WO2004104501A1 - Kältegerät mit tauwasserverdampfer - Google Patents

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WO2004104501A1
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Michael Kordon
Hans Ihle
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
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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
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F25D21/14—Collecting or removing condensed and defrost water; Drip trays
    • 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
    • F25D2321/00—Details or arrangements for defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water, not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2321/14—Collecting condense or defrost water; Removing condense or defrost water
    • F25D2321/141—Removal by evaporation
    • F25D2321/1411—Removal by evaporation using compressor heat

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator with a collecting and evaporation container for condensation according to the preamble of claim 1.
  • a refrigerator is known from DE 198 55 504 A1.
  • This known refrigeration device has a heat-insulating housing which encloses a storage space for refrigerated goods and has a recess open to the outside in a lower corner, in which a compressor for a refrigerant circuit of the refrigeration device is accommodated.
  • a collecting container for condensation is mounted, which condenses in the storage chamber and runs through a breakthrough formed in the housing above the collecting container in the collecting container.
  • the collecting container is mounted on the housing of the compressor in order to utilize heat loss, which the compressor generates during operation, in order to heat the condensation water in the collecting container and thus accelerate its evaporation.
  • the object of the invention is therefore to provide a refrigeration device with a condensate evaporator, which ensures an effective evaporation of the condensation water which is neutral with regard to the energy consumption of the device.
  • the object is achieved by a refrigeration appliance with the features of claim 1.
  • the invention is based on the insight that a large part of the heat loss generated in the compressor is not dissipated by heat conduction within the compressor - only this is the part of the heat loss from which conventionally a part can be used by mounting the collecting container on the evaporator housing - but by the refrigerant itself.
  • This waste heat is conventionally released to the environment of the refrigeration device through a condenser.
  • the heat exchanger thermally coupled to the collecting container according to the invention allows at least some of this waste heat to be released to condensation in the collecting container.
  • This heat exchanger is expediently incorporated between a high-pressure outlet of the compressor and the condenser, so that the latter can only release to the environment the portion of the residual heat that was not absorbed by the condensation water.
  • the heat exchanger expediently has a pipeline through which the refrigerant flows and which is surrounded by the condensation water on at least part of its circumference.
  • the pipeline is arranged so as to be immersed in the collecting container, so that it is surrounded on its entire circumference by the condensation water - provided the level in the collecting container is high enough.
  • the pipeline is integrated in a wall of the collecting container.
  • the collecting container For reasons of cost, it is preferred to manufacture the collecting container from plastic. In such a container, it is difficult to prevent the growth of bacterial mucus if there is constant condensation in it, with the result that unpleasant odors can be released.
  • This problem can be solved according to the invention combat that the heat exchanger is at least partially made of a material that releases antibacterial copper or silver ions. This can be implemented particularly easily if the pipeline which is at least partially surrounded by the condensation water is a copper pipe.
  • the collecting container is partly formed by a wall of the housing of the compressor and partly by a crown which is tightly mounted on this housing.
  • the omission of an intermediate wall improves the heat transfer from the compressor housing into the condensation water
  • a refrigerant outlet opening of the housing can be arranged on the part of the wall surrounded by the crown, so that a pipe going out from there is collected directly in the container Condensation runs.
  • Fig. 1 is a schematic partial representation of a refrigerant circuit
  • FIG. 2 shows a compressor with a condensation water tank mounted thereon according to a second embodiment of the invention.
  • Fig. 3 shows a compressor with a condensation water tank according to a third embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a perspective and partially exploded part of the refrigeration cycle of a refrigerator according to the invention.
  • the housing of the refrigerator itself has been omitted for the sake of clarity and, since it is known per se, is not described further.
  • On a compressor housing 1 there are a suction connection 2, through which the relaxed refrigerant enters the compressor, and a pressure connection 3, through which the compressed refrigerant is expelled again.
  • a defrost water container 4 is provided for mounting on the compressor housing 1 and has a recess 5 on the bottom which, in the assembled state, conforms to the upper part of the compressor housing 1 in order to waste heat emitted by the compressor in this area as completely as possible into the defrost water collected in the container 4 initiate.
  • a pipe 6 is connected to the pressure connection 3. It extends in the form of a loop 7 initially through the defrost water container 4, so that the refrigerant contained therein can cool down in contact with the defrost water.
