DE102012223740A1 - Household cooling device e.g. refrigerator, for cooling and storing foods e.g. beverages, has cooling circuit with compressor for compressing working medium circulated in circuit, where compressor is designed as electrochemical compressor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät zum Kühlen und Lagern von Lebensmitteln, mit zumindest einem Innenraum zur Aufnahme der Lebensmittel, und zumindest einem Kältekreislauf, mit welchem eine Kühlung erzeugbar ist. Der Kältekreislauf weist einen Verdichter auf, mit welchem in dem Kältekreislauf zirkulierendes Arbeitsmittel verdichtbar ist.The invention relates to a domestic refrigeration appliance for cooling and storing foodstuffs, with at least one interior space for receiving the food, and at least one refrigeration cycle, with which a cooling system can be produced. The refrigeration cycle has a compressor, with which circulating in the refrigerant circuit working fluid can be compressed.
Haushaltskältegeräte zum Kühlen und Lagern von Lebensmitteln, wie beispielsweise ein Kühlschrank oder ein Gefriergerät oder ein Kühl-Gefrier-Kombigerät, weisen üblicherweise zumindest einen Kältekreislauf auf, in dem ein Arbeitsmittel zirkuliert und welches durch Kompression und Expansion zur Kühlung eines oder mehrerer Räume in dem Haushaltskältegerät ausgebildet ist. Ein derartiger Kältekreislauf umfasst üblicherweise einen Verdichter.Domestic refrigerators for refrigerating and storing food, such as a refrigerator or a freezer or a combined refrigerated freezer, usually have at least one refrigeration cycle in which a working fluid circulates and which by compression and expansion for cooling one or more rooms in the household refrigerator is trained. Such a refrigeration cycle usually includes a compressor.
Es ist auch bekannt, dass einzelne Temperaturzonen in dem Haushaltskältegerät und somit einzelne Fächer individuell gekühlt werden können, wobei hier ein weiterer Kältekreislauf vorgesehen sein kann.It is also known that individual temperature zones in the domestic refrigeration appliance and thus individual compartments can be cooled individually, whereby a further refrigeration cycle can be provided here.
Eine Alternative zur individuellen Kühlung einzelner Fächerinhalte eines Haushaltskältegeräts ist durch die Verwendung eines thermoelektrischen Elements in Form eines Peltier-Elements möglich. In dem Zusammenhang sei auf die
Bei den bekannten Ausgestaltungen ist ein energieeffizienter Betrieb eines Haushaltskältegeräts nur eingeschränkt möglich.In the known embodiments, an energy-efficient operation of a household refrigerating appliance is only possible to a limited extent.
Darüber hinaus ist es bekannt, elektrochemische Verdichter in Joule-Thomson-Kältekreisläufen einzusetzen. So ist aus der
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Haushaltskältegerät zu schaffen, bei welchem die Energieeffizienz gesteigert werden kann.It is an object of the present invention to provide a household refrigerator, in which the energy efficiency can be increased.
Diese Aufgabe wird durch ein Haushaltskältegerät gemäß dem Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a household refrigerator according to claim 1.
Ein erfindungsgemäßes Haushaltskältegerät zum Kühlen und Lagern von Lebensmitteln umfasst zumindest einen Innenraum zur Aufnahme der Lebensmittel. Das Haushaltskältegerät umfasst zumindest einen Kältekreislauf, mit welchem eine Kühlung eines Raums erzeugbar ist. Der Kältekreislauf umfasst einen Verdichter, mit welchem in dem Kältekreislauf zirkulierendes Arbeitsmittel verdichtbar ist. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Verdichter ein elektrochemischer Verdichter ist. Durch eine derartige Spezifikation kann ein sehr kompakter Aufbau realisiert werden. Die Funktion und Betriebsweise des elektrochemischen Verdichters trägt darüber hinaus auch zur Steigerung der Energieeffizienz des Geräts bei.An inventive household refrigerator for cooling and storing food includes at least one interior for receiving the food. The domestic refrigeration appliance comprises at least one refrigeration cycle, with which a cooling of a room can be generated. The refrigeration cycle includes a compressor, with which circulating in the refrigerant circuit working fluid is compressible. An essential idea of the invention is to be seen in that the compressor is an electrochemical compressor. By such a specification, a very compact structure can be realized. The function and operation of the electrochemical compressor also helps to increase the energy efficiency of the device.
