WO2012110295A2

WO2012110295A2 - Domestic refrigeration device having an expansion valve

Info

Publication number: WO2012110295A2
Application number: PCT/EP2012/051286
Authority: WO
Inventors: Stefan BASSMANN
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2012-01-27
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2013-08-15
Also published as: DE102011004109A1; WO2012110295A3

Abstract

The invention relates to a domestic refrigeration device having a thermally insulating internal container with an interior chamber which can be cooled, and having a refrigerant circuit system which is connected by means of refrigerant pipelines for the purpose of cooling the interior chamber and comprises a compressor, a condenser, an evaporator and an expansion valve which is arranged between the condenser and the evaporator, wherein the expansion value has an electromotively driven adjusting apparatus for changing a flow cross section which determines the throughflow rate of the expansion valve.

Description

Haushaltskältegerät mit einem Expansionsventil Domestic refrigerator with an expansion valve

Die Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät, aufweisend einen wärmeisolierenden Innenbehälter mit einem kühlbaren Innenraum, und ein zum Kühlen des Innenraums mittels Kältemittelrohrleitungen verbundenes Kältemittelkreislaufsystem, das einen Verdichter, einen Verflüssiger, einen Verdampfer und ein zwischen Verflüssiger und Verdampfer angeordnetes Expansionsventil umfasst. The invention relates to a household refrigerating appliance, comprising a heat-insulating inner container with a coolable interior, and a refrigerant circuit system connected to cool the interior by means of refrigerant pipelines comprising a compressor, a condenser, an evaporator and an expansion valve arranged between condenser and evaporator.

Aus der US 2007/012055 A1 ist ein Kältegerät mit einem Kältemittelkreislaufsystem bekannt, das einen Kompressor mit variabler Antriebsgeschwindigkeit, einen Kondensator, einen Kondensatorlüfter, einen Verdampfer und einen Verdampferlüfter mit variabler An- triebsgeschwindigkeit aufweist. Das Kältegerät umfasst des Weiteren mehrere Temperatursensoren, die mit einer elektronischen Steuerung verbunden sind, welche auf Grundlage der Werte der Temperatursensoren insbesondere die Antriebsgeschwindigkeit von Kompressor und Verdampferlüfter einstellt. From US 2007/012055 A1 a refrigerator with a refrigeration cycle system is known which comprises a compressor with variable drive speed, a condenser, a condenser fan, an evaporator and a evaporator fan with variable drive speed. The refrigeration device further comprises a plurality of temperature sensors which are connected to an electronic control, which adjusts, in particular, the drive speed of the compressor and evaporator fan on the basis of the values of the temperature sensors.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Haushaltskältegerät zu schaffen, bei dem ein Kälte- mittelkreislaufsystem des Haushaltskältegeräts auf einfache Weise unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen energieeffizient betrieben werden kann. The object of the invention is to provide a household refrigeration appliance, in which a refrigerant circuit system of the household refrigerating appliance can be operated in a simple manner under different operating conditions energy-efficient.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Haushaltskältegerät, aufweisend einen wärmeisolierenden Innenbehälter mit einem kühlbaren Innenraum, und ein zum Kühlen des Innenraums mittels Kältemittelrohrleitungen verbundenes Kältemittelkreislauf- System, das einen Verdichter, einen Verflüssiger, einen Verdampfer und ein zwischen Verflüssiger und Verdampfer angeordnetes Expansionsventil umfasst, wobei das The object is achieved according to the invention by a household refrigerating appliance, comprising a heat-insulating inner container with a coolable interior space, and a refrigerant circuit system connected to cool the interior by means of refrigerant pipes, comprising a compressor, a condenser, an evaporator and an expansion valve arranged between condenser and evaporator, the

Expansionsventil eine elektromotorisch angetriebene Versteilvorrichtung zum Ändern eines die Durchflussrate des Expansionsventils bestimmenden Strömungsquerschnitts aufweist. Das Kältemittelkreislaufsystem kann ausgebildet sein, ein vom Verdichter komprimiertes Kältemittel einem Verflüssiger zuzuführen, in dem das Kältemittel zumindest teilweise von einem gasförmigen in einen flüssigen Zustand überführt und Wärme entzogen wird. In Strömungsrichtung dem Verflüssiger nachgeschaltet kann das Kältemittel dem Expansionsventil zugeleitet werden. Ein Ausgangsanschluss des Expansionsventils ist anschließend an einen Eingang des Verdampfers angeschlossen, in dem das herunter gekühlte Kältemittel wieder entspannt wird, insbesondere wenigstens verflüssigter Anteil des Kältemittels wieder in die Gasphase übergeht und dabei Wärme aufnimmt. Ein Aus- gang des Verdampfers ist wiederum mit dem Verdichter verbunden, wodurch der Kreislauf des Kältemittelkreislaufsystems geschlossen wird. Expansion valve has an electric motor driven adjustment device for changing a flow rate of the expansion valve defining flow cross-section. The refrigerant cycle system may be configured to supply a compressor-compressed refrigerant to a condenser, in which the refrigerant is at least partially transferred from a gaseous to a liquid state and heat is removed. Downstream of the condenser, the refrigerant can the Expansion valve to be forwarded. An output terminal of the expansion valve is then connected to an input of the evaporator, in which the cooled down refrigerant is again relaxed, in particular at least liquefied portion of the refrigerant passes back into the gas phase and thereby absorbs heat. An outlet of the evaporator is in turn connected to the compressor, whereby the cycle of the refrigerant cycle system is closed.

