EP2538158B1 - Kühl- und gefriergerät - Google Patents

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Publication number
EP2538158B1
EP2538158B1 EP12004259.3A EP12004259A EP2538158B1 EP 2538158 B1 EP2538158 B1 EP 2538158B1 EP 12004259 A EP12004259 A EP 12004259A EP 2538158 B1 EP2538158 B1 EP 2538158B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid separator
evaporator
refrigerator
mesh
compressor
Prior art date
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Active
Application number
EP12004259.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2538158A3 (de
EP2538158A2 (de
Inventor
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 EP2538158A2 publication Critical patent/EP2538158A2/de
Publication of EP2538158A3 publication Critical patent/EP2538158A3/de
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Publication of EP2538158B1 publication Critical patent/EP2538158B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/006—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/28—Means for preventing liquid refrigerant entering into the compressor

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator and freezer with at least one refrigerant circuit which comprises at least one evaporator and at least one compressor.
  • refrigerator-freezer combinations with at least one refrigerator compartment and with at least one freezer compartment are known from the prior art, which include at least one refrigerator part evaporator and at least one freezer part evaporator.
  • the refrigerant circuit of such a known device is shown schematically in Figure 3 reproduced.
  • the refrigerator compartment evaporator is identified with the reference number 10 and the freezer compartment evaporator, which is connected downstream of the refrigerator compartment evaporator 10, with the reference number 20.
  • the refrigerant circuit shown also includes the suction pipe identified by the reference numeral 30, which is located between the freezer compartment evaporator 20 and the compressor 40 and is guided to the compressor 40 by the refrigerant.
  • the condenser 50 is arranged downstream of the compressor 40. Downstream of the condenser 50 is the solenoid valve 60, from which a line section leads around the refrigerator compartment evaporator 10 and a line 70 into the area of the inlet of the freezer compartment evaporator 20.
  • This bypass line 70 can thus be opened or closed accordingly by activating the valve 60. It is thus possible, depending on the valve position, to allow refrigerant to flow through the refrigerator compartment evaporator 10 and then the freezer compartment evaporator 20 or to feed the refrigerant directly to the freezer compartment evaporator 20 through line 70 and bypassing the refrigerator compartment evaporator 10.
  • the refrigerant collector used in known devices also has the disadvantage that it is filled with refrigerant while the compressor is idle. As a result, when the compressor is started, part of the non-evaporated, that is to say liquid, refrigerant reaches the suction pipe 30 and possibly the compressor 40, which is undesirable.
  • the refrigerant in the collector only contributes slightly to the refrigeration capacity of the device, which has disadvantages with regard to the efficiency of the device.
  • a refrigeration device which has an evaporator with a plurality of plate-shaped heat exchanger elements, each of which is connected on the inlet side to a common supply line and on the outlet side to a common suction line.
  • the riser pipe is extended downwards beyond the connection points of the heat exchanger elements, this extension of the riser pipe serving as a separator for the liquid refrigerant.
  • the present invention is therefore based on the object of developing a device of the type mentioned at the outset such that it can be operated with a high level of efficiency.
  • At least one liquid separator is arranged between the evaporator and the compressor, which has at least one inlet and at least one outlet and which is designed and arranged in such a way that it prevents the inflow of liquid refrigerant into the suction pipe of the compressor.
  • the liquid separator according to the invention thus serves to prevent liquid refrigerant, ie refrigerant which has not changed into the gaseous state in the evaporator or which condenses again after flowing through the evaporator, from entering the suction line. This can prevent the problem of frost on the suction line.
  • the use of the liquid separator can prevent part of the non-evaporated refrigerant from being fed into the suction pipe and possibly also into the compressor when the compressor is started. Piston compressors, in particular, must not suck in any liquid refrigerant, as the liquid refrigerant can destroy the piston or cylinder head.
  • the present invention is not restricted to reciprocating compressors, but rather encompasses any desired types of compressor.
  • the liquid separator is arranged relative to the evaporator in such a way that the refrigerant located in the liquid separator runs back into the evaporator at least when the compressor is not in operation. This return of the liquid refrigerant takes place due to the force of gravity, so that the liquid separator is to be arranged above the evaporator.
  • the liquid separator is thus preferably arranged in such a way that it is not or only slightly filled with liquid refrigerant, at least during the compressor service life. It is therefore preferably provided that the liquid separator is arranged and designed in such a way that at least part of the refrigerant located in the liquid separator flows back into the evaporator during the compressor idle time. This can then evaporate in the evaporator and in this way contributes to the cooling capacity of the device.
  • the liquid separator is designed as an elongated body, preferably as a tubular element, or has one.
  • the liquid separator can have a round, oval or also angular cross section.
  • the liquid separator is arranged vertically and / or that its inlet is arranged on the underside and the outlet on the upper side of the liquid separator. When the compressor is in operation, the liquid separator is thus traversed from bottom to top, with the flow direction being able to run vertically or at an angle to the vertical.
