EP2159518A2 - Kühl- und/oder Gefriergerät - Google Patents

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EP2159518A2
EP2159518A2 EP20090011222 EP09011222A EP2159518A2 EP 2159518 A2 EP2159518 A2 EP 2159518A2 EP 20090011222 EP20090011222 EP 20090011222 EP 09011222 A EP09011222 A EP 09011222A EP 2159518 A2 EP2159518 A2 EP 2159518A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
cooling
cross
freezer
refrigerator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20090011222
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Dipl.-Ing. Ertel
Thomas Dipl.-Ing. Gindele
Matthias Wiest
Didier Dipl.-Ing Siegel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Original Assignee
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH filed Critical Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Publication of EP2159518A2 publication Critical patent/EP2159518A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F25B9/145—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator and / or freezer with a heat transfer circuit comprising a thermoacoustic cooler, at least one pump for conveying the heat transfer medium, at least one cold heat exchanger for cooling the refrigerator and / or freezer compartment of the device and at least one hot heat exchanger for cooling of the heat transfer medium comprises.
  • Thermoacoustic cooling uses the effect that acoustic waves (sound waves) can generate inhomogeneous temperature distributions at limiting contact surfaces.
  • the working medium eg helium
  • a resonator eg loudspeaker
  • the working medium is guided back and forth by the longitudinal waves in a so-called stack.
  • This stack is preferably made of a material with high heat capacity and low thermal conductivity. Due to the longitudinal oscillation, this is locally heated and cooled by compression and expansion of the working medium.
  • the simplified model looks at many gas packets lying side by side in their cooperation remove heat from one heat exchanger (cold reservoir) and transport it by one oscillation amplitude per gas package along the stack to the other heat exchanger (warm reservoir). With this process, it is possible to transfer heat from one heat exchanger to another and thus to drive a chiller.
  • a conceivable heat transfer circuit comprises a so-called cold heat exchanger, said thermoacoustic cooler, a warm heat exchanger and a pump for conveying the heat transfer medium through the heat transfer circuit. While the resonator of the thermoacoustic cooler is in operation, the working fluid transfers heat from the first heat exchanger to the second one. Subsequently, the heat is transferred to the heat transfer medium. The heat transfer medium is then conveyed by means of the pump in the warm heat exchanger in which it is cooled. With the same or a second pump, the heat transfer medium is cooled in the cold heat exchanger of the thermoacoustic cooler and fed to the cold circuit.
  • the present invention has for its object to further develop a refrigerator and / or freezer of the type mentioned in an advantageous manner, in particular to the extent that its energy consumption compared to known devices is reduced.
  • a refrigerator and / or freezer with the features of claim 1. Thereafter, it is provided that a refrigerator and / or freezer is provided with a heat carrier circuit, the at least one thermoacoustic cooler, at least one pump for conveying the heat transfer medium, at least one cold heat exchanger for cooling the refrigerator and / or freezer compartment of the device and at least one warm heat exchanger for cooling the heat transfer medium comprises.
  • the warm heat exchanger has a cross section between 14 mm 2 and 54 mm 2 .
  • the warm heat exchanger has a cross section between 24 mm 2 and 44 mm 2 , preferably between 30 mm 2 and 38 mm 2 and particularly preferably between 32 mm 2 and 36 mm 2 .
  • a particularly preferred value is 34 mm 2 .
  • the invention further relates to a refrigerator and / or freezer with the features of claim 3.
  • a refrigerator and / or freezer is provided with a heat carrier circuit, the at least one thermoacoustic cooler, at least one pump for conveying the heat transfer medium , At least one cold heat exchanger for cooling the cooling and / or freezing space of the refrigerator and / or freezer and at least one hot heat exchanger for cooling the heat transfer medium comprises, wherein the cold heat exchanger has a cross section between 30 mm 2 and 70 mm 2 .
