CH718001A1 - Cooling unit with a silencer in the heat pump circuit. - Google Patents
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Abstract
Ein Kühlgerät, insbesondere ein Kühlschrank oder ein Tiefkühlschrank, umfasst einen Nutzraum (7) und eine Wärmepumpe mit einem im Wärmepumpenkreislauf zirkulierenden Kältemittel. Zwischen Kompressor (1) und Verflüssiger (2) ist ein Schalldämpfer (8) angeordnet, welcher als A/4-Resonator ausgestaltet ist.A cooling device, in particular a refrigerator or a freezer, comprises a usable space (7) and a heat pump with a coolant circulating in the heat pump circuit. A silencer (8) is arranged between the compressor (1) and the condenser (2), which is designed as a λ/4 resonator.
Description
Gebiet der Erfindungfield of invention
[0001] Die Erfindung betrifft ein Kühlgerät, insbesondere einen Kühlschrank oder einen Tiefkühlschrank. Das Kühlgerät umfasst einen Nutzraum und eine Wärmepumpe mit einem Wärmepumpenkreislauf. Innerhalb des Wärmepumpenkreislaufs zirkuliert ein Kältemittel. Die Wärmpumpe umfasst die üblichen Komponenten Kompressor und Verflüssiger. The invention relates to a cooling device, in particular a refrigerator or a freezer. The cooling device includes a usable space and a heat pump with a heat pump circuit. A refrigerant circulates within the heat pump circuit. The heat pump consists of the usual compressor and condenser components.
Hintergrundbackground
[0002] Kühlgeräte, insbesondere Haushaltskühlschränke, werden mittels einer Wärmepumpe gekühlt. Eine Wärmpumpe umfasst einen Verdichter, eine Drossel, einen Verdampfer und einen Verflüssiger. Innerhalb der Wärmepumpe zirkuliert ein Kältemittel. Das Kältemittel verdampft im Verdampfer aufgrund des Wärmetransfers vom Nutzraum zum Verdampfer. Das gasförmige Kältemittel wird im Kompressor verdichtet, sodass am Verflüssiger Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann. [0002] Cooling devices, in particular domestic refrigerators, are cooled by means of a heat pump. A heat pump includes a compressor, a throttle, an evaporator and a condenser. A refrigerant circulates inside the heat pump. The refrigerant evaporates in the evaporator due to the heat transfer from the usable space to the evaporator. The gaseous refrigerant is compressed in the compressor so that heat can be released into the environment at the condenser.
[0003] Die Hubbewegungen des Kompressors verursachen Lärmemissionen, oftmals verursacht durch die zyklische Kompression des gasförmigen Kältemittels. Insbesondere durch die moderne Bauweise von offenen Küchen in Wohnungen und Häusern wirken sich die Lärmemissionen in den Wohnraum aus. Kühlgeräte mit niedrigen Lärmemissionen sind deshalb erwünscht. The stroke movements of the compressor cause noise emissions, often caused by the cyclic compression of the gaseous refrigerant. Noise emissions have an effect on the living space, particularly due to the modern design of open-plan kitchens in apartments and houses. Cooling devices with low noise emissions are therefore desirable.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
[0004] Es stellt sich die Aufgabe, ein Kühlgerät mit reduzierten Lärmemissionen bereitzustellen. The object is to provide a cooling device with reduced noise emissions.
[0005] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. [0005] This object is solved by the subject matter of the independent claim.
[0006] Demgemäss umfasst ein Kühlgerät, insbesondere ein Haushaltskühlgerät, ein Kühlschrank oder ein Tiefkühlschrank, einen Nutzraum zur Aufbewahrung von zu kühlenden Gegenständen. Der Nutzraum wird von einer Wärmepumpe gekühlt. Die Wärmepumpe umfasst einen Wärmepumpenkreislauf, in welchem ein Kältemittel zirkuliert. Wie üblich umfasst die Wärmepumpe zumindest einen Kompressor und einen Verflüssiger. Die Wärmepumpe umfasst zudem einen Schalldämpfer. Ein Schalldämpfer ist eine Vorrichtung zur Verminderung von Schallemissionen. [0006]Accordingly, a cooling device, in particular a household cooling device, a refrigerator or a freezer, comprises a usable space for storing objects to be cooled. The usable space is cooled by a heat pump. The heat pump includes a heat pump circuit in which a refrigerant circulates. As usual, the heat pump includes at least one compressor and one condenser. The heat pump also includes a silencer. A silencer is a device for reducing noise emissions.
