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Title:
HEAT PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/089687
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat pump comprising a refrigerant circuit (1) for a refrigerant, a refrigerant collector (2) that belongs to the refrigerant circuit (1) and through which the refrigerant flows, an expansion device (3) through which the refrigerant flows and which is connected downstream of the refrigerant collector (2) as seen in the flow direction of the refrigerant, an evaporator (4) which belongs to the refrigerant circuit (1) and through which the refrigerant flows and which is connected downstream of the expansion device (3) as seen in the flow direction of the refrigerant, and a condensate pan (5) that is assigned to the evaporator (4) and is designed to catch condensate forming on the evaporator (4), wherein the refrigerant collector (2) is designed to be connected in a thermally conductive manner to the condensate pan (5). According to the invention, it is provided that, in order for heat present externally at the refrigerant collector (2) to be transferred by thermal conduction to the condensate pan, a distance between the refrigerant collector (2) and the condensate pan (5) is at most 15 cm.

Inventors:
WREDE CHRISTOPHER (DE)
Application Number:
PCT/DE2021/100856
Publication Date:
May 05, 2022
Filing Date:
October 26, 2021
Export Citation:
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Assignee:
VIESSMANN CLIMATE SOLUTIONS SE (DE)
International Classes:
F25D21/14; F25B47/00; F28B9/08
Domestic Patent References:
WO2017165924A12017-10-05
Foreign References:
EP2500676B12019-07-03
JP2013019641A2013-01-31
US3451226A1969-06-24
EP3358277A12018-08-08
EP2500676B12019-07-03
EP3358277A12018-08-08
Attorney, Agent or Firm:
WOLF & WOLF PATENT- UND RECHTSANWALTSGESELLSCHAFT MBH (DE)
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Claims:
-8-

Patentansprüche

1. Wärmepumpe, umfassend einen Kältemittelkreislauf (1) für ein Kältemittel, einen zum Kältekreislauf (1) gehörenden, vom Kältemittel durchströmten Kältemittelsammler (2), eine zum Kältekreislauf (1) gehörende, vom Kältemittel durchströmte und in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen dem Kältemittelsammler (2) nachgeschaltete Expansionseinrichtung (3), einen zum Kältekreislauf (1) gehörenden, vom Kältemittel durchströmten und in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen der Expansionseinrichtung (3) nachgeschalteten Verdampfer (4) und eine dem Verdampfer (4) zugeordnete Kondensatwanne (5) zum Auf fangen von am Verdampfer (4) anfallendem Kondensat, wobei der Kältemittelsammler (2) wärmeleitend mit der Kondensatwanne (5) verbunden ausgebildet ist, dadurch gekenn z e ichnet , dass zur Übertragung durch Wärmeleitung von außen am Kältemittelsammler (2) vorliegender Wärme auf die Kondensatwanne ein Abstand zwischen dem Kältemittelsammler (2) und der Kondensatwanne (5) maximal 15 cm beträgt.

2. Wärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn z e ichnet , dass ein Abstand zwischen dem Kältemittelsammler (2) und der Kondensatwanne (5) weniger als 10 cm, besonders bevorzugt weniger als 5 cm, oder 0 cm beträgt. -9- Wärmepumpe nach Anspruch 1 oder der ersten Alternative von Anspruch 2 , dadurch gekenn z e ichnet , dass zwischen dem Kältemittelsammler (2) und der Kondensatwanne (5) ein Wärmeleitelement (6) angeordnet ist. Wärmepumpe nach Anspruch 3, dadurch gekenn z e ichnet , dass das Wärmeleitelement (6) kontaktfrei zum Kältemittel ausgebildet ist. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekenn z e ichnet , dass der Kältemittelsammler (2) bei bestimmungsgemäßem Betrieb der Wärmepumpe unterhalb der Kondensatwanne (5) angeordnet ist. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Kondensatwanne (5) eine Ablauf rinne aufweist, dadurch gekenn z e ichnet , dass der Kältemittelsammler (2) wenigstens mit der Ablauf- rinne wärmeleitend verbunden ausgebildet ist. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn z e ichnet , dass der Kältemittelsammler (2) als Hochdrucksammler ausgebildet ist. -10- Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kältemittelkreislauf (1) eine Hochdruckseite (1.1) und eine Niederdruckseite (1.2) aufweist, dadurch gekenn z e ichnet , dass der Kältemittelsammler (2) auf der Hochdruckseite (1.1) des Kältemittelkreislaufs (1) angeordnet ist. Wärmepumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn z e ichnet , dass der Kältemittelkreislauf (1) einen vom Kältemittel durchströmten, in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen dem Verdampfer (4) nachgeschalteten Verdichter (7) auf- weist . Wärmepumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn z e ichnet , dass der Kältemittelkreislauf (1) einen vom Kältemittel durchströmten, in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen dem Verdichter (7) nachgeschalteten Kondensator (8) aufweist .