  • the cold heat exchanger has a cross section between 40 mm 2 and 60 mm 2 , preferably between 46 mm 2 and 54 mm 2 and particularly preferably between 48 mm 2 and 52 mm 2 .
  • a particularly suitable value for the cross-sectional area of the cold heat exchanger is 50 mm 2 .
  • cross-section in the context of the present invention means the internal cross-section, i. to understand the available for the heat transfer medium flow cross section of the or the heat exchanger.
  • the stated values can be absolute values or even mean values.
  • the advantage of a large cross section lies in the comparatively low pressure loss and in a resulting low energy consumption of the pump conveying the heat transfer medium.
  • the advantages of a small cross-section are the comparatively small capacity, which leads to a short defrosting phase and brings a better cooling capacity.
  • an optimal compromise between the cooling capacity on the one hand and the energy consumption by the pump on the other hand is achieved. All in all is achieved by the present invention, a low power consumption of the thermoacoustic cooler in a refrigerator and / or freezer.
  • cooling device is designed according to claim 3 or 4 according to the characterizing part of one of claims 1 or 2.
  • the cross-sectional area of the warm and / or cold heat exchanger may be constant, i. Do not change or hardly change along the flow path.
  • cross-sectional area of the warm and / or the cold heat exchanger is variable, i. It changes along the flow path of the heat transfer medium through the heat exchanger (s) and that the cross-sectional values according to claims 1 to 4 are mean values.
  • the warm heat exchanger and / or the cold heat exchanger consists of a tube or of two or more than two tubes, which can be parallel. It is therefore conceivable the division of the heat transfer medium to several tubes.
  • the cross-sectional values according to claims 1 to 4 may be the total cross-sectional area of the two or more than two tubes, i. around the sum of the cross sections of the individual tubes. In this case, instead of a tube, a plurality of tubes with a smaller cross-sectional area can thus be provided.
  • the tubes may be round in cross-section or may have any other cross-sectional shape.
  • the present invention further relates to a refrigerator and / or freezer with the features of claim 10.
  • a refrigerator and / or freezer is provided with a heat carrier circuit, the at least one thermo-acoustic cooler, at least one pump for conveying the Heat transfer medium, at least one cold heat exchanger for cooling the refrigerator and / or freezer compartment of the device and at least one warm heat exchanger for cooling the heat transfer medium, wherein the cross-sectional area of the cold heat exchanger is greater than the cross-sectional area of the warm heat exchanger.
  • the mean value of the cross-sectional area of the cold heat exchanger is greater than the mean value of the cross-sectional area of the warm heat exchanger.
  • the invention also covers the case in which the cross-sectional areas of both heat exchangers, that is to say the heat exchangers on the cold and on the warm side of the heat transfer medium circuit, are identical.
  • the refrigerator and / or freezer is designed according to the characterizing part of one of claims 1 to 9.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a heat carrier circuit according to the invention for a refrigerator and / or freezer with a thermo-acoustic cooler 10.
  • the thermoacoustic cooler 10 is located between a cold part circuit 20 and a warm part circuit 30, which are each connected to one side of the thermoacoustic cooler 10.
  • the partial circuit 20 in this case has a pump 21 which is arranged downstream of the thermoacoustic cooler 10 in the cold partial circuit 20.
  • the cold partial circuit 20 with a pump 21 and two series-connected cold heat exchanger 23, 24 executed.
  • the first cold heat exchanger 24 may be assigned to the freezer compartment and the second cold heat exchanger 23 to the refrigerator compartment of the refrigerator and / or freezer.
  • the warm part circuit 30 has an air-cooled, mounted on the outside of the refrigerator and / or freezer warm heat exchanger 32, which serves for heat removal from the heat transfer medium into the environment.
  • the heat transfer medium in the warm part circuit 30 is thereby promoted by the pump 31.
  • the cold heat exchangers 23, 24 are arranged in the cooling and / or freezing space or around the cooling and / or freezing space in order to cool or remove heat from the cooling and / or freezing space.
