WO2022171239A1 - Wärmepumpe - Google Patents

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WO2022171239A1
WO2022171239A1 PCT/DE2022/100083 DE2022100083W WO2022171239A1 WO 2022171239 A1 WO2022171239 A1 WO 2022171239A1 DE 2022100083 W DE2022100083 W DE 2022100083W WO 2022171239 A1 WO2022171239 A1 WO 2022171239A1
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WO
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heat pump
compressor
direction vector
fluid line
pump component
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PCT/DE2022/100083
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thorsten Schmidt
Eduard LANG
Original Assignee
Viessmann Climate Solutions Se
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Publication date
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Priority to US18/274,520 priority patent/US20240093918A1/en
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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
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2500/12—Sound
    • 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
    • F25B2500/13—Vibrations

Definitions

  • the invention relates to a heat pump according to preamble 5 of patent claim 1.
  • a heat pump of the type mentioned at the outset is known from document DE 10 2012 111486 A1.
  • This heat pump consists of a compressor, which is connected via two refrigerant-carrying fluid lines to a heat pump component through which refrigerant flows, each fluid line having a longitudinal axis, with an imaginary direction vector coinciding with the longitudinal axis running between the compressor and the heat pump component at least once in 15 direction other than an imaginary initial direction vector beginning at the compressor and there also coinciding with the longitudinal axis, the longitudinal axis being formed to run in a space with three imaginary planes perpendicular to one another.
  • two heat pump components can also be provided, specifically when there is no 4-3-way valve, for example, and the compressor is designed to be connected on the one hand to an evaporator and on the other hand to a condenser.
  • the compressor can also be connected to an accumulator.
  • the said initial direction vector can point in any direction, starting from the compressor, ie also upwards, for example, namely when the fluid line is connected to the top of the compressor.
  • the object of the invention is to improve a heat pump of the type mentioned at the outset.
  • the noise emitted by the heat pump should be further reduced.
  • the fluid line 25 is shaped in such a way that the directional vector runs between the compressor and the heat pump component and in relation to all three planes at least once rotated by an angle of at least 180° to the initial directional vector.
  • a vector projection of the directional vector is formed in the course between the compressor and the heat pump component on each of the three levels, rotated at least once by an angle of 180° to the initial directional vector.
  • FIG. 1 shows schematically the heat pump according to the invention with the fluid line winding in all directions between the compressor and the heat pump component;
  • FIG. 2 shows a section through the fluid line according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a heat pump with a support element for the heat pump components;
  • FIG. 4 shows a side view of the compressor of the heat pump according to FIG. 3 positioned on a load transfer element 15;
  • FIG. 5 shows a side view of the support element positioned on the load transfer element with the heat pump components of the heat pump according to FIG. 3; 20
  • FIG. 6 schematically shows a heat pump with a decoupled compressor
  • FIG. 7 shows a schematic diagram of a heat pump with a unit, designed like a rigid body, made up of a support element and heat pump components. 25
  • the heat pump shown schematically in FIG. 1 consists first of all in a known manner of a compressor 1, which is designed to be connected 30 via two refrigerant-carrying fluid lines 2 to a heat pump component 3 through which refrigerant flows, with each fluid line 2 having a longitudinal axis 2.1 (see FIG. 2 in this regard), whereby an imaginary se 2.1 coincident direction vector 4.1 in the course between the compressor 1 and the heat pump component 3 points at least once in a different direction than an imaginary initial direction vector 4.0 beginning at the compressor 1 and there also coinciding with the longitudinal axis 2.1, with 5 the longitudinal axis 2.1 in a room with three imaginary planes XY, XZ, YZ perpendicular to one another.
  • the invention now provides for the fluid line 2 to be shaped in such a way that the directional vector 4.1 runs between the compressor 1 and the heat pump component 3 and, with reference to FIG. 15, all three planes XY, XZ, YZ are configured to run rotated at least once by an angle of 180° to the initial direction vector 4.0.
  • the solution according to the invention is ultimately based on the fact that the fluid line 2 is preferably formed from a metallic material.
  • plastic is also preferably considered.
  • the latter is designed to be continuously curved in all of its curved regions.
  • the term "constant” here is meant thematically. In other words, it should be provided that the fluid line 2 does not have any sharp-edged kinks. In FIG. 1, the changes in direction of the fluid line 2 are shown rounded off accordingly.
  • This requirement which further contributes to reducing vibration transmission, applies to the fluid line 2 leading from the heat pump component 3 to the compressor 1 (as the corresponding arrows show).
  • the deflection of the fluid line 2 not only takes place by at least 180°, but preferably by at least 270°. It is particularly preferred that the fluid line 2 is shaped in such a way that the direction vector 4.1 in the course between the compressor 1 and the heat pump component 3 and in relation to one of the three planes XY, XZ, YZ makes a complete 360° turn in comparison is designed to complete the initial direction vector 4.0. In Figure 1, both fluid lines 2 shown meet exactly this requirement.
