DE102010010858A1

DE102010010858A1 - Kühl- und/oder Gefriergerät

Info

Publication number: DE102010010858A1
Application number: DE102010010858A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Ing. 88299 Ertel; Wilfried Dipl.-Ing. King (FH), 88416; Thomas Dipl.-Ing. Gindele (FH), 88299
Original assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2010-02-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2011-08-11

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät aufweisend mindestens einen Kältemittelkreislauf mit wenigstens einem Verflüssiger, wobei zumindest ein Teil der im Verflüssiger an die Umgebung abgegebenen Wärme von einem sekundären Kühlmedium aufgenommen und abgeführt wird, und wobei das sekundäre Kühlmedium selbst in einem sekundären Kreislauf zirkuliert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem einen Verflüssiger umfassenden Kältemittelkreislauf.
Kühl- und/oder Gefriergeräte aus dem Stand der Technik weisen einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger sowie einer Drossel auf. Im Verdampfer kommt es im Bereich des Kühlraumes des Gerätes zu einer Verdampfung des Kältemittels, wodurch Wärme aufgenommen und der Kühlraum gekühlt wird. Im Verflüssiger geht das Kältemittel außerhalb des Kühlraumes durch Kühlung wieder in seinen flüssigen Zustand über und gibt Kondensationswärme ab. Somit wird die im Kühlraum aufgenommene Wärme dem Kältemittel außerhalb des Kühlraumes wieder entzogen.
Es ist erstrebenswert, die im Verflüssiger abgegebene Wärme möglichst effizient abzuziehen. Zu diesem Zweck sind im Stand der Technik verschiedene Verflüssigervarianten bekannt. Dazu gehören unter anderem Drahtrohrverflüssiger, Lamellenverflüssiger, Spiralverflüssiger und ähnliches. Solche Verflüssiger haben die Gemeinsamkeit, dass die Wärme des Kältemittels, beispielsweise R600A, über die Luft abgeführt wird. Zum Teil wird dieser Austausch noch durch einen Ventilator oder ähnliches begünstigt.
Als eine Weiterentwicklung ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, eine Flüssigkeit zu nutzen, um den Kühlgeräteverflüssiger zu kühlen. Derartige Kühlmechanismen werden beispielsweise in der DE 602 14 056 T2 , der WO 02/066911 A1 oder der DD 293638 A5 offenbart. Insbesondere wird in der DE 10 2009 009 480 A1 ein Kühl- und/oder Gefriergerät offenbart, worin die Effizienz der Wärmeabfuhr im Bereich des Verflüssigers dadurch verbessert wird, dass die vom Verflüssiger abgegebene Wärme durch eine weitere Flüssigkeit mit hoher Wärmekapazität aufgenommen wird, wobei in der Stehzeit des Kompressors die von diesem sekundären Kühlmedium gespeicherte Wärme an die Umgebung abgegeben wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik haben es sich die Erfinder zum Ziel gemacht, die Wärmeabfuhr im Bereich des Verflüssigers weiter zu verbessern und eine höhere Kälteleistung und Energieeffizienz zu erreichen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden und die Effizienz von Verflüssigern weiter verbessert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verflüssiger kostengünstiger und platzsparender konstruieren zu können, wobei die Effizienz ähnlich oder besser sein soll wie bei einem herkömmlichen Verflüssiger aus dem Stand der Technik. Durch die Steigerung der Energieeffizienz und der damit einhergehenden Möglichkeit der platzsparenderen Konstruktion ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, gegenüber Kühl- und/oder Gefriergeräten aus dem Stand der Technik einen Nutzinhaltsgewinn zu erzielen.
Eines oder mehrere dieser Ziele werden durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Demnach weist ein Kühl- und/oder Gefriergerät mindestens einen primären Kältemittelkreislauf auf, der wiederum wenigstens einen Verflüssiger aufweist. Zumindest ein Teil der im Verflüssiger an die Umgebung abgegebener Wärme wird dabei von einem sekundären Kühlmedium aufgenommen und abgeführt. Erfindungsgemäß soll dabei das sekundäre Kühlmedium selbst in einem sekundären Kreislauf zirkulieren.
Das sekundäre Kühlmedium kann ein Kühlmittel oder ein Kältemittel sein. Unter einem Kühlmittel wird ein Medium, vorzugsweise eine Flüssigkeit mit hoher Wärmekapazität verstanden, die Wärme als sensible Wärme aufnimmt, das heißt sich selbst erwärmt. Unter einem Kältemittel wird ein Medium, vorzugsweise eine Flüssigkeit verstanden, die Wärme zumindest teilweise als Latentwärme aufnimmt, das heißt unter Wärmeaufnahme zumindest teilweise einen Phasenübergang, vorzugsweise eine Verdampfung erfährt. In einer Ausführungsform ist das sekundäre Kühlmedium Wasser oder mit Frostschutzmittel versetztes Wasser.
In einer weiteren Ausführungsform ist der sekundäre Kreislauf vollständig oder im Wesentlichen vollständig mit sekundärem Kühlmedium gefüllt. In einer anderen Ausführungsform ist der sekundäre Kreislauf nur teilweise mit sekundärem Kühlmedium, zumindest in seiner flüssigen Form, gefüllt.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der primäre Kältemittelkreislauf ferner einen Kompressor auf, wobei zumindest ein Teil der im Kompressor vom primären Kältemittel an die Umgebung abgegebenen Wärme von dem sekundären Kühlmedium aufgenommen und abgeführt wird.
Durch die Zirkulation des sekundären Kühlmediums im sekundären Kreislauf wird die Effizienz der Kühlung gegenüber vorbekannten Kühlmechanismen gesteigert.
Die abkühlende Wirkung des sekundären Kühlmediums wird dadurch verbessert, dass es an den Wärmeaustauscheinrichtungen des Verflüssigers, insbesondere Rohrschlangen, vorbeigeführt wird und durch die Konvektion immer wieder kühleres Kühlmedium zur Kühlung zur Verfügung steht. Dadurch kann im Gegensatz zur Verwendung einer statischen sekundären Kühlflüssigkeit eine größere Wärmemenge aufgenommen und abgeführt werden. Bei gleicher Verflüssigergeometrie läßt sich ein im Vergleich zu vorbekannten Kühlmechanismen niedrigeres Temperaturniveau der primären Kühlflüssigkeit am Verflüssigerausgang erreichen. Unter Verwendung eines kleineren Verflüssigers kann am Verflüssigerausgang ein gegenüber vorbekannten Kühlmethoden ähnliches oder besonders vorteilhaft sogar geringeres Temperaturniveau der primären Kühlflüssigkeit am Verflüssigerausgang erreicht werden.
