DE102011085619A1 - Refrigerant circuit and household refrigeration appliance with a refrigerant circuit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf (20) und ein Haushaltskältegerät (1) mit einem solchen Kältemittelkreislauf (20). Der Kältemittelkreislauf (20) umfasst einen Verdichter (21), einen dem Verdichter (21) nachgeschalteten Verflüssiger (22), eine dem Verflüssiger (22) nachgeschaltete Drosselvorrichtung (23), einen zwischen dem Verdichter (21) und der Drosselvorrichtung (23) angeordneten Verdampfer (24) und eine Trocknungsvorrichtung (31, 61), die eingerichtet ist, dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (20) Feuchtigkeit zu entziehen und die eingerichtet ist, ein einstellbares Speichervolumen für das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs (20) bereit zu stellen.The invention relates to a refrigerant circuit (20) and a household refrigerating appliance (1) with such a refrigerant circuit (20). The refrigerant circuit (20) comprises a compressor (21), a condenser (22) connected downstream of the compressor (21), a throttle device (23) connected downstream of the condenser (22), one between the compressor (21) and the throttle device (23) An evaporator (24) and a drying device (31, 61) which is adapted to remove moisture from the refrigerant of the refrigerant circuit (20) and which is adapted to provide an adjustable storage volume for the refrigerant of the refrigerant circuit (20).
Description
Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf und ein Haushaltskältegerät mit einem Kältemittelkreislauf.The invention relates to a refrigerant circuit and a household refrigerator with a refrigerant circuit.
Haushaltskältegeräte weisen einen Innenbehälter mit einem kühlbaren Innenraum und einen Kältemittelkreislauf zum Kühlen des Innenraums auf. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Drosselvorrichtung und einen Verdampfer, der zum Kühlen des Innenraums vorgesehen ist.Domestic refrigerators have an inner container with a coolable interior and a refrigerant circuit for cooling the interior. The refrigerant cycle includes a compressor, a condenser, a throttle device, and an evaporator provided for cooling the internal space.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Kältemittelkreislauf insbesondere eines Haushaltskältegerätes anzugeben.Object of the present invention is to provide an improved refrigerant circuit in particular a household refrigerator.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch einen Kältemittelkreislauf, aufweisend einen Verdichter, einen dem Verdichter nachgeschalteten Verflüssiger, eine dem Verflüssiger nachgeschaltete Drosselvorrichtung, einen zwischen dem Verdichter und der Drosselvorrichtung angeordneten Verdampfer, und eine Trocknungsvorrichtung, die eingerichtet ist, dem Kältemittel des Kältemittekreislaufs Feuchtigkeit zu entziehen und die eingerichtet ist, ein einstellbares Speichervolumen für das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs bereit zu stellen. Der Kältemittelkreislauf ist insbesondere für ein Haushaltskältegerät vorgesehen.The object of the invention is achieved by a refrigerant circuit, comprising a compressor, a condenser downstream of the compressor, a condenser downstream of the condenser, an evaporator arranged between the compressor and the throttle device, and a drying device which is adapted to supply the refrigerant of the refrigerant circuit with moisture withdraw and which is set up to provide an adjustable storage volume for the refrigerant of the refrigerant circuit. The refrigerant circuit is provided in particular for a household refrigerator.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät, aufweisend einen Innenbehälter mit einem kühlbaren Innenraum und den erfindungsgemäßen Kältemittelkreislauf, der vorgesehen ist, den Innenraum zu kühlen. Das erfindungsgemäße Haushaltskältegerät ist beispielsweise ein Haushaltskühlgerät, ein Haushaltsgefriergerät oder eine Kühl-Gefrierkombination.Another aspect of the invention relates to a domestic refrigeration appliance, comprising an inner container with a coolable interior and the refrigerant circuit according to the invention, which is intended to cool the interior. The domestic refrigerator according to the invention is for example a household refrigerator, a household freezer or a fridge-freezer.
Der erfindungsgemäße Kältemittelkreislauf umfasst demnach den Verdichter, den Verflüssiger, die Drosselvorrichtung und den Verdampfer. Der Kältemittelkreislauf ist außerdem mit einem Kältemittel gefüllt, wie dies dem Fachmann im Allgemeinen bekannt ist.The refrigerant circuit according to the invention therefore comprises the compressor, the condenser, the throttle device and the evaporator. The refrigerant circuit is also filled with a refrigerant, as is generally known to those skilled in the art.
