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Die vorliegende Erfindung betrifft die Anbringung eines schwingfähigen Verdichters in einem Kältegerät, insbesondere in einem Haushaltskältegerät.
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Der Verdichter eines Kältegerätes führt im Betrieb periodische Bewegungen aus, um Kältemittel zu verdichten. Die Frequenz dieser Bewegungen liegt im hörbaren Bereich. Um eine für einen Benutzer des Kältegerätes störende Geräuschemission zu vermeiden, ist der Verdichter üblicherweise in einem hermetisch gekapselten Gehäuse untergebracht, und das Gehäuse ist seinerseits schwingungsgedämpft im Kältegerät montiert, um eine Übertragung von durch den Verdichter angeregten Schwingungen des Gehäuses auf resonanzfähige Teile des Kältegerätekorpus zu unterbinden. Die in der Schwingung des Verdichters enthaltene Energie wird auf diese Weise in Schwingungsdämpfern der Verdichteraufhängung dissipiert und geht ungenutzt verloren.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät zu schaffen, das es ermöglicht, diese Schwingungsenergie eines Verdichters zu nutzen.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Kältegerät mit einem schwingfähigen Verdichter zusätzlich mit einem durch die Schwingungen des Verdichters anregbaren elektrischen Generator ausgestattet ist.
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Ein solcher Generator umfasst vorzugsweise einen Magneten und eine Spule, die relativ zum Magneten durch die Schwingungen des Verdichters zu Bewegungen antreibbar ist.
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Um den Aufbau des Generators einfach zu halten und dennoch eine effiziente Schwingungsanregung zu ermöglichen, sind die Spule und der Magnet vorzugsweise gegeneinander auf einer linearen Bahn beweglich.
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Diese Bahn ist vorzugsweise in einer Schwingrichtung des Verdichters orientiert.
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Bei einer ersten bevorzugten Bauform des Generators umgibt der Magnet ringförmig einen Kanal, in dem die Spule relativ zum Magneten beweglich ist.
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Bei einer alternativ bevorzugten Bauform definiert ein innerer Hohlraum der ringförmigen Spule einen Kanal, in dem der Magnet relativ zur Spule beweglich ist.
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Zweckmäßigerweise verfügt der Generator über wenigstens ein elastisches Element, das den Magneten aus einem Endbereich in einen zentralen Bereich seiner Bahn treibt. So kann sichergestellt werden, dass sich der Magnet aus einer Position, in der ein effizienter Generatorbetrieb möglich ist, nicht unnötig weit entfernt, bzw. ein Anschlagen von gegeneinander bewegenden Teilen des Generators an ein festes Bahnende, das seinerseits zu Geräuschentwicklung führen würde, kann unterbunden werden.
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Um die vom Generator gewonnene Energie zwischenzuspeichern, sollte zweckmäßigerweise ein Akkumulator vorhanden sein.
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Wenn der Verdichter in einem Korpus des Kältegerät über den Generator gehalten ist, kann der Generator die Funktion herkömmlicher elastischer Dämpfer übernehmen, die Übertragung von Schwingungen des Verdichters auf den Korpus zu verhindern oder zu begrenzen.
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Bei einem solchen Verdichter ist eine unter Magnet und Spule ausgewählte Komponente vorzugsweise starrer an den Verdichter als an einen Korpus des Kältegerätes und die andere Komponente starrer an den Korpus als an den Verdichter gekoppelt, so dass jeweils die eine Komponente im Wesentlichen der Schwingung des Verdichters folgt, während die andere, an den Korpus gekoppelte, im Wesentlichen in Ruhe bleibt.
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Im Falle eines solchen den Verdichter und das Kältegerätegehäuse verbindenden Generators ist es zweckmäßig, dass der elektrische Generator und der Akkumulator in einer gemeinsamen, einerseits an den Verdichter und andererseits an den Korpus des Kältegerätes gekoppelten Baugruppe untergebracht sind. Durch die enge räumliche Nähe von Generator und Akkumulator können durch den ohmschen Widerstand der sich zwischen ihnen erstreckenden Leitungen bedingte Verluste gering gehalten wenden.