Durch eine tiefere Temperatur des primären Kältemittels im Primärkreislauf steigt die Effizienz des Verdichters und/oder der Kühlung des Kühlraums. Der Energiebedarf des Kühlmechanismus wird optimiert. Neben oder zusätzlich zur Steigerung der Energieeffizienz lässt sich auch eine platzsparendere Konstruktion des Kühl- und/oder Gefriergeräts oder ein Nutzinhaltsgewinn im Kühlraum erreichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das sekundäre Kühlmedium in einem wärmeaufnehmenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs durch Aufnahme von Wärme aus dem primären Kältemittelkreislauf erwärmt. Die Aufgenommene Wärme wird dabei dem Verflüssiger und gegebenenfalls dem Kompressor des ersten Kältemittelkreislaufs entzogen. In weiterer Folge wird das sekundäre Kühlmedium in einem wärmeabgebenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs abkühlt. Das im wärmeabgebenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs abgekühlte sekundäre Kühlmedium steht dann vorzugsweise erneut für die Aufnahme von Wärme aus dem primären Kältemittelkreislauf zur Verfügung. Der wärmeabgebende Abschnitt sollte vorzugsweise nicht in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt zu dem Verflüssiger und/oder dem Kompressor des primären Kältemittelkreislaufs stehen.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform steigt das sekundäre Kühlmedium nach dessen Erwärmung im wärmeaufnehmenden Abschnitt auf. Unter „Aufsteigen” ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das sekundäre Kühlmedium durch die Erwärmung eine geringere Dichte annimmt und somit entgegen der Schwerkraft aufsteigt und an Höhe gewinnt, gegebenenfalls senkrecht. Der Dichteverlust kann durch die bloße Erwärmung oder einen Phasenübergang wie beispielsweise eine Verdampfung des Kühlmediums eintreten. Nach dessen Abkühlung im wärmeabgebenden Abschnitt steigt es wieder ab. Unter „Absteigen” ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass das sekundäre Kühlmedium durch die Abkühlung eine höhere Dichte annimmt und somit mit der Schwerkraft absinkt und an Höhe verliert, gegebenenfalls senkrecht. Der Dichtegewinn kann durch die bloße Abkühlung oder einen Phasenübergang wie beispielsweise eine Kondensation des Kühlmediums eintreten. Abgekühltes Kühlmedium tritt wieder an eine Stelle, von wo aus der Wärme aufnehmende Abschnitt des Kreislaufs erneut durchlaufen werden und erneut Wärme aufgenommen werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Zirkulationsrichtung des sekundären Kühlmediums der Zirkulationsrichtung des primären Kältemittels gegenläufig. Dies gilt insbesondere im Bezug auf die Zirkulationsrichtung des erwärmten sekundären Kühlmediums, sollte nach der Abkühlung eine Zirkulationsumkehr stattfinden. In diesem Zusammenhang ist auch die Zirkulationsrichtung des primären Kältemittels im Verdampfer entscheidend, einer eventuellen Zirkulationsumkehr in anderen Teilen des primären Kältemittelkreislaufs ungeachtet. Der Begriff „gegenläufig” ist im Rahmen dieser Ausführungsform nicht so zu verstehen, dass die Zirkulationsrichtungen an jeder Stelle 180° gegenläufig sein müssen, wohl aber in Summe gegenläufig. Beispielsweise können die Zirkulationsrichtungen durch die Ausbildung des Verflüssigers als eine sich in Gegenrichtung der Zirkulationsrichtung des sekundären Kühlmediums fortpflanzende Rohrschlange im Winkelbereich von zwischen etwa 95° und etwa 140° zueinander verlaufen.
In einer Ausführungsform ist der Verflüssiger zumindest teilweise als ein das primäre Kältemittel enthaltendes Rohr, vorzugsweise eine Rohrschlange ausgebildet. In einer weiteren Ausführungsform weist der Verflüssiger Kühlrippen auf. Vorteilhafte Konstruktionen von Verflüssigern, welche einen größtmöglichen Wärmeaustausch mit externen Kühlmedien bewerkstelligen sind im Stand der Technik bekannt. Prinzipiell eigenen sich eine Vielzahl von solchen aus dem Stand der Technik bekannten Konstruktionen des Verflüssigers auch für einen Einsatz in einem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerät. Vorzugsweise Ausführungsformen von Verflüssigern sind beispielsweise in der DE 10 2009 009 480 A1 dargestellt, auf welche hier ausdrücklich verwiesen wird. Von dort beschriebenen Verflüssigern eigenen sich zur Anwendung in einem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerät beispielsweise ein Verflüssiger wobei sich sekundäres Kühlmedium in einer Umhüllung befindet, ein Rohr-in-Rohr-Verfüssiger, ein mäanderförmiger Verflüssiger, ein Rohr-an-Rohr-Verflüssiger und eine Rohrschlange. Auch können mehrere dieser Prinzipien kombiniert werden.
Als Materialien für die Elemente des Verflüssigers, insbesondere Rohre, eigenen sich insbesondere beständige und gut wärmeleitende Materialien wie dünne Metalle, vorzugsweise Blech, oder dünnes Plastik.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil des Verflüssigers und gegebenenfalls des Kompressors des primären Kreislaufs innerhalb eines umwanderten Kompartiments des sekundären Kreislaufs, vorzugsweise innerhalb eines umwandeten Kompartiments des Wärme aufnehmenden Teils des sekundären Kreislaufs liegt.
In einer anderen Ausführungsform wird zumindest ein Teil des sekundären Kreislaufs von Elementen des Verflüssigers umgeben. Vorzugsweise befindet sich dabei zumindest ein Abschnitt des wärmeaufnehmenden Abschnitts des sekundären Kreislaufs innerhalb eines vom Verflüssiger ausgebildeten Hohlraumes oder liegt zischen Elementen des Verflüssigers. Beispielsweise kann der Verflüssiger als Rohrschlage ausgebildet sein, wobei der wärmeaufnehmende Abschnitt des sekundären Kreislaufs in dem im Zentrum der Rohrschlange befindlichen Hohlraum sitzt. Die äußere Begrenzung wärmeaufnehmenden Abschnitts und/oder des Verflüssigers kann in dieser Ausführungsform elastisch ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist der wärmeaufnehmende Abschnitt ein länglicher Beutel.
In beiden voranstehenden Ausführungsformen wird ein möglichst hoher Anteil der Wärme vom primären an den sekundären Kreislauf übertragen.
Die im Bereich des ersten Abschnitts des sekundären Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes liegenden Teile des Verflüssigers können einerseits nur an der Ein- und Austrittsstelle mit Begrenzungselementen wie Wänden des sekundären Kreislaufes in Verbindung stehen und abgesehen von dieser Verbindung im ersten Teil des sekundären Kreislaufs innerhalb dessen äußerer Begrenzung schweben. Alternativ können die Begrenzungen mit Elementen, vorzugsweise Wänden des sekundären Kreislaufs verbunden sein.
