EP2159519A2 - Kühl- und/oder Gefriergerät - Google Patents

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Publication number
EP2159519A2
EP2159519A2 EP09011093A EP09011093A EP2159519A2 EP 2159519 A2 EP2159519 A2 EP 2159519A2 EP 09011093 A EP09011093 A EP 09011093A EP 09011093 A EP09011093 A EP 09011093A EP 2159519 A2 EP2159519 A2 EP 2159519A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
cold
warm
cooling
control means
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Withdrawn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
EP09011093A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2159519A3 (de
Inventor
Thomas Ertel
Thomas Gindele
Holger Jendrusch
Dietmar Blersch
Eugen Schmid
Matthias Wiest
Didier 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 EP2159519A2 publication Critical patent/EP2159519A2/de
Publication of EP2159519A3 publication Critical patent/EP2159519A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/06—Removing frost
    • F25D21/12—Removing frost by hot-fluid circulating system separate from the refrigerant system
    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a refrigerator and / or freezer with a thermoacoustic cooler, with a cold heat exchanger for cooling the refrigerator and / or freezer compartment of the device and with control means, wherein the control means are designed such that in the cooling mode of the device in the thermoacoustic cooler cooled heat transfer medium is fed to the cold heat exchanger.
  • 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.
  • a conceivable refrigeration cycle includes a cold heat exchanger, the thermoacoustic cooler, a warm heat exchanger and a pump for conveying the heat transfer medium. While the resonator of the thermoacoustic cooler is running, the heat transfer medium flowing through the thermoacoustic cooler is heated in a heat exchanger and then guided by means of said pump in the warm heat exchanger, in which it is cooled.
  • the warm heat exchanger corresponds in its function to the condenser of a well-known cooling circuit with compressor, condenser and evaporator. Meanwhile, in the second heat exchanger in the thermoacoustic cooler, the heat transfer medium is cooled and then flows through the cold heat exchanger, which is usually located in the refrigerator or freezer or in its area and serves to absorb heat from this room.
  • the cold heat exchanger which is arranged in or in the region of the refrigerator and / or freezer compartment ices, so that there is a need to defrost this.
  • Defrosting usually takes place with the pump switched off and with the thermoacoustic cooler switched off and until a certain temperature value has been reached or exceeded.
  • the cooling circuit is again put into operation as described above and there is a cooling of the cooling or freezing space by means of the flowed through by the cold heat transfer medium cold heat exchanger.
  • the present invention has for its object to develop a refrigerator and / or freezer of the type mentioned in an advantageous manner, in particular to the effect that the defrost duration is reduced.
  • a refrigerator and / or freezer has a thermo-acoustic cooler, at least one cold heat exchanger for cooling the refrigerator and / or freezer compartment of the refrigerator and / or freezer and control means, wherein the control means are designed such that in the Cooling mode of the refrigerator and / or freezer, the cooled in the thermoacoustic cooler heat transfer medium is supplied to the at least one cold heat exchanger. Furthermore, the control means are designed such that in the defrost mode of the refrigerator and / or freezer the thermoacoustic cooler is switched off and / or that the heat transfer medium heated in the thermoacoustic cooler is fed to the at least one cold heat exchanger.
  • thermoacoustic cooler Notwithstanding the cooling operation, in which the heat exchanger medium cooled in the thermoacoustic cooler is supplied to the cold heat exchanger, it is now provided in the defrosting mode that the heat transfer medium heated in the thermoacoustic cooler is fed to the cold heat exchanger, whereby its temperature increases more rapidly and the defrost duration increases is reduced accordingly. It is also conceivable to switch off the thermoacoustic cooler in the defrost mode of the device as the heat transfer medium pump continues to run. A change of any valve circuit is not required.
  • control means in the flow direction of the heat transfer medium upstream of the thermoacoustic cooler and upstream of the at least one cold heat exchanger comprise at least one valve and a valve control.
  • the valves may be, for example, bistable or monostable valves.
  • the refrigerator and / or freezer further comprises at least one hot heat exchanger and that one of the valves between the hot heat exchanger and the thermo-acoustic cooler is arranged.
  • control means are further designed such that in the defrost mode of the refrigerator and / or freezer by means of at least one pump warm heat transfer medium is conveyed from the hot heat exchanger to the at least one cold heat exchanger.
  • This advantageous embodiment is therefore based on the idea to promote warm heat transfer medium of the warm heat exchanger directly or indirectly in the cold heat exchanger to accelerate the defrosting of the cold heat exchanger. This promotion is made for example by means of a during the defrosting at least temporarily in operation pump, which is preferably the said pump of the cooling circuit, which carries out the promotion of the heat transfer medium in the cooling mode.
  • control means are designed such that promotes at least one pump during the entire duration in which the refrigerator and / or freezer is in the defrost mode or even during one or more periods during defrosting.
  • the phase during which it is in defrost mode may be termed Defrost Phase.
  • control means are designed such that the pump promotes at least in the initial phase of the defrosting phase.
  • the heat transfer medium in the hot heat exchanger is relatively warm and is therefore particularly suitable for reducing the defrost time of the cold heat exchanger.
  • the heat transfer medium contained in the warm heat exchanger has largely cooled and therefore only has a comparatively low temperature, so that it may be provided in this case to turn off the pump or this only slightly heated heat transfer medium does not promote into the cold heat exchanger.
  • control means it is alternatively or additionally possible for the control means to be designed in such a way that the pump delivers at least in the final phase of the defrosting phase.
  • the temperature gradient between the cold heat exchanger and the surrounding air is comparatively small, so that it may be just then useful to promote the defrosting by the supply of warm heat transfer medium from the warm heat exchanger.
  • control means are designed in such a way that at least one pump does not deliver at the beginning and / or end of the defrosting phase.
  • Control means designed as a control means can in this case be designed in such a way that it operates the pump in dependence on which temperature the warm heat exchanger or the heat transfer medium located in it or passing through it has. It is conceivable, for example, to carry out the promotion of the warm heat transfer medium from the warm to the cold heat exchanger only as long as the heat transfer medium located in the warm heat exchanger does not fall below a certain temperature.
  • control means are designed such that the heat transfer medium from the warm heat exchanger via the / on switching from the cooling mode to the defrost mode warm unit / region of the thermoacoustic cooler is guided to the at least one cold heat exchanger .
  • the thermoacoustic cooler has in this embodiment of the invention a cold and a warm area or a cold and a warm unit, which are alternately in the cold or warm state.