  • the heat pump shown in Figures 3 to 5 consists of a housing 5, at least one load transfer element 6 arranged on an underside 5.1 of the housing 5, the compressor 1 arranged in the housing 5 vertically above the load transfer element 6 and the other compressors, also arranged in the housing 5 Heat pump components 3, wherein an elastic insulating element 7 is arranged between the compressor 1 and the load transfer element 6.
  • heat pump it is preferred that several heat pump components 3 are positioned on a common support element 8 arranged vertically above a load transfer element 6 , with an elastic insulating element 9 being arranged between the support element 8 and the load transfer element 6 .
  • the underside 5.1 of the housing 5 is formed from a sheet metal arranged between the load transfer element 6 and the elastic insulating element 7, 9, see Figures 4 and 5. It is also preferred that the elastic insulating element 7, 9 at least partially is formed from an elastomer, preferably polyurethane foam. In addition, it is preferred that the compressor 1 is configured to be connected to the load transfer element 6 via at least three elastic insulating elements 7 (preferably arranged at the corners of an imaginary triangle). 25
  • load transfer elements 6 are arranged on the underside 5.1 of the housing 5, preferably parallel to one another.
  • the load transfer element 6 is preferably at least three times, preferably six times, particularly preferably eight times longer than it is wide or high and/or the load transfer element 6 is preferably longer than out Sheet formed profile rail formed.
  • the compressor 1 and the support element 8 are assigned to the same load transfer element 6, see Figure 3.
  • a heat exchanger 10, preferably a plate heat exchanger, an expansion device 11, a valve device 12 and/or a refrigerant collector 13 are or is optionally arranged on the support element 8, see Figure 5.
  • the support element 8 plate-shaped, preferably made of sheet metal.
  • the 10 plate-shaped support element 8 is provided with bevels 8.1 on the edge. This serves to stiffen the support element 8 and promotes the rigid-body vibration behavior of the heat pump.
  • the heat pump components 3 are attached to the support element 8 .
  • the support element 8 is preferably designed to be connected to the load transfer element 6 without being fixed, apart from the contact via the standing surfaces resulting from the arrangement above the load transfer element 6 . Ultimately, this passive block simply stands on the load transfer element 20 6 , with lateral displacement being prevented in particular solely by the piping to the compressor 1 .
  • the heat pump shown in FIGS. 3 to 5 thus has a rigid body behavior in its above-described embodiments, which leads to good insulation of the low-frequency vibrations generated by the heat pump components 3 and in particular the compressor 1. This significantly reduces noise pollution from the heat pump.
  • the heat pump shown in Figure 6 consists preferably of the compressor 1 for compressing a refrigerant and the Heat pump components 3 through which the refrigerant flows, with the compressor 1 being designed to be connected to one of the other heat pump components 3 via fluid lines 2 for guiding the refrigerant, and with the compressor 1 and the other heat pump component 3 being designed to reduce the transmission 5 of structure-borne noise via spring elements with a housing 5 of the Heat pump connected are formed.
  • a first fluid line 2 is designed as a coolant supply line to the compressor 1 and a second fluid line 2 is designed as a coolant discharge line from the compressor 1 .
  • the fluid lines 2 are optionally formed from a material with a rigidity such as a metallic material and/or from a metallic material.
  • the compressor 1 and the other heat pump component 3 are firmly connected to one another exclusively on the one hand via the fluid lines 2 connecting them and on the other hand via the elastic insulating elements 7, 9 connected to the housing 5 of the heat pump.
  • This requirement leads to a particularly good decoupling of the compressor from the other heat pump components and thus to a very low-noise heat pump.
  • the further heat pump component 3 is designed as a valve device, in particular as a multi-way valve.
  • the additional heat pump component 3 is positioned on a support element 8 .
  • the support element 8 is designed to be connected to the housing 5 of the heat pump via the spring elements.
  • other heat pump components of the heat pump such as a heat exchanger 10, an expansion device 11 and/or a refrigerant collector 13, are positioned on the support element 8.
  • the heat pump shown in FIG. 7 consists, in a manner known per se, first of all of a compressor 1, which operates within an operating speed range and causes at least one first-order interference frequency, for compressing a refrigerant and other heat pump components which are arranged on the support element 8 and through which the refrigerant also flows 3.
  • At least one heat exchanger 10, a valve device 12 and/or an expansion device 30 11 are optionally arranged on the support element 8 .
  • a unit consisting of the support element 8 and the heat pump components 3 arranged thereon has a first natural frequency which is greater than the first-order interference frequency 5 transmitted from the compressor 1 working in the operating speed range to the unit acting like a rigid body.
  • the compressor 1 has an operating speed range from 700 to 7200 revolutions per minute, particularly preferably from 800 to 6900 revolutions per minute, very particularly preferably from 900 to 6600 revolutions per minute.
