EP0703422A2

EP0703422A2 - Gefriergerät

Info

Publication number: EP0703422A2
Application number: EP95114898A
Authority: EP
Inventors: Roland Dipl.-Ing. Maier (Fh); Walter Dipl.-Ing. Holz; Hans-Christian Ing. Grad. Mack; Wolfgang Dipl.-Ing. Becker
Original assignee: Bosch Siemens Hausgerate GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1996-03-27
Also published as: DE4433712A1; EP0703421A2; DE59509398D1; EP0703422A3; EP0703421B1; TR199501116A2; ES2159586T3; SI0703421T1; TR199501152A2; EP0703421A3

Abstract

Bei einem Gefriergerät (10) mit wenigstens zwei innerhalb seines wärmeisolierenden Gehäuses (11) angeordneten, thermisch voneinander getrennten Gefrierfächern (12,13), von denen jedes von einem Verdampfer (15,16) gekühlt ist, welche in einem Kältekreis (17) mit einem Verdichter (18) und einem Verflüssiger (19) liegen und über eine Steuereinrichtung mit Kältemittel beaufschlagbar sind, weisen die Gefrierfächer (12,13) unterschiedliches Nutzvolumen auf und sind von in Reihenschaltung angeordneten Verdampfern (15,16) gekühlt, von denen der im Gefrierfach größeren Nutzvolumens angeordnete Verdampfer (16) dem anderen Verdampfer (15) nachgeschaltet ist, welchem zulaufseitig ein in den Kältekreislauf durch ein Umlenkorgan (24) einkoppelbares Reservoir (23) für flüssiges Kältemittel vorgeschaltet ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Gefriergerät mit wenigstens zwei innerhalb seines wärmeisolierenden Gehäuses angeordneten, thermisch voneinander getrennten Gefrierfächern, von denen jedes von einem Verdampfer gekühlt ist, welche in einem Kältekreis mit einem Verdichter und einem Verflüssiger liegen und über eine Steuereinrichtung mit Kältemittel beaufschlagbar sind.
Bei frischen Nahrungsmitteln, welche durch Eingefrieren über eine längere Zeitdauer konserviert werden sollen, ist man darauf bedacht, diese möglichst umgehend einem Einfrierprozeß zu unterziehen. Um zu vermeiden, daß das Gefriergut während des Eingefriervorganges aufgrund einer ungenügenden Gefriergeschwindigkeit Qualitätseinbußen, z.B. in Form einer geschmacklichen Beeinträchtigung erleidet, ist für ein möglichst rasches Gefrieren des Gefriergutes Sorge zu tragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gefriergerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart auszubilden, daß die Gefriergeschwindigkeit für Gefriergut auf einfache Weise deutlich erhöht ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Gefrierfächer unterschiedliches Nutzvolumen aufweisen, und von den in Reihenschaltung angeordneten Verdampfern gekühlt sind, von denen der im Gefrierfach größeren Nutzvolumens angeordnete Verdampfer dem anderen Verdampfer nachgeschaltet ist, welchem zulaufseitig ein in den Kältekreislauf durch ein Umlenkorgan einkoppelbares Reservoir für flüssiges Kältemittel vorgeschaltet ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist auf einfache Weise, lediglich durch die Auskopplung des mit flüssigem Kältemittel gefüllten Reservoirs die Möglichkeit geschaffen, den zur Kühlung des Gefrierfaches mit dem geringeren Nutzinhalt dienenden Verdampfer mit dem für beide Verdampfer ausgelegten Verdichter zu betreiben, wodurch infolge des an sich für diesen Verdampfer überdimensionierten Verdichters der Verdampfungsdruck im Kältekreis und somit die Verdampfungstemperatur in dem zur Kühlung des Gefrierfaches mit geringerem Nutzinhalt dienenden Verdampfer deutlich absinkt. Dadurch ist die Kälteleistung dieses Verdampfers deutlich gesteigert und somit ein wesentlich rascheres Durchgefrieren von frisch eingelegtem Gefriergut möglich. Außerdem ergibt sich für das Gefrierfach mit dem geringeren Nutzinhalt bei gleicher Wärmeisolation dieses Faches ein verringerter Wärmeeinfall, wodurch ebenfalls die Verdampfungstemperatur absinkt und somit die Kälteleistung des Verdampfers gesteigert ist. Des weiteren ist durch die Einkopplung des mit flüssigem Kältemittel gefüllten Reservoir ein für beide Verdampfer im wesentlichen leistungsoptimierter Betrieb und somit eine effiziente Kühlung der beiden Gefrierfächer möglich. Ferner ist durch die Auskopplung von flüssigem Kältemittel aus dem Kältekreislauf durch das Reservoir stets sichergestellt, daß der zur Kühlung des Gefrierfaches geringeren Nutzinhaltes dienende Verdampfer nie überfüllt betrieben ist, so daß sichergestellt ist, daß der Verdichter kein flüssiges Kältemittel ansaugen und somit Schaden nehmen kann.
Für die Kälteleistung gilt folgende Gleichung: $Q = k · A · ΔT$

