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Die Erfindung betrifft ein Kältemodul.
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Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Kühlmodule bekannt. So offenbart beispielsweise die
DE 20 2012 912 516 U1 ein kompaktes Heiz-/Kühlmodul. Dieses weist einen Kältemittelkreislauf auf, der einen Verdichter, einen Gaskühler, ein Expansionsorgan sowie einen Verdampfer umfasst. Die Aufgabe besteht darin, ein flexibles Modul zu schaffen, welches auch tragbar ausgebildet ist und welches zum Heizen und zur Kühlung eingesetzt werden kann. Dies wird dadurch gelöst, dass Verdichter und Gaskühler zusammen in thermischem Kontakt angeordnet sind. Das Expansionsorgan und der Verdampfer stehen in einem weiteren thermischen Kontakt zueinander. Zu berücksichtigen ist, das Expansionsorgan und Verdampfer einerseits sowie Verdichter und Gaskühler andererseits durch einen thermischen Isolationsbereich voneinander getrennt angeordnet sind. Durch diese Zusammenfassung der warmen Komponenten und der kalten Komponenten als jeweilige Einheit wird eine besonders günstige thermische Aufteilung erreicht, so dass Wärmeverluste vermieden werden und der Wirkungsgrad erhöht werden kann. Die hier gezeigte Ausführung weist allerdings den Nachteil auf, dass der Verdichter bei Betrieb Schwingungen und Vibrationen aussendet. Durch die Anordnung des Gaskühlers und nachfolgend des Expansionsorgans über Kältemittelleitungen am Verdichter wird die Gefahr von Leitungsabrissen deutlich erhöht. Die Leitungsabrisse werden durch die Schwingungen, welche vom Verdichter in dessen Betrieb ausgesandt werden, erzeugt. Hierdurch kann giftiges Kältemittel in die Umgebung austreten, wodurch sich hohe Gesundheitsrisiken bedingen.
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Die US 2014 / 0 216 098 A1 beschreibt einen mobilen Kühlschrank, welcher einerseits mithilfe eines Gebläses der Ausbildung einer Temperaturschichtung im Inneren der Vorrichtung vorbeugt und andererseits das Kühlsystem als Modul auf einer Trägerplatte für eine leichte Montage und Wartung ausgebildet ist, wobei das Kühlsystem durch Schwingungsdämpferelemente an der Trägerplatte vor Stößen und Erschütterungen geschützt wird, damit beim Bewegen des mobilen Kühlschranks Schäden am Kühlsystem vorgebeugt wird. Die Schwingungsdämpferelemente können verschiedenartig ausgeführt sein, sind jedoch stets an der Trägerplatte mit dem Kühlsystem angeordnet. Zwar können durch die Schwingungsdämpferelemente Schwingungsübertragungen über die Trägerplatte auf das Kühlsystem gedämpft werden, jedoch können trotz Schwingungsdämpfung weiterhin Schäden durch insbesondere Leitungsabrisse aufgrund ihres anderen Schwingungsverhaltens gegenüber den übrigen Komponenten nicht verhindert werden.
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Die
DE 20 2011 050 124 U1 hat eine Wärmepumpe zum Gegenstand, wobei vielmehr ein Gehäuse für eine Wärmepumpe offenbart wird. Das Gehäuse besteht aus einem Rahmen, an dem separate Flächenelemente einzeln einsetzbar sind. Die Wärmepumpe ist hierbei auf einer sog. Bodenfläche angeordnet, wobei der Kompressor der Wärmepumpe vibrationsentkoppelt über Dämpfungselemente angeordnet ist. Weiterhin wird außerdem beschrieben, dass der Kompressor gegenüber allen weiteren Komponenten der Wärmepumpe vibrationsentkoppelt ausgeführt ist, um Schallemissionen an die Umwelt möglichst auf ein Minimum zu reduzieren, so dass die Wärmepumpe auch in oder in der Nähe von Wohnräumen aufgestellt werden kann. Nachteilig hierbei ist der hohe und komplizierte Aufbau der Schwingungsentkopplung für nur eine Komponente der Wärmepumpe.