[0007] Durch einen Schalldämpfer können Lärmemissionen, welche durch die Hubbewegungen des Kompressors entstehen, gezielt gedämpft werden. Dadurch werden die Lärmemissionen des Kühlgeräts insgesamt geringer und das Kühlgerät kann auch in geräuschempfindlicheren Umgebungen eingesetzt werden. [0007] By means of a muffler, noise emissions caused by the lifting movements of the compressor can be dampened in a targeted manner. As a result, the noise emissions of the cooling device are reduced overall and the cooling device can also be used in more noise-sensitive environments.
[0008] Insbesondere ist die Wärmepumpe derart ausgestaltet, dass der Schalldämpfer vom Kältemittel, insbesondere in einem gasförmigen Zustand, durchströmt wird. Beispielsweise ist der Schalldämpfer im Wärmepumpenkreislauf zwischen Kompressor und Verflüssiger angeordnet. In particular, the heat pump is designed such that the muffler is traversed by the refrigerant, in particular in a gaseous state. For example, the silencer is located in the heat pump circuit between the compressor and the condenser.
[0009] Durch die Hubbewegungen des Kompressors und die daraus entstehenden zyklischen Druckstösse werden Geräusche über den Wärmepumpenkreislauf auf andere Bauteile der Wärmepumpe oder auf andere Bauteile des Kühlgeräts übertragen. Diese Bauteile beginnen zu schwingen und Lärm entsteht. Ist der Schalldämpfer im Kältemittelkreislauf integriert, bzw. wird der Schalldämpfer vom Kältemittel durchströmt, so können vom Kältemittel übertragene Geräusche vermindert bzw. eliminiert werden. Eine Schallübertragung zwischen einzelnen Komponenten der Wärmepumpe wird dadurch reduziert bzw. verhindert. So wird beispielsweise verhindert, dass Geräusche vom Kompressor auf den Verflüssiger und von diesem auf das Gehäuse des Kühlgeräts übertragen werden. The lifting movements of the compressor and the resulting cyclic pressure surges cause noise to be transmitted via the heat pump circuit to other components of the heat pump or to other components of the cooling device. These components begin to vibrate and noise is generated. If the muffler is integrated in the refrigerant circuit or if the refrigerant flows through the muffler, noise transmitted by the refrigerant can be reduced or eliminated. This reduces or prevents sound transmission between individual components of the heat pump. This prevents, for example, noise from being transmitted from the compressor to the condenser and from there to the housing of the refrigerator.
[0010] Mit Vorteil ist der Schalldämpfer vom Kompressor beabstandet und/oder der Schalldämpfer ist ausserhalb des Kompressors angeordnet. Der Schalldämpfer ist somit nicht Bestandteil des Kompressors selbst, sondern er dämpft Geräusche ausserhalb des Kompressors. Dies realisiert die Idee, den Lärm nicht nur an seiner Quelle zu dämpfen, sondern auch an Stellen, an welchen Lärm übertragen wird. The muffler is advantageously spaced apart from the compressor and/or the muffler is arranged outside of the compressor. The silencer is therefore not part of the compressor itself, but it dampens noise outside the compressor. This realizes the idea of attenuating noise not only at its source, but also at points where noise is transmitted.
