WO2009144067A1 - Kältegerät, insbesondere haushaltskältegerät umfassend einen verflüssiger mit wärmespeicherelementen - Google Patents

Kältegerät, insbesondere haushaltskältegerät umfassend einen verflüssiger mit wärmespeicherelementen Download PDF

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heat storage
heat
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Detlef Cieslik
Christian Hein
Tetyana Lapchenko
Xiaotian Zhou
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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Definitions

  • Refrigeration appliance in particular domestic refrigeration appliance comprising a condenser with heat storage elements
  • the invention relates to a refrigeration device, in particular household refrigerating appliance comprising a housing having therein an interior for receiving refrigerated goods, a compressor, a condenser and an evaporator, wherein the compressor, the condenser and the evaporator are fluidly connected to a cooling circuit, and wherein the condenser Having cooled by the ambient air cooling structures.
  • the invention relates to a method for economical operation of a refrigeration appliance, in particular domestic refrigeration appliance.
  • a refrigerator is an electrical or gas powered device that provides a refrigerated interior for storing refrigerated goods.
  • the temperatures in the interior are usually above 0 ° C, for example between +2 ° C and +12 ° C.
  • a freezer is a corresponding device for storing frozen food and has an interior with temperatures below 0 ° C, for example between -25 ° C and -4 ° C, on.
  • Refrigerator and freezer combinations have at least two internal spaces or two separate areas for the different temperature ranges.
  • Such refrigerators and / or freezers have a cooling circuit for cooling the respective interior.
  • the cooling circuit absorbs the heat in the interior via a thermally coupled heat exchanger and outputs this by means of a second heat exchanger to the environment.
  • a refrigeration cycle may include a variety of components, such as a condenser, an evaporator, valves, flow resistors, and refrigerant lines.
  • Refrigerating appliances extract heat from a room, usually the interior of the refrigeration appliance, at a lower temperature level in order to deliver it to a room with a higher temperature level, as a rule the room or the surrounding area surrounding the refrigerating appliance.
  • the condenser has in this cycle the task of cooling compressed hot gaseous refrigerant and thereby liquefy.
  • the heat dissipation in the condenser is due to the temperature difference between the hot refrigerant and the colder environment.
  • the size of the condenser must be selected.
  • the energy consumption of a refrigerator is significant in terms of economy and environmental friendliness of the operation.
  • the operating temperature of the condenser In order to improve the efficiency of the refrigeration device and to reduce the energy consumption, it is expedient to make the operating temperature of the condenser as low as possible. This can be achieved for example by cooling the condenser, for example by means of a fan. As a rule, energy must be expended for a better cooling of the condenser, which compensates for at least a part of the energy saved by the cooling. For example, fans require power or larger condensers are more expensive to manufacture.
  • Standard condenser refrigerators lead the warm refrigerant in pipe loops of the ambient air along and thus carry the heat from the refrigerant through the pipe wall to the environment.
  • Heat dissipation can be assisted by increasing the surface area required for heat dissipation by means of fins or wires. These fins or wires are attached to the hot coolant pipes leading thereto.
  • the condenser have been designed as a rule with the thinnest possible tubes in order to save material costs.
  • the refrigerator and / or freezer comprises a housing having therein an interior for receiving refrigerated goods, a compressor, a condenser and an evaporator, wherein the compressor, the condenser and the evaporator are fluidly connected to a cooling circuit and wherein the condenser of heat storage elements circumscribed around the ambient air, wherein heat storage elements are provided for increasing the ratio of the heat capacity of the condenser, which is defined as the product of heat storage capacity of the condenser and weight of the condenser, to the internal volume of the condenser.
  • the heat-absorption capacity describes the amount of energy the condenser absorbs per temperature increase.
  • the heat-absorbing capacity does not include the ability of the coolant to absorb heat.
  • the internal volume of the condenser is given by the inside of the fluid lines inside the condenser.
  • the heat absorption capacity which can be given for example in units of Joule per Kelvin.
  • the heat storage elements thus increase the ratio of the heat absorption capacity of the condenser to its internal volume.
  • the condenser heat to a considerable extent caching heat from the cooling circuit.
  • the condenser can still dissipate heat to the environment even when the compressor is not in operation, or withdraw heat from the coolant, independently of the amount of heat removed to the surroundings, when the compressor is in operation
  • Compressor has been running for a long time.
  • the heat storage elements effectively cool the refrigerant in the refrigeration cycle so that the pressure and temperature in the condenser settle to a lower level.
  • Laboratory tests have shown that the energy consumption of the refrigerator and / or freezer decreases by up to 6% when heat storage elements are attached to the condenser.
