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Title:
REFRIGERATORY AND REFRIGERATING DEVICE FOR A ZEOTROPIC REFRIGERATING AGENT MIXTURE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/035162
Kind Code:
A1
Abstract:
A refrigeratory (1) for a zeotropic refrigerating agent mixture which can be used in a refrigerating device consisting of at least two refrigerating zones maintained at different temperatures, comprising two elements (2,4) placed behind each other in a refrigerating agent circuit, one being upstream (2) and the other downstream (4), in addition to a refrigerating agent collector (5). The refrigerating agent collector (5) is placed in thermal contact with the downstream element (4).

Inventors:
HOLZ FRANK
ARNOLD FRIEDRICH
KUNZ JOACHIM
LIPP WALTER
Application Number:
PCT/EP2001/011659
Publication Date:
May 02, 2002
Filing Date:
October 09, 2001
Export Citation:
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Assignee:
BSH BOSCH SIEMENS HAUSGERAETE (DE)
International Classes:
F25B5/04; F25B39/02; F25D23/00; F25D11/02; (IPC1-7): F25B39/02; F25B5/04; F25D11/02
Domestic Patent References:
WO2000014459A12000-03-16
Foreign References:
FR1457921A1966-11-04
US2795113A1957-06-11
EP0752563A21997-01-08
FR2451559A11980-10-10
US2979922A1961-04-18
DE19843484A12000-03-23
DE8716062U11988-01-21
EP0711963A11996-05-15
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Claims:
Patentansprüche
1. Kältemittelverdampfer (1) für ein Kältegerät mit wenigstens zwei auf verschiedenen Temperaturen gehaltenen Kältezonen, wobei der Verdampfer zwei in einem Kältemittelkreislauf hintereinanderliegende Elemente (2,4), ein vorgeschaltetes (2) und ein nachgeschaltetes (4), zur Anbringung in jeweils einer der Kältezonen, und einen KältemittelSammeibehälter (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der KältemittelSammelbehälter in thermischem Kontakt mit dem nachgeschalteten Element (4) ist.
2. Verdampfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittel Sammelbehälter (5) dem nachgeschalteten Element (4) nachgeschaltet ist.
3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Elemente (2,4) in einem plattenartigen Träger ausgebildet und durch einen in dem Träger gebildeten Ausschnitt (7) gegeneinander thermisch abgegrenzt sind.
4. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass das nachgeschaltete Element (4) einen Auslassanschluss (10) für das Kältemittel aufweist.
5. Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Einlassund Auslassanschluss für das Kältemittel gemeinsam an dem vorgeschalteten Element (2) angeordnet sind, und dass sich eine Auslass Kältemittelleitung (4) vom nachgeschalteten Element (4) zum Auslassanschluß sich entlang eines Randbereichs des vorgeschalteten Elements (2) erstreckt.
6. Verdampfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslass Kältemittelleitung (11) gegen den HaUptteil des vorgeschalteten Elements (2) durch einen in dem Träger gebildeten Ausschnitt (12,17) thermisch abgegrenzt ist.
7. Verdampfer nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich in einen thermisch isolierenden Körper eingebettet ist.
8. Kältegerät mit einem Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch isolierende Körper eine Isolationsschicht einer Wand (14,15) des Kältegeräts ist.
Description:
Verdampfer und Kältegerät für ein zeotropes Kältemittelgemisch Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer zum Einsatz in einem Kältegerät sowie ein Kältegerät, die für den Betrieb mit einem zeotropen Kältegemisch geeignet sind.

Gemische werden als zeotrop bezeichnet, wenn sich ihre Siedetemperatur im Laufe eines Verdampfungsvorgangs in Abhängigkeit von den sich ändernden Anteilsverhältnissen der verschiedenen Komponenten im Gemisch ändert. Ein zeotropes Gemisch, das als Kältemittel eingesetzt wird, ist z, B. ein Gemisch aus Propan und Isobutan.

Ein solches Gemisch ist bereits in einem Eintemperatur-Kättegerät eingesetzt worden.

Bei der Verwendung zeotroper Gemische in Kältegeräten mit wenigstens zwei auf verschiedenen Temperaturen gehaltenen Kältezonen ergeben sich Probleme mit der Struktur der in einem solchen Kältegerät einsetzbaren Verdampfer.

Um diese Probleme deutlich zu machen, zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Verdampfers 1'für ein Käitegerät mit zwei Kältezonen. Der Verdampfer 1' umfasst zwei in einem Kältemittelkreislauf in Reihe geschaltete plattenartige Elemente, ein vorgeschaltetes Element 2, in das über eine Druckleitung 3 von einem (nicht gezeigten) Kompressor kommendes Kältemittel eingespeist wird, und ein nachgeschaltetes Element 4, in den das Kältemittei eintritt, nachdem es mäanderartig verlaufende Leitungen des vorgeschalteten Elements 2 durchlaufen hat. Diese zwei Elemente 2,4 bilden jeweils Verdampferplatinen eines Gefrierfachs und eines Kühifachs eines kombinierten Haushalts-Kältegerätes.