Das Vorbeiführen des sekundären Kühlmediums am Verflüssiger kann auf mehrere Arten und Weisen geschehen. Beispielsweise kann das System passiv funktionieren, das heißt die natürliche Konvektion kann ausgenützt werden, wobei warmes Kühlmedium nach oben steigt, sich abkühlt und anschließend wieder zur Kühlung des Verflüssigers genutzt werden kann. Auch kann die Zirkulation des sekundären Kühlmediums im sekundären Kreislauf aktiv hervorgerufen werden. Beispielsweise ist es denkbar, dass nur ein Rohr den Verflüssiger umhüllt, aber der Verflüssiger mit Abstand zur Rohrwand angeordnet ist, so dass sich eine natürliche Konvektion ausbildet, in der das warme Kühlmittel zentral nach oben steigt und an der Rohrwandung wieder nach unten strömt.
In einer Ausführungsform erfolgt die Zirkulation des sekundären Kühlmediums daher zumindest teilweise passiv durch natürliche Konvektion, oder mit anderen Worten nur oder zumindest teilweise auf Grund der Wärmeaufnahme aus dem Verflüssiger. Dies hat den Vorteil, dass für die Zirkulation gegenüber vorbekannten Mechanismen keine zusätzliche Energie aufgewendet werden muss, was einen zusätzlichen Beitrag zur Effizienz eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes leistet. Auch ist der apparative Aufwand und damit verbundene Herstellungskosten, sowie der Platzaufwand bei einem passiven System vergleichsweise gering, da keine Beförderungsmittel im sekundären Kühlkreislauf verbaut werden müssen.
Der Funktionsmechanismus kann in einer solchen Ausführungsform dem Funktionsmechanismus einer Schwerkraftheizung oder eines Wärmerohres ähneln. Auf die Analogie des sekundären Kreislaufs einer Ausführungsform der Erfindung zu einer Schwerkraftheizung und des sekundären Kreislaufs einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zu einem Wärmerohr wird im weiteren Verlauf der Beschreibung näher eingegangen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Zirkulation des sekundären Kühlmediums im sekundären Kühlkreislauf aktiv unterstützt. Diese aktive Unterstützung kann die ohnehin vorhandene, natürliche Konvektion verstärken oder hauptverantwortlich für die Zirkulation des Kühlmediums sein. Zur aktiven Zirkulation des sekundären Kühlmediums sind im sekundären Kreislauf ein oder mehrere Mittel zur Beförderung des sekundären Kühlmediums vorgesehen, vorzugsweise eine oder mehrere Pumpen und/oder ein oder mehrere Rotoren. Besonders bevorzugt ist im Rahmen dieser Ausführungsform der Einsatz einer kleine Pumpe mit möglichst geringem Energieverbrauch, da im Normalfall keine starke Förderungsleistung erforderlich ist.
Durch eine aktive Zirkulation kann die Kühlleistung des sekundären Kühlkreislaufs. erhöht werden, wodurch sich das geringe Maß an Mehrenergieaufwand für aktive Beförderungsmechanismen hinsichtlich der Unterhaltskosten, der Platzausnützung und der Effizienz der Kühlung mehr als nur gegenrechnen können.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass im sekundären Kreislauf eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts ein Unterdruck herrscht. Dieser Unterdruck kann permanent vorhanden sein oder zumindest zeitweise, insbesondere in Phasen der Kühlung des Kühlraumes und dadurch Zirkulation des primären Kältemittels im primären Kreislauf angelegt werden. Zur Schaffung eines Unterdrucks eignen sich alle bekannten Vakuumpumpen. auch kann der Unterdruck im sekundären Kreislauf permanent vorhanden sein. Jedenfalls kann vorgesehen sein, dass der Unterdruck durch luftdichten Verschluß des sekundären Kreislaufs möglichst gut aufrecht erhalten wird.
Der Unterdruck ist vorzugsweise gering genug, um den Siedepunkt des sekundären Kühlmediums auf eine Temperatur zu senken, wodurch ein Verdampfen zumindest eines Teils des sekundären Kühlmediums im wärmeaufnehmenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs ermöglicht bzw. begünstigt wird. Exemplarisch ist der Druck dabei kleiner als etwa 0,2 bar, vorzugsweise kleiner als etwa 0,15 bar und besonders bevorzugt kleiner als etwa 0,1 bar.
Der Siedepunkt des sekundären Kühlmediums soll in einer weiteren Ausführungsform auf eine Temperatur von kleiner als etwa 55°C, vorzugsweise kleiner als etwa 50°C und weiter vorzugsweise kleiner als etwa 45°C gesenkt werden. In einer Ausführungsform besitzt ein geeignetes Kühlmedium unter den im Zusammenhang mit den oben genannten Bedingungen oder alternativ unter Normalbedingungen, gegebenenfalls sogar unter Überdruck einen Siedepunkt von kleiner als etwa 65°C, vorzugsweise kleiner als etwa 55°C und besonders bevorzugt kleiner als etwa 45°C.
Die für das zumindest teilweise Verdampfen des sekundären Kühlmediums im wärmeaufnehmenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs benötigte Verdampfungswärme stammt im Wesentlichen aus dem Verflüssiger des ersten Kältemittelkreislaufs. Durch die verglichen mit der spezifischen Wärme hohe Verdampfungswärme ist die Wärmeaufnahme und Wärmeabfuhr aus dem Verflüssiger in dieser Ausführungsform besonders hoch. Die Energieeffizienz und der Platzbedarf des Kühlmechanismus sind besonders gering.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der wärmeaufnehmende und/oder der wärmeabgebende Abschnitt des sekundären Kreislaufs aus einem im Wesentlichen rohrförmigen Behältnis besteht. Das Rohr kann im Querschnitt rund, rechteckig, quadratisch oder auch in anderen geeigneten Formen ausgebildet sein. Geeignete Querschnittsflächen liegen unter anderem im Bereich von zwischen etwa 10 cm² und etwa 1000 cm², weiter vorzugsweise im Bereich von zwischen etwa 15 cm² und etwa 200 cm² und besonders bevorzugt im Bereich von zwischen etwa 20 cm² und etwa 70 cm². In einer weiteren Ausführungsform ist die Form und/oder Querschnittsfläche des Rohres nicht über den gesamten sekundären Kreislauf konstant sondern variiert. Die Variation kann beispielsweise dahingehend erfolgen, dass die Querschnittsfläche im Bereich des wärmeaufnehmenden Abschnitts größer ist als im wärmeabgebenden Abschnitt und/oder in den Zwischenabschnitten des Kreislaufs, wo gegebenenfalls dünne Rohre in der Größe von in etwa 10 cm² Querschnittsfläche ausreichend sein können.