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Einer zweiten bevorzugten Ausgestaltung zufolge kann der Generator im Kältegerät über den Verdichter gehalten sein.
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In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, dass der Magnet, der im Allgemeinen eine höhere Masse als die Spule aufweisen wird, relativ zum Verdichter beweglicher als die Spule ist, um derjenigen Komponente des Generators, die, bedingt durch ihre Massenträgheit, der Bewegung des Verdichters nicht vollständig folgt, eine große Masse geben zu können.
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Falls ein Akkumulator vorhanden ist, kann zu demselben Zweck auch zweckmäßig sein, dass Akkumulator gemeinsam mit einer unter Spule und Magnet ausgewählten Komponente des Generators relativ zum Verdichter beweglicher als die andere, nicht ausgewählte Komponente des Generators ist.
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Der Generator kann direkt oder über den Akkumulator einen Verbraucher wie etwa eine Anzeige, eine Beleuchtung, ein Gebläse oder eine andere geeignete, wenig leistungsstarke Komponente des Kältegerätes mit Energie versorgen. Bevorzugt ist die Nutzung des Generators zum Speisen einer Anzeige, um diese auch im Falle eines Stromausfalls wenigstens zeitweilig in Betrieb halten zu können.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
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1 einen schematischen Teilschnitt durch ein Haushaltskältegerät gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
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2 einen schematischen Teilschnitt durch einen Generator des Kältegerätes aus 1 gemäß einer ersten Bauform;
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3 einen schematischen Schnitt durch einen Generator gemäß einer zweiten Bauform;
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4 einen schematischen Schnitt durch einen Generator einer dritten Bauform;
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5 einen zu 1 analogen Teilschnitt durch ein Kältegeräte gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt einen schematischen Teilschnitt durch den unteren Bereich eines Gehäuses 1 eines Haushaltskältegerätes. Das Gehäuse 1 umfasst üblicherweise einen Korpus 2 und eine Tür 3, die eine Lagerkammer 4 begrenzen, und eine Maschinenraumnische 5 ist am Fuße einer Rückwand des Korpus 2 ausgespart, um dann unter anderem einen Verdichter 6 unterzubringen. Eine hermetische Kapsel 7, die den Verdichter 6 verbirgt, ist über Gummipuffer 8 an sich quer durch die Maschinenraumnische 5 erstreckenden Trägern 9 abgestützt. An den in Betrieb am stärksten schwingenden Oberflächenregionen der Kapsel 7 sind Generatoren 10 befestigt.
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2 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen Generator 10 gemäß einer ersten möglichen Bauform. Der Generator 10 umfasst einen Magnetträger 11 in Form eines langgestreckten, einseitig verschlossenen Rohrs, wobei die verschlossene Seite des Rohrs an der Wand der den Verdichter 6 aufnehmenden Kapsel 7 befestigt ist. Ein ringförmiger Magnet 12 umgibt das Rohr des Magnetträgers 11. Im Innern des Magnetträgers 11 ist ein Schwingkörper 18 beweglich aufgenommen, der sich aus einer Spule 13 und einem Akkumulator 14 zusammensetzt. Eine Ruheposition des Schwingkörpers 18 in dem Magnetträger 11 ist durch eine Feder, hier eine Schraubenfeder 15, festgelegt. In ihrer in der Fig. gezeigten Ruheposition befindet sich die Spule 13 im Bereich größter Feldstärke des Magneten 12. Da der Schwingkörper 18 vom Verdichter 6 ausgehenden Schwingungen nur über die Feder 15 ausgesetzt ist, folgt der diesen Schwingungen allenfalls in geringem Umfang und mit Verzögerung. Jede zur Wand der Kapsel 7 senkrechte Schwingung des Verdichters 6 regt somit eine Relativbewegung zwischen Magnet 12 und Spule 13 an, durch die eine Wechselspannung in der Spule 13 induziert wird. Diese lädt über einen nicht dargestellten Gleichrichter den Akkumulator 14.