  • liquid separator is formed by or has a tubular body, the longitudinal axis of the tube running vertically or essentially vertically. If the compressor is not in operation, this can be done in the liquid separator Any liquid refrigerants that are located flow back to the evaporator through the inlet arranged below, evaporate there at least partially and thus serve to increase the cooling capacity.
  • the device is a refrigerator and freezer combination, that the refrigerant circuit has at least one refrigerator compartment evaporator for cooling at least one refrigerator compartment and at least one freezer compartment evaporator for cooling at least one freezer compartment and that the liquid separator is arranged between the freezer compartment evaporator and the compressor is.
  • the present invention thus also relates, for example, to devices as shown in FIG Figure 3 are shown so that reference is made accordingly.
  • the liquid separator according to the invention is arranged between the freezer compartment evaporator 20 and the compressor 40. This has the task of preventing liquid refrigerant from getting into the area between the liquid separator and the compressor 40 or into the suction pipe 30 leading to the compressor 40.
  • the internal dimensions of the liquid separator can have, for example, a diameter in the range from 2 to 4 cm and / or a length in the range from 5 to 15 cm. These are only exemplary details that of course do not restrict the subject matter of the invention.
  • the liquid separator thus preferably has larger dimensions than a conventional refrigerant collector.
  • the liquid separator has a first section in the area of its inlet, in which the diameter increases in the direction of flow of the refrigerant, and in the area of its outlet has a second section in which the diameter decreases in the direction of flow of the refrigerant .
  • liquid separator with a conically widened inlet area and with a conically tapering outlet area is conceivable.
  • the inlet area is in connection with the pipe section coming from the evaporator and the outlet area with the compressor suction line.
  • the inlet is formed by a connection piece which protrudes into the interior of the liquid separator.
  • This connecting piece can be embodied in the form of a tubular piece or form a component of the line from the evaporator leading to the liquid separator.
  • the nozzle-shaped section has a plurality of openings in its side wall, ie not in the end region, for the entry of refrigerant into the interior of the liquid separator.
  • the nozzle or said line has a plurality of openings in its wall through which the refrigerant reaches the interior of the liquid separator.
  • These openings can be designed as holes or slots, for example.
  • one or more grids or fabric-like structures are arranged in the liquid separator. These have the task of preventing flow noises in the area of the liquid separator.
  • the reference numeral 100 denotes a liquid separator according to the present invention.
  • the liquid separator 100 consists of a pipe section 105 which is cylindrical and has a constant cross section over its length. This pipe section 105 is followed by an inlet section 110 of increasing diameter and an outlet section 120 of decreasing diameter.
  • the liquid separator 100 has a first opening in the area of its inlet section 110 and a second opening in the area of its outlet section 120. Pipe sections of the lines 200, 300 protrude into these openings, the line 200 leading from the evaporator to the liquid separator 100 and the line 300 leading from the liquid separator 100 to the compressor.
  • the line 300 thus represents the suction line of the compressor.
  • the flow direction in the illustrated liquid separator 100 is from bottom to top. This means that the refrigerant flows through the line 200 and the line connector, which forms the end region of the line 200 and which protrudes into the interior of the liquid separator 100, into the latter.
  • the drain line 300 suction line
  • the outlet line 300 unlike the inlet line 200, does not protrude into the interior of the liquid separator 100.
  • grids 400 or metal mesh 500 are arranged both downstream of the inlet and upstream of the outlet.
  • these grids or fabrics can be straight or also curved.
  • both a grid 400 and a metal mesh 500 can be arranged in the interior of a liquid separator. These can be spaced from one another in the flow direction of the refrigerant, ie in the longitudinal direction of the liquid separator, as shown in FIG Figure 1 emerges.
  • the grating is curved, as is also shown in FIG Figure 1 is shown.
  • the metal mesh 500 is curved in such a way that it is arched upwards, that is to say towards the grid 400.
  • the metal mesh 500 is also designed to be curved and its bulge likewise protrudes towards the grid 400. Due to the fact that in this case the metal mesh 500 is arranged downstream of the grid 400, the metal mesh 500 is bent or curved downwards.
  • more than one grid or more than one metal mesh can also be arranged, these preferably being spaced apart from one another in the direction of flow.
  • the refrigerant When the compressor is in operation, the refrigerant reaches the interior of the liquid separator through the front end area of the connecting piece. Liquid refrigerant is retained or, when the compressor is operating, collects around the lower area of the liquid separator and is therefore not in contact with the outlet which is arranged at the top. Thus, liquid refrigerant can be prevented from entering the suction pipe 300.
  • FIG 2 shows a further embodiment of the liquid separator according to the invention, the structure of which is essentially that in Figure 1 shown corresponds.
  • the inlet connector which can be formed by the end region of the line 200 or can also form part of the liquid separator itself, has several holes 205 or also several slots 207. These holes 205 or slots 207 can be distributed in the longitudinal direction and / or in the circumferential direction of the connecting piece.
  • the second pattern from the left points in Figure 2 four holes, which are distributed in the circumferential direction, preferably offset by 90 °.
  • These holes can have a diameter of 1 to 5 mm and preferably in the range of 2 to 4 mm and particularly preferably a diameter of 3 mm.