Indem das Expansionsventil eine elektromotorisch angetriebene Versteilvorrichtung zum Ändern eines die Durchflussrate des Expansionsventils bestimmenden Strömungsquerschnitts aufweist, dann die Durchflussrate des Expansionsventils verändert, insbesondere während eines Betriebs des Haushaltskältegeräts verändert werden. By the expansion valve having an electric motor driven adjusting device for changing a flow rate of the expansion valve defining flow cross-section, then the flow rate of the expansion valve changes, in particular be changed during operation of the household refrigerator.

Bei Kühl- und Gefrierschränken wird im Allgemeinen eine Drosselkapillare zur notwendigen Druckabsenkung im Kältekreislauf eingesetzt. Diese befindet sich im Allgemeinen zwischen der Hochdruckseite des Verflüssigers und der Niederdruckseite des Verdampfers. Erfindungsgemäß kommt anstatt einer Drosselkapillare ein Expansionsventil mit einer elektromotorisch angetriebenen Versteilvorrichtung zum Ändern eines die Durchflussrate des Expansionsventils bestimmenden Strömungsquerschnitts zum Einsatz, welches für eine gewünschte Verteilung des Kältemittels im Kältemittelkreislaufsystem sorgen kann. Eine optimierte Verteilung durch Ändern der Durchflussrate des Kältemittels durch das Expansionsventil sorgt für eine bessere Ausnutzung des Verdampfers und somit zu einer optimierten Leistung des Haushaltskältegeräts. Insbesondere kann durch das Expansionsventil mit einer elektromotorisch angetriebenen Versteilvorrichtung zum Ändern eines die Durchflussrate des Expansionsventils bestimmenden Strömungsquerschnitts eine Anpassung der Leistung des Haushaltskältegeräts während des Betriebs kontinuierlich vorgenommen werden. Die Versteilvorrichtung kann zum schrittweisen Ändern des Strömungsquerschnitts ausgebildet sein. Durch ein schrittweises Ändern des Strömungsquerschnitts des In refrigerators and freezers, a throttle capillary is generally used for the necessary pressure reduction in the refrigeration cycle. This is generally located between the high pressure side of the condenser and the low pressure side of the evaporator. According to the invention, instead of a throttle capillary, an expansion valve with an adjusting device driven by an electric motor is used to change a flow cross-section determining the flow rate of the expansion valve, which can ensure a desired distribution of the refrigerant in the refrigerant circuit system. An optimized distribution by changing the flow rate of the refrigerant through the expansion valve provides for better utilization of the evaporator and thus for optimized performance of the domestic refrigerator. In particular, an adjustment of the power of the household refrigerating appliance during operation can be carried out continuously by the expansion valve with an adjusting device driven by an electric motor for changing a flow cross-section determining the flow rate of the expansion valve. The adjusting device can be designed to gradually change the flow cross-section. By gradually changing the flow cross section of the

Expansionsventils können eine Vielzahl von eindeutig vorbestimmten Strömungsquerschnitten vorbestimmt sein. Dies kann es ermöglichen, das Expansionsventil mit einer einfachen Steuerungs- und/oder Regelungsvorrichtung betreiben zu können. Jeder Schrittstellung der Versteilvorrichtung kann dabei ein anderer Strömungsquerschnitt des Expansionsventils zugeordnet sein. Die Versteilvorrichtung kann von einem elektrischen Schrittmotor angetrieben sein. Die Versteilvorrichtung zum schrittweisen Ändern des Strömungsquerschnitts kann ein schrittweise verstellbares mechanisches Stellglied aufweisen. Die Versteilvorrichtung kann jedoch auch derart mechanisch ausgebildet sein, dass ein Stellglied stufenlos verstellbar gelagert ist und ein schrittweises Verstellen des Stellgliedes durch einen elektrischen Schrittmotor realisiert wird, der das mechanisch gelagerte Stellglied in Schritten verstellt bzw. antreibt. Insoweit wird eine mechanische Schrittweite bzw. die mechanischen Schrittweiten des Stellglieds durch den elektrischen Schrittmotor vorgegeben. Expansion valve may be predetermined a plurality of uniquely predetermined flow cross-sections. This may make it possible to operate the expansion valve with a simple control and / or regulating device. Each step position of the adjusting device can be assigned a different flow cross-section of the expansion valve. The adjustment device may be driven by an electric stepper motor. The adjusting device for stepwise changing the flow cross section may comprise a stepwise adjustable mechanical actuator. However, the adjusting device can also be designed mechanically such that an actuator is mounted continuously adjustable and a stepwise adjustment of the actuator is realized by an electric stepper motor, which adjusts the mechanically mounted actuator in steps or drives. In that regard, a mechanical step size or the mechanical step sizes of the actuator is predetermined by the electric stepper motor.

Der elektrische Schrittmotor kann mit einer Steuervorrichtung verbunden sein, die einge- richtet ist, die Durchflussrate des Expansionsventils durch Ändern des Strömungsquerschnitts mittels Verstellen der Versteilvorrichtung zu steuern und/oder zu regeln. The electric stepping motor may be connected to a control device that is configured to control and / or regulate the flow rate of the expansion valve by changing the flow cross section by means of adjusting the adjusting device.

