CN101680690A - 用于家用制冷装置的设在后壁上的制冷器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制冷器，用于自然对流式制冷装置，特别用于家用制冷装置，所述制冷器包括至少一个呈带状结构的导管(1)，所述导管的宽度至少是其厚度的二倍，所述导管包括至少两条相互分离、相邻延伸的通道(3；4)，并且在特定的使用条件下，所述导管竖立放置而且其大部分近乎平行于所述制冷装置的底边延伸。在流动方向上相互连续设置的导管截段中，分别使前一段导管截段的顶边在流动方向上平行转换成后一段导管截段的底边。通关采用惯用的挤压成型的铝制异型管能够制造出具有良好热交换性能的低成本制冷器。

Description

用于家用制冷装置的设在后壁上的制冷器
技术领域
本发明涉及一种制冷器，用于自然对流式制冷装置，特别用于诸如冰箱、冰柜或冰箱/冰柜组合体的家用制冷装置，所述制冷器制造简单、成本低而且效率高。
背景技术
在普通的冰箱、冰柜或冰箱/冰柜组合体中，都设有所谓的压缩制冷装置。因为这类制冷装置是根据其它制冷原理进行工作，例如以较小的噪音影响著称的吸收式制冷装置，或者是实现了紧凑的组装结构的热电制冷装置，然而除了这些特有的优点之外它们还具有显著的能量消耗大的缺点，所以这些制冷装置仅在小范围内使用。
在压缩机制冷装置中，压缩机压缩气态制冷介质，该气态制冷介质由此受热。制冷介质由一个设置在装置外侧的制冷器进行导流。借助于制冷器使制冷介质将热量散放到周围环境中并且由此冷却。然后，为了降低压力使制冷介质经由节流阀流入到设置在冰箱内部的蒸发器中，该节流阀例如为减压阀或毛细管。在蒸发器中，制冷介质进行蒸发并由此进行强烈地制冷。蒸发器实现了一个热交换，由此使冰箱的内部空间得以冷却。
压缩机制冷装置的能量消耗主要取决于制冷器将热量散放到周围环境中的程度。一方面由稳定上升的能量价格和流量价格以及另一方面由提高的环境理念所决定，使制造出节能的家用制冷装置变得越来越重要。
通常，用于家用制冷装置的制冷器包括呈波纹形弯曲的导管，为了增强散热而在导管上焊有金属助肋。为了通过热辐射而进一步提高散热，在导管和金属助肋上都涂上黑漆。优选地将制冷器设置在冰箱的背面。
然而，上述制冷器具有这样的缺点，即，所述金属助肋仅在与导管连接的附近位置上加热到与导管相同的温度。由所述导管之间相对较大的距离所决定，并且由于金属助肋并不利的几何结构，即，金属助肋的较大长度和较小直径，使金属助肋的大部分区域上仅轻微地受热。结果产生一个很小的助肋效能。由此导致一个相对较差的热传递，该热传递最终在家用制冷装置的升高的流量消耗中而被消除殆尽。
在制冷器的另一个公知实施形式中，在导管上没有金属助肋，而是在导管上焊有完全覆盖住导管的金属板。为了实现在导管和金属板之间的良好热连接，还必须尽可能地在导管和金属板之间设置多个焊点。有利的方面在于，使导管通过贯穿的焊缝或接缝与金属板连接。由此尽管实现了一个改善的温度分配，但是通过热传递表面的温度分配仍旧一如既往地不均衡。制冷介质和空气之间的平均温度差由此变小，而且由此还使每个表面单元上的热传递消耗也减小。除此以外，缺点是相对较高的生产技术消耗。
由现有技术中的大量建议可知，现已将散热的改善和/或生产消耗的减少作为制造用于家用制冷装置的制冷器的目的。
如在文献EP 0 125 642 A2中介绍了一种冰箱，其后壁上设有制冷器，所述制冷器单独包括一个呈波纹形弯曲的导管。同时，直的导管截段具有椭圆形的横截面，而弯曲的导管截段则具有圆形的横截面。因为具有椭圆形横截面的导管的表面比具有圆形横截面的导管的表面更大，所以省去了金属助肋或金属板的焊接。由此，尽管降低了制造消耗，但是热交换效率并没有得到改善。
在文献EP 0 843 138 A1中公开了一种用于家用制冷装置的设在后壁上的制冷器，该制冷器包括呈波纹形弯曲的导管，所述导管夹持在两块金属板之间。所述两块金属板中的一块与第三块金属板形成一个容器，该容器中填充有具有较大热容量的液体。