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Die
EP 0 035 656 A1 offenbart ebenfalls eine Wärmepumpe, wobei auch hier das Hauptaugenmerk vor allem auf einer schallreduzierenden Einhausung liegt, welche die Übertragung von Schall an die Umgebung unterbricht und minimiert. Hierbei sind die einzelnen Komponenten der Wärmepumpe, d. h. Kompressor, Verdampfer usw., auf einem Grundrahmen eines Maschinengestells angeordnet. Der Grundrahmen ist hierbei mit schwingungsdämpfenden Füßen ausgestattet. Darüber hinaus ist für eine weitere Schallreduktion eine Haube vorgesehen, die auf der Innenseite mit einer Schallschluckbeschichtung versehen ist und über die Wärmepumpe samt Maschinengestell gestülpt werden kann. Wie bereits zu US 2014 / 0 216 098 A1 ausgeführt, kann eine solche Anordnung Leckagen durch Leitungsabrisse nicht effektiv verhindern. Des Weiteren kann die Haube ebenfalls einen Austritt von Kühlmittel im Falle einer Leckage nicht verhindern, was besonders nachteilig für die Umwelt und die Betriebssicherheit - zum Beispiel im Hinblick auf Explosionssicherheit - ist.
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EP 2 306 125 A1 offenbart eine Wärmepumpe, die einen Wärmepumpenkreislauf mit wenigstens einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer aufweist, wobei zwischen dem Kondensator und dem Expansionsventil ein weiterer Wärmetauscher angeordnet ist und der Verdampfer direkt mit dem Kompressor verbunden ist. Nachteilig hierbei ist, dass der hier offenbarte Wärmepumpenkreislauf, welcher auch als Kältekreislauf verstanden werden kann, da es sich bei beiden um linkslaufenden Kreisprozess handelt, weitestgehend klassisch ohne Einhausung oder dergleichen ausgeführt ist, womit auch die bekannten Probleme von über die Zeit langsam austretendem Kühlmittel aus dem Wärmepumpenkreislauf mit all seinen Folgen auftreten. Gleiches gilt auch für plötzliche Kühlmittelaustritte durch Leckagen bzw. Leitungsabrisse.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Kältemodul bereitzustellen, welches gegenüber Leitungsabrissen gesichert ist und ein unerwünschter Austritt des Kältemittels verhindert wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Das hier beschriebene Kältemodul weist vorteilhaft wenigstens einen ersten Fluidkreislaufs zum Transport von wenigstens einem Kältemittel auf. Dieser erste Fluidkreislauf weist wenigstens einen Verdichter zum Verdichten des wenigstens einen Kältemittels, wenigstens einen Kondensator zur Temperaturreduktion des wenigstens einen verdichteten Kältemittels, wenigstens ein Expansionselement zur Entspannung des temperaturreduzierten, wenigstens einen Kältemittels sowie wenigstens einen Verdampfer zur Erwärmung des entspannten Kältemittels auf.
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Um nun ein besonders kältemittelauslaufsicheres Kältemodul bereitzustellen, bei welchem Leitungsabrisse vermieden werden, sind bei dem hier beschriebenen Kältemodul wenigstens der Verdampfer und der Verdichter auf und/oder an und/oder in einem Trägerelement angeordnet. Dieses Trägerelement kann im einfachsten Fall als Platte ausgebildet sein. In diesem Ausführungsbeispiel sind dann Verdichter und Verdampfer fest an der Platte angeordnet, beispielsweise verschraubt oder vernietet.
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Die Platte als Trägerelement hat die Funktion, die aneinander angeordneten Komponenten des Kältemoduls zu fixieren. Hierdurch werden die Schwingungen, welche vom Verdichter während des Betriebs ausgesendet werden, direkt an dem Verdampfer weitergegeben. Der Verdampfer schwingt folglich mit. Durch dieses Mitschwingen des Verdampfers kann sichergestellt werden, dass eben gerade keine Leitungsabrisse bzw. Verbindungsabrisse durch weitergeleitetet Schwingungen erfolgen. Die Leitungs- oder Verbindungsabrisse im Stand der Technik werden dadurch erzeugt, dass die Schwingungen in einer anderen Frequenz als der Verdichter mitschwingen und hierdurch die Leitungen bzw. die Befestigungen beschädigt werden. Dies hat die Folge, dass unerwünscht Kältemittel aus dem Kältekreislauf austreten kann.
