EP1714094A1 - Kälteanlage und verfahren zum betreiben einer kälteanlage - Google Patents

Kälteanlage und verfahren zum betreiben einer kälteanlage

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EP1714094A1
EP1714094A1 EP05707175A EP05707175A EP1714094A1 EP 1714094 A1 EP1714094 A1 EP 1714094A1 EP 05707175 A EP05707175 A EP 05707175A EP 05707175 A EP05707175 A EP 05707175A EP 1714094 A1 EP1714094 A1 EP 1714094A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
refrigeration
consumer
expansion
modified
refrigerant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05707175A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Schierhorn
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Carrier Corp
Original Assignee
Linde Kaeltetechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Linde Kaeltetechnik GmbH filed Critical Linde Kaeltetechnik GmbH
Publication of EP1714094A1 publication Critical patent/EP1714094A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements

Definitions

  • the invention relates to a refrigeration system with at least one, at least one evaporator cooling consumer, at least one supply and at least one discharge line, via which the refrigerant or refrigerant mixture is supplied to the cold consumer (s) or removed from the cold consumer (s), the evaporator (s) Expansion organs are assigned.
  • the invention relates to a method for operating a refrigeration system, wherein modified expansion valves and modified linear compressors are assigned to the refrigeration consumer (s).
  • the invention relates to a method for operating a refrigeration system, by-pass lines being assigned to the conventional expansion valve and the conventional compressor (s) of the refrigeration consumer.
  • modified expansion valves should be understood below to mean all expansion valves which, in addition to the primary function “expansion of a liquid”, have the secondary function “realization of a fluid connection".
  • modified compressor in the following encompasses all compressors which, in addition to the primary function “compression of a gas”, enable the secondary function "realization of a fluid connection”.
  • Generic refrigeration systems are operated, for example, in supermarkets or wholesale stores. They generally supply a large number of refrigeration consumers, such as cold rooms, refrigerators and / or freezers. For this purpose, a one- or multi-component refrigerant or mixture of refrigerants circulates in them.
  • a refrigeration system - as is known from DE-PS 39 28 430 - has a condenser in which the pressurized refrigerant (mixture) is condensed by indirect heat exchange, preferably against outside air.
  • the liquid refrigerant (mixture) from the condenser is fed to an optional container.
  • refrigerant there must always be enough refrigerant in a refrigeration system that the evaporators of all refrigeration consumers can be filled even when there is a maximum demand for refrigeration.
  • the excess refrigerant (mixture) must be collected in the storage container provided during these times.
  • the refrigerant (mixture) is fed from the collection container to the cold consumers via at least one liquid line.
  • An expansion device preferably an expansion valve, is connected upstream of each refrigeration consumer, in which the refrigerant (mixture) flowing into the refrigeration consumer or the evaporator (s) of the refrigeration consumer is expanded.
  • the refrigerant (mixture) which has been expanded in this way is evaporated in the evaporators of the refrigerant consumers and thus cools the corresponding refrigeration cabinets or rooms.
  • the evaporated refrigerant (mixture) is then fed to a compressor unit via a suction line.
  • These compressor units can be designed in one or more stages.
  • the individual compressor stages usually have several compressors connected in parallel. These compress the refrigerant (mixture) and convey it via a riser to the previously mentioned condenser. While the compressor unit is normally located, for example, in a machine room located in the basement of a supermarket, the condenser is located on the roof of the supermarket.
  • Rotary driven, oil-lubricated reciprocating compressors are generally used as compressors.
  • the disadvantage here is that appropriate measures must be taken to enable the oil discharged from the reciprocating compressor to be separated from the refrigerant (mixture).
  • it must generally be ensured that the separated oil is in turn fed to the reciprocating compressor (s).
  • the mixture of refrigerant and oil must be used are first routed to certain points in the circuit, which is why minimum speeds have to be reached in rising suction and pressure lines, otherwise the oil would not be carried along. These minimum speeds make the pipe diameters smaller, which results in additional, undesirable pressure losses and thus energy losses.
  • pipe splits In order to be able to avoid these pressure and energy losses in riser pipes, pipe splits have to be made, which, however, in turn results in increased installation outlay. Process engineering aspects are therefore undesirably closely linked to economic aspects.
  • the term “condenser” is used. If it is a cold vapor compression process in the two-phase area, a condenser is actually used.
  • the term “liquefier” stands for a gas cooler. It is essential that heat is removed from the cycle.
  • the liquefaction can be carried out in an air-cooled apparatus, in a medium-pressure separator or by another set in a cascade connection.
  • a cascade connection is always present when there is another chiller that is operated at a higher temperature level and that only releases the heat of condensation to the environment.
  • the refrigeration unit depends on this refrigeration machine and in turn transfers its heat of condensation to it.
  • a normal chiller can be connected upstream of a freezer, whereby both chillers can have different refrigerants (mixtures).
  • the refrigeration system or the evaporators arranged in the refrigeration consumers must be defrosted at regular intervals, since frosting or icing of the evaporators leads to a reduction in the efficiency of the evaporators.
  • One way of defrosting is electrical defrosting. In this, the evaporators are defrosted by means of electrical heaters arranged on and / or in them. However, this procedure leads to an undesirable additional consumption of electrical energy.
  • So-called compressed gas defrosting is an alternative to the above-described electrical defrosting.
  • compressed gas lines are laid between the gas space of the collecting container connected downstream of the condenser and each evaporator or evaporator group and, via these, gaseous refrigerant, which preferably has a temperature between 35 and 45 ° C., is fed from the collecting container to the evaporators or evaporator groups.
  • the object of the present invention is to provide a refrigeration system of the generic type which has advantages over the refrigeration systems which belong to the prior art with regard to their investment and operating costs and reliability.
  • a refrigeration system which is characterized in that the expansion elements are designed as modified expansion valves and / or as modified linear expansion machines or bypass lines are assigned to them, and Each refrigeration consumer is assigned a modified linear compressor or a conventional compressor which has a by-pass line, the modified expansion valve (s) and / or the modified linear expansion machine (s) and / or the modified linear compressor (s) Have working position that allow a flow without significant pressure drop.
  • linear compressors work as oil-free cryo-Stirling coolers at the lowest temperatures and the lowest outputs, i.e. in cold vapor compression.