  • the cooling structures may in particular be formed by cooling fins or cooling wires, which are attached to the condenser and are in heat-conducting contact therewith.
  • the heat storage elements can be designed as built-in or add-on elements for the condenser. They can be inserted into the condenser or clamped to it.
  • the heat storage elements can be designed as a bag or packet with a heat-storing fluid, in particular water.
  • Water has a comparatively high heat capacity and is inexpensive.
  • the heat storage elements can also be retrofitted in the refrigerator and / or freezer.
  • the bag or the packet is formed from a metal composite film, in particular from an aluminum composite film, or from a plastic film. Inside the bag is the heat-storing fluid.
  • the heat storage elements as a rigid container with a heat-storing substance, in particular water or Para- fin designed.
  • the heat-storing substance has a phase transition in the temperature range of the normal operation of the refrigerator and / or freezer, in order to prevent the latent conversion occurring in the phase transition.
  • the phase transition solid-liquid can be exploited to extract the cooling circuit effectively and in large quantities of energy and to buffer this energy.
  • the heat storage elements may be formed in a further embodiment as solid metal plates or metal rods.
  • the heat storage elements are exchangeable or retrofitted.
  • Such heat storage elements are inexpensive to produce and can be easily installed or replaced later. They are also offered to end users for retrofitting of known refrigerators and / or freezers.
  • the heat storage elements can be inserted between the cooling structures.
  • the heat storage elements are inserted into the loops or windings formed by the cooling wires.
  • the refrigerator and / or freezer comprises a housing having therein an interior for receiving refrigerated goods, a compressor, a condenser and an evaporator, wherein the compressor, the condenser and the evaporator are fluidly connected to a cooling circuit and wherein the condenser has cooling structures surrounded by ambient air, wherein the ratio of the heat capacity of the condenser, which is defined as the product of the heat storage capacity of the condenser and the weight of the condenser to the internal volume of the condenser, is at least 20 J / Kcm 3 .
  • plasticizers have a heat absorption capacity of about 10 J / Kcm 3 .
  • the ratio of the heat capacity of the condenser to the internal volume of the condenser can be tripled or quintupled in a simple manner.
  • the ratio can be doubled.
  • the ratio of the heat absorption capacity of the condenser to the internal volume of the condenser is increased by the heat storage elements.
  • the ratio is at least doubled, in particular at least quadrupled, for example at least eightfold.
  • the ratio is thus at least 20 J / Kcm 3 , in particular at least 40 J / Kcm 3 , for example at least 80 J / Kcm 3 .
  • the inventive method for operating a refrigerator and / or freezer comprising a cooling circuit with a condenser, in particular the refrigerator and / or freezer according to one of the preceding claims, provides that heat storage elements are provided to increase the ratio of the heat absorption capacity of the condenser Condenser, which is defined as the product of heat storage capacity of the condenser and weight of the condenser, to the internal volume of the condenser.
  • the ratio is at least 20 J / Kcm 3 , in particular at least 40 J / Kcm 3 , for example at least 80 J / Kcm 3 .
  • the heat storage elements can be retrofitted in particular.
  • Fig. 1 shows an inventive refrigerator and / or freezer in one
  • Fig. 2 is a detail view of a conventional evaporator for a
  • FIG. 3 shows a heat storage element for the refrigerator and / or freezer according to FIG. 1;
  • FIG. and 4 shows a detailed view of a condenser for a further embodiment of a refrigerator and / or freezer with an inserted heat storage element.
  • Fig. 1 shows an inventive refrigerator and / or freezer 1, in particular a household refrigerator in a sectional view from the side with a housing and an inner container 12.
  • the inner container 12 has an inner space 3 for refrigerated storage of refrigerated goods 4.
  • the interior 3 can through a door
  • the inner container 12 is foamed in the housing 2 with a foaming 13 for better thermal insulation of the interior.
  • the refrigerator and / or freezer 1 has a cooling circuit 7.
  • the cooling circuit 7 comprises a compressor 5 for compressing a circulating in the cooling circuit 7 refrigerant, a condenser 8 for liquefying the compressed refrigerant with release of heat to the ambient air 17, and a throttle 1 1 and an evaporator 6 for expanding the compressed and cooled and Thus, liquefied refrigerant in the evaporator 6 with the release of cold to the interior 3.
  • the compressor 5, the condenser 8, the throttle 1 1 and the evaporator 6 are fluidly connected by coolant lines 18 and form the cooling circuit. 7
  • the condenser 8 has cooling structures 9 in the form of cooling wires or cooling fins in order to increase the surface area of the ambient air 17 relevant for the heat release.
  • the cooling structures 9 are flowed around by the ambient air 17 and thus allow an efficient heat transfer.