  • At least one valve is arranged upstream and downstream of the at least one cold heat exchanger. This results in the advantage over these valves additional lines z. B. to connect to the supply of additional heat transfer medium.
  • thermoacoustic cooler connected to the thermoacoustic cooler, a cold partial circuit and a warm partial circuit is formed, wherein the cold partial circuit has at least one pump, a valve and at least one cold heat exchanger and wherein the hot partial circuit at least one pump and at least one hot heat exchanger having.
  • the cold partial circuit is intended to dissipate heat from the interior of the refrigerator and / or freezer.
  • the warm circuit is used to give heat to the environment.
  • the thermoacoustic cooler sits between the cold and the warm circuit.
  • the cold partial circuit has at least two cold heat exchangers and a lower circuit, which is connected to a valve arranged upstream of the cold heat exchanger and has a cold heat exchanger.
  • this subcircuit is associated with the cooling part of the refrigerator and / or freezer and with the cold heat exchanger therein removes heat from the refrigerator part of the refrigerator and / or freezer.
  • the subcircuit which is associated with the cooling part, be decoupled, so that the rest of the subcircuit can continue to operate cold.
  • the rest of the subcircuit can be advantageously assigned to the freezer or a freezer compartment of the refrigerator and / or freezer.
  • thermoacoustic cooler can advantageously be bridged with a corresponding valve position so that warm heat transfer medium can be pumped from the warm partial circuit via the bypass lines into the cold partial circuit, preferably by means of the pump located in the warm partial circuit. At the same time, the cold heat transfer medium is pumped from the cold partial circuit into the warm partial circuit and warmed up there. As a result, the defrosting process can be significantly accelerated.
  • the second bypass line connects the warm partial circuit with the lower circuit of the cold partial circuit.
  • control means are designed such that the switching from the cooling mode to the defrost mode by a time offset in the control of the valves or by a time delay of the operation of the thermoacoustic cooler or by a reversal of the conveying direction of the heat transfer medium he follows.
  • valves are designed as 3-way valves and / or solenoid valves.
  • thermoacoustic cooler comprises two or more than two heat exchanger units, which are designed such that in these cyclically heating or cooling of the heat transfer medium flowing through them takes place.
  • thermoacoustic cooler consist of a material with a high thermal conductivity or have such a material.
  • thermoacoustic cooler has a sound wave output means, a heat exchanger unit associated with the warm partial circuit, a stack and a heat exchanger unit associated with the cold partial circuit.
  • sound wave output means a sound wave output means
  • heat exchanger unit associated with the warm partial circuit a stack
  • heat exchanger unit associated with the cold partial circuit it is particularly preferred if the sound waves radiated by the sound wave output means are directed directly onto the heat exchanger unit assigned to the warm partial circuit.
  • thermoacoustic cooler comprises a loudspeaker or resonator.
  • thermoacoustic cooler It is also possible for the frequency and / or amplitude applied to the thermoacoustic cooler to be modulated and / or reversed, so that the heat exchanger unit assigned to the cold partial circuit can be heated and / or the heat exchanger unit assigned to the hot partial circuit can be cooled.
  • the frequency and / or amplitude of the thermoacoustic cooler can be adjusted so that the cold heat exchanger unit in the thermoacoustic cooler is warm and, accordingly, the warm heat exchanger unit cold. This has the advantage that, during operation of the thermoacoustic cooler, hot or heated heat transfer medium can enter the cold heat exchanger and significantly reduce the defrost duration.
  • At least one fan is provided, which supplies the at least one cold heat exchanger warm air from the cooling and / or freezing space of the refrigerator and / or freezer.
  • This form of forced convection can be used to dry any adhering moisture.
  • improved heat transfer from the cooling and / or freezing space to the corresponding heat exchanger (s) can be achieved.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a cooling circuit according to the invention for a refrigerator and / or freezer with a thermoacoustic cooler 10.
  • the thermoacoustic cooler 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.
  • Downstream of the pump 21 is a designed as a 3-way valve valve 22, starting from the line 27 starting a cold lower circuit 26 branches.
  • the cold subcircuit 26 in this case has a cold heat exchanger 23 which is associated with the cooling part of a refrigerator and / or freezer.
  • Downstream of the cold heat exchanger 23 and downstream of the valve 22 is another cold heat exchanger 24, which is assigned in the embodiment shown here the freezer compartment of a refrigerator and / freezer. It is possible, with appropriate switching of the valve 22, the cold heat exchanger 23 and 24 to provide parallel with heat transfer medium or inject heat transfer medium into the heat exchanger 23 and 24.
  • the cold heat exchanger 24 Downstream of the cold heat exchanger 24 is another 3-way valve 25, from an outlet 25 "leads back to the thermoacoustic cooler and from the other outlet or valve outlet 25 'branches off a bypass line 40, which leads to the line 34 of the warm part circuit 30
  • the line 34 is a return line 34, which leads the heat transfer medium from the warm heat circuit 30 back to the thermoacoustic cooler 10.
  • the warm part circuit 30 is operated by a pump 31 which pumps the heat transfer medium coming from the thermoacoustic cooler into the warm heat exchanger 32.
  • the warm heat exchanger 32 is, for example, air-cooled and arranged on the outside of the device and serves to dissipate heat from the heat transfer medium into the environment. having.
  • the outlet 33 ' is connected to a further bypass line 42, by means of which warm heat transfer medium can be supplied to the line 27 of the cold Unterkeislaufs 26.
  • the valve outlet 33 ' is locked so that coming from the warm heat exchanger 32 heat transfer medium via the line 34 again the thermoacoustic cooler 10 is supplied.
  • thermo-acoustic cooler 10 may be on or off during defrosting.
  • reversal of the conveying direction is to be understood as meaning that the heat transfer medium flows through the system in the opposite direction to the cooling mode. This can be achieved by reversing the conveying direction of the pump or by the fact that the conveying direction of the pump remains unchanged and the conveying direction of the heat transfer medium is made by a changed line connection.
  • valve outputs 25 'and 33' of the valves 25 and 33 are opened while the other valve outputs 25 ", 33" are closed, it is possible to easily defrost the cold part circuit 20, bypassing the thermoacoustic cooler 10 .
  • the pump 31 is used, by means of which warm cooling medium from the warm partial circuit 30 is guided via the line 42 to the cold part circuit 20, there flows through the cold heat exchanger 23 and 24 and this defrosts.
