CN102869941A - 制冷设备和用于该制冷设备的蒸发器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于制冷设备的蒸发器，其包括：引导制冷介质的管（11）；至少一个承载板（7，8，9，10），所述管（11）固定在所述承载板上；和设置在所述管（11）与所述承载板（7，8，9，10）之间的含有石墨的热分配层（14，16，21）。

Description

制冷设备和用于该制冷设备的蒸发器
技术领域
本发明涉及一种制冷设备、特别是家用制冷设备和一种可在这种制冷设备中使用的蒸发器。
背景技术
这种蒸发器以传统的方式包括一个管（制冷介质在所述管中循环）、一个承载板（所述管固定在所述板上并且通过所述承载板进行所述管与由蒸发器冷却的制冷器具内空间之间的热交换）和一个设置在所述管与所述承载板之间的热分配层，所述热分配层实现承载板与管之间的有效热传导。
由DE 20 2005 000 909 U1公开了这种类型的蒸发器，其中，承载板是成形在所述制冷设备的内容器中的冷冻格碗，所述管缠绕在其上。可将设置在所述管与冷冻格碗之间的金属板作为热分配层。如果这种金属板大面积地接触冷冻格碗，则其引起所述管与所述冷冻格的良好热耦合。但是所述金属板重且昂贵。
一个稍稍物美价廉的解决方案是将30微米厚度的铝箔粘结在冷冻格碗的外表面上并且将所述管缠绕在并且粘接在其上。如果粘接材料层（其将所述管固定在所述铝箔上）足够薄，则可以非常容易地实现所述蒸发器的对于实际要求足够的热传导能力。但是，恰恰所述薄的粘接材料层不能到处可靠地实现。所述管的可延展性的波动会导致所述管的各个壁不足够紧密地贴靠在铝箔上，从而在这两者之间会出现空气隙或者产生显著妨碍热传导的厚粘接材料层。铝箔虽然比金属板便宜，但是仍存在成本更低的解决方案的需求，其可靠地确保管与承载板之间的良好热交换。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于制冷设备的蒸发器，其在成本更低的情况下在其热特性方面至少与传统蒸发器相当。
所述任务通过以下方式得以解决，即，提出一种用于制冷设备的蒸发器，其具有：引导制冷介质的管；至少一个承载板，所述管固定在所述承载板上；和设置在所述管与所述承载板之间的热分配层，所述热分配层含有石墨。石墨的热传导能力比很多金属好得多并且仅仅比铝稍小，但是成本显著降低。因此所述石墨的仅仅稍大于铝箔厚度的层厚度足以提供一种蒸发器，其热交换功率至少与上述类型的相同大小的传统蒸发器的热交换功率一样大。
所述热分配层的石墨含量优选应为至少100mg/cm2、更好至少200mg/cm2，分别相应于纯石墨的约50或100μm的层厚度。该厚度的石墨层可以容易地实现0.4Wm-2K-1的传热系数。
因此，根据本发明的第一构型，所述热分配层包括由基本上纯石墨制成的箔。在本发明的意义上，如果可能存在的杂质不影响所述层的热传导能力，则可以视为“基本上纯”。
因为纯石墨非常软，因此纯石墨箔不容易操作。根据第二构型，所述热分配层可包括石墨填充的塑料箔。这种塑料箔虽然一般必须必纯石墨箔厚以实现相同的热传导能力，但是具有较容易操作的优点。所述箔可以是具有嵌入到塑料基底中的石墨微粒的均匀宏观结构或者也可以具有三明治结构，所述三明治结构具有嵌入塑料层之间的石墨层。
根据第三构型，考虑含石墨的塑料板作为热分配层。
也可以设想的是，将前面提到的三个构型在蒸发器中相互组合，如下面还将详细阐述的那样。
纯石墨的优点是其柔性，所述柔性允许在安装管时在石墨层中压入一个凹陷部并且通过这种方式在管与热分配层之间在显著较大的表面上产生紧密的热接触，所述表面比以传统方式粘接在管与金属板或粘接在固定的承载板上的金属箔之间的表面大得多。石墨填充的塑料箔也可以容易地形成这种凹陷部，因为这种箔一般来说其石墨含量越高则越柔性。在含石墨的塑料板的情况下，这种凹陷部可事先成形在所述板上，以便接着将所述管敷设在其中。
所述塑料板由于其与箔相比相对高的刚度也可具有夹紧所述管的凸起，所述凸起在塑料板与管之间产生紧密的热接触。
优选所述凸起具有彼此成对地对置的凹下法兰，所述管可插入到所述法兰中。
为了对于有效的热传导提供大的接触面，所述凸起可符合目的要求地构造为沿着所述管延伸的肋。
所述承载板可形成本发明的制冷设备中的冷冻格或冷藏格的壁。
如果所述冷冻格的至少两个壁是热交换器的承载板，则所述热分配层可在所述壁的第一壁上包括石墨填充的塑料板并且在第二壁上包括箔。