  • the condenser 8 has a condenser inlet 15 and a condenser outlet 16. Through the condenser inlet 15 and the condenser outlet 16, an internal volume of the condenser 8 is defined for the coolant therein.
  • the heat storage element 10 is formed by a bag of an aluminum composite foil having a heat-storing substance therein, such as water or paraffin.
  • the heat storage element is the ratio of the heat capacity of the condenser 8, which is defined as the product of heat storage capacity of the condenser 8 and weight of the condenser 8, increased to the internal volume of the condenser 8 and is 35 J / Kcm 3rd
  • the temperature in the condenser is kept comparatively low and the thermal efficiency in the refrigeration cycle is improved.
  • heat can be released even when the compressor is not in operation. Due to the delayed due to the ratio of heat release of the temperature gradient in the condenser between the coolant and the walls of the condenser is increased, thereby lowering the temperature of the coolant in the condenser.
  • the heat storage elements 10 are inexpensive to produce, but reduce the energy consumption of the refrigerator and / or freezer 1 considerably. In the laboratory test, a reduction in the energy consumption of the refrigerator and / or freezer 1 by 6% was measured.
  • the cooling structures 9 are designed as cooling wires which span the coolant line of the condenser 9.
  • the heat storage element 10 is designed as a bag with paraffin.
  • the bag is sealed and closed. Due to the heat of the coolant, the paraffin is liquefied so that a significant amount of heat can be stored as latent heat in the phase transition solid-liquid of the paraffin.
  • FIG. 4 shows a sectional view of an evaporator of a further embodiment of a refrigerator and / or freezer 1, wherein the heat storage element 10 is partially inserted into the condenser 5.
  • the heat storage element 2 is inserted between thedemitannonen 18 of the condenser 9 between the configured as cooling wires cooling structures 9 in the horizontal direction.
  • the energy consumption of the refrigerator and / or freezer 1 can to a considerable extent, for example by 6%, are lowered.
  • the invention relates to a refrigerator and / or freezer 1 comprising a housing 2 with an interior 3 therein for receiving refrigerated goods 4, a compressor 5, a condenser 8 and an evaporator 6, wherein the compression Sor 5, the condenser 8 and the evaporator 6 fluidly connected to a cooling circuit 7, and wherein the condenser 8 surrounded by the ambient air cooling structures 9, wherein heat storage elements are provided to increase the ratio of the heat capacity of the condenser 8, to its internal volume and / or wherein the ratio of the heat capacity of the VEfacters to its internal volume is at least 20 J / Kcm 3 .
  • the invention is characterized by easy manufacturability, improved efficiency and lower operating costs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1) umfassend ein Gehäuse (2) mit einem darin befindlichen Innenraum (3) zur Aufnahme von Kühlgut (4), einen Kompressor (5), einen Verflüssiger (8) und einen Verdampfer (6), wobei der Kompressor (5), der Verflüssiger (8) und der Verdampfer (6) fluidleitend zu einem Kühlkreislauf (7) verbunden sind, und wobei der Verflüssiger (8) von der Umgebungsluft umströmte Kühlstrukturen (9) aufweist, wobei Wärmespeicherelemente vorgesehen sind zur Vergrößerung des Verhältnisses der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers (8), zu seinem Innenvolumen und/oder wobei das Verhältnis der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers zu seinem Innenvolumen mindestens 20 J/Kcm3 beträgt. Die Erfindung zeichnet sich durch eine einfache Herstellbarkeit, einen verbesserten Wirkungsgrad und durch geringere Betriebskosten aus.

Description

Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät umfassend einen Verflüssiger mit Wärmespeicherelementen
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät umfassend ein Gehäuse mit einem darin befindlichen Innenraum zur Aufnahme von Kühlgut, einen Kompressor, einen Verflüssiger und einen Verdampfer, wobei der Kompressor, der Verflüssiger und der Verdampfer fluidleitend zu einem Kühlkreislauf verbunden sind, und wobei der Verflüssiger von der Umgebungsluft umströmte Kühlstrukturen aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum wirtschaftlichen Betreiben eines Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät.
Ein Kühlschrank ist ein elektrisches oder gasbetriebenes Gerät, welches einen gekühlten Innenraum zur Aufbewahrung von Kühlgut bereitstellt. Die Temperaturen im Innenraum liegen in der Regel über 0 °C, beispielsweise zwischen +2 °C und +12 °C. Ein Gefrierschrank ist ein entsprechendes Gerät zur Aufbewahrung von Gefriergut und weist einen Innenraum mit Temperaturen unter 0 °C, beispielsweise zwischen -25 °C und -4 °C, auf. Kühl- und Gefrierkombinationen besitzen mindestens zwei Innenräume bzw. zwei voneinander abgetrennte Bereiche für die unterschiedlichen Temperaturbereiche.
