-
Kühlgerät, insbesondere Zweitemperaturen Kühlschrank
Die Erfindung
betrifft ein Kühlgerät, insbesondere einen Zweitemperaturen-Kühlachrank, mit einem
Primär-Kühlsystem zum Kühlen eines Kühlraumes tiefer Temperatur (Gefrierfach) und
einem mit dem Verdampfer dieses Kühlraumes gekoppelten, zum Kühlen eines zweiten
Kühlraumes
(Normalkühlfach) dienenden Sekundär-Kühlsystem, dessen
Tierflüssiger und Verdampfer durch eine einzige Rohrleitung verbunden sind.
-
Bei Zweitemperaturen-Kühlschränken der genannten Art ist es schwierig,
die Temperatur des sekundär gekühlten Normalkühlfaches unabhängig von der Temperatur
des primär gekühlten Gefrierfaches zu regeln oder den Verdampfer des Sekundärsystems
abzutauen, ohne in dem Gefrierfach einen unerwünschten Temperaturanstieg hervorzurufen.
Nach einer bekannten Ausführung wird eine vom Primärsystem begrenzt unabhängige
Regelung des Sekundärsystems durch Verändern des Marmeübergangen von dem Primär
Verdampfer auf den Sekundär-Verflüssiger erzielt. Zu diesem Zweck kann der Abstand
und der Anpreßdruck zwischen diesen beiden «ärmeaustauschern verändert werden. Hierzu
ist jedoch ein verhältnismäßig umfangreicher und teurer technischer Aufwand erforderlich.
Wegen des hierbei notwendigen mechanischen Kraftaufwandes ist es auch nicht möglich,
diese Regelung durch eine einfache selbsttätige Steuerung zu beherrschen. Die bekannte
Regelung durch Verändern des Wärmeüberganges ist auch wegen des unvermeidlichen
Reif- oder Eisansatzes auf dem Primär Verdampfer störanfällig und daher unzuverlässig.
Nach einer anderen bekannten Ausführung ist vorgesehen, zwischen den beiden Wärmeaustauschern
des Primär- und Sekundärsystems eine flache Peltierbatterie mit veränderbarer Leistung
einzufügen. Die Peltierbatterie kann umgepolt werden, wodurch es möglich ist, den
`färmeübergang zwischen den beiden Wärmeaustauschern und damit die Kälteleistung
des Sekundär-Systems zu steuern. Bei einer solchen Anordnung ergeben sich zwar nichtdie
Schwierigkeiten der mechanischen Steuerung wie bei der eingangs beschriebenen
Anordnung,
jedoch ist die Regelung mit einer Peltierbatterie ebenfalls sehr aufwendig und teuer.
Sie hat sich aus diesem Grunde auch nicht durchsetzen können und bis heute noch
keine praktische Bedeutung für die Regelung bei Zweitemperaturen Kihlschränken erlangt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Zweitemperaturen-Kühlschrank
mit einem Sekundärsystem, dessen Verflüssiger und Verdampfer durch eine einzige
Rohrleitung verbunden sind, trotz der bekannten Schwierigkeiten eine zuverlässige,
einfache und preiswerte Regelung zu schaffen. Dies c-ird nach der Erfindung dadurch
erreicht, daß das Sekundär Kühlsystem durch Beheizen der den Verflüssiger mit dem
Verdampfer verbindenden Rohrleitung unabhängig von dem Primär-Kühlsystem in seiner
IMlteleistung regelbar und abtaubar ist.
-
Eis ist zwar auch schon vorgeschlagen worden, ein Sekundärsystem mit
Hilfe einer regelbaren elektrischen Widerstandsheizung zu regeln: Dieses bekannte
Sekundärsystem weist aber zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer für das flüssige
und für das gasförmige Ifältemittel je eine besondere, also zwei Verbindungsleitungen
auf. Dabei ist in der Verbindungsleitung fßnr das flüssige Kältemittel eine Kapillare
angeordnet, der im Strömungseeg des Kältemittels eine Heizvorrichtung vorgeschaltet
ist. Die IG3.lteleistung des Sekundärsystems soll dabei mit Hilfe der Heizvorrichtung
durch teilweises Verdampfen des-flüssigen Kältemittels vor dessen Eintritt in die
Kapillare geregelt werden.