In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen der wärmeaufnehmende und der wärmeabgebende Abschnitt des sekundären Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts aus ein und demselben Rohr, welches gegebenenfalls über dessen gesamte Länge seine Form und/oder seine Querschnittsfläche beibehält.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Zirkulation des sekundären Kühlmediums im sekundären Kreislauf durch Aufsteigen des durch Aufnahme von Wärme aus dem primären Kältemittelkreislauf erwärmten und/oder verdampften sekundären Kühlmediums und anschließendes Absteigen des kondensierten oder abgekühlten Kühlmediums. Sollte der sekundäre Kreislauf im Wesentlichen nur aus einem einzigen rohrartigen Gebilde bestehen, erfolgt der Aufstieg des sekundären Kühlmediums innerhalb dieses Behältnisses, und dessen Abstieg innerhalb und/oder außerhalb des Behältnisses. „Im Wesentlichen” soll so verstanden werden, dass dadurch nicht ausgeschlossen sein soll, dass der Kreislauf zusätzlich weitere Elemente wie ein Sammelbecken oder eine Bypassleitung aufweist, in der der Abstieg gegebenenfalls „außerhalb” erfolgen kann.
In dieser Ausführungsform kann die Kühlung durch einen an das Prinzip des Wärmerohres angelehnten Mechanismus erfolgen. Dabei wird ein Teil des im unteren Bereich des wärmeaufnehmenden Abschnitts des sekundären Kühlkreislaufs befindlichen, flüssigen sekundären Kühlmediums durch den Wärmeeintrag aus dem Verflüssiger des primären Kühlkreislaufes verdampft. Dabei wird die Verdampfungswärme im Wesentlichen dem primären Kältemittel im Verflüssiger entzogen. Das gasförmige, sekundäre Kühlmedium steigt auf und tritt in einen wärmeabgebenden Abschnitt ein, wo es wieder kondensiert. Diese Kondensation erfolgt gegebenenfalls an den Außenwänden. Dabei wird Kondensationswärme abgegeben und auf eine geeignete Art und Weise abgeführt. Das kondensierte sekundäre Kühlmedium läuft anschließend in den wärmeaufnehmenden Abschnitt zurück, wo es erneut verdampfen kann und der Kreislauf von neuem beginnt.
Das Rücklaufen in den wärmeaufnehmenden Abschnitt kann dabei im wärmeaufnehmenden Abschnitt selbst an den Außenwänden oder an Begrenzungen des Verflüssigers erfolgen. Dabei kann zumindest ein Teil des sekundären Kühlmediums auch vor Erreichen des unteren Bereichs des wärmeaufnehmenden Abschnitts erneut Wärme aufnehmen und wieder verdampft werden. In einer anderen Ausführungsform erfolgt der Rücklauf in einer Bypassleitung, um eine solche frühzeitige erneute Verdampfung zumindest teilweise zu unterbinden.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist ein Kühl- und/oder Gefriergerät so ausgebildet, dass der sekundäre Kühlmittekreislauf als zumindest einen Bereich der Rückwand des Kühl- und/oder Gefriergeräts umlaufendes Behältnis, vorzugsweise Rohr, ausgebildet ist. Es kann in einem rechteckigen oder quadratischen oder auch kreisförmigen Schema zumindest ein Teil der Rückwand umlaufen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die gesamte Rückwand umlaufen wird. Der Begriff des Rohres wurde dabei bereits im Zuge der Diskussion vorangehender Ausführungsformen näher erläutert.
In dieser oder ähnlichen Ausführungsformen ist es geeignet, dass der Kreisprozess nach Vorbild des Prinzips einer Schwerkraftheizung erfolgt. Der Unterschied zu einer Schwerkraftheizung besteht hier darin, dass das primäre Ziel nicht die Wärmeabgabe im wärmeabgebenden Abschnitt ist, sondern die Aufnahme von möglichst viel Wärme im Wärme aufnehmenden Abschnitt. Die Zirkulation erfolgt jedoch analog alleine durch den Dichteunterschied des Wassers in den Steigesträngen. Im wärmeaufnehmenden Abschnitt oder einem unmittelbar nachfolgenden Abschnitt wird die Temperatur des sekundären Kühlmediums erhöht und dessen Dichte verringert. Es steigt auf. Im wärmeabgebenden Abschnitt gibt es aufgenommene Wärmeenergie wieder ab, wird dadurch schwerer und sinkt nach unten. Somit entsteht eine Zirkulation.
In einer Ausführungsform ist im wärmeaufnehmenden Abschnitt des sekundären Kreislaufes ein Einschub, vorzugsweise ein metallischer Einschub, vorhanden. Ein solcher Einschub kann einerseits die Wärmeübertragung zwischen Verflüssiger und/oder Kompressor und sekundärem Kühlmedium und gegebenenfalls die Verdampfung des sekundären Kühlmediums optimieren, und andererseits das Kondensat und/oder den Kühlmediumdampf in eine gewünschte Richtung lenken.
In einer weiteren Ausführungsform weist ein erfindungsgemäßes Kühl- und/oder Gefriergerät im sekundären Kreislauf, vorzugsweise an einer Stelle zwischen dem wärmeaufnehmenden und dem wärmeabgebenden Abschnitt des sekundären Kreislaufes einen Rotor auf. Dieser Rotor wird in einer Ausführungsform durch das gasförmige und/oder flüssige sekundäre Kühlmedium angetrieben, und in einer anderen Ausführungsform durch aktiven Betrieb von außen. Im Falle eines Betriebs durch die Zirkulation des sekundären Kühlmediums kann die vom primären Kältemittel abgegebene Wärmeenergie durch Rückkopplung des Rotors in eine andere Energieform umgewandelt und gegebenenfalls genützt werden. Im Falle eines Antriebs von außen ist ein Antrieb mittels Magnetkraft ohne eine die äußere Begrenzung des sekundären Kreislaufs durchdringende Achse besonders vorteilhaft. Der Rotor kann dabei dazu dienen, die Zirkulation des sekundären Kühlmediums aktiv zu beeinflussen die Kühlleistung zu verbessern.