So kann eine unterschiedliche Durchflussrate innerhalb des Kältemittelkreislaufsystems generell dadurch eingestellt werden, dass die Steuervorrichtung den elektrischen Schrittmotor ansteuert und durch den Schrittmotor das Stellglied bewegt wird, so dass der Strömungsquerschnitt des Expansionsventils von einer Querschnittsgröße in eine andere Querschnittsgröße verändert wird. Der Strömungsquerschnitt des Expansionsventils kann beispielsweise durch eine Durchströmöffnung in einer Wand im Expansionsventil bestimmt sein, dessen Öffnungsquerschnitt veränderbar bzw. verstellbar ist. Der Öffnungsquerschnitt der Durchströmöffnung kann beispielsweise dadurch veränderbar bzw. ver- stellbar sein, dass eine beweglich gelagerte Blende vor die Durchströmöffnung bewegt wird und die Blende die Durchströmöffnung zumindest teilweise, insbesondere mehr oder weniger überdeckt. Insoweit kann der maximale Öffnungsquerschnitt der Durchströmöffnung durch einen die Durchströmöffnung zumindest teilweise überlagernden Abschnitt der Blende teilweise überdeckt sein. Die Steuerungseinrichtung des Haushaltskältegeräts kann eingerichtet sein, die elektromotorisch angetriebene Versteilvorrichtung, insbesondere den elektrischen Schrittmotor in Abhängigkeit beispielsweise einer Außentemperatur der Umgebung, einer Innentemperatur im Kühlraum, klimatischen Verhältnissen in der Umgebung in der das Kältegerät bestimmungsgemäß betrieben werden soll, und/oder benutzerspezifischen Bedürfnissen zu steuern, insbesondere das Kältemittelkreislaufsystem wahlweise mit einer ersten oder einer zweiten Durchflussrate zu betreiben. Für die einwandfreie Funktion von Kältegeräten können beispielsweise Grenzen für die Temperaturen am Aufstellort berücksichtig werden. Haushaltskältegeräte können dementsprechend in die folgenden Klimaklassen eingeteilt werden: Thus, a different flow rate within the refrigerant cycle system can be generally adjusted by the control device driving the stepper motor and moving the actuator by the stepper motor so that the flow area of the expansion valve is changed from one cross-sectional size to another cross-sectional size. The flow cross-section of the expansion valve can be determined for example by a flow-through opening in a wall in the expansion valve, whose opening cross-section is variable or adjustable. The opening cross-section of the flow-through opening can be changed or adjusted, for example, by moving a movably mounted panel in front of the flow-through opening and covering the flow opening at least partially, in particular more or less. In that regard, the maximum opening cross section of the throughflow opening can be partially covered by a section of the panel at least partially overlapping the throughflow opening. The control device of the household refrigerating appliance can be set up, the electric motor-driven adjusting device, in particular the electric stepper motor depending on, for example, an outside temperature of the environment, an internal temperature in the refrigerator, climatic conditions in the environment in which the refrigeration appliance is intended to be operated, and / or user-specific needs control, in particular, to operate the refrigerant cycle system optionally with a first or a second flow rate. For the proper functioning of refrigerators, for example, limits for the temperatures at the installation site can be taken into account. Domestic refrigerators can therefore be divided into the following climate classes:

Klimaklasse Normal (N), Temperatur +16 bis +32 °C Climate class Normal (N), temperature +16 to +32 ° C

Klimaklasse erweiterte Normal (SN), Temperatur +10 bis +32 °C Climate class extended normal (SN), temperature +10 to +32 ° C

Klimaklasse Subtropen (ST), Temperatur +18 bis +38 °C Climate class subtropics (ST), temperature +18 to +38 ° C

Klimaklasse Tropen (T), Temperatur +18 bis +43 °C Climate class Tropics (T), temperature +18 to +43 ° C

Das Kennzeichen für die Einsatzgrenzen wird im Allgemeinen auf dem Typenschild des Haushaltskältegeräte angegeben. Die beispielsweise in Deutschland eingesetzten Kältegeräte entsprechen meist den Klassen N oder SN. The service limit indicator is generally indicated on the nameplate of the household refrigerator. The refrigeration units used, for example, in Germany usually correspond to the classes N or SN.

Wenn die Umgebungstemperatur niedriger oder höher ist als angegeben, dann verlängert sich die Stehzeit oder die Laufzeit des Kompressors. Die Steh- und Laufzeiten wirken sich direkt auf die Temperaturen in Ihrem Kühl- und Gefrierfach aus. In manchen Fällen ist die gewünschte Temperatur im Gefrierraum von mindestens -18 °C nicht mehr gewährleistet, da die Stehzeit des Kompressors bei tieferen Umgebungstemperaturen länger ist und dadurch keine Kälte für den Kühl- und Gefrierraum produziert wird. If the ambient temperature is lower or higher than indicated, then the standstill time or the running time of the compressor will be extended. The standing and running times have a direct effect on the temperatures in your fridge and freezer. In some cases, the desired temperature in the freezer compartment of at least -18 ° C is no longer guaranteed because the downtime of the compressor is longer at lower ambient temperatures and thus no cold for the refrigerator and freezer is produced.

In allen erfindungsgemäßen Ausführungen kann das Expansionsventil eine Wand aufweisen, die mit einer Durchströmöffnung versehen ist, welche zur Einstellung unterschied- licher Strömungsquerschnitte des Expansionsventils mit einer verstellbaren Blende zumindest teilweise überdeckt ist, die in verschiedenen Stellungen der Blende unterschiedlich große Flächenabschnitte der Durchströmöffnung überdeckt. In all embodiments according to the invention, the expansion valve may have a wall which is provided with a flow-through opening which is at least partially covered for setting different flow cross-sections of the expansion valve with an adjustable diaphragm which covers differently sized surface sections of the flow-through opening in different positions of the diaphragm.