  • the pipeline 6 is formed by a copper tube which, in contact with condensation water in the container 4, outputs copper ions thereon. These ions have a bactericidal effect which prevents or at least limits the growth of bacteria in the container 4.
  • a subsequent second loop 8 runs on the front of the body of the refrigerator (not shown).
  • the refrigerant emits heat in order to prevent exposed areas of this front side from being cooled to such an extent by heat conduction from the storage chamber of the refrigeration device that condensation forms here.
  • a condenser 9 is connected to this second loop 8 in the refrigerant circuit.
  • the condenser 9 is an essentially plate-shaped structure, in which the pipeline 6 meanders between a plurality of parallel metal wires 10 welded to it, which stiffen the condenser and increase its surface area for heat exchange.
  • the condenser 9 is mounted in a manner known per se on a rear side of the refrigerator housing.
  • a dryer Connected to the condenser 9 is a dryer, no longer shown in the figure, for trapping water contaminants in the refrigerant, a throttle, usually in the form of a capillary line, for relaxing the refrigerant, and an evaporator arranged in close thermal contact with the storage chamber. From the outlet of the evaporator, the refrigerant again reaches the suction port 2 of the compressor.
  • Fig. 2 shows an alternative embodiment of the arrangement of the compressor housing and condensate tank.
  • the defrost water container 4 'differs according to this embodiment differs from that of Fig. 1 in that the recess 5 is replaced by an opening in the bottom of the container 4 ', in which the upper part 11 of the compressor housing is tightly inserted. Since the insulating effect of the wall of the container is eliminated, a more intensive heat flow from the compressor directly into the water of the condensation water container 4 is possible.
  • the suction connection 2 'and the pressure connection 3' are laid on the upper part 11 of the compressor housing 1, so that the pipeline 6 runs through the condensation water container 4 'as soon as it emerges from the compressor housing 1.
  • This placement of the connections 2 ', 3' means that the section of the pipeline running from the evaporator to the suction connection 2 'also runs through the condensation water container 4' to some extent.
  • this section can be provided with an insulating sleeve 12.
  • FIG. 3 shows a third embodiment of the arrangement of the compressor housing and condensation water container, which can be interpreted as a modification of the embodiment of FIG. 2.
  • the defrost water container 4 "is shown cut away here.
  • a lower, cylindrical section 13 of the defrost water container 4" nestles close to one
  • the seal can e.g. through extensive
  • Compressor housing 1 outgoing pipeline 6 forms several spirally running
  • Loops 7 " which are fastened to the inside of section 14.
  • the loops 7" thus take on a supporting function for the defrost water container 4 ", so that its
  • Wall material can be of low strength and stiffness.

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Abstract

Bei einem Kältegerät mit einer Lagerkammer, einem Verdichter (1), einem Kältemittelkreislauf zum Kühlen der Lagerkammer, der der einen mit einem Ausgang des Verdichters (1) verbundenen Hochdruckbereich und einen mit einem Eingang des Verdichters (1) verbundenen Niederdruckbereich umfasst, und einem Auffangbehälter (4, 4', 4') für aus der Lagerkammer austretendes Tauwasser ist im Hochdruckbereich des Kältemittelkreislaufs ein an den Auffangbehälter (4, 4', 4') thermisch gekoppelter Wärmetauscher (7, 7') vorgesehen.

Description

Kältegerät mit Tauwasserverdampfer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Auffang- und Verdunstungsbehälter für Tauwasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Kältegerät ist aus DE 198 55 504 A1 bekannt. Dieses bekannte Kältegerät hat ein wärmeisolierendes Gehäuse, das einen Lagerraum für Kühlgut umschließt und in einer unteren Ecke eine nach außen offene Aussparung aufweist, in der ein Verdichter für einen Kältemittelkreislauf des Kältegeräts untergebracht ist. Auf dem Gehäuse des Verdichters ist ein Auffangbehälter für Tauwasser montiert, welches in der Lagerkammer kondensiert und durch einen oberhalb des Auffangbehälters in dem Gehäuse gebildeten Durchbruch in den Auffang behälter abläuft.
Der Auffangbehälter ist auf dem Gehäuse des Verdichters montiert, um Verlustwärme, die der Verdichter im Betrieb erzeugt, auszunutzen, um das Tauwasser in dem Auffangbehälter zu erwärmen und so dessen Verdunstung zu beschleunigen.