-
Es soll also hiermit ein Effekt erzielt werden, der bei Kompressionskältemaschinen
mit einer als Dampfschloß bekannten Einrichtung erzielt
wird. Wegen
des fehlenden Gegendrucks und der daher nur geringen Druckunterschiede im Sekundärkreislauf
steigt dabei aber der weitaus größte Teil der durch das Beheizen entstehenden Gasblasen
in dem flüssigen Kältemittel nach oben auf. Sie gelangen daher in den Verflüssiger
und gehen. nicht, wie vorgesehen, mit dem flüssigen Kältemittel durch die Kapillare.
Die gewünschte Wirkung kann also mit dieser bekannten Vorrichtung nicht erzielt
werden. Es besteht vielmehr der wesentliche Nachteil, daß sich bei der Beheizung
des Kältemittels vor dem Eintritt in die Kapillare der Kältemittelkreislauf durch
die aufsteigenden Gasblasen umkehrt und daher seine ursprüngliche Funktion nicht
mehr erfüllt. Die gleiche Gefahr besteht auch insbesondere dann, wenn der Sekundär
Verdampfer mit Hilfe der Heizvorrichtung abgetaut werden soll.
-
Bei einem Sekundärsystem, bei dem dagegen nur eine einzige Verbindungsleitung
zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer angeordnet ist treten diese Nachteile
nicht auf, da hier in einer einzigen Verbindungsleitung, die keine Drosselstelle,
sondern einen verhältnismäßig großen Durchmesser hat, flüssiges und gasförmiges
Kältemittel in entgegengesetzter Richtung strömen können, ohne sich gegenseitig
dabei zu behindern.
-
Eine besonders günstige Anordnung kann bei der Einrichtung nach der
Erfindung dadurch erzielt werden, daß als Heizvorrichtung eine ein." oder mehrstufige
elektrische Widerstandsheizung verwendet ist, die auf der den Verflüssiger mit dem
Verdampfer des Sekundärsystems verbindenden Rohrleitung angeordnet ist und gegen
Wärmeverluste nach aussen mit einem Wärmedämmstoff isoliert ist.
Weitere
in den Ansprüchen genannte vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in der nachfolgenden
Beschreibung an Hand des in der Zeichnung schematisch dargestellten einzigen Ausführungsbeispieles
erläutert.
-
Eine von einem Verdichter 1 betriebene Kältemaschine weist in der
üblichen Anordnung hintereinandergeschaltet einen Verflüssiger 2' eine Drosselkapillare
3, sowie einen Verdampfer 4 und eine Saugrohr 5 auf, in denen das Kältemittel in
der durch Pfeile angegebenen Richtung umläuft. Mit dem Verdampfer 4 dieser Kältemaschine
wird das lediglich in seinen Umrissen strichpunktiert angedeutete Gefrierfach 6
eines Zweitemperaturen-Kühlschrankes primär gekühlt, wobei nicht weiter dargestellte
Regelorgane in bekannter Weise die im Gefrierfach 6 eingestellte Temperatur konstant
halten.
-
Ein unterhalb des Gefrierfaches 6 angeordnetes, in der Zeichnung ebenfalls
lediglich durch eine strichpunktierte Linie in seinen Umrissen angedeutetes Normalkühlfach
7 wird dagegen durch ein Sekundärsystem gekühlt, das im wesentlichen aus einem Sekundär
Verflüssiger 8, einem Sekundär Verdampfer 9 und einem diese beiden @rärmeaustauscher
verbindenden einzigen Verbindungsrohr 10 besteht. Der Verflüssiger 8 ist in bekannter
Weise in gut wärmeleitendem Kontakt mit dem Verdampfer 4 des Primärsystems gekoppelt.
-
Auf dem Verbindungsrohr 10 ist eine Heizvorrichtung 11 in Form einer
Heizpatrone befestigt, die als regelbare ein- oder mehrstufige elektrische Widerstandsheizung
ausgebildet sein kann. Neben dieser, der Regelung der Kälteleistung des Sekundärsystems
dienenden Heizvorrichtung 11 kann ferner an dem Sekundär-Verdampfer 9 eine weitere
Heizvorrichtung
12 vorgesehen sein, die zum beschleunigen des Abtauvorganges
beim Abtauen des Sekundär-Verdampfers 9 dient.
