DE69410823T2

DE69410823T2 - Kältetauscher, verfahren zu seiner regelung und eine kälteanlage mit einem solchen kältetauscher

Info

Publication number: DE69410823T2
Application number: DE69410823T
Authority: DE
Inventors: Francois F-44980 Ste-Luce Lego
Original assignee: MC International SA
Current assignee: Johnson Controls Enterprises SAS
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2014-12-01
Also published as: EP0730719A1; WO1995015467A1; US5704221A; ES2118541T3; JPH09505879A; FR2713320A1; DE69410823D1; EP0730719B1; ATE166958T1; CA2178080A1; FR2713320B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung nach der Präambel des Patentanspruchs 1 und ein Steuerverfahren einer derartigen Kühleinrichtung.
Bei der Kühleinrichtung kann es sich um einen Kühlraum, eine Gefrier- oder Tiefgefrierkammer, eine Kühltruhe im Verkaufsbereich oder eine Kühlvitrine oder ähnlich handeln.
Eine derartige Einrichtung umfaßt eine einen Kühlraum abgrenzende Karosserie, in dem eine gegebene - niedrige - Temperatur aufrechterhalten werden muß. Zu diesem Zweck sind Luftumlaufmittel Vorgesehen, die geeignet sind, innerhalb dieses Kühlraums Luft umzuwälzen, und mindestens ein Austauscher, der von einem Kältemittel oder einem Kälteübertragungsmittel durchlaufen wird.
Ein derartiger Austauscher besteht üblicherweise aus einer Batterie mit mehreren Mänteln und mehreren Reihen.
Nach der Unterlage US-A-5 031 413, die die Merkmale der Präambel des Patentanspruchs 1 offenbart, besteht die Batterie aus zwei einander ähnlichen, parallel angebrachten und voneinander durch Abtrennungen getrennten Elementen. Jedes Element hat seinen eigenen Luftstrom und seinen eigenen Ventilator. Diese Struktur ermöglicht die Aufrechterhaltung eines ausreichenden Feuchtegrads, wobei die Verdampfer stets abwechselnd funktionieren.
Die Unterlage GB-A-2 164 133 betrifft ebenfalls eine Struktur zur Aufrechterhaltung eines ausreichenden Feuchtegrads in einer Kühlvitrine. Die Struktur umfaßt zwei parallel angebrachte Verdampfer, wovon der eine eine Kühlfunktion und der andere eine Befeuchtungsfunktion gewährleistet.
In der Unterlage US-A-4 373 353 wird eine Klimatisierungsanlage beschrieben, die eine Vielzahl von Verdampfern umfaßt, um die Überlastung des Kompressors zu vermeiden.
Die Erfindung soll die Gewährleistung des Abtauens eines Austauschers einer Kühleinrichtung ermöglichen und gleichzeitig im Kühlraum, der dieser Einrichtung zugeordnet ist, eine annehmbare und den Anforderungen entsprechende Kühltemperatur aufrechterhalten, sowie eine zu hohe Kühlleistung in Bezug auf den Bedarf Vermeiden.
Das Abtauen darf in der Tat nicht zu einem Temperaturanstieg führen, der, wenn er zu hoch ist, einen Nachteil darstellt, insbesondere wenn die sich im Kühlraum befindenden Produkte wärmeempfindlich sind.
Weiters ist es aus wirtschaftlichen Gründen wünschenswert, daß die Kühlleistung der Einrichtung den tatsächlichen Bedarf nicht zu stark überschreitet.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung nach einem ersten Gesichtspunkt eine Kühleinrichtung vor, wie sie bereits vorstehend erwähnt wurde, und die die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 umfaßt.
Nach einem anderen Merkmal umfaßt der Austauscher, der Wärmeaustauschmittel beinhaltet, weiterhin Luftumlaufmittel auf den Wärmeaustauschmitteln, derart angeordnet, daß sie am Eintritt einen gemeinsamen Luftstrom und am Austritt der Batterie ebenfalls einen gemeinsamen Luftstrom bilden.
Nach einem anderen Merkmal und einer Ausführungsvariante umfaßt der Austauscher ebenfalls selektive Luftumlaufmittel oder Luftstaumittel auf den Wärmeaustauschmitteln jedes Elements, so daß der Luftumlauf für bestimmte Elemente erlaubt und für die anderen unterbunden wird.
Diesen selektiven Mitteln sind Steuermittel zugeordnet. Der Luftumlauf ist für die Elemente im Kälteerzeugungsbetrieb erlaubt und für die Element im Abtaubetrieb unterbunden. Für jedes der Elemente sind Heizmittel der Wärmeaustauschmittel vorgesehen, die bei einem Element aktiv sind, für das der Luftumlauf unterbunden ist, und bei einem Element inaktiv sind, für das der Luftumlauf erlaubt ist.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt betrifft die Erfindung ein Steuerverfahren einer derartigen Kühleinrichtung nach den Ansprüchen 14 bzw. 15.