In den letzten Jahren sind vielfältige Anstrengungen unternommen worden, um den Energieverbrauch der Kältegeräte zu verringern. Die Folge dieser Anstrengungen ist, dass die Leistungsaufnahme, die der Verdichter haben muss, um die Lagerkammer wirksam zu kühlen, mit Fortschreiten der Entwicklung immer geringer wird. Bei modernen Kältegeräten mit hochwertiger Isolation kann es daher geschehen, dass die Abwärme des Verdichters nicht mehr genügt, um das Tauwasser mit der Rate zu verdunsten, mit der es aus der Lagerkammer nachfließt, so dass schließlich der Auffang behälter überläuft. Wenn das überlaufende Tauwasser an spannungsführende Teile unterhalb der Auffangschale gelangt, können Schäden an der Elektrik des Kältegerätes die Folge sein. Aus dem Gerät austretendes Tauwasser kann auch anderenorts zu Schäden führen, insbesondere bei Einbaugeräten, die zur Montage in Möbeln vorgesehen sind.
Zwar ließe sich die Verdampfung des Tauwassers z.B. durch Anbringen einer elektrischen Heizung am Auffangbehälter ohne weiteres intensivieren, doch würde sich dies negativ auf die Energieeffizienz des Geräts auswirken. Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Kältegerät mit Tauwasserverdampfer zu schaffen, das eine wirksame, aber hinsichtlich des Energieverbrauchs des Gerätes neutrale Verdampfung des Tauwassers gewährleistet.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kältegerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Erfindung basiert auf der Einsicht, dass ein großer Teil der im Verdichter erzeugten Verlustwärme nicht durch Wärmeleitung innerhalb des Verdichters abgeleitet wird - nur dies ist der Teil der Verlustwärme, von dem herkömmlicherweise ein Teil durch Montage des Auffangbehälters auf dem Verdampfergehäuse genutzt werden kann -, sondern durch das Kältemittel selbst. Diese Abwärme wird herkömmlicherweise durch einen Verflüssiger an die Umgebung des Kältegerätes abgegeben. Der gemäß der Erfindung an den Auffangbehälter thermisch gekoppelte Wärmetauscher erlaubt es, wenigstens einen Teil dieser Abwärme an Tauwasser in dem Auffangbehälter abzugeben.
Zweckmäßigerweise ist dieser Wärmetauscher zwischen einem Hochdruckausgang des Verdichters und dem Verflüssiger eingegliedert, so dass letzterer nur noch den Anteil der Restwärme an die Umgebung abgeben kann, der von dem Tauwasser nicht aufgenommen wurde.
Der Wärmetauscher weist zweckmäßigerweise eine von dem Kältemittel durchströmte Rohrleitung auf, die auf wenigstens einen Teil ihres Umfangs von dem Tauwasser umgeben ist.
Einer Ausgestaltung der Erfindung zufolge ist die Rohrleitung in den Auffangbehälter eintauchend angeordnet, so dass sie von dem Tauwasser - sofern dessen Spiegel im Auffangbehälter hoch genug ist - auf ihrem gesamten Umfang umgeben ist.
Einer zweiten Ausgestaltung zufolge ist die Rohrleitung in eine Wand des Auffangbehälters integriert.
Aus Kostengründen ist es bevorzugt, den Auffangbehälter aus Kunststoff zu fertigen. In einem solchen Behälter ist es schwierig, das Wachstum von Bakterienschleim zu unterbinden, wenn ständig Tauwasser darin steht, mit der Folge, dass unangenehme Gerüche freigesetzt werden können. Erfindungsgemäß lässt sich dieses Problem dadurch bekämpfen, dass der Wärmetauscher wenigstens zum Teil aus einem Material gefertigt ist, das antibakteriell wirkende Kupfer- oder Silberionen freisetzt. Besonders einfach lässt sich dies realisieren, wenn die wenigstens teilweise von dem Tauwasser umgebene Rohrleitung ein Kupferrohr ist.
