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Title:
REFRIGERATING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/032836
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a refrigerating device (10) having a heat insulating housing (11) inside which at least two refrigerating compartments are arranged. Said compartments are thermally separated from one another and have different temperatures. Each compartment is cooled by an evaporator (14, 16, 18) provided with a corresponding refrigerating capacity, whereby the evaporators (14, 16, 18) which serve to cool the compartments are arranged together one behind the other such that they are connected in series in a refrigeration circuit. In addition, the evaporators are actuated by a condenser (26) with coolant, said condenser being located in the refrigeration circuit. At least two injection positions (20, 21) are provided on the condenser (18) for generating the low temperature. A throttling device (22, 23) having a varying flow-through resistance is connected before each injection position. The throttling devices can each be controlled by a deflecting element (24).

Inventors:
NUIDING WOLFGANG
HOLZ WALTER
Application Number:
PCT/EP1998/008358
Publication Date:
July 01, 1999
Filing Date:
December 18, 1998
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH SIEMENS HAUSGERAETE (DE)
International Classes:
F25B5/04; F25D11/02; (IPC1-7): F25B5/04; F25D11/02
Foreign References:
US5209073A1993-05-11
EP0246465A11987-11-25
US4513581A1985-04-30
US3977205A1976-08-31
GB910070A1962-11-07
DE3508805A11986-09-18
DE4020537A11992-01-02
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Claims:
Patentansprilche<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR>
1. Kältegerät mit einem wärmeisolierenden Gehäuse, innerhalb welchem we nigstens zwei thermisch voneinander getrennte Kältefächer unterschiedlicher Temperatur angeordnet sind, von denen jedes von einem mit entsprechender Kälteleistung ausgestatteten Verdampfer gekühit ist, wobei die zur Kühlung der Fâcher dienenden Verdampfer zusammen in einem Kältekreislauf in Rei henschaltung hintereinander angeordnet und von einem im Kältekreislauf be findlichen Verdichter mit Kältemittel beaufschlagt sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß am Verdampfer (18) zur Erzeugung der tieferen Temperatur wenigstens zwei Einspritzstellen (20,21) vorgesehen sind, von denen jeder eine Drosseleinrichtung (22,23) mit einem unterschiedlichen Durchflußwiderstand vorgeschaltet ist und von denen jede durch ein Umlen korgan (24) ansteuerbar ist.
2. Kaltegerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzelchnet, dafl die Einspritzstel len (20,21) benachbart zueinander am zuflußseitigen Ende der Kanaianord nung (19) des Verdampfers (18) zur Erzeugung der tieferen Temperatur an geordnet sind.
3. Kaltegerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die Einspritzstel len am Verdampfer (18) zur Erzeugung der tieferen Temperatur zueinander beabstandet sind und einen Abschnitt der Kältemittelkanalanordnung (19) dieses Verdampfers (18) zwischen sich aufnehmen.
4. Kaltegerat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (18) zur Erzeugung der tieferen Temperatur als cförmiger Gefrierfachverdampfers ausgebildet ist, in dessen Decke die beiden Ein spritzstellen (20,21) benachbart zueinander angeordnet sind.
5. Kaltegerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkor gan zur Anstellung der beiden Einspritzstellen (20,21) als elektrisch bette benes 3/2Wegemagnetventil (24) ausgebildet ist.
6. Kattegerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselein richtung (22,23) als Drosselrohre mit unterschiedlichem Durchflußquerschnitt ausgebildet sind.
Description:
Kältegerät<BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> Die Endung betrifft ein Kältegeråt mit einem wärmeisolierenden Gehäuse, innerhalb welchem wenigstens zwei thermisch voneinander getrennte Kältefächer unterschiedlicher Temperatur angeordnet sind, von denen jedes von einem mit entsprechender Kaltelei- stung ausgestatteten Verdampfer gekühit ist, wobei die zur Kühlung der Ficher dienen- den Verdampfer zusammen in einem Kältekreislauf in Reihenschaltung hintereinander angeordnet und von einem im Kältekreislauf befindlichen Verdichter mit Kältemittel beauf- schlagt sind.

Bei Kåltegeräten mit mehreren thermisch voneinander getrennten Kåltefåchern und ent- sprechend zugeordneten Verdampfern ist man bestrebt, die bestimmungsgemåße Fach- temperatur in den einzelnen Kaltefachern innerhalb des temperaturzonenspezifischen Be- reiches anhand eines einzigen, von einem Temperaturfühler gesteuerten Kältemittelver- dichters aufrechtzuerhalten, ohne dabei für den Fall, daß eine der Temperaturzonen eine Kälteanforderung signalisiert, Gefahr zu laufen, dafl der zur Kühlung dieser Temperatur- zone dienende Verdampfer mit flussigem Kaltemittel uberflutet wird.