Die Kühleinrichtung umfaßt einerseits einen vom gerade erwähnten Verfahren gesteuerten Austauscher und andererseits einen Kreislauf für das Kältemittel oder das Kälteübertragungsmittel zwischen den Eintritten und den Austritten der Batterieelemente.
Eine derartige Einrichtung umfaßt selektive Umlauf- oder Staumittel des Kältemittels oder des Kälteübertragungsmittels in jedem Element der Batterie, so daß der Umlauf für die Kälte produzierenden Elemente gewährleistet und für das oder die abtauende(n) Element(e) untersagt ist.
Derartige selektive Mittel umfassen Ventile oder ihnen entsprechende Vorrichtungen sowie Steuermittel der besagten Ventile.
Der Kreislauf für das Kältemittel oder das Kälteübertragungsmittel beinhaltet mindestens teilweise mehrere parallel angebrachte Zweige, deren Anzahl mit denen der Elemente der Batterie übereinstimmt, d. h., ein Zweig je Element.
Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung sind teilweise mehrere, parallel angeordnete Zweige, und teilweise ein einziger Zweig bzw. eine einziges Bündel mehrerer Zweige vorgesehen. Nach einer anderen Ausgestaltung umfaßt der gesamte Kreislauf mehrere parallel montierte Zweige.
Im Fall einer für ein Kältemittel vorgesehene Einrichtung kann ein gemeinsamer Druckminderer für mehrere Elemente vorgesehen werden, und insbesondere ein einziger, auf einem einzigen Zweig des Kreislaufs montierter Druckminderer.
In diesem Fall ist zwischen diesem einzigen Zweig nach dem Druckminderer und der Vielzahl von Zweigen vor den selektiven Umlauf- oder Staumitteln ein Verteiler des Kältemittels eingebaut.
Die Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, wobei:
- die Fig. 1 eine schematische und perspektivische Darstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung ist;
- die Fig. 2 eine schematische Ansicht im vertikalen Schnitt eines Austauschers für die Decke eines Kühlraums mit negativer Temperatur entsprechend einer Ausführungsvariante der Erfindung ist;
- die Fig. 2a eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausgestaltung dieser Variante ist;
- die Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Verteilers mit integrierten Ventilen für eine erfindungsgemäße Einrichtung ist;
- die Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausgestaltung des Verteilers ist;
- die Fig. 5 eine axiale Schnittansicht nach der Linie V.V der Fig. 4 ist.
Eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung umfaßt einen kälteerzeugenden Austauscher 1 und einen Kreislauf 2 für das im Austauscher 1 umlaufende Kühlmedium.
Eine derartige Einrichtung ist dazu bestimmt, einem Kühlraum 3 zugeordnet zu werden. Luftumlaufmittel 4 sind geeignet, die Luft des Kühlraums 3 in Umlauf zu bringen und dabei gleichzeitig ihren Durchlauf durch den Austauscher 1 zu gewährleisten. Diese Mittel 4 können einen Ventilator 13 umfassen.
Selbstverständlich kann es sich um ein anderes Gas als Luft handeln.
Bei dem Kühlraum 3 kann es sich um eine Gefrier- oder Tiefgefrierkammer, eine Kühltruhe im Verkaufsbereich oder eine Kühlvitrine oder ähnliche Anordnungen handeln. Dieser Kühlraum 3 kann auf eine Temperatur von einigen Grad Celsius gebracht werden, typischerweise auf etwa 2ºC für die Aufbewahrung von frischen Lebensmitteln (Fig. 1). Für andere Anwendungen kann die Temperatur im Kühlraum 3 negativ sein (Fig. 2).
Der Austauscher 1 umfaßt Umlaufmittel 5 eines Kältemittels oder eines Kälteübertragungsmittels in Form von Rohren. Den Mitteln 5 sind sich Flächig erstreckende Wärmeaustauschmittel 6 zugeordnet. Bei diesen Mitteln 6 handelt es sich beispielsweise um aufeinanderfolgende, in Abständen zueinander, quer um die Rohre der Mittel 5 herum montierte Flügel.
Die Umlaufmittel 5 des Kältemittels oder des Kälteübertragungsmittels und die Wärmeaustauschmittel 6 sind in Form einer Batterie mit mehreren Mänteln 7 und mehreren Reihen 8 angeordnet.
Bei der Ausführung der Fig. 1 sind fünf Mäntel 7a, 7b, 7c, 7d und 7e sowie fünf Reihen 8a, 8b, 8c, 8d und 8e vorgesehen. Auf der Fig. 1 sind die Mäntel 7a bis 7e im wesentlichen horizontal angeordnet. Die Reihen 8a bis 8e sind im wesentlichen vertikal angeordnet.
Diese Mäntel 7 und Reihen 8 sind in einer Vielzahl von strukturell einander ähnlichen Elementen 9 angeordnet, die gemeinsam die Batterie bilden.