Zweckmäßig ist es auch, wenn der Auffangbehälter zum Teil durch eine Wand des Gehäuses des Verdichters und zum Teil durch eine auf diesem Gehäuse dicht montierte Krone gebildet ist. Zum einen wird so durch den Wegfall einer Zwischenwand die Wärmeübertragung vom Verdichtergehäuse in das Tauwasser verbessert, zum anderen kann eine Kältemittelaustrittsöffnung des Gehäuses an dem von der Krone umgebenen Teil der Wand angeordnet sein, so dass eine von dort ausgehende Rohrleitung unmittelbar durch in dem Behälter gesammeltes Tauwasser verläuft.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Teildarstellung eines Kältemittelkreislaufs eines
Kältegeräts gemäß der Erfindung;
Fig. 2 einen Verdichter mit daran montiertem Tauwasserbehälter gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung; und
Fig. 3 einen Verdichter mit Tauwasserbehälter gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung.
Fig. 1 zeigt perspektivisch und teilweise auseinandergezogen einen Teil des Kältekreislaufs eines erfindungsgemäßen Kältegeräts. Das Gehäuse des Kältegeräts selbst ist der Übersichtlichkeit halber fortgelassen und wird, da an sich bekannt, nicht weiter beschrieben. An einem Verdichtergehäuse 1 befinden sich ein Sauganschluss 2, über den entspanntes Kältemittel in den Verdichter gelangt, und ein Druckanschluss 3, über den das verdichtete Kältemittel wieder ausgestoßen wird. Ein Tauwasserbehälter 4 ist zur Montage auf dem Verdichtergehäuse 1 vorgesehen und weist am Boden eine Aussparung 5 auf, die sich im montierten Zustand formschlüssig an das Oberteil des Verdichtergehäuses 1 anschmiegt, um in diesem Bereich vom Verdichter abgegebene Abwärme möglichst vollständig in im Behälter 4 aufgefangenes Tauwasser einzuleiten.
Eine Rohrleitung 6 ist an dem Druckanschluss 3 angeschlossen. Sie erstreckt sich in Form einer Schlaufe 7 zunächst durch den Tauwasserbehälter 4, so dass sich darin geführtes Kältemittel im Kontakt mit dem Tauwasser abkühlen kann. Wenigstens im Bereich der Schlaufe 7 ist die Rohrleitung 6 durch ein Kupferrohr gebildet, das in Kontakt mit Tauwasser im Behälter 4 Kupferionen an dieses ausgibt. Diese Ionen haben eine bakterizide Wirkung, die das Wachstum von Bakterien in dem Behälter 4 verhindert oder wenigstens einschränkt.
Eine darauf folgende zweite Schlaufe 8 verläuft an der Vorderseite des (nicht gezeigten) Korpus des Kältegeräts. Auch in dieser Schlaufe 8 gibt das Kältemittel Wärme ab, um zu verhindern, dass freiliegende Bereiche dieser Frontseite durch Wärmeleitung von der Lagerkammer des Kältegeräts her so stark abgekühlt werden, dass sich hier Tauwasser niederschlägt.
An diese zweite Schlaufe 8 schließt sich im Kältemittelkreislauf ein Verflüssiger 9 an. Der Verflüssiger 9 ist eine im wesentlichen plattenförmige Struktur, in welcher die Rohrleitung 6 mäandemd zwischen einer Vielzahl von parallelen, mit ihr verschweißten Metalldrähten 10 verläuft, die den Verflüssiger versteifen und seine Oberfläche für den Wärmeaustausch erhöhen. Der Verflüssiger 9 ist in an sich bekannter Weise an einer Rückseite des Kältegerätegehäuses montiert. An den Verflüssiger 9 schließt sich ein in der Figur nicht mehr gezeigter Trockner zum Abfangen von Wasserverunreinigungen im Kältemittel, eine Drossel, üblicherweise in Form einer Kapillarleitung, zum Entspannen des Kältemittels und ein im engen thermischen Kontakt mit der Lagerkammer angeordneter Verdampfer an. Vom Ausgang des Verdampfers erreicht das Kältemittel wieder den Sauganschluss 2 des Verdichters.
Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Anordnung von Verdichtergehäuse und Tauwasserbehälter. Der Tauwasserbehälter 4' gemäß dieser Ausgestaltung unterscheidet sich von dem der Fig. 1 dadurch, dass die Aussparung 5 durch eine Öffnung im Boden des Behälters 4' ersetzt ist, in die das Oberteil 11 des Verdichtergehäuses dicht eingefügt ist. Da die isolierende Wirkung der Wand des Behälters wegfällt, ist so ein intensiverer Wärmefluss vom Verdichter direkt in das Wasser des Tauwasserbehälters 4 möglich.