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Folglich schwingen bei Betrieb des Kältemoduls Verdichter und Verdampfer sowie das hiermit verbundene Trägerelement, beispielsweise als Platte ausgebildet, entsprechend mit.
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Um nun eine unerwünschte Weiterleitung der Schwingungen außerhalb des Kältemoduls an weitere Bauteile, beispielsweise einem Gehäuse, an welchem das Kältemodul angeordnet ist, zu unterbinden, weist das Trägerelement weiterhin wenigstens ein Schwingungsentkopplungssystem auf. Dieses Schwingungsentkopplungssystem ermöglicht es erstmalig, die Schwingungen und Vibrationen der im betrieb schwingenden Komponenten, wenigstens Trägerplatte, Verdichter und Verdampfer, abzufangen, sodass das Kältemodul schwingungsentkoppelt nach außen, also zu weiteren Bauteilen, ausgebildet ist.
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Je nach Ausführung kann die Trägerplatter mehr oder weniger dick ausgebildet sein. Bei einer dickeren Ausbildung können die einzelnen Bauteile auch in die Trägerplatte eingelassen ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass nochmals Platz eingespart werden kann.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Schwingungsentkopplungssystem an einer dem Verdichter und Verdampfer abgewandten Seite der Trägerplatte angeordnet. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Schwingungsentkopplungssystem an der Unterseite des Trägerelements angeordnet ist. Somit ist das Schwingungsentkopplungssystem an der gegenüberliegenden Fläche des Trägerelements angeordnet, an denen Verdichter und Verdampfer angeordnet sind. Das Schwingungsentkopplungssystem kann vorteilhaft aus wenigstens einem Federelement, wenigstens einem Gummielement und/oder wenigstens einem Fluiddämpfer ausgebildet sein.
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Dies ist selbstverständlich nicht begrenzend zu verstehen, so dass es auch denkbar ist, dass das Schwingungsentkopplungssystem seitlich am Trägerelement angeordnet ist. Die seitliche Anordnung und/oder die unterseitige Anordnung des Schwingungsentkopplungssystems am Trägerelement hat sich als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch platzsparend und effektiv das Kältemodul schwingungsentkoppelt ausgebildet werden kann, insbesondere gegenüber weiteren Bauteilen, an welchen das Kältemodul fixiert werden soll. Folglich ist die Fixierung des hier erstmals beschriebenen Kältemoduls an weiteren Bauteilen über das Schwingungsentkopplungssystem ausgebildet. Dies ist zudem besonders platzsparend. Beispielsweise kann das Trägerelement über das Schwingungsentkopplungssystem, welches aus wenigstens einer Feder und/oder wenigstens einem Gummielement ausgebildet ist, seitlich aufgehangen sein. Die Aufhängung kann an unterschiedlichen Bauteilen erfolgen, beispielsweise am Gehäuse. Alternativ und/oder ergänzend zur seitlichen Aufhängung, kann auch eine nach oben gerichtete Aufhängung denkbar sein, so dass das Trägerelement über das Schwingungsentkopplungssystem freihängend ausgebildet ist und optional mit seitlichen weiteren Aufhängungen schwingungsentkoppelt ausgebildet ist.
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Besonders vorteilhaft ist das Schwingungsentkopplungssystem modular erweiterbar ausgebildet und weist wenigstens zwei Schwingungsentkopplungselemente auf. Die Schwingungsentkopplungselemente können in jeglicher polygonaler Form, beispielsweise rund, ellipsoidal, rechteckig oder dergleichen ausgebildet sein.