Das Expansionsventil kann ein Gehäuse aufweisen mit einem Kältemitteleinlass und einem Kältemittelauslass, bei dem die Wand, welche die Durchströmöffnung aufweist, von einem Boden des Gehäuses gebildet wird. Im Boden des Gehäuses können entweder nur der Kältemittelauslass oder sowohl der Kältemittelauslass als auch der Kältemitteleinlass vorgesehen sein. Die Durchströmöffnung kann von einem Stutzen des Kältemittelauslasses oder alternativ des Kältemitteleinlasses gebildet werden bzw. unmittelbar an diesen angrenzen. Die Durchströmöffnung kann beispielsweise von einer Bohrung oder Ausnehmung in dem Boden des Gehäuses des Expansionsventils gebildet werden. Zur Einstellung unterschiedlicher Strömungsquerschnitte des Expansionsventils kann die Durchströmöffnung mit einer verstellbaren Blende überdeckt sein. Je nach Größe des gewünschten Öffnungsquerschnitts in der jeweiligen Stellung der Blende, wird durch das Stellglieds der elektromotorisch angetriebenen Versteilvorrichtung die Blende vollständig, mehr oder weniger teilweise oder gar nicht über die Durchströmöffnung bewegt. The expansion valve may include a housing having a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, in which the wall having the flow-through opening is formed by a bottom of the housing. In the bottom of the housing either only the refrigerant outlet or both the refrigerant outlet and the refrigerant inlet may be provided. The flow-through opening can be formed by a branch of the refrigerant outlet or alternatively of the refrigerant inlet or directly adjoin it. The flow-through opening can be formed for example by a bore or recess in the bottom of the housing of the expansion valve. To set different flow cross-sections of the expansion valve, the flow-through can be covered with an adjustable aperture. Depending on the size of the desired opening cross-section in the respective position of the diaphragm, the shutter is completely, more or less partially or not moved over the flow-through by the actuator of the electric motor driven adjusting device.

Die Blende kann um eine exzentrisch zur Mitte der insbesondere kreisförmigen Durchströmöffnung liegende Achse drehbar gelagert sein. Die Blende kann dadurch auf die insbesondere kreisförmige Durchströmöffnung zumindest teilweise oder sogar vollständig aufgeschwenkt werden. Die Blende kann dazu wenigstens einen, insbesondere zwei Zapfen oder einen Achsstift aufweisen, der in Lagern des Expansionsventils, insbesondere im Gehäuse des Expansionsventils drehbar und/oder schwenkbar gelagert ist. Die Blende kann beispielsweise von einer Kreisscheibe gebildet werden, bei der wenigstens ein Zapfen, insbesondere zwei Zapfen oder ein Achsstift exzentrisch zur Mitte bzw. zum Mittelpunkt der Kreisscheibe angeordnet ist, so dass bei einer Drehung der Kreisscheibe um die Zapfen oder den Achsstift je nach Winkellage der Kreisscheibe die Durchströmöffnung nicht überdeckt, zumindest teilweise überdeckt oder sogar vollständig überdeckt wird. The diaphragm can be rotatably mounted about an axis lying eccentrically to the center of the particular circular flow opening. The panel can be at least partially or even completely swung onto the particular circular flow opening. For this purpose, the panel may have at least one, in particular two pins or an axle pin, which is rotatably and / or pivotably mounted in bearings of the expansion valve, in particular in the housing of the expansion valve. The diaphragm can for example be formed by a circular disk, in which at least one pin, in particular two pins or an axle pin is arranged eccentrically to the center or to the center of the circular disk, so that upon rotation of the circular disk about the pin or the axle pin depending on the angular position the circular disc does not cover the flow opening, at least partially covered or even completely covered.

Die Blende kann von einer Scheibe gebildet werden, die eine Kontur aufweist, welche wenigstens einen spiralförmigen Konturabschnitt aufweist. So kann unabhängig der Lager von Zapfen oder den Achsstift die Durchströmöffnung in Abhängigkeit der Winkellage der Scheibe die Durchströmöffnung nicht überdeckt, zumindest teilweise überdeckt oder sogar vollständig überdeckt werden. Eine nicht erfolgende Überdeckung, eine zumindest teilweise Überdeckung oder sogar vollständige Überdeckung wird dabei durch den spiralförmigen Konturabschnitt bestimmt. Der spiralförmige Konturabschnitt kann schnecken- förmig ausgeführt sein. The diaphragm can be formed by a disk which has a contour which has at least one spiral contour section. Thus, regardless of the bearing of pin or the axle pin, the flow opening in dependence of the angular position of the disc, the flow opening not covered, at least partially covered or even completely covered. A non-overlapping coverage, an at least partial overlap or even complete coverage is determined by the spiral contour section. The spiral contour section can be helical.

