Einkreiskältesystem
Die Erfindung betrifft ein Einkreiskältesystem mit einem wahlweise anhand von Umlenkmitteln in seinen Kältekreislauf schaltbaren Reservoir zur Aufnahme von Kältemittel und wenigstens zwei Verdampfern, von denen der in der Reihenschaltung nachgeordnete Verdampfer hinsichtlich seiner Temperatur durch den Kältemittelentzug anhand des Reservoirs gesteuert ist.
Bei einem bekannten Mehrtemperaturenkühlschrank mit in einem Einkreiskältesystem liegenden Gefrierfach, einem Frischkühlfach und einem Normalkühlfach ist auf der Druckseite seines Verdichters ein durch ein Magnetventil in den Kältemittelkreislauf schaltbarer Sammler vorgesehen. Dieser dient dazu, in Abhängigkeit der Stellung eines im Kühlfach angeordneten Temperaturreglers dem Kältekreislauf unterschiedliche Mengen flüssigen Kältemittels zu entziehen. Befindet sich der Temperaturregler in seiner Reglerstellung „Warm" so ist dem Kältekreislauf gerade soviel Kältemittel entzogen, daß der am Ende der Reihenschaltung der Verdampfer liegende Normalkühlfachverdampfer nicht mehr mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist, während der im Kältekreislauf unmittelbar vor ihm liegende Frischkühlfachverdampfer mit der zu seiner bestimmungsgemäßen Kühlung ausreichenden Menge flüssigen Kältemittels durchströmt ist. Um eine derartige gezielte Verarmung des Kühlfachverdampfers an flüssigem Kältemittel herbeiführen zu können, ist eine eng tolerierte Füllmenge des Kältesystems mit flüssigem Kältemittel erforderlich, wobei eine funktionsbedingt in sehr engen
Toleranzgrenzen vorgeschriebene Kältemittelmenge beim Befüllen des Kältekreislaufes eine sehr enge sogenannte Füllbreite bedingt, wodurch der Befüllvorgang des Kältekreislaufes hinsichtlich der Füllmenge nicht nur einer sehr genauen Überwachung, sondern auch einer sehr feinen Dosierung bedarf. Die Folge davon ist, daß der Befüllungsvorgang zeitaufwendig und kostenträchtig ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Einkreiskältesystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen konstruktiven Maßnahmen, insbesondere hinsichtlich der durch minimale und die maximale Kältemittelfüllmenge bestimmte Füllbreite zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der in Reihenschaltung vorgelagerte Verdampfer eine Kältemittelkanalanordnung aufweist, welche zumindest weitestgehend mit zum Puffern von flüssigem Kältemittel dienenden Sammelmitteln ausgestattet ist.
Durch die Einbringung von Sammelmitteln in die Kältemittelkanalanordnung des vorgelagerten Verdampfers ist in diesem ein Stauraum für flüssiges Kältemittel geschaffen, wodurch sich das flüssige Kältemittel für den Fall, daß der nachgelagerte Verdampfer temperaturbedingt aus dem Kältekreislauf ausgekoppelt ist, in dem ersteren Verdampfer ablagern kann, so daß zumindest weitestgehend sichergestellt ist, daß der letztere Verdampfer nicht in ungewollter Weise mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist. Durch diese Puffermaßnahme im vorgeschalteten Verdampfer sind die Füllgrenzen des Verdampfersystems mit flüssigem Kältemittel, nämlich die für die bestimmungsgemäße Kältefunktion erforderliche Mindestfüllmenge sowie die maximal mögliche Füllmenge deutlich weiter voneinander beabstandet, wodurch sich die Füllbreite des Kältegerätes wesentlich erhöht, so daß die Befüllung des Verdampfersystems im Fertigungsdurchlauf einer Kältegerätegroßserienfertigung in einem wesentlichen weiteren Toleranzfeld und somit in einer deutlich verkürzten Befüllungszeit erfolgen kann.
Mit besonders einfachen, konstruktiven Mitteln kann die Füllbreite des zu befüllenden Verdampfersystems noch gesteigert werden, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Sammelmittel aus einer Kombination von wenigstens einem Kältemittelsammler und einem hinsichtlich seines Fassungsvolumens gegenüber einem Einfachkanal vergrößerten Kanalabschnitt gebildet sind.