In einer Ausführungsform kann die Abgabe von Wärme des sekundären Kühlmediums, vorzugsweise im wärmeabgebenden Abschnitt wiederum durch aus dem Stand der Technik bekannte Elemente unterstützt sein. Dabei weist der sekundäre Kreislauf, vorzugsweise zumindest im wärmeabgebenden Abschnitt Mittel aus dem Stand der Technik auf, die geeignet und bestimmt sind, Wärme an die Umgebung abzuführen. Solche Mittel umfassen beispielsweise Kühlrippen, Ventilatoren und/oder ein anders Kühlsystem aus dem Stand der Technik. Durch derartige Maßnahmen kann die Kühleffizienz weiter erhöht werden.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der sekundäre Kreislauf einen oder mehrere Speicher für das sekundäre Kühlmedium aufweist. Ein solcher Behälter kann dazu dienen, warmes Kühlmedium aus dem wärmeaufnehmenden Abschnitt aufzunehmen und zu speichern. Gleichzeitig kann während des Aufenthaltes im Behälter eine Abkühlung erfolgen. Ferner kann ein Speicher dazu dienen, die Menge an Kühlmedium im sekundären Kreislauf gezielt zu verändern. Gegebenenfalls kann ein größeres Volumen an sekundärem Kühlmedium zur Verfügung gestellt werden um die Kühlleistung eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes weiter zu verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der sekundäre Kreislauf einen oder mehrere Sammelbehälter für kondensiertes sekundäres Kühlmedium aufweist. Im Falle einer Verdampfung des Kühlmediums sollen solche Sammelbehälter zum Auffangen von Kondensat dienen. Damit kann in einer Ausführungsform verhindert werden, dass das Kondensat ungehindert vom wärmeabgebenden Abschnitt wieder in den Wärme aufnehmenden Abschnitt zurückfließt.
Gegebenenfalls weist ein erfindungsgemäßes Kühl- und/oder Gefriergerät zwischen dem oder den Speichern und/oder Sammelbecken und dem wärmeaufnehmenden Abschnitt eine außerhalb des wärmeaufnehmenden Abschnittes verlaufende Leitung für das sekundäre Kühlmedium auf. Dies kann eine weitere Steigerung der Kühlwirkung bewerkstelligen, da im Verlauf dieser externen Leitung zusätzlich Wärme abgegeben werden kann.
In einer Ausführungsform ist das gesamte sekundäre Kühlmediumsystem luftdicht versiegelt. Das sekundäre Kühlmedium kann dabei keimfrei sein. Solche Maßnahmen können hygienischen Gründen wie der Vermeidung von Algenbildung dienen, und auch das Entweichen von unerwünschten Gasen oder Dämpfen aus dem sekundären Kreislauf verhindern.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerät um ein Haushaltsgerät handelt.
Im Zusammenhang mit der Lehre der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Verfahren zur Aufnahme und Abfuhr von Wärme aus einem primären Kältemittelkreislauf eines Kühl- und/oder Gefriergeräts angedacht sein. Ein solches Verfahren weist die Schritte der Aufnahme von Wärme aus dem primären Kältemittelkreislauf in einem wärmeaufnehmenden Abschnitt Abschnitt eines sekundären Kreislaufs und die Abgabe der aufgenommenen Wäre in einem wärmeabgebenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs auf. Das sekundäre Kühlmedium soll dabei im sekundären Kreislauf zirkulieren. Die Wärme aus dem primären Kältemittelkreislauf wird vorzugsweise im Bereich des Verflüssigers und/oder des Kompressors aufgenommen.
Vorzugsweise ist das Kühl- und/oder Gefriergerät ein in den vorangehenden Teilen dieser Patentschrift beschriebenes, erfindungsgemäßes Gerät. Die Beschreibung der im Zusammenhang mit derartigen Geräten beschriebenen Ausführungsformen verschiedener Einzelteile gilt in verschiedenen Ausführungsformen auch für die Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
So kann vorgesehen sein, dass das sekundäre Kühlmedium aktiv oder passiv in dem sekundären Kreislauf zirkuliert. Die Wärmeaufnahme und Wärmeabgabe im sekundären Kreislauf kann durch einen Phasenübergang, insbesondere Verdampfen und anschließendes Kondensieren des sekundären Kühlmediums begünstigt sein.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der im folgenden vorgestellten Figuren und Ausführungsbeispiele diskutiert. In den Figuren zeigen:
1: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines sekundären Kühlkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes,
2: eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines sekundären Kühlkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes,
3: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines sekundären Kühlkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes,
4: einen Querschnitt durch einen wärmeaufnehmenden Abschnitt einer Ausführungsform eines sekundären Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts,
5: eine schematische Darstellung einer wiederum anderen Ausführungsform eines sekundären Kühlkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes,
6: die Rückwand eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes,
7: einen Querschnitt durch einen wärmeaufnehmenden Abschnitt einer weiteren Ausführungsform eines sekundären Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts und
8: eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des sekundären Kühlkreislaufes basierend auf natürlicher Konvektion.
1 zeigt eine Ausführungsform eines sekundären Kreislaufs mit einem umwandeten, rohrförmigen wärmeaufnehmenden Abschnitt 11, einem schematisch durch eine gestrichelte, fettgedruckte Linie dargestellten wärmeabgebenden Abschnitt 12, und einem Sammelbehälter 13 für das im sekundären Kreislauf zirkulierende, sekundäre Kühlmedium 15. Der Behälter 13 liegt an einer Stelle unmittelbar nach dem wärmeaufnehmden Abschnitt 11 bzw. an einer Stelle zwischen dem wärmeaufnehmenden Abschnitt 11 und dem wärmeabgebenden Abschnitt 13.
Das sekundäre Kühlmedium 15 ist im Kühlmediumbehälter 13 in einer solchen Menge vorhanden, dass im Kühlmediumbehälter 13 das Füllniveau 15a erreicht wird.
Der Kühlmediumbehälter 13 stellt gegebenenfalls einen Teil des wärmeabgebenden Abschnittes des sekundären Kreislaufs dar. Innerhalb des Behälters 13 kann eine Temperaturschichtung auftreten, wobei aus dem wärmeaufnehmenden Abschnitt 11 kommendes, warmes sekundäres Kühlmedium 15 aufsteigt und sich tendenziell im oberen Bereich des Behälters 13 sammelt. Nach dessen beginnender Kühlung kann es absteigen und sammelt sich letztlich im unteren Bereich des Behälters 13. Im leeren Raum oberhalb des Füllniveaus 15a wird gegebenenfalls ein Unterdruck erzeugt, wodurch das sekundäre Kühlmedium 15 durch Verdampfen und anschließende Abgabe von Kondensationswärme im oberen Randbereich des Behälters 13 effizienter abkühlen kann. Ferner kann eine Kühlung des sekundären Kühlmediums 15 im Behälter 13 durch Konvektion innerhalb des Behälters 13 begünstigt sein. Warmes Kühlmedium steigt im zentralen Bereich des Behälters 13 auf, beginnt im oberen Bereich des Behälters 13 abzukühlen, und erfährt während dem Herabsinken in den Randbereichen des Behälters 13 eine weitere Kühlung. Somit kann die Konvektion des sekundären Kühlmediums 15 auch innerhalb des Behälters 13 entstehen oder vorgesehen sein.
