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Patent Searching and Data


Title:
COMPRESSOR FOR A REFRIGERATION CIRCUIT OF A DOMESTIC REFRIGERATOR, DOMESTIC REFRIGERATOR WITH A COMPRESSOR AND A METHOD FOR OPERATING A COMPRESSOR OF A DOMESTIC REFRIGERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/110284
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compressor (16) for a refrigeration circuit (14) of a domestic refrigerator (10) comprising: a piston (36) for compressing a refrigerant, which piston is moveable within a compression chamber (32) of a cylinder (34), wherein the piston (36) can be mounted in a contact-free way in the radial direction thereof with respect to the cylinder (34) by means of a gas pressure bearing formed from the refrigerant; an inlet valve (42) for regulating a volume flow of the uncompressed refrigerant from a low-pressure inlet (44) of the compressor (16) into the compression chamber (32); an outlet valve (46) for regulating a volume flow of compressed refrigerant from the compression chamber (32) to a high-pressure outlet (48) of the compressor (16); wherein the compressor (16) comprises a check valve (50) arranged between the low-pressure inlet (44) and the high-pressure outlet (50), said check valve is additionally designed to prevent a backflow of refrigerant from the high-pressure outlet (48) to the low-pressure inlet (44) in the case of a deactivated compressor (16). The invention further relates to a domestic refrigerator (10) comprising a compressor (16) and a method for operating a compressor (16) for a refrigeration circuit (14) of a domestic refrigerator (10).

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Inventors:
MAYERSHOFER CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2015/050150
Publication Date:
July 30, 2015
Filing Date:
January 07, 2015
Export Citation:
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Assignee:
BSH HAUSGERAETE GMBH (DE)
International Classes:
F04B35/00; F25B1/02
Domestic Patent References:
WO2008055810A12008-05-15
WO2013071385A12013-05-23
Foreign References:
DE102006009274A12007-08-30
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Claims:
Patentansprüche

1. Verdichter (16) für einen Kältekreislauf (14) eines Haushaltskältegeräts (10), mit einem innerhalb eines Verdichterraums (32) eines Zylinders (34) bewegbaren Kolben (36) zum Komprimieren eines Kältemittels, wobei der Kolben (36) in dessen radialer Richtung gegenüber dem Zylinder (34) berührungslos mittels eines aus dem Kältemittel ausbildbaren Gasdrucklagers lagerbar ist; einem Einlassventil (42) zum Regulieren eines Volumenstroms des unkomprimierten Kältemittels von einem Niederdruckeingang (44) des Verdichters (16) in den Verdichterraum (32);

einem Auslassventil (46) zum Regulieren eines Volumenstroms des komprimierten Kältemittels von dem Verdichterraum (32) zu einem Hochdruckausgang (48) des Verdichters (16);

dadurch gekennzeichnet, dass

der Verdichter (16) ein zwischen dem Niederdruckeingang (44) und dem

Hochdruckausgang (48) angeordnetes Absperrventil (50) umfasst, welches dazu ausgelegt ist, bei deaktiviertem Verdichter (16) ein Rückströmen des Kältemittels von dem Hochdruckausgang (48) zum Niederdruckeingang (44) zu unterbinden.

2. Verdichter (16) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Absperrventil (50) in einer Gaslagerversorgungsleitung (52) des Verdichters (16) angeordnet ist, durch welche das Kältemittel zum Ausbilden des

Gasdrucklagers zuführbar ist.

3. Verdichter (16) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Absperrventil (50) in einer Kältemittelleitung (54) des Verdichters (16) angeordnet ist, durch welche das komprimierte Kältemittel bei aktiviertem Verdichter (16) in Richtung des Hochdruckausgangs (48) strömt.

4. Verdichter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass

das Absperrventil (50) als Rückschlagventil ausgebildet ist.

5. Verdichter (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Absperrventil (50) elektromotorisch oder elektromagnetisch betätigbar ist.

6. Verdichter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Verdichter (16) als Linearverdichter ausgebildet ist.

7. Verdichter (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Zylinder (34) eine Buchse (38) umfasst, innerhalb welcher der Kolben (36) angeordnet ist.

8. Verdichter (16) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Buchse (38) mehrere Öffnungen (40) umfasst, durch welche das Kältemittel zur Ausbildung des Gasdrucklagers in Richtung des Kolbens (36) zuführbar ist.