Bei der Ausführung der Fig. 1 sind fünf Elemente 9a, 9b, 9c, 9d, 9e vorgesehen, die jeweils einem Mantel 7a, 7b, 7c, 7d und 7e zugeordnet sind. Jedes Element umfaßt fünf Reihen 8a, 8b, 8c, 8d und 8e.
Die Elemente 9 sind in Bezug auf die Mittel 5 parallel montiert. Sie bilden eine kompakte Einheit und sind durch Abtrennungen 10 voneinander getrennt. Insbesondere die Wärmeaustauschmittel 6 sind voneinander für die einzelnen Elemente 9 getrennt, um zwischen ihnen jegliche Wärmebrücken zu vermeiden.
Die Abtrennungen 10 gewährleisten eine gewisse Wärmeisolierung zwischen den Elementen 9. Sie gewährleisten ebenfalls das Auffangen des Abtauwassers, um zu vermeiden, daß es in ein benachbartes Element läuft. Zu diesem Zweck können die Abtrennungen 10 die Form von vollen Platten aufweisen, die eine gute Wärmeisolierungsfähigkeit bieten. Vorzugsweise bilden die Abtrennungen 10 und die Wärmeaustauschmittel 6 untereinander keine Wärmebrücken.
Die Abtrennungen 10 sind im wesentlichen horizontal oder etwas zur Horizontalen hin geneigt angeordnet, um das Ablaufen des Abtauwassers zu gewährleisten.
Obwohl die Fig. 1 den Fall eines Elements mit einem einzigen Mantel 7 darstellt, muß verstanden werden, daß die Erfindung auch für den Fall gilt, wo jedes Element 9 mehrere Mäntel 7 umfaßt.
um die parallele Montage der Elemente 9 zu ermöglichen, umfaßt jedes von ihnen einen eigenen Eintritt 11 und einen eigenen Austritt 12, die zu dem Umlaufmitteln 5 des Kältemittels oder des Kälteübertragungsmittel gehören.
Die vorstehend beschriebene Batterie 5, 6 bildet eine Einheit, wobei die sie bildenden Elemente 9 nebeneinander angeordnet sind.
Die Batterie 5, 6 umfaßt mindestens drei Elemente 9.
Jedes Element 9 hat eine Kühlleistung, die nur ein Bruchteil der gesamten Nennleistung des Austauscher 1 ausmacht.
Unter Kühlleistung des Elements 9 versteht man die Kühlleistung, die dieses Element in einer normalen Betriebssituation liefern kann.
Unter gesamte Nennkühlleistung des Austauschers 1 versteht man die Leistung des Austauschers in einer normalen Betriebssituation. Diese Situation ist dann gegeben, wenn der Austauscher ermöglicht, im Kühlraum 3 die gewünschte Temperatur zu erreichen.
Zu einem gegebenen Zeitpunkt des Betriebs des Austauschers 1 kann demnach mindestens eins der Elemente 9 im Abtaubetrieb sein und mindestens zwei der Elemente 9 im Kälteerzeugungsbetrieb. Die Elemente 9 befinden sich abwechselnd im Abtaubetrieb und im Kälteerzeugungsbetrieb. Die von allen Elementen 9 im Kälteerzeugungsbetrieb entwickelte Kühlleistung entspricht der Kühlleistung, die erforderlich ist, um den Kühlraum 3 auf die gewünschte Temperatur zu bringen.
Im Fall einer Batterie 5, 6 mit drei Elementen 9 ist jedes Element 9 so angeordnet, daß seine Leistung der Hälfte der normalen Gesamtleistung des Austauschers entspricht. Zwei Elemente 9 funktionieren nämlich zusammen.
Wenn die Batterie 5, 6 vier Elemente 9 umfaßt, verfügen sie jeweils über eine Kühlleistung, die einem Drittel der normalen Gesamtleistung des Austauschers entspricht.
Im Fall der Fig. 1, wo fünf Elemente 9 vorgesehen sind, wobei vier für die Kälteerzeugung und eins im Abtaubetrieb laufen, verfügt jedes Element 9 über eine Kühlleistung, die einem Viertel der normalen Gesamtleistung des Austauschers entspricht.
Im allgemeinen, im bevorzugten Fall einer Batterie 5, 6 mit n Elementen 9, wovon sich n-1 im Kälteerzeugungsbetrieb und eins im Abtaubetrieb befindet, entspricht die Kühlleistung eines jeden Elements 9 P/(n-1)
wo P die gesamte Nennkühlleistung des Austauschers 1 ist. In diesem Fall befindet sich jedes Element 9 ein Zyklus alle n Zyklen im Abtaubetrieb und n-1 Zyklen alle n Zyklen im Kälteerzeugungsbetrieb.
Die Luftumlaufmittel 4 gewährleisten, daß die Luft über die Wärmeaustauschmittel 6 fließt. Diese Mittel 4 sind so angeordnet, daß sie einem Luftstrom definieren und bilden, der sowohl am Eintritt als auch am Austritt der Batterie 5, 6 für die verschiedenen Elemente 9 der gleiche ist.