  • Linear compressors have only been used in cold steam compression for a few years and have only been used to a limited extent. The applicant is only aware of one application in the cooling sector, namely the use of a linear compressor in a household refrigerator.
  • a disadvantage of linear compressors is that their manufacturing costs have so far been significantly higher than those of rotary driven reciprocating compressors, but on a similar scale as
  • Linear compressors have the advantage that they allow stepless output control, which is achieved by stroke control. They can also be operated oil-free. In addition, the condensate that inevitably arises during defrosting does not damage them. They are also energetically superior to rotary driven, oil-lubricated reciprocating compressors.
  • the piston of one The linear compressor is mounted without contact and can be guided through so-called "flexible bearings" - that is, flexible bearings - which enable axial mobility combined with radial rigidity. Ultimately, it is a combination of springs that unwind and wind up, which, in addition to its periodic translational movement, causes the piston to rotate about its longitudinal axis.
  • Linear compressors can be operated oil-free because they have no plain bearings. There are a number of advantages to this freedom from oil. In the case of compressed gas defrosting with condensation, the previously comparatively vulnerable bearings can no longer be damaged by liquid refrigerant (mixture).
  • the known acid formation in the lubricating oils which can lead to the so-called Bur ⁇ -Out of the winding in built-in motors, has hitherto been more or less effectively avoided by the use of refrigerant dryers.
  • These molecular sieve dryers can now be omitted, unless the water content is so high that ice loss is to be feared during expansion. Regardless of this, it is advisable to provide dirt filters directly in front of the expansion valves or machines.
  • Linear compressors also have the advantage that they are not damaged by the pumping of liquid - in contrast to other compressor designs. Pumping liquid is particularly an issue after the end of a defrosting process, as at this point u. U. condensate still remains in the defrosted evaporators, which is sucked in by the compressor when it is restarted. However, it is advisable to ensure that liquid is pumped carefully. This means that small strokes are first started to limit the maximum performance of the compressor during the liquid flow and to protect the working valves and the stroke catcher. A constructive solution has also already been proposed in which a disc valve as a pressure valve replaces the cylinder head; this leads to very high operational reliability.
  • the compressor sets previously to be provided in refrigeration systems can now be omitted, since at least one individual compressor is assigned to each consumer. This means that every consumer can be controlled individually and continuously using his own compressor. In contrast to the known procedures or refrigeration systems, this individual regulation can now take place independently of the temperature level in the return line, since the return or discharge line is no longer the suction line, the pressure of which depends on the evaporation temperature, which determines the temperature of the refrigeration consumers. is dependent, but the pressure line.
  • freezer furniture can, for example, be used and operated temporarily as normal refrigerated furniture and / or shelves for fresh meat for dairy products.
  • this changeover is carried out by adjusting a temperature selection button on the respective refrigerated cabinet.
  • a pressure line - compared to the corresponding suction line - has a smaller diameter and does not require any insulation.
  • the invention further relates to two alternative methods for operating a generic refrigeration system in order to implement a compressed gas defrosting method.
  • the first alternative of the method according to the invention for operating a refrigeration system is characterized in that during the defrosting phase of the or at least one of the refrigeration consumers, the modified expansion valve (s) and the modified linear compressor (s) of the refrigeration consumer (s) to be defrosted are moved into the working position , in which a flow is possible without any significant drop in pressure.
  • the second alternative of the method according to the invention for operating a refrigeration system is characterized in that the associated by-pass lines are opened during the defrosting phase of the or at least one of the refrigeration consumers and the associated conventional expansion valve and the associated conventional compressor (s) are taken out of operation.
  • FIG. 1 shows a refrigeration system according to the invention, by means of which three refrigeration consumers V, V "and V" are supplied. Of course, the number of refrigeration consumers can be as large as desired.
  • the above-mentioned refrigeration consumers are supplied via a (central) feed line 1 and lines 1 ', 1 "-as well as 1'" branching therefrom, the refrigerant or mixture of refrigerants - hereinafter referred to as "refrigerant".
  • FIG. 2 shows an example of an embodiment of the refrigeration system according to the invention that is alternative to the embodiment shown in FIG.
  • modified linear expansion machines can also be used.
  • the expanded refrigerant is fed via lines 2', 2 "or 2 '" to the evaporators of the refrigeration consumers V, V "or V” and evaporated therein ,
  • the evaporated refrigerant is then fed back to the (central) return line 3 via the return lines 3 ', 3 "or 3'".
  • the modified linear compressors x, y and z shown in FIG. 1 it is also possible to provide a conventional compressor x 'which has a by-pass line 5, shown in dashed lines; this Embodiment of the refrigeration system according to the invention is also shown in Figure 2.
  • Linear compressor x to the evaporator of the refrigeration consumer V and defrosts it. ' Via line 2', the opened modified expansion valve a and the line, the refrigerant cooled and possibly condensed by the defrosting process is fed back to the (central) supply line 1 and then reaches lines 1 and 1 '' again to the cooling consumers V "and V".
  • the refrigeration consumers V, V "and / or V" - as shown in FIG. 1 - can be connected to the supply line 1 and the discharge line 3 by means of couplings, preferably by means of quick couplings K, in particular by means of standardized quick couplings become.
  • the refrigeration consumers V, V, V ",... Can also - as shown in FIG. 2 - be connected to one another in segments and directly, including the main lines 1 and 3. It is important to ensure that, under certain circumstances, consumers or condensers are at a different level - for example, cold rooms that are located in other floors of a wholesale market - are connected to each other, but a direct coupling or connection is not possible in every case.
  • Both methods according to the invention for operating a refrigeration system now make it possible for one or more refrigeration consumers to be defrosted at the same time to be defrosted by the other refrigeration consumer (s) in the cooling phase. This is possible without the need for additional pipeline networks and / or additional energy sources - as they were previously required for pressurized gas defrosting.
  • the or at least one of the refrigeration consumers has its own closed refrigerant (mixture) circuit
  • the refrigerant (mixture) circuits are operatively connected to the supply and discharge lines via at least one condenser and or the refrigerant (mixed) circuits each have modified expansion valves and / or modified linear expansion machines or conventional valves with assigned by-pass lines and modified linear compressors or conventional compressors with assigned by-pass lines, the ' evaporator of a refrigeration consumer being higher than that Condenser of the refrigeration consumer is arranged.