Eine erhebliche Stauraumvergrößerung zum Zwecke einer Ausweitung der Füllgrenzen des Verdampfersystems und somit einer Steigerung der Füllbreite des letzteren ergibt sich, wenn nach einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß der Kältemittelsammler und der vergrößerte Kanalabschnitt in Reihenschaltung hintereinander angeordnet sind, wobei der Kältemittelsammler dem vergrößerten Kanalabschnitt in Fließrichtung des zwangsweise umgewälzten Kältemittels nachgelagert ist. Ferner bewirkt die Nachlagerung des Kältemittelsammlers, daß das flüssige Kältemittel im vorgelagerten Verdampfer zumindest weitestgehend zurückgehalten und ein Transport des flüssigen Kältemittels durch ein sogenanntes „Mitreißen" in den nachgeordneten Verdampfer unterbunden ist.
Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß dem Kältemittelsammler in Fließrichtung des zwangsweise umgewälzten Kältemittels ein weiterer, in einen Kältemittelverbindungskanal zum nachgeordneten Verdampfer eingebrachter, hinsichtlich seines Fassungsvolumens vergrößerter Kanalabschnitt nachgeschaltet ist.
Durch eine derartige Maßnahme ist nicht nur ein weiterer Pufferraum geschaffen, sondern zusätzlich auch noch besonders sichergestellt, daß beim Betrieb des Kältemitteiverdichters das flüssige Kältemittel deutlich weniger stark mitgerissen wird und somit eine ungewollte Kühlung des einen gewissen Zeitabschnitt aus dem Kältekreislauf ausgeblendeten Verdampfer sichergestellt ist.
Nach einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der
Erfindung ist vorgesehen, daß sich der vergrößerte Kanalabschnitt des
Kältemittelverbindungskanals zumindest in den Anfangsbereich des nachgeordneten Verdampfers erstreckt.
Durch diese Maßnahme in Verbindung mit den am vorgelagerten Verdampfer vorgenommenen Maßnahmen, nämlich der Schaffung eines Kältemittelsammlers und die eines vergrößerten Kanalabschnittes ist eine besonders effektive Stauraumvergrößerung zur Pufferung von flüssigem Kältemittel geschaffen, wodurch sich die Füllbreite des Verdampfersystems mit flüssigem Kältemittel besonders deutlich erhöhen läßt. Ferner ist für jeden der beiden Verdampfer eine zumindest weitestgehend über deren Fläche gleichmäßige Kälteübertragung geschaffen.
In der Großserie besonders fertigungsfreundlich herstellen lassen sich die Verdampfer, wenn nach einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Verdampfer durch Platinenabschnitte einer nach dem Roll-Bond-oder nach dem Z-Bond-Verfahren hergestellten Verdampferplatine gebildet sind.
Besonders zweckmäßig ausbildbar ist ein Kühlgerät mit Verdampfern, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Verdampfer eine unterschiedliche Kälteleistung aufweisen, wobei der nachgeordnete Verdampfer geringerer Kälteleistung als Kühlfachverdampfer und der andere als Frischkühlverdampfer ausgebildet ist.
Gemäß einer letzten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Verdampferplatine drei als Verdampfer dienende Platinenabschnitte umfaßt, von denen der in Reihenschaltung voraneilende als Gefrierfachverdampfer, der unmittelbar nachfolgende als Frischkühlverdampfer und der diesem nachgelagerte als Kühlfachverdampfer ausgebildet ist.
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In Verbindung mit den Kältemittelpuffermaßnahmen innerhalb des dem Kühlfachverdampfer vorgelagerten Frischkühlfachverdampfers läßt sich nicht nur die Füllbreite des Verdampfersystems mit flüssigem Kältemittel zumindest auf den doppelten Wert gegenüber der herkömmlichen Verdampfersysteme steigern, sondern auch sicherstellen, daß der Kühlfachverdampfer für den Fall, daß das Reservoir zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel innerhalb des Kältekreislaufes geschaltet ist, nicht mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt und somit bestimmungsgemäß nicht gekühlt ist. Gleichzeitig ist die Kältemittelmenge aber geeignet, am Gefrierfachverdampfer die volle Kälteleistung zu erhalten.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Die einzige Figur zeigt eine in ein Einkreiskältesystem eingebundene Verdampferplatine mit drei Verdampfern, von denen der in der Reihenschaltung der Verdampfer zwischen den beiden Verdampfern angeordnete Frischkühlfachverdampfer mit Sammelmitteln zur Pufferung von Kältemittel ausgestattet ist.
