DE10107653A1 - Haushaltskältegerät und Verflüssigerrohr dafür - Google Patents

Abstract

Ein Haushaltskältegerät umfasst einen von einem thermisch isolierenden Gehäuse umgebenden Innenraum und eine Kältemaschine zum Kühlen des Innenraums, die einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Verflüssiger (1) zum Abgeben von aus dem Innenraum abgeführter Wärme mit wenigstens einem von Kältemittel durchströmbaren Rohr (2) aufweist. An einer Umfangsfläche des Rohrs (2) sind Kühllamellen (4) durch Aufschmelzen und Erstarren von Material in Kontakt mit dem Rohr (2) und den Kühllamellen (4) befestigt. In einem Rohr für einen solchen Verflüssiger kann ein Verwirbelungskörper angeordnet sein, der eine Strömung des Kältemittels mit einer zur Längsrichtung des Rohrs (2) senkrechten Geschwindigkeitskomponente erzwingt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät mit einem von einem thermisch isolierenden Gehäuse umgebenden Innenraum und einer Kältemaschine zum Kühlen des Innenraums, die einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Verflüssiger aufweist, der von einem Kältemittel durchströmbar ist, das durch Kondensieren in dem Verflüssiger aus dem Innenraum abgeführte Wärme nach außen abgibt, sowie ein in einem solchen Verflüssiger einsetzbares Verflüssigerrohr.

Ein Kältegerät mit einem Verflüssiger ist z. B. aus DE 199 07 077 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Gerät ist der Verflüssiger in einer belüfteten Kammer unterhalb des thermisch isolierten Gehäuses des Kältegeräts untergebracht. Er ist als ein einfaches Rohr ausge­ bildet, das in der Kammer viele Male hin und zurück verläuft.

Für einen Energie sparenden Betrieb des Kältegeräts ist es wichtig, dass das Kältemittel am Ausgang des Verflüssigers eine möglichst niedrige Temperatur erreicht. Hierfür sind bei den bekannten Verflüssigern erhebliche Rohrlängen erforderlich.

Um den Wärmeaustausch zwischen dem Verflüssiger und der ihn umströmenden Luft zu effektivieren, ist es bekannt, die einzelnen Rohrwindungen des Verflüssigers oder auch parallele Verflüssigerrohre durch Drähte zu verbinden. Eine solche Konstruktion ist z. B. in GB 2 310 034 A abgebildet. Aus Gründen der mechanischen Stabilität bestehen die Drähte im allgemeinen aus Stahl, der eine im Vergleich zu anderen Metallen relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit hat. Der Beitrag der Drähte zur Effektivierung des Wärme­ austauschs ist nicht optimal.

EP 0 383 221 A2 zeigt ein Haushaltskältegerät mit einem Verflüssiger, bei dem Lamellen am Verflüssigerrohr montiert sind, um die für den Wärmeaustausch zur Verfügung ste­ hende Fläche zu vergrößern. Diese Lamellen sind im allgemeinen auf das Verflüssiger­ rohr aufgesteckt, so dass zwischen dem Rohr und den Lamellen ein erheblicher Wärme­ übergangswiderstand auftritt, der die Wirksamkeit der Lamellen einschränkt.

Ein Problem dieser Verflüssigerkonstruktion ist auch, dass die Lamellen, um einen festen Halt zu finden, auf wenigstens zwei Rohre gleichzeitig aufgesteckt sein müssen und da­ durch, wenn diese Rohre vom Kältemittel in Reihe durchströmt werden, eine uner­ wünschte Wärmebrücke zwischen stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bereichen des Verflüssigers bilden. Ein zu kleiner Wärmeübergangswiderstand zwischen Rohr und La­ melle ist daher bei dieser Verflüssigerkonstruktion nicht vorteilhaft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Haushaltskältegerät vom eingangs angege­ benen Typ anzugeben, bei dem ein hoch effizienter Wärmeaustausch zwischen dem Verflüssiger und der Umgebung möglich ist, so dass ein sehr guter Wirkungsgrad des Kältegeräts erreicht werden kann und/oder der Verflüssiger des Kältegeräts sehr kompakt gebaut werden kann.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Haushaltskältegerät mit dem Merkmal des Anspruchs 1. Durch die stoffschlüssige Ankopplung der Kühllamelle an die Umfangsfläche des Roh­ res ist der wärmeleitende Kontakt zwischen der Kühllamelle und dem Rohr besonders intensiv. Zugleich sind Fehlstellen in der wärmeleitenden Ankopplung zwischen beiden Bauteilen zumindest weitestgehend ausgeschlossen, so daß der Wärmeübergang vom Rohr auf die Kühllamelle besonders ausgeprägt und großflächig erfolgt.