Zu dieser Problemstellung ist aus der DE OS 35 08 805 ein Zweitemperaturen-Kühl- dessenthermischvoneinandergetrennteFächerunterschiedlichers chrankbekannt, Temperatur von je einem Verdampfer gekuhit sind. Hierbei liegen die Verdampfer in ei- nem Kältekreis mit einem einzigen Verdichter, welcher gesteuert über als beheizbare Drossel ausgebildete Regelorgane, je nach Kålteanforderung in den Fächern entweder die Verdampfer einzeln nacheinander oder gleichzeitig mit flüssigen Kältemittel beauf- schlagt. Um eine ausreichende Kältemittelmenge für den Fall, daß beide Fâcher eine

Kälteanforderung signalisieren, zur Verfügung stellen zu können, aber gleichzeitig eine Kältemittelüberfüllung desjenigen Verdampfers in dem Fach, welches eine Kälteanforde- rung signalisiert, zu vermeiden, ist dem Verdichter druckseitig ein Sammler nachgeschal- tet. Dieser ist mit einem Heizelement zum Austreiben des in seinem Sammeiraum ge- speicherten flüssigen Käitemittels versehen. FOr den Fall, dans fur die Fächer Kältebedarf signalisiert ist, wird mit einem zeitlichen Vorlauf vor der Inbetriebnahme des Verdichters das dem Sammler zugeordnete Heizelement aktiviert, um daraufhin das gespeicherte flussige Kaltemittel dem Kältemittelkreislauf zuzuführen.

Ferner ist aus der DE OS 40 20 537 ein Zweitemperaturen-Kuhlgerat bekannt, dessen thermisch voneinander getrennte Kältefächer unterschiedlicher Temperatur in Reihen- schaltung innerhalb eines mit einem einzigen Verdichter ausgestatteten Kaltekreises lie- gen und je nach Bedarf, gesteuert durch absperrbare Drosselorgane, einzeln für sich oder gemeinsam mit Kältemittel beaufschlagbar sind, wobei die Kältemittelmenge auf die Füllmenge der beiden-Verdampfer abgestimmt ist. FOr den Fall, daR nur eines der beiden Kaltefacher Kaltebedarf signalisiert, wird die im gesamten Kältekreis zur Verfügung ste- hende Kaltemittelmenge, um eine Uberfüllung eines einzelnen zu betreibenden Ver- dampfers zu vermeiden, durch eine tuber ein Drosselorgan absperrbare Anzapfung des Verflüssigers entsprechend dem Fassungsvermögen dieses Verdampfers aufgeteilt. In- folge der Anzapfung des Verflüssigers wird nur sein vor diesel Anzapfung liegender Ab- schnitt von dem durch den Verdichter bzw. umgewalzten Kaltemittel durchstromt.

Beide aus dem Stand der Technik bekanntgewordenen Kältekreise erlauben eine be- darfsgemäße, auf den jeweiligen Verdampfer zugeschnittene Steuerung der Kältemittel- menge, jedoch haftet dem aus der DE OS 35 08 805 bekannten System der Nachteil an, dall bei einer Kälteanforderung für beide Fâcher ein energieaufwendiger, zeitlicher, Vor- halt zum Beheizen des Sammlers vor dem Anlauf des Verdichters notwendig ist, um das flussige Kaltemittel aus dem Sammier auszutreiben und dem Kaltekreis zur Verfügung zu stellen. Die aus der DE OS 40 20 537 bekannte Technik ist dahingehend nachteilig, daß der Verflüssiger bei einer Kälteanforderung von einem der Kältefächer stets nur anteils- mäßig von Kältemittel durchströmt wird und somit seine zum Wärmeaustausch notwen- dige Oberfläche deutlich reduziert ist, wodurch sich die Verdichterlaufzeiten und somit der Energieverbrauch des Gerätes deutlich erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kältegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen konstruktiven Maßnahmen unter Vermeidung der Nach-

teile des Standes der Technik eine Möglichkeit zur Verhinderung einer CJberfOllung des Verdampfers zur Kühlung des wärmeren Kältefaches zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gemaf3 der Erfindung dadurch gelöst, daß am Verdampfer zur Erzeu- gung der tieferen Temperatur wenigstens zwei Einspritzstellen vorgesehen sind, von de- nen jeder eine Drosseleinrichtung mit einem unterschiedlichen Durchflußwiderstand vor- geschaltet ist und von denen jede durch ein Umlenkorgan ansteuerbar ist.