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Abweichend von der Darstellung der 2 können mehrere Magnete 12 und untereinander elektrisch in Reihe verbundene Spulen 13 entlang des Magnetträgers 11 verteilt sein. Mittels der Reihenschaltung addieren sich die in den einzelnen Spulen induzierten Spannungen. Eine hohe induzierte Spannung bei geringer Stromstärke ermöglicht einen verlustarmen Betrieb des Gleichrichters bzw. eine hohe Effizienz des Generators.
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3 zeigt eine zweite Bauform des Generators, bei der der Magnet 12 im Innern des hier stabförmigen Magnetträgers 11 untergebracht ist und der durch die Spule 13 und den Akkumulator 14 gebildete Schwingkörper 18 den Magnetträger 11 ringförmig umgibt. Die Funktionsweise des Generators ist die gleiche wie bei der ersten Bauform der 2.
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Bei dem in 4 gezeigten Generator 10 ist der Akkumulator 14 an der Kapsel 7 befestigt und trägt eine Stange 16, auf die die Spule 13 aufgesteckt ist. Der im Wesentlichen rohrförmige Magnetträger 11 ist durch gleitenden Kontakt mit dem Akkumulator 14 und der Stange 16 linear verschiebbar geführt. Somit bilden hier der Magnet 12 und der Magnetträger 11 einen relativ zur Kapsel 7 beweglichen und durch Schwingungen des Verdichters 6 angetriebenen Schwingkörper 17 und nicht, wie in 2 und 3, die Spule 13 und der Akkumulator 14.
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Bei allen betrachteten Bauformen des Generators sind die Masse des Schwingkörpers 17 bzw. 18 und die Steifigkeit der Feder 15 so aufeinander abgestimmt, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkörpers 17/18 mit der Schwingfrequenz des Verdichters 6 übereinstimmt, um eine effiziente Anregung von Bewegungen des Schwingkörpers zu gewährleisten.
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5 zeigt eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kältegerätes in einem zu 1 analogen Schnitt. Bei dieser zweiten Ausgestaltung sind die Gummipuffer 8, die in 1 die Verdichterkapsel mit dem Korpus 2 verbinden, selbst durch Generatoren 20 ersetzt. Die Generatoren 20 haben die in 2 dargestellte ersten Bauform, mit jeweils an der Kapsel 7 befestigtem rohrförmigem Magnetträger 11 und in dem Magnetträger 11 hin und herbeweglichem, Spule und Akkumulator 14 umfassendem Schwingkörper, wobei allerdings der Akkumulator 14 nicht frei beweglich, sondern an einem der Querträger 9 des Korpus 2 befestigt ist. Diese Generatoren 20 dämpfen eine Schwingung des Verdichters 6 in Tiefenrichtung des Gehäuses 1. Um Schwingungen in andere Richtungen zu dämpfen, können zusätzlich auch orthogonal zu den Generatoren 20 schwingfähige, nicht direkt mit dem Korpus 2 verbundene Generatoren 10 an der Kapsel 7 angebracht sein.
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Die von den Generatoren 10 bzw. 20 gewonnene elektrische Energie wird über Kabel 19 zu einem nicht dargestellten, am Korpus 2 oder der Tür 3 montierten Verbraucher geleitet. Dieser Verbraucher kann z. B. eine Betriebszustandsanzeige oder auch ein optischer oder akustischer Warnsignalgeber sein, der im Falle eines Stromausfalls aktiviert wird und die in den Akkumulatoren 14 gespeicherte Energie nutzt, um ein hörbares oder sichtbares Warnsignal zu erzeugen, das die Aufmerksamkeit eines Benutzers auf das Kältegerät lenkt.