Demzufolge ist der Luftstrom sowohl am Eintritt als auch am Austritt nicht nach den Elementen 9 geteilt.
Ein oder mehrere Ventilatoren 13 sind vorgesehen, die auf dem gemeinsamen Luftstrom der Batterie 5, 6 am Eintritt und/oder am Austritt zwischengeschaltet sind, wenn mehrere Ventilatoren vorgesehen sind, wirken sie alle auf den gemeinsamen Luftstrom.
Ein vorstehend beschriebener Austauscher 1 wird wie folgt gesteuert:
In einem gegebenen Betriebszyklus N werden mindestens zwei der Elemente 9 für die Kälteerzeugung operativ gemacht, während mindestens eins der Elemente 9 in den Abtaubetrieb geschaltet wird.
Wenn das Abtauen des oder der im Abtaubetrieb laufenden Elemente 9 beendet oder ausreichend fortgeschritten ist, geht man auf einen anderen N + 1 entsprechenden Zyklus über.
Während des Zyklus N + 1 werden eins oder mehrere Elemente 9 im Kälteerzeugungsbetrieb im Zyklus N auf Abtaubetrieb geschaltet. Das oder die Elemente 9 im Abtaubetrieb im Zyklus N werden dagegen in Kälteproduktionsbetrieb geschaltet.
Die Steuerung des Austauschers wird nach diesem Prozess wiederholt bis jedes Element 9 mindestens einmal im Abtaubetrieb gelaufen ist.
Danach wird der Steuerprozess wiederholt.
Der Übergang von einem Zyklus N zum nächsten Zyklus N + 1 wird entweder durch eine vorherige Einstellung der Dauer eines jeden Zyklus gesteuert, oder durch eine vom Austauscher 1 oder von der ihn beinhaltenden Einrichtung betriebsabhängige Steuerung, und insbesondere den Vereisungsgrad der Wärmeaustauschmittel 6. In diesem zweiten Fall können die Dauer der aufeinanderfolgenden Zyklen unterschiedlich sein.
Das vorstehend beschriebene Steuerverfahren gilt für einen normalen Betrieb, wenn die Einrichtung seit einer bestimmten Zeit funktioniert und eins oder mehrere Elemente 9 Eis an den entsprechenden Wärmeaustauschmitteln 6 aufweisen.
Beim Anlaufen des Austauschers 1 und der Einrichtung, in die er eingebaut ist, weist kein Element 9 Eis auf. Weiters ist die Temperatur im Kühlraum 3 im allgemeinen höher als während des Normalbetriebs, Lind dadurch ist eine höhere Kühlleistung oder eine längere Kühldauer erforderlich.
Weiters ist nicht ausgeschlossen, den Austauscher 1 so zu steuern, daß nur ein Teil der Anzahl der Elemente 9, der im Normalbetrieb laufen soll, nur an einem bestimmten Zeitpunkt funktioniert. Das ist der Fall, wenn der Kältebedarf beschränkt ist.
In einem Anlaufzyklus des Austauschers 1 und wenn kein Element 9 abgetaut zu werden braucht, werden erfindungsgemäß alle Elemente 9 operativ gemacht, bis eine gegebene, für den Luftstrom am Austritt der Batterie 5, 6 und im Kühlraum 3 ausreichende Temperatur erreicht ist.
Beispielsweise bei einer Batterie 5, 6 mit drei Elementen 9 entspricht die kurzzeitig eingeschaltete Kühlleistung eineinhalb Mal der gesamten Nennleistung des Austauschers 1.
Bei der Ausführung der Fig. 1 ist die Leistung beim Anlauf 25% höher als die gesamte Nennleistung des Austauschers 1. Außerdem sind selektive Umlauf- oder Staumittel 14 des Kältemittels oder des Kälteübertragungsmittels in jedem Element 9 der Batterie 5, 6 vorgesehen.
Diese Mittel 14 sind so beschaffen, daß der Umlauf für die Elemente 9 im Kälteerzeugungsbetrieb gewährleistet ist und daß der Umlauf für die Elemente 9 im Abtaubetrieb untersagt oder nicht gewährleistet ist.
Die selektiven Mittel 14 umfassen Ventile 15 oder ähnliche Vorrichtungen und Steuermittel 16 der besagten Ventile 15.
Die Ventile 15 sind den verschiedenen Elementen 9 zugeordnet.
Die selektiven Mittel 14 befinden sich entweder auf der Seite der Eintritte 11 der Elemente 9 der Batterie 5, 6 oder auf der Seite der Austritte 12.
Der Kreislauf 2 umfaßt mindestens mehrere, parallel montierte Zweige 17, deren Anzahl derjenigen der Elemente 9 der Batterie 5, 6 entspricht. Jedem Element 9 entspricht ein Zweig 17.