Durch die unterschiedliche Bemessung des Durchflußwiderstandes der Drosseleinrich- tung ist eine sehr gezielte Steuerung der Kältemittelmenge erreichbar, welche in den in der Reihenschaltung der Verdampfer an letzter Stelle liegenden Verdampfer strömen soll, so daß bei einer entsprechenden Reglerstellung der in dem Fach höherer Temperatur angeordneten Temperaturregeleinrichtung der Verdampfer zur Erzeugung der höheren Temperatur tuber die Drosseleinrichtung mit dem höheren Strömungswiderstand unterfüllt betrieben ist. Durch die Steuerung der in den in der Reihenschaltung der Verdampfer an letzter Stelle liegenden Verdampfer einströmenden Kältemittelmenge über die Durchflußwiderstände der Drosseleinrichtung ist es nicht nur möglich, die Temperatur in- nerhalb der einzeinen Kaltefacher ohne Verwendung von Kältemittelzwischenspeichern gezielt zu regeln sondern auch möglich, Verdampfersysteme mit unterschiedlicher Käl- temittelfüllmenge mit äußerst geringem fertigungstechnischen Aufwand, nämlich unter zielgerichteter Anderung des Durchflußwiderstandes der Drosseleinrichtung, auf ver- schiedene Einsatzmöglichkeiten anzupassen.

Fertigungstechnisch hinsichtlich der Einbringung der Drosseleinrichtung besonders ein- fach herstellbar ist der Verdampfer zur Erzeugung der tieferen Temperatur, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dafl die Einspritzstellen benachbart zueinander am zuflußseitigen Ende der Kanalanord- nung des Verdampfers zur Erzeugung der tieferen Temperatur angeordnet sind.

Auf besonders einfache Weise läßt sich der Regelbereich des in der Reihenschaltung der Verdampfer am Ende befindlichen Verdampfers vergrößern, wenn nach einer alternativen Ausführungform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Einspritzstel- len am Verdampfer zur Erzeugung der tieferen Temperatur zueinander beabstandet sind und einen Abschnitt der Kältemittelkanalanordnung dieses Verdampfers zwischen sich aufnehmen.

Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verdampfer zur Erzeugung der tieferen Temperatur als #-förmi- ger Gefrierfachverdampfer ausgebildet ist, in dessen Decke die beiden Einspritzstellen benachbart zueinander angeordnet sind.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, da (3 sowohl beim Betrieb der einen als auch der anderen Einspritzstelle sichergestellt ist, dafl die gesamte Kaltemittelmenge sich im Kältekreislauf befindet, da stets der Boden des Gefrierfachverdampfers durchströmt wird, in welchem sich das Kaltemittel wahrend der Stehzeit des Kältemittelverdichters sammelt. Hierdurch ist sichergestellt, daß unmittelbar nach dem Anlaufen des Verdichters das Kältemittel aus dem Gefrierfachboden abgesaugt ist, so daß die beispielsweise sich in der Gefrierfach- decke befindliche restliche Kältemittelmenge ungehindert nachströmen kann. Dadurch, daß unmittelbar nach Anlauf des Kältemittelverdichters die gesamte Kältemittelmenge sich im Kciltekreislauf befindet, ergibt sich ein besonders energetisch effizienter Betrieb des Kältegerätes.

Besonders einfach mit elektronisch aufbereiteten Sensorsignalen ansteuerbar ist das Umlenkorgan, wenn nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstan- des der Erfindung vorgesehen ist, daß das Umlenkorgan zur Ansteuerung der beiden Einspritzstellen als elektrisch betriebenes 3/2-Wegemagnetventil ausgebildet ist.

Besonders einfach und kostengünstig herstellbar ist die Drosseleinrichtung, wenn nach einer letzten bevorzugten Ausführung von des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dafl die Drosseleinrichtung als Drosseirohre mit unterschiedlichem DurchfluRquer- schnitt ausgebildet sind.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellten drei Temperaturzonen aufweisenden Kältegerätes erlautert.