  • the cycle is then closed for the defrosting process by the bypass line 40, by means of which the cooling medium is fed back to the hot part circuit 30 and via the line 34 of the pump 31 again.
  • the pump 21 in the cold part cycle can be advantageously turned off here.
  • Fig. 2 shows essentially a comparable circuit construction of a cooling circuit of a refrigerator and / or freezer, as in Fig. 1 is shown. However, there are no bypass lines, by means of which the thermoacoustic cooler can be hidden or bypassed.
  • the same or comparable components are provided with the same reference numerals.
  • thermoacoustic cooler 10 For the defrosting process, only the thermoacoustic cooler 10 is switched off in this embodiment, so that the pumps 21, 31 thus convey warm heat transfer medium into the cold part cycle 20. It can also be provided that the pump 21 is not operated. In the case where, for example, the device is detected that the cold heat exchanger 23 located in the subcircuit 26 does not require defrosting, it can be achieved by appropriately blocking the valve 22 that the warm heat transfer medium coming from the warm subcircuit 30 only flows through the cold heat exchanger 24 ,
  • Fig. 3 shows a schematic representation of another embodiment of a cooling circuit with thermoacoustic cooler 10.
  • the cold part 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 cycle 30 is comparable to the one in Fig. 2 illustrated embodiment and has an air-cooled, attached to the outside of the refrigerator and / or freezer warm heat exchanger 32.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of a cooling circuit with thermoacoustic cooler 10.
  • the cold part circuit 20 is designed with a large, cold heat exchanger 24.
  • a fan 50 By means of a fan 50 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 thus takes place essentially by the air supplied by the fan 50, as is already known in comparable form from so-called NoFrost devices.
  • Fig. 5 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 exist 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 is passed through the heated heat exchanger unit, a heating and the heat transfer medium by the cooled heat exchanger unit, a cooling.
  • one or more temperature sensor (s) for detecting the temperature of the cold heat exchangers 23, 24 may be provided.
  • the defrost mode can be started.
  • the detected temperature of the cold heat exchanger 23, 24 is a parameter of several parameters, which are used as a decision criterion for triggering the defrost mode.
  • the thermo-acoustic cooler 10 is turned off during the defrost mode. The switching off and on can be carried out automatically, for example, by the device control.
  • the in Fig. 1 Circuit shown operated so that at least the pump 31 promotes during the entire period or defrosting phase or that only during a period of time which is shorter than the defrosting phase, heat transfer medium is pumped by the pump 31.
  • the pump 31 can be operated alternately with the pump 22, for example as a function of the temperature of the cold heat exchangers 23, 24 detected by means of sensors which are not shown in greater detail.
  • the pump 31 delivers thrust-wise, ie periodically with a predetermined time duration or adjusted according to the detected temperature, to the cold heat exchanger 23, 24.
  • a pump 21, 31 at the beginning and / or promotes the end of defrosting It may equally well be provided that the pump 21, 31 does not deliver at the beginning and not at the end of the defrosting phase, but only in an intervening period within the defrosting phase.
  • bypass lines 40, 42 are unlocked while the thermo-acoustic cooler 10 is hidden. This is achieved by a corresponding position of the valves 22, 25, 33, wherein in particular the valve outputs 25 ', 33' are opened.
  • Fig. 2-4 As shown embodiments may be provided that by means of the control means, the circuits is switched such that the heat transfer medium from the warm heat exchanger 32 via the warm heat exchanger unit 14 of the thermoacoustic cooler 10 to the cold heat exchangers 23, 24 is passed.
  • the valves 22, 25, 33 are open in each case with all valve outputs and block no line.
  • the frequency and / or amplitude applied to the thermoacoustic cooler 10 can be modulated and / or reversed, so that the heat exchanger unit 18 assigned to the cold partial circuit 20 is heated and / or the heat exchanger unit 14 assigned to the hot partial circuit 30 can be cooled.
  • the frequency and / or amplitude of the thermoacoustic cooler 10 can be adjusted so that the cold heat exchanger unit 18 in the thermoacoustic cooler 10 is warm and, accordingly, the warm heat exchanger unit 14 cold. This results in the advantage that during operation of the thermoacoustic cooler 10 warm or heated heat transfer medium in the cold or the heat exchanger 23, 24 and can significantly reduce the defrost time.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem thermoakustischen Kühler (10), mit einem kalten Wärmetauscher (23,24) zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Gerätes sowie mit Steuermitteln, wobei die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass in dem Kühlmodus des Gerätes das in dem thermoakustischen Kühler (10) gekühlte Wärmeträgermedium dem kalten Wärmetauscher (23,24) zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem thermoakustischen Kühler, mit einem kalten Wärmetauscher zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Gerätes sowie mit Steuermitteln, wobei die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass in dem Kühlmodus des Gerätes das in dem thermoakustischen Kühler gekühlte Wärmeträgermedium dem kalten Wärmetauscher zugeführt wird.
  • 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 Kältekreislauf umfasst einen kalten Wärmetauscher, den thermoakustischen Kühler, einen warmen Wärmetauscher und eine Pumpe zur Förderung des Wärmeträgermediums. Während der Resonator des thermoakustischen Kühlers läuft, wird das durch den thermoakustischen Kühler strömende Wärmeträgermedium in einem Wärmeüberträger erwärmt und sodann mittels der genannten Pumpe in den warmen Wärmetauscher geführt, in dem es abgekühlt wird. Der warme Wärmetauscher entspricht dabei in seiner Funktion dem Verflüssiger eines allgemein bekannten Kühlkreislaufs mit Kompressor, Verflüssiger und Verdampfer. Währenddessen wird im zweiten Wärmeüberträger im thermoakustischen Kühler das Wärmeträgermedium abgekühlt und durchströmt anschließend den kalten Wärmetauscher, der sich üblicherweise in dem Kühl- bzw. dem Gefrierraum bzw. in dessen Bereich befindet und zur Aufnahme von Wärme aus diesem Raum dient.