Q: = Kälteleistung (W)
k: = Wärmedurchgangszahl (W/m²K)
A: = Kontaktfläche des Gefriergutes zu den Wärmetauschflächen (m²)
ΔT: = Temperaturdifferenz zwischen der Gefrierware und dem zu verdampfenden Kältemittel.

Wie die Gleichung zeigt, steigt die Kälteleistung proportional zur Temperaturdifferenz an, so daß die Gefriergeschwindigkeit für frisch eingelagertes Gefriergut durch das deutliche Absenken der Verdampfungstemperatur in dem zur Kühlung des Gefrierfaches geringeren Nutzinhaltes dienenden Verdampfer wesentlich gesteigert ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß das zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel dienende Reservoir und das zu dessen Einkopplung in den Kältemittelkreis dienende Umlenkorgan dem Verflüssiger nachgeschaltet ist.
Der Vorteil einer derartigen Lösung liegt einerseits darin, daß auf aufwendige wärmedämmende Maßnahmen zur Verhinderung des Wärmeflusses vom Verdichter zum Sammler, um die Sammlerfunktion, nämlich die Kondensation des in gasförmiger Phase vorliegenden Kältemittels sicherzustellen, weitestgehend entfallen kann. Andererseits liegt bei einer derartigen Ausführungsform das Kältemittel bereits in flüssiger Phase vor und steht somit der Kälteerzeugung unmittelbar zur Verfügung.
Entsprechend einer alternativen Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung, mit welcher eine zusätzliche Möglichkeit geschaffen ist, gegebenenfalls auftretenden, konstruktiven Gegebenheiten am Kühlmöbel Rechnung zu tragen, ist vorgesehen, daß das zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel dienende Reservoir und das zu dessen Einkopplung in den Kältemittelkreis dienende Umlenkorgan zwischen dem Verdichter und dem Verflüssiger angeordnet ist.
Entsprechend einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß das Reservoir zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel bei Betrieb beider Verdampfer durch das Umlenkorgan in den Kältemittelkreis eingekoppelt ist.
Durch diese Maßnahme steht dem Kältekreislauf die auf einen optimalen Energieverbrauch des Gefriergerätes abgestimmte Kältemittelmenge zur Verfügung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß das zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel dienende Reservoir bei Betrieb des im Gefrierfach geringeren Nutzvolumens angeordneten Verdampfers durch das Umlenkorgan aus dem Kältemittelkreis ausgekoppelt ist.
Hierdurch wird auf einfache Weise dem Kältekreislauf das sich in dem Reservoir angesammelte flüssige Kältemittel entzogen, wodurch die im Kältekreislauf verbleibende Kältemittelmenge optimal auf die zur Erreichung einer möglichst tiefen, für einen raschen Durchgefriervorgang von frischem Gefriergut geeigenete tiefe Verdampfertemperatur an dem zur Kühlung des Gefrierfaches geringeren Nutzvolumens dienenden Verdampfers ohne weitere zusätzliche Maßnahmen erreicht ist.
Besonders einfach einkoppelbar in den Kältemittelkreis ist das Reservoir, wenn nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß das Umlenkorgan als elektrisch ansteuerbares 3/2-Wege-Magnetventil ausgebildet ist.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß das elektrisch ansteuerbare Magnetventil durch eine elektronische Auswerteschaltung in Abhängigkeit der Temperatur im Gefrierfach mit dem größeren Nutzvolumen zur Ein- bzw. Auskopplung des Reservoirs in den Kältmittelkreis angesteuert ist.
Hierdurch ist erreicht, daß das Gefrierfach mit dem größeren Nutzvolumen bedarfsmäßig zwischenzeitlich mit Kältemittel versorgt ist, so daß ein unzulässiger Temperaturanstieg in diesem Fach stets sicher verhindert ist.
Gemäß einer letzten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Magnetventil-Auskopplung des Reservoirs aus dem Kältemittelkreis manuell durch die Betätigung eines elektrischen Schalters ansteuerbar ist.
Auf diese Weise kann ein Benutzer des Gefriergerätes je nach Bedarf ohne aufwendige Steuermaßnahen des Gefriergerätes rasch einen Schnellgefriervorgang für frisches Gefriergut einleiten.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen Haushalts-Gefrierschrank in schematischer Darstellung mit zwei thermisch voneinander getrennten Gefrierfächern unterschiedlichen Nutzinhaltes, mit darin angeordneten Verdampfern und einen Kältekreis, in welchem ein Sammler für flüssiges Kältemittel über ein in einer ersten Arbeitsstellung befindliches Magnetventil eingekuppelt ist und
Fig. 2: den Haushalts-Gefrierschrank nach Fig. 1, jedoch das Magnetventil in seiner zweiten Arbeitsstellung, in welcher das im Sammler angesammelte flüssige Kältemittel aus dem Kältemittelkreis ausgekoppelt ist.