9. Haushaltskältegerät (10) mit einem Verdichter (16) nach einem der

vorhergehenden Ansprüche.

10. Haushaltskältegerät (10) nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, dass

der Verdichter (16) in Strömungsrichtung (30) eines Kältekreislaufs (14) des Haushaltskältegeräts (10) nach einem Verdampfer (24) und vor einem Verflüssiger (20) angeordnet ist, wobei ein weiteres Absperrventil (28) in der

Strömungsrichtung (30) nach dem Verflüssiger (20) und vor dem Verdampfer (24) angeordnet ist.

1 1. Verfahren zum Betreiben eines Verdichters (16) eines Kältekreislaufs (14) eines Haushaltskältegeräts (10), mit den Schritten: Komprimieren eines Kältemittels mittels eines innerhalb eines Verdichterraums (32) eines Zylinders (34) bewegten Kolbens (36), welcher in dessen radialer Richtung gegenüber dem Zylinder (34) berührungslos mittels eines aus dem Kältemittel ausgebildeten Gasdrucklagers gelagert wird;

Betätigen eines Einlassventils (42) des Verdichters (16) zum Regulieren eines Volumenstroms des unkomprimierten Kältemittels von einem

Niederdruckeingang (44) des Verdichters (16) in den Verdichterraum (32); Betätigen eines Auslassventils (46) des Verdichters (16) zum Regulieren eines Volumenstroms des komprimierten Kältemittels von dem Verdichterraum (32) zu einem Hochdruckausgang (48) des Verdichters (16);

dadurch gekennzeichnet, dass

ein zwischen dem Niederdruckeingang (44) und dem Hochdruckausgang (48) angeordnetes Absperrventil (50) geschlossen wird, sobald der Verdichter (16) deaktiviert wird, wodurch ein Rückströmen des Kältemittels von dem

Hochdruckausgang (48) zum Niederdruckeingang (44) bei deaktiviertem

Verdichter (16) unterbunden wird.

Verfahren nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Absperrventil (50) mit einem vorgegebenen zeitlichen Vorlauf geöffnet wird, bevor der deaktivierte Verdichter (16) zum Komprimieren des Kältemittels wieder aktiviert wird.

Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass

der zeitliche Vorlauf vor dem Aktivieren des Verdichters (16) so groß gewählt wird, dass mittels des vom Hochdruckausgang (48) in den Verdichter einströmenden Kältemittels das Gasdrucklager zwischen dem Kolben (36) und dem Zylinder (34) ausgebildet wird.

Description:
Verdichter für einen Kältekreislauf eines Haushaltskältegeräts, Haushaltskältegerät mit einem Verdichter und Verfahren zum Betreiben eines Verdichters eines Haushaltskältegeräts

Die Erfindung betrifft einen Verdichter für einen Kältekreislauf eines Haushaltskältegeräts und ein Verfahren zum Betreiben eines Verdichters eines Haushaltskältegeräts der in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Haushaltskältegerät mit einem derartigen Verdichter. Die WO 2008 055810 A1 zeigt einen Linearverdichter für ein Haushaltsgerät, mit einem in Längsrichtung eines Zylinders zwischen einer oberen und unteren Totpunktlage bewegbaren Kolben, dessen Kolbenaußenfläche unter Ausbildung eines Gasdrucklagers in radialer Richtung des Zylinders berührungslos gegenüber einer korrespondierenden Zylinderinnenfläche lagerbar ist. Der dort gezeigte Linearverdichter kann in einem Kältekreislauf eines Haushaltskältegeräts eingesetzt werden.

Während einer Stillstandzeit eines derartigen Verdichters mit einer Gaslagerung kann es bedingt durch die Gaslagerung zu einem unerwünschten Rückströmen eines gasförmigen Kältemittels von einem Hochdruckausgang zu einem Niederdruckeingang des Verdichters kommen. Die Folge ist, dass eine entsprechende Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckausgang und dem Niederdruckeingang während der Stillstandszeit eines derartigen Verdichters nicht aufrechterhalten werden kann, was sich negativ auf den Betrieb eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegeräts auswirkt. Denn bei einem erneuten Starten eines derartigen Verdichters muss zunächst die Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckausgang und dem Niederdruckeingang des Verdichters wieder aufgebaut werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Druckdifferenz zwischen einem Niederdruckeingang und einem Hochdruckausgang eines Verdichters auch während der Stillstandzeit des Verdichters aufrechterhalten zu können. Diese Aufgabe wird durch einen Verdichter für einen Kältekreislauf eines Haushaltskältegeräts sowie durch ein Verfahren zum Betreiben eines Verdichters eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegeräts mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche und darüber hinaus durch ein Haushaltskältegerät mit einem derartigen Verdichter gelöst.