  • Während des Betriebes kann es dazu kommen, dass der kalte Wärmetauscher, der im oder im Bereich des Kühl- und/oder Gefrierraumes angeordnet ist, vereist, so dass die Notwendigkeit besteht, diesen abzutauen. Die Abtauung erfolgt üblicherweise bei abgeschalteter Pumpe und bei abgeschaltetem thermoakustischen Kühler und so lange, bis ein bestimmter Temperaturwert erreicht oder überschritten ist. Anschließend wird der Kühlkreislauf wie oben beschrieben wieder in Betrieb genommen und es erfolgt eine Kühlung des Kühl- bzw. Gefrierraumes mittels des von dem kalten Wärmeträgermedium durchströmten kalten Wärmetauschers.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass die Abtaudauer reduziert wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät einen thermoakustischen Kühler, wenigstens einen kalten Wärmetauscher zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Kühl- und/oder Gefriergeräts sowie Steuermittel aufweist, wobei die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass in dem Kühlmodus des Kühl- und/oder Gefriergerätes das in dem thermoakustischen Kühler gekühlte Wärmeträgermedium dem wenigstens einem kalten Wärmetauscher zugeführt wird. Dabei sind die Steuermittel des Weiteren derart ausgeführt, dass im Abtaumodus des Kühl- und/oder Gefriergerätes der thermoakustische Kühler abgeschaltet wird und/oder dass das in dem thermoakustischen Kühler erwärmte Wärmeträgermedium dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher zugeführt wird. Abweichend von dem Kühlbetrieb, in dem dem kalten Wärmetauscher das in dem thermoakustischen Kühler gekühlte Wärmeträgermedium zugeführt wird, ist in dem Abtaumodus nun vorgesehen, dass das in dem thermoakustischen Kühler erwärmte Wärmeträgermedium dem kalten Wärmetauscher zugeführt wird, wodurch sich dessen Temperatur schneller erhöht und die Abtaudauer dementsprechend reduziert wird. Auch ist es denkbar, bei Weiterlaufen der das Wärmeträgermedium fördernden Pumpe den thermoakustischen Kühler im Abtaumodus des Gerätes abzuschalten. Eine Veränderung einer etwaigen Ventilschaltung ist dabei nicht erforderlich.
  • Es ist denkbar, dass die Steuermittel in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums stromaufwärts des thermoakustischen Kühlers und stromaufwärts des wenigstens einen kalten Wärmetauschers wenigstens ein Ventil sowie eine Ventilsteuerung umfassen. Bei den Ventilen kann es sich beispielsweise um bistabile oder monostabile Ventile handeln.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät ferner wenigstens einen warmen Wärmetauscher aufweist und dass eines der Ventile zwischen dem warmen Wärmetauscher und dem thermoakustischen Kühler angeordnet ist.
  • Darüber hinaus ist es möglich, dass die Steuermittel des Weiteren derart ausgeführt sind, dass in dem Abtaumodus des Kühl- und/oder Gefriergerätes mittels wenigstens einer Pumpe warmes Wärmeträgermedium von dem warmen Wärmetauscher zu dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher gefördert wird. Dieser vorteilhaften Ausgestaltung liegt somit der Gedanke zu Grunde, warmes Wärmeträgermedium von dem warmen Wärmetauscher unmittelbar oder mittelbar in den kalten Wärmetauscher zu fördern, um den Abtauvorgang des kalten Wärmetauschers zu beschleunigen. Diese Förderung wird beispielsweise mittels einer während der Abtauphase wenigstens zeitweise in Betrieb befindlichen Pumpe vorgenommen, bei der es sich vorzugsweise um die genannte Pumpe des Kühlkreislaufes handelt, die im Kühlbetrieb die Förderung des Wärmeträgermediums durchführt.
  • Denkbar ist es, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass wenigstens eine Pumpe während der gesamten Dauer fördert, in der sich das Kühl- und/oder Gefriergerät in dem Abtaumodus befindet oder auch nur während eines oder mehrerer Zeitabschnitte während der Abtauphase. Die Phase, während der sich das in dem Abtaumodus befindet, kann mit dem Begriff Abtauphase bezeichnet sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass die Pumpe wenigstens in der Anfangsphase der Abtauphase fördert. In diesem Zeitabschnitt ist das in dem warmen Wärmetauscher befindliche Wärmeträgermedium vergleichsweise warm und ist daher besonders geeignet, um die Abtaudauer des kalten Wärmetauschers zu verringern.
  • Während der Endphase der Abtauphase kann es dazu kommen, dass sich das in dem warmen Wärmetauscher befindliche Wärmeträgermedium weitgehend abgekühlt hat und daher nur noch eine vergleichsweise geringe Temperatur aufweist, so dass in diesem Fall vorgesehen sein kann, die Pumpe auszuschalten bzw. dieses nur noch geringfügig erwärmte Wärmeträgermedium nicht in den kalten Wärmetauscher zu fördern.
  • Jedoch ist es alternativ oder zusätzlich dazu möglich, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass die Pumpe wenigstens in der Endphase der Abtauphase fördert. In dieser Phase ist der Temperaturgradient zwischen dem kalten Wärmetauscher und der dieser umgebenden Luft vergleichsweise klein, so dass es gerade dann sinnvoll sein kann, das Abtauen durch die Zufuhr von warmem Wärmeträgermedium aus dem warmen Wärmetauscher zu fördern.
  • Ferner ist es möglich, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass wenigstens eine Pumpe nicht zu Beginn und/oder nicht zum Ende der Abtauphase fördert.
  • Denkbar ist es, einen Temperatursensor vorzusehen, der die Temperatur des warmen Wärmetauschers oder des den warmen Wärmetauscher durchströmenden Wärmeträgermediums unmittelbar oder mittelbar erfasst. Das z.B. als Steuereinheit ausgeführten Steuermittel kann in diesem Falle derart ausgeführt sein, dass sie die Pumpe in Abhängigkeit davon betreibt, welche Temperatur der warme Wärmetauscher bzw. das in diesem befindliche oder diesen durchströmende Wärmeträgermedium aufweist. Denkbar ist es, beispielsweise die Förderung des warmen Wärmeträgermediums aus dem warmen in den kalten Wärmetauscher nur solange vorzunehmen, solange das in dem warmen Wärmetauscher befindliche Wärmeträgermedium eine bestimmte Temperatur nicht unterschreitet.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass das Wärmeträgermedium von dem warmen Wärmetauscher über die/den beim Umschalten von dem Kühlmodus auf den Abtaumodus warme Einheit/Bereich des thermoakustischen Kühlers zu dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher geführt wird. Der thermoakustische Kühler weist in dieser Ausgestaltung der Erfindung einen kalten und einen warmen Bereich bzw. eine kalte und eine warme Einheit auf, die sich abwechselnd in dem kalten bzw. warmen Zustand befinden. In dieser Ausgestaltung der Erfindung ist nun vorgesehen, dass die Strömungsführung des aus dem warmen Wärmetauscher strömenden Wärmeträgers zu dem zuletzt warmen Bereich bzw. der zuletzt warmen Einheit des thermoakustischen Kühlers und von dort zu dem abzutauenden kalten Wärmetauscher erfolgt, um eine möglichst hohe Temperatur des warmen Wärmeträgermediums aufrecht zu erhalten.