  • the unit consisting of the support element 8 and the heat pump components 3 arranged thereon has a first natural frequency of more than 100 Hz, particularly preferably of more than 120 Hz, very particularly preferably of more than 140 Hz.
  • the support element 8 In order to work toward the above-mentioned condition, it is also particularly preferable for the support element 8 to have a first natural frequency that is greater than the first-order interference frequency caused by the compressor 1 working in the operating speed range.
  • each heat pump component 3 In order to work even further towards the above-mentioned condition, it is also particularly preferred for each heat pump component 3 to have a first natural frequency which is greater than the first-order interference frequency caused by the compressor 1 working in the operating speed range. 30 In the event that there is also a need for action due to a corresponding choice of material for a pipework 3.1 of the heat pump components 3, it is also particularly preferred that the unit including the pipework 3.1 of the heat pump components 3 has a first natural frequency 5 that is greater than that of the compressor working in the operating speed range 1 is the first order interference frequency transmitted to the rigid body acting unit.
  • a coupled natural frequency of the entire unit is determined or designed such that it is above the first-order interference frequency of the compressor 1 .
  • the support element 8 is designed as a plate with a bevel 8.1 to increase its natural frequency (as already mentioned above for the heat pump according to FIGS. 3 to 5).
  • the support element 8 is thicker than required for the actual load.
  • the compressor 1 is designed to be fastened to the housing 5 of the heat pump via one (typically—as also shown—several) elastic insulating element(s) 7 .
  • the support element 8 is fastened 30 to the housing 5 of the heat pump via one (or more) elastic insulating element(s) 9 .
  • the elastic insulating element 7, 9 at least partially from a
  • Elastomer preferably made of polyurethane foam, is formed.
  • the compressor 1 and 5 of the unit apart from the required fluid lines 2 between the compressor 1 and the unit, are designed to be able to oscillate independently of one another.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe, umfassend einen Vendichter ( 1 ), der über zwei kältemittelführende Fluidleitungen (2) mit einer kältemitteldurchströmten Wärmepumpenkomponente (3) verbunden ausgebildet ist, wobei jede Fluidleitung (2) eine Längsachse auf weist, wobei ein gedachter, mit der Längsachse zusammenfallender Richtungsvektor (4.1) im Verlauf zwischen dem Verdichter (1) und der Wärmepumpenkomponente (3) mindestens einmal in eine andere Richtung als ein gedachter, am Verdichter (1) beginnender und dort ebenfalls mit der Längsachse zusammenfallender Anfangsrichtungsvektor (4.0) weist, wobei die Längsachse in einem Raum mit drei gedachten, senkrecht zueinander stehenden Ebenen (XY, XZ, YZ ) verlaufend ausgebildet ist. Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass die Fluidleitung (2) so geformt ist, dass der Richtungs vektor (4.1) im Verlauf zwischen dem Verdichter (1) und der Wärmepumpenkomponente (3) und in Bezug auf alle drei Ebenen (XY, XZ, YZ ) mindestens einmal um einen Winkel von mehr als 180° gedreht zum Anfangsrichtungsvektor (4.0) verlaufend ausgebildet ist.

Description

Wärmepumpe
Die Erfindung betrifft eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegriff 5 des Patentanspruchs 1.
Eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art ist aus dem Dokument DE 10 2012 111486 Al bekannt. Diese Wärmepumpe besteht aus einem Verdichter, der über zwei kältemittelführende Fluid10 leitungen mit einer kältemitteldurchströmten Wärmepumpenkomponente verbunden ausgebildet ist, wobei jede Fluidleitung eine Längsachse aufweist, wobei ein gedachter, mit der Längsachse zusammenfallender Richtungsvektor im Verlauf zwischen dem Verdichter und der Wärmepumpenkomponente mindestens einmal in 15 eine andere Richtung als ein gedachter, am Verdichter beginnender und dort ebenfalls mit der Längsachse zusammenfallender Anfangsrichtungsvektor weist, wobei die Längsachse in einem Raum mit drei gedachten, senkrecht zueinander stehenden Ebenen verlaufend ausgebildet ist. 20
Die im Patentanspruch 1 verwendete Maßgabe, nämlich, dass "zwei" kältemittelführende Fluidleitungen vorgesehen sind, ist dabei im Sinne von "mindestens zwei" Fluidleitungen zu verstehen, nämlich mindestens eine Zufuhrleitung zum und mindestens 25 eine Abfuhrleitung vom Verdichter. Es gibt aber auch Verdichter mit Zwischeneinspritzung; in diesem Fall wäre dann von drei Fluidleitungen auszugehen.