Zum anderen kann der Behälter 13 auch die Funktion eines Vorratsbeckens für das sekundäre Kühlmedium 15 erfüllen. Das Füllniveau 15a kann jederzeit an die gewünschte Kühlleistung und andere Parameter angepasst werden.
Die Laufrichtung des sekundären Kühlmediums ist mit fettgedruckten Pfeilen angedeutet. Es verläßt den Behälter 13 durch eine Leitung 12, welche zumindest einen Teil des wärmeabgebenden Abschnitts des sekundären Kreislaufs darstellt. In dieser Leitung 12 wird das sekundäre Kühlmedium 15 weiter abgekühlt und in den Eingangsbereich des wärmeaufnehmenden Abschnittes 11 geleitet.
Es ist denkbar, dass am Behälter 13 und/oder an der Leitung 12 innerhalb oder außerhalb zusätzliche Mittel angebracht sind, welche die Wärmeabgabe des sekundären Kühlmediums begünstigen. Solche Mittel umfassen beispielsweise Lamellen, extern angebrachte Ventilatoren oder andere, aus dem Stand der Technik bekannte Mittel zur verbesserten Wärmeabfuhr.
Innerhalb des rohrförmig umwandeten wärmeaufnehmenden Abschnitts 11 liegt die Rohrschlange eines Verflüssigers des primären Kältemittelkreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes. Dampfförmiges, primäres Kältemittel läuft ausgehend vom Eingangsbereich 21 der Rohrschlange durch diese hindurch und verlässt sie zumindest teilweise verflüssigt durch Ausgangsöffnung 22. Während dem Durchlauf wird das primäre Kältemittel durch Abgabe von Kondensationswärme und gegebenenfalls sensibler Wärme über die Wände der Rohrschlange an das sekundäre Kühlmedium 15 gekühlt. Das sekundäre Kühlmedium 15 wird im Gegenzug erwärmt. Die Wände der Rohrschlange sind gut wärmeleitend ausgebildet und bestehen beispielsweise aus dünnem Blech oder Plastik.
Die Flussrichtung des sekundären Kühlmediums 15 im wärmeaufnehmenden Abschnitt 11 und des primären Kühlmediums beim Durchlaufen der Rohrschlange des Verflüssigers sind gegenläufig. Dadurch kann die Kühlleistung weiter optimiert werden.
2 zeigt eine Ausführungsform eines sekundären Kreislaufs, welcher nach dem Prinzip eines Wärmerohres funktioniert.
Der rohrförmig umwandete wärmeaufnehmende Abschnitt 11 geht an dessen Oberseite fließend in einen ebenfalls rohrförmig umwandeten wärmeabgebenden Abschnitt über. Flüssiges sekundäres Kühlmedium 15 füllt nur einen Teil des sekundären Kreislaufs. Dessen Verdampfen kann durch Unterdruck im sekundären Kreislauf oder durch die Wahl eines niedrig siedenden sekundären Kühlmediums 15 begünstigt sein. Im Falle des Verflüssigungsbedarfs soll die aus dem ersten Kältemittelkreislauf aufgenommene Wärme jedenfalls hinreichend hoch sein, um das sekundäre Kühlmedium in einem wesentlichen Umfang zu verdampfen.
Der primäre Kältemittelkreislauf ist ähnlich der in 1 gezeigten Ausführungsform als eine im wärmeaufnehmenden Teil verlaufende Rohrschlange ausgebildet. Gasförmiges primäres Kältemittel strömt durch Eingangsöffnung 21 am oberen Ende der Rohrschlange in den Verflüssiger und verlässt diesen im verflüssigten Zustand durch Ausgangsöffnung 22.
Durch Aufnahme von Wärmeenergie aus dem Verflüssiger wird das sekundäre Kühlmedium 15 im unteren Bereich des wärmeaufnehmden Abschnitts 11 des als Wärmerohr ausgebildeten sekundären Kreislaufs verdampft und steigt im Rohr des sekundären Kreislaufs nach oben. Dort kann es abkühlen und entweder im Freienraum oder an den Wänden kondensieren. Dabei wird die im wärmeaufnehmenden Abschnitt aufgenommene Wärmeenergie in Form von Kondensationswärme frei und kann über die Außenwände an die Umgebung abgegeben werden. Innerhalb oder außerhalb dieses Abschnittes können gegebenenfalls auch ein oder mehrere der im Zusammenhang mit der Beschreibung von 1 genannte Mittel zur Wärmeabfuhr aus dem Stand der Technik liegen. Das Kondensat läuft nun an den Wänden des sekundären Kreislaufs oder an der Außenseite der Rohrschlange des Verflüssigers wieder nach unten. Es kann entweder bereits im oberen Teil des wärmeaufnehmenden Abschnittes 11 Wärme aus dem Verflüssiger aufnehmen und erneut verdampfen, oder zumindest teilweise wieder in das Becken von flüssigem sekundären Kühlmedium 15 rückfließen.
Wie auch in der in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Zirkulationsrichtung des erwärmten sekundären Kühlmediums und des primären Kältemittels im Verflüssiger gegenläufig.
In 3 ist eine der Ausführungsform aus 2 ähnelnde Ausführungsform eines Verflüssigers gezeigt.
Im Unterschied zu der Ausführungsform in 2 sind jedoch hier im wärmeabgebenden Abschnitt bzw. zwischen dem wärmeaufnehmenden 11 und dem wärmeabgebenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs ein oder mehrere Sammelbecken für zumindest einen Teil des Kondensats 15b vorhanden. Im wärmeabgebenden Teil kondensiertes sekundäres Kühlmedium wird vor dem Wiedereintritt in den wärmeaufnehmenden Abschnitt 11 zumindest teilweise in dem oder den Sammelbecken gesammelt und durch Leitung 12 außerhalb des wärmeaufnehmenden Abschnittes wieder in das Becken an flüssigem sekundärem Kühlmedium 15 im unteren Bereich des wärmeaufnehmenden Abschnitts 11 rückgeführt. Somit wird ein frühes erneutes Verdampfen zumindest teilweise unterbunden und das Kühlmedium kann in der Leitung 12 weiter abgekühlt werden, was zu einer effektiveren Energieabgabe führt.
Im Unterschied zu der in 2 dargestellten Ausführungsform kann hier die Gesamttemperatur des sekundären Kühlmediums geringer gehalten werden. Ferner ist das Anbringen zusätzlicher Mittel zur Kühlung außerhalb des Wärmerohres in Leitung 12 möglich. Einige geeignete Mittel zur Wärmeabgabe aus dem Stand der Technik wurden im Zusammenhang mit der Diskussion von 1 beschrieben.