  • the holes can be at the same height on the connecting piece or can also be arranged offset in the height direction.
  • the second pattern from the right in Figure 2 corresponds in this respect to the aforementioned pattern, with additional provision here that three holes are arranged one above the other in the longitudinal direction of the connecting piece, so that a total of 12 holes result.
  • the right pattern in Figure 2 shows an embodiment with slots 207, with four slots 207 offset in the circumferential direction of the connecting piece, each having a width in the range from 1 to 2 mm, preferably 1.5 mm and a length in the range 10 to 30 mm, preferably 20 mm.
  • the refrigerant passes through these holes 205 or slots 207 into the interior of the liquid separator when the compressor is in operation. Additionally for this purpose, the end region of the pipe or the line 200 is closed at the end. If it is not in operation, refrigerant can flow back into the evaporator through these openings.
  • the supply line and / or discharge line to or from the liquid separator can form an integral part of the liquid separator itself or can be formed by the lines 200, 300 that lead or from the evaporator, in particular from the freezer compartment evaporator, to the liquid separator 100. lead from this to the compressor.
  • the liquid separator 100 brings about overfilling phenomena and frosting of the suction line, which according to FIG Figure 1 Connected above the liquid separator 100 or formed by the line 300, a significant improvement is achieved.
  • the relatively large diameter of the liquid separator 100 leads to a significantly lower flow rate.
  • liquid separator or its inlet and outlet are designed in such a way that the liquid refrigerant is pressed against the outer walls of the liquid separator and is returned to the evaporator due to the force of gravity.
  • the in Figure 2 holes 205 or slots 207 of the connecting piece shown are used.
  • the refrigerant that has flown back from the liquid separator 100 can evaporate and thus overall contributes to improved device efficiency.
  • the liquid separator 100 has a significant energy advantage compared to known devices.
  • the liquid separator is in a refrigerant circuit as it is from Figure 3 is shown, arranged between the freezer compartment evaporator 20 and the suction pipe 30, so that the embodiment according to Figure 3 forms part of the invention.
  • the arrangement of the liquid separator 100 in the device is preferably vertical.
  • the liquid separator according to the invention makes it possible to prevent larger quantities of liquid refrigerant from remaining in the liquid separator when the compressor is idle. Rather, it is preferably arranged in such a way that the liquid refrigerant at least partially runs back into the evaporator when the compressor is idle and evaporates there and thus contributes to the cooling capacity of the device.
  • the liquid separator is designed and arranged in such a way that it prevents the liquid refrigerant from entering the suction line 300 which is connected downstream of the liquid separator 100. This means that the suction line no longer forms frost.
  • a preferred application of the present invention is the use of the liquid separator in a refrigerant circuit according to FIG Figure 3 , which in this respect also forms part of the present invention with the liquid separator.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, der zumindest einen Verdampfer und zumindest einen Kompressor umfaßt.
  • Aus dem Stand der Technik sind sogenannte Kühl-Gefrierkombinationen mit wenigstens einem Kühlkompartiment und mit wenigstens einem Gefrierkompartiment bekannt, die zumindest einen Kühlteilverdampfer und zumindest einen Gefrierteilverdampfer umfassen. Der Kältemittelkreislauf eines solchen bekannten Gerätes ist schematisch in Figur 3 wiedergegeben. In dieser Figur ist mit dem Bezugszeichen 10 der Kühlteilverdampfer und mit dem Bezugszeichen 20 der Gefrierteilverdampfer gekennzeichnet, der dem Kühlteilverdampfer 10 nachgeschaltet ist.
  • Der dargestellte Kältemittelkreislauf umfasst des weiteren das mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnete Saugrohr, das sich zwischen dem Gefrierteilverdampfer 20 und dem Kompressor 40 befindet und durch das Kältemittel zu dem Kompressor 40 geführt wird. Stromabwärts des Kompressors 40 ist der Verflüssiger 50 angeordnet. Stromabwärts des Verflüssigers 50 befindet sich das Elektromagnetventil 60, von dem aus ein Leitungsstrang um Kühlteilverdampfer 10 und eine Leitung 70 in den Bereich des Einlasses des Gefrierteilverdampfers 20 führt.
  • Diese Bypassleitung 70 kann somit entsprechend durch Ansteuerung des Ventils 60 geöffnet oder geschlossen werden. So ist es möglich, je nach Ventilstellung den Kühlteilverdampfer 10 und anschließend den Gefrierteilverdampfer 20 von Kältemittel durchströmen zu lassen oder das Kältemittel durch die Leitung 70 unmittelbar dem Gefrierteilverdampfer 20 und unter Umgehung des Kühlteilverdampfers 10 zuzuführen.
  • Bei dem aus Figur 3 ersichtlichen bekannten Kältemittelkreislauf besteht das Problem, das flüssiges Kältemittel, das in dem Gefrierteilverdampfer 20 nicht verdampft ist, in das Saugrohr 30 strömen kann. Dies führt zu einer Bereifung der Saugleitung 30. Dieses Phänomen tritt vor allem bei einem Kompressoranlauf auf.