  • heat transfer medium is led to the pump 21 and then pumped through the cold heat exchanger 23, 24.
  • the heat transfer medium is returned to the thermoacoustic cooler 10 after passing through the cold heat exchanger 23, 24.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a heat carrier circuit with thermoacoustic cooler 10.
  • the cold partial circuit 20 is designed with a large, cold heat exchanger 24.
  • a fan 40 By means of a fan 40 while warm air from the refrigerator and / or freezer compartment of the refrigerator and / or freezer is supplied. This forced convection can be used to dry any adhering moisture.
  • an improved heat transfer from the cooling and / or freezing space to the corresponding heat exchanger (s) is achieved.
  • the heat absorption by the cold heat exchanger 24 is thus effected essentially by the air supplied by the fan, as is already known in comparable form from so-called NoFrost devices.
  • Fig. 3 shows the schematic structure of a thermo-acoustic cooler 10, which includes two heat exchanger units 14, 18, which may be designed as a structural unit or separated from each other. These heat exchanger units 14, 18 are made of a material with high thermal conductivity or have such a material. Due to the sound waves generated by the resonator 12, the gas molecules are heated in the stack 16 and transport heat from the cold heat exchanger 18 to the warm heat exchanger 14. Accordingly, the heat transfer medium, which is passed through the heated heat exchanger unit 14, undergoes heating and the heat transfer medium, the is passed through the cooled heat exchanger unit 18, a cooling. In this case, the cold heat exchanger 18 communicates with the cold part circuit 20 and the warm heat exchanger 14 with the warm part circuit 30 in connection.
  • the present invention provides an optimal compromise between these parameters and thus allows to provide a refrigerator with a thermoacoustic cooling, which has a low energy consumption.
  • the cold heat exchanger 23, 24 and / or the warm heat exchanger 32 may consist of a single tube or two or more than two tubes, which are flowed through by the heat transfer medium.
  • the two or more than two tubes can be laid in parallel. However, this is not absolutely necessary.
  • the partial circuits 20, 30 can be designed as desired. In this context, e.g. conceivable, by means of valves and associated control the subcircuits 20, 30 again to divide.
  • the partial circuit 20 can be divided into two sub-circuits, each having a cold or one of the cold heat exchanger 23, 24. It can also be provided that e.g. Divert at 3-way valves bypass lines, by means of which the partial circuits 20, 30 can be connected, so that the thermo-acoustic cooler 10 is no longer flowed through with appropriate valve position.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf, der wenigstens einen thermoakustischen Kühler (10), wenigstens eine Pumpe (21) zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23,24) zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher (32) zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst, wobei der warme Wärmetauscher (32) eine Querschnittsfläche zwischen 14 mm 2 und 54 mm 2 aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf, der einen thermoakustischen Kühler, wenigstens eine Pumpe zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Gerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst.
  • Bei der thermoakustischen Kühlung wird der Effekt genutzt, dass akustische Wellen (Schallwellen) inhomogene Temperaturverteilungen an begrenzenden Kontaktflächen erzeugen können. Zum Beispiel wird durch einen Resonator (z.B. Lautsprecher) das Arbeitsmedium (z.B. Helium) zu monochromatischen Schwingungen hoher Intensität angeregt. Das Arbeitsmedium wird durch die longitudinalen Wellen in einem sogenannten Stack hin und hergeleitet. Dieser Stack besteht vorzugsweise aus einem Material mit hoher Wärmekapazität und geringer Wärmeleitfähigkeit. Durch die longitudinale Schwingung wird nun durch Kompression und Expansion des Arbeitsmediums dieses lokal erwärmt und abgekühlt. Im vereinfachten Modell werden viele nebeneinander liegende Gaspakete betrachtet, die in ihrer Zusammenarbeit dem einen Wärmetauscher (kaltes Reservoir) Wärme entnehmen und jeweils um eine Schwingungsamplitude pro Gaspaket längs des Stacks zum anderen Wärmetauscher (warmes Reservoir) transportieren. Mit diesem Prozeß ist es möglich, Wärme von einem Wärmeüberträger auf einen anderen zu übertragen und somit eine Kältemaschine anzutreiben.