由于塑料板的承载能力比箔高，因此所述管在所述第一壁上敷设得比在第二壁上密。
优选所述第一壁是冷冻格容器的后壁或底部壁。在后壁的情况下使用塑料板是有意义的，因为在此不太适合将所述管通过缠绕在冷冻格上进行锚固。在底部壁上，管的较紧密的敷设是值得期望的，以便能够对于储藏的冷藏物的快速冷冻提供高的冷却功率。
然而本发明也可以应用在这样一种蒸发器上，所述蒸发器的承载板自由地设置在所述制冷设备的内空间中。
附图说明
由下面参照附图对优选实施例的说明中得出本发明另外的特征和优点。在附图中：
图1是按照本发明的第一构型的家用制冷设备的示意性横截面图；
图2是按照本发明的第二构型的制冷设备的示意性横截面图；
图3是图1或2中的制冷设备的冷冻格的非比例尺的部分剖视图；
图4是所述冷冻格的壁的剖视图；
图5是根据一个变型的构型的冷冻格的壁局部；
图6是冷冻格内容器的示意性透视图，具有按照本发明的蒸发器。
具体实施方式
图1示出了一种组合式家用制冷设备的剖视图，其具有本体1、普通冷藏格2、冷冻格3和用于封闭这两个格2、3的门4、5。所述格2、3以本身公知的方式通过由塑料深拉的内容器与包围它们的隔绝材料层6隔开。所述内容器分别箱式地具有向着门4或5敞开的前侧、后壁7、盖壁、底部壁和侧壁8、9及10。冷冻格内容器的壁8、9、10的面向所述隔绝材料层6的外侧粘接有用石墨制成或由石墨填充的塑料制成的箔，其在图1中由于其厚度很小而不能被看见。所述箔可分别一段一段地单个粘接在每个壁8、9、10上，或者所述箔以一个件的形式缠绕在所有四个壁8、9、10上。由铝制成的制冷介质管11螺旋线形地在所述内容器的壁8、9、10上紧密接触所述箔地延伸。
图2示出本发明的制冷设备的替换构型。在该构型中，由一隔绝材料层6包围的内容器限定一内空间12的边界，所述内空间通过装配在其中的箱13分为冷冻格（在所述箱13内部）和普通冷藏格（在所述箱13外部）。所述箱13的由塑料或金属制成的壁在外部粘接有由石墨或石墨填充的塑料制成的箔，并且制冷介质管11螺旋线形地缠绕在所述箔上。
图3示意性并且非比例尺地示出图1中的制冷设备的冷冻格内容器或图2中的箱13的部分剖视图。可以看到盖壁8以及侧壁10的与所述盖壁邻接的部分。这里用14表示的由石墨或由石墨填充的塑料制成的箔一件式地在所述壁8、10上延伸。通过将所述管11缠绕在所述容器上时出现的力将所述管11特别是在所述壁8、10之间的倒圆的棱边15附近压入到柔性的箔14中。所述箔14在这些部位处的原始厚度通过虚线给出。由于所述箔的柔性，在所述箔14与所述管11之间在所述棱边15附近得到大面积的接触，所述大面积的接触又负责所述管11与所述箔14之间的高效的热传导。
图4示出盖壁8的一部分的剖视图，在该部分上可明显看出，所述管11是如何被压入到所述箔14中的。
此外，如图3所示，所述管11的在两个角之间延伸的段可以稍稍弯曲并且尽管如此仍在其整个长度上接触所述箔14。因此，即使所述箔14的传热系数比传统的铝箔低，但通过所述管11、所述管14和所述内容器的所述壁8、9、10构成的热交换器的效率与传统的、使用铝箔作为制冷介质管与内容器壁之间的热分配层的蒸发器的效率相当。
但是在实际中没有问题的是，所述箔14也具有至少等同的传热系数。如果所述箔14由纯石墨制成，则100至200μm就足以实现约0.5Wm-2K-1的传热系数，该传热系数相当于30μm厚度的传统铝箔的传热系数。所述层厚度相应于约100至200mg/cm2的石墨量，并且认为，即使在石墨填充的箔中，相应的石墨量也足以实现相同高度的热传递系数。
代替柔性箔14地，也可以设置塑料板16作为所述管11与所述壁7、8、9和/或10之间的热分配层，所述塑料板的热导率通过添加石墨提高。虽然可添加到大多数塑料中而不影响所述塑料的强度的石墨的量是有限的，但是塑料板16的热导率一般比纯石墨的热导率小得多。但是该缺点的影响很小，因为合适的塑料可物美价廉地得到，从而可实现对于实际应用足够的至少0.4瓦特每平方米开尔文的传热系数，其方式是，足够大地选择塑料板16的厚度。在实际中，所述板16的约1至2mm的厚度就足以安装所需的约100至200mg/cm2的石墨量。
然而，塑料板16的显著优点在于，如图5中所示，在塑料板上可成形上凸起17，所述凸起夹紧所述管11并且通过这种方式负责所述管11与所述板16之间的有效热传递。这种凸起例如可构造为钩，其将所述管压到所述板上；优选的是图5中所示的构型，其中，所述凸起17构造为长形延伸的肋，它们分别成对地限定一个槽的边界，所述管11夹紧在所述槽中。为了进一步改善热传导，图5中的肋形凸起17具有彼此面对的凹下法兰18，所述法兰的曲率半径分别相应于所述管11的外半径，从而使得所述法兰18和所述管11在管圆周的多于一半的长度上接触。