  • FIG. 3 shows the aforementioned embodiment of the refrigeration system according to the invention using the refrigeration consumer V as an example.
  • Refrigerant (mixed) circuits 6, 7, 8 and 9. This is in operative connection via the condenser E with the feed line 1 and the discharge line 3.
  • the refrigerant (mixed) circuit 6, 7, 8 and 9 has either a modified expansion valve a and a modified linear compressor x or a modified linear expansion machine or the conventional valve or Conventional expansion machines and the conventional compressor are assigned bypass lines, which are drawn with dashed lines in FIG. 3.
  • the linear compressors to be provided are operated oil-free.
  • all of the measures that were previously required that would be required for the separation, return, distribution and storage of the oil are thus eliminated. Since the transportation or distribution of the oil within the pipeline network is no longer an issue, the dimensioning of the individual pipelines or pipe sections can now only be based on economic criteria.

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Abstract

Es wird eine neuartige Kälteanlage mit wenigstens einem, wenigstens einen Verdampfer aufweisenden Kälteverbraucher, wenigstens einer Zuführ- und wenigstens einer Abführleitung, über die das Kältemittel oder Kältemittelgemisch dem oder den Kälteverbrauchern zugeführt bzw. von dem oder den Kälteverbrauchern abgeführt wird, wobei dem oder den Verdampfern Expansionsorgane zugeordnet sind, beschrieben. Erfindungsgemäss: sind die Expansionsorgane als modifizierte Expansionsventile (a, b, c) und/oder als modifizierte lineare Expansionsmaschinen ausgebildet oder ihnen sind Bypass-Leitungen (4) zugeordnet; und jedem Kälteverbraucher (V', V', V'') ist ein modifizierter Linearverdichter (x, y, z) oder ein herkömmlicher Verdichter (x'), der eine By-pass-Leitung (5) aufweist, zugeordnet; wobei das oder die modifizierten Expansionsventile (a, b, c) und/oder die modifizierten lineare(n) Expansionsmaschine(n) und/oder der oder die modifizierten Linearverdichter (x, y, z) eine Arbeitsstellung aufweisen, die ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall ermöglichen. Ferner werden zwei zueinander alternative Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage beschrieben.

Description

Beschreibung
Kälteanlage und Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage
Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage mit wenigstens einem, wenigstens einen Verdampfer aufweisenden Kälteverbraucher, wenigstens einer Zuführ- und wenigstens einer Abführleitung, über die das Kältemittel oder Kaltemittelgemisch dem oder den Kalteverbrauchern zugeführt bzw. von dem oder den Kälteverbrauchem abgeführt wird, wobei dem oder den Verdampfern Expansionsorgane zugeordnet sind.
Ferner betrifft die Erfindung gemäß einer ersten Alternative ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage, wobei dem oder den Kälteverbrauchern modifizierte Expansionsventile und modifizierte Linearverdichter zugeordnet sind.
Gemäß einer zweiten Alternative betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage, wobei dem oder den herkömmlichen Expansionsventilen und dem oder den herkömmlichen Verdichtem des oder der Kälteverbraucher By-pass- Leitungen zugeordnet sind.
Unter dem Begriff "modifizierte Expansionsventile" seien nachfolgend alle Expansionsventile zu verstehen, die zusätzlich zu der Primärfunktion "Expansion einer Flüssigkeit" die Sekundärfunktion "Realisierung einer Fluidverbindung" aufweisen. Der Begriff "modifizierte Verdichter" umfasse nachfolgend alle Verdichter, die neben der Primärfunktion "Verdichtung eines Gases" die Sekundärfunktion "Realisierung einer Fluidverbindung" ermöglichen.
Unter den Begriffen "herkömmliche Expansionsventile" und "herkömmliche Verdichter" seien nachfolgend alle bekannten Konstruktionen von Expansionsventilen und Verdichtem zu verstehen, die die vorgenannte Sekundärfunktion nicht aufweisen.
Gattungsgemäße Kälteanlagen werden beispielsweise in Super- bzw. Großmärkten betrieben. Sie versorgen dort im allgemeinen eine Vielzahl von Kälteverbrauchern, wie Kühlräume, Kühl- und/oder Tiefkühlmöbel. Zu diesem Zweck zirkuliert in ihnen ein ein- oder mehrkomponentiges Kältemittel bzw. Kaltemittelgemisch. Eine derartige Kälteanlage - wie sie aus der DE-PS 39 28 430 bekannt ist - weist einen Verflüssiger auf, in dem das unter Druck stehende Kältemittel(gemisch) durch indirekten Wärmetausch, vorzugsweise gegen Außenluft, kondensiert wird.
Das flüssige Kälternittel(gemisch) aus dem Verflüssiger wird einem optional vorzusehenden Sammelbehälter zugeführt. Innerhalb einer Kälteanlage muss immer soviel Kältemittel vorhanden sein, dass auch bei maximalem Kältebedarf die Verdampfer aller Kälteverbraucher gefüllt werden können. Da jedoch bei niedrigerem Kältebedarf einzelne Verdampfer nur teilweise gefüllt oder sogar vollständig leer sind, muss das überschüssige Kältemittel(gemisch) während dieser Zeiten in dem dafür vorgesehenen Sammelbehälter aufgefangen werden.
Aus dem Sammelbehälter wird das Kältemitiel(gemisch) über wenigstens eine Flüssigkeitsleitung den Kälteverbrauchem zugeführt. Jedem Kälteverbraucher ist eine Expansionseinrichtung, vorzugsweise ein Expansionsventil vorgeschaltet, in welchem das in den Kälteverbraucher bzw. den oder die Verdampfer des Kälteverbrauchers strömende Kältemittel(gemisch) entspannt wird. Das so entspannte Kältemittel(gemisch) wird in den Verdampfern der Kältemittelverbraucher verdampft und kühlt so die entsprechenden Kühlmöbel bzw. -räume.
Das verdampfte Kältemittel(gemisch) wird anschließend über eine Saugleitung einer Verdichtereinheit zugeführt. Diese Verdichtereinheiten können ein- oder mehrstufig ausgebildet sein. Die einzelnen Verdichterstufen weisen im Regelfall mehrere parallel geschaltete Verdichter auf. Diese komprimieren das Kältemittel(gemisch) und fördern es über eine Steigleitung wiederum zu dem bereits erwähnten Verflüssiger. Während die Verdichtereinheit im Normalfall beispielsweise in einem, im Kellergeschoss eines Supermarktes angeordneten Maschinenraum steht, befindet sich der Verflüssiger auf dem Dach des Supermarktes.
