DD153914A1 - KAELTEKREISLAUF FOR COOLING AND FREEZING GEARS WITH KAELTEMITTELGEMISCH - Google Patents

Abstract

Kaeltekreislauf fuer Kuehl- und Gefriergeraete mit Kaeltemittelgemisch,die sowohl im Haushalt als auch im Gewerbe Anwendung finden koennen. Mit dem erfindungsgemaessen Kaeltekreislauf sollen die Kennziffern fuer den Energieverbrauch, das Geraeusch und den Raumausnutzungsgrad verbessert werden. Erfindungsgemaess wird die technische Aufgabe der Erfindung dadurch geloest, dass ein Kaeltekreislauf mit Kaeltemittelgemisch aus der Kombination von Kompressor, Rahmenheizungsrohr, Regenerativ-Waermeuebertrager, Drosseleinrichtung, Verdampfer und Verbindungsleitungen besteht.Refrigeration circuit for refrigerators and freezers with Kaeltemittelgemisch, which can be used both in the home and in the industry application. With the inventive Kaeltekreislauf the codes for the energy consumption, the noise and the degree of space utilization are to be improved. According to the invention, the technical object of the invention is achieved in that there is a refrigerant circuit with refrigerant mixture consisting of the combination of compressor, frame heating pipe, regenerative heat exchanger, throttle device, evaporator and connecting lines.

Description

Scharfenstein, den β. 11. 1980Sharp Stone, the β. 11. 1980

Erfinder: Dr-, Meutzner, KlausInventor: Dr-, Meutzner, Klaus

Dr. Kraus, Wolf EberhardDr. Kraus, Wolf Eberhard

Bevollm. Vertreter: Pat·-Ing. Werner Linke und/oder Pat.-Ing, Siegfried HipkeBevollm. Representative: Pat · -Ing. Werner Linke and / or Pat.-Ing, Siegfried Hipke

Titel der'ErfindungTitle of the invention

Kältekreislauf für Kühl- und Gefriergeräte mit Kältemittelgemisch ·Refrigeration circuit for refrigerators and freezers with refrigerant mixture ·

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Kältekreislauf für Kühl- und Gefriergeräte, die sowohl im Haushalt als auch im Gewerbe Anwendung finden können,The invention relates to a refrigeration circuit for refrigerators and freezers, which can be used both in the home and in the industry,

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Pur Kühl- und Gefriergeräte genannten Anwendungsfalles sind Kaltdampf-Kompressionskältekreisläufe mit den Haupt-Pure cooling and freezing applications are cold vapor compression refrigeration cycles with the main

bauteilen Kompressor, Kondensator, Drosseleinrichtung und Verdampfer bekannt. Dabei erfolgt die Wärmeaufnahme im Verdampfer bei niedrigem Temperaturniveau unterhalb der zu erreichenden Kühl- oder Gefrierfachtemperatur. Die Wärmeabgabe im Verflüssiger oberhalb der Umgebungstemperatur bedingt ein großes Druckverhältnis des Kreisprozesses, woraus ein schlechterer Liefergrad sowie höhere Energieverbrauchs- und Geräuschwerte des Verdichters gegenüber einem geringeren Druckverhältnis resultieren. 10Components compressor, condenser, throttle device and evaporator known. The heat absorption takes place in the evaporator at a low temperature level below the reachable refrigerator or freezer compartment temperature. The heat output in the condenser above the ambient temperature causes a large pressure ratio of the cycle, resulting in a poorer delivery and higher energy consumption and noise levels of the compressor compared to a lower pressure ratio result. 10

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die Kennziffern für den Energieverbrauch, das Geräusch und den Raumausnutzungsgrad bei Kühl- und Gefriergeräten zu verbessern.The aim of the invention is to improve the indicators of energy consumption, noise and the space efficiency in refrigerators and freezers.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.- The technical problem which is solved by the invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das hohe Druckverhältnis bei Kältekreisläufen für Kühl- und Gefriergeräte herabzusetzen,The invention has for its object to reduce the high pressure ratio in refrigeration circuits for refrigerators and freezers,

- Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Die technische Aufgabe der Erfindung wird gelöst, indem für Kühl- und Gefriergeräte ein Kältekreislauf gefunden wurde j der in seiner Kombination und im Zusammenwirken neu ist.The technical object of the invention is achieved by a refrigeration cycle was found for refrigerators and freezers j which is new in its combination and in interaction.