  • Ein denkbarer Wärmeträgerkreislauf umfaßt einen sogenannten kalten Wärmetauscher, den genannten thermoakustischen Kühler, einen warmen Wärmetauscher und eine Pumpe zur Förderung des Wärmeträgermediums durch den Wärmeträgerkreislauf. Während der Resonator des thermoakustischen Kühlers in Betrieb ist überträgt das Arbeitsmedium Wärme vom ersten Wärmeüberträger auf den zweiten. Anschließend wird die Wärme auf das Wärmeträgermedium übertragen. Das Wärmeträgermedium wird dann mittels der Pumpe in den warmen Wärmetauscher gefördert, in dem es abgekühlt wird. Mit derselben oder einer zweiten Pumpe wird das Wärmeträgermedium im kalten Wärmetauscher des thermoakustischen Kühlers abgekühlt und dem kalten Kreislauf zugeführt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass dessen Energieverbrauch gegenüber bekannten Geräten verringert wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf versehen ist, der wenigstens einen thermoakustischen Kühler, wenigstens eine Pumpe zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Gerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst. Dabei weist der warme Wärmetauscher einen Querschnitt zwischen 14 mm2 und 54 mm2 auf.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der warme Wärmetauscher einen Querschnitt zwischen 24 mm2 und 44 mm2, vorzugsweise zwischen 30 mm2 und 38 mm2 und besonders bevorzugt zwischen 32 mm2 und 36 mm2 aufweist. Ein besonders bevorzugter Wert liegt bei 34 mm2.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 3. Danach ist vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf versehen ist, der wenigstens einen thermoakustischen Kühler, wenigstens eine Pumpe zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst, wobei der kalte Wärmetauscher einen Querschnitt zwischen 30 mm2 und 70 mm2 aufweist.
  • Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der kalte Wärmetauscher einen Querschnitt zwischen 40 mm2 und 60 mm2, vorzugsweise zwischen 46 mm2 und 54 mm2 und besonders bevorzugt zwischen 48 mm2 und 52 mm2 aufweist. Ein besonders geeigneter Wert für die Querschnittsfläche des kalten Wärmetauschers liegt bei 50 mm2 .
  • Unter dem Begriff "Querschnitt" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Innenquerschnitt, d.h. der für das Wärmeträgermedium zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt des bzw. der Wärmetauscher zu verstehen. Es kann sich bei den angegebenen Werten um Absolutwerte oder auch um Mittelwerte handeln.
  • Grundsätzlich liegt der Vorteil eines großen Querschnitts in dem vergleichsweise geringen Druckverlust und in einer daraus resultierenden geringen Energieaufnahme der das Wärmeträgermedium fördernden Pumpe. Die Vorteile eines kleinen Querschnitts liegen in der vergleichsweise geringen Füllmenge, was zu einer kurzen Abtauphase führt und eine bessere Kälteleistung mit sich bringt. Durch die vorliegende Erfindung wird ein optimaler Kompromiss zwischen der Kälteleistung einerseits und der Energieaufnahme durch die Pumpe andererseits erzielt. Insgesamt wird durch die vorliegende Erfindung ein geringer Energieverbrauch des thermoakustischen Kühlers in einem Kühl- und/oder Gefriergerät erzielt.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn sowohl der kalte Wärmetauscher als auch der warme Wärmetauscher die oben genannten bevorzugten Querschnittswerte aufweist. Demgemäß besteht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass das Kühlgerät nach Anspruch 3 oder 4 gemäß dem kennzeichnenden Teil eines der Ansprüche 1 oder 2 ausgeführt ist.