Es zeigen : Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung ein drei Kältefächer aufwei- sendes Kältegerät, dessen Gefrierfachverdampfer zwei benachbart zu- einander angeordnete, mit je einer Drosseleinrichtung unterschiedlichen Durchfluflwiderstandes versehene Einspritzstellen aufweist, von denen

in einer ersten Betriebsweise die Drosseleinrichtung mit dem höheren Durchflußwiderstand angesteuert ist und Fig. 2 das Kältegerät gemäß Fig. 1, betrieben in seiner zweiten Betriebsart, in welcher die Einspritzstelle mit der ihr vorgeschalteten Drosseleinrich- tung geringeren Strömungswiderstandes angesteuert ist.

Gemaf3 Fig. 1 ist ein drei Temperaturzonen aufweisendes Kältegerät 10 mit einem wär- meisolierenden Gehäuse 11 gezeigt, innerhalb welchem drei übereinander angeord- nete, durch wärmeisolierende Zwischenböden 12 thermisch voneinander getrennte Kältefächer vorgesehen sind. Von diesen Kältefächern ist das untenliegende als in ei- nem Temperaturbereich von beispielsweise +0,5 OC bis + 3°C liegendes Frischlager- fach 13 mit einem Verdampfer 14, das unmittelbar darüber angeordnete, in einem Temperaturbereich von +5°C bis +8°C betriebenes Kältefach als Normalkühlfach 15 mit einem Verdampfer 16 ausgebildet. Über dem Normalkühlfach 15 ist ein bei einer Temperatur von -18°C liegendes Gefrierfach 17 vorgesehen, zu dessen Kühlung ein im Querschnitt im wesentlichen c-förmiger (in Form eines liegenden U) Verdampfer 18 mit einem Deckenabschnitt, einer Rückwand und einem Bodenabschnitt vorgesehen ist. Der Verdampfer 18 ist mit einer sich durchgehend tuber seinen Deckenabschnitt, seiner Rückwand und seinen Bodenabschnitt erstreckenden Kältemittelkanalanord- nung 19 ausgestattet, welche an ihrem im Deckenabschnitt liegenden zufluflseitigen Ende mit zwei unmittelbar benachbarten Kaltemitteleinspritzstellen 20 und 21 versehen ist, wobei der Kältemitteleinspritzstelle 21 ein Kanalabschnitt 21.1 nachgeschaltet ist, welcher in einer nach der Einspritzstelle 20 liegenden Einmündung 21.2 in die Kältemittelanordnung 19 mündet. Den beiden Einspritzstellen 20 und 21 ist je eine aus einem spiralartig gewundenem Drosselrohr erzeugte Drosseleinrichtung 22 bzw. 23 vorgeschaltet, wobei die Drosseleinrichtung 22 ausgangsseitig mit der Einspritzstelle 20 verbunden ist und einen gegenüber der ausgangsseitig mit der Einspritzstelle 21 verbundenen Drosseleinrichtung 23 erhbhten Durchfluflwiderstand aufweist. Die Drosseleinrichtungen 22 und 23 sind mit ihren zufluflseitigen Enden mit je einem Aus- gang eines als Umlenkorgan dienenden, elektrisch ansteuerbaren 3/2-Wegemagnet- ventils strömungstechnisch verbunden. Durch das 3/2-Wegemagnetventil 24 ist in dessen Ventilstellung I die mit einem erhohten Durchfluf3widerstand ausgestattete Drosseleinrichtung 22 und die dieser nachgeschaltete Einspritzstelle 20 in den Kälte- kreislauf eingebunden, wahrend in dessen Ventilstellung Il die Einspritzstelle 21 und die dieser vorgelagerte Drosseleinrichtung 23 in den Kaltekreislauf eingekoppelt ist.

