DE102020007490A1

DE102020007490A1 - Klimagerät

Info

Publication number: DE102020007490A1
Application number: DE102020007490.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Klein
Original assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Truma Geraetetechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2020-12-08
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Klimagerät (1) mit Kompressor (2), Verflüssiger (3), Expansionseinrichtung (4), Verdampfer (5) und Leitungskreislauf (6) zum Führen eines Kältemittels. Der Leitungskreislauf (6) besteht aus zwei in Bezug auf das Kältemittel getrennten Teilkreisläufen (61, 62), die parallel zueinander geführt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimagerät.
Das der Luftkühlung zugrundeliegende Prinzip der Kälteerzeugung mittels eines Kühlkreislaufs ist beispielsweise in der WO 2007/042065 A1 beschrieben. Vorhanden sind in solchen Klimaanlagen zumeist zwei Gebläse und zwei Wärmetauscher: Ein Gebläse und ein zugeordneter Wärmetauscher gehören zum Verdampfer, in dem die Luft des zu kühlenden Raumes durch die Wechselwirkung mit dem Kältemittel abgekühlt wird. Ein weiteres Gebläse und ein zugeordneter Wärmetauscher gehören zum Verflüssiger, in welchem thermische Energie des Kältemittels auf die Umgebungsluft übertragen und somit abgeführt wird.
Im Stand der Technik ist es teilweise üblich, brennbare Kältemittel (z. B. R290, auch bekannt als Propan) zu verwenden. Damit geht einher, dass der Fall einer Leckage des Kältemittels betrachtet werden muss. So werden solche Kältemittel beispielsweise in Kältemaschinen eingesetzt, die sich in Räumen befinden, die eine im Verhältnis zur Menge des Kältemittels ausreichende Größe aufweisen, sodass sich kein zündfähiges Gemisch bilden kann. Alternativ oder ergänzend werden spezielle Lüftungsanlagen verwendet, die im Leckagefall einen ausreichenden Luftwechsel sicherstellen. Es sind auch Anlagen bekannt, bei denen sich der eigentliche Kältekreis außerhalb des zu kühlenden Raumes befindet und die Kälte per Sole in den zu kühlenden Raum übertragen wird. Für kleine Räume, wie sie beispielsweise bei Freizeitfahrzeugen vorliegen, sind die bekannten Lösungen nur sehr kostenintensiv umsetzbar. Zu beachten ist, dass die in einem Kältekreis befindliche Menge an Kältemittel unter anderem davon abhängig ist, welche Kälteleistung durch das Klimagerät erbracht werden soll. In Kombination mit kleinen Räumen kann dies problematisch sein.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Klimagerät vorzuschlagen, das sich auch bei hohen Kälteleistungen in kleinen Räumen sicher in Bezug auf das Auftreten einer Leckage anwenden lässt.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Klimagerät, wobei das Klimagerät einen Kompressor, einen Verflüssiger, eine Expansionseinrichtung und einen Verdampfer aufweist, wobei das Klimagerät einen Leitungskreislauf zum Führen eines Kältemittels aufweist, wobei der Leitungskreislauf aus mindestens zwei in Bezug auf das Kältemittel getrennten Teilkreisläufen besteht, und wobei die mindestens zwei Teilkreisläufe parallel zueinander geführt sind. Bei der Erfindung wird somit das Kältemittel auf getrennte Teilkreisläufe aufgeteilt. Die Teilkreisläufe sind derartig parallel zueinander angeordnet, sodass die Teilkreisläufe gemeinsam im Wesentlichen die gleiche Kälteleistung wie ein gemeinsamer Kreislauf erbringen. Zwischen den Teilkreisläufen besteht keine Verbindung in Bezug auf das Kältemittel. Wird somit die Menge des Kältemittels in den Teilkreisläufen derartig bemessen, dass sich insgesamt die erwünschte Kälteleistung des Klimageräts einstellt, so wird in den Teilkreisläufen eine entsprechend reduzierte Menge an Kältemittel geführt.
Vorzugsweise befindet sich in den Teilkreisläufen jeweils die gleiche Menge an Kältemittel. Ist somit für die erforderliche Kälteleistung eine Menge X des Kältemittels erforderlich und sind n Teilkreisläufe vorgesehen, in denen jeweils die gleiche Teilmenge des Kältemittels transportiert wird, so befindet sich in jedem Teilkreislauf X/n der Menge des Kältemittels. Tritt nun eine Leckage auf, so ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass dies nur bei einem Teilkreislauf auftritt. Damit ist jedoch die Menge an maximal ausströmendem Kältemittel maximal X/n und damit entsprechend kleiner als die Gesamtmenge X. Außer einer Gleichverteilung der Menge des Kältemittels sind alternativ auch andere Verhältnisse möglich, z. B. 60% zu 40% bei zwei Teilkreisläufen oder 30% zu 30% zu 40% bei drei Teilkreisläufen.
Die Erfindung baut somit darauf, dass für die Bildung eines zündfähigen Gemischs die im Schadensfall austretende Menge Kältemittel pro Raumvolumen entscheidend ist. Daher wird der Kältekreis in mindestens zwei oder mehrere separate Kältekreise aufgeteilt, die untereinander keine Verbindung in Bezug auf das Kältemittel haben.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass eine Menge des in den mindestens zwei Teilkreisläufen geführten Kältemittels geringer als eine entflammbare Menge ist. Die Summe der Mengen der Teilkreisläufe ist dabei abhängig von der Kälteleistung, die von dem Klimagerät zu erbringen ist.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass der Kompressor als Mehrfachrollkolbenkompressor ausgestaltet ist. Ein Doppelrollkolbenkompressor zeichnet sich durch seine Laufruhe aus, sodass das Klimagerät an sich leise ist. Die Teilkreise werden dabei getrennt voneinander durch den Kompressor geführt. Das Kältemittel wird somit auf der Druckseite insbesondere nicht zusammengeführt, sondern in separate Kreise ausgelassen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Verflüssiger über mindestens zwei separate Wärmetauscher verfügt, die in Bezug auf das Kältemittel voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem der mindestens zwei Teilkreisläufe kontaktiert sind.
Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Expansionseinrichtung über mindestens zwei separate Drosselkomponenten verfügt, die in Bezug auf das Kältemittel voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem der mindestens zwei Teilkreisläufe kontaktiert bzw. verbunden sind.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Verdampfer über mindestens zwei separate Wärmetauscher verfügt, die in Bezug auf das Kältemittel voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem der mindestens zwei Teilkreisläufe kontaktiert sind. Die Teilkreisläufe haben somit jeweils Verbindung mit einem eigenen Wärmetauscher.
Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Klimagerät auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Klimageräts.

