufgestellt ist, der
geräuschverursachende Verdichterlauf zeitlich eng begrenzt ist.
[0007] Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen,
daß die Verdampfer mit Kältemittelkanälen ausgestattet sind, deren Kanalverlauf von
der Einspritzstelle des jeweiligen Verdampfers ausgehend, bis hin zu ihren Ausgängen
fallend angeordnet und frei von siphonartigen Strukturen sind.
[0008] Durch eine solche Lösung wird auf einfache Weise erreicht, daß das Kältemittel des
inaktiv geschalteten Verdampfers, ohne Anwendung zusätzlicher Maßnahmen, nur aufgrund
der Schwerkraft dessen Ausgang zugeleitet wird.
[0009] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Verdampfer ausgangsseitig gegenüber dem Reservoir höher liegen.
[0010] Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß das aus dem inaktiv geschalteten Verdampfer
ausfließende Kältemittel infolge der auf das Kältemittel einwirkenden Schwerkraft
ohne Anwendung von irgendwelchen Förderpumpen dem gemeinsamen Reservoir zugeführt
wird, so daß es dem aktiv geschalteten Verdampferteil unmittelbar zur Verfügung steht.
[0011] Auf besonders einfache Art und Weise ist der Kältemittelfluß von den Verdampfern
zum Reservoir geführt, wenn nach einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes
der Erfindung vorgesehen ist, daß die Kältemittelkanäle der Verdampfer ausgangsseitig
in einem gemeinsamen Kältemittelkanal zusammengefaßt sind, der in das gegenüber den
Ausgängen der Verdampfer tiefer liegende Reservoir mündet.
[0012] Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
ist vorgesehen, daß das Reservoir eine Zufluß- und eine Abflußöffnung aufweist, die
zueinander höhenversetzt angeordnet sind, wobei die höher liegende Abflußöffnung mit
dem Verdichter Strömungstechnisch verbunden ist.
[0013] Der Vorteil einer solchen Lösung liegt darin, daß bei Verdichteranlauf weitestgehend
jegliches Kältemittel, das sich im Reservoir angesammelt hat, vom Verdichter angesaugt
wird.
[0014] Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist
vorgesehen, daß auf dem Verdampfer mit der geringsten Kälteleistung die zur Kühlung
der Fächer dienende Kältemittelmenge abgestimmt ist. Durch eine derartige Dimensionierung
der Kältemittelmenge ist sichergestellt, daß keiner der Kältemittelkreisläufe überfüllt
ist, so daß der im Betrieb befindliche, heiße Verdichter nicht mit flüssigen Kältemittel
beaufschlagt und dadurch unter Umständen zerstört wird.
[0015] Besonders zweckmäßig und platzsparend ist eine Ventilanordnung zur Steuerung des
Kältemittelflusses zu dem jeweiligen Verdampfer, wenn nach einer weiteren, vorteilhaften
Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Ventilanordnung
als ein elektromagnetisch betriebenes 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, das von der
die Temperatur in den verschiedenen Fächern auswertenden Reglereinheit gesteuert ist.
[0016] Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist
vorgesehen, daß das 3/2-Wegeventil bei gleichzeitiger Kälteanforderung der Fächer
unterschiedlicher Temperatur zyklisch umgeschaltet wird.
[0017] Diese Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die Gleichbehandlung der beiden
Fächer unterschiedlicher Temperatur nicht eines der Fächer zu warm wird, während das
andere mit Kältemittel zu seiner Kühlung beaufschlagt ist.
[0018] Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung am Beispiel eines in der Zeichnung
vereinfacht dargestellten Zweitemperaturen-Kühlgerätes erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Zweitemperaturen-Haushalts-Kühlgerät, dessen thermisch voneinander getrennte,
übereinander angeordnete Fächer unterschiedlicher Temperatur mit separaten Türen verschließbar
sind, in räumlicher Darstellung von vorne und
- Fig. 2
- in vereinfachter, schematischer Darstellung, die zur Aufrechterhaltung der Temperatur
in den Fächern des Zweitemperaturen-Kühlgeräts eingesetzte Kälteanlage, mit ihren
symbolisch dargestellten Elementen für die Temperaturregelung der Fächer.
[0019] Gemäß Fig. 1 ist ein Haushalts-Kühlgerät 10 gezeigt, dessen wärmeisoliertes Gehäuse
11 an seiner Öffnung mit am Öffnungsrand angeschlagenen und separat zu öffnenden Türen
12 und 13 verschlossen ist. Über die Türen 12 und 13 sind thermisch voneinander getrennte,
nicht näher bezeichnete Fächer unterschiedlicher Temperatur zugänglich, deren Fächertemperatur
mit Hilfe einer nachfolgend beschriebenen Kälteanlage 14 aufrecht erhalten wird.