Der erfindungsgemäße Verdichter für einen Kältekreislauf eines Haushaltskältegeräts umfasst einen innerhalb eines Verdichterraums eines Zylinders bewegbaren Kolben zum Komprimieren eines Kältemittels, wobei der Kolben in dessen radialer Richtung gegenüber dem Zylinder berührungslos mittels eines aus dem Kältemittel ausbildbaren Gasdrucklagers lagerbar ist. Des Weiteren umfasst der Verdichter ein Einlassventil zum Regulieren eines Volumenstroms des unkomprimierten Kältemittels von einem Niederdruckeingang des Verdichters in den Verdichterraum. Ferner umfasst der Verdichter ein Auslassventil zum Regulieren eines Volumenstroms des komprimierten Kältemittels von dem Verdichterraum zu einem Hochdruckausgang des Verdichters. Um eine während des Betriebs des Verdichters aufgebaute Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckausgang des Verdichters auch während der Stillstandzeit des Verdichters aufrechterhalten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verdichter ein zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckeingang angeordnetes Absperrventil umfasst, welches dazu ausgelegt ist, bei deaktiviertem Verdichter ein Rückströmen des Kältemittels von dem Hochdruckausgang zum Niederdruckeingang zu unterbinden.

Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, neben dem Einlassventil und dem Auslassventil, welche zur Regulierung der Volumenströme des Kältemittels durch den Verdichter dienen, ein weiteres Absperrventil innerhalb des Verdichters zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckausgang vorzusehen, mittels welchem ein Durchströmen des Verdichters mit dem Kältemittel bei deaktiviertem Verdichter unterbunden werden kann. Denn während des Betriebs des Verdichters wird eine Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckausgang aufgebaut, welche beim Deaktivieren des Verdichters durch ein Rückströmen des Kältemittels durch den Verdichter hindurch zu einem unerwünschten Druckausgleich führen würde. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Absperrventil ist es nun möglich, diesen unerwünschten Druckausgleich zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckausgang des Verdichters zu unterbinden, indem das Absperrventil geschlossen wird, sobald der Verdichter deaktiviert wird. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, auch während der Stillstandzeit des Verdichters eine zuvor aufgebaute Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckausgang des Verdichters aufrechtzuerhalten, wodurch eine erhebliche Effizienzsteigerung eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegeräts erzielt werden kann, in welchem der erfindungsgemäße Verdichter eingesetzt wird. Beim erneuten Starten des Verdichters ist es nämlich durch die erfindungsgemäße Lösung nicht mehr erforderlich, zunächst eine Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckeingang aufzubauen, da die zuvor während des Betriebs des Verdichters aufgebaute Druckdifferenz durch das abschließschließbare Absperrventil auch während des Stillstands des Verdichters zuverlässig aufrechterhalten werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Absperrventil in einer Gaslagerversorgungsleitung des Verdichters angeordnet ist, durch welche das Kältemittel zum Ausbilden des Gasdrucklagers zuführbar ist. Mit anderen Worten kann das Absperrventil direkt in der als Druckleitung dienenden Gaslagerversorgungsleitung des Verdichters angeordnet sein, wodurch ein Druckausgleich bei abgeschaltetem Verdichter durch ein Rückströmen des Kältemittels durch die Gaslagerversorgungsleitung unterbunden werden kann.