DE102016003223A1

DE102016003223A1 - Kühl- und/oder Gefriergerät

Info

Publication number: DE102016003223A1
Application number: DE102016003223.5A
Authority: DE
Inventors: Martin Kerstner; Jochen Hiemeyer; Michael Freitag
Original assignee: Liebherr Hausgeraete Lienz GmbH; Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: Liebherr Hausgeraete Lienz GmbH; Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2017-09-21
Also published as: RU2018136208A; RU2731573C2; US20190056167A1; RU2018136208A3; WO2017157523A1; EP3430333A1; CN109196291A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Korpus und mit wenigstens einem in dem Korpus angeordneten gekühlten Innenraum, wobei das Gerät wenigstens einen Kältemittelkreislauf aufweist, der zur Kühlung des Innenraums dient, wobei der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Verflüssiger aufweist, wobei wenigstens eine Heatpipe vorgesehen ist, die in unmittelbarem oder mittelbaren thermischem Kontakt mit dem Verflüssiger steht und die derart angeordnet ist, dass sie zumindest einen Teil einer Rahmenheizung des Gerätes bildet und/oder in thermischem Kontakt mit der Außenhaut des Gerätes steht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Korpus und mit wenigstens einem in dem Korpus angeordneten gekühlten Innenraum, wobei das Gerät wenigstens einen Kältemittelkreislauf aufweist, der zur Kühlung des Innenraumes dient, wobei der Kältemittelkreislauf zumindest einnen Verflüssiger aufweist.
Aus dem Stand der Technik sind derartige Kühl- bzw. Gefriergeräte in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt.
Im Verflüssiger erfolgt die Kondensation des Kältemittels, bei der Wärme abgegeben wird.
Diese Wärme wird bei bekannten Geräten über freie oder erzwungene Konvektionen üblicherweise an die Umgebung abgegeben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- bzw. Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Verflüssigerabwärme effizient genutzt wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass zumindest eine Heatpipe vorgesehen ist, die in unmittelbarem oder in mittelbarem thermischen Kontakt mit dem Verflüssiger steht und die derart angeordnet ist, dass diese zumindest einen Teil der Rahmenheizung des Gerätes bildet und/oder in thermischen Kontakt mit der Außenhaut des Gerätes steht.
Durch die vorliegende Erfindung wird somit die im Bereich des Verflüssigers entstehende Wärme genutzt und zwar zum Betrieb einer Rahmenheizung und/oder zur Beheizung zumindest eines Teils des Außenmantels des erfindungsgemäßen Gerätes.
Unter einer Rahmenheizung ist eine Heizung zu verstehen, die einen bestimmten Teil des Korpus des Gerätes beheizt, und zwar den zu dem Verschlusselement gerichteten und die offene Seite des Korpus umgebenden Bereich.
Diese Rahmenheizung kann umlaufend ausgeführt sein oder auch die Öffnung nur teilweise, beispielsweise U-förmig umgeben und hat den Zweck, eine Vereisung des Gerätes im Bereich der Öffnung und damit im Bereich des Verschlusselementes, wie beispielsweise einer Tür, Klappe oder Lade zu verhindern.
Die Beheizung der Außenhaut des Gerätes hat den Vorteil, dass eine unerwünschte Bildung von Kondensat an der Außenhaut des Gerätes verhindert wird. Vorzugsweise ist die Beheizung der Außenhaut somit derart ausgebildet, dass die Temperatur der Außenhaut über dem Taupunkt von Wasser gehalten wird.
Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die am Verflüssiger ohnehin entstehende Abwärme sinnvoll zu nutzen und nicht einfach in die Umgebung des Gerätes zu leiten. Diese Nutzung besteht in einer oder der beiden genannten Alternativen in Form der Rahmenheizung bzw. der Beheizung der Außenhaut des Gerätes.
Die Heatpipe kann mit Wasser oder auch mit einer wasserhaltigen Lösung als Wärmetransportmedium gefüllt sein. Eine derartige Heatpipe bzw. ein solches Wärmerohr basiert auf dem Prinzip, dass an einer Seite der Heatpipe eine Verdampfung eines Wärmetransportmediums erfolgt und an einer anderen Stelle und vorzugsweise im anderen Endbereich der Heatpipe die Kondensation erfolgt. Dadurch wird in einem Bereich der Heatpipe Wärme zugeführt und in dem anderen Bereich, in dem die Kondensation stattfindet wird von der Heatpipe Wärme abgegeben. Diese abgegebene Wärmemenge kann nun erfindungsgemäß zur Bildung einer Rahmenheizung bzw. zur Beheizung der Außenhaut des Gerätes genutzt werden.
Auf eine gesonderte Rahmenheizung, die beispielsweise Bestandteil eines Kältemittelkreislaufes bildet, kann somit erfindungsgemäß ebenso verzichtet werden, wie auf eine gesonderte Beheizung der Außenhaut, beispielsweise durch eine Heizfolie.
Anstatt von Wasser oder einem wasserhaltigen Medium kommen auch beliebige andere Wärmetransportmedien in Betracht, mittels derer die Heatpipe gefüllt ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heatpipe als gravitative Heatpipe ausgebildet ist.
Dies bedeutet, dass die Rückströmung des Wärmetransportmediums in dem Bereich, in dem die Verdampfung durchgeführt wird durch Schwerkraft erfolgt und nicht durch andere Effekte, wie beispielsweise eine Kapillarwirkung. Vorzugsweise weist die Heatpipe somit keine Kapillaren zum Transport des Wärmetransportmediums auf.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Verflüssiger mit wenigstens einem Wärmespeicher in Verbindung steht und vorzugsweise in einem Flüssigkeitsbad, insbesondere in einem Wasserbad angeordnet ist.
Diese Ausführungsform der Erfindung nutzt die Tatsache, dass die Wärmeenergie des Wärmespeichers, der durch den Verflüssiger mit Wärme aufgeladen ist genutzt werden kann, um die Heatpipe zu betreiben und somit die Wärme an eine andere Stelle des Gerätes zu befördern.