Als Verdichter kommen im Regelfall rotativ angetriebene, ölgeschmierte Hubkolbenverdichter zur Anwendung. Hierbei ist von Nachteil, dass entsprechende Maßnahmen vorgesehen werden müssen, die ein Abtrennen des von den Hubkolbenverdichters abgegebenen Öles aus dem Kältemittel(gemisch) ermöglichen. Darüber hinaus muss im Regelfall sichergestellt werden, dass das abgetrennte Öl wiederum dem bzw. den Hubkolbenverdichtern zugeführt wird. Damit eine Abscheidung des Öles erfolgen kann, muss das Gemisch aus Kältemittel und Öl zunächst zu bestimmten Stellen innerhalb des Kreislaufes geführt werden, weshalb in steigenden Saug- und Druckleitungen Mindestgeschwindigkeiten erreicht werden müssen, da das Öl ansonsten nicht mitgeführt würde. Diese Mindestgeschwindigkeiten lassen die Rohrdurchmesser kleiner werden, woraus zusätzliche, unerwünschte Druckverluste und damit Energieveriuste resultieren. Um diese Druck- und Energieverluste in Steigleitungen vermeiden zu können, müssen Leitungssplittungen vorgenommen werden, woraus jedoch wiederum ein erhöhter installationstechnischer Aufwand resultiert. Somit sind verfahrenstechnische Gesichtspunkte unerwünscht eng an wirtschaftliche Gesichtspunkte geknüpft.
Alternativ zu der vorbeschriebenen Verfahrensweise, dem System einer Kaltdampfkompressiors-Kälteanlage, bei welcher zwischen unterkritischem (mit Rückverflüssigung) und überkritischem (mit Gasrückkühlung) Betrieb unterschieden wird, so dass an die Stelle des Bauteiles "Verflüssiger" ein "Gaskühler" tritt, kann in einer Kälteanlage auch ein gasförmiges Kältemittel(gemisch) zirkulieren, das unter den gegebenen Randbedingungen (Druck, Temperatur, etc.) zu keinem Zeitpunkt in flüssiger Form vorliegt Man spricht dann von einer so genannten Kaltgas-Kälteanlage, die als "Joule-, Stirling- oder "Gifford McMahon-Anlage" bekannt ist.
Nachfolgend wird nur mehr der Begriff "Verflüssiger" verwendet. Handelt es sich um einen Kaltdampf-Kompressionsprozess im Zweiphasengebiet, so kommt tatsächlich ein Verflüssiger zur Anwendung. Im Falle einer überkritischen Fahrweise oder bei Gasprozessen wiederum steht der Begriff "Verflüssiger" für einen Gaskühler. Wesentlich ist, dass Wärme aus dem Kreisprozess abgeführt wird. Die Verflüssigung kann in einem luftgekühlten Apparat, in einem Mitteldruckabscheider oder auch durch einen weiteren Satz in einer Kaskadenschaltung erfolgen. Eine Kaskadenschaltung liegt immer dann vor, wenn es eine weitere Kältemaschine gibt, die auf einem höheren Temperatumiveau betrieben wird und die allein die Verflüssigungswärme an die Umgebung abgibt. Der Kältesatz ist in diesem Falle von dieser Kältemaschine abhängig und übergibt ihr wiederum seine Verflüssigungswärme. So kann beispielsweise ein Normalkühlsatz einem Tiefkühlsatz vorgeschaltet werden, wobei beide Kühlsätze unterschiedliche Kältemittel(gemische) aufweisen können.
Sind innerhalb eines Groß- bzw. Supermarktes so genannte Normal- und so genannte Tiefkühlstellen vorhanden, werden diese meistens mittels separater Kältemittelkreisläufe versorgt; dies bedeutet also, dass eine wie in der DE-PS 39 28 430 beschriebene Kälteanlage wenigstens zweimal vorhanden ist.
Die Kälteanlage bzw. die in den Kälteverbrauchern angeordneten Verdampfer müssen in regelmäßigen Abständen abgetaut werden, da Bereifungen bzw. Vereisungen der Verdampfer zu einer Verringerung des Wirkungsgrades der Verdampfer führen. Eine Möglichkeit der Abtauung ist die Elektroabtauung. Bei dieser werden die Verdampfer mittels an und/oder in ihnen angeordneten elektrischen Heizungen abgetaut. Diese Verfahrensweise führt jedoch zu einem unerwünschten Mehrverbrauch an elektrischer Energie.
Als Alternative zu der vorbeschriebenen Elektroabtauung bietet sich die so genannte Druckgas-Abtauung. an. Bei dieser werden zwischen dem Gasraum des dem Verflüssiger nachgeschalteten Sammelbehälters und jedem Verdampfer bzw. jeder Verdampfergruppe Druckgasleitungen verlegt und über diese gasförmiges Kältemittel, das vorzugsweise eine Temperatur zwischen 35 und 45 °C aufweist, aus dem Sammelbehälter den Verdampfern bzw. Verdampfergruppen zugeführt. Der Installationsaufwand für diese Druckgas-Abtauung ist jedoch vergleichsweise hoch, da entweder für jeden Verdampfer bzw. jede Verdampfergruppe eine separate Druckgasleitung vorgesehen werden muss oder, wie bei dem Zweileiter-System üblich, Umschaltventile und ein zweiter Satz mit demselben Kältemittel(gemisch) erforderlich sind. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit der Abtauung mittels Umluft bei Temperaturen oberhalb von ca. 2 °C.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kälteanlage der gattungsgemäßen Art anzugeben, die im Hinblick auf ihre Investitions- und Betriebskosten sowie Zuverlässigkeit Vorteile gegenüber den zum Stand der Technik zählenden Kälteanlagen aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kälteanlage vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, dass die Expansionsorgane als modifizierte Expansionsventile und/oder als modifizierte lineare Expansionsmaschinen ausgebildet oder ihnen Bypass- Leitungen zugeordnet sind, und jedem Kälteverbraucher ein modifizierter Linearverdichter oder ein herkömmlicher Verdichter, der eine By-pass-Leitung aufweist, zugeordnet ist, wobei das oder die modifizierten Expansionsventile und/oder die modifizierten lineare(n) Expansionsmaschine(n) und/oder der oder die modifizierten Linearverdichter eine Arbeitsstellung aufweisen, die ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall ermöglichen.