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Absperrventil in einer Kältemittelleitung des Verdichters angeordnet ist, durch welche das komprimierte Kältemittel bei aktiviertem Verdichter in Richtung des Hochdruckausgangs strömt. Die Zugänglichkeit einer derartigen Kältemittelleitung kann unter Umständen besser sein, als bei der Gaslagerversorgungsleitung, so dass ein gegebenenfalls defektes Absperrventil besonders einfach ausgetauscht werden kann. Bei der Anordnung des Absperrventils in der Kältemittelleitung, die zu dem Hochdruckausgang des Verdichters führt, kann ebenfalls ein unerwünschter Druckausgleich zwischen dem Hochdruckausgang und dem Niederdruckeingang des Verdichters bei deaktiviertem Verdichter effektiv unterbunden werden.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Absperrventil als Rückschlagventil ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Absperrventil als Lamellenventil, Federventil oder dergleichen ausgebildet sein, welches allein durch die Druckdifferenz zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckausgang des Verdichters betätigbar ist. Ein derartiges Absperrventil ist üblicherweise relativ einfach aufgebaut und kann daher besonders kostengünstig hergestellt und bereitgestellt werden.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Absperrventil elektromotorisch oder elektromagnetisch betätigbar ist. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass es sich bei dem Absperrventil um ein aktives Element handelt, bei welchem die Ventilstellung beispielsweise durch Anlegen eines elektrischen Stromes beeinflusst werden kann. Der Vorteil bei einer derartigen Ausgestaltung liegt darin, dass das Absperrventil aktiv angesteuert werden kann, wodurch dessen Betätigung im Wesentlichen unabhängig von den herrschenden Druckverhältnissen innerhalb des Verdichters frei wählbar ist. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Verdichter als Linearverdichter ausgebildet ist. Linearverdichter sind üblicherweise Kolbenkompressoren, bei denen die Kolben durch Linearantriebe, zum Beispiel Rollengewindegetriebe, unabhängig von einer Kurbelwelle angetrieben werden. Gegenüber konventionellen Kolbenverdichtern mit einem rotatorischen Antrieb, zum Beispiel über eine von einem Drehmotor angetriebene Pleuelstange, haben Linearverdichter den Vorteil, dass der Kolbenhub verändert werden kann. Dadurch ist es möglich, das Kompressionsverhältnis innerhalb des Verdichters auf besonders einfache Weise bedarfsgerecht einstellen zu können. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Zylinder eine Buchse umfasst, innerhalb welcher der Kolben angeordnet ist. Sollte beispielsweise aufgrund eines Defekts das Gasdrucklager nicht ausgebildet werden können, gerät der Kolben lediglich in Kontakt mit der Buchse, innerhalb welcher dieser geführt ist, so dass in einem derartigen Fall nur die Buchse beschädigt wird und diese ausgetauscht werden muss.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Buchse mehrere Öffnungen umfasst, durch welche das Kältemittel zur Ausbildung des Gasdrucklagers in Richtung des Kolbens zuführbar ist. Vorzugsweise sind diese Öffnungen gleichmäßig verteilt an der Buchse vorgesehen, so dass das Gasdrucklager besonders schnell und gleichmäßig aufgebaut werden kann.

