EP2163837A2 - Kühl- und/oder Gefriergerät - Google Patents

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Publication number
EP2163837A2
EP2163837A2 EP20090011224 EP09011224A EP2163837A2 EP 2163837 A2 EP2163837 A2 EP 2163837A2 EP 20090011224 EP20090011224 EP 20090011224 EP 09011224 A EP09011224 A EP 09011224A EP 2163837 A2 EP2163837 A2 EP 2163837A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat exchanger
inner container
cooling
heat transfer
heat
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Withdrawn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
EP20090011224
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 EP2163837A2 publication Critical patent/EP2163837A2/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator and / or freezer with an inner container for holding refrigerated and / or frozen goods, with a thermoacoustic cooler and with a heat exchanger for cooling the interior of the inner container.
  • refrigerators and / or freezers of conventional type which have a refrigerant circuit with compressor, condenser, throttle and evaporator, wherein the evaporator serves to cool the interior by evaporation of the refrigerant.
  • thermo-acoustic cooler for cooling the interior of a refrigerator and / or freezer.
  • thermoacoustic cooler different operating principles are known.
  • thermoacoustic cooling the effect is used that acoustic waves (sound waves) inhomogeneous temperature distributions at limiting contact surfaces can generate.
  • 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.
  • thermoacoustic cooler encompasses any type of embodiment or the operating principle of a thermoacoustic cooler.
  • the heat exchanger in the form of an aluminum plate (tube on sheet or roll-bond) on the rear wall of the inner container, ie the Refrigerated container, is fixed in the foam with a double-sided adhesive tape.
  • the heat exchanger In order to obtain a mechanically and thermally sufficient connection between the heat exchanger and the inner container, the heat exchanger must be pressed by machine.
  • the heat transfer thus takes place between aluminum, said double-sided adhesive tape and the inner container.
  • 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 effect that this is relatively simple and efficient cooling.
  • a refrigerator and / or freezer has an inner container for holding refrigerated and / or frozen goods, at least one thermoacoustic cooler and at least one heat exchanger with a heat transfer medium therein for cooling the interior of the inner container, wherein the at least one heat exchanger is arranged such that the heat transfer from the interior of the inner container to the heat transfer medium takes place only over the wall of the inner container or only over the wall of the heat exchanger.
  • the heat transfer takes place deviating from the known from the prior art arrangement therefore only one of said walls and is therefore particularly effective.
  • a refrigerator and / or freezer comprises an inner container for holding refrigerated and / or frozen goods, at least one thermoacoustic cooler and at least one heat exchanger with a heat transfer medium therein for cooling the interior of the Inner container, wherein the at least one heat exchanger is an integral part of the inner container or that the at least one heat exchanger is directly in communication with the inner container.
  • the wall or the walls through which the heat is transferred from the device interior to the heat transfer medium may have means by which the heat transfer is improved.
  • a suitable coating or the presence of a heat transfer improving medium is considered in the wall. It is conceivable to introduce solids which have a good thermal conductivity. Preferably, the use of metals or metal alloys is provided. It is therefore conceivable, for example, that the wall metal particles and / or other good thermal conductivity having solids which are distributed in the plastic material and have the purpose to improve the heat transfer through the wall.
  • heat exchanger forms an integral part of the inner container, i. in one piece with this. It is also encompassed by the invention that the heat exchanger is directly in communication with the inner container. Such a direct connection can be realized for example by an ultrasonic method.
  • the heat exchanger may be arranged on the side facing the interior of the inner container or on the outwardly directed side of the inner container. It can also be arranged so that it forms part of the inner container.
  • the heat exchanger is designed as a trough. This tub can be arbitrarily executed or deformed.
  • the heat exchanger is designed such that the heat transfer medium must flow through a channel or through a channel system.
  • the channel system is preferably designed such that the channel is directly adjacent to the inner container, so that the heat transfer takes place only via the inner container. Since in this embodiment of the invention, the heat exchanger is not indirectly, for example, not by means of an adhesive tape, but directly with the inner container in communication, the heat transfer is made only on the inner container material, resulting in a particularly efficient cooling.
  • the heat exchanger for example as a pipe or as a pipe system.