In der einzigen Figur ist in vereinfachter schematischer Darstellung ein Einkreiskältesystem 10 gezeigt, welches einen Verdichter 11 und einen Verflüssiger 12 aufweist, an dessen Ausgang ein zur Aufnahme von flüssigem Kältemittel dienendes Reservoir 13 vorgesehen ist, welches über ein von einer nicht gezeigten Steuerelektronik angesteuerten Drei-/Zweiwegemagnetventil 14 in den Kältekreislauf schaltbar ist. Dem Magnetventil 14 ist an seiner Ausgangsseite ein Trockner 15 nachgeordnet, welchem wiederum eine als Kapillarrohr ausgebildete Drossel 16 nachgelagert ist. Das Kapillarrohr 16 ist einem zu einer einstückigen Verdampferplatine 17 gehörende Platinenabschnitt 18 zugeführt, welcher in seiner Einbaulage als u-förmig abgewinkelter Gefrierfachverdampfer ausgebildet ist, in dessen durch einen seiner Schenkel gebildeten Decke das Kapillarrohr 16 verprägt ist und als Einspritzstelle 19 dient. An die Einspritzstelle 19 schließt sich ein über die Fläche des Platinenabschnitts 18 geführter Kältemittelkanal 20 an, welcher als sogenannter Einfachkanal aus der Decke des Gefrierfachverdampfers
herausgeführt und über einen an die Verdampferplatine 17 mitangeformten Verbindungssteg 21 als Einfachkanal einem als Frischkühlfachverdampfer ausgebildeten Platinenabschnitts 22 zugeführt ist, welcher kältetechnisch dem als Gefrierfachverdampfer ausgebildeten Platinenabschnitt 18 nachgeordnet ist. Der als Einfachkanal dem Platinenabschnitt 22 zugeführte Kältemittelkanal 20 weist innerhalb des Platinenabschnitts 22 einen im Hinblick auf den Querschnitt des Einfachkanals mit deutlich vergrößertem Kanalquerschnitt ausgestatteten Kanalabschnitt 23 auf, welchem ein über einen Einfachkanalabschnitt angebundener Kältemittelsammler 24 nachgeschaltet ist, welcher zusammen mit dem vergrößertem Kanalabschnitt 23 als Puffer für flüssiges Kältemittel innerhalb des Platinenabschnitts 22 dient. Durch den ausgangsseitig am Platinenabschnitt 22 angeordneten Kältemittelsammler 24, insbesondere durch dessen sackähnlichen Aufbau, wird zugleich zumindest weitestgehend sichergestellt, daß flüssiges Kältemittel beim Betrieb des Kältemittelverdichters 11 innerhalb des Platinenab- Schnitts 22 zurückgehalten ist. Dem Kältemittelsammler 24 ist ausgangsseitig ein ebenfalls in seinem Querschnitt vergrößerter Kanalabschnitt 25 des Kältemittelkanals 20 nachgelagert, welcher zumindest zu einem bestimmten Teil seiner Länge innerhalb des Verbindungssteges 21 angeordnet ist und welcher auf seiner dem Kältemittelsammler 24 zugewandten Zuflußseite einen als Doppelkanal 26 ausgebildeten Kanalteil aufweist, welcher ausschließlich auf dem Verbindungssteg 21 vorgesehen ist. Der Doppelkanal 26 ist in einem ähnlich dem vergrößerten Kanalabschnitt 23 ausgebildeten Kanalteil 27 des Kanalabschnittes 25 zusammengeführt, wobei der Kanalteil 27 über einen Teil seiner Länge innerhalb des Verbindungssteges 21 angeordnet ist, während sein überwiegender Längenabschnitt innerhalb eines dem Platinenabschnitt 22 kältetechnisch nachgelagerten, als Kühlfachverdampfer dienenden Platinenabschnitt 28 vorgesehen ist. Im Anschluß an den Kanalteil 27 innerhalb des Platinenabschnitts 28 ist der Kältemittelkanal 20 wiederum als Einfachkanal weitergeführt und über den Verbindungssteg 21 auf den Platinenabschnitt 18 zurückgeführt, wo er in dessen Deckenabschnitt an einer Absaugstelle 29 mündet.
Neben der beispielsweise im Roll-Bond- oder Z-Bond-Verfahren hergestellten Verdampferplatine 17 ist die Erfindung auch auf einzelne Verdampferplatinen anwendbar.