  • Auch der Einsatz eines aus dem Stand der Technik bekannten Kältemittelsammlers kann das Bereifen der Saugleitung 30 nicht verhindern. In dem Kältemittelsammler wird überschüssiges Kältemittel aufgenommen. Aufgrund der im Verhältnis zum Verdampfer kleinen Oberfläche kann das flüssige Kältemittel nur begrenzt verdampfen. In der Regel ist auch die Position des Kältemittelsammlers aufgrund der geringen Temperatur zur Verdampfung des Kältemittels ungeeignet.
  • Der bei bekannten Geräten eingesetzte Kältemittelsammler hat darüber hinaus den Nachteil, dass er während der Kompressorstandzeit mit Kältemittel gefüllt ist. Dies hat zur Folge, dass bei einem Start des Kompressors ein Teil des nicht verdampften, also flüssigen Kältemittels ins Saugrohr 30 und ggf. in den Kompressor 40 gelangt, was unerwünscht ist.
  • Wie ausgeführt, trägt das im Sammler befindliche Kältemittel nur geringfügig zur Kälteleistung des Gerätes bei, was Nachteile im Hinblick auf die Effizienz des Gerätes mit sich bringt.
  • Aus der WO 2005/114065 A1 ist ein Kältegerät bekannt, das einen Verdampfer mit einer Mehrzahl von plattenförmigen Wärmetauscherelementen aufweist, die jeweils einlasseitig mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung und auslassseitig mit einer gemeinsamen Saugleitung verbunden sind. Das Steigrohr ist nach unten über die Anschlußstellen der Wärmetauscherelemente hinaus verlängert, wobei diese Verlängerung des Steigrohrs als Abscheider für das flüssige Kältemittel dient.
  • Das US Patent mit der Nr. 3512374 sowie die Druckschrift JP H07 83544A offenbaren jeweils einen Flüssigkeitsabscheider, welcher in einem Kühlgerät zum Einsatz kommen kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Gerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass dieses mit einer hohen Effizienz betreibbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor wenigstens ein Flüssigkeitsabscheider angeordnet ist, der wenigstens einen Einlass sowie wenigstens einen Auslass aufweist und der derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er den Zustrom flüssigen Kältemittels in das Saugrohr des Kompressors verhindert.
  • Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider dient somit dazu, zu verhindern, dass flüssiges Kältemittel, d.h. Kältemittel, das im Verdampfer nicht in den gasförmigen Zustand übergegangen ist oder nach dem Durchströmen des Verdampfers wieder kondensiert, in die Saugleitung gelangt. Dadurch kann das Problem der Bereifung der Saugleitung verhindert werden. Es kann durch den Einsatz des Flüssigkeitsabscheiders vermieden werden, dass beim Kompressorstart ein Teil des nicht verdampften Kältemittels in das Saugrohr und gegebenenfalls auch in den Kompressor geführt wird. Insbesondere Kolbenverdichter dürfen kein flüssiges Kältemittel ansaugen, da das flüssige Kältemittel den Kolben oder Zylinderkopf zerstören kann.
  • Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Kolbenverdichter beschränkt, sondern umfasst jeden beliebigen Verdichtertypen.
  • Erfindungsgemäß ist der Flüssigkeitsabscheider relativ zu dem Verdampfer derart angeordnet, dass das in dem Flüssigkeitsabscheider befindliche Kältemittel zumindest dann in den Verdampfer zurückläuft, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist. Dieses Zurücklaufen des flüssigen Kältemittels erfolgt aufgrund der Schwerkraft, so dass der Flüssigkeitsabscheider oberhalb des Verdampfers anzuordnen ist.
  • Der Flüssigkeitsabscheider ist somit vorzugsweise so angeordnet, dass zumindest in der Kompressorstandzeit dieser nicht oder nur geringfügig mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist. Vorzugsweise ist somit vorgesehen, dass der Flüssigkeitsabscheider so angeordnet und ausgebildet ist, dass zumindest ein Teil des in dem Flüssigkeitsabscheider befindlichen Kältemittels während der Kompressorstandzeit in den Verdampfer zurückströmt. Dieses kann dann im Verdampfer verdampfen und trägt auf diese Weise zur Kälteleistung des Gerätes bei.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsabscheider als länglicher Körper, vorzugsweise als rohrförmiges Element ausgebildet ist oder ein solches aufweist.
  • Der Flüssigkeitsabscheider kann im Querschnitt rund, oval oder auch eckig ausgebildet sein.
  • Denkbar ist es weiter, dass der Flüssigkeitsabscheider vertikal angeordnet ist und/oder dass dessen Einlass auf der Unterseite und der Auslass auf der Oberseite des Flüssigkeitsabscheiders angeordnet ist. Im Betrieb des Kompressors wird der Flüssigkeitsabscheider somit von unten nach oben durchströmt, wobei die Strömungsrichtung vertikal verlaufen kann oder auch in einem Winkel zur Vertikalen.