Description:
Wärmepumpe

Die Erfindung betrif ft eine Wärmepumpe gemäß dem Oberbegrif f 5 des Patentanspruchs 1 .

Eine Wärmepumpe der eingangs genannten Art ist aus dem Patent - dokument EP 3 358 277 Al bekannt . Im weitest möglichen Sinne betrachtet ist bei dieser Lösung ein dort vorgesehener Kälte- 10 mittelsammler mittels eines Rohres wärmeleitend mit einer dort vorgesehenen Kondensatwanne verbunden ausgebildet .

Eine weitere Wärmepumpe ähnlicher Art ist aus dem Patentdokument EP 2 500 676 Bl bekannt . Diese besteht aus einem Kälte- 15 mittelkreislauf für ein Kältemittel , einem zum Kältekreislauf gehörenden , vom Kältemittel durchströmten Kältemittelsammler , einer zum Kältekreislauf gehörenden , vom Kältemittel durchströmten und in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen dem Kältemittelsammler nachgeschalteten Expansionseinrichtung , ei- 20 nem zum Kältekreislauf gehörenden , vom Kältemittel durchströmten und in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen der Expansionseinrichtung nachgeschalteten Verdampfer und einer dem Verdampfer zugeordnete Kondensatwanne zum Auf fangen von am Verdampfer anfallendem Kondensat . Bei dieser Lösung ist in der 25 Kondensatwanne , um diese eisfrei zu halten , ein Wärmeübertrager angeordnet . Dieser wird von Kältemittel durchströmt , das anschließend dem Verdampfer selbst zugeführt wird .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , eine Wärmepumpe der 30 eingangs genannten Art zu verbessern . Insbesondere soll die Ef fizienz der Wärmepumpe gesteigert werden . Diese Aufgabe ist mit einer Wärmepumpe der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst .

5 Nach der Erfindung ist also vorgesehen , dass zur Übertragung durch Wärmeleitung von außen am Kältemittelsammler vorliegender Wärme auf die Kondensatwanne ein Abstand zwischen dem Käl temittelsammler und der Kondensatwanne maximal 15 cm beträgt .

10

Mit anderen Worten zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung somit dadurch aus , dass insbesondere an einer Außenwandung des Kältemittelsammlers anfallende Wärme per Wärmeleitung auf die Kondensatwanne übertragen wird . Beim vorgenannten Stand der Technik erfolgt die Wärmeübertragung dagegen im weitesten Sin- 15 ne insbesondere wahlweise in absehbar nur sehr geringem Maße über die genannte Rohrleitung ( EP 3 358 277 Al ) oder durch Konvektion ( EP 2 500 676 Bl ) , nämlich dadurch , dass stets neues warmes Kältemittel über eine Leitung und den besagten Wärmeübertrager zur Kondensatwanne gefördert wird, d . h . die Wär- 20 me wird extra mittels des Kältemittels zur Kondensatwanne verbracht . Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird dagegen , wie bereits erläutert , die außen am Kältemittelsammler ohnehin vorliegende Wärme insbesondere durch Wärmeleitung ( und gegebenenfalls auch durch Wärmestrahlung ) auf die Kondensatwanne über- 25 tragen , was entsprechend die Ef fizienz der Wärmepumpe steigert . Die Maßgabe , dass der Kältemittelsammler wärmeleitend mit der Kondensatwanne verbunden ausgebildet ist , umfasst dabei einerseits die Option , dass dieser ( also der Kältemittelsammler ) direkt an der Kondensatwanne , also diese direkt be- 30 rührend, angeordnet ist , andererseits kann aber auch vorgesehen sein , dass zwischen dem Kältemittelsammler und der Konden- satwanne eine Wärmeleitkörper angeordnet ist , der die Wärme vom Kältemittelsammler zur Kondensatwanne leitet .