4 zeigt einen Teil eines wärmeaufnehmenden Abschnittes 11 eines sekundären Kreislaufs im Querschnitt. Der Abschnitt 11 ist dabei als rundes umwandetes Rohr ausgebildet, worin sich eine Rohrschlange eines Verflüssigers eines primären Kältemittelkreislaufs 10 spiralförmig in konzentrischen Kreisen fortpflanzt. Der Querschnitt kann gegebenenfalls einem wärmeaufnehmenden Abschnitt einer der in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen zugeordnet werden. Ferner sind in 4 zusätzliche Mittel 32 in Form eines Einschubs wie beispielsweise einer Blechkonstruktion zur zusätzlichen Begünstigung der Wärmeübertragung vom primären Kältemittelkreislauf an das sekundäre Kühlmedium dargestellt.
5 zeigt eine der aus 2 ähnliche Ausführungsform eines sekundären Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes im Stile eines Wärmerohres.
Im wärmeabgebenden Abschnitt sind hier ferner Rotoren 31 vorgesehen. Diese können einerseits durch die Bewegung des aufsteigenden Dampfes 15c des im wärmeaufnehmenden Abschnitts 11 erwärmten sekundären Kühlmediums 15 betrieben werden. Gegebenenfalls kann so die abgegebene Wärmeenergie durch beispielsweise magnetische Rückkopplung des im Wärmerohr liegenden Rotors in eine andere Energieform umgewandelt und genützt werden.
In einer anderen Ausführungsform wird der Rotor 31 von außen aktiv betrieben, beispielsweise durch magnetische Rückkopplung mit einem außerhalb des Wärmerohr liegenden Rotors. Dadurch kann die Zirkulation des Kühlmediums angeregt und gegebenenfalls die Wärmeabfuhr verbessert werden.
In 6 ist die Rückwand einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 dargestellt. Der Verflüssiger des primären Kältemittelkreislaufs 20 liegt innerhalb eines wärmeaufnehmenden Abschnitts eines sekundären Kreislaufs 10. Der sekundäre Kreislauf ist zumindest teilweise mit sekundärem Kühlmedium 15 gefüllt und als ein zumindest einen Teil der Rückwand des erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergerätes umlaufendes Rohr oder ähnliches Gebilde ausgebildet. Darin kann gegebenenfalls ein Unterdruck herrschen oder die Verdampfung des Kühlmediums durch eine niedrige Verdampfungstemperatur desselben begünstigt sein, sodass durch die Aufnahme und abfuhr von Verdampfungswärme der Verflüssiger effizienter gekühlt werden kann.
Der Kreislauf ist passiv und es sind keine zusätzlichen Mittel zur Bewerkstelligung einer aktiven Zirkulation des sekundären Kühlmediums in dem sekundären Kreislauf vorhanden. Dadurch werden die Betriebs- und Energiekosten des Kühl- und/oder Gefriergerätes minimiert.
Der Kreisprozess des sekundären Kühlmediums umfasst die Schritte:
Verdampfung im wärmeaufnehmenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs 10 durch die Aufnahme von Wärme aus dem Verflüssigen 20 des primären Kältemittelkreislaufs;
Aufstieg im wärmeaufnehmenden Abschnitt auf der linken Seite der Rückwand;
Weitertransport im dampfförmigen Zustand von der linken auf die rechte Seite und gegebenenfalls teilweise Kondensation, wobei der obere Abschnitt in einer Ausführungsform bereits zum wärmeabgebenden Abschnitt des Kreislaufs gehört. Im Falle eine Kondensation kann das sekundäre Kühlmedium nach rechts, gegebenenfalls aber auch teilweise nach links zurücklaufen;
Absinken von kondensiertem bzw. zumindest teilweise kondensiertem Kühlmedium an den Wänden oder im Zentrum des rechts dargestellten Abschnittes des sekundären Kreislaufs; und
Wiedereintritt in das Depot an flüssigem sekundärem Kühlmedium 15 an der Unterseite des sekundären Kreislaufs.
Die Traverse an der Oberseite bildet in einer Ausführungsform zusammen mit dem am rechten Kühlschrankrand verlaufenden vertikalen Rohr den wärmeabgebenden Abschnitt des sekundären Kreislaufs. Dort können ein oder mehrere im Zusammenhang mit der Diskussion der 1 erwähnte Mittel zur Förderung der Wärmeabgabe aus dem Stand der Technik vorhanden sein.
7 zeigt einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines wärmeaufnehmenden Abschnitts eines sekundären Kreislaufs eines erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Gefriergeräts. Der gezeigte Querschnitt lässt sich mit den wärmeaufnehmenden Abschnitten aus jeder der in 1 bis 3, 5 und 6 dargestellten Ausführungsformen verbinden.
Der Verflüssigen 20 ist als Rohrschlange ausgebildet und pflanzt sich spiralförmig in konzentrischen Kreisen Normal zur Papierebene fort. Im zentralen Hohlraum dieser Kühlrohrschlange ist der wärmeaufnehmende Abschnitt 11 eines sekundären Kreislaufs gezeigt. Durch Kontakt der Außenwände des wärmeaufnehmenden Abschnitts 11 des sekundären Kreislaufs mit der Innenseite der Rohrschlange des Verflüssigers 20 wird Wärme übertragen. Der sekundäre Kreislauf kann dabei gemäß jeder der voranstehenden Ausführungsformen ausgestaltet sein. Jedoch umgibt hier die Rohrschlange des Verflüssigers 20 den wärmeaufnehmenden Abschnitt 11 des Kreislaufs, im Gegensatz zu den in den vorangegangenen Figuren dargestellten Ausführungsformen, worin die Umhausung des wärmeaufnehmenden Abschnittes des sekundären Kreislaufs die Verflüssigerschlange des primären Kältemittelkreislaufs umgibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei die Umwandung des sekundären Kreislaufs elastisch ausgebildet ist, um sich besser an die Rohre der Rohrschlange des Verflüssigers anschmiegen zu können. Der wärmeaufnehmende Abschnitt des sekundären Kreislaufs nimmt somit die Gestalt eines Beutels an. Dieser Beutel kann vorzugsweise aus Kunststoff oder einem ähnlichen, elastischen, hinreichend wärmeleitenden und hinreichend stabilem Material bestehen.