Der Kiiltekreislauf besteht in der Reihenfolge des Kältemittelumlaufes aus den Hauptbauteilen Kompressor, Rahmenheizungsrohr, Regenerativwärmeübertrager, DrosselorganThe Kiiltekreislauf consists in the order of the refrigerant circulation of the main components compressor, frame heating pipe, regenerative heat exchanger, throttle body

• - 3 -• - 3 -

(Kapillare) und Verdampfer. Das Rahmenheizungsrohr dient in bekannter Weise zur Beheizung der Gehäuseaußenseiten von Sternefächern in Kühlgeräten bzw. von Gefriergeräten, um Tauwasserniederschlag aus der Umgebungsluft zu verhindem. Durch die Wärmeabfuhr im Rahmenheizungsrohr wird der komprimierte Kältemitteldampf enthitzt und beginnt teilweise zu kondensieren. Die vollständige Kondensation erfolgt durch Wärmeabgabe an den den Verdampfer verlassenden Naßdampf in einem Regenerativv/ärmeÜbertrager, Durch diese Schaltung des Kältekreislaufes bleibt der Kondensationsdruck relativ niedrig, was zu dem angestrebten niedrigen Druckverhältnis und den damit verbundenen günstigen Kennziffern des Kreislaufes fuhrt. Ein gesonderter Kondensator kann entfallen.(Capillary) and evaporator. The frame heating pipe is used in a known manner for heating the outer sides of the housing of star fans in refrigerators and freezers to prevent condensation from the ambient air. Due to the heat dissipation in the frame heating pipe, the compressed refrigerant vapor is deprived and begins to partially condense. The complete condensation is carried out by heat to the wet steam leaving the evaporator in a Regenerativv / ärmeÜbertrager, By this circuit of the refrigeration cycle, the condensation pressure remains relatively low, which leads to the desired low pressure ratio and the associated favorable indicators of the circuit. A separate capacitor can be omitted.

Der Regenerativwärmeübertrager und die Kapillare können zur Vermeidung von Kälteverlusten in der thermischen Isolierung des Kältegerätes untergebracht werden. Durch Wegfall des üblicherweise an der Geräterückseite angeordneten Verflussigers verbessert sich der Raumausnutzungsgrad des Gerätes·The regenerative heat exchanger and the capillary can be accommodated to avoid cold losses in the thermal insulation of the refrigerator. By eliminating the usually arranged on the back of the device Verflussigers improves the degree of utilization of the device ·

Als Kältemittel kommen im geschilderten Kältekreislauf Gemische aus mehreren Kältemitteln zur Anwendung,As a refrigerant in the described refrigeration cycle mixtures of several refrigerants are used,

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachfolgend für das Beispiel eines Haushaltgefrierschrankes anhand der Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below for the example of a household freezer with reference to the drawing.