  • the heat exchanger it is possible, for example, for the heat exchanger to be integrated in the inner container in such a way that the tubes form a section of the inner container or extend in a specific section of the inner container. In this case, the heat transfer takes place only over the pipe wall, which also results in an efficient heat transfer.
  • the heat exchanger can be fixed to the inner container by means of ultrasound.
  • other methods are conceivable by means of which a direct connection between the heat exchanger on the one hand and the inner container on the other hand can be made.
  • the heat exchanger with pipes for supply and discharge of the heat transfer medium in and out of the heat exchanger is in communication and that at least one of these pipes consists of plastic.
  • pipes made of plastic may be provided, which serve as bypass lines between the cold and the warm part of the heat transfer circuit with thermoacoustic cooler.
  • the heat exchanger consists predominantly or exclusively of plastic.
  • the design of the connecting pipes between the cold heat exchanger and the thermoacoustic cooler made of plastic saves as well as the execution of the heat exchanger made of plastic costs. Apart from that, for example, the recycling of PS material is cheaper than that of aluminum.
  • the wall or at least one of the walls through which the heat is transferred from the device interior to the heat transfer medium has means by which the heat transfer is improved.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an embodiment of a heat transfer circuit with thermo-acoustic cooler 10.
  • the thermo-acoustic 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 thermo-acoustic cooler 10.
  • 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 cold heat exchanger 23, 24 can be arranged in the refrigerator or freezer compartment or around the refrigerator or freezer compartment.
  • the warm part circuit 30 has an air-cooled, on the outside of the refrigerator and / or freezer mounted warm heat exchanger 32, wherein the heat transfer medium is conveyed in the warm part circuit 30 by the pump 31.
  • the connecting pipes 29, 39 to the heat exchangers 23, 24, 32 are designed as plastic pipes and serve the supply and discharge of heat transfer medium.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a heat carrier circuit according to the invention for a refrigerator and / or freezer with a thermo-acoustic cooler 10. Comparable components are provided with the same reference numerals.
  • the partial circuit 20 in this case has a pump 21 which is arranged downstream of the thermoacoustic cooler in the cold partial circuit 20.
  • a valve 22 designed as a 3-way valve, from which a cold subcircuit 26 branches off at the valve outlet 22 'starting with the plastic line 27.
  • 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 adeund / 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. Both the valve outlet 22 'and the valve outlet 22 "are opened for this purpose.
  • valve outlet 22 is closed, while the valve outlet 22 'is opened, and it is also possible to supply only the cold heat exchanger 24 with heat transfer medium when the valve outlet 22' is blocked and the valve outlet 22" is opened at the same time, the cold subcirculation 26 is locked during this interval.
  • the line 34 of the warm part circuit 30th Downstream of the cold heat exchanger 24 is another 3-way valve 25, from an outlet 25 "back to the thermoacoustic cooler 10 leads and from the other outlet or valve outlet 25 'branches off a bypass line 40, the line 34 of the warm part circuit 30th In this case, 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, the heat transfer medium coming from the thermoacoustic cooler 10 in the warm heat exchanger 32nd
  • 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 downstream of the warm heat exchanger 32 is another 3-way valve 33, which also has two outlets 33 '. 33 "has. In this case, the outlet 33 'is connected to a further bypass line 42, by means of which hot heat transfer medium to the line 27 of the cold sub-circuit 26 can be supplied. In operation, however, 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.
  • bypass lines 40, 42 it becomes possible for the thermoacoustic cooler 10 to be e.g. can be bypassed during a defrosting phase.
  • These bypass lines 40, 42 are made of plastic.
  • the pumps 21, 31 are combined to form a double pump 31, which conveys the heat transfer medium in both partial circuits 20, 20.
  • FIG. 3 shows Fig. 3 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 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) 23, 24 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. 4 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 is passed through the heated heat exchanger unit 14, a heating and the heat transfer medium through the cooled heat exchanger unit 18 is guided, a cooling.
  • the warm heat exchanger unit 14 is in communication with the warm partial circuit 30, while the cold heat exchanger unit 18 is in communication with the cold partial circuit 20.
  • the / the heat exchanger 23, 24 of the cold side consist of a kind of well, which by means of ultrasonic methods directly on the inner container, not shown in the figures, that is fixed to the refrigerated goods container.