In allen Ausführungen kann die Blende über ein Getriebe an eine Antriebswelle gekoppelt sein, die mit dem elektrischen Schrittmotor verbunden ist. Durch ein Zwischenschalten eines Getriebes kann eine Übersetzung realisiert werden, so dass die Blende eine andere Wnkelgeschwindigkeit aufweisen kann, als die Wnkelgeschwindigkeit der Antriebswelle bzw. des daran angekoppelten elektrischen Schrittmotors. Das Getriebe kann als eine Stirnradstufe ausgebildet sein, die ein erstes mit der Antriebswelle verbundenes Stirnrad aufweist, das mit einem zweiten Stirnrad kämmt, das mit der Blende verbunden ist. In einer einfachen Ausführung kann ein Antriebsstirnrad einteilig mit der Antriebswelle ausgebildet sein. Ein solches Antriebsstirnrad kann unmittelbar mit einem Abtriebsstirnrad kämmen, das mit der Blende verbunden ist. In all embodiments, the visor may be coupled via a transmission to a drive shaft which is connected to the electric stepper motor. By interposing a transmission, a gear ratio can be realized, so that the diaphragm can have a different angular velocity than the angular velocity of the drive shaft or of the electric stepping motor coupled thereto. The transmission may be formed as a spur gear having a first spur gear connected to the drive shaft, which meshes with a second spur gear connected to the diaphragm. In a simple embodiment, a drive spur gear may be integrally formed with the drive shaft. Such a drive spur gear may directly mesh with an output spur gear connected to the bezel.

Dabei kann auch das zweite Stirnrad einteilig mit der Blende ausgebildet sein. In einer Ausführung kann dazu ein üblich ausgebildetes Stirnrad eine kreisförmige Seitenwand aufweisen, an der axial ein Absatz vorspringt, der eine radiale Außenkontur aufweist, welche den spiralförmigen bzw. schneckenförmigen Konturabschnitt trägt. Die Durch- Strömöffnung wird insoweit von einer Seitenwand des Stirnrads als Blende überdeckt. In this case, the second spur gear may be integrally formed with the diaphragm. In one embodiment, a conventionally designed spur gear may for this purpose have a circular side wall, on which a shoulder projects axially, which has a radial outer contour, which carries the helical or helical contour section. The through-flow opening is so far covered by a side wall of the spur gear as a diaphragm.

Zusammenfassend dargestellt kann die Erfindung es somit je nach Ausführungsform ermöglichen den Kältemittelstrom zu regeln, beispielsweise über ein schrittmotorgesteuertes Expansionsventil. Dazu kann Kältemittel in ein dichtes Drehschieberventil über ein Rohr eingebracht werden. Das Drehschieberventil besitzt auf der Seite eines Einlasses auch einen Auslass. Über diesem Auslass befindet sich ein Stellrad. Dieses Stellrad hat an seiner Mantelfläche Zähne und kann so über ein Zahnrad angesteuert werden. Das ansteuernde Zahnrad kann von einem elektrischen Schrittmotor betrieben werden. An der dem Ausgang des Ventils zugewandten Stellradfläche kann sich eine spiralförmige Ausformung befindet, die je nach Stellung des Stellrades eine anders große Fläche des Austritts frei gibt. Durch die Veränderung des Querschnitts der Durchströmfläche ändert sich automatisch auch der Kühlmittelfluss. Er kann nun so eingestellt werden, dass der oder die Verdampfer der Betriebsbedingung angepasst befüllt sind. Durch die Steuerung des Kältemittelflusses kann sowohl die Füllung des Verdampfers gesteuert oder geregelt werden, als auch auf mögliche Zusatzbelastungen, wie beispielsweise ein Einfrieren von Speisen, dynamisch reagiert werden und so die Effizienz des Haushaltskältegerätes optimiert werden. Zudem kann von kältetechnischer Seite mitunter auf einen Einsatz einer Kapillare verzichtet werden. In summary, the invention thus makes it possible depending on the embodiment to control the refrigerant flow, for example via a stepper motor controlled expansion valve. For this purpose, refrigerant can be introduced into a tight rotary valve via a pipe. The rotary valve also has an outlet on the side of an inlet. Above this outlet is a wheel. This thumbwheel has teeth on its lateral surface and can thus be controlled by a gear. The driving gear can be operated by an electric stepper motor. At the output of the valve-facing Stellradfläche a spiral-shaped formation is located, which releases depending on the position of the adjusting wheel a different size surface of the outlet. By changing the cross-section of the flow area, the coolant flow also changes automatically. It can now be adjusted so that the one or more evaporators of the operating condition are filled appropriately. By controlling the refrigerant flow, both the filling of the evaporator can be controlled or regulated, as well as possible additional loads, such as a freezing of food, are dynamically reacted and so the efficiency of the household refrigerator can be optimized. In addition, it can sometimes be dispensed with by cold technical side on a use of a capillary.

Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Haushaltskältegeräts ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer beispielhaften Ausführung unter Bezug- nähme auf die beigefügten Figuren. Konkrete Merkmale dieses Ausführungsbeispiels können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Es zeigen: eine perspektivische Ansicht eines beispielhaften Haushaltskältegeräts mit einem Kältemittelkreislaufsystem; eine schematische Darstellung eines beispielhaften Further features and advantages of the household refrigerating appliance according to the invention will become apparent from the following description of an exemplary embodiment with reference to the attached figures. Concrete features of this embodiment may represent general features of the invention. 1 is a perspective view of an exemplary household refrigerator with a refrigerant cycle system; a schematic representation of an exemplary

Kältemittelkreislaufsystems mit einem erfindungsgemäßen, elektromotorisch verstellbaren Expansionsventil, eine Schnittansicht des elektromotorisch verstellbaren Expansionsventils gemäß Fig. 2 in Alleinstellung, Refrigerant cycle system with an inventive, electromotively adjustable expansion valve, a sectional view of the electric motor-adjustable expansion valve of FIG. 2 in isolation,

Figur 4a-d eine schematische Darstellung von vier Stellungen einer Figure 4a-d is a schematic representation of four positions of a

erfindungsgemäßen Blende der Versteilvorrichtung mit unterschiedlichen Panel of the adjusting device according to the invention with different

Durchflussraten des elektromotorisch verstellbaren Expansionsventils. Flow rates of the electric motor adjustable expansion valve.