Die im Patentanspruch 1 verwendete Maßgabe, nämlich, dass 30 "eine" Wärmepumpenkomponente vorgesehen ist, dabei im Sinne von "mindestens einer" Wärmepumpenkomponente zu verstehen, nämlich zum Beispiel ein 4-3-Wegeventil, mit dem der Verdichter über zwei Fluidleitungen verbunden ausgebildet ist. Es können aber auch zwei Wärmepumpenkomponenten vorgesehen sein, dann nämlich, wenn es zum Beispiel kein 4-3-Wegeventil gibt und der Verdichter einerseits mit einem Verdampfer und ande5 rerseits mit einem Kondensator verbunden ausgebildet ist. Darüber hinaus ist auch eine Anbindung des Verdichters an einen Akkumulator möglich.
Vorsorglich wird noch darauf hingewiesen, dass der besagte An10 fangsrichtungsvektor ausgehend vom Verdichter in jede beliebige Richtung weisen kann, also zum Beispiel auch nach oben, nämlich dann, wenn die Fluidleitung oben am Verdichter angeschlossen ist.
15
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll der von der Wärmepumpe abgestrahlte Schall weiter reduziert werden.
20
Diese Aufgabe ist mit einer Wärmepumpe der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Nach der Erfindung ist also vorgesehen, dass die Fluidleitung 25 so geformt ist, dass der Richtungsvektor im Verlauf zwischen dem Verdichter und der Wärmepumpenkomponente und in Bezug auf alle drei Ebenen mindestens einmal um einen Winkel von mindestens 180° gedreht zum Anfangsrichtungsvektor verlaufend ausgebildet ist. 30 Nochmals in anderen, noch etwas genaueren Worten ausgedrückt, ist also vorgesehen, dass eine Vektorprojektion des Richtungsvektors im Verlauf zwischen dem Verdichter und der Wärmepumpenkomponente auf jede einzelne der drei Ebenen mindestens einmal um einen Winkel von 180° gedreht zum Anfangsrichtungs5 vektor verlaufend ausgebildet ist. Dabei bewirkt diese Maßgabe, dass eine Kraftübertragung vom Verdichter auf die Wärmepumpenkomponente in alle drei Raumrichtungen X, Y und Z und in alle drei Rotationsrichtungen um die Achsen X, Y und Z wirkungsvoll unterbunden wird, und zwar, weil die Verdrehung bzw. 10 die "Schlangenlinienführung" der Fluidleitung letztlich eine Vergrößerung ihrer Elastizität bewirkt. Dass zur Umsetzung dieser Maßgabe dabei regelmäßig eine Verlängerung der Fluidleitung erforderlich ist, wird dabei mit Blick auf die erzielte Schallreduktion in Kauf genommen. 15
Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die besagte Verdrehung des Richtungsvektors in Bezug auf alle drei Ebenen mindestens 270°, ganz besonders bevorzugt mindestens 360°, beträgt. 20
Andere vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Der Vollständigkeit halber wird noch auf die von der Anmelde25 rin hergestellte und vertriebene Wärmepumpe VITOCAL 300-A hingewiesen, bei der zwar auch einige Fluidleitungen mehrfach gedreht bzw. gekrümmt bzw. abgeknickt verlaufend ausgebildet sind, aber gerade nicht die vom Verdichter zum 4-3-Wegeventil führenden Leitungen, also die Wärmepumpenkomponente mit der 30 der Verdichter bei dieser Lösung über die beiden Fluidleitungen direkt verbunden ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße Wärmepumpe einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. 5
Es zeigt
Figur 1 schematisch die erfindungsgemäße Wärmepumpe mit der in alle Richtungen gewundenen Fluidleitung zwischen 10 dem Verdichter und der Wärmepumpenkomponente; und
Figur 2 einen Schnitt durch die Fluidleitung gemäß Figur 1. Figur 3 perspektivisch eine Wärmepumpe mit einem Tragelement für die Wärmepumpenkomponenten;
Figur 4 in Seitenansicht den auf einem Lastabtragelement 15 positionierten Verdichter der Wärmepumpe gemäß Figur 3;
Figur 5 in Seitenansicht das auf dem Lastabtragelement positionierte Tragelement mit den Wärmepumpenkomponenten der Wärmepumpe gemäß Figur 3; 20
Figur 6 schematisch eine Wärmepumpe mit einem entkoppelten Verdichter; und
Figur 7 schematisch eine Wärmepumpe mit einer wie ein Starrkörper ausgebildeten Einheit aus Tragelement und Wärmepumpenkomponenten. 25
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Wärmepumpe besteht zunächst in bekannter Weise aus einem Verdichter 1, der über zwei kältemittelführende Fluidleitungen 2 mit einer kältemit- teldurchströmten Wärmepumpenkomponente 3 verbunden ausgebildet 30 ist, wobei jede Fluidleitung 2 eine Längsachse 2.1 aufweist (siehe hierzu Figur 2), wobei ein gedachter, mit der Längsach- se 2.1 zusammenfallender Richtungsvektor 4.1 im Verlauf zwischen dem Verdichter 1 und der Wärmepumpenkomponente 3 mindestens einmal in eine andere Richtung als ein gedachter, am Verdichter 1 beginnender und dort ebenfalls mit der Längsachse 2.1 zusammenfallender Anfangsrichtungsvektor 4.0 weist, wobei 5 die Längsachse 2.1 in einem Raum mit drei gedachten, senkrecht zueinander stehenden Ebenen XY, XZ, YZ verlaufend ausgebildet ist.