Derartige Kühl- und/oder Gefriergeräte weisen einen Kühlkreislauf zur Kühlung des jeweiligen Innenraums auf. Der Kühlkreislauf nimmt die im Innenraum befindliche Wärme über einen damit thermisch gekoppelten Wärmetauscher auf und gibt diese mittels eins zweiten Wärmetauschers an die Umgebung ab. Ein Kühlkreislauf kann eine Vielzahl von Komponenten umfassen, wie zum Beispiel einen Verflüssiger, einen Verdampfer, Ventile, Strömungswiderstände und Kühlmittelleitungen.
Kältegeräte entziehen einem Raum, in der Regel der Innenraum des Kältegeräts, mit einem niedrigeren Temperaturniveau Wärme, um sie an die an einen Raum mit einem höheren Temperaturniveau, in der Regel den das Kältegerät umgeben- de Raum bzw. die Umgebung, abzugeben.
Dieser Wärmetransport findet mit Hilfe eines Kreisprozesses statt, welcher in der Regel die besondere Energieintensität eines Verdampfungs- bzw. des Verduns- tungsprozesses ausnutzt. Der Verflüssiger hat in diesem Kreislauf die Aufgabe, komprimiertes warmes gasförmiges Kältemittel abzukühlen und dabei zu verflüssigen. Die Wärmeabfuhr im Verflüssiger erfolgt aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen dem warmen Kältemittel und der kälteren Umgebung.
Abhängig von der abzuführenden Wärmeenergiemenge und der Effizienz des Wärmeübertrags von Kältemittel an die Umgebung ist die Größe des Verflüssigers zu wählen. Der Energieverbrauch eines Kältegeräts ist in Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit des Betriebs bedeutsam.
Um den Wirkungsgrad des Kältegeräts zu verbessern und den Energiebedarf zu reduzieren, ist es zweckmäßig, die Betriebstemperatur des Verflüssigers möglichst niedrig zu gestalten. Dieses kann beispielsweise durch eine Kühlung des Verflüssigers, zum Beispiel mittels eines Ventilators, erreicht werden. In der Regel muss für eine bessere Kühlung des Verflüssigers auch Energie aufgewendet werden, welches zumindest einen Teil der durch die Kühlung eingesparten Energie wieder ausgleicht. Beispielsweise benötigen Ventilatoren Strom bzw. größere Verflüssiger sind teuerer in der Herstellung.
Marktübliche Verflüssiger von Kältegeräten führen das warme Kältemittel in Rohrschleifen an der Umgebungsluft entlang und führen so die Wärme aus dem Kältemittel durch die Rohrwand an die Umgebung ab.
Die Wärmeabfuhr kann unterstützt werden, indem die für die Wärmeabgabe relevante Oberfläche mittels Lamellen oder Drähten vergrößert wird. Diese Lamellen oder Drähte werden hierfür an den das warme Kühlmittel führenden Rohren befestigt.
Aus Gründen der Kosteneffizienz wurden bislang die Verflüssiger in der Regel mit möglichst dünnen Rohren ausgestaltet, um Material kosten einzusparen. Die
Wärmespeicherkapazität des Verflüssigers als solcher spielte für den Wärmeübertrag und den Wirkungsgrad des Kühlkreislaufes bislang keine bedeutende Rolle.
Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühl- und/oder Gefriergerät anzugeben, welches einfach herstellbar ist, einen hohen Wirkungs- grad besitzt und niedrige Betriebskosten aufweist.
Weiterhin ist es Aufgabe, ein Verfahren zum Betreiben eines Kühl- und/oder Gefriergerät anzugeben, welches besonders energiesparsam und wirtschaftlich ist. Diese Aufgaben werden gelöst durch das Kühl- und/oder Gefriergerät und durch das Verfahren zum Betreiben eines Kühl- und/oder Gefriergeräts, wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen, welche jeweils einzeln angewandt oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert werden können, sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche oder werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert.
Das erfindungsgemäße Kühl- und/oder Gefriergerät umfasst ein Gehäuse mit einem darin befindlichen Innenraum zur Aufnahme von Kühlgut, einen Kompressor, einen Verflüssiger und einen Verdampfer, wobei der Kompressor, der Verflüssiger und der Verdampfer fluidleitend zu einem Kühlkreislauf verbunden sind und wobei der Verflüssiger von der Umgebungsluft umströmte Kühlstrukturen aufweist, wobei Wärmespeicherelemente vorgesehen sind zur Vergrößerung des Verhältnisses der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers, welche definiert ist als das Produkt aus Wärmespeicherkapazität des Verflüssigers und Gewicht des Verflüssiger, zum Innenvolumen des Verflüssigers.
