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Die Erfindung betrifft eine Kältemittelkreislaufkomponente zum Bilden eines Bereichs eines Kältemittelkreislaufs eines Kältegeräts. Weiter betrifft die Erfindung ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Kältemittelkreislauf, der eine oder mehrere solcher Kältemittelkreislaufkomponenten aufweist.
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Die Erfindung liegt insbesondere auf dem Gebiet von Haushalts-Kältegeräten wie Kühlgeräten, Gefriergeräten oder kombinierten Kühl- und Gefriergeräten.
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Der überwiegende Anteil solcher Kältegeräte weist einen Kältemittelkreislauf mit Kältemittelkreislaufkomponenten wie einem Kältemittelverdichter oder Kompressor, einem Verflüssiger, einem Verdampfer, gegebenenfalls einer Drossel sowie Rohrleitungen und/oder Befestigungseinrichtungen für die einzelnen Komponenten auf. Aufgrund der Anwendung in Wohnbereichen besteht der Wunsch, solche Kältegeräte recht leise zu gestalten, um so den Wohnkomfort zu erhöhen.
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Durch technischen Fortschritt ist es in jüngster Zeit immer weiter gelungen, den Kältemittelverdichter oder Kompressor, der bei älteren Kühlschränken oder Gefrierschränken die Hauptschallquelle darstellt, immer leiser und geräuscharmer zu gestalten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kältemittelkreislaufkomponente sowie ein Kältegerät derart auszugestalten, dass ein erhöhter Wohnkomfort in einem Raum, in dem die Komponente oder das Kältegerät untergebracht ist, erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kältemittelkreislaufkomponente gemäß Anspruch 1 sowie ein Kältegerät gemäß dem Nebenanspruch gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung schafft eine Kältemittelkreislaufkomponente zum Bilden eines Bereichs eines Kältemittelkreislaufs eines Kältegeräts, wobei die Kältemittelkreislaufkomponente mit wenigstens einem Schallabsorber versehen ist.
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Der Schallabsorber ist vorzugsweise ein passiver Schallabsorber, so dass weder Anschlussleitungen für den Schallabsorber notwendig sind, noch der Energiebedarf der Kältemittelkreislaufkomponente erhöht wird.
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Schallabsorber sind dazu ausgebildet, Schallenergie in andere Energieformen umzuwandeln. Schallabsorber werden entsprechend ihrer Funktionsweise in poröse Absorber, Resonanzabsorber und Kombinationen aus porösen Absorbern und Resonanzabsorbern eingeteilt.
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Bei den porösen Absorbern wird die Schallenergie durch Reibung von Mediumsmolekülen im Absorber in Wärme umgewandelt. Sie weisen hierzu eine poröse Oberfläche auf.
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Im Vergleich zu porösen Absorbern sind Resonanzabsorber besser für eine Anordnung in einem Kältemittelkreislauf geeignet. Es ist daher bevorzugt, dass der Schallabsorber als Resonanzabsorber ausgebildet ist. Resonanzabsorber gehören zu den Schallabsorbern und bestehen im Wesentlichen aus einer schwingenden Masse und einer Feder. Die auftreffende Schallenergie wird in kinetische Energie der Masse umgewandelt. Die maximale Absorption tritt im Bereich der Eigenfrequenz auf, wo die Masse am stärksten schwingt. Die Resonanzabsorber schwingen somit mit der Schallenergie und entziehen durch ihre Mitschwingung dem Schall Energie.
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Ein Beispiel für einen Schallabsorber ist beispielsweise ein Helmholtz-Resonator, der aus einem Gasvolumen mit einer Öffnung gebildet ist. Zur Dämpfung von niederfrequenten Schallwellen muss allerdings das Volumen relativ groß sein. Daher ist es wünschenswert, auch niederfrequente Schallwellen effektiv dämpfen zu können, ohne hierfür das große Volumen eines Helmholtz-Resonators vorsehen zu müssen.
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Insbesondere zu diesem Zweck ist weiter bevorzugt, dass der Schallabsorber einen volumenändernden Resonator mit einem Schwingsystem aufweist, das durch wenigstens einen Hohlraum mit Unterdruck gebildet ist, welcher durch wenigstens ein elastisch verformbares Wandelement begrenzt ist Durch die Begrenzung des Hohlraumes lässt sich ein solcher Resonator leicht auch im Inneren eines Kältemittelkreislaufes anordnen, wo er von dem Kältemittel umströmt werden kann.
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Der Hohlraum ist bevorzugt linsenförmig ausgebildet.