在文献CN 1616904A中公开了一种设在后壁上的制冷器，所述制冷器包括两个水平相互叠加设置的导管，这两个导管借由多个平行接通并垂直设置的导管而连接。垂直导管的直径为1-3mm，也就是说这些垂直导管相对较薄。借由设置在顶部的水平导管，使制冷介质分配到垂直导管中，这些制冷介质再于设置在底部的导管中汇集。为了改善散热还能够在导管上固定一块金属板。通过采用多个薄壁导管或小通道导管能够实现一个较大的表面，并且由此实现一个良好的热交换。当然为了避免产生强烈的压力损失，采用薄壁导管或小通道导管还使平行接通结构变得尤为重要，而平行接通结构却增大了制造消耗。其缺点还在于，气流持续地沿着导管或小通道导管流动，由此在所述导管附近形成相对较厚的层状的边界层，该边界层妨碍了优化的散热。
而且，用于制冷装置的制冷器公知地具有强制对流，其中采用挤压成型的铝制异型管，所述异型管呈带状结构并且具有多个平行延伸的通道。即在文献EP 1 557 622 A2、US 2006/0144076 A1和DE 102004 024 825 A1中公开了具有集流管的用于强制对流的制冷器，而文献US 2005/0076506 A1和JP 06317363中公开的相应的不具有集流管的制冷器。
对于用于自然对流式制冷装置的设在后壁上的制冷器来说，这类制冷器由于其结构形式的限制是不适合的。即使当制冷器竖立设置并通过自然对流由下至上形成空气涌流时，其还是具有一个非常差的效率，这是因为第一，横向设置的异型管产生一个高的流动阻力，第二，由于异型管的定向设置只有少量热量能够通过辐射散放到周围环境中。与具有强制对流的制冷器相反，在具有自然对流的制冷器中只通过辐射散放出45％的热量。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的缺陷，特别是要提供一种用于自然对流式制冷装置的制冷器，该制冷器具有较高的效率并且便于制造、成本低。
本发明的目的通过权利要求1的技术特征得以实现；本发明具有优势的结构方案在权利要求2至15中给出。
根据本发明的技术方案，提供一种制冷器，用于自然对流式制冷装置，所述制冷器包括至少一个用于制冷介质的导管，所述导管呈带状结构，所述导管的宽度至少是其厚度的二倍，所述导管包括至少两条相互分离、相邻延伸的通道。在特定的使用条件下，所述导管竖立放置而且其大部分近乎平行于所述制冷装置的底边延伸。
各个导管的空气涌流实现自然对流，即由下至上。由此，空气在导管的狭窄边上相遇。
在流动方向上连续设置的导管截段中，分别使前一段导管截段的顶边在流动方向上平行转换成后一段导管截段的底边，其中在这些导管截段中既能够包括制冷器的相同导管的截段，还能够包括制冷器的不同导管的截段。因此，在每个导管截段上都形成气流的新通道，并且由此在所述导管截段上保留了很薄的绝缘的层状分界层。借此能够将制冷器的效率提高15％。
顶边和底边之间的平行转换是这样实现的，即，或者使导管截段在流动方向上平行转换，或者使所述导管截段翻转设置。同时在流动技术上仅需要使翻转角度在0和45°之间。也可以理解为，所述导管截段可以同时进行转换和翻转；然而由此没有实现任何特别的优势。
在本发明的制冷器的一个实施例中，其特征在于，所述制冷器在制冷介质方面具有特别小的流动阻力，所述制冷器在制冷介质的导入部和导出部上各设有一个垂直设置的集流管。这两个集流管的流动横截面能够呈圆形、近圆形、半圆形、椭圆形和卵形，或多角形、近三角形、正方形或矩形。在位于导入部的集流管中能够集成有分配装置。
所述集流管通过多个用于制冷介质的导管优选地以平行接通的方式连接，所述多个导管水平设置并且在不同高度上相互平行设置。通过在集流管中的组成结构，还能够形成所有导管的串接或多个平行导管的串接，从而使制冷介质呈波纹形地从上至下流经所述制冷器。所述导管在所述集流管之间直线延伸，或者水平呈波浪或波纹形弯曲。