Das erfindungsgemäße Haushaltskältegerät umfasst den erfindungsgemäßen Verdichter oder eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verdichters.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltskältegeräts ist es vorgesehen, dass der Verdichter in Strömungsrichtung eines Kältekreislaufs des Haushaltskältegeräts nach einem Verdampfer und vor einem Verflüssiger angeordnet ist, wobei ein weiteres Absperrventil in der Strömungsrichtung nach dem Verflüssiger und vor dem Verdampfer angeordnet ist. Mit der Strömungsrichtung ist dabei diejenige Strömungsrichtung des Kältemittels innerhalb des Kältekreislaufs bezeichnet, in welcher das Kältemittel den Kältekreislauf bei aktiviertem Verdichter durchströmt. Dadurch, dass ein weiteres Absperrventil nach dem Verflüssiger und vor dem Verdampfer angeordnet ist, kann ein unerwünschter Druckausgleich bei deaktiviertem Verdichter zwischen dem Verflüssiger und dem Verdampfer unterbunden werden, da der Verflüssiger eine Hochdruckseite und der Verdampfer eine Niederdruckseite des Kältekreislaufs darstellt. Dies trägt ebenfalls zur Effizienzsteigerung des Kältekreislaufs des Haushaltskältegeräts bei, weil ein Druckausgleich zwischen Verflüssiger und Verdampfer durch Schließen der weiteren Absperrventils verhindert werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Verdichters eines Kältekreislaufs eines Haushaltskältegeräts wird ein Kältemittel mittels eines innerhalb eines Verdichterraums eines Zylinders bewegbaren Kolbens komprimiert, welcher in dessen radialer Richtung gegenüber dem Zylinder berührungslos mittels eines aus dem Kältemittel ausgebildeten Gasdrucklagers gelagert wird. Dabei wird ein Einlassventil des Verdichters zum Regulieren eines Volumenstroms des unkomprimierten Kältemittels von einem Niederdruckeingang des Verdichters in den Verdichterraum betätigt. Des Weiteren wird ein Auslassventil des Verdichters zum Regulieren eines Volumenstroms des komprimierten Kältemittels von dem Verdichterraum zu einem Hochdruckausgang des Verdichters betätigt. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dabei dadurch aus, dass ein zwischen dem Niederdruckeingang und dem Hochdruckausgang angeordnetes Absperrventil geschlossen wird, sobald der Verdichter deaktiviert wird, wodurch ein Rückströmen des Kältemittels von dem Hochdruckausgang zum Niederdruckeingang bei deaktiviertem Verdichter unterbunden wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verdichters sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines derartigen Verdichters anzusehen. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Absperrventil mit einem vorgegebenen zeitlichen Verlauf geöffnet wird, bevor der deaktivierte Verdichter zum Komprimieren des Kältemittels wieder aktiviert wird. Vorzugsweise wird der zeitliche Vorlauf vor dem Aktivieren des Verdichters so groß gewählt, dass mittels des vom Hochdruckausgang in den Verdichter einströmenden Kältemittels das Gasdrucklager zwischen dem Kolben und dem Zylinder vollständig ausgebildet wird. Mit anderen Worten wird das Absperrventil gegen ein vorherrschendes Druckgefälle bei deaktiviertem Verdichter geöffnet, so dass aufgrund des vorherrschenden Druckgefälles zwischen dem Hochdruckausgang und dem Niederdruckeingang des Verdichters das Kältemittel in den Verdichter einströmt und das Gasdrucklager zwischen dem Kolben und dem Zylinder ausbildet wird, noch bevor der Verdichter wieder aktiviert wird. Dadurch kann der Kolben gegenüber dem Zylinder bereits berührungslos gelagert sein, bevor der Verdichter aktiviert wird. Infolgedessen kann der Verschleiß an der Kolben-Zylinder-Paarung erheblich reduziert werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in: eine schematische Längsschnittdarstellung eines Haushaltskältegeräts mit einem Verdichter; Fig. 2. eine schematische Darstellung eines Kältekreislaufs des Haushaltskältegeräts, innerhalb welchem der Verdichter angeordnet ist;

Fig. 3 eine schematische Seitenschnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des Verdichters; und

Fig. 4 eine schematische Seitenschnittansicht eines zweiten

Ausführungsbeispiels des Verdichters.

In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Ein Haushaltskältegerät 10 ist in Fig. 1 in einer schematischen Längsschnittdarstellung gezeigt. Bei dem Haushaltskältegerät 10 kann es sich beispielsweise um ein Kühlgerät, ein Gefriergerät oder ein Kühl-Gefrier-Kombigerät handeln. Das Haushaltskältegerät 10 umfasst einen Innenraum 12, der zur Aufnahme von Lebensmitteln ausgebildet ist. Dieser Innenraum 12 kann ein Kühlfach, ein Gefrierfach oder ein No-Frost-Fach sein oder zumindest zwei dieser Fächer aufweisen.

Das Haushaltskältegerät 10 umfasst einen Kältekreislauf 14, welcher einen als Linearverdichter ausgebildeten Verdichter 16 umfasst. Der Verdichter 16 ist vorzugsweise in einem Maschinenraum 18, der sich im unteren und hinteren Bereich des Haushaltskältegeräts 10 befindet, angeordnet.

In Fig. 2 ist der Kältekreislauf 14 in einer schematischen Darstellung gezeigt. Neben dem Verdichter 16 umfasst der Kältekreislauf 14 einen Verflüssiger 20, eine Drossel 22, bei welcher es sich auch um ein Expansionsventil oder dergleichen handeln kann, und einen Verdampfer 24. Darüber hinaus umfasst der Verdichter 16 ein Absperrventil 50, auf welches im Nachfolgenden noch näher eingegangen wird. Ferner umfasst der Kältekreislauf 14 ein weiteres Absperrventil 28. Mit dem Pfeil 30 ist eine Strömungsrichtung des Kältekreislaufs 14 angedeutet, in welcher ein nicht bezeichnetes Kältemittel fließt, solange der Verdichter 16 aktiviert ist.