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Vorzugsweise ist das Wandelement durch den Unterdruck vorgespannt und lässt sich durch äußere Druckschwankungen zu Schwingungen anregen. Durch die Vorspannung des Wandelements mittels des Unterdruckes kann man auch bei einem recht kleinen Volumen die Eigenfrequenz des Resonators verringern, so dass er auch bei sehr kleinen Abmessungen bei tiefen Schallfrequenzen mitschwingen kann.
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Vorzugsweise ist das Wandelement aus einem Blech und/oder aus einer Tellerfeder gebildet.
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Vorzugsweise ist der Schallabsorber als Silator ausgebildet. Mögliche Ausgestaltungen von Silatoren sind insbesondere aus der
DE 26 32 290 A sowie der
DE 29 47 026 B1 bekannt Silatoren weisen meist linsenförmige Hohlräume auf, die in der Regel von Blech oder aus einem sonstigen elastischen Wandmaterial umschlossen sind. Durch Unterdruck in ihrem Inneren wird das elastisch biegbare Blech so vorgespannt, dass es auf äußere Druckänderungen empfindlich reagiert. Bringt man einen Silator z. B. in einen lauten Gebläsekanal ein, so wird das den Hohlraum verschließende Kapselblech durch die Schwankungen des Schalldrucks zu Schwingungen angeregt Dadurch wird dem Schall Energie entzogen und so eine Pegelminderung bewirkt.
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Gemäß bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung werden derartige Silatoren in Kältemittelkreislaufkomponenten angeordnet oder auch in deren Wandungen integriert.
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Durch die Anordnung eines Schallabsorbers in oder an einem Kältekreislauf eines Kältegeräts, insbesondere als Teil einer Kältemittelkreislaufkomponente, lassen sich Strömungsgeräusche reduzieren. Bei vielen bekannten Kühlgeräten oder Gefriergeräten treten starke Strömungsgeräusche auf. Solche Strömungsgeräusche treten z. B. immer mehr in den Vordergrund, je leiser der Verdichter arbeitet oder je besser der Verdichter geräuschgedämmt ist. Die Strömungsgeräusche werden über das strömende Kältemittel auf Komponenten im Kühlgerät übertragen, so dass die Kühlgerätekomponenten mit den Strömungsgeräuschen mitschwingen können und so zu einer großen Geräuscherzeugung beitragen.
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Werden aber in oder an einer Kältemittelkreislaufkomponente, die durch das Kältemittel durchströmt wird, Schallabsorber, insbesondere Resonanzabsorber, angebracht, lässt sich die durch die Strömung eingebrachte Schwingungsenergie reduzieren und so der Schall verringern. Besonders geeignet sind hierzu Silatoren, da diese sehr kleinvolumig ausgebildet werden können, aus Blech oder Wandmaterialien der Kältemittelkreislaufkomponenten einfach ausgebildet werden können und auch im Inneren eines Kältemittelkreislaufes integriert werden können. Dort können Silatoren auch von dem Kältemittel umströmt werden. Insbesondere weisen Silatoren geschlossene Hohlräume auf, in die das Kältemittel nicht eindringen kann.
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Vorzugsweise werden die Resonanzabsorber durch die Schwankungen des Schalldrucks zu Schwingungen angeregt, wodurch sie dem Schall Energie entziehen und so eine Pegelminderung bewirken.
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Beispielsweise werden Resonanzabsorber, insbesondere Silatoren, auf Blechstreifen aufgebracht und in mehreren Reihen im Kühlmittelkanal angeordnet.
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Silatoren können als sehr breitbandige Resonanzabsorber ausgelegt werden, so dass eine Schallminderung über hohe Bandbreiten ermöglicht wird.
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Der Einsatz von volumenändernden Resonatoren, insbesondere in Form von Silatoren, hat große Vorteile hinsichtlich der kleinen Bauvolumina. Es können hierzu Sätze verschieden abgestimmter Resonatoren für eine breitbandige Lärmerzeugung zusammengestellt werden. Durch Anbringung eines solchen Resonatorensatzes an einer Kältemittelkreislaufkomponente als Lärmquelle von Strömungsgeräuschen wird die Lärmemission in Folge von Fehlanpassung herabgesetzt Die Resonatoren können in Streifenform einfach hergestellt werden und in den Kühlmittelkreislauf integriert werden. Die Resonatoren können auch in Flächenform integriert werden oder als Resonatoren-Arrays angeordnet werden.
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Vorzugsweise werden Silatoren als Schalldämpfer zur Reduktion von Strömungsgeräuschen in Kältegeräten, insbesondere Kühlgeräten, eingesetzt.