  • Vorzugsweise ist stromaufwärts und stromabwärts des wenigstens einen kalten Wärmetauschers jeweils wenigstens ein Ventil angeordnet. Dadurch ergibt sich der Vorteil, über diese Ventile zusätzliche Leitungen z. B. zur Zuführung von zusätzlichem Wärmeträgermedium anzuschließen.
  • Darüber hinaus ist denkbar, dass angeschlossen an den thermoakustischen Kühler ein kalter Teilkreislauf und ein warmer Teilkreislauf ausgebildet ist, wobei der kalte Teilkreislauf wenigstens eine Pumpe, ein Ventil und wenigstens einen kalten Wärmetauscher aufweist und wobei der warme Teilkreislauf wenigstens eine Pumpe und wenigstens einen warmen Wärmetauscher aufweist. Dabei ist der kalte Teilkreislauf dafür vorgesehen, Wärme aus dem Innenraum des Kühl- und/oder Gefriergerätes abzuführen. Der warme Teilkreislauf dient dazu, Wärme an die Umgebung abzugeben. Der thermoakustische Kühler sitzt dabei zwischen dem kalten und dem warmen Teilkreislauf.
  • Weiter ist denkbar, dass der kalte Teilkreislauf wenigstens zwei kalte Wärmetauscher und einen Unterkreislauf aufweist, der an einem stromaufwärts der kalten Wärmetauscher angeordneten Ventil angeschlossen ist und einen kalten Wärmetauscher aufweist.
  • Vorzugsweise ist dieser Unterkreislauf dem Kühlteil des Kühl- und/oder Gefriergerätes zugeordnet und entzieht mit dem darin befindlichen kalten Wärmetauscher dem Kühlteil des Kühl- und/oder Gefriergerätes Wärme. Mittels des stromaufwärts angeordneten Ventils kann der Unterkreislauf, der dem Kühlteil zugeordnet ist, entkoppelt werden, so dass der übrige Teilkreislauf weiter kalt betrieben werden kann. Der übrige Teilkreislauf kann dabei vorteilhafterweise dem Gefrierteil bzw. einem Gefrierteil des Kühl- und/oder Gefriergerätes zugeordnet sein.
  • Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass Bypassleitungen zur Umgehung des thermoakustischen Kühlers vorgesehen sind, wobei eine erste Bypassleitung am stromabwärts der kalten Wärmetauscher angeordneten Ventil angeschlossen ist und den kalten Teilkreislauf mit dem warmen Teilkreislauf verbindet und wobei eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die an einem Ventil im warmen Teilkreislauf angeschlossen ist und den warmen Teilkreislauf mit dem kalten Teilkreislauf verbindet. So kann vorteilhafterweise bei entsprechender Ventilstellung der thermoakustische Kühler überbrückt werden, so dass warmes Wärmeträgermedium aus dem warmen Teilkreislauf über die Bypassleitungen in den kalten Teilkreislauf gepumpt werden kann, vorzugsweise mittels der im warmen Teilkreislauf befindlichen Pumpe. Zugleich wird das kalte Wärmeträgermedium aus dem kalten Teilkreislauf in den warmen Teilkreislauf gepumpt und dort aufgewärmt. Hierdurch kann der Abtauvorgang deutlich beschleunigt werden.
  • Bevorzugt wird es, wenn die zweite Bypassleitung den warmen Teilkreislauf mit dem Unterkreislauf des kalten Teilkreislaufs verbindet.
  • Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass die Umschaltung von dem Kühlmodus auf den Abtaumodus durch einen zeitlichen Versatz in der Ansteuerung der Ventile oder durch einen zeitlichen Versatz des Betriebes des thermoakustischen Kühlers oder durch eine Umkehr der Förderrichtung des Wärmeträgermediums erfolgt.
  • Denkbar ist es somit, beim Umschalten von dem Kühlmodus auf den Abtaumodus oder auch bei dem Umschalten von dem Abtaumodus auf den Kühlmodus den thermoakustischen Kühler unverändert weiterzubetreiben und die Strömungsführung des Wärmeträgermediums nur durch einen zeitlichen Versatz der Ventilsteuerung zu ändern. Dabei muss die Pumpe, die den kalten Kreislauf betreibt, ausgeschaltet sein.
  • Weiter ist denkbar, dass die Ventile als 3-Wege-Ventile und/oder Magnetventile ausgeführt sind.
  • Denkbar ist ferner, dass der thermoakustische Kühler zwei oder mehr als zwei Wärmetauschereinheiten umfasst, die derart ausgeführt sind, dass in diesen zyklisch eine Erwärmung oder Abkühlung des diese durchströmenden Wärmeträgermediums erfolgt.
  • Es wird bevorzugt, wenn die Wärmetauschereinheiten des thermoakustischen Kühlers aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen oder ein solches Material aufweisen.
  • Des Weiteren ist denkbar, dass der thermoakustische Kühler ein Schallwellenabgabemittel, eine dem warmen Teilkreislauf zugeordnete Wärmetauschereinheit, einen Stack und eine dem kalten Teilkreislauf zugeordnete Wärmetauschereinheit aufweist. Besonders bevorzugt wird in diesem Zusammenhang, wenn die vom Schallwellenabgabemittel abgestrahlten Schallwellen direkt auf die dem warmen Teilkreislauf zugeordneten Wärmetauschereinheit gerichtet sind.
  • Es ist ferner denkbar, dass das Schallwellenabgabemittel des thermoakustischen Kühlers einen Lautsprecher bzw. Resonator umfasst.