[0011] Vorteilhaft ist die Wärmepumpe derart ausgestaltet, dass das Kältemittel vom Kompressor in eine erste Zirkulationsleitung des Kältemittelkreislaufs, von der ersten Zirkulationsleitung in den Schalldämpfer, vom Schalldämpfer in eine zweite Zirkulationsleitung des Kältemittelkreislaufs und von der zweiten Zirkulationsleitung in den Verflüssiger strömt. Der Schalldämpfer ist somit bevorzugt zwischen dem Kompressor und dem Verflüssiger angeordnet, aber zu beiden Bauteilen jeweils beabstandet. Zwischen dem Schalldämpfer und den Bauteilen ist jeweils ein Abschnitt der Zirkulationsleitung vorhanden. Um den Ölhaushalt vereinfacht zu gestalten wird der Schalldämpfer bevorzugt so ausgerichtet, dass flüssiges Öl sich nicht in einer Vertiefung oder einer taschenähnlichen Geometrie ansammeln kann. The heat pump is advantageously designed in such a way that the refrigerant flows from the compressor into a first circulation line of the refrigerant circuit, from the first circulation line into the muffler, from the muffler into a second circulation line of the refrigerant circuit and from the second circulation line into the condenser. The silencer is thus preferably arranged between the compressor and the condenser, but at a distance from both components. There is a section of the circulation line between the silencer and the components. In order to simplify the oil management, the muffler is preferably aligned in such a way that liquid oil cannot collect in a depression or in a pocket-like geometry.
[0012] Insbesondere ist der Schalldämpfer als Hohlkammer-Resonator oder als Interferenz-Dämpfer, insbesondere als Abzweig-Resonator, ausgestaltet. Vorteilhaft kann der Schalldämpfer als A/4-Resonator ausgestaltet sein. Solche Schalldämpfer können starken mechanischen, chemischen und thermischen Belastungen dauerhaft standhalten und ohne spezielle Absorptions-Materialien auskommen. Ihre Wirkung verdanken sie überwiegend verschiedenen Interferenz-Mechanismen, die eine Reflexion der Schallenergie zur Quelle hervorrufen. In particular, the silencer is designed as a hollow chamber resonator or as an interference damper, in particular as a branch resonator. The silencer can advantageously be designed as a λ/4 resonator. Such silencers can permanently withstand strong mechanical, chemical and thermal loads and do not require special absorption materials. They mainly owe their effect to various interference mechanisms that cause the sound energy to be reflected back to the source.
[0013] Insbesondere umfasst der Schalldämpfer mehrere Hohlkammern, insbesondere Hohlkammern unterschiedlicher Längen. Schalldämpfer der beschriebenen Art wirken relativ schmalbandig. Aus diesem Grund kann es von Vorteil sein, mehrere Hohlkammern unterschiedlicher Längen neben- oder hintereinander zu kombinieren. Sofern es die Platzverhältnisse nicht zulassen und die Dämpfung weniger ausgeprägt ausfallen darf, kann der Q-Faktor zugunsten der Bandbreite reduziert werden. In particular, the muffler comprises a plurality of hollow chambers, in particular hollow chambers of different lengths. Mufflers of the type described have a relatively narrow band. For this reason, it can be advantageous to combine several hollow chambers of different lengths next to or behind one another. If the space conditions do not allow it and the attenuation can be less pronounced, the Q factor can be reduced in favor of the bandwidth.
[0014] Mit Vorteil erfolgt die stärkste Dämpfung durch den Schalldämpfer im Bereich von 200 bis 300 Hz, oder 250 bis 350 Hz, oder 300 bis 400 Hz, oder 350 bis 500 Hz, oder 400 bis 600 Hz. Dadurch wird diejenige Frequenz gedämpft, welche bei im Kühlgerät vorhandenen Bauteilen, beispielsweise der Tauwasserschalen, Verflüssiger, oder anderweitigem Körperschall, die stärksten Lärmemissionen verursachen würden. Advantageously, the strongest damping by the silencer occurs in the range from 200 to 300 Hz, or 250 to 350 Hz, or 300 to 400 Hz, or 350 to 500 Hz, or 400 to 600 Hz. This dampens that frequency which components in the cooling unit, such as the condensation water trays, condensers or other structure-borne noise, would cause the strongest noise emissions.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
[0015] Weitere Ausgestaltungen, Vorteile und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nun folgenden Beschreibung anhand der Figuren. Dabei zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau eines Kühlgeräts mit einer Wärmepumpe; Fig. 2 einen A/4-Resonator, welcher zwischen Kompressor und Verflüssiger eingebaut ist.[0015] Further configurations, advantages and applications of the invention result from the dependent claims and from the following description with reference to the figures. 1 shows the schematic structure of a cooling device with a heat pump; 2 shows a λ/4 resonator installed between the compressor and the condenser.