-
Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung ist wie folgt: Bei ausgeschalteter
Heizvorrichtung 11 fließt das ganze im Sekundär Verflüssiger 8 ,verflüssigte Kältemittel
in dem Sekundärverdampfer 9, wo es unter Aufnahme von Wärme verdampft und so den
Normalkühlraum 7 durch Übertragung der Kälteleistung von dem Verdampfer ¢ in dem
Gefrierfach 6 kühlt. Wird nun die Heizvorrichtung 11 eingeschaltet, dann wird schon
an dieser Stelle in dem Verbindungsrohr 10 ein entsprechender Teil des flüssigen
Kältemittels verdampfen und wieder nach oben in den Verflüssiger 8 steigen. Auf
diese Weise steht in dem Verdampfer 9 weniger Kältemittel zum Verdampfen zur Verfügung
und die übertragene Kälteleistung wird geringer.
-
Hei der beschriebenen Anordnung ist es zweckmäßig, die Heizvorrichtung
11 zu isolieren, damit möglichst wenig Wärme nach aussen verloren geht. Wenn möglich
wird daher die Heizvorrichtung 11, wie in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
angedeutet, in die wärmeisolierte Trennwand gelegt, die das Gefrierfach und das
Normalkühlfach voneinander trennen. Es ist jedoch auch möglich, die Verbindungsleitung
10 mit der Heizvorrichtung in der wärmeisolierten Seitenwand oder der Rückwand des
Zweitemperaturen-Kühlschranks anzuordnen.
-
Die Wärmeabgabe der Heizvorrichtung kann sowohl durch stufenlose Regelung
als auch durch Ein-Aus-Schaltung einer konstanten Heizleistung den jeweiligen Erfordernissen
angepaßt sein. Sie kann darüber hinaus ein- oder mehrstufig ausgelegt sein. Die
Regelung der Heizvorrichteng
kann sowohl vom Normalkühlraum (z.
B. von der Oberflächentemperatur des Verdampfers 9) als auch von der Umgebungstemperatur
des Zweitemperaturen-Kühlschrankes her erfolgen.
-
Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann auch vorgesehen
sein, daß die Verbindungsleitung 10 im Bereich der Heizvorrichtung 11 waagerecht
oder nur mit geringer Neigung verläuft. Auf diese Leise kann durch ein langsameres
Abwärtsströmen des flüssigen Kältemittels an dieser Stelle eine bessere Ausnutzung
der Heizleistung erreicht werden.
-
Bei einem mit der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung ausgestatteten
Sekundärsystem ist es möglich, den Sekundär Verdampfer 9 periodisch abzutauen. Dies
geschieht bei der oben erwähnten Ein-Aus-Schaltung einer konstanten Heizleistung
auf einfache Weise dadurch, daß man die Oberflächentemperatur des Sekundär Verdampfers
9 über 0 0 C ansteigen läßt, wenn die Heizvorrichtung 11 eingeschaltet ist.
Dies gilt natürlich-nur, wenn die Betriebstemperatur in dem Normalkühlrauen über
0 0 C liegt.
-
Soll die Betriebstemperatur dagegen in einem Bereich um
0 0 C oder darunter liegen, dann kann zum sicheren Abtauen des Sekundär Verdampfers
auf diesem die zusätzliche Heizvorrichtung 12 angeordnet sein, welche dann gleichzeitig
mit der Heizvorrichtung 11 eingeschaltet werden kann.
-
Ist es jedoch erforderlich die Heizvorrichtung 11 stufenlos zu regeln,
so wird ein vollautomatisches Abtauen dadurch möglich, daß z. B. durch
eine
Steueruhr einmal täglich die maximale Heizleistung eingeschaltet wird. Für eine
dabei vorgesehene zusätzliche Heizvorrichtung 12 gilt dabei das gleiche wie oben.
-
Da im Sekundär-Verflüssiger 8 unabhängig vom jeweiligen Betriebszustand
des Sekundärsystems.immer die gleiche Kältemittelmenge verflüssigt wird, kann die
Temperatur im Gefrierfach 6 nicht durch das Abtauen des Sekundär Verdampfers 9 beeinflußt
werden.
-
Im Falle, daß der Verdampfer 4 aus einer walzgeschweißten Verdampferplatte
hergestellt ist, kann es zweckmäßig sein, das Kanalsystem des Sekundär-Verflüssigers
8 in dieser Verdampferplatte vorzusehen und diese in bekannter Weise zusammen mit
dem Kanalsystem des Verdampfers 4 in einem Arbeitsgang herzustellen.-Der Sekundär-Verdampfer
9 kann beliebig mit relativ großer oder auch kleiner Oberfläche ausgelegt sein,
je nachdem ob in dem Normalkühlfach eine hohe relative Luftfeuchtigkeit herrschen
soll oder ob die Herstellungskosten des Verdampfers niedrig gehalten werden sollen.