  • Es ist des weiteren möglich, dass die am thermoakustischen Kühler anliegende Frequenz und/oder Amplitude modulierbar und/oder umkehrbar ist, so dass die dem kalten Teilkreislauf zugeordnete Wärmetauschereinheit erwärmbar und/oder die dem warmen Teilkreislauf zugeordnete Wärmetauschereinheit abkühlbar ist. So kann zur Reduzierung der Abkühldauer vorteilhafterweise die Frequenz und/oder Amplitude des thermoakustischen Kühlers derart angepasst werden, dass die kalte Wärmetauschereinheit im thermoakustischen Kühler warm wird und dementsprechend die warme Wärmetauschereinheit kalt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass während des Betriebes des thermoakustischen Kühlers warmes bzw. erwärmtes Wärmeträgermedium in den kalten Wärmetauscher gelangen und die Abtaudauer deutlich reduzieren kann.
  • Weiterhin ist denkbar, dass wenigstens ein Ventilator vorgesehen ist, der dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher warme Luft aus dem Kühl- und/oder Gefrierraum des Kühl- und/oder Gefriergerätes zuführt. Durch diese Form der Zwangskonvektion kann eventuell anhaftende Feuchtigkeit getrocknet werden. Ferner kann ein verbesserter Wärmeübergang vom Kühl- und/oder Gefrierraum auf den/die entsprechenden Wärmetauscher erreicht werden.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Zeichnung eines Kreislaufs mit thermoakustischen Kühler;
    Fig. 2:
    eine schematische Zeichnung eines Kühlkreislaufs mit thermoakustischen Kühler in einer weiteren Ausführungsform;
    Fig. 3:
    eine schematische Zeichnung eines Kühlkreislaufs mit thermoakustischen Kühler in einer weiteren Ausführungsform;
    Fig. 4:
    eine schematische Zeichnung eines Kühlkreislaufs mit thermoakustischen Kühler in einer weiteren Ausführungsform;
    Fig. 5:
    eine schematische Darstellung eines thermoakustischen Kühlers.
  • Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs für ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem thermoakustischen Kühler 10. Dabei befindet sich der thermoakustische Kühler 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.
  • Nachgeordnet der Pumpe 21 befindet sich ein als 3-Wege-Ventil ausgeführtes Ventil 22, von dem mit der Leitung 27 beginnend ein kalter Unterkreislauf 26 abzweigt. Der kalte Unterkreislauf 26 weist dabei einen kalten Wärmetauscher 23 auf, der dem Kühlteil eines Kühl- und/oder Gefriergerätes zugeordnet ist. Stromabwärts des kalten Wärmetauschers 23 und stromabwärts des Ventils 22 befindet sich ein weiterer kalter Wärmetauscher 24, der im hier gezeigten Ausführungsbeispiel dem Gefrierteil eines Kühl- und/Gefriergerätes zugeordnet ist. Dabei ist es möglich, bei entsprechender Schaltung des Ventils 22 den kalten Wärmetauscher 23 und 24 parallel mit Wärmeträgermedium zu versorgen bzw. Wärmeträgermedium in die Wärmetauscher 23 und 24 einzuspritzen. Durch die Serienschaltung des kalten Wärmetauschers 23 mit dem kalten Wärmetauscher 24, wobei der kalte Wärmetauscher 23 auslaufseitig mit dem Einlauf des kalten Wärmetauschers 24 verbunden ist, verhindert, dass es zu Verlagerungen des Wärmeträgermediums kommt.
  • Stromabwärts des kalten Wärmetauschers 24 befindet sich ein weiteres 3-Wege-Ventil 25, von ein Auslauf 25" zurück zum thermoakustischen Kühler führt und von dessen weiteren Auslauf bzw. Ventilausgang 25' eine Bypassleitung 40 abzweigt, die zur Leitung 34 des warmen Teilkreislaufs 30 führt. Dabei ist die Leitung 34 eine Rückführleitung 34, die Wärmeträgermedium aus dem warmen Wärmekreislauf 30 zurück zum thermoakustischen Kühler 10 führt. Der warme Teilkreislauf 30 wird dabei von einer Pumpe 31 betrieben, die das Wärmeträgermedium kommend vom thermoakustischen Kühler in den warmen Wärmetauscher 32 hineinpumpt. Der warme Wärmetauscher 32 ist z.B. luftgekühlt sowie auf der Außenseite des Gerätes angeordnet und dient zur Wärmeabfuhr aus dem Wärmeträgermedium in die Umgebung. Stromabwärts des warmen Wärmetauschers 32 befindet sich ein weiteres 3-Wege-Ventil 33, das ebenfalls zwei Ausläufe 33', 33" aufweist. Dabei ist der Auslauf 33' mit einer weiteren Bypassleitung 42 verbunden, mittels derer warmes Wärmeträgermedium zur Leitung 27 des kalten Unterkeislaufs 26 zugeführt werden kann. Im Arbeitsbetrieb ist jedoch der Ventilauslauf 33' gesperrt, so dass vom warmen Wärmetauscher 32 kommende Wärmeträgermedium über die Leitung 34 erneut dem thermoakustischen Kühler 10 zugeführt wird.
  • Durch die Bypassleitungen 40, 42 wird es möglich, dass der thermoakustische Kühler 10 während der Abtauphase ein- oder ausgeschaltet sein kann.
  • Für den Abtauvorgang ist nun denkbar, dass es zu einer "Umkehr der Förderrichtung" kommt.
  • Unter dem Begriff der "Umkehr der Förderrichtung" ist zu verstehen, dass das Wärmeträgermedium das System in zum Kühlmodus umgekehrter Richtung durchströmt. Dies kann durch eine Umkehr der Förderrichtung der Pumpe oder dadurch erreicht werden, dass die Förderrichtung der Pumpe unverändert bleibt und die Förderrichtung des Wärmeträgermediums durch eine geänderte Leitungsverschaltung vorgenommen wird.
  • In dem Fall, in dem die Ventilausgänge 25' und 33' der Ventile 25 und 33 geöffnet sind, während jeweils die übrigen Ventilausgänge 25", 33" geschlossen sind, ist es möglich, den kalten Teilkreislauf 20 unter Umgehung des thermoakustischen Kühlers 10 einfach abzutauen. Hierzu wird die Pumpe 31 benutzt, mittels derer warmes Kühlmedium aus dem warmen Teilkreislauf 30 über die Leitung 42 zum kalten Teilkreislauf 20 geführt wird, dort durch die kalten Wärmetauscher 23 und 24 strömt und diese hierdurch abtaut. Der Kreislauf wird sodann für den Abtauvorgang durch die Bypassleitung 40 geschlossen, mittels derer das Kühlmedium zurück zum warmen Teilkreislauf 30 und über die Leitung 34 der Pumpe 31 erneut zugeführt wird.