可以理解为，在水平面上多个导管通常相邻平行地间隔设置。其优点在于，在这些导管之间设有例如为金属板结构的隔离支撑架。由此，同时实现了一个二次热交换表面。
在所述制冷器的另一个实施例中，该实施例通过一个特别简单的结构示出，用于制冷介质的导管在至少一个形成平面的层面上呈螺旋形、螺纹线形、线圈形、蜗旋形或三维的波纹形弯曲延伸。在此没有设置集流管。所述导管优选的三维的波纹形设置意思是，所述导管在侧视图上显示为波纹形，并因此而具有一个空间上的深度。因此，这种导管在空间上具有一个典型地呈螺旋形或线圈形的延伸结构，其中，所述导管并不具有传统的圆形或椭圆形横截面，而是具有这样的横截面(俯视)，即，所述导管的横截面呈具有圆形倒角的稍长的矩形结构，或具有在长度上呈“8”字形的轮廓结构。
在形成平面的层面的情况下，所述导管诸如呈三维的波纹形的平面设置可以理解为，即，这种设置具有一个空间上的深度。此外，根据本发明还能够相互连续设有多个所述层面。
对于普通的家用制冷装置来说，在本实施例中实现了，使制冷器只采用一个导管，所述导管优选地呈三维的波纹形弯曲。所述这样的制冷器尤其制造简单，并且确保了制冷介质和周围环境空气之间的一个足够良好的热交换。在特定的使用条件下，还可以采用这样的设置，即，在该设置中包括多个分离的，也就是相互间隔设置的导管，或在多层相互叠加的层面上设置的导管。
还能够这样使用导管，即，所述导管例如通过管接头连接而组装在一起。由此，当使用根据长度标准化的导管长度时，所使用的导管还能够有意义地实现低成本。
无论是对于具有集流管的种类还是对于未设有集流管的种类，都能够在一方面实现了用于热传递的大表面以及在另一方面避免了由于较小流动横截面导致的较大压差，所述导管的横截面选为3-30mm2，其中，所述通道的液压直径在0.1-3mm的范围内移动。
当所述导管采用挤压成型的异型管时，实现了所述制冷器的一个成本特别低的实施例。为了进一步改善热传递性能，还能够在所述异型管的外侧上设有肋状结构。
为了能够使所述导管以更为简单的方式连接在家用制冷装置上，根据本发明可知，所述导管在制冷介质的导入部和导出部上设有接口，其中，还能够优选地在所述导出部上集成有滤清干燥器。
通常，所述导管由铝材制成，这是因为铝具有良好的热导率、成本低，而且容易弯曲。通过使所述导管设有具有高散热系数的镀层的方法，使散热性能通过对周围环境空气的热辐射得以提高。
根据本发明，具有强制对流的用于制冷装置的压缩制冷器由挤压成型的异型管制成，所述异型管是这样弯曲成型的，即，使多个异型管呈束状在流动方向上相互连续设置的层面上成型，其中相互连续设置的导管截段在流动方向上相互转换设置。
通过所述转换设置，还能够在强制对流中使效率增加10％。其优点还在于，通过在多层面上的设置相比于现有技术的单层面设置实现了更好的空间利用。
附图说明
接下来根据用于自然对流式制冷装置的制冷器的两个实施例对本发明进行详细说明，对此在附图中示出了：
图1为制冷器导管的横截面示意图；
图2为具有集流管的制冷器的侧视示意图；
图3为具有集流管的制冷器的俯视示意图；
图4为具有呈三维的波纹形弯曲的导管的制冷器(未设集流管)的示意图。
附图标记说明
1    导管/异型管
2    制冷介质
3    内设通道
4    外设通道
5    圆形侧面
6    导入部
7    导出部
8    隔离支撑架
9    集流管
具体实施方式
图1中所示的导管1由挤压成型的铝制异型管构成，该导管的宽为2.54cm，厚为2.1mm。异型管1的侧面5呈圆形，例如所形成的圆形半径为1mm。为了改善热传递性能，将异型管1涂上黑漆。令异型管1标准化，并由此而实现低成本。
导管1具有13个通道3、4，这些通道用于制冷介质2的导流。通道3具有呈圆角的正方形横截面，其中，正方形边长大约为1.5mm。两条外设通道4大体上呈矩形结构，然而其中向外的侧面呈圆形。通道4例如长1.5mm，宽0.5mm。