Ein Kältemittelsammelbehalter 5 ist im Kältemittelkreislauf so angeordnet, dass er von aus dem austretenden Kältemittel durchströmt wird, Der Sammelbehälter 5 dient dazu, bei intermittierendem Betrieb des Kältegeräts das Kältemittel in der Stillstandszeit des Kompressors zu sammeln. Dazu muss er im ältesten Bereich des Kältemittelkreislaufs angeordnet sein. Dieser kälteste Bereich ist das vorgeschaltete Element 2 bzw. die Gefrierfachplatine. Deshalb ist der Sammelbehälter 5 in das vorgeschaltete Element 2 integriert.

Eine solche Konstruktion eignet sich nicht für den Einsatz mit zeotropen Gemischen.

Wenn nämlich die höher siedende Komponente des Gemischs in dem Sammelbehälter 5 kondensiert, so stellt sich im Bereich des Sammelbehälters 5 eine unerwünscht hohe Temperatur ein, die höher liegen kann als die vorgesehene Betriebstemperatur des Gefrierfaches.

Dies macht den Verdampfer ungeeignet für den Einsatz mit zeotropen Kältemittelgemischen.

Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Kältegerät mit wenigstens zwei Kältezonen auf verschiedenen Temperaturen und einen Kältemittelverdampfer für ein solches Kältegerät anzugeben, die für den Betrieb mit zeotropen Kältemittelgemischen geeignet sind.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Verdampfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Bei diesem Verdampfer steht der Kältemittel-Sammelbehälter in thermischem Kontakt mit dem nachgeschalteten Element. Er erreicht dadurch nicht so tiefe Temperaturen wie der Sammelbehälter des Verdampfers aus Fig. 1, und er ist auch nicht notwendigerweise der kälteste Punkt des Kaltemittelkreislaufs, Dies ist jedoch in Folge der Zeotropie des Gemischs unschädlich : Eine Kondensation kann im Kältemittel-Sammelbehälter des erfindungsgemäßen Verdampfers bereits auftreten, wenn lediglich die Siedetemperatur einer der zwei Komponenten des Gemisches unterschritten ist.

Der Kältemittel-Sammelbehälter ist vorzugsweise dem nachgeschalteten Element des Verdampfers nachgeschaltet, d. h. Kältemittel, das den Verdampfer erreicht, hat zuvor bereits an den zwei hintereinander liegenden Elementen des Kältemittelkreislaufs Wärme aufgenommen.

Vorzugsweise sind beide Elemente in einem gemeinsamen plattenartigen Träger ausgebildet. Um eine zu große Wärmeübertragung zwischen den zwei Elementen zu vermeiden, sind diese zweckmäßigerweise durch einen in dem Träger gebildeten Ausschnitt thermisch gegeneinander abgegrenzt.

In Folge der Variabilität des Siedepunkts des zeotropen Gemischs können relativ hohe Temperaturdifferenzen zwischen dem entspannten Kältemittel am Einlass des vorgeschalteten Elements und dem Kåltemittel am Auslass des nachgeschalteten Elements auftreten. Um eine unerwünschte Erwärmung des Kältemittels am Einlass durch den Aus ! ass zu vermeiden, ist daher nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das nachgeschaltete Element einen von einem Einlassausschluss des vorgeschalteten Elements beabstandeten Auslassanschluss für das Kältemittel aufweist.

Bei einer zweiten Ausgestaltung ist wie bei dem Verdampfer der Fig. 1 vorgesehen, dass Einlass-und Auslassanschluss für das Kältemittel gemeinsam an dem vorgeschalteten Element angeordnet sind. In diesem Fall erstreckt sich eine notwendige Auslass- Kältemittelleitung vom nachgeschalteten Element zum Auslassanschluss vorzugsweise entlang eines Randbereichs des vorgeschalteten Elements, um den Wärmeaustausch der Auslass-Kåltemittelleitung mit frisch zugeführtem Kältemittel möglichst gering zu halten.

Zum gleichen Zweck kann die Auslass-Kåltemittelleitung gegen den Hauptteil des vorgeschalteten Elements durch einen in den Träger gebildeten Ausschnitt thermisch abgegrenzt sein.

Des weiteren kann vorgesehen werden, dass der Randbereich, der die Auslass- Kältemittelleitung aufnimmt, in einen thermisch isolierenden Körper eingebettet ist. Bei diesem Körper kann es sich insbesondere um eine Isolationsschicht einer Wand des Kältegeräts handeln.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen : Fig. 1, bereits behandelt, eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Verdampfers für ein Kältegerät mit zwei Kältezonen ; Fig. 2 eine analoge Ansicht eines ersten erfindungsgemäßen Verdampfers ; Fig. 3 eine Ansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Verdampfers ; Fig. 4 einen Teilschnitt durch ein mit dem Verdampfer aus Fig. 3 ausgestattetes Kältegerät in Höhe der Linie IV-IV aus Fig. 3 ; und Fig. 5 noch eine Variante des Verdampfers aus Fig. 3.