  • Die Querschnittsfläche des warmen und/oder des kalten Wärmetauscher kann konstant sein, d.h. sich entlang des Strömungsweges nicht oder kaum ändern.
  • Denkbar ist es jedoch auch, dass die Querschnittsfläche des warmen und/oder des kalten Wärmetauschers variabel ist, d.h. sich entlang des Strömungsweges des Wärmeträgermediums durch den bzw. die Wärmetauscher ändert und dass es sich bei den Querschnittswerten gemäß der Ansprüche 1 bis 4 um Mittelwerte handelt.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der warme Wärmetauscher und/oder der kalte Wärmetauscher aus einem Rohr oder aus zwei oder mehr als zwei Rohren besteht, die parallel verlaufen können. Denkbar ist somit die Aufteilung des Wärmeträgermediums auf mehrere Rohre.
  • Sofern der warme Wärmetauscher und/oder der kalte Wärmetauscher aus zwei oder mehr als zwei Rohren besteht, kann es sich bei den Querschnittswerten gemäß der Ansprüche 1 bis 4 um die Gesamtquerschnittsfläche der zwei oder mehr als zwei Rohre handeln, d.h. um die Summe der Querschnitte der einzelnen Rohre. In diesem Fall können somit anstelle eines Rohres mehrere Rohre mit kleinerer Querschnittsfläche vorgesehen sein.
  • Die Rohre können im Querschnitt rund sein oder auch eine beliebige andere Querschnittsform aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Danach ist vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf versehen ist, der wenigstens einen thermoakustischen Kühler, wenigstens eine Pumpe zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Gerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst, wobei die Querschnittsfläche des kalten Wärmetauschers größer ist als die Querschnittsfläche des warmen Wärmetauschers. Handelt es sich um Querschnittsflächen, die sich entlang des Strömungsweges ändern, kann vorgesehen sein, dass der Mittelwert der Querschnittsfläche des kalten Wärmetauschers größer ist als der Mittelwert der Querschnittsfläche des warmen Wärmetauschers. Von der Erfindung ist jedoch selbstverständlich auch eine Ausführung mit konstanten oder mit im Wesentlichen konstanten, d.h. sich entlang des Strömungsweges nicht oder nicht wesentlich ändernden Querschnittsflächen erfasst. Denkbar ist es beispielsweise, dass die Querschnittsfläche des kalten Wärmetauschers die des warmen Wärmetauschers um Werte im Bereich > 0 bis 25 mm2 übersteigt.
  • Grundsätzlich ist von der Erfindung jedoch auch der Fall erfasst, dass die Querschnittsflächen beider Wärmetauscher, also der Wärmetauscher auf der kalten und auf der warmen Seite des Wärmeträgerkreislaufs, identisch sind.
  • Vorzugsweise ist das Kühl- und/oder Gefriergerät dabei gemäß dem kennzeichnenden Teil eines der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt.
    • Fig. 1:
    eine schematische Zeichnung eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermoakustischen Kühler;
    Fig. 2:
    eine schematische Zeichnung eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermoakustischen Kühler in einer weiteren Ausführungsform;
    Fig. 3:
    eine schematische Darstellung eines thermoakustischen Kühlers.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeträgerkreislaufs für ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem thermoakustischen Kühler 10. Dabei befindet sich der thermoakustische Kühler 10 zwischen einem kalten Teilkreislauf 20 und einem warmen Teilkreislauf 30, die jeweils an einer Seite des thermoakustischen Kühlers 10 angeschlossen sind. Der Teilkreislauf 20 weist dabei eine Pumpe 21 auf, die stromabwärts des thermoakustischen Kühlers 10 im kalten Teilkreislauf 20 angeordnet ist.
  • Dabei ist der kalte Teilkreislauf 20 mit einer Pumpe 21 und zwei seriell geschalteten kalten Wärmetauscher 23, 24 ausgeführt. Dabei kann der erste kalte Wärmetauscher 24 dem Gefrierteil und der zweite kalte Wärmetauscher 23 dem Kühlteil des Kühl- und/oder Gefriergerätes zugeordnet sein.