Weg zur Ausführung der Erfindungway of carrying out the invention
[0016] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines Haushaltskühlschranks mit einer Wärmepumpe. Die Wärmepumpe umfasst einen Kompressor 1, einen Verflüssiger 2, eine Drossel 3 und einen Verdampfer 4. Dieses sind die Hauptkomponenten 1-4 der Wärmepumpe. Ein Kältemittel strömt in gezeigter Pfeilrichtung im Gegenuhrzeigersinn zwischen den vier Hauptkomponenten 1-4. Dies stellt den Kältemittelkreislauf der Wärmepumpe dar. Vom Verdampfer 4, über den Kompressor 1 bis zum Verflüssiger 2 strömt das Kältemittel in gasförmigen Zustand. Im Verflüssiger 2 kondensiert das Kältemittel und strömt in flüssigem Zustand durch die Drossel 3 und weiter bis zum Verdampfer 4. Im Verdampfer 4 wird das Kältemittel erwärmt und verdampft. Fig. 1 shows a schematic representation of the structure of a domestic refrigerator with a heat pump. The heat pump comprises a compressor 1, a condenser 2, a throttle 3 and an evaporator 4. These are the main components 1-4 of the heat pump. A refrigerant flows counterclockwise in the direction of the arrow shown between the four main components 1-4. This represents the refrigerant circuit of the heat pump. From the evaporator 4, via the compressor 1 to the condenser 2, the refrigerant flows in a gaseous state. The refrigerant condenses in the condenser 2 and flows in the liquid state through the throttle 3 and on to the evaporator 4. In the evaporator 4, the refrigerant is heated and evaporated.
[0017] Dem Verflüssiger 2 ist ein Umgebungsluftventilator 5 und dem Verdampfer 4 ein Kühlluftventilator 6 zugeordnet. Der Kühlluftventilator 6 unterstützt durch erzwungene Konvektion den Wärmetransfer von einem Nutzraum 7 zum Verdampfer 4 und der Umgebungsluftventilator 5 unterstützt den Wärmetransfer vom Verflüssiger 2 zu einer Umgebung. Der durch die Ventilatoren 5 und 6 erzwungene Luftstrom vermischt sich dabei nicht mit dem Medium des Kältemittelkreislaufs, sondern überträgt die Wärme über Wärmetauscher. Beim Nutzraum 7 handelt es sich um einen beliebigen Raum, dessen Temperatur im Betriebszustand in einem durch die Ausgestaltung des Kühlgeräts spezifizierten Temperaturbereich liegen kann, wobei die Temperatur im Nutzraum 7 niedriger ist als in der Umgebung. An ambient air fan 5 is assigned to the condenser 2 and a cooling air fan 6 to the evaporator 4 . The cooling air fan 6 supports the heat transfer from a useful space 7 to the evaporator 4 by forced convection and the ambient air fan 5 supports the heat transfer from the condenser 2 to an environment. The air flow forced by the fans 5 and 6 does not mix with the medium of the refrigerant circuit, but rather transfers the heat via heat exchangers. The usable space 7 is any room whose temperature in the operating state can be in a temperature range specified by the design of the cooling device, the temperature in the usable space 7 being lower than in the environment.
[0018] Erfindungsgemäss weist die Wärmepumpe einen Schalldämpfer 8 auf. Der Schalldämpfer 8 ist im Kältemittelkreislauf zwischen dem Kompressor 1 und dem Verflüssiger 2 angeordnet und wird von gasförmigem Kältemittel durchströmt. Der Schalldämpfer 8 ist vom Kompressor 1 und vom Verflüssiger 2 beabstandet, d.h. ausserhalb des Kompressors angeordnet. Zwischen dem Kompressor 1 und dem Verflüssiger 2 könnte der Schalldämpfer 8 auch jede andere beliebige Position einnehmen. Das Kältemittel strömt vom Kompressor 1 durch eine erste Zirkulationsleitung 9, durch den Schalldämpfer 8, durch eine zweite Zirkulationsleitung 10 und anschliessend in den Verflüssiger 2. According to the invention, the heat pump has a silencer 8 . The silencer 8 is arranged in the refrigerant circuit between the compressor 1 and the condenser 2 and has gaseous refrigerant flowing through it. The silencer 8 is spaced from the compressor 1 and the condenser 2, i.e. arranged outside the compressor. Between the compressor 1 and the condenser 2, the silencer 8 could also assume any other position. The refrigerant flows from the compressor 1 through a first circulation line 9, through the silencer 8, through a second circulation line 10 and then into the condenser 2.