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Weiterhin können die Schwingungsentkopplungselemente unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise als Federn oder aus elastomeren Materialien. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Dämpfungseigenschaften und die Aufnahme der Vibrationen, welche durch den Verdichter induziert werden, vollständig durch die Schwingungsentkopplungselemente abgefangen werden. Das Kältemodul ist somit gegenüber weiteren gehäuseteilen, beispielsweise einer Wärmepumpe, schwingungsentkoppelt ausgebildet.
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Ergänzend kann auch noch darauf hingewiesen werden, dass die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente selbst wieder miteinander gekoppelt sein können und in dauerhafter Verbindung miteinander stehen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Positionierung der einzelnen Schwingungsentkopplungselemente dauerhaft sichergestellt werden soll und ein Verrutschen oder Herausgleiten aus Ausnehmungen des Gehäuses einer Wärmepumpe vermieden werden soll.
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Eine derartige weitere Kopplung der einzelnen Schwingungsentkopplungselemente untereinander kann beispielsweise durch Elastomer-Verbindungen in Form von Bändern oder spiralförmig gewundenen Verbindungen oder dergleichen ausgebildet sein.
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Diese weiteren Verbindungen haben die Funktion zur Positionssicherung der einzelnen Schwingungsentkopplungselemente gegeneinander und auch gegenüber der Trägerplatte sowie der weiteren Anordnung am Gehäuse einer Wärmepumpe.
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Die Ausbildung der Schwingungsentkopplungselemente aus wenigstens einem Elastomer ist nicht begrenzend zu verstehen, sodass auch denkbar ist, unterschiedliche Polymersysteme, wie beispielsweise ABS oder dergleichen zu verwenden.
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Auch ist denkbar, dass die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente in Abhängigkeit ihrer vertikalen Ausrichtung unterschiedlich starke Schwingungsaufnahmeeigenschaften aufweisen. Dies kann beispielsweise durch die Ausbildung eines Gradienten erfolgen. Die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente können dann beispielsweise in der Nähe der Trägerplatte eine höhere Schwingungsaufnahme sicherstellen als an deren gegenüberliegenden, abgewandten Seite. Dies ist beispielsweise durch einen geringeren Vernetzungsgrad der Polymere möglich, da geringerer Vernetzungsgrad eine höhere Elastizität bedingt.
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Hierdurch kann sichergestellt werden, dass eine besonders dauerhafte Positionierung des gesamten Schwingungsentkopplungssystems, welches wenigstens durch die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente ausgebildet ist, sichergestellt wird.
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Ergänzend oder alternativ können die Schwingungsentkopplungselemente als konisch ausgebildete Federn vorliegen. Die Schwingungsentkopplungselemente weisen zur Trägerplatte hin einen geringeren Durchmesser auf als zu ihren hierzu gegenüberliegenden jeweiligen freien Enden. Dies ist insbesondere von Vorteil, da hierdurch die durch den Verdichter induzierten Schwingungen besonders effektiv abgefangen werden und eine möglichst große Auflagefläche der Schwingungsentkopplungselemente an beispielsweise einem Gehäuse einer Wärmepumpe ausgebildet werden kann. Die Fixierung der Schwingungsentkopplungselemente kann beispielsweise über Verlöteten, Vernieten oder Verschrauben erfolgen.
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Darüber hinaus können auch anders gestaltete Schwingungsentkopplungselemente eingesetzt werden, beispielsweise weitere Federn oder Dämpfersysteme.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Trägerplatte weiterhin wenigstens den Kondensator und wenigstens ein Expansionselement auf. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass komplette Kältemodul mit seinem wenigstens ersten Fluidkreislauf auf und/oder an und/oder in dem Trägerelement anzuordnen. Somit kann das vollständige Kältemodul mit dem ersten Fluidkreislaufs schwingungsentkoppelt bereitgestellt werden. Die einzelnen Komponenten des Kältemoduls selbst schwingen in Abhängigkeit der Verdichterfrequenz mit, wodurch das Risiko von Leitungsabrissen deutlich reduziert wird.