如图2所示，在具有集流管9的制冷器中，所述集流管通过多组相互平行叠加设置的成对的导管1连接，其中，这些成对的导管分别沿着水平面延伸并且由隔离支撑架(Abstandshalter)8隔开(见图3)。设置在相邻平面上的成对的导管1分别在流动方向上相互转换(未示出)。
在具有集流管的制冷器中，能够在实际运行中不产生损害效率的压力损失，这是因为在每个平面26上通道2都平行延伸，并且由此形成用于制冷介质的非常大的流动横截面。
在未设有集流管的制冷器中(见图4)，导管1呈三维的波纹形弯曲。曲率半径大约为1.5cm。这些平行设置的导管1各自具有大约3-8cm的距离，也就是说，使这些导管相对密集地设置(见图4)。通过多组成对延伸的通道形成用于制冷介质的较大的流动横截面，从而还能在导管1的较大长度上使制冷介质的压力损失保持很小。
而且在此，相互叠加设置的呈波纹形弯曲的各个导管截段在流动方向上相互转换。因为重要的是不需要焊接组件，所以使本发明的制冷器便于制造，并且成本低。
在两个实施例中，通过导管1的表面、边缘结构以及导管呈密集、平行和波纹形的设置，使制冷器具有较大的表面。通过异型管1的转换设置，在所有异型管的长度侧面上分别形成气流的新通道(Neuanlauf)。由此在其中精确地保持有绝缘的层状分界层，并且确保了一个有效的热传递。
通过使异型管1设置肋状结构的方式，使制冷器的表面能够在相同的导管长度上进一步扩张。
由于密集地相互相邻设置的通道3、4以及铝材良好的热导率，使在制冷装置的运行过程中，制冷器的整个表面在很短的时间内到达相同的温度。
因为采用了由挤压成型的铝制异型管构成的低成本标准件，所以本发明的制冷器制造简单、成本低。制冷器的清洁也尽可能简单，由此能够确保制冷器的效率常数。
通过制冷器的两个实施例，在相同的面积上实现了相对于现有技术的制冷器高出15％的散热。另一方面还能够在相同的散热条件下，使制冷器的面积减小大约15％。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种制冷器，用于自然对流式家用制冷装置，所述制冷器包括至少一个用于制冷介质的导管，其中，所述导管呈带状结构，所述导管的宽度至少是其厚度的二倍，所述导管包括至少两条相互分离、相邻延伸的通道(3；4)，其特征在于，所述导管(1)在特定的使用条件下竖立放置而且其大部分近乎平行于所述制冷装置的底边延伸，其中，分别使相同或不同的导管的在空气流动方向上相互连续设置的截段的顶边平行转换成紧接着的截段的底边。
2.根据权利要求1所述的制冷器，其特征在于，在导入部和导出部(6；7)上设有集流管(9)，所述集流管与用于制冷介质的所述导管(1)连接，所述导管在特定的使用条件下竖立放置并且相互在垂直方向上平行设置，其中，所述导管(1)或直线或水平地呈波浪或波纹形弯曲延伸。
3.根据权利要求2所述的制冷器，其特征在于，所述多个导管(1)相互水平间隔设置。
4.根据权利要求2和3所述的制冷器，其特征在于，每两个导管(1)设在一个水平面上，并且这两个导管相互平行间隔设置。
5.根据权利要求2至4所述的制冷器，其特征在于，在所述导管(1)之间设有具有大表面的隔离支撑架(8)，所述隔离支撑架的表面用作二次热交换表面。
6.根据权利要求1所述的制冷器，其特征在于，用于制冷介质的所述管道在至少一个形成平面的层面上呈螺旋形、螺纹线形、线圈形、蜗旋形或三维的波纹形弯曲延伸。
7.根据权利要求1至6所述的制冷器，其特征在于，所述导管截段在流动方向上转换设置。
8.根据权利要求1至7所述的制冷器，其特征在于，所述导管截段翻转的角度在0和45°之间。
9.根据权利要求1至8所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)的横截面面积为3-30mm2。
10.根据权利要求1至9所述的制冷器，其特征在于，所述通道(3；4)的液压直径为0.1-3mm。