Die Menge an Kältemittel im Kältemittelkreislauf eines Haushaltskältegerätes wird in der Regel so gewählt, dass sich am Auslegungspunkt ein relativ niedriger, wenn nicht gar ein möglichst niedriger Energieverbrauch ergibt. Für vom Auslegungspunkt abweichende Betriebsbedingungen ist diese Menge jedoch in der Regel nicht mehr die optimale Menge an Kältemittel. So bewegt sich beispielsweise bei einer Variation der Umgebungstemperaturen um ±8°C die theoretisch optimale Menge an Kältemittel eines bestimmten Eintemperaturzonenhaushaltskältegeräts zwischen 22g und 33g. Bei einer Umgebungstemperatur von 17°C liegt z.B. die berechnete Energieaufnahme 2% des Kältemittels gegenüber dem mit 32g erreichbaren Optimalwert, bei größeren Temperaturabweichungen werden aufgrund des parabelförmigen Verlaufs noch deutlich höhere Verbrauchszuwächse im zweistelligen Prozentbereich erreicht.The amount of refrigerant in the refrigerant circuit of a household refrigerator is usually chosen so that at the design point results in a relatively low, if not the lowest possible energy consumption. However, for operating conditions other than the design point, this amount is typically no longer the optimum amount of refrigerant. For example, with a variation of the ambient temperatures by ± 8 ° C, the theoretically optimal amount of refrigerant of a particular Eintemperaturzonenhaushaltskältegeräts moves between 22g and 33g. At an ambient temperature of 17 ° C, e.g. the calculated
Kältemittelkreisläufe von Haushaltskältegeräten sind normalerweise als geschlossene Kältemittelkreisläufe ausgelegt und umfassen daher eine feste Menge an Kältemittel. Aufgrund der speziell ausgeführten Trocknungsvorrichtung des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs, welche nicht nur eingerichtet ist, dem Kältemittel Feuchtigkeit zu entziehen, sondern auch ein einstellbares Speichervolumen für das Kältemittel bereit stellt, kann eine dynamische Anpassung der effektiven Menge an Kältemittel im Kältemittelkreislauf erreicht werden. Wegen des geschlossenen Kältemittelkreislaufs wird das Kältemittel jedoch nicht physikalisch zugeführt oder entfernt, sondern lediglich dessen Verdampfen und Kondensieren insbesondere während der Laufzeit des Verdichters unterbunden. Dies wird erfindungsgemäß durch ein insbesondere nach dem Verflüssiger angeordnetes Totvolumen mit veränderlicher Höhe erreicht, in welchem sich flüssiges Kältemittel sammelt, was die effektive Kältemittelmenge im Kältemittelkreislauf verringert. Nach dem Abschalten des Verdichters wird vorzugsweise die Höhe des Speichervolumens wieder verkleinert bzw. minimiert, um Verluste durch außerhalb des Kühlbehälters verdampfendes Kältemittel zu vermeiden.Refrigerant circuits of domestic refrigerators are normally designed as closed refrigerant circuits and therefore comprise a fixed amount of refrigerant. Due to the specially designed drying device of the refrigerant circuit according to the invention, which is not only set up to extract moisture from the refrigerant, but also provides an adjustable storage volume for the refrigerant, a dynamic adjustment of the effective amount of refrigerant in the refrigerant circuit can be achieved. Because of the closed refrigerant circuit, however, the refrigerant is not physically supplied or removed, but only prevented its evaporation and condensation, especially during the life of the compressor. According to the invention, this is achieved by a dead volume of variable height, in particular arranged downstream of the condenser, in which liquid refrigerant collects, which reduces the effective amount of refrigerant in the refrigerant circuit. After switching off the compressor, the height of the storage volume is preferably reduced or minimized again in order to avoid losses due to refrigerant evaporating outside the cooling container.
Um das eben angesprochene Totvolumen zu erreichen, ist erfindungsgemäß die Trocknungsvorrichtung auch eingerichtet, ein einstellbares Speichervolumen für das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs bereit zu stellen.In order to achieve the dead volume just mentioned, according to the invention, the drying device is also set up to provide an adjustable storage volume for the refrigerant of the refrigerant circuit.
Um eine Gefahr eines Vereisens der Drosselvorrichtung durch Feuchtigkeit im Kältemittel zumindest zu verringern, ist nach einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs die Trocknungsvorrichtung zwischen dem Verflüssiger und der Drosselvorrichtung angeordnet.In order to at least reduce a risk of icing of the throttle device due to moisture in the refrigerant, according to a preferred variant of the refrigerant circuit according to the invention arranged the drying device between the condenser and the throttle device.