Um eine Schwingungsübertragung vom Verdichter 1, der vorzugs10 weise einen Elektromotor umfasst, auf die mindestens eine Wärmepumpenkomponente 3 so gut es geht zu unterdrücken, ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Fluidleitung 2 so geformt ist, dass der Richtungsvektor 4.1 im Verlauf zwischen dem Verdichter 1 und der Wärmepumpenkomponente 3 und in Bezug auf 15 alle drei Ebenen XY, XZ, YZ mindestens einmal um einen Winkel von 180° gedreht zum Anfangsrichtungsvektor 4.0 verlaufend ausgebildet ist.
Wie eingangs erläutert, führt diese Maßgabe insgesamt betrach20 tet zu einer Vergrößerung der Elastizität bzw. Verringerung der Steifigkeit der Fluidleitung zwischen dem Verdichter und der Wärmepumpenkomponente und damit zu einer reduzierten Schwingungsübertragung .
25
Die erfindungsgemäße Lösung geht dabei letztlich davon aus, dass die Fluidleitung 2 vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet ist. Gegebenenfalls kommt vorzugsweise auch noch Kunststoff in Betracht. Je elastischer das tatsächlich verwendete Material der Fluidleitung aber an sich ist, desto 30 weniger bedarf es logischer Weise des erfindungsgemäßen Ansatzes Zur Realisierung einer möglichst ungestörten Strömung des Kältemittels durch die Fluidleitung 2 ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass diese an allen ihren gekrümmten Bereichen stetig gekrümmt ausgebildet ist. Der Begriff "stetig" ist hierbei ma5 thematisch gemeint. Anders ausgedrückt, soll also vorgesehen sein, dass die Fluidleitung 2 keine scharfkantigen Knicke aufweist. In Figur 1 sind die Richtungsänderungen der Fluidleitung 2 entsprechend abgerundet dargestellt.
10
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fluidleitung 2 im Verlauf zwischen dem Verdichter 1 und der Wärmepumpenkomponente 3 mindestens teilweise wahlweise um den Verdichter 1 und/ oder die Wärmepumpenkomponente 3 herumgeführt ausgebildet ist. Diese Maßgabe, die weiter zur Reduktion einer Schwingungsüber15 tragung beiträgt, gilt für die (wie die entsprechenden Pfeile verdeutlichen) von der Wärmepumpenkomponente 3 zum Verdichter 1 führende Fluidleitung 2.
Wie eingangs erwähnt, ist schließlich besonders bevorzugt vor20 gesehen, dass die Umlenkung der Fluidleitung 2 nicht nur um mindestens 180°, sondern vorzugsweise um mindesten 270° erfolgt. Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Fluidleitung 2 so geformt ist, dass der Richtungsvektor 4.1 im Verlauf zwischen dem Verdichter 1 und der Wärmepumpenkomponen25 te 3 und in Bezug auf eine der drei Ebenen XY, XZ, YZ eine vollständige 360°-Wendung im Vergleich zum Anfangsrichtungsvektor 4.0 vollziehend ausgebildet ist. In Figur 1 erfüllen beide dargestellten Fluidleitungen 2 genau diese Maßgabe.
30
Ferner ist weiterhin bevorzugt vorgesehen: Die in den Figuren 3 bis 5 dargestellte Wärmepumpe besteht aus einem Gehäuse 5, mindestens einem an einer Unterseite 5.1 des Gehäuses 5 angeordneten Lastabtragelement 6, dem im Gehäuse 5 senkrecht oberhalb des Lastabtragelements 6 angeordneten Verdichter 1 und den weiteren, ebenfalls im Gehäuse 5 angeordne5 ten Wärmepumpenkomponenten 3, wobei zwischen dem Verdichter 1 und dem Lastabtragelement 6 ein elastisches Isolierelement 7 angeordnet ist.
Bei dieser Wärmepumpe ist bevorzugt, dass mehrere Wärmepumpen10 komponenten 3 auf einem gemeinsamen, senkrecht oberhalb eines Lastabtragelements 6 angeordneten Tragelement 8 positioniert sind, wobei zwischen dem Tragelement 8 und dem Lastabtragelement 6 ein elastisches Isolierelement 9 angeordnet ist.