Der Kältekreislauf weist einen Verflüssiger 25 auf, welcher ausgangsseitig mit dem 3/2-Wegemagnetventil 24 verbunden ist und welcher eingangsseitig an die Druckseite eines Kältemittelverdichters 26 angeschlossen ist. Dieser ist saugseitig tuber eine Kältemittelleitung 27 strömungstechnisch an das ausgangsseitige Ende der Kältemit- telkanalanordnung des zur Kühlung des Normalkühlfaches 15 dienenden Verdampfers 14 angeschlossen, welcher am Ende der in Reihenschaltung hintereinander an- geordneten Verdampfer 18,16 und 14 liegt. Zur Einstellung der in den einzelnen Käl- tefächern 13,15 und 17 herrschenden Temperaturen ist innerhalb des Normalkuhlfa- ches 15 eine nicht dargestellte Regeleinrichtung vorgesehen, welche je nach Regeler- stellung (z. B."Warm"oder"Kalt"), das Magnetventil 24 in seine Arbeitsstellung I bzw. in seine Arbeitsstellung II schaltet. Wird das Kältegerät 10 in der Reglerstellung "Warm"betrieben, so befindet sich das Magnetventil in seiner Betriebsstellung I, wo- durch der in Figur 1 mit dick ausgezogenen Linien dargestellte Kältemittelfluß zustan- dekommt. In der Betriebsstellung I wird das vom Kältemittelverdichter 26 zwangsweise umgewalzte Kaltemittel uber die Drosseleinrichtung 22 erhöhten Durchflußwiderstan- des der Kältemitteleinspritzstelle 20 in der Decke des Verdampfers 18 zugeführt, von wo es tuber dessen Rückwand und tuber dessen Boden erneut in seine Decke auberge- fuhrt und von dort in den Verdampfer 14 im Frischiagerfach 13 gefördert ist. Der dem Verdampfer 14 nachgeschaltete Verdampfer 16 ist in dieser Betriebsart unterfüllt be- trieben, da die im Kältemittelkreislauf durch den Kältemittelverdichter 26 umgewälzte Kaltemittelmenge so bemessen ist, daß in der Reglerstellung"Warm", in welcher sich das Magnetventil 24 in seiner Betriebsstellung I befindet, der Verdampfer 16 im Nor- malkühlfach 15 nicht mehr mit flüssigem Kältemittel versorgt werden kann und somit nicht kühlt.

Ist die Reglereinrichtung im Normalk0hifach 15 auf ihre Reglerstellung"Kalt"gestellt, <BR> <BR> <BR> so ist das Magnetventil 24 in seine Betriebsstellung 11 umgeschaltet, in welcher der in Fig. 2 mit verstärkten Linien dargestellte Kältemittelfluß zustandekommt. In der Be- <BR> <BR> <BR> triebsstellung 11 wird das vom Kältemittelverdichter 27 geförderte Kältemittel über die bezüglich der Drosseleinrichtung 22 mit geringerem Durchfluflwiderstand ausgestat- tete Drosseleinrichtung 23 der im Deckenabschnitt des Verdampfers 18 liegenden, der Einspritzstelle 20 unmittelbar nachgeschalteten Einspritzstelle 21 zugeführt. Von dieser aus strömt das Kaltemittel uber den Deckenabschnitt, die Rückwand und den Boden des Gefrierfachverdampfers 18 erneut in dessen Deckenabschnitt, von wo es dann in den zur Kühlung des Frischlagerfaches 13 dienenden Verdampfers 14 übertritt, welcher dem Verdampfer 18 in der Reihenschaltung unmittelbar nachgeordnet ist.

Nach Durchstrbmung des Verdampfers 14 ist das Kaltemittel dem in der Reihen- schaltung der Verdampfer an letzter Stelle liegenden, zur Kuhlung des Normalkühifa- ches dienenden Verdampfers 16 zugeführt, von wo es dann im gasförmigen Zustand am Käitemittelverdichter 26 tuber die Käitemittelleitung 27 angesaugt ist. Durch die ge- ringe Beabstandung der beiden Einspritzstellen 20 und 21 im Deckenabschnitt des Verdampfers 18 ist ein optimale Fullgrad der in Reihenschaltung hintereinander an- geordneten Verdampfer 14,16 und 17 erreicht, da die in beiden Betriebsarten von flussigem Kaltemittel durchstromte Kanallange zumindest weitestgehend gleichlang ist.

Entgegen den unter Fig. und Fig. 2 beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es auch möglich, die Einspritzstellen 20 und 21 beabstandet zueinander anzuordnen, wobei die Einspritzstelle 20 im Deckenabschnitt und die Einspritzstelle 21 im Bodenabschnitt des Gefrierfachverdampfers vorzusehen ist. Hierdurch 1511t sich die Temperaturregelung for die einzelnen Kältefächer 13,15 und 17 noch deutlich verfeinern.

For den Fall, daß eines der Kältefächer aufgrund einer erheblichen Menge frisch ein- gelagerten Kühlgutes einer temperaturmäßigen Belastung ausgesetzt ist, findet z. B. eine elektronisch gesteuerte Zwangsumschaltung des Kaltemittelflusses auf den Ver- dampfer in dem temperaturbelasteten Kältefach statt.