Die 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Klimageräts 1. Der damit realisierte Kühlkreislauf oder Kälteprozess ist beispielsweise in der WO 2007/042065 A1 beschrieben.
Für den Kälteprozess verdichtet ein Kompressor (eine alternative Bezeichnung ist Verdichter) 2 ein gasförmiges Kältemittel, das sich dabei erwärmt und über eine Kältemittelleitung zu einem Verflüssiger (alternative Bezeichnung: Kondensator) 3 transportiert wird. Im Verflüssiger 3 wird die Wärme des Kältemittels an die Umgebungsluft (oder Außenluft) abgegeben. Die Außenluft wird dabei - durch ein entsprechendes Gebläse - angesaugt und nach der Wechselwirkung mit dem Kältemittel in einem Wärmetauscher wieder ausgeblasen. Infolge der Abgabe der Wärme verflüssigt sich das verdichtete Kältemittel. Das flüssige und weiterhin unter hohem Druck stehende Kältemittel wird in einer Expansionseinrichtung 4, die z. B. als Drossel ausgestaltet ist, auf einen niedrigeren Druck entspannt. Dabei kühlt das Kältemittel ab.
Im nächsten Schritt gelangt das Kältemittel zu einem Verdampfer 5, durch den die zu kühlende Luft geführt wird. Die Luft überträgt dabei ihre Wärme auf das Kältemittel, welches in den gasförmigen Zustand übergeht. Das gasförmige Kältemittel gelangt schließlich zurück zu dem Kompressor 2, sodass der Kühlkreislauf fortgeführt werden kann.
Der vorangehend beschriebene Kreislauf lässt sich auch umkehren, sodass die Vorrichtung 1 als Raumheizung dient. In diesem Fall fungiert der oben beschriebene Verflüssiger 3 als Verdampfer und dient umgekehrt der Verdampfer 5 als Verflüssiger.
Das Kältemittel wird dabei in einem Leitungskreislauf 6 geführt. Dabei handelt es sich beispielweise um Metallrohre.
Zu erkennen ist die parallele Führung von zwei Teilkreisläufen 61, 62, in denen jeweils das Kältemittel in zwei Teilmengen getrennt voneinander geführt wird. Die beiden Teilkreisläufe 61, 62 werden durch den Kompressor 2 geführt, bei dem es sich um einen Rollkolbenkompressor handelt. Sodann gelangen die Teilkreisläufe 61, 62 zu den zwei Wärmetauschern 31, 32 des Verflüssigers 3. Von dort wird das Kältemittel jeweils in den Leitungen der zwei separaten Kreisläufe 61, 62 zu den zwei Drosselkomponenten 41, 42 der Expansionseinreichung 4 geführt. Dem folgen die zwei Wärmetauscher 51, 52 des Verdampfers 5.
Insgesamt bewegt sich somit die Menge an Kältemittel durch das Klimagerät 1, welche für die zu erreichende Kühlleistung notwendig ist. Diese Menge ist jedoch auf voneinander getrennte Kreisläufe 61, 62 verteilt, sodass die im Fall einer Leckage maximal austretende Menge an Kältemittel geringer als die Gesamtmenge ist. Die Kreisläufe 61, 62 sind dabei so parallel zueinander geführt, dass sie im Wesentlichen die gleiche Kühlleistung oder Kühlwirkung erbringen wie ein Kreislauf, in welchem sich die Gesamtmenge bewegen würde.
Bezugszeichenliste