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Wärmepumpe ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen . 5

Die erfindungsgemäße Wärmepumpe einschließlich ihrer vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert . 10

Es zeigt

Figur 1 schematisch eine erste Aus führungs form der erfindungsgemäßen Wärmepumpe , bei der der Kältemittel- 15 Sammler und die Kondensatwanne direkt miteinander verbunden ausgebildet sind; und

Figur 2 schematisch eine zweite Aus führungs form der erfindungsgemäßen Wärmepumpe , bei der der Kältemittel - Sammler und die Kondensatwanne über ein Wärmeleit- 20 element miteinander verbunden ausgebildet sind .

Die vorliegende , in den Figuren 1 und 2 dargestellte Erfindung betrif ft eine Wärmepumpe . Diese besteht aus einem Kältemittelkreislauf 1 für ein Kältemittel , einem zum Kältekreislauf 1 25 gehörenden , vom Kältemittel durchströmten Kältemittelsammler 2 , einer zum Kältekreislauf 1 gehörenden , vom Kältemittel durchströmten und in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen dem Kältemittelsammler 2 nachgeschalteten Expansionseinrichtung 3 , einem zum Kältekreislauf 1 gehörenden , vom Kälte- 30 mittel durchströmten und in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen der Expansionseinrichtung 3 nachgeschalteten Verdamp- fer 4 und einer dem Verdampfer 4 zugeordneten Kondensatwanne 5 zum Auf fangen von am Verdampfer 4 anfallendem Kondensat .

Weiterhin ist vorgesehen , dass der Kältemittelsammler 2 wärmeleitend mit der Kondensatwanne 5 verbunden ausgebildet ist . 5 Insbesondere ist bevorzugt vorgesehen , dass Kältemittelsammler 2 " konvektionsfrei" mit der Kondensatwanne 5 verbunden ausgebildet ist . Dabei ist weiterhin bevorzugt , dass das Wärmeleitelement 6 kontaktfrei zum Kältemittel ausgebildet ist . Dies bedeutet , dass zum Beispiel insbesondere nicht eine das Kälte- 10 mittel führende Rohrleitung als Wärmeleitelement 6 dient , sondern ein zur Wärmeleitung separates Wärmeleitelement 6 vorgesehen ist .

Auf eine möglicherweise an der Kondensatwanne zum Eisfreihai- 15 ten vorgesehene elektrische Heizeinrichtung kann , wie ersichtlich , Dank der erfindungsgemäßen Lösung verzichtet werden , wodurch letztlich die Ef fizienz der Wärmepumpe gesteigert wird .

Wesentlich für die erfindungsgemäße Wärmepumpe ist nun , dass 20 ein Abstand zwischen dem Kältemittelsammler 2 und der Kondensatwanne 5 maximal 15 cm, vorzugsweise weniger als 10 cm, besonders bevorzugt weniger als 5 cm, oder sogar ( nur ) 0 cm beträgt . Letzterer Fall ist in Figur 1 dargestellt , d . h . bei dieser Lösung ist vorgesehen , dass sich der Kältemittelsammler 25 2 und die Kondensatwanne 5 berührend ausgebildet sind . Alternativ ist bevorzugt , dass zwischen dem Kältemittelsammler 2 und der Kondensatwanne 5 ein vorzugsweise (weil gut wärmeleitend ) metallisches Wärmeleitelement 6 angeordnet ist , siehe Figur 2 . Die erfindungsgemäße Maßgabe bezüglich der "maximal 30 15 cm" orientiert sich dabei an der pragmatischen Überlegung , dass mit einem deutlich größeren Abstand (wie zum Beispiel bei der eingangs genannten EP 3 358 277 Al ) keine für den vorgesehenen Zweck relevante Wärmeübertragung mehr erreichbar ist .