  • In Betracht kommt somit beispielsweise eine Ausführungsform, bei der der Flüssigkeitsabscheider einen durch einen rohrförmigen Körper gebildet wird oder diesen aufweist, wobei die Längsachse des Rohres vertikal oder im wesentlichen vertikal verläuft. Ist der Kompressor nicht im Betrieb, kann das in dem Flüssigkeitsabscheider befindliche flüssige Kältemittel durch den unten angeordneten Einlass wieder zurück zum Verdampfer strömen, verdampft dort zumindest teilweise und dient somit zur Erhöhung der Kälteleistung.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass es sich bei dem Gerät um eine Kühl- und Gefrierkombination handelt, dass der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Kühlteilverdampfer zur Kühlung wenigstens eines Kühlkompartimentes und wenigstens einen Gefrierteilverdampfer zur Kühlung wenigstens eines Gefrierteils aufweist und dass der Flüssigkeitsabscheider zwischen dem Gefrierteilverdampfer und dem Kompressor angeordnet ist.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit beispielsweise auch auf Geräte, wie sie in Figur 3 dargestellt sind, so dass entsprechend Bezug genommen wird. Zusätzlich zu der Darstellung gemäß Figur 3 ist erfindungsgemäß zwischen dem Gefrierteilverdampfer 20 und dem Kompressor 40 der erfindungsgemäße Flüssigkeitsabscheider angeordnet. Dieser hat die Aufgabe, zu verhindern, dass flüssiges Kältemittel in den Bereich zwischen dem Flüssigkeitsabscheider und dem Kompressor 40 bzw. in das zum Kompressor 40 führende Saugrohr 30 gelangt.
  • Der Flüssigkeitsabscheider kann als Innenabmessungen beispielsweise einen Durchmesser im Bereich vom 2 bis 4 cm und/oder eine Länge im Bereich von 5 bis 15 cm aufweisen. Hierbei handelt es sich nur um exemplarische Angaben, die den Gegenstand der Erfindung selbstverständlich nicht beschränken. Vorzugsweise weist der Flüssigkeitsabscheider somit größere Abmessungen auf, als ein herkömmlicher Kältemittelsammler.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitsabscheider im Bereich seines Einlasses einen ersten Abschnitt aufweist, in dem sich der Durchmesser in Strömungsrichtung des Kältemittels vergrößert und im Bereich seines Auslasses einen zweiten Abschnitt aufweist, in dem sich der Durchmesser in Strömungsrichtung des Kältemittels verkleinert.
  • Denkbar ist beispielsweise ein Flüssigkeitsabscheider mit einem sich konisch erweiterten Einlassbereich und mit einem konisch zulaufenden Auslassbereich. Der Einlassbereich steht mit dem von dem Verdampfer kommenden Rohrstück und der Auslassbereich mit der Kompressorsaugleitung in Verbindung.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Einlass durch einen Stutzen gebildet wird, der in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders hineinragt. Dieser Stutzen kann rohrstückartig ausgeführt sein bzw. einen Bestandteil der zu dem Flüssigkeitsabscheider führenden Leitung vom Verdampfer bilden. Erfindungsgemäß weist der stutzenförmige Abschnitt in seiner Seitenwandung, also nicht im Endbereich mehrere Öffnungen zum Zutritt von Kältemittel in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders auf.
  • Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass der Stutzen bzw. die genannte Leitung in ihrer Wandung mehrere Öffnungen aufweist, durch die das Kältemittel in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders gelangt. Diese Öffnungen können beispielsweise als Löcher oder als Schlitze ausgeführt sein.
  • Erfindungsgemäß sind in dem Flüssigkeitsabscheider eine oder mehrere Gitter oder gewebeartige Strukturen, insbesondere ein Metallgewebe, angeordnet. Diese haben die Aufgabe, Strömungsgeräusche im Bereich des Flüssigkeitsabscheiders zu verhindern.
  • Grundsätzlich kann nur ein Gitter oder nur eine gewebeartige Struktur oder auch mehrere dieser Elemente vorgesehen sein. Denkbar ist es, dass das Gitter unterhalb der gewebeartigen Struktur angeordnet ist oder umgekehrt sich das Gitter oberhalb der gewebeartigen Struktur befindet.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    unterschiedliche schematische Ansichten eines Flüssigkeitsabscheiders in einer ersten Ausführungsform,
    Figur 2:
    unterschiedliche Ansichten eines Flüssigkeitsabscheiders in einer zweiten Ausführungsform und
    Figur 3:
    eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufes eines bekannten Kühl- und Gefriergerätes.
  • In Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 100 ein Flüssigkeitsabscheider gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet.
  • Der Flüssigkeitsabscheider 100 besteht aus einem Rohrstück 105, des zylindrisch ausgeführt ist und über seine Länge einen gleichbleibenden Querschnitt aufweist. An dieses Rohrstück 105 schließen sich ein Einlassabschnitt 110 größer werdenden Durchmessers und ein Auslassabschnitt 120 kleiner werdenden Durchmessers an.