[0020] Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Kälteanlage 14 zwei Kältemittelkreisläufe
I und II auf, die von einem gemeinsamen Kältemittelverdichter 15 mit flüssigen Kältemittel
versorgt werden. Dem Kältemittelverdichter 15 ist druckseitig in herkömmlicher Art
und Weise ein Verflüssiger 16 nachgeschaltet, dessen Ausgang über ein Leitungsstück
17 mit einer Trocknerpatrone 18 in Verbindung steht. Von der Trocknerpatrone 18 führt
ein Leitungsabschnitt 19 weg, der in eine Ventilanordnung 20 mündet, die als elektromagnetisch
betriebenes, 3/2-Wegeventil ausgebildet ist. Die Ventilanordnung 20 wird, wie der
Kältemittelverdichter 15, durch eine Reglereinheit 21 gesteuert, die zu diesem Zweck
sowohl über eine elektrische Verbindungsleitung 22 mit der Ventilanordnung 20 als
auch über eine weitere elektrische Leitung 23 mit dem Verdichter 15 in Verbindung
steht. Den beiden Ausgängen der Ventilanordnung 20, von denen jeder einem Kältemittelkreislauf
zugehört und die im Wechsel, je nach durch Temperaturfühler 24 und 25 in den Fächern
unterschiedlicher Temperatur ermittelter und über Signalleitungen 26 an die Reglereinheit
21 signalisierten Temperaturanforderung, aktiv oder inaktiv geschaltet sein können,
ist je ein in jedem Kältemittelkreislauf angeordnetes Drosselorgan 27 in Form eines
spiralförmig aufgewickelten Kapillar-Rohres strömungstechnisch nachgeschaltet. Diese
sind jedes für sich über Kältemittelleitungen 28 und 29 strömungstechnisch an die
Ausgänge der Ventilanordnung angekoppelt. Ausgangsseitig sind die Drosselorgane 27
an einen Kältemittel-Leitungsabschnitt 30 bzw. 31 angeschlossen, von denen jeder an
der Einspritzstelle eines Verdampfers 32 bzw. 33 mündet, die zueinander in Parallelschaltung
liegen.
[0021] Jeder der Verdampfer 32 und 33 ist zum Zwecke seiner Durchströmung mit Kältemittel,
mit von seiner Einspritzstelle an bis hin zu seinem Ausgang mit wenigstens je einem
durchgehend verlaufenden Kältemittelkanal 34 bzw. 35 ausgestattet, dessen Kanalverlauf
fallend angeordnet und frei von siphonartigen, flüssiges Kältemittel zurückhaltenden
Strukturen ist. Unter fallenden Kanalverlauf ist hierbei zu verstehen, daß das Kältemittel
in jedem der infinitesimal aneinander anschließenden Kanalelemente der Kältemittelkanäle
34 und 35 einen Höhenunterschied durchläuft.
[0022] Die Ausgänge der beiden Verdampfer 32 und 33 sind durch eine Kältemittelleitung 36
zusammengeführt die in einen Kältemittelleitungsabschnitt 37 übergeht. Dieser mündet
in ein gegenüber den Ausgängen der Verdampfer 32 und 33 tiefer liegendes, eine Senke
für das Kältemittel darstellende Reservoir 38, das in die Wärmeisolation des Gehäuses
11 integriert ist, wodurch das Reservoir 38 in beiden durch die Ventilanordnung 20
ansteuerbaren Kältemittelkreisläufen I und II die kälteste Stelle darstellt.
[0023] Das Reservoir 38 ist, wie bereits erwähnt, Bestandteil beider Kältemittelkreise I
und II und weist eine Zuflußöffunung 39 und eine Abflußöffnung 40 auf, die zueinander
höhenversetzt angeordnet sind, wobei die Zuflußöffnung 39, in die der Kältemittelkanal
37 mündet, tiefer liegt als die Abflußöffnung 40, die über ein Leitungsstück 41 an
die Saugseite des Kältemittelverdichters 15 angeschlossen ist. Der Höhenunterschied
zwischen der Zufluß- und der Abflußöffnung kann einerseits durch eine Kipplage des
Reservoirs 38 erzeugt sein, wobei der Teil des Reservoirs 38, an dem die Zuflußöffnung
39 angeordnet ist, tiefer liegt. Andererseits kann das Reservoir 38 auch horizontal,
mit waagrecht liegender Bodenfläche angeordnet sein, wobei dabei aber die Zuflußöffnung
39 näher an der Bodenfläche des Reservoirs 38 angeordnet ist, als die der Saugseite
des Kältemittelverdichters 15 zugewandte Abflußöffnung 40.