Die Wärmeaufnahmefähigkeit beschreibt die Menge an Energie, welche der Verflüssiger pro Temperaturanstieg aufnimmt. Die Wärmeaufnahmefähigkeit beeinhaltet nicht das Vermögen des Kühlmittels, Wärme aufzunehmen. Das In- nenvolumen des Verflüssigers ist durch das Innere der Fluidleitungen im Inneren des Verflüssigers gegeben.
Mit Hilfe der Wärmespeicherelemente wird die Wärmeaufnahmefähigkeit, welche beispielsweise in Einheiten von Joule pro Kelvin angegeben werden kann, vergrößert. Durch die Wärmespeicherelemente wird somit das Verhältnis der Wär- meaufnahmefähigkeit des Verflüssigers zu seinem Innenvolumen vergrößert.
Hierdurch kann der Verflüssiger Wärme aus dem Kühlkreislauf in erheblichem Maße Zwischenspeichern. Durch sein Wärmespeichervermögen kann der Verflüssiger insbesondere auch dann noch Wärme an die Umgebung abführen, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist, bzw. unabhängig von der an die Umge- bung abgeführten Wärmemenge Wärme aus dem Kühlmittel entziehen, wenn der
Kompressor schon längere Zeit läuft.
Durch eine hohe Wärmekapazität der Wärmespeicheelemente wird eine hohe Energiezufuhr im Speichermedium ohne hohe Temperatursteigerung und einen Abbau der so gespeicherten Wärme während der Standzeit des Verdichters ermöglicht. In der Folge können auch die Verdichterstandzeiten, d.h. die Zeiten, während derer der Kompressor nicht in Betrieb ist, genutzt werden, um Wärme an die Umgebung abzugeben. Eine niedrigere Verflüssigungstemperatur erhöht den thermischen Wirkungsgrad im Kältekreislauf.
Durch die Wärmespeicherelemente wird das Kältemittel im Kühlkreislauf effektiv gekühlt, so dass sich der Druck und die Temperatur im Verflüssiger auf einem niedrigeren Niveau einpendeln. Labortests haben ergeben, dass die Energieaufnahme des Kühl- und/oder Gefriergeräts bis zu 6% sinkt, wenn Wärmespeicher- elemente an dem Verflüssiger angebracht werden.
Die Kühlstrukturen können insbesondere durch Kühlrippen oder Kühldrähte gebildet sein, welche an dem Verflüssiger befestigt sind und mit diesem in Wärme leitendem Kontakt stehen.
Die Wärmespeicherelemente können als Einbau- oder Anbauelemente für den Verflüssiger gestaltet sein. Sie können in den Verflüssiger eingeschoben oder an diesem festgeklemmt werden.
Die Wärmespeicherelemente können als Beutel oder Päckchen mit einem Wärme speichernden Fluid, insbesondere Wasser, ausgestaltet sein. Wasser hat eine vergleichsweise hohe Wärmekapazität und ist preiswert.
Die Wärmespeicherelemente können auch nachträglich in dem Kühl- und/oder Gefriergerät eingebaut werden.
In einer speziellen Ausgestaltung ist der Beutel oder das Päckchen aus einer Metallverbundfolie, insbesondere aus einer Aluminiumverbundfolie, oder aus einer Kunststofffolie gebildet. Im Inneren des Beutels befindet sich das Wärme spei- chernde Fluid.
In einer weiteren Ausgestaltung sind die Wärmespeicherelemente als starre Behälter mit einer Wärme speichernden Substanz, insbesondere Wasser oder Para- fin, ausgestaltet.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die Wärme speichernde Substanz im Temperatur- bereich des normalen Betriebs des Kühl- und/oder Gefriergeräts einen Phasenübergang aufweist, um die in dem Phasenübergang liegende latente Umwand- lungswärme auszunutzen. Beispielsweise kann bei Parafin der Phasenübergang fest-flüssig ausgenutzt werden, um dem Kühlkreislauf effektiv und in großer Menge Energie zu entziehen und diese Energie zwischenzuspeichern.
Die Wärmespeicherelemente können in einer weiteren Ausführungsform auch als massive Metallplatten oder Metallstäbe ausgebildet sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Wärmespeicherelemente austauschbar oder nachrüstbar. Derartige Wärmspeicherelemente sind kostengünstig herstellbar und können nachträglich leicht eingebaut oder ausgetauscht werden. Sie auch Endverbrauchern zur Nachrüstung von bekannten Kühl- und/oder Gefriergeräten angeboten werden.