  • Wie dies aus Figur 1 hervorgeht, weist der Flüssigkeitsabscheider 100 im Bereich seines Einlassabschnittes 110 eine erste Öffnung und im Bereich seines Auslassabschnittes 120 eine zweite Öffnung auf. In diese Öffnungen ragen Rohrstücke der Leitungen 200, 300, wobei die Leitung 200 vom Verdampfer zu dem Flüssigkeitsabscheider 100 und die Leitung 300 von dem Flüssigkeitsabscheider 100 zum Kompressor führt. Die Leitung 300 stellt somit die Saugleitung des Kompressors dar.
  • Wie dies weiter aus Figur 1 hervorgeht, ist die Strömungsrichtung bei dem dargestellten Flüssigkeitsabscheider 100 von unten nach oben. Dies bedeutet, dass das Kältemittel durch die Leitung 200 und den Leitungsstutzen, der den Endbereich der Leitung 200 bildet und der in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders 100 ragt, in diesen einströmt.
  • Im oberen Endbereich des Flüssigkeitsabscheiders 100 befindet sich der Auslass, in dem die Ablaufleitung 300 (Saugleitung) angeordnet ist, die zum Kompressor des Gerätes führt.
  • Wie dies aus Figur 1 hervorgeht, ragt die Auslassleitung 300 abweichend von der Einlassleitung 200 nicht in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders 100 hinein.
  • Zur Vermeidung von Strömungsgeräuschen im Bereich des Flüssigkeitsabscheiders 100 sind sowohl stromabwärts des Einlasses als auch stromaufwärts des Auslasses Gitter 400 bzw. Metallgewebe 500 angeordnet. Dabei können diese Gitter bzw. Gewebe gerade oder auch gekrümmt ausgebildet sein. Wie dies weiter aus Figur 1 hervorgeht, können in dem Innenraum eines Flüssigkeitsabscheiders sowohl ein Gitter 400 als auch ein Metallgewebe 500 angeordnet sein. Diese können in Strömungsrichtung des Kältemittels, d.h. in Längsrichtung des Flüssigkeitsabscheiders voneinander beabstandet sein, wie dies aus Figur 1 hervorgeht.
  • Aus Figur 1 ergibt sich, dass in Strömungsrichtung zunächst das Metallgewebe und dann das Gitter angeordnet sein kann. Auch eine umgekehrte Anordnung ist möglich, wie dies ebenfalls aus Figur 1 hervorgeht, das heißt es kann zunächst das Gitter und dann das Metallgewebe in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend angeordnet sein.
  • Aus Figur 1 ergibt sich des weiteren, dass das Gitter und/oder das Metallgewebe gerade, und insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Flüssigkeitsabscheiders verlaufen kann.
  • Erfindungsgemäß ist das Gitter gekrümmt ausgeführt, wie dies ebenfalls in Figur 1 dargestellt ist. In Figur 1 ist in den beiden links dargestellten Ausführungsbeispielen das Metallgewebe 500 derart gekrümmt, dass es nach oben, das heißt zum Gitter 400 hin ausgewölbt ist.
  • In den beiden rechts dargestellten Ausführungen der Figur 1 ist das Metallgewebe 500 ebenfalls gekrümmt ausgeführt und ragt mit seiner Auswölbung ebenfalls zum Gitter 400 hin. Aufgrund der Tatsache, dass in diesem Fall das Metallgewebe 500 stromabwärts des Gitters 400 angeordnet ist, ist das Metallgewebe 500 nach unten gebogen bzw. gekrümmt.
  • Grundsätzlich ist es auch denkbar, die dargestellten Krümmungen jeweils in die andere Richtung vorzunehmen.
  • Des weiteren ist darauf hinzuweisen, dass auch mehr als ein Gitter bzw. mehr als ein Metallgewebe angeordnet werden können, wobei diese vorzugsweise in Strömungsrichtung voneinander beabstandet sind.
  • Die in Figur 1 dargestellten Maßangaben sind exemplarischer Natur und beschränken die Erfindung nicht. Sie zeigen, dass der Stutzen einlassseitig um einen Betrag von ca. 10 bis 30 mm in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheider hineinragen kann.
  • Sämtliche in den Figuren angegebenen Maße stellen mm-Angaben dar.
  • Im Betrieb des Kompressors gelangt das Kältemittel durch den stirnseitigen Endbereich des Stutzens in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders. Flüssiges Kältemittel wird zurückgehalten bzw. sammelt sich im Betrieb des Kompressors um unteren Bereich des Flüssigkeitsabscheiders und steht somit nicht in Kontakt mit dem Auslass, der oben angeordnet ist. Somit kann verhindert werden, dass flüssiges Kältemittel in das Saugrohr 300 gelangt.
  • Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheiders, der in seinem Aufbau im wesentlichen dem in Figur 1 dargestellten entspricht.
  • Aus Figur 2 wird ersichtlich, dass der Einlassstutzen, der durch den Endbereich der Leitung 200 gebildet sein kann oder auch einen Bestandteil des Flüssigkeitsabscheiders selbst bilden kann, mehrere Löcher 205 oder auch mehrere Schlitze 207 aufweist. Diese Löcher 205 oder Schlitze 207 können in Längsrichtung und/oder in Umfangsrichtung des Stutzens verteilt sein.