Bei der Ausführung der Fig. 1 umfaßt der Kreislauf 2 zum Teil mehrere auf der Seite der Eintritte 11 parallel montierte Zweige 17 und einen einzigen Zweig 18 auf der Seite der Austritte 12. Bei einer anderen, nicht dargestellten Variante kann der einzige Zweig 18 durch ein einziges Bündel von mehreren Zweigen ersetzt werden.
Bei einer anderen, nicht dargestellten Variante umfaßt der Kreislauf 2 insgesamt mehrere Zweige wie 17.
Nachstehend wird insbesondere auf die Fig. 1 Bezug genommen, die eine Einrichtung für ein Kältemittel betrifft. In diesem Fall ist der Austauscher 2 ein Verdampfer, da er eine Phasenänderung des Kältemittels in eine gasförmige Phase an den Eintritten 11 und in eine flüssige Phase an den Austritten 12 ermöglicht.
Bei dieser Ausführung ist ein einziger, auf dem Zweig 18 montierter Druckminderer 19 vorgesehen. Dieser Druckminderer 19 ermöglicht ebenfalls eine Phasenänderung. Das ihm vorgelagerte flüssige Kältemittel geht ihm nachgelagert in die gasförmige Phase über.
Dem Druckminderer 19 nachgelagert und zwischen dem einzigen Zweig 18 und der Vielzahl von parallelen Zweigen 17 ist ein Verteiler 20 des Kältemittels eingesetzt.
Der Kreislauf oder Austauscher 2 umfaßt ebenfalls - in diesem Fall dem Druckminderer 19 vorgelagert - Kälteerzeugungsmittel 21, die insbesondere bei niedrigem Druck das Kältemittel von einem Sammler 22 aus absaugen, der die parallelen Austritte 12 verbindet.
Bei einer Einrichtung für eine Kühlflüssigkeit gibt es keinen Druckminderer 19, und die Mittel 21, wie beispielsweise eine Pumpe, ermöglichen, die Flüssigkeit in der Einrichtung in Umlauf zu bringen.
Die Einrichtung kann ebenfalls nicht dargestellte Mittel umfassen, wie beispielsweise eine Sonde, ein Uhrwerk, einen Rechner zur Erfassung des Vereisungsgrads der Elemente 9 während der Kälteerzeugung sowie des Abtaugrads der Elemente 9 im Abtaubetrieb. Diese Erfassungsmittel können an die selektiven Umlauf- oder Staumittel 14 des Kälteübertragungsmittels oder des Kältemittels angeschlossen werden. Der Vereisungsgrad kann beispielsweise durch den Lastverlust des Luftstroms in einem Element 9 zwischen seinem Eintritt und seinem Austritt gemessen werden. Je stärker die Wärmeaustauschmittel 6 vereist sind, desto schwieriger ist der Luftdurchlauf. Zur Messung dieses Lastverlusts sind daher Meßmittel vorgesehen.
In gleicher Weise kann die Einrichtung nicht dargestellte Steuermittel umfassen, wobei die Luftumlaufmittel 4 ebenfalls an die selektiven Umlauf- oder Staumittel 14 der Kältemittel oder des Kälteübertragungsmittels gekoppelt werden können.
Schließlich kann die Einrichtung Temperatur- und/oder Durchflußwächter sowie Mittel wie beispielsweise ein Uhrwerk oder eine Verzögerung umfassen, und im allgemeinen Steuer-, Einstell- oder Sicherheitsorgane, die für den Betrieb einer derartigen Einrichtung nützlich oder erforderlich sind.
Nach einer möglichen Ausführung gewährleisten die Abtrennungen 10 eine bestimmte Retention des beim Abtauen entstehenden Wassers. Obwohl dies bei der betrachteten Anwendung nicht als wesentlich erscheint, ergibt sich daraus, daß die umlaufende Luft zu einem gewissen Grad durch den Kontakt mit dem Abtauwasser angefeuchtet werden kann.
Bei einer anderen Ausführung gewährleisten die Abtrennungen 10 demgegenüber den Ablauf des beim Abtauen entstehenden Wassers. Dazu sind die Abtrennungen 10 zur Horizontalen hin geneigt, und das Abtauwasser wird am Sammeltiefpunkt ausgeschieden.
Auf der Fig. 1 wurde die Laufrichtung des Mediums im Austauscher 1 und im Kreislauf 2 mit dem Pfeil F dargestellt. Die erwähnten Begriffe vorgelagert und nachgelagert beziehen sich auf diese Richtung.
Obwohl die Anzahl der Elemente 9 theoretisch nicht begrenzt ist, versteht man, daß es aus baulichen Gründen vorzuziehen ist, daß sie begrenzt bleibt.
In der Praxis wurden für Kühlvitrinen oder Kühlräume ausgezeichnete Ergebnisse mit einer Anzahl von drei, vier oder fünf Elementen 9 erzielt.