In einer weiteren Ausgestaltung können die Wärmespeicherelemente zwischen die Kühlstrukturen eingeschoben werden. Beispielsweise werden die Wärmespeicherelemente in die durch die Kühldrähte gebildeten Schlaufen oder Wicklungen eingeschoben.
Es ist auch möglich, die Wärmespeicherelemente an den Kühlrippen zu befestigen oder sie zwischen Kühlrippen einzuschieben.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kühl- und/oder Gefriergerät ein Gehäuse mit einem darin befindlichen Innenraum zu Aufnahme von Kühlgut, einen Kompressor, einen Verflüssiger und einen Verdampfer, wobei der Kompressor, der Verflüssiger und der Verdampfer fluidleitend zu einem Kühlkreislauf verbunden sind, und wobei der Verflüssiger von der Umgebungsluft umströmte Kühlstrukturen aufweist, wobei das Verhältnis der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers, welche definiert ist als das Produkt aus Wärmespeicherkapazität des Verflüssigers und Gewicht des Verflüssigers zum Innenvolumen des Verflüssigers, mindestens 20 J/Kcm3 beträgt.
Übliche Verflüssiger weisen eine Wärmeaufnahmefähigkeit von rund 10 J/Kcm3 auf.
Mit Hilfe von Wärmespeicherelementen, die als Wasserbeutel ausgestaltet sind, kann beispielsweise das Verhältnis der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssi- gers zum Innenvolumen des Verflüssigers auf einfache Weise verdreifacht oder verfünffacht werden. Bei alternativen Ausgestaltungen mit dickeren Kühldrähten bzw. dickeren Rohrwandstärken der Kühlmittelleitungen im Verflüssiger kann das Verhältnis verdoppelt werden.
Vorteilhafterweise wird das Verhältnis der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüs- sigers zum Innenvolumen des Verflüssigers durch die Wärmespeicherelemente vergrößert. Insbesondere wird das Verhältnis mindestens verdoppelt, insbesondere mindestens vervierfacht, beispielsweise mindestens verachtfacht.
Das Verhältnis beträgt somit mindestens 20 J/Kcm3, insbesondere mindestens 40 J/Kcm3, beispielsweise mindestens 80 J/Kcm3.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kühl- und/oder Gefriergeräts umfassend einen Kühlkreislauf mit einem Verflüssiger, insbesondere des Kühl- und/oder Gefriergeräts nach einem der vorherigen Ansprüche, sieht vor, dass an dem Verflüssiger Wärmespeicherelemente vorgesehen werden zur Vergrößerung des Verhältnisses der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers, welche definiert ist als das Produkt aus Wärmespeicherkapazität des Verflüssigers und Gewicht des Verflüssigers, zum Innenvolumen des Verflüssigers.
In einer Ausgestaltung beträgt das Verhältnis mindestens 20 J/Kcm3, insbesondere mindestens40 J/Kcm3, beispielsweise mindestens 80 J/Kcm3.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Aspekte, welche jeweils einzeln angewandt oder in geeigneter Weise beliebig miteinander kombiniert werden können, werden anhand der folgenden Zeichnung, welche die Erfindung lediglich exemplarisch illustrieren soll, näher erläutert.
Die Wärmespeicherelemente können insbesondere nachgerüstet werden.
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Kühl- und/oder Gefriergerät in einer
Schnittansicht von der Seite;
Fig. 2 eine Detailansicht eines konventionellen Verdampfers für ein
Kühl- und/oder Gefriergerät;
Fig. 3 ein Wärmespeicheelement für das Kühl- und/oder Gefrierge- rät nach Fig. 1 ; und Fig. 4 eine Detailansicht eines Verflüssigers für eine weitere Ausführungsform eines Kühl- und/oder Gefriergeräts mit einem eingeschobenen Wärmespeicherelement.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäßes Kühl- und/oder Gefriergerät 1 , insbesondere ein Haushaltskältegerät in einer Schnittansicht von der Seite mit einem Gehäuse und einem Innenbehälter 12. Der Innenbehälter 12 weist einen Innenraum 3 zur gekühlten Aufbewahrung von Kühlgut 4 auf. Der Innenraum 3 kann durch eine Tür
2 geöffnet und verschlossen werden. Der Innenbehälter 12 ist in dem Gehäuse 2 verschäumt mit einer Verschäumung 13 zur besseren thermischen Isolierung des Innenraums 3.