[0024] Wird einer der beiden Kältemittelkreisläufe I und II während des Betriebes des Kältemittelverdichters
15 durch die Ventilanordnung 20, die über die Reglereinheit 21 gesteuert ist, inaktiv
geschaltet, so sammelt sich das zu Kühlzwecken den Verdampfer im stillgelegten Kreis
während seiner aktiven Phase beaufschlagende Kältemittel im Reservoir 38. Die Sammelfunktion
des Reservoirs 38 ergibt sich aus einer Überlagerung des aufgrund des durch den Höhenunterschiedes
zwischen dem Verdampferausgang und der Zuflußöffnung 39 des Reservoirs 38 bedingten
Potentialunterschied und somit erzielten Senkenwirkung des Reservoirs 38 auf das flüssige
Kältemittel und den Effekt, daß das Kältemittel an der kältesten Stelle im Kältekreislauf
kondensiert, wobei das Reservoir 38 durch seine Einbettung in die Wärmeisolation des
Gehäuses 11 diese kälteste Stelle darstellt. Für den aktiv geschalteten Kältekreislauf
steht somit weitestgehend alles flüssige, in der gesamten Kälteanlage 14 vorhandene
Kältemittel zu Verfügung, sei es nun für den Fall des Wiederanlaufs des Verdichters
15 oder für den Fall des zyklischen Umschaltens zwischen beiden Kältemittelkreisläufen
I und II bei gleichzeitiger Kälteanforderung beider Temperaturzonen, da infolge des
Höhenunterschieds zwischen Zulauf- und Ablauföffnung des Reservoirs 38 das flüssige
Kältemittel aus dem Reservoir mitgerissen wird.
[0025] Sind die in den Fächern unterschiedlicher Temperatur angeordneten Temperaturfühler
als die Lufttemperatur im Fach erfassende Fühler ausgebildet, so wird eine von den
Umgebungstemperaturen nahezu unabhängige Regelung der Fachtemperatur erreicht. Diese
Fühler liefern dann die Kriterien für das Umschalten der Ventilanordnung 20 und das
Ein- bzw. Ausschalten des Verdichters 15. Ein automatisches Abtauen für die Verdampfer
32 und 33, wird durch an deren Oberfläche angeordnete, nicht dargestellte Fühler gesteuert.
[0026] Durch die Parallelschaltung der beiden Verdampfer 32 und 33, von denen jeder für
sich, je nach Kältebedarf des entsprechenden Faches, mit Kältemittel versorgt wird,
wird eine Entkopplung beider Temperaturzonen erreicht, so daß alle Klimaklassen mit
einem einzigen Haushalts-Kühlgerät 10 realisierbar sind.
[0027] Es versteht sich, daß das erläuterte Prinzip auch auf Verdampfer übertragbar ist,
denen eine entsprechende Ventilanordnung strömungstechnisch vorgeschaltet ist, wobei
die Kältemittelmenge der Kälteanlage stets auf den Verdampfer mit der geringsten Kälteleistung
abgestimmt ist.
1. Kühlgerät mit einem wärmeisolierten Gehäuse und mit wenigstens zwei voneinander thermisch
getrennten Fächern unterschiedlicher Temperatur, von denen jedes mit einem Verdampfer
ausgestattet ist, die von einem gemeinsamen Kältemittelverdichter mit Kältemittel
versorgt werden, daß über eine Ventilanordnung, die von einer auch den Verdichter
steuernden Reglereinheit gesteuert ist, jeweils einem der Verdampfer zugeführt wird,
wobei die Notwendigkeit der Kältemittelzufuhr zu dem jeweiligen Verdampfer über in
den Fächern angeordneten Temperaturfühlern an die Reglereinheit signalisiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das im zu Kühlzwecken mit Kältemittel beaufschlagten Verdampfer (32, 33) befindliche
Kältemittel einen in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter (15) im
jeweiligen Kältemittelkreislauf angeordneten, gemeinsamen Reservoir (38) zugeführt
wird, nachdem der Kältemittelzufluß zu diesem Verdampfer (32, 33) unterbrochen ist.
1. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (38) kälter
als die Verdampfer (32, 33) ist und die Verdampfer (32, 33) mit Kältemittelkanälen
(34, 35), ausgestattet sind, deren Kanalverlauf von der Einspritzstelle des jeweiligen
Verdampfers (32, 33) ausgehend, bis hin zu ihren Ausgängen fallend angeordnet und
frei von siphonartigen Strukturen sind.
2. Kühlgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampfer (32,
33) ausgangsseitig gegenüber dem Reservoir (38) höher liegen.
3. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemittelkanäle
(34, 35) der Verdampfer (32, 33) ausgangsseitig in einem gemeinsamen Kältemittelkanal
(36) zusammengefaßt sind, der in das gegenüber den Ausgängen der Verdampfer (32, 33)
tiefer liegende Reservoir (38) mündet.
4. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir
(38) eine Zuflußöffnung (39) und eine Abflußöffnung (40) aufweist, die zueinander
höhenversetzt angeordnet sind, wobei die höherliegende Abflußöffnung (40) mit dem
Verdichter (15) strömungstechnisch verbunden ist.
5. Kühlgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Verdampfer
(32, 33) mit der geringsten Kälteleistung, die zur Kühlung der Fächer dienende Kältemittelmenge
abgestimmt ist.
6. Kühlgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (20) als
ein elektromagnetisch betriebenes 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, das von der die
Temperatur in den verschiedenen Fächern auswertenden Reglereinheit (21) gesteuert
ist.
7. Kühlgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/2-Wegeventil bei gleichzeitiger
Kälteanforderung der Fächer unterschiedlicher Temperatur zyklisch umgeschaltet wird.