Der vom Kompressor 1 verdichtete Kaltemitteldampf wird zwecks Snthitzung und Teilkondensation zunächst dem Rahmenheizungsrohr 2 zugeführt, welches zur Vermeidung von Feuchtigkeitsniederschlag aus der Umgebungsluft in bekannter Weise entlang der Gehäusevorderseite verlegt ist. Die vollständige Kondensation erfolgt im nachgeschalteten Rege-The compressed refrigerant vapor from the compressor 1 is first supplied to the frame heating pipe 2 for Snthitzung and partial condensation, which is laid to avoid moisture precipitation from the ambient air in a known manner along the front of the housing. The complete condensation takes place in the downstream

nerativ-Wärmeübertrager 3, der im einfachsten Falle als Doppel- oder Parallelrohr-Gegenstromwärmeübertrager ausgebildet werden kann. Zur Vermeidung von Kälteverlusten ist dieser in der Polyurethanschaumstoffisolierung des Gefrierschrankgehäuses eingebettet. IJach Entspannung in der Kapillare 4, die ebenfalls thermisch isoliert oder im Gefrierfach untergebracht sein muß, beginnt die Verdampfung des flüssigen Kältemittels im beispielsweise eingeschäumten, die Gehäuseinnenverkleidung bildenden Verdampfer 5» Das noch nicht vollständig verdampfte Kältemittel verläßt den Verdampfer durch die Leitung 6 und nimmt beim Passieren des Regenerativ-WärmeÜbertragers 3 " den Hauptanteil der Kondensationswärme auf, wodurch es restlos verdampft und überhitzt wird. Ss gelangt anschließend auf kürzestem Wege wieder zum Kompressor 1.Native heat exchanger 3, which can be formed in the simplest case as a double or parallel pipe countercurrent heat exchanger. To avoid cold losses this is embedded in the polyurethane foam insulation of the freezer housing. IJach relaxation in the capillary 4, which must also be thermally insulated or housed in the freezer, the evaporation of the liquid refrigerant begins, for example foamed, the housing inner lining forming evaporator 5 "The not yet fully evaporated refrigerant leaves the evaporator through line 6 and takes If the regenerative heat exchanger 3 "passes through the main part of the heat of condensation, it evaporates completely and overheats, and Ss returns to the compressor 1 by the shortest route.

Der geschilderte Kältekreislauf soll mit Dreikomponentenkältemittel R 13/ R 12/ R 11 betrieben v/erden. Die Konzentration des Gemisches beträgtThe described refrigeration cycle is to be operated with three-component refrigerant R 13 / R 12 / R 11. The concentration of the mixture is

25 - 30 Masse - % R 13 '25-30 mass % R 13 '

40 - .45 Masse - % R 12 25 - 30 Masse - % R 1140 - .45 mass % R 12 25 - 30 mass % R 11

Für einen Verdampfungsdruck von 0,2 MPa liegt der Bereich der Verdampfungstemperatur etwa zwischen -40 und 15 C, so daß einerseits sehr gute Voraussetzungen für die Realisierung des Gefrier- und Lagerprozesses im Gefrierfach und andererseits für die Aufnahme der Kondensationswärme im Färmeübertrager gegeben sind. Mit einem Kondensationsdruck von 0,8 bis 1,0 MPa kommt die Kondensationsanfangstemperatur in die Größenordnung 55 bis oO°C, wodurch eine sehr v/irksame Beheizung der Gehäuseaußenseiten gewährleistet wird»For an evaporation pressure of 0.2 MPa, the range of the evaporation temperature is approximately between -40 and 15 C, so that on the one hand very good conditions for the realization of the freezing and storage process in the freezer and on the other hand are given for the absorption of heat of condensation in Färmeübertrager. With a condensation pressure of 0.8 to 1.0 MPa, the initial condensation temperature is in the order of 55 to 0 ° C, which ensures very effective heating of the outside of the housing »