Besonders einfach herstellbar ist ein erfindungsgemäßer Verflüssiger bei gleichzeitig be­ sonders intensiver wärmetechnischer Ankopplung zwischen dem Rohr und der Kühlla­ melle, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Kühllamelle durch spanlose Formgebung der Wandung des Rohres erzeugt ist.

Unter spanlose Formgebung der Rohrwandung soll hier z. B. das Umformen in Art eines Gewindewalzvorganges verstanden sein.

Vorzugsweise sind die Kühllamellen an der Umfangsfläche des Rohrs durch Aufschmel­ zen und Erstarren von Material im Kontakt mit dem Rohr und den Kühllamellen befestigt. Hierdurch wird ein absolut kontinuierlicher Übergang zwischen dem Material des Rohrs und dem der Kühllamellen mit einem minimalen Wärmeübergangswiderstand geschaffen, der einen hoch effizienten Wärmeaustausch zwischen dem in dem Rohr strömenden Kältemittel und der Umgebung ermöglicht.

Die Verbindung zwischen Rohr und Kühllamellen kann also insbesondere durch Löten oder Schweißen hergestellt werden. Dabei kann es sich bei dem aufgeschmolzenen und wiedererstarrten Material um eigenes Material der Lamellen oder des Rohrs handeln, oder das Material hat die Funktion eines Lots, das hinzugefügt wird, um die Verbindung zwi­ schen Rohr und Lamellen herzustellen.

Vorzugsweise sind die Kühllamellen durch wenigstens einen wendelartig am Rohr mon­ tierten Steg gebildet. Die wendelartige Anordnung erlaubt es, den Steg in einem kontinu­ ierlichen Prozeß über eine Vielzahl von Windungen hinweg an dem Rohr zu befestigen.

Im Interesse einer guten Wärmeleitfähigkeit bestehen das Rohr und die Lamellen im we­ sentlichen aus Kupfer.

In Folge des effektivierten Wärmeaustauschs kann das Verflüssigerrohr bei dem erfin­ dungsgemäßen Kältegerät wesentlich kürzer bleiben als bei herkömmlichen Konstruktio­ nen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Verflüssiger aus einer Mehrzahl von Kühllamellen tragenden gradlinigen Rohren zusammenzusetzen, die in Reihe verbunden werden. Zur Verbindung der Rohre untereinander dienen vorzugsweise Rohrbögen die lamellenfrei bleiben, so dass an ihnen eine Halterung zur Befestigung des Verflüssigers am Rahmen des Kältegeräts angreifen kann.

Um trotz der reduzierten Rohrlänge des Verflüssigers eine ausreichende Verweildauer des Kältemittels im Verflüssigerrohr zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, dessen In­ nendurchmesser gegenüber herkömmlichen Konstruktionen zu vergrößern. Dies führt jedoch dazu, dass aus mittigen Bereichen des Verflüssigerrohrs, die von den Rohrwänden relativ weit entfernt sind, Wärme nur zögerlich nach außen abgegeben wird. Um dieses Problem zu beheben, wird ferner ein Rohr für einen Verflüssiger vorgeschlagen, das ins­ besondere zum Einsatz in einem Verflüssiger vom oben beschriebenen Typ geeignet ist. Dieses Rohr ist gekennzeichnet durch wenigstens einen in seinem Innern angeordneten Verwirbelungskörper, der eine Strömung des Kältemittels mit einer zur Längsrichtung des Rohrs senkrechten Geschwindigkeitskomponente erzwingt. Dieser Verwirbelungskörper bewirkt, dass Wärme aus dem inneren Bereich des Verflüssigerrohr nicht allein durch Diffusion, sondern durch Bewegung des Kältemittels selbst aus dem inneren Bereich in Richtung der Wände des Rohrs abgeführt wird.

