DE3235949A1 - Kuehlschrank - Google Patents
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Description
PHN.10.163. ^3 19.5.82
"Kühlschrank"
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kühlschrank mit einem Gefrierraum und einem Kühlraum, welcher Kühlschrank
mit einem ein Kühlmittel enthaltenden primären Kühlsystem mit einem in dem Gefrierraum angeordneten
primären Verdampfer, und mit einem ebenfalls ein Kühlmedium
enthaltenden sekundären Kühlsystem mit einem in dem Kühlraum angeordneten sekundären Verdampfer und mit einem mit
dem primären Verdampfer in Wärmeaustausch stehenden sekundären
Kondensor versehen ist, an welches sekundäre Kühlsystem ein Behälter angeschlossen ist, in dem sich ein
Adsorptionsmittel für das Kühlmittel befindet.
Ein derartiger Kühlschrank ist aus der
U.S. Patentschrift 2.433.188 bekannt. Darin wird als Adsorptionsmittel (im wesentlichen Absorption) ein Mineralöl
verwendet. Die Menge Absorptionsmittel und die Menge Kühlmittel ist dabei derart gewählt, dass die Temperatur
in dem Kühlraum bei unterschiedlichen Temperaturen des Raumes, in dem der Kühlschrank steht, konstant ist.
Der Nachteil dieses Kühlschrankes ist, dass das Absorptions-
mittel eine Flüssigkeit ist, wodurch die Lage des Behälters und damit die Lage des Kühlschrankes nur innerhalb beschränkter
Grenzen geändert werden kann.
Namentlich beim Transport des Kühlschrankes muss
man dabei grosse Sorgfalt betrachten. Auf jeden Fall muss
vermieden werden, dass das 01 oder der Oldampf in das
Kühlsystem gelangt, da dieses 01 nicht mehr aus dem Kühlsystem kommt, wodurch die Absorptionskapazität sowie die
Wärmetransportkapazitat in dem Kühlsystem abnimmt.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die Kühlkapazität des Kühl-
systems fiber die Umgebungstemperatur an die erforderliche
Kühlkapazität angepasst wird. Die Geschwindigkeit dieser Anpassung ist klein. Von einer richtigen Regelung ist im
wesentlichen keine Rede.
PHN.10.163 X' L 19.5.82
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, einen Kühlschrank
zu schaffen, bei dem der Behälter lagenunabhängig ist, einer Einstellung einer gewünschten Temperatur sowie
eine schnelle Temperaturregelung möglich ist.
Der erfinduiigsgeraässe Kühlschrank weist dazu
das Kennzeichen auf, dass als Adsorptionsmittel ein Feststoff verwendet wird, der mittels eines in einen elektrischen
Regelkreis aufgenommen elektrischen Heizelementes er— wärmbar ist, welcher Regelkreis ein in dem Kühlraum angeordnetes
temperaturempfindliches Element enthält, das das Heizelement zum Beibehalten eines bestimmten Temperaturpegels
in dem Kühlraum steuert.
Der Vorteil der Verwendung eines Feststoffes als Adsorptionsmittel ist, dass man frei ist in der Wahl der
Lage des Behälters. In Kombination mit dem Regelkreis ist man auch frei in der Anordnungswahl des Behälters innerhalb
oder ausserhalb des Kühlschrankes.
Vorzugsweise wird als Adsorptionsmittel Silikagel
und als Kühlmittel für das sekundäre Kühlsystem CF0Cl2
verwendet.
Andere Kombinationen von Kühl- und Adsorptionsmitteln, die in einem derartigen Kühlschrank verwendet
werden können sind: CClF0-CClF0 (Freon RI lh) in Zeolith vom
Typ MSI3X, CClF2-CF3(Freon RI15) in Zeolith vom Typ MS 13X
oder in aktiviertem Aluminiumoxyd, CH(CHo)o (isobutan)'
in Zeolith vom Typ MSI3X, NH in Zeolith MS vom Typ 4A,
5A oder I3X.
Die Verwendung von Kombination CF0Cl0 (Freon R12)
und des Feststoffes Silikagel bietet weiterhin den Vorteil, dass das Adsorptionsvermögen von Silikagel für CF0Cl0 bei
einer Temperatur von etwa O gross ist und dass das Desorptionsvermögen bei. einer Temperatur von etwa 100 C
gross ist. Auch die Adsorptions-/D3sorptionsgeschwindigkeit von CF0Cl0 in Silikagel ist in dem ganzen Temperaturbereich
gross. Es tritt keine Hysterese auf für Adsorption/ Desorption. Die Kombination ist ausserdem bis 180 C gut
chemisch stabil.
PHN. 10.163 JZ"&-<
19.5.82
Auch die genannten anderen Kombinationen sind chemisch, stabil und haben ausreichendes Adsorptions—/
Desorptionsvermögen.