Der Verflüssiger kann beispielsweise in dem Wärmespeicher angeordnet sein, wie beispielsweise in einem Flüssigkeitsbad oder auch mit einem Wärmespeicher in anderer Art und Weise in Verbindung stehen. Die vorliegende Erfindung betrifft somit nicht nur den Fall, dass die wenigstens eine Heatpipe in thermischen Kontakt mit dem Verflüssiger steht, sondern auch den Fall, dass die wenigstens eine Heatpipe in thermischen Kontakt mit dem Wärmespeicher steht, der seinerseits in thermischen Kontakt mit dem Verflüssiger steht.
Auch ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Heatpipe in unmittelbarem Kontakt mit der Außenhaut steht. Ausreichend ist es, wenn eine thermische Verbindung zwischen der Außenhaut des Gerätes so weit vorliegt, dass eine Kondensation an der Außenhaut zuverlässig verhindert werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist genau eine Heatpipe angeordnet. Das Gerät kann auch mehrere Heatpipes aufweisen, die mit dem Verflüssiger bzw. mit dem Wärmespeicher des Verflüssigers unmittelbar oder mittelbar in thermischen Kontakt stehen.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mittels der wenigstens einen Heatpipe ein Großteil der in dem Verflüssiger anfallenden Wärmemenge abgeführt wird. Denkbar ist beispielsweise, dass mehr als 50% und vorzugsweise mehr als 80% der im Verflüssiger anfallenden Wärmemengen mittels der wenigstens einen Heatpipe abgeführt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einer Vollvakuumdämmung. Darunter ist eine Dämmung zu verstehen, bei der der Korpus zumindest mit 90% der Dämmfläche aus einem zusammenhängenden Vakuumdämmraum besteht. Der Vakuumdämmraum weist zumindest einen Vakuumdämmkörper auf, der vorzugsweise einen Folienbeutel aufweist, der als Umhüllung des Vakuumdämmkörpers dient und in dem sich ein Kernmaterial beispielsweise Perlit befindet. Der Folienbeutel ist vakuumdicht verschweißt und weist im Inneren ein Vakuum auf, sodass der Wärmetransport entsprechend erschwert ist.
Typischerweise ist die Hülle des Folienbeutels eine diffusionsdichte Umhüllung, mittels derer der Gaseintrag in dem Folienbeutel so stark reduziert ist, dass der gaseintrag bedingte Anstieg in der Wärmeleitfähigkeit des entstehenden Vakuumdämmkörpers über dessen Lebensdauer hinweg ausreichend gering ist.
Als Lebensdauer ist beispielsweise ein Zeitraum von 15 Jahren, vorzugsweise von 20 Jahren und besonders bevorzugt von 30 Jahren anzusetzen. Vorzugsweise liegt der durch Gaseintrag bedingte Anstieg in der Wärmeleitfähigkeit des Vakuumdämmkörpers über dessen Lebensdauer bei < 100% und besonders bevorzugt bei < 50%.
Vorzugsweise ist die flächenspezifische Gasdurchgangsrate der Umhüllung < 10–5 mbar·l/s·m² und besonders bevorzugt < 10–6 mbar·l/s·m² (gemessen nach ASTM D-3985). Diese Gasdurchgangsrate gilt für Stickstoff und Sauerstoff. Für andere Gassorten (insbesondere Wasserdampf) bestehen ebenfalls niedrige Gasdurchgangsraten vorzugweise im Bereich von < 10–2 mbar·l/s·m² und besonders bevorzugt im Bereich von < 10–3 mbar·l/s·m² (gemessen nach ASTM F-1249-90). Vorzugsweise werden durch diese geringen Gasdurchgangsraten die vorgenannten geringen Anstiege der Wärmeleitfähigkeit erreicht.
Bei den oben genannten Werten handelt es sich um exemplarische, bevorzugte Angaben, die die Erfindung nicht beschränken.
Der Vakuumdämmkörper kann im Korpus und/oder in dem Verschlusselement angeordnet sein, mittels dessen der Korpus verschließbar ist.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Vollvakuum Kühl- bzw. Gefriergeräte beschränkt.
Von der Erfindung ist auch der Fall umfasst, dass eine konventionelle Wärmedämmung, beispielsweise in Form von PU-Schaum vorhanden ist.
Das Kühl- bzw. Gefriergerät gemäß der Erfindung weist einen Kältemittelkreislauf auf, der zumindest einen Kompressor, zumindest einen diesem nachgeschalteten Verflüssiger, zumindest eine diesem nachgeschalteten Drossel, insbesondere Kapillare sowie zumindest einen Verdampfer auf, in den das die Kapillare verlassende Kältemittel eintritt.
Nach Durchströmen des Verdampfers gelangt das Kältemittel über eine Saugleitung zurück zum Kompressor.
Der Verdampfer nimmt aus dem gekühlten Innenraum Wärme auf, wobei das Kältemittel verdampft. Der Verflüssiger dient zur Kondensation des Kältemittels, wobei Wärme anfällt. Der Verflüssiger befindet sich gemäß dem Ausführungsbeispiel in einem Wärmespeicher, wie beispielsweise in einem Wasserbad. Im Betrieb des Kältemittelkreislaufes, d. h. im Betrieb des Kompressors wird zumindest ein Teil der in dem Verflüssiger anfallenden Wärmemenge an diesen Wärmespeicher übertragen.
Der Wärmespeicher steht mit einem oder mehreren Wärmerohren, d. h. Heatpipes in Verbindung. Diese sind mit Wasser gefüllt und derart ausgebildet, dass das darin befindliche Wärmetransportmedium im Betrieb des Wärmemittelkreislaufes innerhalb der Heatpipe verdampft. Die Heatpipe steht an ihrem anderen Endbereich mit der Außenhaut, die vorzugsweise als Blechummantelung ausgeführt ist, in Verbindung. In diesem Bereich der Heatpipe erfolgt die Kondensation des Wärmetransportmediums, wobei Wärme abgegeben wird, die an die Außenhaut des Gerätes übertragen wird. Des Weiteren verläuft eine Heatpipe von dem Verflüssiger bzw. von dem genannten Wärmespeicher zu einer Rahmenheizung des Gerätes, die sich um die offene Seite des Korpus des Gerätes erstreckt und die zur Beheizung der Türanschlagsfläche dient. Auch diese Heatpipe bewirkt somit eine Beheizung eines bestimmten Bereiches des Gerätes und dient in diesem Fall als Rahmenheizung.
Durch die vorliegende Erfindung wird die Verflüssigerabwärme sinnvoll genutzt, wodurch auf den Einsatz separater Heizungen entsprechend verzichtet werden kann. Weder ist eine gesonderte Rahmenheizung notwendig, noch eine gesonderte Heizeinrichtung zur Beheizung der Außenhaut zum Zwecke der Kondensatvermeidung.
Die Heatpipes können die Wärme auf einen größeren Bereich der Außenhaut transportieren bzw. in den Bereich des genannten Rahmens, um dort gezielt eine Beheizung vornehmen zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM D-3985 [0028]
ASTM F-1249-90 [0028]