Es ist damit insbesondere ermöglicht, dass eine effiziente und individuelle Ansteuerung und Kühlung einzelner Fächer in dem Innenraum durchgeführt werden kann. Gerade der Verdichter ist eine wesentliche Komponente im Hinblick auf diese Energieeffizienzsteigerung von Haushaltskältegeräten. Nicht zuletzt weist ein elektrochemischer Verdichter gegenüber anderen Verdichterkonzepten wesentliche Vorteile bezüglich einer geringen Abhängigkeit gegenüber Betriebspunktvariationen auf. Auch ist er wesentlich geräuschärmer zu betreiben als andere Verdichterkonzepte, da mechanisch bewegte Teile zur Verdichtung nicht vorhanden sind.It is thus possible in particular that an efficient and individual control and cooling of individual compartments in the interior can be performed. Especially the compressor is an essential component with regard to this increase in energy efficiency of household refrigerators. Last but not least, an electrochemical compressor has significant advantages over other compressor concepts in terms of low dependence on operating point variations. He is also much quieter to operate than other compressor concepts, since mechanically moving parts are not available for compression.
Gerade mit einem elektrochemischen Verdichter kann eine elektrochemisch aktive Flüssigkeit, die auch zum Betrieb des Kältekreislaufs und somit als Arbeitsmittel eingesetzt ist, verdichtet werden. Dazu wird eine Membran vorgesehen, die beim Anlegen einer elektrischen Spannung den Transport von elektrisch geladenen Teilchen bewirkt und somit zu einer Verdichtung einer elektrochemisch aktiven Flüssigkeit führt, wodurch ein kompakter Kältekreislauf mit einem geeigneten Kältemittel betrieben werden kann.Especially with an electrochemical compressor can be an electrochemically active liquid, which is also used for operation of the refrigeration cycle and thus as a working fluid, compressed. For this purpose, a membrane is provided which causes the transport of electrically charged particles upon application of an electrical voltage and thus leads to a compression of an electrochemically active liquid, whereby a compact refrigeration cycle can be operated with a suitable refrigerant.
Durch einen elektrochemischen Verdichter kann die Komplexität des Aufbaus des Kältekreislaufs wesentlich reduziert werden. Besonders kommt dies bei Haushaltskältegeräten mit unterschiedlichen Zonen bzw. unterschiedlichen Fächern, die unterschiedlich temperiert werden, zum Tragen. Die relativ geringe Abhängigkeit des elektrochemischen Verdichters von den Betriebspunkten ist hervorzuheben. In dem Zusammenhang seien geringe Temperaturdifferenzen sowie eine geringe Kälteleistung ohne relevanten Effizienzverlust genannt.Through an electrochemical compressor, the complexity of the design of the Refrigeration cycle can be significantly reduced. This is particularly the case with household refrigerators with different zones or different compartments that are heated at different temperatures. The relatively low dependence of the electrochemical compressor on the operating points should be emphasized. In this context, low temperature differences and a low cooling capacity without relevant loss of efficiency are mentioned.
Der elektrochemische Verdichter kann auch unabhängig vom Kältekreislauf angesteuert werden, so dass sich eine vereinfachte Regelung des Gesamtsystems ergibt. Darüber hinaus lässt sich auch ein sehr geringer Einfluss auf die relative Luftfeuchtigkeit im Kühlfach gegenüber vollen Nofrost-Geräten realisieren.The electrochemical compressor can also be controlled independently of the refrigeration cycle, resulting in a simplified control of the overall system. In addition, a very small effect on the relative humidity in the refrigerated compartment compared to full Nofrost devices can be realized.
Es kann vorgesehen sein, dass der Kältekreislauf nach dem Joule-Thomson-Prinzip arbeitet.It can be provided that the refrigeration cycle works according to the Joule-Thomson principle.