  • Die Pumpe 21 im kalten Teilkreislauf kann hier vorteilhafterweise ausgeschaltet sein.
  • Fig. 2 zeigt im Wesentlichen einen vergleichbaren Kreislaufaufbau eines Kühlkreislaufs eines Kühl- und/oder Gefriergerätes, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Hierbei sind jedoch keine Bypassleitungen vorhanden, mittels derer der thermoakustische Kühler ausgeblendet bzw. umgangen werden kann. Gleiche bzw. vergleichbare Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Für den Abtauvorgang wird bei dieser Ausführungsform lediglich der thermoakustische Kühler 10 ausgeschaltet, so dass die Pumpen 21, 31 somit warmes Wärmeträgermedium in den kalten Teilkreislauf 20 einfördern. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe 21 nicht betrieben wird. In dem Fall, in dem beispielsweise geräteseitig erkannt wird, dass der im Unterkreislauf 26 befindliche kalte Wärmetauscher 23 keiner Abtauung bedarf, kann durch entsprechendes Sperren des Ventils 22 erreicht werden, dass das warme Wärmeträgermedium kommend aus dem warmen Teilkreislauf 30 nur den kalten Wärmetauscher 24 durchströmt.
  • Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere Ausführungsform eines Kühlkreislaufs mit thermoakustischem Kühler 10. 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 ist vergleichbar der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ausgeführt und weist einen luftgekühlten, an der Außenseite des Kühl- und/oder Gefriergerätes angebrachten warmen Wärmetauscher 32 auf.
  • Darüber hinaus Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Kühlkreislaufs mit thermoakustischem Kühler 10. Dabei ist der kalte Teilkreislauf 20 mit einem großen, kalten Wärmetauscher 24 ausgeführt. Mittels eines Ventilators 50 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 50 zugeführte Luft, wie dies in vergleichbarer Form bereits aus sogenannten NoFrost-Geräten bekannt ist.
  • Fig. 5 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 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 geführt wird, eine Erwärmung und das Wärmeträgermedium, das durch die abgekühlte Wärmetauschereinheit geführt wird, eine Abkühlung.
  • Die in Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsformen lassen sich im Abtaumodus folgendermaßen betreiben:
  • Grundsätzlich können bei allen in Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsformen ein oder mehrere Temperatursensor/en zur Erfassung der Temperatur der kalten Wärmetauscher 23, 24 vorgesehen sein. In Abhängigkeit von der erfassten Temperatur kann der Abtaumodus gestartet werden. Selbstverständlich ist es dabei möglich, dass die erfasste Temperatur der kalten Wärmetauscher 23, 24 ein Parameter von mehreren Parametern ist, die als Entscheidungskriterium für das Auslösen des Abtaumodus herangezogen werden. Insbesondere kann bei allen in Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, dass der thermoakustische Kühler 10 während des Abtaumodus ausgeschaltet ist. Das Aus- und Einschalten kann dabei automatisch z.B. durch die Gerätesteuerung vorgenommen werden.
  • Durch die Steuermittel kann der in Fig. 1 gezeigte Kreislauf derart betrieben werden, dass zumindest die Pumpe 31 während der gesamten Zeitspanne bzw. Abtauphase fördert oder dass nur während einer Zeitspanne, die kürzer ist als die Abtauphase, Wärmeträgermedium durch die Pumpe 31 gefördert wird. Insbesondere kann dabei, z.B. in Abhängigkeit von der mittels nicht näher gezeigter Sensoren erfassten Temperatur der kalten Wärmetauscher 23, 24 die Pumpe 31 im Wechsel zur Pumpe 22 betrieben werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Pumpe 31 schubweise, also periodisch mit vorgegebener Zeitdauer oder eingeregelt nach der erfassten Temperatur an den kalten Wärmetauscher 23, 24 fördert. Es ist auch und/oder zusätzlich möglich, dass eine Pumpe 21, 31 zu Beginn und/oder zum Ende der Abtauphase fördert. Genausogut kann vorgesehen sein, dass die Pumpe 21, 31 nicht zu Beginn und nicht zum Ende der Abtauphase fördert, sondern nur in einem dazwischenliegenden Zeitraum innerhalb der Abtauphase.
  • Die Bypassleitungen 40, 42 sind dabei freigeschaltet, während der thermoakustische Kühler 10 ausgeblendet ist. Dies wird durch eine entsprechende Stellung der Ventile 22, 25, 33 erreicht, wobei insbesondere die Ventilausgänge 25', 33' geöffnet sind.
  • Bei den in Fig. 2-4 gezeigten Ausführungsbeispielen kann vorgesehen sein, dass mittels der Steuermittel die Kreisläufe derart geschaltet wird, dass das Wärmeträgermedium von dem warmen Wärmetauscher 32 über die warme Wärmetauschereinheit 14 des thermoakustischen Kühlers 10 zu den kalten Wärmetauschern 23, 24 geleitet wird. Dies ist auch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform grundsätzlich möglich, wobei hierzu die Ventile 22, 25, 33 jeweils mit allen Ventilausgängen geöffnet sind und keine Leitung sperren.
  • Des weiteren kann alternativ oder zusätzlich die am thermoakustischen Kühler 10 anliegende Frequenz und/oder Amplitude moduliert und/oder umgekehrt werden, so dass die dem kalten Teilkreislauf 20 zugeordnete Wärmetauschereinheit 18 erwärmt und/oder die dem warmen Teilkreislauf 30 zugeordnete Wärmetauschereinheit 14 abkühlbar ist. So kann zur Reduzierung der Abkühldauer vorteilhafterweise die Frequenz und/oder Amplitude des thermoakustischen Kühlers 10 derart angepasst werden, dass die kalte Wärmetauschereinheit 18 im thermoakustischen Kühler 10 warm wird und dementsprechend die warme Wärmetauschereinheit 14 kalt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass während des Betriebes des thermoakustischen Kühlers 10 warmes bzw. erwärmtes Wärmeträgermedium in den bzw. die kalten Wärmetauscher 23, 24 gelangen und die Abtaudauer deutlich reduzieren kann.