Die meisten Linearverdichter arbeiten als ölfreie Kryo-Stirlingkühler bei tiefsten Temperaturen und kleinsten Leistungen, also in der Kaltdampfkompression. Linearverdichter werden in der Kaltdampfkompression erst seit einigen Jahren realisiert und bisher nur in geringem Umfange eingesetzt. Der Anmelderin ist im Kühlbereich lediglich eine Anwendung bekannt, nämlich die Verwendung eines Linearverdichters in einem Haushaltskühlschrank. Von Nachteil bei Linearverdichtern ist, dass ihre Herstellkosten bisher noch deutlich über denjenigen von rotativ angetriebenen Hubkolbenverdichtern liegen, jedoch in ähnlicher Größenordnung wie
Inverterverdichter. Erstmals gab es in den sechziger Jahren Bestrebungen, die Vorteile von Linearverdichtern zu nutzen. Bereits aus dieser Zeit stammt das Prinzip, den Kolben reibungsfrei zu lagern. Erst in den neunziger Jahren wurden jedoch Verbesserungen bezüglich der Betriebssicherheit dank zuverlässiger, elektronischer Hubsteuerungen erzielt. Hierbei war bzw. ist insbesondere darauf zu achten, dass beispielsweise wechselnde Drücke weder zum Anschlagen des Kolbens am Zylinderkopf noch zu einem vorzeitigen Beenden des Hubvorganges am oberen Totpunkt, verbunden mit zuviel Schadraumvolumen und volumetrischen bzw. energetischen Nachteilen einer Rückexpansion, führen dürfen.
Linearverdichter haben den Vorteil, dass sie eine stufenlose Leistungsregelung erlauben, was durch eine Hubregelung realisiert wird. Des Weiteren können sie ölfrei betrieben werden. Darüber hinaus führt das im Abtaubetrieb zwangsläufig anfallende Kondensat bei ihnen zu keinen Schäden. Rotativ angetriebenen, ölgeschmierten Hubkolbenverdichtern sind sie ferner energetisch überlegen.
Obwohl sie ölfrei betrieben werden, sind die ölgeschmierten, rotativ angetriebenen Verdichtern energetisch überlegen. Dies resultiert einerseits aus dem effizienten Linearmotor, andererseits aus dem Wegfall der mechanischen Verluste, die zu etwa 80 % am Triebwert und zu etwa 20 % am Kolben entstehen. Der Kolben eines Linearverdichters ist berührungsfrei gelagert und kann durch so genannte "Flexible Bearings" geführt werden - also flexible Lager -, die axiale Beweglichkeit, kombiniert mit radialer Steifigkeit ermöglichen. Letztendlich handelt es sich um eine Federkombination von ab- und aufwickelnder Feder, die den Kolben, zusätzlich zu seiner periodischen translatorischen Bewegung, in eine Drehbewegung um seine Längsachse versetzt.
Linearverdichter können, da sie keine Gleitlager besitzen, ölfrei betrieben werden. Aus dieser Ölfreiheit resultieren eine Vielzahl von Vorteilen. Im Falle einer Druckgasabtauung mit Kondensation können die bisher vergleichsweise anfälligen Lager nicht mehr durch flüssiges Kältemittel(gemisch) beschädigt werden. Die bei den Schmierölen bekannte Säurebildung, welche bei Einbaumotoren zum sogenannten Burπ-Out der Wicklung führen kann, wird bisher mehr oder weniger wirksam durch den Einsatz von Kältemitteltrocknern vermieden. Diese Molsiebtrockner können nunmehr entfallen, es sei denn, der Wassergehalt ist so hoch, dass bei der Expansion Eisausfall zu befürchten ist. Unabhängig davon empfiehlt es sich, Schmutzfilter unmittelbar vor den Expansionsventilen bzw. -maschinen vorzusehen.
Auch weisen Linearverdichter den Vorteil auf, dass sie auch durch das Pumpen von Flüssigkeit - im Gegensatz zu anderen Verdichterkonstruktionen - nicht beschädigt werden. Das Pumpen von Flüssigkeit ist insbesondere nach der Beendigung eines Abtauprozesses ein Thema, da zu diesem Zeitpunkt u. U. noch Kondensat in den abgetauten Verdampfern verblieben ist, das bei der Wiederinbetriebnahme des Verdichters von diesem angesaugt wird. Zweckmäßigerweise ist jedoch darauf zu achten, dass das Pumpen von Flüssigkeit vorsichtig erfolgt. Dies bedeutet, dass zunächst mit kleinen Hüben begonnen wird, um die Maximalleistung des Verdichters während der Flüssigkeitsförderung zu begrenzen und die Arbeitsventile sowie Hubfänger zu schonen. Auch wurde bereits eine konstruktive Lösung vorgeschlagen, bei der ein Diskusventil als Druckventil den Zylinderkopf ersetzt; dies führt zu einer sehr hohen Betriebssicherheit.
Im Gegensatz zu den bekannten, zum Stand der Technik zählenden Kälteanlagen sind nunmehr Schaltungen möglich, bei denen die dem bzw. den Kälteverbrauchern zugeordneten Zuführ- und Abführleitungen die einzuspritzende Flüssigkeit sowie das Druckgas des bzw. der Verdichter enthalten. Damit entfällt zum einen eine zentrale Saugleitung und zum anderen sind die Verdichter nicht mehr räumlich von dem bzw. den Verbrauchern getrennt, sondern befinden sich in unmittelbarer Nähe des bzw. der Kälteverbraucher.
Die bisher in Kälteanlagen vorzusehenden Verdichtersätze können nunmehr entfallen, da jedem Verbraucher wenigstens ein eigener Verdichter zugeordnet ist. Somit kann jeder Verbraucher individuell und zudem stetig über seinen eigenen Verdichter geregelt werden. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahrensweisen bzw. Kälteanlagen kann diese individuelle Regelung nunmehr unabhängig von dem Temperatumiveau in der Rückführleitung erfolgen, da die Rück- bzw. Abführleitung nun nicht mehr die Saugleitung darstellt, deren Druck von der Verdampfungstemperatur, welche die Temperatur der Kälteverbraucher vorbestimmt, abhängig ist, sondern die Druckleitung.