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Bei dem Expansionselement kann es sich um ein Kapillare, ein thermisches Expansionselement oder auch um ein elektronisch gesteuertes Expansionselement handeln.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind Verdampfer und/oder Kondensator direkt mit dem Verdichter verbunden. Dies bedeutet insbesondere, dass die Verbindung zwischen Kondensator und Verdichter und/oder zwischen Verdampfer und Verdichter kältemittelleitungsfrei ausgebildet ist. Somit sind im einfachsten Fall Kondensator und Verdichter und/oder Verdampfer und Verdichter auf der schwingungsentkoppelten Trägerplatte angeordnet. Dies ist besonders vorteilhaft um zusätzliche Schwingungen, welche durch lange Kältemittelleitungen weitergeleitet werden, zu verhindern.
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Weiterhin kann diese direkte Anordnung der Bauteile aneinander eine Kompaktbauweise ausbilden, sodass das hier beschriebene Kältemodul auch als Kompaktkältemodul ausgebildet ist. Dies ist insbesondere durch die kältemittelleitungsfreien Verbindungen zwischen Kondensator und Verdichter und/oder zwischen Verdampfer und Verdichter und/oder zwischen Expansionselement und Verdampfer und/oder zwischen Expansionselement und Kondensator ausgebildet. Somit ist es erstmals möglich, Verdampfer, Verdichter, Kondensator und Expansionselement direkt aneinander anzuordnen, beispielsweise miteinander zu verschrauben. Auf zwischen den Bauteilen des Kältemoduls verlegte Leitungen zum Transport des Kältemittels wird vollständig verzichtet. Somit kann eine besonders effektive und langlebige Kältemoduleinheit bereitgestellt werden, welche kompakt ausgebildet ist und lediglich ein geringes Eigenvolumen einnimmt.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Kältemodul weiterhin wenigstens einen Kühlmittelkreis und/oder wenigstens einen Wärmekreislauf auf oder ist mit einem Derartigen Kreis koppelbar. Dies ist von Vorteil, da das hier beschriebene Kältemodul einen Wärmefluss bereitstellt, bei welchem einerseits Wärme abgegeben wird, hier am Kondensator, und bei welchem andererseits Kälte aus der Umgebung aufgenommen wird, hier durch den Verdampfer. Somit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, beispielsweise einen zweiten Fluidkreislauf als Wärmekreislauf bereitzustellen, welcher beispielsweise mit dem Kältemodul über den Kondensator gekoppelt fest verbunden ist.
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Weiterhin ist denkbar, einen Kühlmittelkreislauf als dritten Fluidkreislaufs bereitzustellen. Dieser dritte Fluidkreislauf ist über den Verdampfer mit dem Kältemodul gekoppelt.
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Durch das Vorsehen von einem Kühlmittelkreislauf und/oder einem Wärmekreislauf kann die durch das Kältemodul bereitgestellte Energie effektiv genutzt werden.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung neben dem oben beschriebenen Kältemodul eine Wärmepumpe mit wenigstens einem hier erstmals beschriebenen Kältemodul. Dies ist vorteilhaft, da somit besonders effektiv und auch platzsparend die durch das Kältemodul abgegebene Wärme in einen Wärmekreis, beispielsweise zur Erwärmung von Brauchwasser, nutzbar wird.
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Auf der anderen Seite ist durch das Bereitstellen des Kühlmittelkreislaufs ebenfalls sichergestellt, dass die durch den Verdampfer freigesetzte Energie effektiv genutzt wird, um beispielsweise eine Kühlfunktion bei Verbrauchern bereitzustellen. Unter Verbrauchern können dann beispielsweise Kühlregale, Kühltruhen oder Kühlräume verstanden werden.