Dies ermöglicht eine potentielle Überleistung beim Anlaufen, die jeweils der Hälfte, einem Drittel und einem Viertel der gesamten Nennleistung des Austauschers entspricht.
Selbstverständlich beinhaltet die Erfindung ebenfalls den Fall, wo mehrere in Serie oder parallel montierte Batterien wie 5, 6 vorgesehen sind.
Auf der Fig. 2 ist ein Teil der Einrichtung dargestellt, der den Austauscher 1 und die Luftumlaufmittel 4 umfaßt und in einem Teil mit negativer Umgebungstemperatur angeordnet werden soll. Beispielsweise ist dieser Teil der Kühlraum, in dem eine negative Temperatur herrschen soll.
Der betrachtete Einrichtungsteil umfabt ein an einer eine Decke bildenden Wand 24 befestigtes Gehäuse 23. Die auf der Fig. 2 dargestellte Anordnung des Austauschers und der Einrichtung, in die er eingebaut ist, entspricht derjenigen der Fig. 1.
Demzufolge werden hier nur die Spezifitäten der Fig. 2 beschrieben.
Bei dieser Ausführung umfaßt der Austauscher außer den bereits beschriebenen Bestandteilen selektive Luftumlauf- oder Staumittel 25 auf den Wärmeaustauschmitteln eines jeden Elements 9.
Die Mittel 25 sind so beschaffen, daß der Luftumlauf für bestimmte Elemente 9 erlaubt und für andere unterbunden ist.
Die selektiven Mittel 25 umfassen mobile Klappen 26 oder ähnliche Vorrichtungen, denen Steuermittel zugeordnet sind. Bei diesen Steuermitteln handelt es sich insbesondere um die Mittel 16, die in Verbindung mit den selektiven Umlauf- oder Staumitteln 14 des Kältemittels oder des Kälteübertragungsmittels vorgesehen sind.
Die Steuermittel sind so beschaffen, daß die selektiven Mittel 25 so gesteuert werden, daß der Luftumlauf für die Elemente 9 im Kälteerzeugungsbetrieb zugelassen und für die Elemente 9 im Abtaubetrieb untersagt ist.
Bei der auf der Fig. 2 dargestellten Ausführung umfaßt der Austauscher der Einrichtung weiters Heizmittel 27 der Wärmeaustauschmittel 6. Die Heizmittel 27 sind jedem der Elemente 9 der Batterie zugeordnet. Ihnen sind ebenfalls die Steuermittel der selektiven Mittel 25 zugeordnet. Die Steuerung der Heizmittel 27 ist so beschaffen, daß diese Heizmittel 27 für ein Element 9, für das der Luftumlauf untersagt ist (Element im Abtaubetrieb), aktiv (d. h. heizend) sind und nicht aktiv für ein Element 9, für das der Luftumlauf zugelassen ist (Element im Kälteerzeugungsbetrieb).
Demzufolge sind die Heizmittel 27 funktionsmäßig an die selektiven Luftumlauf- oder Staumittel 25 gekoppelt.
Die mobilen Klappen 26 der selektiven Mittel 25 können ausschwenkend zwischen einer Öffnungsendposition und einer ihr gegenüberliegenden Schließendposition montiert werden. Auf der Fig. 2 befinden sich vier Klappen 26a in Öffnungsposition und eine Klappe 26b in Schließposition.
Vorzugsweise sind die Klappen 26 auf der vorgelagerten Seite in Bezug auf die allgemeine, durch den Pfeil D dargestellte Luftflußrichtung angeordnet.
Eine andere Klappenreihe kann den Elementen 9 nachgelagert sein, um das oder die Elemente im Abtaubetrieb völlig vom Luftstrom zu isolieren.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsvariante weisen die selektiven Mittel 25 die Form von Ventilatoren auf. Für jedes Element 9 ist ein Ventilator vorgesehen. Während des Betriebs gewährleisten die Ventilatoren den Luftdurchlauf. Bei abgeschaltetem Betrieb verhindert bzw. stört ein Ventilator den Luftdurchlauf durch das entsprechende Element.
Die Heizmittel 27 können Gegenstand verschiedener Ausführungsvarianten sein. Nach einer möglichen Ausführung handelt es sich um Heizwiderstände oder um heiße Blasluft.
Bei der auf der Fig. 2 dargestellten Ausführung umfassen die Abtrennungen 10 jeweils Sammelmittel 28 des abgetauten Wassers, und Ableitmittel 29 dieses Wassers sind ebenfalls vorgesehen.
Die Fig. 2a stellt einen Austauscher nach Fig. 2 dar, mit einer Wand 30 in vertikaler anstatt in horizontaler Richtung wie die Wand 24.
Bei dieser Anordnung befinden sich die Luftumlaufmittel 4 in oberer Position während die Abtrennungen 10 in unterer Position angebracht sind. Bei dieser Ausführung verlaufen die Abtrennungen 10 im allgemeinen in vertikaler Richtung.