[0019] Die Anordnung des Schalldämpfers 8 zwischen dem Kompressor 1 und dem Verflüssiger 2 ermöglicht die Dämpfung derjenigen Schallwellen, welche über das Kältemittel vom Kompressor 1 zum Verflüssiger 2 übertragen werden. Am Verflüssiger 2 oder an anderen mit dem Verflüssiger 2 verbundenen Bauteilen treten deshalb nur reduzierte Lärmemissionen auf. The arrangement of the silencer 8 between the compressor 1 and the condenser 2 enables the damping of those sound waves which are transmitted from the compressor 1 to the condenser 2 via the refrigerant. Therefore, only reduced noise emissions occur at the condenser 2 or at other components connected to the condenser 2 .
[0020] Die Fig. 2 zeigt den Schalldämpfer 8 in detaillierter Ansicht. Das gasförmige Kältemittel strömt von der ersten Zirkulationsleitung 9 in den Schalldämpfer 8 und verlässt den Schalldämpfer 8 in die zweite Zirkulationsleitung 10. 2 shows the silencer 8 in a detailed view. The gaseous refrigerant flows from the first circulation line 9 into the silencer 8 and leaves the silencer 8 into the second circulation line 10.
[0021] Die Hauptleitung 11 des Schalldämpfers 8 ist radial von einer abzweigenden Hohlkammer 12 umgeben. In dieser Hohlkammer 12 werden die Schallwellen reflektiert, was zu einer Dämpfung der von dem Kältemittel übertragenen Geräusche führt. Der dargestellte Schalldämpfer 8 ist ein sogenannter A/4-Resonator mit einer einzelnen Hohlkammer 12. Der Schalldämpfer dämpft Schallwellen optimal im Bereich von 300 Hz. The main line 11 of the silencer 8 is surrounded radially by a branching hollow chamber 12 . The sound waves are reflected in this hollow chamber 12, which leads to an attenuation of the noise transmitted by the refrigerant. The silencer 8 shown is a so-called A/4 resonator with a single hollow chamber 12. The silencer optimally dampens sound waves in the range of 300 Hz.
[0022] Falls Schallwellen in einem grösseren Frequenzspektrum gedämpft werden sollten, könnten mehrere solcher Hohlkammern 12 am Schalldämpfer 8 angeordnet werden oder der Q-Faktor zugunsten der Bandbreite reduziert werden, dies unter Reduktion der maximalen Attenuierungswerten. If sound waves are to be damped in a larger frequency spectrum, several such hollow chambers 12 could be arranged on the silencer 8 or the Q factor could be reduced in favor of the bandwidth, with a reduction in the maximum attenuation values.
[0023] Mögliche Dimensionen des Schalldämpfers 8 sind: L1= 10 mm; LSD = 80 mm; D11= 4.85 mm mit Wandstärke 0.7 mm; D12= 13 mm mit Wandstärke 1 mm; D13= 20 mm mit Wandstärke 1 mm. Possible dimensions of the silencer 8 are: L1=10 mm; LSD = 80mm; D11= 4.85 mm with wall thickness 0.7 mm; D12= 13 mm with wall thickness 1 mm; D13= 20 mm with wall thickness 1 mm.
[0024] Während in der vorliegenden Anmeldung bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben sind, ist klar darauf hinzuweisen, dass die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist und in auch anderer Weise innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche ausgeführt werden kann. While the present application describes preferred embodiments of the invention, it is to be understood that the invention is not limited thereto and may be otherwise embodied within the scope of the following claims.
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