Bei einer guten und schnellen Regelung des Kühl— systems ist es wichtig, dass ein Heizelement verwendet wird
zum Erwärmen des Adsorptionsmittels damit mehr Kühlmittel in den Kreislauf gebracht werden kann um sich am Wärme—
transport zu beteiligen. Bei Verwendung eines 01s als Adsorptionsmittel liefert dies Schwierigkeiten, da bei
Erwärmung von 01 über zirka 150 C das 01 chemisch unstabil
wird. Diese Temperatur von 150°C wird mindestens als
örtliche erhöhte Temperatur (Spottemperatur) erreicht,
wenn das Heizelement in 01 angeordnet ist, was für eine gute und schnelle Regelung erwünscht ist.
^ Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0.000.217
ist zwar ein Kühlschrank bekannt, bei dem für die Temperaturregelung die Grosse der sekundären Kondensationswandober—
fläche mit Hilfe eines Regelgases, das in einem Feststoff, Zeolith, adsorbiert bzw. desorbiert wird, geändert, aber
bei diesem Kühlschrank müssen bei der Herstellung Anforderungen gestellt werden, die den Gestehungspreis eines derartigen
Kühlschrankes beeinträchtigen. So müssen aus dem Zeolith alle Fremdstoffe namentlich Wasser, entfernt werden.
Dieses sogenannte Aktivieren muss mittels einer Evakuierung
2^ bei relative hoher Temperatur und während langer Zeit
(7.10~ Torr, 4-500C, mindestens k Stunden) erfolgen.
Das Aktivieren von Silikagel geht viel schneller und bei niedrigerer Temperatur (7.10 Torr 200 C und 6 Minuten).
Dies bedeutet, dass dieses Verfahren sogar am Fliessband bei der Herstellung des Kühlschrankes erfolgen könnte.
E i nr; andere Anforderung ist, dass die» Füllung; des Kühlmedium«
an ziemlich strengen Grenzen gebunden, ist. Zu viel
Kühlmittel ergibt einen unzulässigen hohen Druck in dem System beim Isolieren des Kühlschrankes, wobei dieser bis
3^ etwa 75 C erwärmt wird. Zu wenig Kühlmittel bedeutet, dass
der Verdampfer nicht völlig benetzt wird, so dass die Kühlleistung niedriger sein wird. Bei den erfindungsgemässen
Kühl sch ranken si.al diese Grenzen nicht so eng,
O W * O I*
PHN.10.163 ^ to. 19.5.82
weil eine grössere Menge Kühlmittel CF2CIp nicht zu
höheren Drücken führt, da das Adsorptionsmittel Silikagel das Kühlmittel CP2Cl2 festhält und folglich die Dampfspannung
niedrig hält. Auch die Füllung mit Regelgas muss innerhalb enger Toleranzen erfolgen. Zu viel bedeutet, dass
die Kühlleistung zu niedrig wird, zu wenig bedeutet, dass das sekundäre Kühlsystem nicht ausgeschaltet werden kann.
Bei dem Kühlschrank nach der Erfindung fehlt das Regelgas.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung der zwei Kühlsysteme in einem Kühlschrank,
Figur 2 einen elektrischen Regelkreis für den Kühlschrank nach Figur 1 .
Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Kühlschrank
angegeben, der aus einem Gefrierraum 2 und einem Kühlraum aufgebaut ist. Der Gefrierraum 2 wird mittels eines
primären Kühlsystems gekühlt, das.aus einem Kompressor k,
einem primären Kondensator 5, einer als Verengung wirksamen Kapillare 6 und einem primären Verdampfer J besteht.
Das primäre Kühlsystem enthält ein normales Kühlmittel, wie Freon R12(CF„C12). Die Temperatur im Gefrierraum 2
wird thermostatisch geregelt und der Temperaturpegel ist auf nicht angegebene bekannte Art und Weise einstellbar.
Der Kühlraum wird mittels eines sekundären Kühlsystems gekühlt, dessen sekundäres Kondensorrohr 9 sich in
einer isolierten Aussenwand des Gefrierraumes 2 befindet.
Das sekundäre Kondensorrohr 9 hat eine Kondensationswand
10, die mit dem primären Verdampfer 7 in wärmeleitenden
Kontakt gebracht ist. Das sekundäre Kühlsystem enthält als Kühlmittel vorzugsweise ebenfalls Freon R12 (CF Cl2).
Das sekundäre Verdampferrohr 8 und das sekundäre Kondensorrohr
9 werden durch ein einziges Rohr gebildet. Der Wärme— transport in dem sekundären Kühlsystem erfolgt dadurch,
dass das flüssige Kühlmittel in dem Verdampfer 8 verdampft und danach an der Oberfläche der Kondensationswand 10
PHN.10.163 X?' 19.5.82
kondensiert. Das kondensierte Kühlmittel strömt durch die Schwerkraft zu dem sekundären Verdampferrohr zurück und
kühlt auf diese Weise den Kühlraum 3. Das flüssige Kühlmittel strömt längs der Innenwand des Verdampferrohrs und
die Grosse der benetzten Verdampferoberfläche bestimmt
das Ausmass an Kühlung.