  • the heat transfer medium flows between the refrigerated goods and the heat exchanger well 23, 24th
  • the heat exchanger tub / s 23, 24 may / may be deformed arbitrarily, so that the heat transfer medium must flow, for example, through a kind of channel.
  • the heat transfer takes place only via the inner container.
  • the / the heat exchanger 23, 24 forms an integral part of the inner container / n, which is arranged for example on the inside of the inner container or on the outside of the inner container or forms an integral part of the inner container wall.
  • thermoacoustic cooler 10 The above-mentioned type of heat exchangers 23, 24 is possible with refrigerators and / or freezers in connection with a thermoacoustic cooler 10 because there is no appreciable overpressure in the system.
  • thermoacoustic cooler 10 can be made of plastic. This saves costs, apart from the recycling of the materials used is relatively cheap, so that there is also a cost advantage.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Innenbehälter zur Aufnahme von Kühl- und/oder Gefriergut, mit wenigstens einem thermoakustischen Kühler (10) sowie mit wenigstens einem Wärmetauscher (23,24) mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium zur Kühlung des Innenraums des Innenbehälters, wobei der wenigstens eine Wärmetauscher derart angeordnet ist, dass der Wärmetransport aus dem Innenraum des Innenbehälters zum Wärmeträgermedium nur über die Wandung des Innenbehälters oder nur über die Wandung des Wärmetauschers erfolgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Innenbehälter zur Aufnahme von Kühl- und/oder Gefriergut, mit einem thermoakustischen Kühler sowie mit einem Wärmetauscher zur Kühlung des Innenraumes des Innenbehälters.
  • Aus dem Stand der Technik sind Kühl- und/oder Gefriergeräte herkömmlicher Art bekannt, die über einen Kältemittelkreislauf mit Verdichter, Verflüssiger, Drossel und Verdampfer verfügen, wobei der Verdampfer dazu dient, den Innenraum durch Verdampfung des Kältemittels zu kühlen.
  • Aus dem Stand der Technik ist es ferner bekannt, zur Kühlung des Innenraums eines Kühl- und/oder Gefriergerätes einen sogenannten thermoakustischen Kühler einzusetzen. Für derartige thermoakustische Kühler sind unterschiedliche Funktionsprinzipien bekannt.
  • 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.
  • Von der Erfindung ist jede beliebige Art der Ausführung bzw. des Funktionsprinzips eines thermoakustischen Kühlers umfasst.
  • Stand der Technik ist es, dass der Wärmetauscher in Form einer Aluminiumplatine (Rohr auf Blech oder Roll-Bond) auf der Rückwand des Innenbehälters, d. h. des Kühlgutbehälters, im Schaum mit einem Doppelklebeband fixiert wird. Um eine mechanisch und thermisch hinreichende Verbindung zwischen dem Wärmetauscher und dem Innenbehälter zu erhalten, muss der Wärmetauscher maschinell aufgepresst werden.
  • Der Wärmeübergang findet somit zwischen Aluminium, dem genannten Doppelklebeband und dem Innenbehälter statt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterbilden, insbesondere dahingehend, dass dieses vergleichsweise einfach aufgebaut ist und eine effiziente Kühlung ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 2 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist gemäß Anspruch 1 vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät einen Innenbehälter zur Aufnahme von Kühl- und/oder Gefriergut, wenigstens einen thermoakustischen Kühler sowie wenigstens einen Wärmetauscher mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium zur Kühlung des Innenraums des Innenbehälters aufweist, wobei der wenigstens eine Wärmetauscher derart angeordnet ist, dass der Wärmetransport aus dem Innenraum des Innenbehälters zum Wärmeträgermedium nur über die Wandung des Innenbehälters oder nur über die Wandung des Wärmetauschers erfolgt. Der Wärmeübergang findet abweichend von der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung demzufolge nur über eine der genannten Wandungen statt und ist daher besonders effektiv.