Um dem Kältemittel die Feuchtigkeit zu entziehen, umfasst die Trocknungsvorrichtung z.B. ein Trocknungsmaterial. Dies ist insbesondere ein Sorptionstrocknungsmaterial, welches dem Kältemittel des Kältemittekreislaufs Feuchtigkeit zu entziehen vermag. Das Sorptionstrocknungsmaterial ist beispielsweise Zeolith.In order to remove the moisture from the refrigerant, the drying device comprises e.g. a drying material. This is in particular a sorption drying material which is able to extract moisture from the refrigerant of the coolant circuit. The sorption drying material is zeolite, for example.
Die Trocknungsvorrichtung des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs umfasst beispielsweise ein Gehäuse, welches einen Eingang, durch den das Kältemittel in das Gehäuse gelangt, und einen Ausgang aufweist, durch den das Kältemittel die Trocknungsvorrichtung verläst. Innerhalb des Gehäuses kann das Trocknungsmaterial angeordnet sein.The drying device of the refrigerant circuit according to the invention comprises, for example, a housing which has an inlet through which the refrigerant enters the housing and an outlet through which the refrigerant leaks the drying device. Within the housing, the drying material may be arranged.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs weist das Gehäuse der Trocknungsvorrichtung eine Seitenwand auf, in der sich zumindest teilweise der Ausgang in vertikaler Richtung erstreckt. Die Trocknungsvorrichtung kann vorzugsweise eine Verschließvorrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist, je nach Stellung den Ausgang beginnend von seinem unteren Ende teilweise unterschiedlich zu verschließen, oder welche eingerichtet ist, den Ausgang in einer Stellung ganz zu öffnen und in wenigstens einer weiteren Stellung beginnend von seinem unteren Ende teilweise zu verschließen. Dadurch kann sich unterhalb des teilweise verschlossenen Ausgangs Kältemittel sammeln, wodurch die Menge des effektiv für den Kältemittelkreislauf zur Verfügung stehenden Kältemittels reduziert wird. Je nach Stellung der Verschließvorrichtung ergibt sich somit ein einstellbares Speichervolumen für das Kältemittel. According to a preferred embodiment of the refrigerant circuit according to the invention, the housing of the drying device has a side wall in which at least partially extends the output in the vertical direction. The drying device may preferably have a closing device which is set up, depending on the position, partially to close the outlet starting from its lower end, or which is arranged to open the outlet completely in one position and in at least one further position starting from its lower Partially close the end. As a result, can collect below the partially closed outlet refrigerant, whereby the amount of refrigerant effectively available for the refrigerant circuit is reduced. Depending on the position of the closing device thus results in an adjustable storage volume for the refrigerant.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs ist die Seitenwand des Gehäuses zumindest im Bereich des Ausgangs in der in Richtung Innenraum des Gehäuses gerichteten Innenseite kreiszylinderförmig ausgebildet. Die Verschließvorrichtung ist dann als eine zylinderförmige Wand mit in Umfangsrichtung ansteigender Höhe ausgebildet und drehbar gelagert. Somit kann in relativ einfacher Weise durch entsprechendes Drehen der zylinderförmigen Wand aufgrund der ansteigenden Höhe der Ausgang beginnend von seinem unteren Ende unterschiedlich weit geschlossen werden.According to one embodiment of the refrigerant circuit according to the invention, the side wall of the housing is formed circular-cylindrical at least in the region of the output in the direction of the interior of the housing inside. The closing device is then formed as a cylindrical wall with increasing height in the circumferential direction and rotatably supported. Thus, in a relatively simple manner by corresponding rotation of the cylindrical wall due to the increasing height of the output starting from its lower end are different far closed.
Aufgrund der zylinderförmigen Wand mit in Umfangsrichtung ansteigender Höhe innerhalb des Gehäuses mit seitlich angebrachtem Ablauf bzw. Ausgang ergibt sich entsprechend der Drehung z.B. um die Längsachse des Gehäuse ein unterschiedliches Speichervolumen zum Auffangen von insbesondere flüssigem Kältemittel.Due to the cylindrical wall with circumferentially increasing height within the housing with laterally attached outlet or outlet, according to the rotation, e.g. around the longitudinal axis of the housing a different storage volume for collecting in particular liquid refrigerant.