  • Der warme Teilkreislauf 30 weist einen luftgekühlten, an der Außenseite des Kühl- und/oder Gefriergerätes angebrachten warmen Wärmetauscher 32 auf, der zur Wärmeabfuhr aus dem Wärmeträgermedium in die Umgebung dient. Das Wärmeträgermedium im warmen Teilkreislauf 30 wird dabei durch die Pumpe 31 gefördert.
  • Die kalten Wärmetauscher 23, 24 sind im Kühl- und/oder Gefrierraum oder um den Kühl- und/oder Gefrierraum herum angeordnet, um den Kühl- und/oder Gefrierraum zu kühlen bzw. Wärme aus diesem abzuführen. Über die Leitung 22 wird Wärmeträgermedium zur Pumpe 21 geführt und danach durch die kalten Wärmetauscher 23, 24 gepumpt. Mittels der Leitung 25 wird das Wärmeträgermedium nach Durchlaufen der kalten Wärmetauscher 23, 24 zum thermoakustischen Kühler 10 zurückgeführt.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermoakustischem Kühler 10. Vergleichbare Komponenten sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Dabei ist der kalte Teilkreislauf 20 mit einem großen, kalten Wärmetauscher 24 ausgeführt. Mittels eines Ventilators 40 wird dabei warme Luft aus dem Kühl- und/oder Gefrierraum des Kühl- und/oder Gefriergerätes zuführt. Durch diese Zwangskonvektion kann eventuell anhaftende Feuchtigkeit getrocknet werden. Ferner wird ein verbesserter Wärmeübergang vom Kühl- und/oder Gefrierraum auf den/die entsprechenden Wärmetauscher erreicht. Die Wärmeaufnahme durch den kalten Wärmetauscher 24 erfolgt somit im Wesentlichen durch die durch den Ventilator zugeführte Luft, wie dies in vergleichbarer Form bereits aus sogenannten NoFrost-Geräten bekannt ist.
  • Fig. 3 zeigt den schematischen Aufbau eines thermoakustischen Kühlers 10, der zwei Wärmetauschereinheiten 14, 18 umfasst, die als bauliche Einheit oder auch voneinander getrennt ausgeführt sein können. Diese Wärmetauschereinheiten 14, 18 bestehen aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit oder weisen ein solches Material auf. Durch die durch den Resonator 12 erzeugten Schallwellen werden die Gasmoleküle im Stack 16 erwärmt und transportieren Wärme von dem kalten Wärmeüberträger 18 auf den warmen Wärmeüberträger 14. Dementsprechend erfährt das Wärmeträgermedium, das durch die erwärmte Wärmetauschereinheit 14 geführt wird, eine Erwärmung und das Wärmeträgermedium, das durch die abgekühlte Wärmetauschereinheit 18 geführt wird, eine Abkühlung. Dabei steht der kalte Wärmeüberträger 18 mit dem kalten Teilkreislauf 20 und der warme Wärmeüberträger 14 mit dem warmen Teilkreislauf 30 in Verbindung.
  • In dem hier dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 ist vorgesehen, dass der mittlere Strömungsquerschnitt der kalten Wärmetauschers 23, 24 bei 50 mm2 liegt und dass der mittlere Strömungsquerschnitt des warmen Wärmetauschers 32 bei 34 mm2 liegt.
  • Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Energieaufnahme der Pumpe (n) 21, 31 vergleichsweise gering und die Kälteleistung der Wärmetauscher 23, 24, 32 vergleichsweise groß ist. Die vorliegende Erfindung stellt einen optimalen Kompromiss zwischen diesen Parametern dar und erlaubt es somit, ein Kühl- bzw. Gefriergerät mit thermoakustischer Kühlung bereitzustellen, das eine geringe Energieaufnahme aufweist.