  • Erfindungsgemäß ist nach Anspruch 2 vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät einen Innenbehälter zur Aufnahme von Kühl- und/oder Gefriergut, wenigstens einen thermoakustischen Kühler sowie wenigstens einen Wärmetauscher mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium zur Kühlung des Innenraums des Innenbehälters aufweist, wobei der wenigstens eine Wärmetauscher integraler Bestandteil des Innenbehälters ist oder dass der wenigstens eine Wärmetauscher unmittelbar mit dem Innenbehälter in Verbindung steht.
  • Die Wandung bzw. die Wandungen, durch die die Wärme aus dem Geräteinnenraum an das Wärmeträgermedium übertragen wird, kann Mittel aufweisen, durch die der Wärmeübergang verbessert wird. In Betracht kommt eine geeignete Beschichtung oder das Vorliegen eines den Wärmeübergang verbessernden Mediums in die Wandung. Denkbar ist das Einbringen von Feststoffen, die eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Vorzugsweise ist der Einsatz von Metallen oder Metalllegierungen vorgesehen. Denkbar ist es somit beispielsweise, dass die Wandung Metallpartikel und/oder sonstige eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweisende Feststoffe aufweist, die in dem Kunststoffmaterial verteilt sind und die den Zweck haben, den Wärmedurchgang durch die Wand zu verbessern.
  • Von der Erfindung sind somit beispielsweise Ausführungsformen umfasst, bei denen der Wärmetauscher einen integralen Bestandteil des Innenbehälters bildet, d.h. einstückig mit diesem in Verbindung steht. Auch ist von der Erfindung umfasst, dass der Wärmetauscher unmittelbar mit dem Innenbehälter in Verbindung steht. Eine derartige unmittelbare Verbindung kann beispielsweise durch ein Ultraschallverfahren realisiert werden.
  • Der Wärmetauscher kann auf der zum Innenraum gerichteten Seite des Innenbehälters oder auch auf der nach außen gerichteten Seite des Innenbehälters angeordnet sein. Er kann auch derart angeordnet sein, dass er einen Teil des Innenbehälters bildet.
  • Denkbar ist, dass der Wärmetauscher als Wanne ausgeführt ist. Diese Wanne kann beliebig ausgeführt bzw. verformt sein.
  • Denkbar ist beispielsweise, dass der Wärmetauscher derart ausgeführt ist, dass der Wärmeträger durch einen Kanal bzw. durch ein Kanalsystem strömen muss. Dabei ist das Kanalsystem vorzugsweise derart ausgeführt, dass der Kanal unmittelbar an den Innenbehälter angrenzt, so dass der Wärmeübergang nur über den Innenbehälter stattfindet. Da bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Wärmetauscher nicht mittelbar, beispielsweise nicht mittels eines Klebebandes, sondern unmittelbar mit dem Innenbehälter in Verbindung steht, ist der Wärmeübergang nur über das Innenbehältermaterial vorzunehmen, wodurch sich eine besonders effiziente Kühlung ergibt.
  • Auch ist es denkbar den Wärmetauscher beispielsweise als Rohr oder als Rohrsystem auszuführen. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass der Wärmetauscher derart in den Innenbehälter integriert ist, dass die Rohre einen Abschnitt des Innenbehälters bilden bzw. in einem bestimmten Abschnitt des Innenbehälters verlaufen. In diesem Fall findet der Wärmeübergang nur über die Rohrwandung statt, wodurch sich ebenfalls ein effizienter Wärmeübergang ergibt.
  • Wie oben bereits ausgeführt, kann der Wärmetauscher mittels Ultraschall an dem Innenbehälter fixiert sein. Selbstverständlich sind auch andere Verfahren denkbar, mittels derer eine unmittelbare Verbindung zwischen Wärmetauscher einerseits und dem Innenbehälter andererseits vorgenommen werden kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher mit Rohren zur Zu- und Ableitung des Wärmeträgermediums in den bzw. aus dem Wärmetauscher in Verbindung steht und dass wenigstens eines dieser Rohre aus Kunststoff besteht. Dabei können auch Rohre aus Kunststoff vorgesehen sein, die als Bypassleitungen zwischen dem kalten und dem warmen Teilkreislauf des Wärmeträgerkreislaufs mit thermoakustischem Kühler dienen.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher überwiegend oder ausschließlich aus Kunststoff besteht.