Sofern es aufgrund sonstiger Randbedingungen nicht unmöglich sein sollte, können beispielsweise Tiefkühlmöbel zeitweise als Normalkühlmöbel und/oder Regale für Frischfleisch zeitweise für Molkereiprodukte genutzt und betrieben werden. Im einfachsten Fall erfolgt diese Umstellung durch ein Verstellen eines Temperaturwahlknopfes an dem jeweiligen Kühlmöbel. Des Weiteren weist eine Druckleitung - im Vergleich mit der entsprechenden Saugleitung - einen kleineren Durchmesser auf und benötigt darüber hinaus keine Isolation.
Wie eingangs bereits erwähnt, betrifft die Erfindung ferner zwei zueinander alternative Verfahren zum Betreiben einer gattungsgemäßen Kälteanlage um ein Druckgasabtauverfahren zu realisieren.
Hierbei zeichnet sich die erste Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kälteanlage dadurch aus, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher das bzw. die modifizierten Expansionsventile und der bzw. die modifizierten Linearverdichter des bzw. der abzutauenden Kälteverbraucher in die Arbeitsstellung verfahren werden, in der ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall möglich ist.
Die zweite Alternative des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Kälteanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher die zugehörigen By-pass-Leitungen geöffnet und das bzw. die zugehörigen herkömmlichen Expansionsventile und der bzw. die zugehörigen herkömmlichen Verdichter außer Betrieb genommen werden.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage, die erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage sowie weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage sowie der erfindungsgemäßen Verfahren seien anhand der in den Figuren 1 , 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kälteanlage, mittels derer drei Kälteverbraucher V, V" und V" versorgt werden. Selbstverständlich kann die Zahl der Kälteverbraucher beliebig groß sein. Den vorgenannten Kälteverbrauchern wird über eine (zentrale) Zuführleitung 1 und von dieser abzweigenden Leitungen 1', 1 "-sowie 1'" das Kältemittel oder Kaltemittelgemisch - nachfolgend als "Kältemittel" bezeichnet - zugeführt.
Dem Verdampfer eines jeden Kälteverbrauchers V, V" und V" ist nunmehr erfindungsgemäß entweder ein modifiziertes Expansionsventil a, b bzw. c vorgeschaltet oder - wie in der Figur 2 dargestellt - das vorgeschaltete herkömmliche Expansionsventil a' weist eine - gestrichelt gezeichnete - By-pass-Leitung 4 auf. Die Figur 2 zeigt anhand des Kälteverbrauchers V beispielhaft eine zu der in der Figur 1 dargestellten Ausführungsform alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage. Anstelle der in der Figur 1 dargestellten modifizierten Expansionsventil a, b bzw. c können auch modifizierte lineare Expansionsmaschinen zur Anwendung kommen.
Nach erfolgter Entspannung in den vorbeschriebenen Ventilen a, b und c bzw. a' wird das entspannte Kältemittel über die Leitungen 2', 2" bzw. 2'" den Verdampfern der Kälteverbraucher V, V" bzw. V" zugeführt und in diesen verdampft.
Mittels der modifizierten Linearverdichter x, y und z wird das verdampfte Kältemittel anschließend über die Rückführleitungen 3', 3" bzw. 3'" wieder der (zentralen) Rückführleitung 3 zugeführt. Anstelle der in der Figur 1 dargestellten modifizierten Linearverdichter x, y und z kann auch ein herkömmlicher Verdichter x', der eine - gestrichelt gezeichnete - By-pass-Leitung 5 aufweist, vorgesehen werden; diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kälteanlage ist ebenfalls in der Figur 2 dargestellt.
Soll nun beispielsweise der Kälteverbraucher V bzw. dessen Verdampfer abgetaut werden, so werden der modifizierte Linearverdichter x sowie das modifizierte
Expansionsventil a in diejenige Arbeitsstellung verfahren, in der ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckverlust des Kältemittels durch den modifizierten Linearverdichter x und das modifizierte Expansionsventil a möglich ist. Erfindungsgemäß gelangt das warme Kältemittel aus den Kälteverbrauchem V" und/oder V" nunmehr über die Leitung 3' durch den geöffneten modifizierten
Linearverdichter x zu dem Verdampfer des Kälteverbrauchers V und taut diesen ab. ' Über die Leitung 2', das geöffnete modifizierte Expansionsventil a und die Leitung wird das durch den Abtauprozess abgekühlte und ggf. kondensierte Kältemittel wieder der (zentralen) Zuführleitung 1 zugeführt und gelangt anschließend über die Leitungen 1" und 1'" wiederum zu den Kälteverbrauchern V" und V".
Sind - wie in der Figur 2 dargestellt - By-pass-Leitungen 4 und 5 vorgesehen, so gehen das herkömmliche Expansionsventil a' sowie der herkömmliche Verdichter x' außer Betrieb und das für die Abtauung des Verdampfers des Kälteverbrauchers V benötigte Kältemittel gelangt über die Leitungen 3' und 5 zu dem abzutauenden
Verdampfer des Kälteverbrauchers V. Nach erfolgter Abtauung wird das Kältemittel anschließend über die Leitungen 2', 4 und 1' wieder der (zentralen) Zuführleitung 1 zugeführt.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage können die Kälteverbraucher V, V" und/oder V" - wie in der Figur 1 dargestellt - mittels Kupplungen, vorzugsweise mittels Schnellkupplungen K, insbesondere mittels genormten Schnellkupplungen, mit der Zuführ- 1 und der Abführleitung 3 verbunden werden.
Zusätzlich oder alternativ zu der in der Figur 1 dargestellten Verfahrensweise, können die Kälteverbraucher V, V, V",.... auch - wie in der Figur 2 dargestellt - segmentweise und direkt, die Hauptleitungen 1 und 3 eingeschlossen, miteinander verschaltet werden. Hierbei ist darauf zu achten, dass unter Umständen Verbraucher oder Verflüssiger auf einem anderen Niveau - also beispielsweise Kühlräume, die in anderen Etagen eines Großmarktes angeordnet sind - miteinander verbunden werden, wobei jedoch nicht in jedem Fall eine direkte Ankupplung bzw. Verbindung möglich ist.