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Durch die besondere kompakte Bauweise des Kältemoduls ist es nunmehr möglich, Wärmepumpen in ebenfalls kompakter Bauweise bereitzustellen. Zugleich sind Effizienz und Wirkungsgrad der Wärmepumpe deutlich verbessert, als es bei bisherigen Wärmepumpen im Stand der Technik möglich ist. Ferner kann auf aufwändige und teure Leckageschutzmaßnahmen des Kältemittels verzichtet werden.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Wärmepumpe, mit einem Kältemodul, wobei dessen Schwingungsentkopplungssystem an einem beliebigen Gehäuseteil der Wärmepumpe schwingungsentkoppelt gelagert angeordnet ist. Durch das hier ebenfalls erstmals beschriebene Schwingungsentkopplungssystem ist es möglich, das Kältemodul gegenüber der Wärmepumpe, genauer gesagt gegenüber einem Gehäuseteil der Wärmepumpe zu entkoppeln, sodass die durch den Verdichter erzeugten Schwingungen während des Betriebs auch lediglich im Kältemodul verbleiben und nicht an das Gehäuseteil und die gesamte Wärmepumpe weitergeleitet werden.
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Das Schwingungsentkopplungssystem weist dafür wenigstens ein Schwingungsentkopplungselement auf. Dieses kann aus einem Polymer, aus einer Mischung unterschiedlicher Polymere, aus wenigstens einem Federelement, aus gekoppelten Federelementen und/oder wenigstens einem Fluiddämpfer und/oder aus Mischungen hieraus ausgebildet sein. Je nach Größe des verwendeten Kältemoduls ist es von Vorteil, wenigstens drei Schwingungsentkopplungselemente an der Trägerplatte vorzusehen. Somit kann eine besonders hohe Stabilität der Trägerplatte gegenüber dem Gehäuseteil der Wärmepumpe sichergestellt werden. Die Verbindung der Schwingungsentkopplungselemente mit dem Gehäuseteil der Wärmepumpe einerseits und mit der Trägerplatte andererseits kann durch geeignete Fixierungsmethoden, beispielsweise durch einen Steckmechanismus erfolgen.
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Darüber hinaus ist auch denkbar, ist, insbesondere wenn die Schwingungsentkopplungselemente aus wenigstens einem Polymer ausgebildet sind, dass die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente lose zwischen Trägerplatte und Gehäuseteil der Wärmepumpe angeordnet sind. Die Positionierung der einzelnen Schwingungsentkopplungselemente in diesem besonderen Ausführungsbeispiel erfolgt durch Ausnehmungen der Trägerplatte sowie im Gehäuseteil der Wärmepumpe. Die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente, welche beispielsweise als Kugel ausgebildet sein können, werden in die entsprechend komplementär hierzu ausgebildeten Ausnehmungen in der Trägerplatte bzw. im Gehäuseteil der Wärmepumpe eingebracht. Hierbei ist stets zu berücksichtigen, dass die Schwingungsentkopplungselemente sicherstellen, dass Trägerplatte und Gehäuseteil der Wärmepumpe im Betrieb, also wenn Schwingungen über den Verdichter induziert werden, keine weitere gemeinsame Anlagefläche oder Kontaktfläche aufweisen. Somit kann stets sichergestellt werden, dass die Schwingungsentkopplungselemente ihre Aufgabe erfüllen und die von der Trägerplatte ausgehenden Schwingungen entsprechend absorbieren und gerade nicht an das Gehäuseteil der Wärmepumpe weiterleiten.
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Ferner ist auch denkbar, die Schwingungsentkopplungselemente als Federelemente auszubilden, beispielsweise als Spiralfedern oder Blattfedern. Diese können aus Metall oder aus Kunststoff ausgebildet sein.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Kühlsystem mit wenigstens einem Kältemodul wie oben beschrieben, wobei das Kühlsystem wenigstens einen Verbraucher aufweist. Als Verbraucher können insbesondere Kühlregale, Kühltruhen oder Kälteräume verstanden werden.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen.
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Hierbei zeigen:
- 1 einen schematischen Plan des hier beschriebenen Kältemoduls;
- 2 eine schematische Seitenansicht des hier beschriebenen Kältemoduls; und
- 3 eine weitere schematische Seitenansicht eines weiteren, hier beschriebenen Kältemoduls.