In Fig. 1 ist ein rein schematisch dargestellter Haushalts-Gefrierschrank 10 gezeigt, in dessen wärmeisolierendem Gehäuse 11 zwei übereinander angeordnete Gefrierfächer 12 und 13 vorgesehen sind. Die Gefrierfächer 12 und 13, welche durch einen wärmeisolierend ausgebildeten Zwischenboden 14 thermisch voneinander getrennt sind, sind jeweils von einem Verdampfer 15 bzw. 16 gekühlt, die in Reihenschaltung zueinander angeordnet sind und weisen einen unterschiedlich großen Nutzinhalt auf, wobei das mit dem geringeren Nutzinhalt ausgestattete, von dem Verdampfer 15 gekühlte Gefrierfach 12 obenliegend angeordnet ist.
Die Verdampfer 15 und 16 sind Bestandteil einer Kälteanlage 17, welche einen zur gleichzeitigen Kühlung der beiden Gefrierfächer 12 und 13 ausgelegten Kältemittelverdichter 18 aufweist. Dieser ist auf seiner Druckseite mit einem Verflüssiger 19 strömungstechnisch verbunden, welcher ausgangsseitig mit einer Kältemittel-Leitungsverzweigung 20 ausgestattet ist. Diese dient zum Anschluß zweier Kältemittel-Leitungsabschnitte 21 und 22, von denen letzterer mit einem als Sammler für flüssiges Kältemittel dienenden Reservoir 23 ausgestattet ist. Die Leitungsabschnitte 21 und 22 sind jeweils einem Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden, elektrisch ansteuerbaren, als Umlenkorgan dienenden Magnetventil 24 zugeführt, welches durch eine elektronische Auswerteschaltung in Abhängigkeit der im Gefrierfach 13 mit dem größeren Nutzvolumen herrschenden Temperatur angesteuert ist und welches zwei Arbeitsstellungen I und II aufweist, von denen in letzterer das Reservoir 23 in den Kältekreislauf eingekoppelt ist. Ausgangsseitig ist das Magnetventil 24 mit einem zur Druckreduzierung des vom Verflüssiger 19 zuströmenden flüssigen Kältemittels dienenden Drosselrohr 25 verbunden, welches spiralenartig ausgebildet und welches an die nicht gezeigte Einspritzstelle des Verdampfers 16 angeschlossen ist.
In den Fig. 1 und 2 sind durch verstärkt ausgezogene Linien unterschiedliche Betriebszustände des Haushalts-Gefrierschrankes 10 und der Kälteanlage 17 dargestellt, wobei der in Fig. 1 gezeigte Betriebszustand den "Normalbetrieb" darstellt, in welchem das Magnetventil 24 in seiner Arbeitsstellung II betrieben ist, in welcher das Reservoir 23 in den Kältekreislauf mit eingebunden ist und somit die zur Kühlung beider Verdampfer 15 und 16 erforderliche Kältemittelmenge im Kältekreislauf von dem Kältemittelverdichter 18 umgewälzt ist, so daß die Gefrierfächer 12 und 13 ihre bestimmungsgemäße Betriebstemperatur erreichen. Hierbei wird der vom Kältemittelverdichter 18 erzeugte Kältemittelfluß über den Verflüssiger 19, dem Reservoir 23 und dem Drosselrohr 25 dem in der Reihenschaltung der beiden Verdampfer 15 und 16 vorgeschalteten Verdampfer 15 zugeführt, von dessen Ausgangsseite das flüssige Kältemittel in den Verdampfer 16 einströmt, von welchem es in dampfförmigem Zustand vom Kältemittelverdichter 18 angesaugt wird.
Für den Fall, daß nun frisches Gesfriergut rasch durchgefroren werden soll, wird das Magnetventil 24 durch eine manuelle Betätigung eines nicht dargestellten elektrischen Schalter am Haushalts-Gerfrierschrank 10 in seine Arbeitsstellung I gebracht, in welchem das als Sammler für flüssiges Kältemittel dienende Reservoir 23 aus dem Kältekreis ausgekoppelt ist. Durch die Auskopplung wird das Reservoir 28 nicht mehr von flüssigem Kältemittel durchströmt, so daß das Reservoir 23 eine im Verhältnis zum Verflüssiger 19 tiefere Temperatur aufweist, wodurch sich flüssiges Kältemittel im Reservoir 23 sammelt. Dieses ist hinsichtlich seines Fassungsvermögens für flüssiges Kältemittel derart ausgelegt, daß im Kältekreis nur noch die zur Kühlung des Verdampfers 15 notwendige Kältemittelmenge verbleibt, wodurch sichergestellt ist, daß dann der Verdampfer 15 nicht überfüllt betrieben ist und kein flüssiges Kältemittel vom Verdichter 18 angesaugt werden kann. Der Verdichter 18, der hinsichtlich seines Fördervolumens an sich für die Beaufschlagung beider Verdampfer 15 und 16 mit Kältemittel ausgelegt ist, wird quasi stark unterfüllt betrieben, wodurch der Verdampfungsdruck des Kältemittels und somit die Verdampfungstemperatur wesentlich abgesenkt ist, so daß bei dieser Betriebsweise des Haushalts-Gefrierschrankes 10 eine deutlich tiefere, den Gefriervorgang von frischem Gefriergut deutlich beschleunigende Temperatur im Gefrierfach 12 erreicht ist.
Nachdem die für ein rasches Durchgefrieren im Gefrierfach 12 notwendige Tiefkühltemperatur erreicht ist, schaltet die elektronische Auswerteschaltung die beiden Steuermittel in ihren beide Gefrierfächer 12 und 13 mit Kältemittel beaufschlagenden Betriebszustand um.
Gute Gefriergeschwindigkeiten für das Gefriergut im Gefrierfach 12 haben sich bereits ergeben, wenn dessen Nutzinhalt kleiner oder gleich einem Fünftel des Nutzinhaltes des Gefrierfaches 13 beträgt.
Entgegen dem beschriebenen Ausführungsbeispiel können die Verdampfer 15 und 16 auch als Drahtrohrverdampfer mit in verschiedenen Höhenlagen angeordneten Verdampferetageren ausgebildet sein.