15
Es ist dabei bevorzugt, dass die Unterseite 5.1 des Gehäuses 5 aus einem zwischen dem Lastabtragelement 6 und dem elastischen Isolierelement 7, 9 angeordneten Blech gebildet ist, siehe Figuren 4 und 5. Des Weiteren ist bevorzugt, dass das elastische Isolierelement 7, 9 mindestens teilweise aus einem Elastomer, 20 vorzugsweise aus Polyurethanschaum, gebildet ist. Außerdem ist bevorzugt, dass der Verdichter 1 über mindestens drei (vorzugsweise auf den Ecken eines gedachten Dreiecks angeordnete) elastische Isolierelemente 7 mit dem Lastabtragelement 6 verbunden ausgebildet ist. 25
Weiterhin ist bevorzugt, dass an der Unterseite 5.1 des Gehäuses 5 zwei Lastabtragelemente 6, vorzugsweise parallel zueinander, angeordnet sind. Ebenso ist das Lastabtragelement 6 vorzugsweise mindestens dreimal, vorzugsweise sechsmal, beson30 ders bevorzugt achtmal, länger als breit bzw. hoch ausgebildet und/oder ist das Lastabtragelement 6 vorzugsweise als aus Blech gebildete Profilschiene ausgebildet. Zusätzlich ist bevorzugt, dass der Verdichter 1 und das Tragelement 8 dem gleichen Lastabtragelement 6 zugeordnet sind, siehe Figur 3.
Zudem ist bevorzugt, dass auf dem Tragelement 8 wahlweise ein 5 Wärmeübertrager 10, vorzugsweise ein Plattenwärmeübertrager, eine Expansionseinrichtung 11, eine Ventileinrichtung 12 und/ oder ein Kältemittelsammler 13 angeordnet sind bzw. ist, siehe Figur 5. Ebenso ist bevorzugt, dass das Tragelement 8 plattenförmig, vorzugsweise aus Blech, ausgebildet ist. Dabei ist das 10 plattenförmige Tragelement 8 randseitig mit Abkantungen 8.1 versehen ausgebildet. Dies dient der Versteifung des Tragelements 8 und fördert das Starrkörper-Schwingungsverhalten der Wärmepumpe. Weiterhin ist bevorzugt, dass die Wärmepumpenkomponenten 3 am Tragelement 8 befestigt angeordnet sind. Ferner 15 ist das Tragelement 8 vorzugsweise und abgesehen vom Kontakt über die sich aus der Anordnung oberhalb des Lastabtragelements 6 ergebenden Standflächen im übrigen fixierungsfrei mit dem Lastabtragelement 6 verbunden ausgebildet. Dieser passive Block steht also letztlich einfach auf dem Lastabtragelement 20 6, wobei insbesondere allein durch die Verrohrung zum Verdichter 1 eine seitliche Verschiebung ausgeschlossen ist.
Die in den Figuren 3 bis 5 dargestellte Wärmepumpe weist somit in ihren oben beschriebenen Ausführungsformen ein Starrkörper25 verhalten auf, welches zu einer guten Dämmung der durch die Wärmepumpenkomponenten 3 und insbesondere den Verdichter 1 erzeugten tieffrequenten Schwingungen führt. Hierdurch wird die Lärmbelastung durch die Wärmepumpe wesentlich reduziert.
30
Die in Figur 6 dargestellte Wärmepumpe besteht bevorzugt aus dem Verdichter 1 zum Verdichten eines Kältemittels und den, vom Kältemittel durchströmten Wärmepumpenkomponenten 3, wobei der Verdichter 1 zur Führung des Kältemittels über Fluidleitungen 2 mit einer der weiteren Wärmepumpenkomponenten 3 verbunden ausgebildet ist und wobei der Verdichter 1 und die weitere Wärmepumpenkomponente 3 zur Reduktion einer Übertragung 5 von Körperschall über Federelemente mit einem Gehäuse 5 der Wärmepumpe verbunden ausgebildet sind.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die in Figur 6 nur schematisch dargestellten Federelemente (tatsächlich) mindestens 10 teilweise aus einem Elastomer, insbesondere Polyurethanschaum, also als elastische Isolierelemente 7, 9 gebildet sind.
Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass eine erste Fluidleitung 2 als Kältemittelzufuhrleitung zum Verdichter 1 und eine zwei15 te Fluidleitung 2 als Kältemittelabfuhrleitung vom Verdichter 1 ausgebildet ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass die Fluidleitungen 2 wahlweise aus einem Material mit einer Steifigkeit wie ein me20 tallisches Material und/oder aus einem metallischen Material gebildet sind.
Bei dieser Wärmepumpe ist nun weiterhin bevorzugt, dass der Verdichter 1 und die weitere Wärmepumpenkomponente 3 miteinan25 der ausschließlich einerseits über die sie verbindenden Fluidleitungen 2 und andererseits über die mit dem Gehäuse 5 der Wärmepumpe verbundenen elastischen Isolierelemente 7, 9 fest verbunden ausgebildet sind. Diese Maßgabe führt zu einer besonders guten Entkopplung des Verdichters von den anderen Wär30 mepumpenkomponenten und damit zu einer sehr geräuscharmen Wärmepumpe. Noch etwas genauer betrachtet, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die weitere Wärmepumpenkomponente 3 als Ventileinrichtung, insbesondere als Mehrwegeventil, ausgebildet ist.