Das Regeln der Temperatur in dem Kühlraum 3 erfolgt durch Änderung der Kühlmittelmenge in dem sekundären
Kühlsystem. Dazu mündet das obere Ende 11 des
1^ sekundären Kondensorrohres 9 in einen Behälter 12.
Der Behälter kann jedoch an jeder beliebigen Stelle innerhalb oder ausserhalb des Kühlschrankes angeordnet werden
und an jeder beliebigen Stelle an das sekundäre Kühlsystem angeschlossen werden. In dem Behälter befindet sich ein
poröses Adsorptionsmittel 13> vorzugsweise Silikagel, das
mittels eines in einen elektrischen Regelkreis aufgenommenen
Heizelementes 14 erwärmbar ist. Der Regelkreis ist in
Figur 2 dargestellt und entspricht nahezu dem Regelkreis, wie dieser in der europäischen Patentanmeldung EP 0.000.217
beschrieben worden ist. Das temperaturmempfindliche Element
R-__ _, das sich in dem Kühlraum befindet, muss jedoch an
einer anderen Stelle an den Regelkreis angeschlossen werden,
da das Heizelement 14 eingeschaltet werden muss, wenn die
Temperatur im Kühlraum 3 sinkt.
*5 Die Regelung der Temperatur im Kühlraum 3 geschieht
wie folgt: durch Wärmelecken steigt die Temperatur im Kühlraum. Dies wird von dem temperaturempfindlichen
Element RWTr detektiert. Über den elektrischen Regelkreis
wird nun das Heizelement λΚ eingeschaltet. Das Adsorptions-
^ mittel wird erwärmt und das in dem Adsorptionsmittel
adsorbierte Kühlmittel wird desorbiert, wodurch mehr Kühlmitteldampf in das sekundäre Kühlsystem gelangt. Es stellt
sich ein neues Druckgleichgewicht ein, wobei mehr Kühlmittel in flüssiger Form vorhanden ist und der Verdampfer
über eine grössere Oberfläche benetzt ist. Dadurch wird der Kühlraum mehr gekühlt und die Temperatur sinkt bis das
Heizelement wieder ausgeschaltet wird. Das Adsorptionsmittel
PHN.10.163 β^ Q 19.5.82
kühlt ab und das Kühlmittel wird allmählich wieder adsorbiert bis die Temperatur im Kühlraum 3 wieder einen
bestimmten Ternperaturpegel erreich I: und das Heizelement
wieder eingeschaltet wird.
5
Claims (1)
- • >PHN.ΙΟ.163 J^ 19.5.82"PATENTANSPRÜCHE":Kühlschrank mit einem Gefrierraum und einem Kühlraum, welcher Kühlschrank mit einem ein Kühlmittel enthaltenden primären Kühlsystem mit einem in dem Gefrierraum angeordneten primären Verdampfer, und mit einem eben-5falls ein Kühlmittel enthaltenden sekundären Kühlsystem mit einem in dem Kühlraum angeordneten sekundären Verdampfer und mit einem mit dem primären Verdampfer in Wärmeaustausch stehenden sekundären Kondensor versehen ist, an welchessekundäre Kühlsystem ein Behälter angeschlossen ist, in dem 10sich ein Adsorptionsmittel für das Kühlmittel befindet, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel ein Feststoff verwendet wird, der mittels eines in einen elektrischen Regelkreis aufgenommenen elektrischen Heizelementes erwärmbar ist, welcher Regelkreis ein in demKühlraum angeordnetes temperaturempfindliches Element enthält, das das Heizelement zur Beibehaltung eines bestimmten Temperaturpegels in dem Kühlraum steuert.2. . Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel Silikagel und alsKühlmittel für das sekundäre Kühlsystem CP Cl verwendet wird.3. . Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel Zeolith von Typ MS13X und als Kühlmit.tel für das sekundäre Kühlsystem eines der Kühlmittel aus der Reihe CClF0-CClP0, CClFo-CF0,ti. ti. ^JCH(CH ), NH0 verwendet wird.h. Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel aktiviertes Aluminiumoxyd und als Kühlmittel für das sekundäre Kühlsystem 30verwendet wird.5. Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , dass als Adsorptionsmittel Zeolith vom Typ MS kAW * - Λr <♦ «ι*PHN. 10. 163 & J. 19.5.82und als Kühlmittel für das sekundäre Kühlsystem NH„ verwendet wird.6. Kühlschrank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel Zeolith vom Typ MS 5A 5 und als Kühlmittel für das sekundäre Kühlsystem NH„ verwendet wird.
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