Mittels dieser vorbeschriebenen vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Kälteanlage kann die Flexibilität der erfindungsgemäßen Kälteanlage weiter erhöht werden.
Beide erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage ermöglichen es nunmehr, dass ein oder mehrere zeitgleich abzutauende Kälteverbraucher durch den bzw. die anderen, in der Kühlphase befindlichen Kälteverbraucher abgetaut werden. Dies gelingt, ohne dass es zusätzlicher Rohrleitungsnetze und/oder zusätzlicher Energiequellen - wie sie bisher bei der Druckgasabtauung erforderlich waren - bedarf.
Die erfindungsgemäße Kälteanlage weiterbildend wird vorgeschlagen, dass - der oder zumindest einer der Kälteverbraucher einen eigenen geschlossenen Kältemittel(gemisch)kreislauf aufweist, der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe über wenigstens einen Verflüssiger mit der Zuführ- und der Abführleitung in Wirkverbindung stehen und der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe jeweils modifizierte Expansionsventile und/oder modifizierte lineare Expansionsmaschinen oder herkömmliche Ventile mit zugeordneten By-pass-Leitungen und modifizierte Linearverdichter oder herkömmliche Verdichter mit zugeordneten By-pass- Leitungen aufweisen, wobei'der Verdampfer eines Kälteverbrauchers jeweils höher als der Verflüssiger des Kälteverbrauchers angeordnet ist.
Die Figur 3 zeigt anhand des Kälteverbrauchers V beispielhaft die vorgenannte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage.
Hierbei weist der Kälteverbraucher V, V" bzw. V" einen eigenen
Kältemittel(gemisch)kreislauf 6, 7, 8 und 9 auf. Dieser steht über den Verflüssiger E mit der Zuführ- 1 und der Abführleitung 3 in Wirkverbindung. Der Kältemittel(gemisch)kreislauf 6, 7, 8 und 9 weist entweder ein modifiziertes Expansionsventil a sowie einen modifizierten Linearverdichter x oder eine modifizierte lineare Expansionsmaschine auf oder dem herkömmlichen Ventil bzw. der herkömmlichen Expansionsmaschine sowie dem herkömmlichen Verdichter sind By- pass-Leitungen, die in der Figur 3 gestrichelt gezeichnet sind, zugeordnet.
Diejenigen Leitungsabschnitte sowie Komponenten, die Bestandteile des Kälteverbrauchers selbst sind, sind in der Figur 3 von der strichpunktiert gezeichneten Linie umgeben. Hierbei können die Zuführ- 1 und Abführleitung 3 wahlweise miteingeschlossen sein.
Um nun im Abtaubetrieb einen selbsttätigen Kältemittel(gemisch)umlauf realisieren zu können, ist es erforderlich, dass der Verdampfer des Kälteverbrauchers V höher als der Wärmetauscher E angeordnet ist.
Mit dieser Ausgestaltung kann die Flexibilität der erfindungsgemäßen Kälteanlage gegenüber gattungsgemäßen Kälteanlagen wesentlich erhöht werden, da diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kälteanlage die (nachträgliche) Einbindung von weiteren Kälteverbrauchem in den Kälteanlagenverbund ermöglicht.
Wie bereits erwähnt, sind bei den zum Stand der Technik zählenden Kälteanlagen immer dann wenigstens zwei separate Kältemittel(gemisch)kreisläufe vorzusehen, wenn sowohl Normal- als auch Tiefkühlstellen bzw. -Verbraucher mit Kälte zu versorgen sind. Auch dieses Problem wird mit der erfindungsgemäßen Kälteanlage beseitigt, da nunmehr lediglich ein Kältemittel(gemisch)kreislauf vorgesehen werden muss.
Die vorzusehenden Linearverdichter werden ölfrei betrieben. Damit entfallen bei der erfindungsgemäßen Kälteanlage alle bisher erforderlichen Maßnahmen, die für die Abscheidung, Rückführung, Verteilung sowie Bevorratung des Öles erforderlich wären. Nachdem der Transport bzw. die Verteilung des Öles innerhalb des Leitungsnetzes kein Thema mehr darstellt, kann die Dimensionierung der einzelnen Leitungen bzw. Leitungsabschnitte nunmehr ausschließlich nach wirtschaftlichen Kriterien erfolgen.
Es ist aufgrund der Erfindung nunmehr nicht mehr erforderlich, so genannte Kälteverbundsätze zu installieren. Vielmehr kann - zumindest in einem vergleichsweise großen Bereich - eine Vielzahl von einzelnen und ggf. unterschiedlichen Kälteverbrauchern in ein bestehendes System aus Flüssigkeitsleitung, Gas- bzw. Druckleitung und Verflüssiger (nachträglich) eingebunden oder entfernt werden. Dies wird insbesondere dadurch möglich, dass auf die bisher erforderlichen, bereits beschriebenen Verdichtersätze der Verbundkälteanlagen verzichtet werden kann, da nunmehr jeder Kälteverbraucher seinen eigenen, den jeweiligen Randbedingungen und Gegebenheiten des Kälteverbrauchers angepassten Verdichter aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Kälteanlage mit wenigstens einem, wenigstens einen Verdampfer aufweisenden Kälteverbraucher, wenigstens einer Zuführ- und wenigstens einer Abführleitung, über die das Kältemittel oder Kaltemittelgemisch dem oder den Kälteverbrauchem zugeführt bzw. von dem oder den Kälteverbrauchem abgeführt wird, wobei dem oder den Verdampfern Expansionsorgane zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass - die Expansionsorgane als modifizierte Expansionsventile (a, b, c) und/oder als modifizierte lineare Expansionsmaschinen ausgebildet oder ihnen Bypass- Leitungen (4) zugeordnet sind, und - jedem Kälteverbraucher (V, V", V") ein modifizierter Linearverdichter (x, y, z) oder ein herkömmlicher Verdichter (x1), der eine By-pass-Leitung (5) aufweist, zugeordnet ist, - wobei das oder die modifizierten Expansionsventile (a, b, c) und/oder die modifizierten lineare(n) Expansionsmaschine(n) und/oder der oder die modifizierten Linearverdichter (x, y, z) eine Arbeitsstellung aufweisen, die ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall ermöglichen.
2. Kälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der oder zumindest einer der Kälteverbraucher (V, V", V") einen eigenen geschlossenen Kältemittel(gemisch)kreislauf (6, 7, 8, 9) aufweist, - der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe (6, 7, 8, 9) über wenigstens einen Verflüssiger (E) mit der Zuführ- (1) und der Abführleitung (3) in Wirkverbindung stehen und - der oder die Kältemittel(gemisch)kreisläufe (6, 7, 8, 9) jeweils modifizierte Expansionsventile (a, b, c) und/oder modifizierte lineare Expansionsmaschinen oder herkömmliche Ventile (a1) mit zugeordneten By-pass-Leitungen und modifizierte Linearverdichter (x, y, z) oder herkömmliche Verdichter mit zugeordneten By-pass-Leitungen aufweisen, - wobei der Verdampfer eines Kälteverbrauchers (V, V", V") jeweils höher als der Verflüssiger (E) des Kälteverbrauchers (V, V", V") angeordnet ist.
3. Kälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteverbraucher (V, V", V") mittels Kupplungen, vorzugsweise mittels Schnellkupplungen (K), insbesondere mittels genormten Schnellkupplungen, mit der Zuführ- (1) und der Abführleitung (3) und/oder untereinander verbindbar sind.
4. Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem der oder den Kälteverbrauchern (V, V", V") Unterkühler als innere Wärmeübertrager zugeordnet sind.
5. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4', wobei dem oder den Kälteverbrauchern modifizierte Expansionsventile und modifizierte Linearverdichter zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher (V, V", V") das bzw. die modifizierten Expansionsventile (a, b, c) und der bzw. die modifizierten Linearverdichter (x, y, z) des bzw. der abzutauenden Kälteverbraucher (V, V", V") in die Arbeitsstellung verfahren werden, in der ein Durchströmen ohne nennenswerten Druckabfall möglich ist.
6. Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, wobei dem oder den herkömmlichen Expansionsventilen und dem oder den herkömmlichen Verdichtem des oder der Kälteverbraucher By-pass- Leitungen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass während der Abtauphase des oder zumindest eines der Kälteverbraucher (V, V", V") die zugehörigen By-pass-Leitungen (4, 5) geöffnet und das bzw. die zugehörigen herkömmlichen Expansionsventile (a') und der bzw. die zugehörigen herkömmlichen Verdichter (x') außer Betrieb genommen werden.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011000690A1 (de) * 2011-02-14 2012-08-16 Kmw Kühlmöbelwerk Limburg Gmbh Kühlmöbel für ein zentrales Kälteversorgungssystem

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1445753A (en) * 1918-07-22 1923-02-20 George P Carroll Multispeed refrigerating apparatus
US3507322A (en) * 1969-05-08 1970-04-21 Freez Porter Systems Inc Apparatus for handling perishable materials
US3662557A (en) * 1970-10-05 1972-05-16 Dunham Bush Inc Aspirator disposal system for air conditioner evaporator condensate
US4103510A (en) * 1976-12-13 1978-08-01 Hall Roger W Portable cooling chest operatively attachable to an automobile air conditioning system
US4103519A (en) * 1977-03-18 1978-08-01 Byron W. Boyd Apparatus for ultrasonic cleaning of carpet, upholstery, and similar materials
US4285210A (en) * 1980-04-28 1981-08-25 General Electric Company Self-contained heating and cooling apparatus
US4346566A (en) * 1981-06-04 1982-08-31 General Electric Company Refrigeration system gravity defrost
US4420943A (en) * 1982-05-10 1983-12-20 Raytheon Company Method and apparatus for refrigerator defrost
CH660776A5 (de) * 1983-09-20 1987-06-15 Fischer Ingenieurbuero Verfahren und vorrichtung zur erhoehung des gesamtwirkungsgrades einer waermepumpenanlage.
DE3429058A1 (de) * 1984-08-07 1986-02-20 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co KG, 7000 Stuttgart Verfahren und vorrichtung zum abtauen eines verdampfers einer luft-waser-waermepumpe
DE3928430C1 (de) * 1989-08-28 1991-03-07 Linde Ag, 6200 Wiesbaden, De
DE19516096C1 (de) * 1995-05-03 1996-11-14 Trinova Aeroquip Gmbh Schnellkupplung, insbesondere für Kältemittelleitungen
FR2738056B1 (fr) * 1995-08-09 1998-03-06 Pourcelle Charles Armoire refrigeree modulaire, pour la conservation de produits vivants notamment
US5669222A (en) * 1996-06-06 1997-09-23 General Electric Company Refrigeration passive defrost system
MY114473A (en) * 1997-04-08 2002-10-31 Daikin Ind Ltd Refrigerating system
JPH11132580A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Matsushita Refrig Co Ltd 冷蔵庫
JP3888403B2 (ja) * 1997-12-18 2007-03-07 株式会社富士通ゼネラル 空気調和機の制御方法およびその装置
US6687122B2 (en) * 2001-08-30 2004-02-03 Sun Microsystems, Inc. Multiple compressor refrigeration heat sink module for cooling electronic components
DE60129231T2 (de) * 2001-12-05 2008-03-13 Whirlpool Corp., Benton Harbor Verfahren zur Regelung eines Kompressors mit variabler Kühlleistung und nach diesem Verfahren geregelter Kühl- oder Gefrierschrank
JP4075429B2 (ja) * 2002-03-26 2008-04-16 三菱電機株式会社 冷凍空調装置
US6868686B2 (en) * 2002-04-04 2005-03-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Refrigeration cycle apparatus
DE10215586A1 (de) * 2002-04-10 2003-10-23 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg Einrichtung zum Eisfreihalten eines Wärmeaustauscherapparats
KR100484802B1 (ko) * 2002-07-03 2005-04-22 엘지전자 주식회사 두 개의 압축기를 구비한 공기조화기의 제상운전방법
US20040065111A1 (en) * 2002-10-08 2004-04-08 Sun Microsystems, Inc. Field replaceable packaged refrigeration module with thermosyphon for cooling electronic components
JP2004257572A (ja) * 2003-02-24 2004-09-16 Gac Corp 冷却ショーケース

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005075901A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004006271A1 (de) 2005-08-25
US20070220910A1 (en) 2007-09-27
WO2005075901A1 (de) 2005-08-18

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