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Weiterhin ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die weitere Wärmepumpenkomponente 3 auf einem Tragelement 8 positioniert ist. Dabei ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass das Tragelement 8 über die Federelemente mit dem Gehäuse 5 der Wärmepumpe verbunden ausgebildet ist. Ferner ist noch bevorzugt 10 vorgesehen, dass noch weitere Wärmepumpenkomponenten der Wärmepumpe, wie ein Wärmeübertrager 10, eine Expansionseinrichtung 11 und/oder ein Kältemittelsammler 13, auf dem Tragelement 8 positioniert sind. Diese weiteren, passiven (weil nicht selbst Schwingungen produzierenden) Wärmepumpenkomponenten 3 15 bilden dabei vorteilhaft, wie ersichtlich, auf dem Tragelement 8 eine integrierte Baugruppe, die letztlich nur über die Fluidleitungen 2 zum Schwingen angeregt wird.
Die in Figur 7 dargestellte Wärmepumpe besteht in an sich be20 kannter Weise zunächst einmal aus einem innerhalb eines Betriebsdrehzahlbereichs arbeitenden und dabei mindestens eine Störfrequenz erster Ordnung verursachenden Verdichter 1 zum Verdichten eines Kältemittels und weiteren, auf dem Tragelement 8 angeordneten und ebenfalls vom Kältemittel durchström25 ten Wärmepumpenkomponenten 3.
Etwas genauer betrachtet, ist bevorzugt vorgesehen, dass auf dem Tragelement 8 wahlweise mindestens ein Wärmeübertrager 10, eine Ventileinrichtung 12 und/oder eine Expansionseinrichtung 30 11 angeordnet sind. Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eine Einheit aus dem Tragelement 8 und den darauf angeordneten Wärmepumpenkomponenten 3 eine erste Eigenfrequenz aufweist, die größer ist als die vom im Betriebsdrehzahlbereich arbeitenden Verdichter 1 an die starrkörperartig wirkende Einheit übertragene Störfrequenz 5 erster Ordnung.
Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass der Verdichter 1 einen Betriebsdrehzahlbereich von 700 bis 7200 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt von 800 bis 6900 Umdrehungen 10 pro Minute, ganz besonders bevorzugt von 900 bis 6600 Umdrehungen pro Minute aufweist.
Außerdem ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Einheit aus dem Tragelement 8 und den darauf angeordneten Wärmepumpen15 komponenten 3 eine erste Eigenfrequenz von mehr als 100 Hz, besonders bevorzugt von mehr als 120 Hz, ganz besonders bevorzugt von mehr als 140 Hz aufweist.
Um auf die oben genannte Bedingung hinzuarbeiten, ist darüber 20 hinaus besonders bevorzugt vorgesehen, dass (schon!) das Tragelement 8 eine erste Eigenfrequenz aufweist, die größer ist als die vom im Betriebsdrehzahlbereich arbeitenden Verdichter 1 verursachte Störfrequenz erster Ordnung.
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Um noch weiter auf die oben genannte Bedingung hinzuarbeiten, ist darüber hinaus besonders bevorzugt vorgesehen, dass jede Wärmepumpenkomponente 3 eine erste Eigenfrequenz aufweist, die größer ist als die vom im Betriebsdrehzahlbereich arbeitenden Verdichter 1 verursachte Störfrequenz erster Ordnung. 30 Für den Fall, dass aufgrund einer entsprechenden Materialauswahl einer Verrohrung 3.1 der Wärmepumpenkomponenten 3 ebenfalls Handlungsbedarf besteht, ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Einheit einschließlich der Verrohrung 3.1 der Wärmepumpenkomponenten 3 eine erste Eigenfrequenz 5 aufweist, die größer als die vom im Betriebsdrehzahlbereich arbeitenden Verdichter 1 an die starrkörperartig wirkende Einheit übertragene Störfrequenz erster Ordnung ist.
Mit anderen Worten ausgedrückt, ist also bevorzugt vorgesehen, 10 dass im Grunde auf Basis der lokalen Eigenfrequenzen der einzelnen Komponenten eine gekoppelte Eigenfrequenz der gesamten Einheit bestimmt bzw. so ausgelegt wird, dass diese oberhalb der Störfrequenz erster Ordnung des Verdichters 1 liegt.
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So ist zum Beispiel zur Erhöhung der lokalen Eigenfrequenz, wie in Figur 7 dargestellt, auch vorgesehen, dass das Tragelement 8 zur Vergrößerung seiner Eigenfrequenz (wie oben bereits zur Wärmepumpe gemäß den Figuren 3 bis 5 angeführt) als Platte mit einer Abkantung 8.1 ausgebildet ist. Darüber hinaus kann 20 bevorzugt vorgesehen sein, dass das Tragelement 8 dicker als für die eigentliche Belastung erforderlich ausgebildet ist.