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1 zeigt einen schematischen Plan des hier beschriebenen Kältemoduls 1. Das Kältemodul 1 weist in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel einen Verdichter 2 auf. Dieser Verdichter dient der Komprimierung des wenigstens einen Kältemittels. Dieses wird in einem geschlossenen ersten Fluidkreislaufs geführt. Der Verdichter 2 saugt das wenigstens eine Kältemittel an und verdichtet dieses. In dem verdichteten Zustand wird das Kältemittel an den Kondensator 4 weitergeführt. Der Kondensator 4 ist vorteilhaft als Wärmetauscher ausgebildet. Die durch die Kondensation des wenigstens einen Kältemittels freiwerdende Energie in Form von Wärme kann an einen zusätzlichen Wärmekreislauf abgegeben werden, beispielsweise über Wasser und/oder Soleleitungen.
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Im Anschluss daran wird das flüssige Kältemittel dem Expansionselement 6 zugeführt, wo eine Entspannung eintritt. Durch die Entspannung und die entsprechende Volumenzunahme wird das Kältemittel abgekühlt. Im Anschluss daran wird das entspannte Kältemittel dem Verdampfer 8, beispielsweise einem Wärmetauscher, zugeführt, so dass dieses unter Energieentzug der Umgebung in den gasförmigen Zustand überführt wird. Das gasförmige Kältemittel wird anschließend wieder vom Verdichter 2 angesaugt und der Kreislauf ist geschlossen.
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Das hier gezeigte Kältemodul 1 ist kältemittelleitungsfrei ausgebildet. Alle hier exemplarisch gezeigten vier Bauteile, nämlich Verdichter 2, Kondensator 4, Expansionselement 6 und Verdampfer 8 sind direkt miteinander verbunden, beispielsweise verschraubt oder vernietet. Somit kann effektiv ein kompaktes Kältemodul 1 ausgebildet werden. Die während des Betriebs des Verdichters 2 ausgesandten Schwingungen und Vibrationen werden durch die direkte Verbindung der Bauteile an alle Bauteile gleichmäßig übertragen. Somit können Leitungsrisse oder Verbindungsabbrüche nahezu gänzlich vermieden werden. Zugleich ist eine kompakte Bauweise des Kältemoduls 1 möglich. Selbstverständlich ist dies nicht begrenzend zu verstehen, so dass es auch denkbar ist, dass die Trägerplatte mehr als die hier aufgezählten Bauteile aufweisen kann.
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In 2 ist eine schematische Seitenansicht eines Kältemoduls 1 gezeigt, wobei hier neben den oben genannten bereits ausgeführten Bezugszeichen zusätzlich die Trägerplatte 10 dargestellt ist.
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Auf der Trägerplatte 10 sind Kondensator 4, Verdichter 2 und Verdampfer 8 schematisch dargestellt angeordnet. Es ist ersichtlich, dass die durch den Verdichter 2 ausgesandten Schwingungen und Vibrationen auch an die Trägerplatte 10 abgegeben werden.
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Für deren Schwingungsentkopplung weist die Trägerplatte 10 mehrere Schwingungsentkopplungselemente 12a auf. Die Schwingungsentkopplungselemente 12a sind in diesem Ausführungsbeispiel in ellipsoidaler Form ausgebildet. Besonders vorteilhaft sind die ellipsoidalen Schwingungsentkopplungselemente 12a aus wenigstens einem Polymer, beispielsweise einem Elastomer sowie weiterhin vorteilhaft Kautschuk ausgebildet. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Dämpfungseigenschaften und die Aufnahme der Vibrationen, welche durch den Verdichter 2 induziert werden, vollständig durch die Schwingungsentkopplungselemente 12a abgefangen werden.
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Zudem ist ersichtlich, dass die Schwingungsentkopplungselemente 12a an der Unterseite der Trägerplatte 10 angeordnet sind. Dies stellt die einfachste Ausführungsform des Schwingungsentkopplungssystems dar. Ergänzend kann auch noch darauf hingewiesen werden, dass die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente 12a selbst wieder miteinander gekoppelt sein können und in Verbindung miteinander stehen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Positionierung der einzelnen Schwingungsentkopplungselemente 12a sichergestellt werden soll und ein Verrutschen oder Herausgleiten aus Ausnehmungen (nicht gezeigt) des Gehäuses einer Wärmepumpe (nicht gezeigt) vermieden werden soll.