  • So weist das zweite Muster von links in Figur 2 vier Löcher auf, die in Umfangsrichtung verteilt, vorzugsweise um 90° versetzt sind. Diese Löcher können einen Durchmesser von 1 bis 5 mm und vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4 mm und besonders bevorzugt einen Durchmesser von 3 mm aufweisen. Die Löcher können sich am Stutzen auf gleicher Höhe befinden oder auch in Höhenrichtung versetzt angeordnet sein.
  • Das zweite Muster von rechts in Figur 2 entspricht in dieser Beziehung dem vorgenannten Muster, wobei hier zusätzlich vorgesehen ist, dass in Längsrichtung des Stutzens je drei Löcher übereinander angeordnet ist, so dass sich insgesamt 12 Löcher ergeben.
  • Das rechte Muster in Figur 2 zeigt eine Ausführungsform mit Schlitzen 207, wobei vier in Umfangsrichtung des Stutzens versetzte Schlitze 207 vorgesehen sind, die je eine Breite im Bereich von 1 bis 2 mm, vorzugsweise von 1,5 mm und eine Länge im Bereich von 10 bis 30 mm, vorzugsweise 20 mm aufweisen.
  • Die oben genannten Angaben hinsichtlich der Anzahl, Anordnung und Dimensionierung der Löcher 205 und Schlitze 207 sind exemplarischer Natur, so dass auch andere Werte möglich und von der Erfindung umfaßt sind. So ist es beispielsweise denkbar, in dem Stutzen nur ein Loch 205 und/oder nur einen Schlitz 207 oder eine Kombination von Löchern und Schlitzen vorzusehen.
  • Durch diese Löcher 205 bzw. Schlitze 207 gelangt das Kältemittel in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders, wenn der Kompressor in Betrieb ist. Zusätzlich dazu ist der Endbereich des Rohres bzw. die Leitung 200 stirnseitig geschlossen. Ist er nicht in Betrieb, kann durch diese Öffnungen Kältemittel zurück in den Verdampfer strömen.
  • Grundsätzlich ist zu erwähnen, dass die Zuleitung und/oder Ableitung zum bzw. vom Flüssigkeitsabscheider einen integralen Bestandteil des Flüssigkeitsabscheiders selbst bilden können oder durch die Leitungen 200, 300 gebildet werden können, die vom Verdampfer, insbesondere vom Gefrierteilverdampfer zu dem Flüssigkeitsabscheider 100 führen bzw. von diesem zum Kompressor führen.
  • Der Flüssigkeitsabscheider 100 gemäß der vorliegenden Erfindung bringt bezüglich Überfüllungserscheinungen und Bereifung der Saugleitung, die sich gemäß Figur 1 oberhalb des Flüssigkeitsabscheiders 100 anschließt bzw. durch die Leitung 300 gebildet wird eine deutliche Verbesserung.
  • Der relativ große Durchmesser des Flüssigkeitsabscheiders 100 führt zu einer deutlich geringeren Strömungsgeschwindigkeit.
  • Vorteilhaft ist es, wenn der Flüssigkeitsabscheider bzw. deren Ein- und Auslass so ausgebildet sind, dass das flüssige Kältemittel an die Außenwände des Flüssigkeitsabscheiders gedrückt wird und aufgrund der Schwerkraft in den Verdampfer zurückgeleitet wird. Dazu können die in Figur 2 dargestellten Löcher 205 bzw. Schlitze 207 des Stutzens dienen.
  • Aufgrund der großen Oberfläche des Verdampfers kann das Kältemittel, das vom Flüssigkeitsabscheider 100 zurückgeströmt ist, verdampfen und trägt insgesamt somit zur verbesserten Geräteeffizienz bei.
  • Zu dem bringt der Flüssigkeitsabscheider 100 aufgrund von frei wählbaren Durchflüssen im Vergleich zu bekannten Geräten einen wesentlichen energetischen Vorteil mit sich.
  • Erfindungsgemäß ist der Flüssigkeitsabscheider in einem Kältemittelkreislauf, wie er aus Figur 3 hervorgeht, zwischen dem Gefrierteilverdampfer 20 und dem Saugrohr 30 angeordnet, so dass auch die Ausführungsform gemäß Figur 3 einen Bestandteil der Erfindung darstellt.
  • Vorzugsweise ist die Anordnung des Flüssigkeitsabscheiders 100 im Gerät vertikal. Durch den erfindungsgemäßen Flüssigkeitsabscheider ist es möglich, zu verhindern, dass während der Kompressorstehzeit größere Mengen flüssigen Kältemittels in dem Flüssigkeitsabscheider verbleiben. Vielmehr ist dieser vorzugsweise so angeordnet, dass das flüssige Kältemittel in der Kompressorstehzeit wenigstens zum Teil in den Verdampfer zurückläuft und dort verdampft und damit zur Kälteleistung des Gerätes beiträgt.