Wie aus Figur 7 ersichtlich, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass der Verdichter 1 über ein (typischer Weise - wie 25 auch dargestellt - mehrere) elastische(s) Isolierelement(e) 7 an dem Gehäuse 5 der Wärmepumpe befestigt ausgebildet ist. In vergleichbarer Weise ist ferner bevorzugt vorgesehen, dass das Tragelement 8 über ein (bzw. mehrere) elastische(s) Isolierelement(e) 9 am Gehäuse 5 der Wärmepumpe befestigt ausgebildet 30 ist. Dabei ist weiterhin besonders bevorzugt vorgesehen, dass das elastische Isolierelement 7, 9 mindestens teilweise aus einem
Elastomer, vorzugsweise aus Polyurethanschaum, gebildet ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Verdichter 1 und 5 die Einheit abgesehen von erforderlichen Fluidleitungen 2 zwischen dem Verdichter 1 und der Einheit unabhängig voneinander schwingfähig ausgebildet sind.
Schließlich ist, um für eine gleichmäßige Belastung des Iso- 10 lierelements 9 (bzw. der Isolierelemente 9) zu sorgen, besonders bevorzugt vorgesehen, dass ein Schwerpunkt der Einheit - durch geeignete Anordnung der Wärmepumpenkomponenten 3 - so gewählt ist, dass sich eine senkrechte Gewichtskrafteinleitung ins Isolierelement 9 (bzw. in die Isolierelemente 9) ergibt. 15
Bezugszeichenliste
1 Verdichter
2 Fluidleitung
2.1 Längsachse
3 Wärmepumpenkomponente
3.1 Verrohrung
4.0 Anfangsrichtungsvektor
4.1 Richtungsvektor
5 Gehäuse
5.1 Unterseite
6 Lastabtragelement
7 elastisches Isolierelement
8 Tragelement
8.1 Abkantung
9 elastisches Isolierelement
10 Wärmeübertrager
11 Expansionseinrichtung
12 Ventileinrichtung
13 Kältemittelsammler
XY Ebene, senkrecht zu XZ und YZ XZ Ebene, senkrecht zu XY und YZ YZ Ebene, senkrecht zu XY und XZ

Claims

Patentansprüche
1. Wärmepumpe, umfassend einen Verdichter (1), der über zwei kältemittelführende Fluidleitungen (2) mit einer kältemit- teldurchströmten Wärmepumpenkomponente (3) verbunden ausgebildet ist, wobei jede Fluidleitung (2) eine Längsachse (2.1) aufweist, wobei ein gedachter, mit der Längsachse (2.1) zusammenfallender Richtungsvektor (4.1) im Verlauf zwischen dem Verdichter (1) und der Wärmepumpenkomponente (3) mindestens einmal in eine andere Richtung als ein gedachter, am Verdichter (1) beginnender und dort ebenfalls mit der Längsachse (2.1) zusammenfallender Anfangsrichtungsvektor (4.0) weist, wobei die Längsachse (2.1) in einem Raum mit drei gedachten, senkrecht zueinander stehenden Ebenen (XY, XZ, YZ) verlaufend ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (2) so geformt ist, dass der Richtungsvektor (4.1) im Verlauf zwischen dem Verdichter (1) und der Wärmepumpenkomponente (3) und in Bezug auf alle drei Ebenen (XY, XZ, YZ) mindestens einmal um einen Winkel von 180° gedreht zum Anfangsrichtungsvektor (4.0) verlaufend ausgebildet ist.
2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (2) an allen ihren gekrümmten Bereichen stetig gekrümmt ausgebildet ist.
3. Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (2) im Verlauf zwischen dem Verdichter (1) und der Wärmepumpenkomponente (3) mindestens teilweise wahlweise um den Verdichter (1) und/oder die Wärmepumpenkomponente (3) herumgeführt ausgebildet ist.
4. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (2) so geformt ist, dass der Richtungsvektor (4.1) im Verlauf zwischen dem Verdichter (1) und der Wärmepumpenkomponente (3) und in Bezug auf alle drei Ebenen (XY, XZ, YZ) mindestens einmal um einen Winkel von 270° gedreht zum Anfangsrichtungsvektor (4.0) verlaufend ausgebildet ist.
5. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitung (2) so geformt ist, dass der Richtungsvektor (4.1) im Verlauf zwischen dem Verdichter (1) und der Wärmepumpenkomponente (3) und in Bezug auf alle drei Ebenen (XY, XZ, YZ) mindestens einmal um einen Winkel von 360° gedreht zum Anfangsrichtungsvektor (4.0) verlaufend ausgebildet ist.
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WO1991006811A2 (de) * 1989-10-30 1991-05-16 Henning Scheel Direkt-flächenheizungs-/kühlungsanlage
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