Ein in Fig. 1 beispielhaft dargestelltes Haushaltskältegerät 1 weist einen Korpus 2 mit einem Innenbehälter 3 auf. Der Innenbehälter 3 ist in einen oben angeordneten Gefrierraum 4 und einen unten angeordneten Kühlraum 5 aufgeteilt. Der Gefrierraum 4 dient im Allgemeinen zum Tiefgefrieren von Gefriergut bei ca. minus 18 Grad Celsius. DemA household refrigerating appliance 1 shown by way of example in FIG. 1 has a body 2 with an inner container 3. The inner container 3 is divided into a freezer compartment 4 arranged at the top and a cooling compartment 5 arranged at the bottom. The freezer compartment 4 is generally used for freezing frozen food at about minus 18 degrees Celsius. the

Gefrierraum 4 ist ein erster Verdampfer 6 zugeordnet, der hinter einer Gefrierraumrückwand 7 angeordnet ist. Der Gefrierraum 4 ist bei geöffneter Gefrierraumtür 9 zugänglich. Zum Öffnen weist die Gefrierraumtür 9 einen ersten Griff 10 auf. Freezer 4 is associated with a first evaporator 6, which is arranged behind a freezer compartment rear wall 7. The freezer compartment 4 is accessible when the freezer compartment door 9 is open. To open, the freezer compartment door 9 has a first handle 10.

Der Kühlraum 5 dient im Allgemeinen zum frostfreien Kühlen von Kühlgut vorzugsweise bei Temperaturen zwischen plus 4 und plus 8 Grad Celsius. Der Kühlraum 5 kann jedoch auch als Null-Grad-Fach, insbesondere zum Frischhalten von Obst oder Gemüse ausgebildet sein. Der Kühlraum 5 weist eine Rückwand 11 auf, hinter der der erste Verdampfer 6 für das Gefrierraum 4 angeordnet ist. Ein zweiter Verdampfer 12 dient zum Kühlen des Kühlraums 5. Der Kühlraum 5 ist bei geöffneter Kühlraumtür 14 zugänglich. Zum Öffnen weist die Kühlraumtür 14 einen zweiten Griff 15 auf. Ein einzelner Verdampfer, oder der erste Verdampfer 6 und der zweite Verdampfer 12, bzw. eine beliebige Anzahl von Verdampfern können an einen Verdichter 8 angeschlossen sein. Der Verdichter 8 ist von der Rückseite aus d.h. hinter der Rückwand 11 des Kältegeräts 1 in einen Maschinenraum 13 des Gehäuses 16 eingesetzt. In der Fig. 2 ist ein Kältemittelkreislaufsystem 17 mit einem geregelten Expansionsventil 18 schematische dargestellt. Das Kältemittelkreislaufsystem 17 weist einen Verdichter 8, einen Verflüssiger 19 und wenigstens einen Verdampfer 6, 12 auf. Dem Verdampfer 6, 12 strömungstechnisch vorgelagert weist das Kältemittelkreislaufsystem 17 im dargestellten Ausführungsbeispiel ein geregeltes Expansionsventil 18 auf. Der Verdichter 8, der Verflüssiger 19, der Verdampfer 6, 12 und das geregelte Expansionsventil 18 sind über Kältemittelrohrleitungen 20, 20a, 20b strömungstechnisch wie in Fig. 2 dargestellt miteinander verbunden. The cooling space 5 is generally used for frost-free cooling of refrigerated goods, preferably at temperatures between plus 4 and plus 8 degrees Celsius. However, the cooling space 5 can also be designed as a zero-degree compartment, in particular for keeping fruit or vegetables fresh. The refrigerator compartment 5 has a rear wall 11, behind which the first evaporator 6 for the freezer compartment 4 is arranged. A second evaporator 12 serves to cool the cooling space 5. The cooling space 5 is accessible when the refrigerator door 14 is open. To open the refrigerator door 14 has a second handle 15. A single evaporator, or the first evaporator 6 and the second evaporator 12, or any number of evaporators may be connected to a compressor 8. The compressor 8 is inserted from the back, ie behind the rear wall 11 of the refrigeration device 1 into a machine room 13 of the housing 16. 2, a refrigerant circuit system 17 with a controlled expansion valve 18 is shown schematically. The refrigerant cycle system 17 has a compressor 8, a condenser 19 and at least one evaporator 6, 12. Upstream of the evaporator 6, 12, the refrigerant circuit system 17 in the illustrated embodiment, a controlled expansion valve 18. The compressor 8, the condenser 19, the evaporator 6, 12 and the controlled expansion valve 18 are fluidly connected via refrigerant pipes 20, 20a, 20b as shown in FIG.

Ein Ausgang 21 des Expansionsventils 18 mündet in einer Kältemittelrohrleitung 20a, die unmittelbar an den Verdampfer 6, 12 angeschlossen ist. Das Expansionsventil 18 weist außerdem einen Eingang 23 auf, der über eine andere Kältemittelrohrleitung 20b mit dem Verflüssiger 19 verbunden ist. An outlet 21 of the expansion valve 18 opens into a refrigerant pipe 20 a, which is connected directly to the evaporator 6, 12. The expansion valve 18 also has an inlet 23 which is connected to the condenser 19 via another refrigerant pipe 20b.