Claims

Gefriergerät mit wenigstens zwei innerhalb seines wärmeisolierenden Gehäuses angeordneten, thermisch voneinander getrennten Gefrierfächern, von denen jedes von einem Verdampfer gekühlt ist, welche in einem Kältekreis mit einem Verdichter und einem Verflüssiger liegen und mit Kältemittel beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefrierfächer (12, 13) unterschiedliches Nutzvolumen aufweisen und von den in Reihenschaltung angeordneten Verdampfern (15, 16) gekühlt sind, von denen der im Gefrierfach (13) größeren Nutzvolumens angeordnete Verdampfer (16) dem anderen Verdampfer (15) nachgeschaltet ist, welchem zulaufseitig ein in den Kältekreislauf durch ein Umlenkorgan einkoppelbares, zur Steuerung der Kältemittelmenge dienendes Reservoir (23) zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel vorgeschaltet ist.
Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel dienende Reservoir (23) und das zu dessen Einkopplung in den Kältemittelkreis dienende Umlenkorgan dem Verflüssiger (19) nachgeschaltet ist.
Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel dienende Reservoir (23) und das zu dessen Einkopplung in den Kältemittelkreis dienende Umlenkorgan zwischen dem Kältemittelverdichter (18) und dem Verflüssiger (19) angeordnet ist.
Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (23) zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel bei Betrieb beider Verdampfer (15, 16) durch das Umlenkorgan in den Kältemittelkreis eingekoppelt ist.
Gefriergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir (23) bei Betrieb des im Gefrierfach (12) geringeren Nutzvolumens angeordneten Verdampfers (15) durch das Umlenkorgan aus dem Kältekreis ausgekoppelt ist.
Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkorgan dem zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel dienenden Reservoir (23) ausgangsseitig nachgeschaltet ist.
Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlenkorgan als elektrisch ansteuerbares 3/2-Wege-Magnetventil (24) ausgebildet ist.
Gefriergerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch ansteuerbare Magnetventil (24) durch eine elektronische Auswerteschaltung in Abhängigkeit der Temperatur im Gefrierfach (13) mit dem größeren Nutzvolumen zur Ein- bzw. Auskopplung des Reservoirs (23) in den Kältemittelkreis angesteuert ist.
Gefriergerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch ansteuerbare Magnetventil (24) zur Auskopplung des Reservoirs (23) aus dem Kältemittelkreis manuell durch die Betätigung eines elektrischen Schalters ansteuerbar ist.