- 5 - 225 148- 5 - 225 148

Für das vorliegende Beispiel nimmt das Druckverhältnis den V/ert 4 bis 5 an, v/ährend der herkömmliche Kältekreislauf mit dem Kältemittel R 12 zur Lösung der gleichen Aufgabe bei einem Druckverhältnis um 13 arbeiten müßte. Im Ergebnis dessen kann mit einem Anheben des Iiiefergrades der eingesetzten kleinen Hermetikverdichter in der Größenordnung von 0,4 auf 0,6 gerechnet werden- Da die Aufteilung der Verdampfungsenthalpie auf Verdampfer und Wärmeübertrager in Richtung einer Zunahme des Kältemittelmassestromes tendiert, wirken bessere Liefergrade, größere Verdampfungswärmen und meist höhere Dichten der Gemische einer Hubvolumenvergrößerung entgegen.For the present example, the pressure ratio assumes the value 4 to 5, while the conventional refrigeration cycle would have to work with the refrigerant R 12 to solve the same problem at a pressure ratio of 13. As a result, an increase in the degree of delivery of the small hermetic compressors used in the order of 0.4 to 0.6 can be expected. Since the distribution of enthalpy of evaporation on the evaporator and heat exchanger tends to increase the mass flow of the refrigerant, better degrees of delivery, greater heat of vaporization will be effective and usually higher densities of the mixtures of a Hubvolumenvergrößerung contrary.

Infolge der drastischen Senkung des Druckverhältnisses ist mit einer Verringerung des spezifischen Energieverbrauches um 30 % sowie mit einer Verminderung des Geräusches, der Verdichtungsendtemperatur und der Motorwicklungstemperatur zu rechnen,As a result of the drastic reduction in the pressure ratio, a reduction of the specific energy consumption by 30 % as well as a reduction in the noise, the compression end temperature and the engine winding temperature can be expected,

Der kalte Abschnitt des Verdampfungstemperaturbandes läßt sich vorteilhaft für die Schaffung von Schnellgefrierfächern nutzen und garantiert insgesamt eine sichere kältetechnische Auslegung vor allem von Zweitemperatur- und Gefriergeräten.The cold portion of the evaporation temperature band can be used to advantage for the creation of quick freezers and guarantees a total safe refrigeration design especially of two-temperature and freezers.

Durch den Wegfall des üblicherweise an der Geräterückwand angebrachten Verflüssigers ist bei einem tischhohen Schrank ohne Veränderung der Außenabmessungen ein Eutzraumgewinn um 10 bis 15 1 möglich.Due to the omission of the condenser, which is usually attached to the rear of the appliance, a space gain of 10 to 15 liters is possible for a table-high cabinet without changing the external dimensions.

Claims (4)

Patentanspruchclaim 1. Kältekreislauf für Kühl- und Gefriergeräte mit Kältemittelgemisch, bestehend aus der Kombination von Kompressor (1), Rahmenheizungsrohr (2), Regenerativ-Warme über trager (3), Drosseleinrichtung (4), Verdämpfer (5) und Verbindungsleitungen.,1. Refrigeration circuit for refrigerators and freezers with refrigerant mixture, consisting of the combination of compressor (1), frame heating pipe (2), regenerative heat over carrier (3), throttle device (4), evaporator (5) and connecting lines., 2· Kältekreislauf nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensation des Kältemittels im Rahinenheizungsrohr (2) und im Regenerativ-Wärmeübertra-S^er (3) erfolgt.2 · Refrigeration circuit according to item 1, characterized in that the condensation of the refrigerant in the Rahinenheizungsrohr (2) and in the regenerative Wärmeübertra-S ^er (3). 3» Kältekreislauf nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Regenerativ-Wax'ineÜbertrager (3) und die Drosseleinrichtung (4) thermisch isoliert in der Polyurethanschaumstoffisolierung eines Kühloder Gefriergerätegehäuses eingebettet sind.3 »refrigeration cycle according to item 1 and 2, characterized in that the regenerative Wax'ineÜbertrager (3) and the throttle device (4) are thermally insulated embedded in the polyurethane foam insulation of a refrigerator or freezer housing. A* Kältekreislauf nach Punkt 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (4) im Gefrierfach angeordnet ist. A * refrigeration cycle according to item 3, characterized in that the throttle device (4) is arranged in the freezer compartment. 4 Seite Zeichnung _v 4 page drawing _v