Das Expansionsventil 18 weist eine Versteilvorrichtung 22 auf, die ist mittels eines Elektromotors 24 angetrieben ist, zum Ändern eines die Durchflussrate des Expansionsventils 18 bestimmenden Strömungsquerschnitts 25a aufweist The expansion valve 18 has an adjusting device 22, which is driven by means of an electric motor 24, for changing a flow rate 25a determining the flow rate of the expansion valve 18

Das Expansionsventil 18 bzw. die Versteilvorrichtung 22 des Expansionsventils 18 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Steuereinrichtung 29 verbunden. Die Steuereinrichtung 29 kann eine separate Steuerungseinheit sein, die nur dazu dient auf Grundlage von Sensorwerten, beispielsweise von Temperatursensoren oder Schaltern, das Expansionsventil 18 anzusteuern bzw. zu regeln und das Kältemittelkreislaufsystem 17 je nach Stellung des Expansionsventils 18 mit unterschiedlichen Durchflussraten zu betreiben. Die Steuereinrichtung 29 kann jedoch auch ein Teil einer übergeordneten Steuerungsvorrichtung sein, die das gesamte Haushaltskältegerät 1 steuert, insbesondere in Abhängigkeit einer oder mehrerer Innentemperaturen wenigstens eines Kühlraums 5 den Verdichter 8 ansteuert. Die Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht des elektromotorisch verstellbaren Expansionsventils gemäß Fig. 2 in Alleinstellung. Das Expansionsventil 18 weist ein Gehäuse 30 mit einem Boden 30a auf. Der Boden 30a ist mit einer den Eingang 23 bildenden Öffnung 23a versehen. Außerdem weist der Boden 30a eine den Ausgang 21 bildende Öffnung 21a, welche den maximalen Strömungsquerschnitt 25a bestimmt bzw. bildet. The expansion valve 18 and the adjusting device 22 of the expansion valve 18 is connected in the illustrated embodiment with a control device 29. The control device 29 may be a separate control unit, which only serves to control the expansion valve 18 on the basis of sensor values, for example of temperature sensors or switches, and to operate the refrigerant cycle system 17 with different flow rates, depending on the position of the expansion valve 18. However, the control device 29 may also be a part of a higher-level control device which controls the entire household refrigeration appliance 1, in particular in response to one or more internal temperatures of at least one cooling chamber 5, the compressor 8 controls. FIG. 3 shows a schematic sectional view of the electromotively adjustable expansion valve according to FIG. 2 in isolation. The expansion valve 18 has a housing 30 with a bottom 30 a. The bottom 30a is provided with an opening 23 forming the opening 23a. In addition, the bottom 30a has an opening 21a forming the outlet 21, which determines the maximum flow cross section 25a.

Das in Fig. 3 gezeigte Expansionsventil 18 weist somit eine Wand 30b auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von dem Boden 30a gebildet wird und die mit einer Durchströmöffnung 25 versehen ist, welche zur Einstellung unterschiedlicher Strömungsquer- schnitte 25a, 25b, 25c, 25d (Fig. 4) des Expansionsventils 18 eine verstellbare Blende 31 aufweist, die zumindest teilweise den maximale Strömungsquerschnitt 25a der Durchströmöffnung 25 überdeckt. Die Blende 31 ist um eine exzentrisch zur Mitte der insbesondere kreisförmigen Durchströmöffnung 25 liegende Achse 32 drehbar gelagert. The expansion valve 18 shown in Fig. 3 thus has a wall 30 b, which is formed in the illustrated embodiment of the bottom 30 a and which is provided with a flow-through 25, which for setting different flow cross-sections 25 a, 25 b, 25 c, 25 d (Fig 4) of the expansion valve 18 has an adjustable aperture 31 which at least partially covers the maximum flow cross-section 25a of the flow-through opening 25. The aperture 31 is rotatably mounted about an axis 32 lying eccentrically to the center of the particular circular flow opening 25.

Die Blende 31 ist über ein Getriebe 33 an eine Antriebswelle 34 gekoppelt, die mit dem elektrischen Schrittmotor 24 verbunden ist. Das Getriebe 33 ist als eine Stirnradstufe ausgebildet, die ein erstes mit der Antriebswelle 34 verbundenes Stirnrad 35 aufweist, das mit einem zweiten Stirnrad 36 kämmt, das mit der Blende 31 verbunden ist. Das zweite Stirnrad 36 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel einteilig mit der Blende 31 ausgebildet. The shutter 31 is coupled via a gear 33 to a drive shaft 34 which is connected to the stepper electric motor 24. The transmission 33 is formed as a spur gear having a first spur gear 35 connected to the input shaft 34, which meshes with a second spur gear 36 connected to the diaphragm 31. The second spur gear 36 is formed integrally with the aperture 31 in the illustrated embodiment.

Der elektrische Schrittmotor 24 ist mit der Steuervorrichtung 29 verbunden, die eingerich- tet ist, die Durchflussrate des Expansionsventils 18 durch Ändern des Strömungsquerschnitts 25, 25a, 25b, 5c, 25d mittels Verstellen der Versteilvorrichtung 22 zu steuern und/oder zu regeln. The stepping electric motor 24 is connected to the control device 29 configured to control and / or regulate the flow rate of the expansion valve 18 by changing the flow area 25, 25 a, 25 b, 5 c, 25 d by adjusting the adjusting device 22.