  • Die Ausführung der Verbindungsrohre zwischen dem kalten Wärmetauscher und dem thermoakustischen Kühler aus Kunststoff spart ebenso wie die Ausführung des Wärmetauschers aus Kunststoff Kosten. Abgesehen davon, ist z.B. das Recycling von PS-Material günstiger als das von Aluminium.
  • Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Wandung bzw. wenigstens eine der Wandungen, durch die die Wärme aus dem Geräteinnenraum an das Wärmeträgermedium übertragen wird, Mittel aufweist, durch die der Wärmeübergang verbessert wird.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine schematische Zeichnung eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermo- akustischen Kühler;
    Fig. 2:
    eine schematische Zeichnung eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermo- akustischen Kühler in einer weiteren Ausführungsform;
    Fig. 3:
    eine schematische Zeichnung eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermo- akustischen Kühler in einer weiteren Ausführungsform;
    Fig. 4:
    eine schematische Darstellung eines thermoakustischen Kühlers.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermoakustischem Kühler 10. Der thermoakustische Kühler 10 befindet sich zwischen einem kalten Teilkreislauf 20 und einem warmen Teilkreislauf 30, die jeweils an einer Seite des thermoakustischen Kühlers 10 angeschlossen sind. 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. Die kalten Wärmetauscher 23, 24 können dabei im Kühl- bzw. Gefrierraum oder um den Kühl- oder Gefrierraum herum angeordnet sein.
  • Der warme Teilkreislauf 30 weist einen luftgekühlten, an der Außenseite des Kühlund/oder Gefriergerätes angebrachten warmen Wärmetauscher 32 auf, wobei das Wärmeträgermedium im warmen Teilkreislauf 30 durch die Pumpe 31 gefördert wird.
  • Die Verbindungsrohre 29, 39 zu den Wärmetauschern 23, 24, 32 sind als Kunststoffrohre ausgeführt und dienen der Zu- bzw. Ableitung von Wärmeträgermedium.
  • Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeträgerkreislaufs für ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem thermoakustischen Kühler 10. Vergleichbare Komponenten sind dabei mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Teilkreislauf 20 weist dabei eine Pumpe 21 auf, die stromabwärts des thermoakustischen Kühlers im kalten Teilkreislauf 20 angeordnet ist.
  • Nachgeordnet der Pumpe 21 befindet sich ein als 3-Wege-Ventil ausgeführtes Ventil 22, von dem am Ventilausgang 22' mit der aus Kunststoff ausgeführten Leitung 27 beginnend ein kalter Unterkreislauf 26 abzweigt. Der kalte Unterkreislauf 26 weist dabei einen kalten Wärmetauscher 23 auf, der dem Kühlteil eines Kühlund/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 Kühlund/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. Hierzu ist sowohl der Ventilausgang 22' als auch der Ventilausgang 22" geöffnet. 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, wird verhindert, dass es zu Verlagerungen des Wärmeträgermediums kommt.
  • Genausogut ist es jedoch auch möglich, die kalten Wärmetauscher 23, 24 zumindest für ein begrenztes Zeitintervall seriell zu betreiben. Hierzu ist der Ventilausgang 22" geschlossen, während der Ventilausgang 22' geöffnet ist. Auch ist es möglich, bei Sperrung des Ventilausgangs 22' und bei gleichzeitiger Öffnung des Ventilausgangs 22" nur den kalten Wärmetauscher 24 mit Wärmeträgermedium zu versorgen, wobei der kalte Unterkreislauf 26 während dieses Intervalls gesperrt ist.
  • Stromabwärts des kalten Wärmetauschers 24 befindet sich ein weiteres 3-Wege-Ventil 25, von ein Auslauf 25" zurück zum thermoakustischen Kühler 10 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 10 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 Unterkreislaufs 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 z.B. während einer Abtauphase umgangen werden kann. Diese Bypassleitungen 40, 42 sind aus Kunststoff ausgeführt.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die Pumpen 21, 31 zu einer Doppelpumpe 31 zusammengefasst sind, die das Wärmeträgermedium in beiden Teilkreisläufen 20, 20 fördert.