Sauganschluss 2' und Druckanschluss 3' sind bei dieser Ausgestaltung an das Oberteil 11 des Verdichtergehäuses 1 verlegt, so dass die Rohrleitung 6 unmittelbar ab ihrem Austritt aus dem Verdichtergehäuse 1 durch den Tauwasserbehälter 4' verläuft. Diese Platzierung der Anschlüsse 2', 3' bringt es mit sich, dass auch der vom Verdampfer zum Sauganschluss 2' verlaufende Abschnitt der Rohrleitung ein Stück weit durch den Tauwasserbehälter 4' verläuft. Um eine unerwünschte Abkühlung des Tauwassers durch das zum Verdichter zurückströmende Kältemittel zu unterbinden, kann dieser Abschnitt mit einer isolierenden Manschette 12 versehen sein.
Fig. 3 zeigt eine dritte Ausgestaltung der Anordnung von Verdichtergehäuse und Tauwasserbehälter, die als eine Abwandlung der Ausgestaltung von Fig. 2 aufgefasst werden kann. Der Tauwasserbehälter 4" ist hier aufgeschnitten dargestellt. Ein unterer, zylindrischer Abschnitt 13 des Tauwasserbehälters 4" schmiegt sich dicht an eine
Außenseite des Verdichtergehäuses 1 an. Die Abdichtung kann z.B. durch großflächige
Klebung oder mit Hilfe einer außen um den Abschnitt 13 gelegten, nicht dargestellten Schlauchschelle bewerkstelligt sein. Ein oberer Abschnitt 14 des Tauwasserbehälters 4" ist hier kegelförmig nach oben erweitert dargestellt, er könnte aber auch zylindrisch mit dem gleichen Durchmesser wie der Abschnitt 13 sein. Die vom Druckanschluss 3' des
Verdichtergehäuses 1 ausgehende Rohrleitung 6 bildet mehrere spiralig verlaufende
Schlaufen 7", die an der Innenseite des Abschnitts 14 befestigt sind. Die Schlaufen 7" übernehmen somit eine tragende Funktion für den Tauwasserbehälter 4", so dass dessen
Wandmaterial von geringer Stärke und Steifigkeit sein kann.

Claims

Patentansprüche
1. Kältegerät mit einer Lagerkammer, einem Verdichter (1), einem Kältemittelkreislauf zum Kühlen der Lagerkammer, der einen mit einem Ausgang des Verdichters (1) verbundenen Hochdruckbereich und einen mit einem
Eingang des Verdichters (1) verbundenen Niederdruckbereich umfasst, und einem Auffangbehälter (4, 4', 4") für aus der Lagerkammer austretendes Tauwasser, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hochdruckbereich ein an den Auffangbehälter (4, 4', 4") thermisch gekoppelter Wärmetauscher (7, 7") eingegliedert ist
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7, 7") in dem Kältemittelkreislauf zwischen einem Hochdruckausgang (3, 3') des Verdichters (1) und einem Verflüssiger (9) angeordnet ist.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7) eine von einem Kältemittel durchströmte Rohrleitung (6) aufweist, die auf wenigstens einem Teil ihres Umfangs von dem Tauwasser umgeben ist.
4. Kältegerät nach Anspruch 3;- dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (6) in den Auffangbehälter (4, 4") eintauchend angeordnet ist.
5. Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung in eine Wand (14) des Auffangbehälters (4") integriert ist.
6. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (7, 7") wenigstens zum Teil aus einem Kupfer- oder Silberionen freisetzenden Material gefertigt ist.
7. Kältegerät nach Anspruch 3 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (6) ein Kupferrohr ist.
8. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (4, 4', 4") auf einem Verdichter (1) des Kältemittelkreislaufs montiert ist.
9. Kältegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter
(4', 4") zum Teil durch eine Wand eines Gehäuses des Verdichters (1) und zum Teil durch eine auf diesem Gehäuse dicht montierte Krone gebildet ist.
10. Kältegerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kältemittelaustrittsöffnung (3') des Gehäuses (1) an dem von der Krone umgebenen Teil der Wand angeordnet ist.
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