Um die Verschließvorrichtung automatisch z.B. mittels einer Steuervorrichtung des erfindungsgemäßen Haushaltskältegerätes zu verstellen, kann die Trocknungsvorrichtung ein mit der Verschließvorrichtung gekoppeltes Stellglied umfassen, mittels dem die Stellung der Verschließvorrichtung einstellbar ist. Das Stellglied kann innerhalb des Gehäuses, vorzugsweise jedoch außerhalb des Gehäuses der Trocknungsvorrichtung angeordnet sein.To automatically lock the capping device e.g. be adjusted by means of a control device of the household refrigerator according to the invention, the drying device may comprise a coupled with the closing actuator, by means of which the position of the closing device is adjustable. The actuator may be disposed within the housing, but preferably outside the housing of the drying device.
Das Stellglied kann vorzugsweise als wenigstens ein Elektromagnet ausgebildet sein, welcher zum Verstellen der Verschließvorrichtung mit dieser zusammen wirkt. Der wenigstens eine Elektromagnet kann vorzugsweise außerhalb des Gehäuses der Trocknungsvorrichtung angebracht sein, wodurch spezielle Dichtungsmaßnahmen im Rahmen des Stellgliedes verringert, wenn nicht gar vermieden werden können. Da für alle Positionen bzw. Stellungen der zylinderförmigen Wand sich stabile Lagen der zylindrischen Wand ergeben, ist kein dauerhafter Stromfluss durch den wenigstens einen Elektromagneten erforderlich.The actuator may preferably be formed as at least one electromagnet, which acts together to adjust the closing device with this. The at least one electromagnet may preferably be mounted outside the housing of the drying device, whereby special sealing measures in the context of the actuator can be reduced, if not avoided. Since stable positions of the cylindrical wall result for all positions or positions of the cylindrical wall, no permanent current flow through the at least one electromagnet is required.
Gemäß einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs weist das Gehäuse der Trocknungsvorrichtung einen Boden auf, in dem der Ausgang angeordnet ist. Die Trocknungsvorrichtung umfasst dann vorzugsweise einen durch den Ausgang in das Innere des Gehäuses hinein ragenden und längs verschieblich gelagerten hohlzylinderförmigen Körper, der je nach Stellung verschieden weit in das Innere des Gehäuses hinein ragt. Der Körper ist insbesondere hohlkreiszylinderförmig ausgebildet bzw. als Innenrohr ausgeführt. Je nachdem, wie weit der hohlzylinderförmige Körper in das Gehäuse hinein ragt, ergibt sich ein unterschiedlich großes Speichervolumen für das Kältemittel, welches sich zwischen dem Boden und der Höhe des hohlzylinderförmigen Körpers einstellt, mit der der Körper in das Gehäuse hinein ragt. According to a further variant of the refrigerant circuit according to the invention, the housing of the drying device has a bottom, in which the outlet is arranged. The drying device then preferably comprises a hollow cylindrical body projecting through the outlet into the interior of the housing and displaceably mounted longitudinally, which depending on the position protrudes into the interior of the housing to a different extent. The body is in particular formed hollow cylindrical or designed as an inner tube. Depending on how far the hollow cylindrical body protrudes into the housing, results in a different sized storage volume for the refrigerant, which is established between the bottom and the height of the hollow cylindrical body with which the body protrudes into the housing.
Um den hohlzylinderförmigen Körper automatisch z.B. mittels einer Steuervorrichtung des erfindungsgemäßen Haushaltskältegerätes zu verstellen, kann die Trocknungsvorrichtung ein mit dem hohlzylinderförmigen Körper gekoppeltes Stellglied umfassen, mittels dem die Stellung des hohlzylinderförmigen Körpers einstellbar ist, um das von der Trocknungsvorrichtung bereit gestellte Speichervolumen für das Kältemittel einzustellen. Das Stellglied kann innerhalb des Gehäuses, vorzugsweise jedoch außerhalb des Gehäuses der Trocknungsvorrichtung angeordnet sein.To automatically turn the hollow cylindrical body e.g. can be adjusted by means of a control device of the household refrigerating appliance according to the invention, the drying device may comprise an actuator coupled to the hollow cylindrical body, by means of which the position of the hollow cylindrical body is adjustable to adjust the provided by the drying device storage volume for the refrigerant. The actuator may be disposed within the housing, but preferably outside the housing of the drying device.