In besonders vorteilhafter Weise ist vorgesehen, dass die Membran des elektrochemischen Verdichters eine Anionenmembran bzw. eine Elektronenaustauschmembran ist. Eine derartige Ausgestaltung hat wesentliche Vorteile. Es kann das Arbeitsfluid als Kältemittel genutzt werden, so dass kein zusätzliches Transportmedium, wie beispielsweise Wasserstoff, wie es bei einem elektrochemischen Verdichter mit einer Protonenaustauschmembran der Fall ist, erforderlich ist.In a particularly advantageous manner, it is provided that the membrane of the electrochemical compressor is an anion membrane or an electron exchange membrane. Such a configuration has significant advantages. The working fluid can be used as a refrigerant, so that no additional transport medium, such as hydrogen, as is the case with an electrochemical compressor with a proton exchange membrane, is required.
Durch eine derartige Spezifikation der Membran kann auch eine Vereinfachung des Aufbaus des Verdichters erfolgen. Ebenso ergeben sich Vorteile bei der Auslegung der Membran, da sie nur für ein Medium ausgelegt werden muss.Such a specification of the membrane can also simplify the construction of the compressor. Likewise, there are advantages in the design of the membrane, since it must be designed only for a medium.
Es kann eine Eliminierung von Wasserstoff im Kältekreislauf erfolgen, wodurch eine Erhöhung der Dichtheit des Systems bzw. keine durch Wasserstoff entstehenden Schwierigkeiten auftreten. Es ist eine potentielle Effizienzsteigerung durch den Wegfall der Effizienzverluste, die durch Osmoseeffekte, die zum Transport von Kältemittel über die Protonenaustauschmembran notwendig sind, erzielt werden.There may be an elimination of hydrogen in the refrigeration cycle, whereby an increase in the tightness of the system or no hydrogen-related difficulties occur. It is a potential increase in efficiency due to the elimination of the efficiency losses achieved by the osmotic effects necessary to transport refrigerant across the proton exchange membrane.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Arbeitsmittel Stickstoff oder Sauerstoff ist. Diese Gase haben den Vorteil, dass die Inversionstemperaturen im Gegensatz zu Wasserstoff über 0° C liegen und somit für eine Anwendung in einem Haushaltskältegerät geeignet sind. Dies ist bei Wasserstoff nicht möglich, so dass auch hier die Nachteiligkeit einer Protonenaustauschmembran zutage tritt.It is preferably provided that the working medium is nitrogen or oxygen. These gases have the advantage that, in contrast to hydrogen, the inversion temperatures are above 0 ° C. and are therefore suitable for use in a domestic refrigeration appliance. This is not possible with hydrogen, so that the disadvantage of a proton exchange membrane also appears here.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der elektrochemische Verdichter zur Kühlung einer Wand des Innenraums angeordnet ist. Es kann vorgesehen sein, dass der elektrochemische Verdichter in einer Wand integriert ist. Durch diese spezifische Flächenkühlung eines Wandbereichs des Innenraums können einzelne kalte Wandbereiche für einzelne separierte Fächer im Innenraum erzeugt werden. Dadurch können auch voneinander unabhängige Kältekreisläufe realisiert werden, so dass eine besonders energieeffiziente individuelle Kühlung von einzelnen Zonen bzw. Fächern des Innenraums ermöglicht ist.It is preferably provided that the electrochemical compressor is arranged to cool a wall of the interior. It can be provided that the electrochemical compressor is integrated in a wall. By virtue of this specific surface cooling of a wall region of the interior, individual cold wall regions can be produced for individual separated compartments in the interior. As a result, independent of each other refrigeration circuits can be realized, so that a particularly energy-efficient individual cooling of individual zones or compartments of the interior is possible.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Innenraum zumindest einen innenliegenden Unterraumbehälter zum Kühlen und Lagern von Lebensmitteln in einem Unterraum bzw. Teilraum des Innenraums aufweist. Ein elektrochemischer Verdichter ist in dem Unterraumbehälter angeordnet, insbesondere darin integriert. Er ist zur Kühlung nur dieses spezifischen Unterraums ausgebildet. Es kann durch eine derartige Ausgestaltung somit quasi ein separates Modul gebildet werden, welches im Hinblick auf die Volumengröße und individuellen Kühlung spezifisch ausgebildet werden kann. Es kann somit quasi ein eigenständiger Unterraum zur Aufnahme von Lebensmittel gebildet werden, der ebenfalls individuell gekühlt werden kann.Preferably, it is provided that the interior has at least one inner subspace container for cooling and storing food in a subspace or partial space of the interior. An electrochemical compressor is arranged in the subspace container, in particular integrated therein. It is designed to cool only this specific subspace. It can thus be formed by such a configuration, so to speak, a separate module, which can be specifically designed in terms of volume size and individual cooling. It can thus be virtually formed an independent subspace for receiving food, which can also be cooled individually.