Der in Fig. 2 gezeigte Verdampfer ist auf einem Träger in an sich bekannter Rollbond- oder Z-Bond-Technik aufgebaut. Zwei Elemente 2,4 des Verdampfers sind durch einen Einschnitt 7 thermisch gegeneinander abgegrenzt. Über eine Druckleitung 3 von einem Kompressor zugeführtes Kältemittel durchströmt über eine Einlassdrossel 8 oder eine andere Entspannungseinrichtung zunächst mäanderartig angeordnete Rohrleitungen 9 des vorgeschalteten Elements 2 und anschließend des nachgeschalteten Elements 4. Im Anschluss an die Rohrleitung 9 und vor einem Auslassanschluss 10 des nachgeschalteten Elements 4 ist ein Kältemittelsammelbehälter 5 in das nachgeschaltete Element 4 integriert angeordnet. Ein an den Auslassanschluss 10 angeschlossenes Saugrohr 18 ist zur Druckleitung 3 geführt und verläuft über eine Wegstrecke konzentrisch um die Druck) eitung 3, um einen Wärmetauscher zu bilden.

Die zwei Elemente 2, 4 bilden Verdampferplatinen einer Gefrierzone bzw. einer Kühlzone eines Kältegeräts. Das nachgeschaltete Element 4 ist daher im Mittel wärmer als das vorgeschalteten Element 2. Dennoch ist eine Rekondensation im Kältemittelsammelhälter 5 möglich, indem sich dort vorrangig die höher siedende Komponente des Kältemittels sammelt.

Diese erste Ausgestaltung ist zwar unter thermischen Gesichtspunkten günstig, weil kein Wärmeaustausch zwischen dem nach Durchgang durch die Einlassdrossel 8 entspannten und abgekühlten Kältemittel und dem zum Kompressor zurücklaufenden Kältemittel möglich ist, dies macht jedoch die Montage des Verdampfers in einem Kältegerät relativ aufwendig. Unter dem Gesichtspunkt der einfachen Montage ist daher eine nachfolgend mit Bezug auf Fig. 3 beschriebene Ausgestaltung bevorzugt. Diese Ausgestaltung unterscheidet sich von der mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen zum einen dadurch, dass Zu-und Auslassleitung für das Kältemittel gemeinsam an einer Stelle des vorgeschalteten Elements 2 vorgesehen sind. Um Kältemittel vom nachgeschalteten Element 4 bzw. dem Käitemittelsammelbehålter 5 zum Abflussanschluss zu führen, ist eine mit 11 bezeichnete Auslass-Kältemittelleitung entlang des Randes des vorgeschalteten Elements 2 in einem Abstand von dessen Rohrleitung 9 verlegt. Um den Wärmeaustausch zwischen der Auslass-Kältemittelleitung 11 und dem Hauptbereich des vorgeschalteten Elements 2, in dem sich die Rohrleitung 9 erstreckt, gering zu halten, ist bei dieser Ausgestaltung der Einschnitt 7 durch einen sich parallel zu der Auslass-Kältemittelleitung erstreckenden Schlitz 12 verlängert. Der Schlitz 12 begrenzt so einen schmalen Steg, auf dem eine Zufuhr-Kältemittelleitung und die Auslass-Kältemittelleitung 11 für das nachgeschaltete Element 4 parallel gefuhrt sind.

Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt durch ein mit dem Verdampfer aus Fig. 3 ausgestattetes Kältegerät in Höhe der Linie IV-IV aus Fig. 3. Der Teilschnitt zeigt eine Rückwand 14 des Kältegeräts, an der der Verdampfer anliegt, sowie Abschnitte von daran anschließenden Seitenwänden. An einer Seitenwand 15 ist ein Schlitz 16 ausgebildet, in den der Randbereich des vorgeschalteten Elements 2, in dem die Auslass-Kältemittelleitung 11 verläuft, eingelassen ist. Die Auslass-Kältemittelleitung 11 ist so weitgehend durch das Isolationsmaterial der Wände 14,15 des Kältegeräts umschlossen, so dass eine ungewollte Erwärmung der Gefrierzone durch die Auslass-Kältemittelleitung 11 vermieden wird.

Fig. 5 zeigt noch eine Variante des Verdampfers aus Fig. 3. Bei dieser Variante ist der Schlitz 12 durch einen langgezogenen Ausschnitt 17 ersetzt, der sich über im wesentlichen die gesamte Länge des vorgeschalteten Elements 2 erstreckt und die Auslass-Käitemittelleitung 11 von der Rohrleitung 9 des Hauptteils des vorgeschalteten Elements 2 sowie von der Zufuhr-Kaltemittelleitung trennt. Bei dieser Ausgestaltung ist somit ein wärmeleitender Übergang zwischen diesem Hauptteil und der Auslass- Kältemittelleitung 11 auf praktisch deren gesamter Länge vermieden. Auch diese Variante eignet sich zu der in Fig. 4 gezeigten Anbringung.