Das Kühl- und/oder Gefriergerät 1 weist einen Kühlkreislauf 7 auf. Der Kühlkreislauf 7 umfasst einen Kompressor 5 zur Verdichtung eines in dem Kühlkreislauf 7 zirkulierenden Kühlmittels, einen Verflüssiger 8 zur Verflüssigung des komprimierten Kühlmittels unter Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft 17, und eine Drossel 1 1 und einen Verdampfer 6 zum Entspannen des verdichteten und abgekühlten und somit verflüssigten Kühlmittels in dem Verdampfer 6 unter Abgabe von Kälte an den Innenraum 3. Der Kompressor 5, der Verflüssiger 8, die Drossel 1 1 und der Verdampfer 6 sind durch Kühlmittelleitungen 18 fluidleitend verbunden und bilden den Kühlkreislauf 7.
Der Verflüssiger 8 weist Kühlstrukturen 9 in Form von Kühldrähten oder Kühlrippen auf, um die für die Wärmeabgabe relevante Fläche für die Umgebungsluft 17 zu vergrößern. Die Kühlstrukturen 9 sind von der Umgebungsluft 17 umströmt und ermöglichen somit einen effizienten Wärmeübertrag.
Der Verflüssiger 8 weist einen Verflüssigereinlass 15 und einen Verflüssigeraus- lass 16 auf. Durch den Verflüssigereinlass 15 und den Verflüssigerauslass 16 ist ein Innenvolumen des Verflüssigers 8 für das darin befindliche Kühlmittel definiert.
In den Verflüssiger 8 ist ein Wärmespeicherelement 10 eingeschoben. Das Wärmespeicherelement 10 wird durch einen Beutel aus einer Aluminium-Verbundfolie mit einer darin befindlichen Wärme speichernden Substanz wie zum Beispiel Wasser oder Parafin gebildet.
Durch das Wärmespeicherelement wird das Verhältnis der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers 8, welche definiert ist als das Produkt aus Wärmespei- cherkapazität des Verflüssigers 8 und Gewicht des Verflüssigers 8, zum Innenvolumen des Verflüssigers 8 vergrößert und beträgt 35 J/Kcm3. Hierdurch wird die Temperatur im Verflüssiger vergleichsweise niedrig gehalten und der thermische Wirkungsgrad im Kältekreislauf wird verbessert. Insbesondere kann mit Hilfe der Wärmespeicherelemente eine Wärmeabgabe auch dann erfolgen, wenn der Kompressor nicht in Betrieb ist. Durch die aufgrund des Verhältnisses verzögerte Wärmeabgabe wird der Temperaturgradient im Verflüssiger zwischen Kühlmittel und Wände des Verflüssigers vergrößert und damit die Temperatur des Kühlmittels im Verflüssiger erniedrigt.
Die Wärmespeicherelemente 10 sind preisgünstig herstellbar, reduzieren aber den Energieverbrauch des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 erheblich. In Labortest wurde eine Reduzierung des Energieverbrauchs des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 um 6% gemessen.
Fig. 2. zeigt einen Ausschnitt eines bekannten Verflüssigers 5 mit Kühlstrukturen 9 und einer Kühlmitteilung 18. Die Kühlstrukturen 9 sind als Kühldrähte ausgestaltet, welche die Kühlmittelleitung des Verflüssigers 9 umspannen.
Fig. 3 zeigt ein Wärmespeicherelement 10 für das Kühl- und/oder Gefriergerät 1 nach Fig. 1. Das Wärmespeicherelement 10 ist als Beutel mit Parafin ausgestaltet. Der Beutel ist zugeschweißt und verschlossen. Durch die Wärme des Kühlmit- tels wird das Parafin verflüssigt, sodass ein erheblicher Anteil an Wärme als latente Wärme im Phasenübergang fest-flüssig des Parafins zwischengespeichert werden kann.
Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht eines Verdampfers einer weiteren Ausführungsform eines Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 , wobei das Wärmespeicherelement 10 teilweise in den Verflüssiger 5 eingeschoben ist. Das Wärmespeicherelement 2 wird zwischen de Kühlmitteilungen 18 des Verflüssigers 9 zwischen die als Kühldrähte ausgestalteten Kühlstrukturen 9 in horizontaler Richtung eingeschoben. Mit Hilfe der Wärmespeicherelemente 10 kann der Energieverbrauch des Kühl- und/oder Gefriergeräts 1 in erheblichem Maße, beispielsweise um 6%, gesenkt werden.
Die Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät 1 umfassend ein Gehäuse 2 mit einem darin befindlichen Innenraum 3 zur Aufnahme von Kühlgut 4, einen Kompressor 5, einen Verflüssiger 8 und einen Verdampfer 6, wobei der Kompres- sor 5, der Verflüssiger 8 und der Verdampfer 6 fluidleitend zu einem Kühlkreislauf 7 verbunden sind, und wobei der Verflüssiger 8 von der Umgebungsluft umströmte Kühlstrukturen 9 aufweist, wobei Wärmespeicherelemente vorgesehen sind zur Vergrößerung des Verhältnisses der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers 8, zu seinem Innenvolumen und/oder wobei das Verhältnis der Wärmeaufnahmefähigkeit des VErflüssigers zu seinem Innenvolumen mindestens 20 J/Kcm3 beträgt. Die Erfindung zeichnet sich durch eine einfache Herstellbarkeit, einen verbesserten Wirkungsgrad und durch geringere Betriebskosten aus.