Besonders bevorzugt ist dies dann, wenn dieser Unterraumbehälter zerstörungsfrei lösbar in dem Innenraum angeordnet ist. Dadurch kann eine sehr individuelle und variable sowie vom Nutzer bedarfsgerechte und situationsspezifische Bestückung des Innenraums erfolgen. Indem der elektrochemische Verdichter quasi mit dem Unterraumbehälter verbunden bzw. darin integriert ist, kann er sehr einfach und aufwandsarm damit entnommen oder wieder in den Innenraum eingebracht werden. Der individuelle modulare Aufbau des Haushaltskältegeräts und die individuelle Nachrüstung und Bestückung ist dadurch besonders begünstigt. Gerade mit dem elektrochemischen Verdichter, der mit seinem kompakten Aufbau und seiner spezifischen Funktionalität vorteilhaft ist, kann ein derartiges Konzept des Haushaltskältegeräts realisiert werden.This is particularly preferred when this subspace container is disposed non-destructively releasably in the interior. This allows a very individual and variable as well as user-driven and situation-specific placement of the interior done. By virtue of the fact that the electrochemical compressor is virtually connected to or integrated in the subspace container, it can be taken out of it very easily and with little effort or can be reintroduced into the interior space. The individual modular design of the household refrigeration appliance and the individual retrofitting and assembly is thereby particularly favored. Especially with the electrochemical compressor, which is advantageous with its compact structure and its specific functionality, such a concept of household refrigeration appliance can be realized.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Unterraumbehälter mit einem eigenen Kältekreislauf mit einem elektrochemischen Verdichter ausgebildet ist und als Nachrüstvorrichtung ausgebildet ist, die in dem Innenraum einbaubar ist. Es kann vorgesehen sein, dass dieser Kältekreislauf ein separater Kältekreislauf ist, der von einem zur Kühlung des Innenraums vorgesehenen Kältekreislauf separiert ist. Es kann jedoch auch ein gekoppelter Betrieb vorgesehen sein bzw. nur ein einziger Kältekreislauf ausgebildet sein.It is preferably provided that the subspace container is formed with its own refrigeration cycle with an electrochemical compressor and is designed as a retrofit device that can be installed in the interior. It can be provided that this refrigeration cycle is a separate refrigeration cycle, which is separated from a provided for cooling the interior refrigerant circuit. However, it can also be provided a coupled operation or be formed only a single refrigeration cycle.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der elektrochemische Verdichter des Unterraumbehälters in einer Rückwand des Unterraumbehälters angeordnet, insbesondere darin integriert ist. Dadurch wird die Zugänglichkeit zum Unterraum von oben oder von vorne nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus lässt sich dadurch ein besonders kompakter Aufbau des Unterraumbehälters und somit auch des Haushaltskältegeräts ermöglichen. Darüber hinaus sind die Kühlung und der Kälteeintrag in den Unterraum durch diese Position des elektrochemischen Verdichters besonders begünstigt.It is particularly advantageous that the electrochemical compressor of the subspace container is arranged in a rear wall of the subspace container, in particular is integrated therein. As a result, the accessibility to the subspace from above or from not affected at the front. In addition, this allows a particularly compact design of the subspace container and thus also of the household refrigerator. In addition, the cooling and the cold entry into the subspace are particularly favored by this position of the electrochemical compressor.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Innenraum zur Aufnahme von mehreren separaten innenliegenden Unterraumbehältern zum Kühlen und Lagern von Lebensmitteln ausgebildet ist. Zumindest einige der Unterraumbehälter weisen jeweils einen eigenen elektrochemischen Verdichter zur jeweils individuellen Kühlung des jeweiligen Unterraums auf, wobei hier jeweils insbesondere eine integrierte Ausgestaltung vorgesehen ist. Die oben genannten Vorteile werden hier nochmals bekräftigt.Preferably, it is provided that the interior space is designed to accommodate a plurality of separate internal subspace containers for cooling and storing food. At least some of the subspace containers each have their own electrochemical compressor for each individual cooling of the respective subspace, in which case an integrated configuration is provided in each case in particular. The above benefits are reiterated here.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Haushaltskältegerät ein Kühlgerät oder ein Gefriergerät oder ein Kühl-Gefrier-Kombigerät ist.Preferably, it is provided that the household refrigerator is a refrigerator or a freezer or a fridge-freezer combination device.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