Claims (15)

  1. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem thermoakustischen Kühler (10), mit wenigstens einem kalten Wärmetauscher (23, 24) zur Kühlung des Kühl- und/oder Gefrierraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes sowie mit Steuermitteln, wobei die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass in dem Kühlmodus des Kühl- und/oder Gefriergerätes das in dem thermoakustischen Kühler (10) gekühlte Wärmeträgermedium dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) zugeführt wird, wobei die Steuermittel des Weiteren derart ausgeführt sind, dass in dem Abtaumodus des Kühl- und/oder Gefriergerätes der thermoakustische Kühler (10) abgeschaltet wird und/oder dass das in dem thermoakustischen Kühler (10) erwärmte Wärmeträgermedium dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) zugeführt wird.
  2. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel in Strömungsrichtung des Wärmeträgermediums stromaufwärts des thermoakustischen Kühlers (10) und stromaufwärts des wenigstens einen kalten Wärmetauschers (23, 24) wenigstens ein Ventil (22, 25, 33) sowie eine Ventilsteuerung umfassen.
  3. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und/oder Gefriergerät ferner einen warmen Wärmetauscher (32) aufweist und dass eines der Ventile (33) zwischen dem warmen Wärmetauscher (32) und dem thermoakustischen Kühler (10) angeordnet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Steuermittel des Weiteren derart ausgeführt sind, dass in dem Abtaumodus des Kühl- und/oder Gefriergerätes mittels wenigstens einer Pumpe (21, 31) warmes Wärmeträgermedium von dem warmen Wärmetauscher (32) zu dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) gefördert wird.
  4. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass wenigstens eine Pumpe (21, 31) während der gesamten Zeitspanne (Abtauphase) fördert, in der sich das Gerät in dem Abtaumodus befindet, oder während einer Zeitspanne, die kürzer ist als die Abtauphase.
  5. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass wenigstens eine Pumpe (21, 31) wenigstens zu Beginn der Abtauphase fördert und/oder dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass wenigstens eine Pumpe (21, 31) wenigstens zum Ende der Abtauphase fördert.
  6. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass wenigstens eine Pumpe (21, 31) nicht zu Beginn und/oder nicht zum Ende der Abtauphase fördert.
  7. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor vorgesehen ist, der die Temperatur des warmen Wärmetauschers (32) oder die Temperatur des den warmen Wärmetauscher (32) durchströmenden Wärmeträgermediums erfasst und dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass sie die Pumpe (21, 31) in Abhängigkeit des mittels des Temperatursensors ermittelten Temperaturwertes betreiben und/oder dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass das Wärmeträgermedium von dem warmen Wärmetauscher (32) über die beim Umschalten von dem Kühlmodus auf den Abtaumodus warme Wärmetauschereinheit (14) des thermoakustischen Kühlers (10) zu dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) geführt wird.
  8. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts und stromabwärts des wenigstens einen kalten Wärmetauschers (23, 24) jeweils wenigstens ein Ventil (22, 25) angeordnet ist und/oder dass angeschlossen an den thermoakustischen Kühler (10) ein kalter Teilkreislauf (20) und ein warmer Teilkreislauf (30) ausgebildet ist, wobei der kalte Teilkreislauf (20) wenigstens eine Pumpe (21), ein Ventil (22) und wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) aufweist und wobei der warme Teilkreislauf (30) wenigstens eine Pumpe (31) und wenigstens einen warmen Wärmetauscher (32) aufweist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, daß der kalte Teilkreislauf (20) wenigstens zwei kalte Wärmetauscher (23, 24) und einen Unterkreislauf (26) aufweist, der an einem stromaufwärts der kalten Wärmetauscher (23, 24) angeordneten Ventil (22) angeschlossen ist und einen kalten Wärmetauscher (23) aufweist.
  9. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Bypassleitungen (40, 42) zur Umgehung des thermoakustischen Kühlers (10) vorgesehen sind, wobei eine erste Bypassleitung (40) am stromabwärts der kalten Wärmetauscher (23, 24) angeordneten Ventil (25) angeschlossen ist und den kalten Teilkreislauf (20) mit dem warmen Teilkreislauf (30) verbindet und wobei eine zweite Bypassleitung (42) vorgesehen ist, die an einem Ventil (33) im warmen Teilkreislauf (30) angeschlossen ist und den warmen Teilkreislauf (30) mit dem kalten Teilkreislauf (20) verbindet, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die zweite Bypassleitung (42) den warmen Teilkreislauf mit dem Unterkreislauf (26) des kalten Teilkreislaufs (20) verbindet.
  10. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel derart ausgeführt sind, dass die Umschaltung von dem Kühlmodus auf den Abtaumodus durch einen zeitlichen Versatz in der Ansteuerung der Ventile (22, 25, 33) oder durch einen zeitlichen Versatz des Betriebes des thermoakustischen Kühlers (10) oder durch eine Umkehr der Förderrichtung des Wärmeträgermediums erfolgt.
  11. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (22, 25, 33) als 3-Wege-Ventile und/oder Magnetventile ausgeführt sind.
  12. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoakustische Kühler (10) zwei oder mehr als zwei Wärmetauschereinheiten (14, 18) umfaßt, die derart ausgeführt sind, dass in diesen zyklisch eine Erwärmung und Abkühlung des diese durchströmenden Wärmeträgermediums erfolgt und/ oder daß die Wärmetauschereinheiten (14, 18) des thermoakustischen Kühlers (10) aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen oder ein solches Material aufweisen.
  13. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der thermoakustische Kühler (10) ein Schallwellenabgabemittel (12), eine dem warmen Teilkreislauf (30) zugeordnete Wärmetauschereinheit (14), einen Stack (16) und eine dem kalten Teilkreislauf (20) zugeordnete Wärmetauschereinheit (18) aufweist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Schallwellenabgabemittel (12) des thermoakustischen Kühlers (10) einen Lautsprecher bzw. Resonator umfasst.
  14. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die am thermoakustischen Kühler (10) anliegende Frequenz und/oder Amplitude modulierbar und/oder umkehrbar ist, so dass die dem kalten Teilkreislauf (20) zugeordnete Wärmetauschereinheit (18) erwärmbar und/oder die dem warmen Teilkreislauf (30) zugeordnete Wärmetauschereinheit (14) abkühlbar ist.
  15. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Ventilator (50) vorgesehen ist, der dem wenigstens einen kalten Wärmetauscher (23, 24) warme Luft aus dem Kühl- und/oder Gefrierraum des Kühl- und/oder Gefriergerätes zuführt.
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