  • Der kalte Wärmetauscher 23, 24 und/oder der warme Wärmetauscher 32 kann aus einem einzigen Rohr oder aus zwei oder auch aus mehr als zwei Rohren bestehen, die von dem Wärmeträgermedium durchströmt werden. Dabei können die zwei oder mehr als zwei Rohre parallel verlegt sein. Zwingend erforderlich ist dies jedoch nicht.
  • Grundsätzlich können die Teilkreisläufe 20, 30 beliebig ausgeführt sein. In diesem Zusammenhang ist z.B. denkbar, mittels Ventilen und zugehöriger Steuerung die Teilkreisläufe 20, 30 nochmals zu unterteilen. So kann der Teilkreislauf 20 in zwei Unterkreisläufe unterteilt werden, die jeweils einen kalten oder einen der kalten Wärmetauscher 23, 24 aufweisen. Auch kann vorgesehen sein, dass z.B. an 3-Wege-Ventilen Bypassleitungen abzweigen, mittels der die Teilkreisläufe 20, 30 verbunden werden können, so dass der thermoakustische Kühler 10 bei entsprechender Ventilstellung nicht mehr durchströmt wird.

Claims (11)

  1. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf, der wenigstens einen thermoakustischen Kühler (10), wenigstens eine Pumpe (31, 32) zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher (32) zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der warme Wärmetauscher (32) eine Querschnittsfläche zwischen 14 mm2 und 54 mm2 aufweist.
  2. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der warme Wärmetauscher (32) eine Querschnittsfläche zwischen 24 mm2 und 44 mm2, vorzugsweise zwischen 30 mm2 und 38 mm2 und besonders bevorzugt zwischen 32 mm2 und 36 mm2 aufweist.
  3. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf, der wenigstens einen thermoakustischen Kühler (10), wenigstens eine Pumpe (31, 32) zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher (32) zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der wenigstens eine kalte Wärmetauscher (23, 24) eine Querschnittsfläche zwischen 30 mm2 und 70 mm2 aufweist.
  4. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine kalte Wärmetauscher (23, 24) eine Querschnittsfläche zwischen 40 mm2 und 60 mm2, vorzugsweise zwischen 46 mm2 und 54 mm2 und besonders bevorzugt zwischen 48 mm2 und 52 mm2 aufweist.
  5. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 oder 2 ausgeführt ist.
  6. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des warmen und/oder des/der kalten Wärmetauscher (23, 24, 32) konstant ist.
  7. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des warmen und/oder des/der kalten Wärmetauscher (23, 24, 32) variabel ist und dass es sich bei den Querschnittswerten gemäß der Ansprüche 1 bis 4 um Mittelwerte handelt.
  8. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der warme Wärmetauscher (32) und/oder der/die kalte Wärmetauscher (23, 24) aus einem Rohr oder aus zwei oder mehr als zwei vorzugsweise parallel verlaufenden Rohren besteht.
  9. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der warme Wärmetauscher (32) und/oder der/die kalte Wärmetauscher (23, 24) aus zwei oder mehr als zwei parallel verlaufenden Rohren besteht und dass es sich bei den Querschnittswerten gemäß der Ansprüche 1 bis 4 um die Gesamtquerschnittsfläche der zwei oder mehr als zwei Rohre handelt.
  10. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Wärmeträgerkreislauf, der wenigstens einen thermoakustischen Kühler (10), wenigstens eine Pumpe (31, 32) zur Förderung des Wärmeträgermediums, wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes sowie wenigstens einen warmen Wärmetauscher (32) zur Kühlung des Wärmeträgermediums umfasst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Querschnittsfläche des warmen Wärmetauschers (32) geringer ist als die Querschnittsfläche des wenigstens einen kalten Wärmetauschers (23, 24).
  11. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät gemäß dem kennzeichnenden Teils eines der Ansprüche 1 bis 9 ausgeführt ist.
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