In
Das Haushaltskältegerät
Es kann vorgesehen sein, dass der Innenraum
Das Haushaltskältegerät
Zumindest eine Wand des Innenbehälters
Zumindest einer der elektrochemischen Verdichter
Es kann vorgesehen sein, dass die elektrochemischen Verdichter
Die beispielhafte Darstellung in
Mittels der Kältekreisläufe
Wie in der Darstellung in
Als besonders vorteilhaft erweist es sich hierbei, wenn dieser Unterraumbehälter
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der elektrochemische Verdichter
Auch hier ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Arbeitsmittel Sauerstoff oder Stickstoff ist, welches durch die Membran verdichtet wird. Es kann hier ebenfalls ein eigener Kältekreislauf des Unterraumbehälters
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Haushaltskältegerät
Insbesondere ist somit auch vorgesehen, dass ein derartiger separierbarer Unterraumbehälter
In
In
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines elektrochemischen Verdichters in einem Haushaltskältegerät, wie einem Kühlgerät oder einen Gefriergerät oder einem Kühl-Gefrier-Kombigerät. Die Verwendung des elektrochemischen Verdichters ist dabei an oder in einer Wand eines Innenbehälters, der einen Innenraum des Haushaltskältegeräts begrenzt, vorgesehen, wobei hier vorzugsweise eine integrierte Verwendung ausgebildet ist. Besonders vorteilhaft ist eine derartige Verwendung eines elektrochemischen Verdichters bei einem eigenen Modul in Form eines Unterraumbehälters, der somit einen Unterraum eines Innenraums begrenzt und separiert. Die oben genannten vorteilhaften Ausführungen im Hinblick auf Position und Funktion des elektrochemischen Verdichters sind auch für die entsprechende Verwendung als vorteilhafte Ausführungen anzusehen.The invention also relates to the use of an electrochemical compressor in a household refrigerator, such as a refrigerator or a freezer or a combined refrigerated-freezer. The use of the electrochemical compressor is provided on or in a wall of an inner container which delimits an interior of the household refrigerating appliance, in which case an integrated use is preferably formed. Such a use of an electrochemical compressor in a separate module in the form of a subspace container, which thus delimits and separates a subspace of an inner space, is particularly advantageous. The above-mentioned advantageous embodiments with regard to position and function of the electrochemical compressor are also to be regarded as advantageous embodiments for the corresponding use.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Haushaltskältegerät Household refrigerator
- 22
- Gehäuse casing
- 33
- Außenbehälter outer container
- 44
- Innenbehälter inner container
- 55
- Innenraum inner space
- 66
- Tür door
- 77
- Elektrochemischer Verdichter Electrochemical compressor
- 7a 7a
- Elektronenaustauschmembran Electron exchange membrane
- 7b7b
- Kältekreislauf Refrigeration circuit
- 88th
- Elektrochemischer Verdichter Electrochemical compressor
- 8a8a
- Elektronenaustauschmembran Electron exchange membrane
- 8b8b
- Kältekreislauf Refrigeration circuit
- 99
- Elektrochemischer Verdichter Electrochemical compressor
- 9a9a
- Elektronenaustauschmembran Electron exchange membrane
- 9b9b
- Kältekreislauf Refrigeration circuit
- 1010
- Unterraumbehälter Under Capacity Feeder
- 1111
- Unterraum subspace
- 1212
- Elektrochemischer Verdichter Electrochemical compressor
- 1313
- Rückwand rear wall
- 1414
- hintere Wand rear wall
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008042786 A1 [0004] DE 102008042786 A1 [0004]
- DE 69100584 T2 [0006] DE 69100584 T2 [0006]
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DE102008042786A1 (en) | 2008-10-13 | 2010-04-15 | BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH | Cooling device, particularly household cooling device, has cooling circuit provided with air duct for supplying of cooled air in cooling chamber, where cooling unit is thermally coupled in air duct in partial manner |
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2012
- 2012-12-19 DE DE201210223740 patent/DE102012223740A1/en not_active Ceased
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Legal Events
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