Die Blende 31 kann, wie in den Fig. 4 a bis 4d dargestellt von einer Scheibe gebildet werden, die eine Kontur aufweist, welche wenigstens einen spiralförmigen Kontur- abschnitt 31a aufweist. Die Versteilvorrichtung 22 ist zum schrittweisen Ändern desAs is shown in FIGS. 4 a to 4 d, the diaphragm 31 can be formed by a disk having a contour which has at least one spiral contour section 31 a. The adjusting device 22 is for stepwise changing the

Strömungsquerschnitts 25, 25a, 25b, 5c, 25d ausgebildet. Die Versteilvorrichtung 22 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von dem elektrischen Schrittmotor 24 angetrieben. Die Fig. 4a zeigt die Blende 31 in einer ersten Stellung, in der die Durchströmöffnung 25 vollständig von der Blende 31 überdeckt ist, also die Durchströmöffnung 25 vollständig verschlossen ist und die Durchflussrate Null ist. Flow cross-section 25, 25a, 25b, 5c, 25d formed. The adjusting device 22 is driven in the illustrated embodiment of the electric stepper motor 24. 4a shows the aperture 31 in a first position, in which the flow-through opening 25 is completely covered by the aperture 31, ie the flow-through opening 25 is completely closed and the flow rate is zero.

Die Fig. 4b zeigt die Blende 31 in einer zweiten Stellung, in der die Durchströmöffnung 25 überwiegend von der Blende 31 überdeckt ist, so dass nur ein kleiner Strömungsquerschnitt 25c einen Durchfluss von Kältemittel erlaubt und folglich die Durchflussrate klein ist. 4b shows the aperture 31 in a second position, in which the flow-through opening 25 is predominantly covered by the aperture 31, so that only a small flow cross-section 25c allows a flow of refrigerant and consequently the flow rate is small.

Die Fig. 4c zeigt die Blende 31 in einer dritten Stellung, in der die Durchströmöffnung 25 nur geringfügig von der Blende 31 überdeckt ist, so dass nur ein großer Strömungsquer- schnitt 25b einen Durchfluss von Kältemittel erlaubt und folglich die Durchflussrate hoch ist. 4c shows the orifice 31 in a third position, in which the flow-through opening 25 is only slightly covered by the orifice 31, so that only a large flow cross-section 25b allows a flow of refrigerant and consequently the flow rate is high.

Die Fig. 4d zeigt die Blende 31 in einer vierten Stellung, in der die Durchströmöffnung 25 gar nicht von der Blende 31 überdeckt ist, so dass ein maximaler Strömungsquerschnitt 25a, der dem Querschnitt der Durchströmöffnung 25 entspricht, einen Durchfluss von Kältemittel erlaubt und folglich die Durchflussrate am größten ist. 4d shows the aperture 31 in a fourth position in which the flow opening 25 is not covered by the aperture 31, so that a maximum flow cross section 25a, which corresponds to the cross section of the flow opening 25, allows a flow of refrigerant and consequently the Flow rate is greatest.

In den verschiedenen Stellungen der Blende 31 gemäß den Fig. 4a bis 4d sind somit unterschiedlich große Flächenabschnitte der Durchströmöffnung 25 überdeckt. In the various positions of the diaphragm 31 according to FIGS. 4a to 4d, differently sized surface portions of the flow-through opening 25 are therefore covered.

Claims

Domestic refrigerating appliance comprising a heat-insulating inner container (3) with a coolable inner space (4, 5), and a refrigerant circulation system (17) connected to cool the inner space (4, 5) by means of refrigerant pipes (20, 20a, 20b), comprising a compressor (8 ), a condenser (19), an evaporator (6, 12) and an expansion valve (18) arranged between the condenser (19) and the evaporator (6, 12), characterized in that the expansion valve (18) comprises an adjusting device driven by an electric motor ( 22) for changing a flow rate of the expansion valve (18) determining the flow cross-section (25a, 25b, 25c, 25d).

Domestic refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the

Adjustment device (22) for stepwise changing the flow cross-section (25a, 25b, 25c, 25d) is formed.

Domestic refrigerating appliance according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusting device (22) by an electric stepper motor (24) is driven.

Domestic refrigerating appliance according to claim 3, characterized in that the electric stepping motor (24) is connected to a control device (29) which is adapted to adjust the flow rate of the expansion valve (18) by changing the flow cross section (25a, 25b, 25c, 25d) by means of adjustment the adjustment device (22) to control and / or to regulate.

Domestic refrigerating appliance according to one of claims 1 to 4, characterized in that the expansion valve (18) has a wall (30a, 30b) which is provided with a flow-through opening (25) which for adjusting different flow cross-sections (25a, 25b, 25c, 25d ) of the expansion valve (18) with an adjustable aperture (31) is at least partially covered, in different Positions of the diaphragm (31) different sized surface sections of

Throughflow (25) covered.

6. Domestic refrigerating appliance according to claim 5, characterized in that the aperture (31) about an eccentric to the center of the particular circular flow opening (25) lying axis (32) is rotatably mounted.

7. Domestic refrigerating appliance according to claim 6, characterized in that the diaphragm (31) is formed by a disc having a contour which has at least one spiral contour portion (31 a).

8. Domestic refrigerating appliance according to claim 5 or 6, characterized in that the diaphragm (31) via a gear (33) to a drive shaft (34) is coupled, which is connected to an electric stepping motor (24).

9. Domestic refrigerating appliance according to claim 8, characterized in that the

Gear (33) is designed as a spur gear, the first with the

Drive shaft (34) connected spur gear (35) which meshes with a second spur gear (36) which is connected to the diaphragm (31).

10. Domestic refrigerating appliance according to claim 9, characterized in that the second spur gear (36) is formed integrally with the diaphragm (31).