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Eine derartige weitere Kopplung der einzelnen Schwingungsentkopplungselemente 12a kann beispielsweise durch Elastomer-Verbindungen in Form von Bändern oder spiralförmig gewundenen ausgebildeten Verbindungen oder dergleichen erfolgen.
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Alle diese weiteren Verbindungen haben die Aufgabe zur Positionssicherung der einzelnen Schwingungsentkopplungselemente 12a gegeneinander und auch gegenüber der Trägerplatte 10 sowie der weiteren Anordnung am Gehäuse einer Wärmepumpe (nicht gezeigt).
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Die Ausbildung der Schwingungsentkopplungselemente 12a aus wenigstens einem Elastomer ist nicht begrenzend zu verstehen, sodass auch denkbar ist, unterschiedliche Polymersysteme, wie beispielsweise ABS oder dergleichen zu verwenden.
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Auch ist denkbar, dass die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente 12a in Abhängigkeit ihrer vertikalen Ausrichtung unterschiedlich starke Schwingungsaufnahmeeigenschaften aufweisen. Dies kann beispielsweise durch die Ausbildung eines Gradienten erfolgen. Die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente 12a können in der Nähe der Trägerplatte 10 eine höhere Schwingungsaufnahme sicherstellen als an deren gegenüberliegenden, abgewandten Seite. Dies ist beispielsweise durch einen geringeren Vernetzungsgrad der Polymere möglich. Hierdurch kann beispielsweise sichergestellt werden, dass eine besonders dauerhafte Positionierung des gesamten Schwingungsentkopplungssystems, welches durch die einzelnen Schwingungsentkopplungselemente ausgebildet ist, sichergestellt wird.
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In 3 ist eine weitere schematische Seitenansicht eines Kältemoduls 1 gezeigt. Gleiche Bezugszeichen wie zuvor entsprechen gleichen Bauteilen und werden hier nicht erneut erklärt.
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Der Unterschied zu 2 besteht darin, dass die Schwingungsentkopplungselemente 12b in diesem Ausführungsbeispiel als konisch ausgebildete Federn vorliegen. Die Schwingungsentkopplungselemente 12b weisen zur Trägerplatte 10 hin einen geringeren Durchmesser auf als zu den hierzu gegenüberliegenden jeweiligen freien Enden. Dies ist insbesondere von Vorteil, da hierdurch die durch den Verdichter 2 induzierten Schwingungen besonders effektiv abgefangen werden und eine möglichst große Auflagefläche der Schwingungsentkopplungselemente 12b an beispielsweise einem Gehäuse einer Wärmepumpe (nicht gezeigt) ausgebildet werden kann. Die Fixierung der Schwingungsentkopplungselemente 12b kann beispielsweise über verlöteten, vernieten oder verschrauben erfolgen.
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Die in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele der Schwingungsentkopplungselemente 12a, 12b sind insbesondere nicht begrenzend zu verstehen. Es ist eine Kombination der Schwingungsentkopplungselemente 12a, 12b ebenfalls möglich.
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Darüber hinaus können auch anders gestaltete Schwingungsentkopplungselemente eingesetzt werden, beispielsweise weitere Federn oder Dämpfungssysteme.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die vorteilhaften Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere beschränkt sich die Erfindung nicht auf die nachfolgend angegebenen Merkmalskombinationen, sondern es können auch für den Fachmann offensichtlich ausführbare andere Kombinationen und Teilkombinationen aus den offenbarten Merkmalen gebildet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kältemodul
- 2
- Verdichter
- 4
- Kondensator
- 6
- Expansionselement
- 8
- Verdampfer
- 10
- Trägerplatte
- 12
- Schwingungsentkopplungselemente