11.根据权利要求1至10所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)为挤压成型的铝制异型管。
12.根据权利要求1至11所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)具有例如为黑漆的镀层，所述镀层具有高的热辐射散热系数。
13.根据权利要求1至12所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)在外侧设有例如为肋状结构的表面扩张部。
14.根据权利要求1至13所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)设有形成在所述制冷介质的导入部和导出部(6；7)上的接口。
15.根据权利要求1至14所述的制冷器，其特征在于，在所述制冷介质导出部的接口部分集成有滤清干燥器。

Claims (15)

1.一种制冷器，用于自然对流式制冷装置，特别用于家用制冷装置，所述制冷器包括至少一个用于制冷介质的导管，其特征在于，所述导管(1)呈带状结构，所述导管的宽度至少是其厚度的二倍，所述导管包括至少两条相互分离、相邻延伸的通道(3；4)，并且在特定的使用条件下，所述导管竖立放置而且其大部分近乎平行于所述制冷装置的底边延伸，其中，相同或不同的导管在流动方向上相互连续设置的导管截段中，分别使前一段导管截段的顶边在流动方向上平行转换成后一段导管截段的底边。
2.根据权利要求1所述的制冷器，其特征在于，在导入部和导出部(6；7)上设有集流管(9)，所述集流管与用于制冷介质的所述导管(1)连接，所述导管在特定的使用条件下竖立放置并且相互在垂直方向上平行设置，其中，所述导管(1)或直线或水平地呈波浪或波纹形弯曲延伸。
3.根据权利要求2所述的制冷器，其特征在于，所述多个导管(1)相互水平间隔设置。
4.根据权利要求2和3所述的制冷器，其特征在于，每两个导管(1)设在一个水平面上，并且这两个导管相互平行间隔设置。
5.根据权利要求2至4所述的制冷器，其特征在于，在所述导管(1)之间设有具有大表面的隔离支撑架(8)，所述隔离支撑架的表面用作二次热交换表面。
6.根据权利要求1所述的制冷器，其特征在于，用于制冷介质的所述管道在至少一个形成平面的层面上呈螺旋形、螺纹线形、线圈形、蜗旋形或三维的波纹形弯曲延伸。
7.根据权利要求1至6所述的制冷器，其特征在于，所述导管截段在流动方向上转换设置。
8.根据权利要求1至7所述的制冷器，其特征在于，所述导管截段翻转的角度在0和45°之间。
9.根据权利要求1至8所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)的横截面面积为3-30mm2。
10.根据权利要求1至9所述的制冷器，其特征在于，所述通道(3；4)的液压直径为0.1-3mm。
11.根据权利要求1至10所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)为挤压成型的铝制异型管。
12.根据权利要求1至11所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)具有例如为黑漆的镀层，所述镀层具有高的热辐射散热系数。
13.根据权利要求1至12所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)在外侧设有例如为肋状结构的表面扩张部。
14.根据权利要求1至13所述的制冷器，其特征在于，所述导管(1)设有形成在所述制冷介质的导入部和导出部(6；7)上的接口。
15.根据权利要求1至14所述的制冷器，其特征在于，在所述制冷介质导出部的接口部分集成有滤清干燥器。
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