图6以斜下方的透视图示出按照本发明的另一进一步方案的冷冻格内容器。所述内容器的盖壁、底部壁和侧壁8、9、10（如参照图1至3所描述的那样）蒙上一层含石墨的箔14，并且制冷介质管11的在图6中虚线示出的区段19与所述箔14接触地螺旋线形地缠绕在所述壁8、9、10上。因为所述管11不像在所述区段19的情况中那样通过缠绕固定在所述内容器的后壁7上，所以在此板16以参照图5描述的方式粘接上并且所述管11的蜿蜒曲折地在所述板16上延伸的区段20分别夹紧在从所述板16突出的凸起17之间。由此，所述冷冻格可以被从五个侧同时冷却；热量仅仅可通过其敞开的前侧侵入。
为了补偿所述敞开的前侧上的热渗入并且在冷冻格中得到尽可能均匀的温度分布，值得期望的是，在其中敷设所述管11的厚度在至少底部壁9的前部区域中增大。但是，在单个壁上的这种提高的敷设厚度不能利用螺旋线形地缠绕在所述壁8、9、10上的管区段19实现。为了仍然能够增大底部壁9的前部区域中的敷设厚度，在此安置一个由含石墨塑料制成的第二板21：其可以粘接在所述箔14上，或者所述箔14在由所述板21占据的面上开设缺口。缠绕在所述壁8、9、10上的管区段19的段22沿所述塑料板的纵向方向在该塑料板21上延伸。在所述管区段22的两侧形成凸起17的对，所述凸起夹紧在与所述管段21平行的管段23、24之间。这些管段23、24彼此并且与所述管区段19的端部通过拱形部25、26连接。沿着底部壁与侧壁9、10之间的棱边15延伸的管段27是通往在所述后壁7上延伸的管的连接。

Claims (15)

1.一种用于制冷设备的蒸发器，具有：引导制冷介质的管（11）；至少一个承载板（7，8，9，10），所述管（11）固定在所述承载板上；和设置在所述管（11）与所述承载板（7，8，9，10）之间的热分配层（14，16，21），其特征在于，所述热分配层（14，16，21）含有石墨。
2.根据权利要求1所述的蒸发器，其特征在于，所述热分配层（14，16，21）的石墨含量为至少100mg/cm2、优选至少200mg/cm2。
3.根据权利要求1或2所述的蒸发器，其特征在于，所述热分配层（14，16，21）具有至少0.4Wm-2K-1的传热系数。
4.根据权利要求1、2或3所述的蒸发器，其特征在于，所述管（11）在所述热分配层（14）的凹陷部中延伸。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述热分配层包括由基本上纯石墨制成的箔（14）。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述热分配层包括石墨填充的塑料箔（14）。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述热分配层包括含石墨的塑料板（16，21）。
8.根据权利要求7所述的蒸发器，其特征在于，所述塑料板（16，21）具有夹紧所述管（11）的凸起（17）。
9.根据权利要求8所述的蒸发器，其特征在于，所述凸起（17）具有彼此成对地对置的凹下法兰（18）。
10.根据权利要求8或9所述的蒸发器，其特征在于，所述凸起（17）构造为沿着所述管（11）延伸的肋。
11.一种制冷设备，特别是家用制冷设备，具有根据以上权利要求中任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述承载板（7，8，9，10）形成所述制冷设备的冷藏格或冷冻格的壁。
12.根据权利要求11所述的制冷设备，其特征在于，所述冷冻格的至少两个壁（7，8，9，10）是热交换器的承载板，并且所述热分配层（14，16，21）在所述壁（7，9）的第一壁上包括石墨填充的塑料板（16，21）并且在第二壁（9）上包括箔（14）。
13.根据权利要求12所述的制冷设备，其特征在于，所述管（11）在所述第一壁（9）上敷设得比在第二壁（10）上密。
14.根据权利要求12或13所述的制冷设备，其特征在于，所述第一壁是冷冻格容器的后壁（7）或底部壁（9）。
15.一种制冷设备，其具有根据权利要求1至10中任一项所述的蒸发器，其特征在于，所述承载板自由地设置在所述制冷设备的内空间中。
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