Der Verdichter 16 ist also in Strömungsrichtung 30 des Kältekreislaufs 14 nach dem Verdampfer 24 und vor dem Verflüssiger 20 angeordnet, wobei das weitere Absperrventil 28 in der Strömungsrichtung 30 nach dem Verflüssiger und vor dem Verdampfer 24, im vorliegenden Fall noch vor der Drossel 22, angeordnet ist. In Fig. 3 ist in einer schematischen Seitenschnittansicht ein erstes Ausführungsbeispiel des Verdichters 16 dargestellt. Der Verdichter 16 umfasst einen innerhalb eines Verdichterraums 32 eines Zylinders 34 bewegbaren Kolben 36 zum Komprimieren eines nicht näher bezeichneten Kältemittels, wobei der Kolben 36 in dessen radialer Richtung gegenüber dem Zylinder 34 berührungslos mittels eines aus dem Kältemittel ausbildbaren Gasdrucklagers lagerbar ist. Der Zylinder 34 umfasst vorliegend eine Buchse 38, innerhalb welcher der Kolben 36 angeordnet ist. Die Buchse 38 weist dabei mehrere Öffnungen 40 auf, durch welche das Kältemittel zur Ausbildung des Gasdrucklagers in Richtung des Kolbens 36 zuführbar ist.

Des Weiteren weist der Verdichter 16 ein Einlassventil 42 auf, welches zum Regulieren eines Volumenstroms des unkomprimierten Kältemittels von einem Niederdruckeingang 44 des Verdichters 16 in den Verdichterraum 32 dient. Der Niederdruckeingang 44 ist an einem Gehäuse 35 des Verdichters 16 angeordnet und innerhalb des Kältekreislaufs 14 an den Verdampfer 24 angeschlossen, so dass das Kältemittel bei aktiviertem Verdichter 16 von dem Verdampfer 24 über den Niederdruckeingang 44 dem Verdichter 16 zugeführt wird.

Der Verdichter 16 umfasst des Weiteren ein Auslassventil 46 zum Regulieren eines Volumenstroms des komprimierten Kältemittels von dem Verdichterraum 32 zu einem Hochdruckausgang 48 des Verdichters 16, welcher ebenfalls am Gehäuse 35 angeordnet ist. Der Hochdruckausgang 48 ist innerhalb des Kältekreislaufs 14 mit dem Verflüssiger 20 verbunden. Das komprimierte Kältemittel wird also über den Hochdruckausgang 48 dem Verflüssiger 20 zugeleitet.

Der Verdichter 16 umfasst ein zwischen dem Niederdruckeingang 44 und dem Hochdruckausgang 48 angeordnetes Absperrventil 50, welches dazu ausgelegt ist, bei deaktiviertem Verdichter 16 ein Rückströmen des Kältemittels von dem Hochdruckausgang 48 zum Niederdruckeingang 44 zu unterbinden. Mit anderen Worten kann das Absperrventil 50 bei deaktiviertem Verdichter 16 geschlossen werden, so dass eine während des Betriebs des Verdichters 16 aufgebaute Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckausgang 48 und dem Niederdruckeingang 44 aufrechterhalten werden kann. Vorliegend ist das Absperrventil 50 in einer Gaslagerversorgungsleitung 52 des Verdichters 16 angeordnet, durch welche das Kältemittel zum Ausbilden des Gasdrucklagers zuführbar ist. Die Gaslagerversorgungsleitung 52 führt von einer Hochdruckseite des Verdichters 16 in ein Reservoir 41 , von wo aus das Kältemittel durch die Öffnungen 40 der Buchse 38 in Richtung des Kolbens 36 zuführbar ist, um das Gasdrucklager zwischen dem Kolben 36 und der Buchse 38 auszubilden.

Das Absperrventil 50 kann als einfaches Rückschlagventil, beispielsweise als Lamellenventil, Federventil oder dergleichen, ausgebildet sein. In diesem Fall wird das Absperrventil 50 selbständig durch eine Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckausgang 48 und dem Niederdruckeingang 44 des Verdichters 16 geschlossen. Alternativ ist es auch möglich, dass das Absperrventil 50 als aktives Element ausgebildet ist und beispielsweise elektromotorisch oder elektromagnetisch betätigbar ist.

