DE3406678C2 - Kombiniertes Kältegerät zum Kühlen und Entfeuchten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein kombiniertes Kältegerät, welches sowohl zur Kühlung von in einem Kühl- oder Gefrierschrank deponiertem Kühlgut, als auch zur Entfeuchtung von Raum­ luft allgemein bzw. zur Trockenluftaufbereitung bestimmt ist.

Aus der DE 10 23 774 ist eine "Elektrische Kleinkältean­ lage" solcher Art bekannt, bei der einem Hauptverdampfer, welcher dem Kühlschrank zugeordnet ist, ein weiterer, der Raum­ luft ausgesetzter Zusatzverdampfer parallel liegt, an dem sich die Raumluftfeuchtigkeit niederschlägt. Beide Ver­ dampfer werden hier, je nach Kühlungs- und/oder Entfeuch­ tungsbedarf, durch entsprechende Steuerventile einzeln oder parallel betrieben, wobei der Kompressormotor des Kühlmit­ telkreislaufs jeweils eingeschaltet wird, wenn Bedarf für einen der beiden oder beide Anwendungsfälle gleichzeitig besteht.

Die Abwärme der in beiden Verdampfern aufgenommenen Wärme wird - der gleichen Literaturstelle gemäß - von einem bei­ den Verdampfern nachgeschalteten Verflüssiger entnommen und zur Warmwasserbereitung eingesetzt, d. h. die Kleinkälteanlage arbeitet dann zugleich als Wärmepumpe.

Bei einer weiteren bekannten Kältemaschinenanlage nach der DE 24 50 311 ist ein erster Verdampfer einer Kunsteisbahn, sowie ein zweiter Verdampfer dem Abluftstrom eines Hallen­ bades zugeordnet, um diesen zu entfeuchten. Die von beiden Verdampfern aufgenommene Wärme wird sodann zur Aufheizung des Hallenbades nutzbar gemacht.

Aus der DE 21 61 495 ist ferner bekannt, bei einer Wärme- Rückgewinnungsanlage für mehrere Haushaltsgeräte, wie z. B. für eine Waschmaschine und einen Wäschetrockner, separate Verdampfer zur Aufnahme der Abwärme bzw. zur Entfeuchtung der warmen Umgebungsluft, abwechselnd oder gleichzeitig in den Kreislauf der Wärmepumpe einzuschalten, sowie diese Abwärme dann einem nachgeschalteten Verflüssiger zur weite­ ren Verwertung, wie z. B. zur Warmluft- oder Warmwasserbe­ reitung wieder zu entnehmen.

Schließlich beinhaltet auch die DE 14 01 511 Vorschläge für die Entfeuchtung eines Gasstromes Mithilfe einer Kältema­ schine, bei der nur ein Teil der aufgenommenen Wärme zur Wiedererwärmung des entfeuchteten Gasstromes verwendet wird. Die darüber hinaus verfügbare Wärmemenge dient dagegen zur Beheizung des Kochers einer Adsorptionskältemaschine, deren Verdampfer dann weitere Wärme aus dem Gasstrom aufnimmt.

Die bekannten Kälteanlagen der genannten Art arbeiten mit meh­ reren Verdampfern und erfordern - außer dem schon damit ge­ gebenen höheren Aufwand - auch eine dem jeweiligen Kühl­ bzw. Wärmebedarf entsprechende Steuerung des bzw. der Kühl­ mittelströme. Für kleine Haushaltsgeräte, wie z. B. einen Kühlschrank und einen Raum oder Wäschetrockner, ergeben sich ferner mit dem erheblichen Platzbedarf für den Zusatzver­ dampfer und den evtl. weiteren Verflüssiger, sowie für die dazu benötigten Verbindungs- und Steuermittel, nachteilhafte Einschränkungen der Freizügigkeit für Konstruktion und Design dieser Geräte.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein für Kühl- und Entfeuch­ tungszwecke geeignetes kombiniertes Kältegerät zu schaffen, welches mit nur einem Verdampfer auskommt, sowie für den Ver­ dampfer bzw. den Kondensator eine raumsparende Bauweise zu finden, so daß diese Elemente unmittelbar in konventionelle Kühl- oder Gefrierschrankbauarten integriert und gleicher­ maßen zur Luftentfeuchtung verwendet werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem kombinierten Kältegerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die in dessen Kennzeichen angegebenen technischen Maßnahmen gelöst.