LISTE DER BEZUGSZIFFERN
1 Kühl- und/oder Gefriergerät
2 Gehäuse
3 Innenraum
4 Kühlgut
5 Kompressor
6 Verdampfer
7 Kühlkreislauf
8 Verflüssiger
9 Kühlstrukturen
10 Wärmespeicherelement
1 1 Drossel
12 Innenbehälter
13 Verschäumung
14 Tür
15 Verflüssigereinlass
16 Verflüssigerauslass
17 Umgebungsluft
18 Kühlmittelleitungen

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) umfassend ein Gehäuse (2) mit einem darin befindlichen Innenraum (3) zur Aufnahme von Kühlgut (4), einen Kompressor (5), einen Verflüssiger (8) und einen Verdampfer (6), wobei der Kompressor (5), der Verflüssiger (8) und der Verdampfer (6) flu- idleitend zu einem Kühlkreislauf (7) verbunden sind, und wobei der Verflüssiger (8) von der Umgehungsluft umströmte Kühlstrukturen (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
Wärmespeicherelemente (10) vorgesehen sind zur Vergrößerung des Verhältnisses der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers (8), welche definiert ist als das Produkt aus Wärmespeicherkapazität des Verflüssigers (8) und Gewicht des Verflüssigers (8), zum Innenvo- lumen des Verflüssigers (8).
2. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Wärmespeicherelemente (10) als Einbau- oder Anbauelemente für den Verflüssiger (8) gestaltet sind.
3. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wärmespeicherelemente (10) als Beutel oder Päckchen mit einem Wärme speichernden Fluid, insbesondere Wasser, ausgestaltet sind.
4. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach Anspruch 3, wobei der Beutel oder das Päckchen aus einer Metall-Verbundfolie, insbesondere einer Aluminium-Verbundfolie, oder aus einer Kunststofffolie gebildet ist.
5. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wärmespeicherelemente (10) als starrer Behälter mit einer Wärme speichernden Substanz, insbesondere Wasser oder Parafin, ausgestaltet sind.
6. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach Anspruch 5, wobei die Wärme speichernde Substanz einen Phasenübergang im Betriebstem- peraturbereich des Verflüssigers (8) aufweist.
7. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wärmespeicherelemente (10) als massive Metallplatten oder Metallstäbe ausgebildet sind.
8. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Wärmespeicherelemente (10) austauschbar o- der nachrüstbar sind.
9. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach einem der vorheri- gen Ansprüche, wobei die Wärmespeicherelemente (10) zwischen die
Kühlstrukturen (9) eingeschoben sind.
10. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) umfassend ein Gehäuse (2) mit einem darin befindlichen Innenraum (3) zur Aufnahme von Kühlgut (4), einen Kompressor (5), einen Verflüssiger (8) und einen Verdampfer (6), wobei der Kompressor (5), der Verflüssiger (8) und der Verdampfer (6) flu- idleitend zu einem Kühlkreislauf (7) verbunden sind, und wobei der Verflüssiger (8) von der Umgehungsluft umströmte Kühlstrukturen (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers (8), welche definiert ist als das Produkt aus Wärmespeicherkapazität des
Verflüssigers (8) und Gewicht des Verflüssigers (8), zum Innenvolumen des Verflüssigers (8), mindestens 20 J/Kcm3 beträgt.
1 1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) nach Anspruch 10 in Kombination mit einem der Ansprüche 1 bis 9.
12. Verfahren zum Betreiben eines Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät (1 ) umfassend einen Kühlkreislauf (7) mit einem Verflüssiger (8), insbesondere des Kühl- und/oder Gefriergeräts nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Verflüssiger (8) Wärmespeicherelemente (10) vorgesehen werden zur Vergrößerung des Verhältnisses der Wärmeaufnahmefähigkeit des Verflüssigers (8), welche definiert ist als das Produkt aus Wärmespeicherkapazität des Verflüssigers (8) und Gewicht des Verflüssigers (8), zum Innenvolumen des Verflüssigers (8).
13. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verhältnis mindestens 20 J/Kcm3, insbesondere mindestens40 J/Kcm3, beispielsweise mindestens 80
J/Kcm3, beträgt.
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