8 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall befindet sich der Verflüssiger in einem stehenden, das heißt vertikal angeordneten Rohr 100. Dampfförmiges, primäres Kältemittel gelangt durch den Eingangsbereich 21 in den Verflüssiger, wird in diesem zumindest teilweise verflüssigt und verläßt den Verflüssiger im zumindest teilweise verflüssigten Zustand durch die Ausgangsöffnung 22. Wie dies aus 8 ersichtlich ist, ist der Verflüssiger in dem Rohr 100 stehend angeordnet. Dabei sind die Dimensionierungen von Verflüssiger und Rohr so gewählt, dass der Verflüssiger mit seinen Wandungen nicht an dem Rohr anliegt, sondern dass zwischen dem Umfang bzw. der Außenseite des Verflüssigers und Innenwandung des Rohres 100 ein Abstand verbleibt.
Das sekundäre Kühlmedium befindet sich innerhalb des Rohrs und umgibt den Verflüssiger in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig. Denkbar ist es soweit, dass das sekundäre Kühlmedium 15 den Verflüssiger vollständig umgibt und das Rohr 100 vollständig füllt. Denkbar ist es jedoch auch, dass keine vollständige Umströmung bzw. keine vollständige Befüllung des Rohres 100 vorliegt.
Wie dies durch die Pfeile in 8 gezeigt ist, nimmt das sekundäre Kühlmedium 15 von dem Verflüssiger Wärme auf und strömt dabei durch einen zentralen Bereich der Rohrschlange des Verflüssigers nach oben.
Das Kühlmittel strömt dann, wie ebenfalls durch Pfeile angedeutet, an der Innenwandung des Rohres 100 wieder nach unten, so dass eine Kreislaufströmung des sekundären Kühlmittels 15 innerhalb des Rohres 100 vorliegt. Über die Rohrwandung 100 wird Wärme des sekundären Kühlmittels 15 abgegeben.
Ein oder mehrere erfindungsgemäße Vorteile können mit allen in den 1 bis 8 dargestellten und voranstehend beschriebenen Ausführungsformen erreicht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 60214056 T2 [0004]
WO 02/066911 A1 [0004]
DD 293638 A5 [0004]
DE 102009009480 A1 [0004, 0019]

Claims

Kühl- und/oder Gefriergerät (1) aufweisend mindestens einen Kältemittelkreislauf (20) mit wenigstens einem Verflüssiger, wobei zumindest ein Teil der im Verflüssiger an die Umgebung abgegebenen Wärme von einem sekundären Kühlmedium (15) aufgenommen und abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das sekundäre Kühlmedium (15) selbst in einem sekundären Kreislauf (10) zirkuliert.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, wobei das sekundäre Kühlmedium (15) in einem wärmeaufnehmenden Abschnitt (11) des sekundären Kreislaufs (10) durch Aufnahme von Wärme aus dem Verflüssiger erwärmt wird und in einem wärmeabgebenden Abschnitt (12, 13) des sekundären Kreislaufs abkühlt wird und erneut für die Aufnahme von Wärme aus dem Verflüssiger zur Verfügung steht.
Kühl- und/oder Gefriergerät Anspruch 2, wobei die Zirkulationsrichtung zumindest des erwärmten sekundären Kühlmediums (15) entgegen der Zirkulationsrichtung des primären Kältemittelkreislaufs (10), zumindest im Bereich des Verflüssigers ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil des Verflüssigers innerhalb eines umwandeten Kompartiments (11) des sekundären Kreislaufs (10) liegt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest ein Teil, vorzugsweise ein elastisch umwandeter Teil des wärmeaufnehmenden Abschnittes (11) des sekundären Kreislaufs (10) von Elementen des Verflüssigers umgeben wird und vorzugsweise als im innerhalb eines als Rohrschlage ausgebildeten Verflüssigers liegenden Hohlraum befindlicher, gegebenenfalls länglicher Beutel ausgebildet ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zirkulation des sekundären Kühlmediums (15) durch natürliche Konvektion auf Grund der Wärmeaufnahme aus dem Verflüssiger erfolgt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Verflüssiger mit Abstand zur Rohrwandung in einem Rohr aufgenommen ist, und/oder wobei die Zirkulation aktiv, vorzugsweise mit einer Pumpe vorgenommen oder unterstützt wird.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im sekundären Kreislauf (10) zumindest zeitweise ein Unterdruck herrscht, vorzugsweise ein Druck der gering genug ist, um den Siedepunkt des sekundären Kühlmediums (15) auf eine Temperatur von kleiner 55°C, vorzugsweise kleiner 50°C und besonders bevorzugt kleiner 45°C zu senken.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das sekundäre Kühlmedium (15) einen Siedepunkt von kleiner 65°C, vorzugsweise kleiner 55°C und besonders bevorzugt kleiner 45°C unter Normaldruck oder unter Überdruck besitzt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der wärmeaufnehmende (11) und gegebenenfalls zusätzlich der wärmeabgebende Abschnitt (12, 13) des sekundären Kreislaufs (10) aus einem, gegebenenfalls ein und demselben, im Wesentlichen rohrförmigen Behältnis besteht.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zirkulation durch Aufsteigen des durch Aufnahme von Wärme aus dem Verflüssiger erwärmten und/oder verdampften sekundären Kühlmediums (15) innerhalb eines nach dem Prinzip eines Wärmerohres funktionierenden Behältnisses (11) und anschließendes Herabfließen des kondensierten oder abgekühlten Kühlmediums innerhalb und/oder außerhalb des Behältnisses (11) erfolgt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der sekundäre Kreislauf (10) als zumindest einen Bereich der Rückwand des Kühl- und/oder Gefriergeräts (1) umlaufendes Behältnis, vorzugsweise Rohr ausgebildet ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im sekundären Kreislauf (10), vorzugsweise an einer Stelle nach dem wärmeaufnehmenden Abschnitt (11) ein Rotor (31) angebracht ist und/oder wobei vorzugsweise zumindest im wärmeaufnehmenden Abschnitt (11) ein vorzugsweise metallischer Einschub (32) angebracht ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der sekundäre Kreislauf (10), vorzugsweise zumindest im wärmeabgebenden Abschnitt (12, 13) Mittel, vorzugsweise Kühlrippen oder einen extern angebrachten Ventilator, aufweist, die geeignet und bestimmt sind, Wärme aus dem sekundären Kreislauf (10) an die Umgebung abzuführen.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der sekundäre Kreislauf (10) einen oder mehrere Speicher (13) und/oder Sammelbecken (15a) für das sekundäre Kühlmedium (15) aufweist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 14, wobei das Kühl- und/oder Gefriergerät zwischen dem oder den Speichern (13) und/oder Sammelbecken (15a) und dem wärmeaufnehmenden Abschnitt (11) des sekundären Kreislaufs (10) eine außerhalb des wärmeaufnehmenden Abschnittes (11) liegende Leitung (12) für das sekundäre Kühlmedium (15) aufweist.