Das abgetaute Wasser läuft dann senkrecht herunter und kann in einem Behälter 31 mit Ablaufmitteln 32 aufgefangen werden.
Auf den Fig. 1, 3, 4 und 5 ist der Verteiler 20 in einer Ausführung dargestellt, in der er zwei Funktionen erfüllt. Die erste Funktion besteht darin, das Kältemittel oder das Kälteübertragungsmittel zu den parallelen Zweigen 17 hin zu verteilen. Die zweite Funktion besteht darin, den Fluß des Kältemittels oder des Kälteübertragungsmittels an jedem Zweig 17 unabhängig voneinander zu unterbrechen.
Der Verteiler 20 umfaßt einen Eintritt 33 des Mediums 1, der mit einer Verteilerkammer 34 verbunden ist. Diese Verteilerkammer steht gegenüber dem Eintritt 33 mit einer Vielzahl von Austritten 35 in Verbindung.
Die Ventile 15 sind in der Nähe der Austritte 35 angeordnet.
Die Austritte 35 sind ihrerseits mit den Zweigen 17 der Einrichtung verbunden.
Der Verteiler 20 ist mit Magnetventilen 36 ausgerüstet, deren Spulen auf Ankermänteln 37 montiert sind, und eine abnehmbare Platte 38 ist an den besagten Mänteln 37 befestigt. Jeder Mantel 37 ist abgedichtet auf der Platte 38 befestigt. Ein nach der Richtung des Pfeils N mobiler Kern bzw. Anker 39 ist auf der Fig. 5 in unterer Position dargestellt und schließt den Weg am Austritt des Verteilers, wenn die Spule unter Spannung gesetzt wird. Der Kern bzw. Anker 39 macht den Austrittsweg des Mediums frei, wenn die Spule außer Spannung gesetzt wird.
Die Leitung, die von den Kälteerzeugungsmitteln der Einrichtung in die Kammer 34 führt, besteht vorzugsweise aus Metall und ist am Verteiler 20 angelötet oder angeschweißt.

Claims

1. Kühleinrichtung wie Kühlraum oder Kühlschrank im Verkaufsbereich derart ausgebildet, daß in einem Kreislauf (2) Umlaufmittel (5) für ein Kältemittel enthalten sind, denen Mittel mit einer grossen Oberfläche zum Wärmeaustausch (6) zugeordnet sind; wobei diese Mittel (5, 6) in Batterieform mit mehreren Mänteln (7) und mehreren Reihen (8) in einer Vielzahl von einander ähnlichen Elementen (9) angeordnet werden, die parallel angebracht und voneinander durch Abtrennungen (10) getrennt sind, die die Funktionen der Wärmeisolierung und des Auffangens des Abtauwassers übernehmen; wobei jedes Element mindestens einen Mantel (7) sowie einen eigenen Eintritt (11) und einen eigenen Austritt (12), die zu den Umlaufmitteln (5) gehören, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie mindestens drei Elemente (9) beinhaltet, sowie einen einzigen Druckminderer (19), der den Elementen (9) gemeinsam ist, auf einem einzigen Zweig (18) des Kreislaufs (2) angebracht ist und vom Eintritt (11) der Elemente (9) an gesehen aufwärts sitzt, während eine Vielzahl von parallel angebrachten Zweigen sich von dem genannten Druckregler (19) an gesehen abwärts befindet; wobei jedes auf einem der parallel angebrachten Zweige (17) angebrachte Element (9) eine Kühlleistung hat, die einen Bruchteil der nominalen Gesamtkühlleistung des Austauschers (1) ausmacht, so daß es ermöglicht wird, daß zu einem bestimmten Zeitpunkt während des Betriebes des Austauschers (1) mindestens eines der Elemente (9) in Abtaufunktion arbeitet und mindestens zwei Elemente (9) kälteerzeugend arbeiten, wobei die Elemente (9) abwechselnd in Abtaufunktion und kälteerzeugend arbeiten.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscher (1) weiterhin derart angeordnete, Luftumlaufmittel (4) auf den Wärmeaustauschmitteln (6) beinhaltet, daß sie am Eintritt einen gemeinsamen Luftstrom bilden und am Austritt der Batterie auch einen gemeinsamen Luftstrom (D) bilden.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftumlaufmittel (4) mindestens einen Ventilator (13) beinhalten, der auf einem der Batterie gemeinsamen Luftstrom (D) zwischengeschaltet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (9) des Austauschers (1) eine kompakte Einheit bilden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennungen (10) auch entweder die Retentionsfunktion oder die Ablauffunktion des beim Abtauen entstehenden Wassers gewährleisten.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscher (1) weiterhin selektive Luftumlaufmittel (25) oder Luftstaumittel auf den Wärmeaustauschmitteln (6) jedes Elements (9) beinhaltet, derart, daß der Luftumlauf für bestimmte Elemente erlaubt und für andere unterbunden wird, und z. B. bewegliche Klappen (26) oder ihnen entsprechende Vorrichtungen, die Steuerungsmitteln (16) zugeordnet sind.