Der nur minimale zusätzliche Raumbedarf des erfindungsge­ mäßen Verdampfers ermöglicht dessen Einsatz in praktisch allen z.Zt. üblichen Konstruktionsformen für konventio­ nelle Kühl- und Gefrierschränke.

Beispielsweise kann der Verdampfer als ein breites, flach­ gedrücktes Hohlrohrelement ausgeführt werden, wel­ ches in üblicher Weise im oberen Teil eines Kühlschrankes angeordnet ist.

Die für den Luftein- und austritt vorgesehenen Öffnungen des Hohlrohrelementes, welche dessen innerer Oberfläche zuge­ wandt sind, werden vorschlagsweise über kurze Rohrstücke mit geeigneten Anschlußvorrichtungen an der Rückseite des Kühl- oder Gefrierschrankes verbunden, über welche die Zug und Ableitung der zu entfeuchtenden Luft mittels entspre­ chender Schlauch- oder Rohrleitungen erfolgt.

Die für den Entfeuchtungsprozeß erforderliche zusätzliche Kühlleistung des Hohlrohrverdampfers wird durch eine ent­ sprechende Steigerung der Kompressionsleistung im Kühlmit­ telkreislauf erbracht. Der u. a. auch vom Gebläse bzw. der Durchflußmenge pro Zeiteinheit im Trockenluftkreislauf ab­ hängige Mehrbetrag an Kühlleistung stellt sich näherungs­ weise automatisch ein, da der Thermostat des Kühlraumes den Kompressor auf eine konstante Kühlraumtemperatur steuert. Die von der durchströmenden Feuchtluft an die Innenflächen des Hohlrohrverdampfers abgegebene Wärme kompensiert dann gerade den Mehrbetrag an aufgewandter Kühlleistung, d. h. der Entfeuchtungsprozeß läuft mit minimalem Energieaufwand ab.

Eine schnelle und besonders genaue Anpassung der aufzuwen­ denden zusätzlichen Kompressionsleistung an den für den Entfeuchtungsprozeß erforderlichen Mehrbedarf an Kühllei­ stung kann im übrigen auch durch eine vom Thermostat des Kühlraumes aus gesteuerte Regelung oder Umschaltung der Drehzahl des Kompressormotors und/oder der Kühlmittel- Durchflußmenge erreicht bzw. günstig beeinflußt werden.

Eine erste Erfindungsweiterbildung ist durch Anwendung der technischen Lehre gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 2 gegeben.

Die vom Feuchtluftstrom an den Verdampfer abgegebene Wärme­ menge enthält außerdem durch die Temperaturdifferenz zwi­ schen der in den Innenraum des Hohlrohrverdampfers ein­ strömenden feuchten und der aus diesem ausströmenden ge­ kühlten Luft allein gegebenen Anteil, auch die bei der Kondensation des Wasserdampfes der Feuchtluft frei gewor­ dene Verdampfungswärme.

Mit einer möglichst vollständigen Rückführung dieser beiden Wärmebeträge an die entfeuchtete Luft kann diese eine gegen­ über der Anfangstemperatur der Feuchtluft erhöhte Tempera­ tur und damit einen hohen Trockenheitsgrad entsprechend ei­ ner sehr geringen relativen Feuchte erreichen. Insgesamt wird die Wirksamkeit der Entfeuchtung umso größer, je höher die Temperatur der etwa in den Feuchtraum rückgeführten Trockenluft ist, da diese dann umso mehr weitere Feuchtig­ keit aufnehmen kann. Die am Kondensator verfügbare Wärme­ energie sollte daher so vollständig wie möglich wieder der entfeuchteten Luft zugeführt werden.

Dieses Ziel wird mit Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnah­ me nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 3 gut erreicht.

Die zur Verringerung des Wärmeüberganges vorgeschlagene Berippung sowohl des Verdampfer-Hohlrohrs, als auch des Kondensator-Hohlrohrs gestattet es im übrigen, für beide Bauelemente in Strömungsrichtung des Luftstromes relativ kurz gehaltene Ausführungen zu wählen. Das ist im Hinblick auf die für Haushaltsgeräte gültige allgemeine Forderung nach geringen Abmessungen ein besonderer Vorteil.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf den Fall, daß das kombinierte Kältegerät allein als Kühl- oder Gefrierschrank betrieben wird, dagegen nicht zur Raum­ luftentfeuchtung. Für diesen Anwendungsfall wird vorge­ schlagen, daß bei nicht bestehendem Trockenluftbedarf die Luft- Ein- und Austrittsseite des Verdampfer-Hohlrohrs mit je ei­ ner wärmeisolierten Verschlußklappe verschlossen wird, ge­ mäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 3.