Das Stellglied kann vorzugsweise als wenigstens ein Elektromagnet ausgebildet sein, welcher mit dem hohlzylinderförmigen Körper zum Einstellen des von der Trocknungsvorrichtung bereit gestellten Speichervolumens zusammen wirkt. Der wenigstens eine Elektromagnet kann vorzugsweise außerhalb des Gehäuses der Trocknungsvorrichtung angebracht sein, wodurch spezielle Dichtungsmaßnahmen im Rahmen des Stellgliedes verringert, wenn nicht gar vermieden werden können.The actuator may preferably be formed as at least one electromagnet, which cooperates with the hollow cylindrical body for adjusting the storage volume provided by the drying device. The at least one electromagnet may preferably be mounted outside the housing of the drying device, whereby special sealing measures in the context of the actuator can be reduced, if not avoided.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs bzw. des erfindungsgemäßen Haushaltskältegerätes kann der Energieverbrauch reduziert werden, indem die effektive Menge von Kältemittel durch Einstellen des Speichervolumens an die Außentemperatur angepasst wird. Durch die dynamische Anpassung der wirksamen Kältemittelmenge kann ein Haushaltskältegerät auch bei variablen Umgebungsbedingungen verbrauchsverbessert betrieben werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, falls zukünftige Energielabels den Verbrauch bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen berücksichtigen. Daneben kann eine variable effektive Füllmenge von Kältemittel auch hilfreich beim Erreichen kurzfristig erforderlicher Kälteleistung, z.B. Gefriervermögen, sein ohne negative Effekte am Auslegungspunkt in Kauf nehmen zum müssen.Due to the refrigerant circuit according to the invention or the household refrigerator according to the invention, the energy consumption can be reduced by the effective amount of refrigerant is adjusted by adjusting the storage volume to the outside temperature. Due to the dynamic adaptation of the effective amount of refrigerant, a household refrigeration appliance can be operated in a way that improves consumption even under variable environmental conditions. This is particularly important if future energy labels take into account consumption under different environmental conditions. In addition, a variable effective charge of refrigerant may also be helpful in achieving short term required refrigeration capacity, e.g. Freezing assets have to be tolerable without negative effects at the design point.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated by way of example in the accompanying schematic drawings. Show it:
Die
Das Haushaltskältegerät
Das Haushaltskältegerät
Im Gefrierraum
Das Haushaltskältegerät
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst der Kältemittelkreislauf
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst der Kältemittelkreislauf
Die Trocknungsvorrichtung
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Gehäuse
Das Gehäuse
Das Gehäuse
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Ausgang
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist innerhalb des Gehäuses
Um die Verschließvorrichtung
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Verschließvorrichtung
Um z.B. die als Wand
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels weist die Trocknungsvorrichtung
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, beim Einschalten oder vor dem Einschalten des Verdichters
Die
Die in der
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Trocknungsvorrichtung
Um z.B. den hohlzylinderförmigen Körper
Des Weiteren weist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Trocknungsvorrichtung
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, beim Einschalten oder vor dem Einschalten des Verdichters
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Haushaltskältegerät Household refrigerator
- 22
- Innenbehälter inner container
- 33
- Gefrierraum freezer
- 44
- Kühlraum refrigerator
- 5, 65, 6
- Türblatt door leaf
- 77
- Türabsteller door racks
- 88th
- Traggitter support grid
- 99
- Fachböden shelves
- 1010
- Schublade drawer
- 1111
- Steuervorrichtung control device
- 1212
- Temperatursensor temperature sensor
- 2020
- Kältemittelkreislauf Refrigerant circulation
- 2121
- Verdichter compressor
- 2222
- Verflüssiger condenser
- 2323
- Drosselvorrichtung throttling device
- 2424
- Verdampfer Evaporator
- 3131
- Trocknungsvorrichtung drying device
- 3232
- Gehäuse casing
- 3333
- Trocknungsmaterial drying material
- 3434
- Seitenwand Side wall
- 3535
- Boden ground
- 3636
- Wand wall
- 3737
- Eingang entrance
- 3838
- Pfeil arrow
- 3939
- Ausgang output
- 4040
- Pfeil arrow
- 4141
- Verschließvorrichtung sealer
- 4242
- hohlzylinderförmige Wand hollow cylindrical wall
- 4343
- Längsachse longitudinal axis
- 4444
- Seite page
- 4545
- Innenseite inside
- 4646
- Doppelpfeil double arrow
- 47 47
- Elektromagnet electromagnet
- 6161
- Trocknungsvorrichtung drying device
- 6262
- hohlzylinderförmiger Körper hollow cylindrical body
- 6363
- Doppelpfeil double arrow
- 6464
- Elektromagnet electromagnet
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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