  • Des weiteren ist der Flüssigkeitsabscheider so ausgebildet und angeordnet, dass er verhindert, das flüssiges Kältemittel in die sich stromabwärts des Flüssigkeitsabscheiders 100 anschließende Saugleitung 300 gelangt. Dies führt dazu, dass die Saugleitung nicht mehr bereift.
  • Eine bevorzugte Anwendung der vorliegenden Erfindung liegt in dem Einsatz des Flüssigkeitsabscheiders in einem Kältemittelkreislauf gemäß Figur 3, der insoweit mit Flüssigkeitsabscheider ebenfalls einen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet.

Claims (10)

  1. Kühl- und Gefriergerät mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Verdampfer (10, 20) und einen Kompressor (40) umfaßt, wobei
    zwischen dem Verdampfer (10, 20) und dem Kompressor (40) ein Flüssigkeitsabscheider (100) angeordnet ist, der einen mit dem Verdampfer (10, 20) in Verbindung stehenden Einlass (110) sowie einen mit dem Kompressor (40) in Verbindung stehenden Auslass (120) aufweist,
    der Flüssigkeitsabscheider (100) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass er den Zustrom flüssigen Kältemittels in das Saugrohr (30) des Kompressors (40) verhindert, und
    der Flüssigkeitsabscheider (100) oberhalb des Verdampfers (10, 20) angeordnet ist, so dass in dem Flüssigkeitsabscheider (100) befindliches flüssiges Kältemittel aufgrund der Schwerkraft in den Verdampfer (10, 20) zurücklaufen kann,
    wobei eine Einlassleitung (200) des Flüssigkeitsabscheiders (100) durch einen Stutzen gebildet wird, der in den Innenraum des Flüssigkeitsabscheiders (100) hineinragt, und in ihrem Endbereich umfangsseitig mehrere Löcher (205) oder mehrere Schlitze (207) zum Einströmen von Kältemittel in den Flüssigkeitsabscheider (100) aufweist, wobei
    der Endbereich der Einlassleitung (200) stirnseitig geschlossen ist, wobei der Kältemittelkreislauf wenigstens einen Kühlteilverdampfer (10) und wenigstens einen Gefrierteilverdampfer (20) aufweist und dass der Flüssigkeitsabscheider (100) zwischen dem Gefrierteilverdampfer (20) und dem Kompressor (40) angeordnet ist, wobei
    in dem Flüssigkeitsabscheider (100) eine oder mehrere Gitter (400) und ein oder mehrere Gewebe (500) angeordnet sind, wobei die Gitter (400) und das Gewebe (500) zwischen dem Einlass (110) und dem Auslass (120) des Flüssigkeitsabscheiders (100) angeordnet sind und die Gitter (400) eine Krümmung aufweisen.
  2. Kühl- und Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Kältemittels bei Betrieb des Gerätes das Gewebe (500) vor dem Gitter (400) angeordnet ist oder umgekehrt das Gewebe (500) nach dem genannten Gitter (400) angeordnet ist.
  3. Kühl- und Gefriergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe (500) eben ausgeführt ist oder eine Krümmung aufweist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Krümmung des Gitters (400) bzw. des Gewebes (500) jeweils von dem dem Gitter (400) bzw. Gewebe (500) benachbarten Zu- oder Ablauf des Flüssigkeitsabscheiders (100) weggerichtet ist.
  4. Kühl- und Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gitter (400) in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Gewebe (500) nachgeordnet angeordnet ist, wobei das Gewebe (500) vorzugsweise zu dem Gitter (400) hin gekrümmt ist.
  5. Kühl- und Gefriergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, das Gewebe (500) in Strömungsrichtung des Kältemittels dem Gitter (400) nachgeordnet angeordnet ist, wobei das Gewebe (500) vorzugsweise zu dem Gitter (400) hin gekrümmt ist.
  6. Kühl- und Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (100) als länglicher Körper, vorzugsweise als rohrförmiges Element ausgebildet ist.
  7. Kühl- und Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (100) vertikal angeordnet ist und/oder dass der Einlass (110) auf der Unterseite und der Auslass (120) auf der Oberseite des Flüssigkeitsabscheiders (100) angeordnet ist oder dass der Auslass (120) weiter oben angeordnet ist als der Einlass (110).
  8. Kühl- und Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (100) einen Innendurchmesser im Bereich vom 2 bis 4 cm und/oder eine Länge im Bereich von 5 bis 15 cm aufweist.
  9. Kühl- und Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsabscheider (100) im Bereich seines Einlasses (110) einen ersten Abschnitt aufweist, in dem sich der Durchmesser des Flüssigkeitsabscheiders (100) vergrößert und im Bereich seines Auslasses (120) einen zweiten Abschnitt aufweist, in dem sich der Durchmesser des Flüssigkeitsabscheiders (100) verkleinert.
  10. Kühl- und Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stutzen ein integraler Bestandteil des Flüssigkeitsabscheiders (100) oder ein Bestandteil eines zu dem Flüssigkeitsabscheiders (100) führenden Rohres sein kann.
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