Mit dieser Maßnahme wird vermieden, daß im Innenraum des Verdampfer-Hohlrohrs durch Diffusion ein ständiger Aus­ tausch von Außenluft eintritt, welcher zwangsläufig zu einer allmählichen Vereisung der Innenflächen des Hohl­ rohrs führen würde. Außerdem werden auf diese Weise die mit einem unerwünschten Luftaustausch sonst gegeben Ener­ gieverluste vermieden.

Für die konstruktive Ausführung derartiger Verschlußklap­ pen bestehen vielfältige Möglichkeiten.

Zweckmäßigerweise sind Lösungen vorzuziehen, die einer­ seits bei fehlenden Anschlußleitungen für die Feucht­ bzw. Trockenluft- Zu- bzw. Ableitung einen automatischen Verschluß gewährleisten, wie z. B. Mithilfe entsprechender Rückstellfedern an den Klappenscharnieren.

Darüber hinaus sollten die Verschlußklappen aber auch mit einer elektromagnetischen Steuerungsvorrichtung versehen sein, um - bei bestimmungsgemäßem Einsatz des Kältegerätes auch für die Raumluftentfeuchtung - eine temperatur- und bedarfsabhängige Steuerung der Verschlußklappen anwenden zu können.

Gemäß Patentanspruch 5 wird erfindungsgemäß des weiteren vorgeschlagen, daß dem Luftstromkreislauf hinter dem Ver­ dampfer ein Wasserablaufventil nachgeschaltet ist, welches als gegen geringen Überdruck luftdichtes Ablaufknie ausge­ führt ist.

Der u. U. relativ ergiebige Anfall von Kondenswasser beim Entfeuchtungsvorgang größerer Luftmengen erfordert einen entsprechenden Wasserabflußweg nach außen, welcher zwischen Verdampfer und Kondensator in den Luftstromkreislauf einge­ fügt ist. Mit dem Einsatz des geeignet bemessenen Wasser­ ablaufknies wird sichergestellt, daß bei dem höchsten, im praktischen Betrieb vorkommenden Staudruck im Luftstrom­ kreislauf keine Luft über den Wasserablaufweg nach außen gelangen kann.

Im entsprechender Weise bewirkt das Ablaufknie im gefüll­ ten Zustand, daß auch von außen keine Luft in den Bereich zwischen Verdampfer und Kondensator eindringen kann.

Claims (5)

1. Kombiniertes Kältegerät zum Kühlen eines Kühl- oder Gefrierschrankes und zum wahlweisen Entfeuchten eines Luftstroms, welches auf Basis des Carnot′schen Kreis­ prozesses arbeitet, mit einem innerhalb des Kühlraumes befindlichen Verdampfer und mit einem außerhalb des Kühlraumes befindlichen Kondensator, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verdampfer als luftdurchströmbares, vom Kältemittel gekühltes Hohlrohr ausgebildet ist, daß die Außenwand des Hohlrohrs dem Kühl- bzw. Gefrier­ schrank zugeordnet ist und daß der zu entfeuchtende Luftstrom durch das Hohlrohr geleitet und an der Innen­ wand des Verdampfers gekühlt und entfeuchtet wird.

2. Kühl- oder Gefrierschrank nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auch der Kondensator ebenfalls als luftdurchströmbares Hohlrohr ausgeführt ist, in welchem der durchgeleitete, im Verdampfer entfeuchtete Luft­ strom erwärmt wird, bevor er wieder dem zu entfeuch­ tenden Raum zugeleitet wird.

3. Kühl- oder Gefrierschrank nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Innenwandflächen des Ver­ dampfer-Hohlrohrs und/oder des Kondensator-Hohlrohrs mit einer für guten Wärmeaustausch geeigneten Berippung versehen sind.

4. Kühl- oder Gefrierschrank nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht bestehendem Trockenluftbedarf die Luft-Ein- und Austrittsseite des Verdampfer-Hohlrohrs mit je einer wärmeisolierten Ver­ schlußklappe verschlossen wird.

5. Kühl- oder Gefrierschrank nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Luftstromkreislauf hinter dem Verdampfer ein Wasserablaufventil nachge­ schaltet ist, welches als gegen geringen Überdruck luftdichtes Ablaufknie ausgeführt ist.