  • Darüber hinaus zeigt Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines Wärmeträgerkreislaufs mit thermoakustischem Kühler 10. In Fig. 3 sind vergleichbare, bereits in Fig. 1 und 2 gezeigte Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen. 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 23, 24 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. 4 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. Die warme Wärmetauschereinheit 14 steht dabei mit dem warmen Teilkreislauf 30 in Verbindung, während die kalte Wärmetauschereinheit 18 mit dem kalten Teilkreislauf 20 in Verbindung steht.
  • In den in Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der/die Wärmetauscher 23, 24 der kalten Seite aus einer Art Wanne bestehen, die mittels Ultraschallverfahren direkt auf dem in den Figuren nicht näher dargestellten Innenbehälter, d. h. dem Kühlgutbehälter fixiert ist. Das Wärmeträgermedium fließt zwischen dem Kühlgutbehälter und der Wärmetauscherwanne 23, 24.
  • Die Wärmetauscherwanne/n 23, 24 kann/können beliebig verformt sein, so dass das Wärmeträgermedium beispielsweise durch eine Art Kanal strömen muss.
  • Der Wärmeübergang findet nur über den Innenbehälter statt.
  • Alternativ dazu ist auch denkbar, dass der/die Wärmetauscher 23, 24 einen integralen Bestandteil des Innenbehälters bildet/n, der beispielsweise auf der Innenseite des Innenbehälters oder auf der Außenseite des Innenbehälters angeordnet ist oder der einen integralen Bestandteil der Innenbehälterwand bildet.
  • Die oben genannte Art von Wärmetauschern 23, 24 ist bei Kühl- und/oder Gefriergeräten im Zusammenhang mit einem thermoakustischen Kühler 10 möglich, weil kein nennenswerter Überdruck im System herrscht.
  • Wie oben ausgeführt, können außerdem die Verbindungsrohre 27, 29, 39, 40, 42 zum thermoakustischen Kühler 10 in Kunststoff ausgeführt werden. Dies spart Kosten, abgesehen davon ist das Recycling der verwendeten Materialien vergleichsweise günstig, so dass sich auch hieraus ein Kostenvorteil ergibt.

Claims (11)

  1. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Innenbehälter zur Aufnahme von Kühlund/oder Gefriergut, mit wenigstens einem thermoakustischen Kühler (10) sowie mit wenigstens einem Wärmetauscher (23, 24) mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium zur Kühlung des Innenraums des Innenbehälters,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) derart angeordnet ist, dass der Wärmetransport aus dem Innenraum des Innenbehälters zum Wärmeträgermedium nur über die Wandung des Innenbehälters oder nur über die Wandung des Wärmetauschers erfolgt.
  2. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Innenbehälter zur Aufnahme von Kühlund/oder Gefriergut, mit wenigstens einem thermoakustischen Kühler (10) sowie mit wenigstens einem Wärmetauscher (23, 24) mit einem darin befindlichen Wärmeträgermedium zur Kühlung des Innenraums des Innenbehälters,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) integraler Bestandteil des Innenbehälters ist oder dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) unmittelbar mit dem Innenbehälter in Verbindung steht.
  3. Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ausgeführt ist.
  4. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) auf der zum Innenraum gerichteten Seite des Innenbehälters oder auf der nach außen gerichteten Seite des Innenbehälters befindet oder einen Abschnitt des Innenbehälters bildet.
  5. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) als Wanne ausgeführt ist.
  6. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) Kanäle oder Rohre zur Führung des Wärmeträgermediums aufweist.
  7. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) derart angeordnet ist, dass er bereichsweise von einer Wärmedämmung umgeben ist.
  8. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) mittels Ultraschall an dem Innenbehälter fixiert ist.
  9. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) mit Rohren (27, 29, 39, 40, 42) zur Zu- und Ableitung des Wärmeträgermediums in den/die bzw. aus dem/den Wärmetauscher/n (23, 24) in Verbindung steht und dass wenigstens eines dieser Rohre (27, 29, 39, 40, 42) aus Kunststoff besteht.
  10. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher (23, 24) überwiegend oder ausschließlich aus Kunststoff besteht.
  11. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung bzw. wenigstens eine der Wandungen, durch die die Wärme aus dem Geräteinnenraum an das Wärmeträgermedium übertragen wird, Mittel aufweist, durch die der Wärmeübergang verbessert wird.
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