Claims

Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Korpus und mit wenigstens einem in dem Korpus angeordneten gekühlten Innenraum, wobei das Gerät wenigstens einen Kältemittelkreislauf aufweist, der zur Kühlung des Innenraums dient, wobei der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Verflüssiger aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Heatpipe vorgesehen ist, die in unmittelbarem oder mittelbaren thermischem Kontakt mit dem Verflüssiger steht und die derart angeordnet ist, dass sie zumindest einen Teil einer Rahmenheizung des Gerätes bildet und/oder in thermischem Kontakt mit der Außenhaut des Gerätes steht.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe mit Wasser oder mit einer wasserhaltigen Lösung als Wärmetransportmedium gefüllt ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe als gravitative Heatpipe ausgebildet ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verflüssiger mit wenigstens einem Wärmespeicher in Verbindung steht und vorzugsweise in einem Flüssigkeitsbad, insbesondere in einem Wasserbad angeordnet ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Heatpipe mit dem Wärmespeicher in thermischen Kontakt steht.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine oder mehrere Heatpipes vorgesehen sind, die mit dem Verflüssiger in thermischen Kontakt stehen.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Heatpipe derart ausgebildet ist, das mehr als 50% und vorzugsweise mehr als 80% der am Verflüssiger anfallenden Wärmemenge mittels der wenigstens einen Heatpipe abgeführt werden.