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Beispielsweise können Silatoren im Kühlkreislauf in Kühlgeräten in Verflüssiger integriert sein oder in Rollbond-Platinen integriert sein. Insbesondere ist eine Anordnung im Bereich von Einspritzstellen vorteilhaft, um Einspritzgeräusche zu absorbieren. Durch die Anordnung passiver Resonanzabsorber als Schallabsorber lässt sich eine hohe breitbandige Schallreduzierung in einfacher Weise erreichen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines Kältegeräts mit Kältekreislauf und mit in dem Kältekreislauf angeordneten Schallabsorbern;
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles für einen im Kältekreislauf zu integrierenden Schallabsorber;
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3 eine weitere Darstellung des Schallabsorbers von 2 bei anderen Betriebsbedingungen;
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4 ein Ausführungsbeispiel einer Schalldämmvorrichtung mit einer Reihe von Schallabsorbern zur Integration in den Kältekreislauf des Kältegeräts von 1;
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5 eine Draufsicht auf einen Teilbereich eines Verdampfers des Kältegeräts von 1;
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6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI durch eine Leitung des Verdampfers von 5; und
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7 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII durch den Verdampfer von 5.
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In 1 ist ein Kältegerät 10, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Kältekreislauf 12 gezeigt.
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Das Kältegerät 10 weist ein Gehäuse 14 auf, dessen Innenraum in zwei Bereiche eingeteilt ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Kältegerät 10 als Kühl- und Gefriergerät 16 mit einem Kühlfach 18 und einem Gefrierfach 20 ausgebildet. Das Kühlfach 18 und das Gefrierfach 20 sind jeweils durch eine Tür 22 verschließbar.
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Der Kältekreislauf 12 wird durch mehrere Kältekreislaufkomponenten gebildet. Als Kältekreislaufkomponenten sind wenigstens ein Verdampfer 24, 26, ein Verdichter in Form eines Kompressors 28, ein Verflüssiger 30, sowie Rohrleitungen 32, 33, 34 und Befestigungselemente 36 vorgesehen.
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In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Gefrierfach 20 einen ersten Verdampfer 24 auf und das Kühlfach 18 weist einen zweiten Verdampfer 26 auf. Der zweite Verdampfer 26 ist mit einer ersten Rohrleitung 32 mit dem Kompressor 28 verbunden. Der Kompressor 28 ist über eine zweite Rohrleitung 33 mit dem Verflüssiger 30 verbunden. Der Verflüssiger 30 ist mittels der Befestigungselemente 36 an einer Rückwand des Gehäuses 14 befestigt; insoweit ist der Verflüssiger 30 lediglich schematisch dargestellt. Der Verflüssiger 30 ist mittels einer dritten Rohrleitung 34 mit den Verdampfern 24, 26 verbunden. Der erste Verdampfer 24 und der zweite Verdampfer 26 stehen über eine weitere Rohrleitung 38 in Verbindung.
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Der Kältekreislauf 12 ist mit mehreren Schallabsorbern 40 versehen. Die Schallabsorber 40 sind an mehreren der Kältemittelkreislaufkomponenten 24, 26, 30, 32, 33 und 34 vorgesehen.
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Die Schallabsorber 40 sind als passive Resonanzabsorber 42 ausgebildet.
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Die 2 und 3 sowie die 4 zeigen mehrere Ausführungsbeispiele dieser Schallabsorber 40, die als Silatoren 44 ausgebildet sind. Der Aufbau eines der Silatoren 44 wird im Folgenden anhand der Darstellung von 2 näher erläutert. Demnach weist der Schallabsorber 40 einen volumenändernden Resonator 46 auf, dessen Schwingsystem 48 durch einen Hohlraum 50 gebildet ist, welcher durch ein elastisch verformbares Wandelement 52 verschlossen ist. Bei dem Ausführungsbeispiel von 2 ist der Hohlraum 50 in einem Schallabsorbergehäuse 54 ausgebildet und durch ein gebogenes Silator-Blech 56 als Wandelement verschlossen, so dass der Hohlraum 50 insgesamt im Wesentlichen linsenförmig ausgebildet ist. Innerhalb des Hohlraumes 50 befindet sich ein Vakuum 58, so dass gegenüber der Umgebung des Schallabsorbers 40 innerhalb des Hohlraumes 50 ein Unterdruck herrscht.
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Wie in 2 ersichtlich wird das Silator-Blech 56 durch diesen Unterdruck vorgespannt. Durch die Vorspannung weist das Wandelement 52 eine recht kleine Federkonstante auf. Dank der geringen Federkonstante lassen sich so bei kleinem Volumen auch tieffrequente Resonatoren realisieren. Außerdem kann bei der kleinen Federkonstante auch die Wendungsmasse entsprechend reduziert werden.