7. Einrichtung, nach Anspruch 6 mit Minustemperatur wie z. B. ein Gefrierraum, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiven Luftumlaufmittel oder Luftstaumittel (25) derart angeordnet sind, daß der Umlauf für die Elemente (9) in Kälteerzeugung erlaubt und für die Elemente (9) im Abtaubetrieb unterbunden wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Austauscher (1) weiterhin für jedes Element (9) der Batterie Heizmittel (27) der Wärmeaustauschmittel (6) beinhaltet, denen Steuerungsmittel (16) derart zugeordnet sind, daß sie bei einem Element (9) aktiv sind, für das der Luftumlauf unterbunden ist und bei einem Element (9) inaktiv sind, für das der Luftumlauf erlaubt ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie, vom Druckminderer (19) aus gesehen abwärts, selektive Umlaufmittel (14) oder Staumittel des Kältemittels in jedem der Elemente (9) der Batterie derart beinhalten, daß der Umlauf bei den kälteerzeugenden Elementen (9) gewährleistet und bei dem Element (9) oder den Elementen (9) im Abtaubetrieb unterbunden wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die selektiven Umlaufmittel (14) oder Staumittel Ventile (15) oder ähnliches, und Steuermittel (16) der genannten Ventile beinhalten, die vom Druckminderer (19) aus gesehen abwärts angebracht sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreislauf (2) mindestens teilweise mehrere parallel angebrachte Zweige (17) beinhaltet, deren Anzahl mit denen der Elemente (9) der Batterie überein stimmt, d. h., einen Zweig (17) je Element (9).

12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von den selektiven Umlaufmitteln (14) oder Staumitteln für das Kältemittel aus gesehen ein Verteiler (20) für das Kältemittel, zwischen dem Druckminderer (19) und der Vielzahl von Zweigen (17) zwischengeschaltet ist.

13. Einrichtung nach einem beliebigen Anspruch von 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie einem Kühlraum (3) zugeordnet ist, wobei Luftumlaufmittel (4) dazu geeignet sind, die Luft des Kühlraums (3) in Umlauf zu bringen und dabei gleichzeitig ihren Durchstrom über die Wärmeaustauschmittel (6) zu gewährleisten.

14. Steuerverfahren einer Einrichtung nach einem beliebigen Anspruch von 1 bis 13, in denen:

- in einem vorgegebenen Funktionszyklus N des Austauschers (1), mindestens zwei der Elemente (9) operativ für die Kälteerzeugung gemacht werden, während mindestens eines der Elemente (9) in Abtaubetrieb gebracht wird;

- wenn der Abtauprozeß des oder der im Abtaubetrieb befindlichen Elemente (9) abgeschlossen oder ausreichend fortgeschritten ist, findet der Übergang zu einem anderen, ähnlichen Zyklus N + 1 statt, in dem ein oder mehrere im Zyklus N in Kälteerzeugung befindliche Elemente (9) auf Abtaubetrieb schalten, während das oder die im Zyklus N im Abtaubetrieb befindlichen Elemente (9) auf Kälteerzeugung schalten, wohingegen während eines Anlaufzyklus des Austauschers (1) und als kein Element (9) abgetaut werden darf, alle Elemente (9) über einen kurzen Zeitraum hinweg operativ gemacht werden, bis mittels einer kurzzeitigen überhöhen Leistung eine vorgegebene Temperatur des Luftstroms (D) am Austritt erreicht ist.

15. Steuerverfahren einer Einrichtung nach einem beliebigen Anspruch von 1 bis 13, in dem:

- in einem vorgegebenen Funktionszyklus N des Austauschers (1) mindestens zwei der Elemente (9) für die Kälteerzeugung operativ gemacht werden, während mindestens eines der Elemente (9) in Abtaubetrieb geschaltet wird;

- wenn der Abtauprozeß des oder der im Abtauprozeß befindlichen Elemente (9) abgeschlossen oder ausreichend fortgeschritten ist, findet der Übergang zu einem anderen, ähnlichen Zyklus N + 1 statt, in dem ein oder die im Zyklus N in Kälteerzeugung befindlichen Elemente (9) auf Abtaubetrieb geschaltet werden, während das oder die im Zyklus N im Abtaubetrieb befindlichen Elemente (9) auf Kälteerzeugung geschaltet werden, und in dem der Übergang von einem Zyklus zum nachfolgenden Zyklus durch eine vorab festgelegte Einstellung oder durch eine betriebsabhängige Steuerung (16) gesteuert wird, insbesondere den Vereisungsgrad der Wärmeaustauschmittel (6), der z. B. durch den Verlust der Aufladung des Luftstroms in einem Element (9) zwischen seinem Eintritt und seinem Austritt gemessen wird.