In Fig. 4 ist in einer schematischen Seitenschnittansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verdichters 16 gezeigt. Im Gegensatz zum in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Verdichters 16 ist im vorliegend gezeigten Fall das Absperrventil 50 in einer hochdruckseitigen Kältemittelleitung 54 des Verdichters 16 angeordnet, durch welche das komprimierte Kältemittel bei aktiviertem Verdichter 16 in Richtung des Hochdruckausgangs 48 strömt.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Betreiben des Verdichters 16 erläutert. Bei aktiviertem Verdichter 16 wird das Kältemittel mittels des innerhalb des Verdichterraums 32 innerhalb des Zylinders 34 bewegten Kolbens 36 komprimiert, wobei der Kolben 36 in dessen radialer Richtung gegenüber dem Zylinder 34 berührungslos mittels des aus dem Kältemittel ausgebildeten Gasdrucklagers gelagert wird. Über die Gaslagerversorgungsleitung 52 wird dabei kontinuierlich Kältemittel in das Gasreservoir 41 befördert und durch die Öffnungen 40 in Richtung des Kolbens 36 zugeführt, wodurch das Gasdrucklager, welches aus dem Kältemittel ausgebildet wird, mit einem ausreichenden Druck versorgt wird.

Solange der Verdichter 16 in Betrieb ist, werden das Einlassventil 42 und das Auslassventil 46 zyklisch und abwechselnd betätigt, um den Volumenstrom des Kältemittels von dem Niederdruckeingang 44 durch den Verdichterraum 32 über den Hochdruckausgang 48 zu regulieren. Sobald der Verdichter 16 deaktiviert wird, wird das zwischen dem Niederdruckeingang 44 und dem Hochdruckausgang 48 angeordnete Absperrventil 50 geschlossen, wodurch ein Rückströmen des Kältemittels von dem Hochdruckausgang 48 zum Niederdruckeingang 44 bei deaktiviertem Verdichter 16 unterbunden wird. Gleichzeitig wird noch das weitere Absperrventil 28, welches wie in Fig. 2 gezeigt, innerhalb des Kältekreislaufs 14 zwischen dem Verflüssiger 20 und der Drossel 22 angeordnet ist, geschlossen, sobald der Verdichter 16 deaktiviert wird. Dadurch wird ein Druckausgleich zwischen dem Verflüssiger 20 und dem Verdampfer 24 bei deaktiviertem Verdichter 16 verhindert, da das Kältemittel stromabwärts vom Verflüssiger 20 nicht mehr in Richtung des Verdampfers 24 strömen kann.

Das innerhalb des Verdichters 16 angeordnete Absperrventil 50 wird mit einem vorgegebenen zeitlichen Vorlauf geöffnet, bevor der deaktivierte Verdichter 16 zum Komprimieren des Kältemittels wieder aktiviert wird. Dabei wird der zeitliche Vorlauf vor dem Aktivieren des Verdichters 16 so groß gewählt, dass mittels des vom Hochdruckausgang 48 in den Verdichter 16 einströmenden Kältemittels das Gasdrucklager zwischen dem Kolben 36 und dem Zylinder 34 vollständig ausgebildet wird, bevor der Verdichter 16 wieder aktiviert wird. Dadurch wird gewährleistet, dass das Gasdrucklager zwischen dem Kolben 36 und dem Zylinder 34 voll ausgebildet ist, bevor der Verdichter 16 wieder aktiviert wird und der Kolben 36 sich innerhalb des Zylinders 34 bewegt, um das Kältemittel zu komprimieren.

Bezugszeichenliste

10 Haushaltskältegerät

12 Innenraum

14 Kältekreislauf

16 Verdichter

18 Maschinenraum

20 Verflüssiger

22 Drossel

24 Verdampfer

28 Absperrventil

30 Strömungsrichtung

32 Verdichterraum

34 Zylinder

35 Gehäuse

36 Kolben

38 Buchse

40 Öffnung

41 Reservoir

42 Einlassventil

44 Niederdruckeingang

46 Auslassventil

48 Hochdruckausgang

50 Absperrventil

52 Gaslagerversorgungsleitung

54 Kältemitteleitung