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Insbesondere bildet wenigstens ein Bereich des Wandelements 52 eine Tellerfeder 60. Wenn das Wandelement 52 in Folge des Unterdruckes nach innen eingeknickt wird, wird nach Überschreitung der sogenannten Eulerschen Knickbelastung eine sehr geringe Federkonstante oder gar eine negative Federkonstante erreicht.
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Aufgrund der geringen Federkonstanten lässt sich das Wandelement 52 durch Schwankungen des Schalldruckes bei Strömungsgeräuschen leicht zu Schwingungen anregen. Dadurch wird dem Schall Energie entzogen und so eine Pegelminderung bewirkt.
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Es können somit Schallminderungen von mehreren Dezibel (z. B. 5–10 dB) über Bandbreiten von mehreren 100 Hz bis in den kHz-Bereich hinein erreicht werden. Gemäß der beispielhaften Anordnung von 4 ist eine Reihe von Silatoren 44 auf einem Blechstreifen 62 angebracht. Solche Blechstreifen 62 mit den Silatoren 44 lassen sich in mehreren Reihen in dem Verflüssiger 30 und/oder den Rohrleitungen 32, 33, 34 anordnen.
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In einer weiteren in 4 angedeuteten Ausgestaltung ist kein gesonderter Blechstreifen 62 vorhanden, sondern die Silatoren-Anordnung ist unmittelbar auf einer Wandung 64 des Verflüssigers 30, der Verdampfer 24, 26 oder einer der verbleibenden Kältemittelkreislaufkomponenten angebracht.
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5 zeigt einen Bereich des ersten Verdampfers 24 nahe einer Einspritzstelle 66, wo das Kühlmittel in den Verdampfer 24 eintritt. Die beiden Verdampfer 24, 26 sind als Rollbond-Platinen-Verdampfer ausgeführt. Demnach weist der erste Verdampfer 24 eine Rollbond-Platine 67 auf. Die Rollbond-Platine 67 weist, wie sich aus der Schnittdarstellung von 6 ergibt, ein erstes Rollbond-Blech 68 auf, über welches ein zweites Rollbond-Blech 70 gelegt ist. Mit entsprechender Verbiegung wenigstens eines der beiden Rollbond-Bleche 68, 70 ist ein Kanal 72 für das Kühlmittel gebildet. Gemäß der Ausgestaltung von 6 sind innerhalb dieses Kanals 72 mehrere der in 2 näher gezeigten Silatoren 44 durch Anbringung des Silatoren-Bleches 56 auf einem der beiden Rollbond-Bleche 68, 70 ausgebildet.
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Gemäß der Darstellung von 7 sind auf der Rollbond-Platine 67 auch außerhalb des Kanals 72 Silatoren 44 angeordnet. Hier befindet sich in einem teilweise von dem Kanal 72 umgebenen Bereich ein Array 74 von Silatoren 44, wie dies aus 5 ersichtlich ist. Die Hohlräume 50 der Resonatoren 56 dieser Silatoren 44 sind gemäß 7 zwischen den beiden Rollbond-Blechen 68, 70 ausgebildet, d. h. auf ein zusätzliches Silator-Blech 56 kann bei dieser Anordnung verzichtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kältegerät
- 12
- Kältekreislauf
- 14
- Gehäuse
- 16
- Kühl- und Gefriergerät
- 18
- Kühlfach
- 20
- Gefrierfach
- 22
- Tür
- 24
- erster Verdampfer
- 26
- zweiter Verdampfer
- 28
- Kompressor
- 30
- Verflüssiger
- 32
- erste Rohrleitung
- 33
- zweite Rohrleitung
- 34
- dritte Rohrleitung
- 36
- Befestigungselement
- 38
- weitere Rohrleitung
- 40
- Schallabsorber
- 42
- Resonanzabsorber
- 44
- Silator
- 46
- Resonator
- 48
- Schwingsystem
- 50
- Hohlraum
- 52
- Wandelement
- 54
- Schallabsorbergehäuse
- 56
- Silator-Blech
- 58
- Vakuum
- 60
- Tellerfeder
- 62
- Blechstreifen
- 64
- Wandung
- 66
- Einspritzstelle
- 67
- Rollbond-Platine
- 68
- erstes Rollbond-Blech
- 70
- zweites Rollbond-Blech
- 72
- Kanal
- 74
- Array
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2632290 A [0018]
- DE 2947026 B1 [0018]