Weiterhin ist der Kältemittelsammler 2 bei bestimmungsgemäßem Betrieb der Wärmepumpe vorzugsweise unterhalb der Kondensat- 5 wanne 5 angeordnet . Ebenso ist bevorzugt , dass die Kondensatwanne 5 eine Ablauf rinne aufweist und/oder dass der Kältemittelsammler 2 wenigstens mit der Ablaufrinne wärmeleitend verbunden ausgebildet ist .

10

Zudem ist bevorzugt , dass der Kältemittelsammler 2 als Hochdrucksammler ausgebildet ist . Dabei weist der Kältemittelkreislauf 1 vorzugsweise eine Hochdruckseite 1 . 1 mit dem Kondensator 8 und eine Niederdruckseite 1 .2 mit dem Verdampfer 4 auf . Des Weiteren ist bevorzugt , dass der Kältemittelsammler 2 15 auf der Hochdruckseite 1 . 1 des Kältemittelkreislaufs 1 angeordnet ist . Dies bewirkt , dass das Kältemittel im Kältemittelsammler 2 und damit der Kältemittelsammler 2 selbst eine relativ hohe Temperatur aufweist . Somit kann viel Wärmeenergie auf die Kondensatwanne 5 übertragen werden , um diese auf zutauen . 20

Des Weiteren ist bevorzugt , dass der Kältemittelkreislauf 1 einen vom Kältemittel durchströmten , in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen dem Verdampfer 4 nachgeschalteten Verdichter 7 aufweist . Schließlich ist bevorzugt , dass der Kälte- 25 mittelkreislauf 1 einen vom Kältemittel durchströmten , in Strömungsrichtung des Kältemittels gesehen dem Verdichter 7 nachgeschalteten Kondensator 8 auf eist .

Die erfindungsgemäße Wärmepumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel 30 aus Figur 1 funktioniert wie folgt ( Figur 2 entsprechend analog ) : Im regulären Betrieb der Wärmepumpe bildet sich am relativ kühlen Verdampfer 4 ein Kondensat , welches von diesem herunter tropft und von der Kondensatwanne 5 auf gefangen wird . Da das Kondensat selbst kalt ist , kann es vorkommen , dass die Konden- 5 satwanne 5 vereist und das Kondensat nicht mehr ordnungsgemäß durch einen Abf luss aus der Kondensatwanne 5 entweichen kann . Bei der erfindungsgemäßen Wärmepumpe gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Figur 1 ist nun direkt unter der Kondensatwanne 5 der Kältemittelsammler 2 angeordnet . In diesem Kältemittel- 10 Sammler 2 befindet sich warmes Kältemittel , welches den Kältemittelsammler 2 auf heizt . Da der Kältemittelsammler 2 unmittelbar mit der Kondensatwanne 5 in Kontakt steht ( bzw. gemäß Figur 2 mit diesem über das Wärmeleitelement 6 verbunden ist ) , gibt er einen Teil seiner Wärmeenergie an diese weiter , wo- 15 durch das in ihr befindliche Eis ab- oder aufgetaut wird, bzw. im laufenden Betrieb der Wärmepumpe erst gar nicht entstehen kann . Die erfindungsgemäße Wärmepumpe verhindert also auf einfache und ef fiziente Art das Einfrieren der Kondensatwanne 5 , was wiederum die Ef fizienz der Wärmepumpe selbst verbessert . 20

Bezugszeichenliste

1 Kältekreislauf

1 . 1 Hochdruckseite

1.2 Niederdruckseite

2 Kältemittelsammler

3 Expansionseinrichtung

4 Verdampfer

5 Kondensatwanne

6 Wärmeleitelement

7 Verdichter

8 Kondensator