1: Klimagerät
2: Kompressor
3: Verflüssiger
4: Expansionseinrichtung
5: Verdampfer
6: Leitungskreislauf
31, 32: Wärmetauscher des Verflüssigers
41, 42: Drosselkomponente der Expansionseinrichtung
51, 52: Wärmetauscher des Verdampfers
61, 62: Teilkreislauf des Leistungskreislaufs

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 Patentliteratur

WO 2007/042065 A1 [0002, 0014]

Claims

Klimagerät (1), wobei das Klimagerät (1) einen Kompressor (2), einen Verflüssiger (3), eine Expansionseinrichtung (4) und einen Verdampfer (5) aufweist, wobei das Klimagerät (1) einen Leitungskreislauf (6) zum Führen eines Kältemittels aufweist, wobei der Leitungskreislauf (6) aus mindestens zwei in Bezug auf das Kältemittel getrennten Teilkreisläufen (61, 62) besteht, und wobei die mindestens zwei Teilkreisläufe (61, 62) parallel zueinander geführt sind.
Klimagerät (1) nach Anspruch 1, wobei eine Menge des in den mindestens zwei Teilkreisläufen (61, 62) geführten Kältemittels geringer als eine entflammbare Menge ist.
Klimagerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kompressor (2) als Mehrfachrollkolbenkompressor ausgestaltet ist.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Verflüssiger (3) über mindestens zwei separate Wärmetauscher (31, 32) verfügt, die in Bezug auf das Kältemittel voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem der mindestens zwei Teilkreisläufe (61, 62) kontaktiert sind.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Expansionseinrichtung (4) über mindestens zwei separate Drosselkomponenten (41, 42) verfügt, die in Bezug auf das Kältemittel voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem der mindestens zwei Teilkreisläufe (61, 62) kontaktiert sind.
Klimagerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verdampfer (5) über mindestens zwei separate Wärmetauscher (51, 52) verfügt, die in Bezug auf das Kältemittel voneinander getrennt sind und die jeweils mit einem der mindestens zwei Teilkreisläufe (61, 62) kontaktiert sind.