Dieser Verwirbelungskörper hat vorzugsweise die Form einer Schraube oder eines in Längsrichtung verdrillten Bandes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Verflüssigers für ein Haushaltskältegerät;

Fig. 2 eine zum Teil geschnittene Ansicht des Rohrs des Verflüssigers aus Fig. 1 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung; und

Fig. 3 eine teilgeschnittene Ansicht des Rohrs gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Verflüssigers für ein Haushaltskältegerät. Das in der Figur nicht dargestellte Haushaltskältegerät umfasst einen von einem thermisch isolierenden Gehäuse umgebenen Innenraum und eine Kältemaschine zum Kühlen die­ ses Innenraums. Da ein solches Kältegerät hinlänglich bekannt ist, nicht zuletzt aus der bereits zitierten DE 109 07 077 A1, wird auf seinen Aufbau hier nicht weiter im Detail ein­ gegangen.

Der außerhalb des gekühlten Gehäuses angeordnete Verflüssiger 1 ist aus einer Mehr­ zahl geradliniger Rohre 2 aufgebaut, hier vier Stück, die durch jeweils einen Winkel von 180° beschreibende Rohrbögen 3 in Reihe verbunden sind und von einem Kältemittel durchströmt werden. An der Außenwand der Rohre 2 ist jeweils eine Kühllamelle 4 wen­ del- bzw. schraubenlinienförmig in einer Vielzahl von Windungen um das Rohr 2 montiert. Alternativ könnten auch zwei oder mehr Lamellen mit einer entsprechend ihrer Zahl ver­ größerten Gewindesteigung angebracht sein. Die Montage der Lamelle 4 kann z. B. erfol­ gen durch Anschweißen oder -löten eines ursprünglich geradlinigen Bandes oder Stegs an die Umfangsfläche des Rohrs 2, wobei an der der Umfangsfläche des Rohrs zuge­ wandten Seite des Bandes eine (in der Figur nur an einer Stelle durch Linien 5 angedeutete) Kräuselung erzeugt wird, um so dass ursprünglich geradlinige Band in eine gekrümmte Form zu bringen und mit der gesamten Länge seines einen Längsrandes an der Um­ fangsfläche des Rohrs 2 befestigen zu können.

Die Befestigung der Lamelle 4 durch Löten oder Schweißen gewährleistet einen geringen Wärmeübergangswiderstand vom Rohr 2 auf die Lamelle 4 und damit einen effektiven Wärmeaustausch zwischen dem das Rohr 2 durchströmenden Kältemittel und der die Lamelle 4 umströmenden Umgebungsluft. Dies ermöglicht es, die Rohrlänge des Verflüs­ sigers 1 bei gleichbleibenden oder sogar vergrößertem Rohrdurchmesser kürzer zu halten als bei herkömmlichen Verflüssigern.

Die Lamellen 4 von vom Kältemittel nacheinander durchströmten Rohren 2 berühren ein­ ander nicht, so dass ein direkter Wärmefluss von einem Rohr 2 zum nächsten über die Lamellen 4 ausgeschlossen ist.

Die Rohrbögen 3 tragen keine Stege, zum einen weil es bei einem gekrümmten Rohrab­ schnitt wesentlich schwieriger ist, Stege in der oben beschriebenen Weise zu befestigen, als bei einem geradlinigen, bzw. weil es sehr schwierig ist, ein Rohr nach dem Befestigen der Stege 4 nachträglich zu krümmen, zum anderen, weil die Rohrbögen 3 als Angriffs­ punkte für Befestigungselemente, hier als Schellen 6 dargestellt, dienen, mit denen der Verflüssiger an einem (nicht dargestellten) Rahmen des Kältegeräts befestigt ist.

Einer ersten, einfachen Ausgestaltung der Erfindung zufolge können die Rohre 2 im In­ nern in herkömmlicher Weise hohl sein. Einer Weiterentwicklung der Erfindung zufolge ist allerdings vorgesehen, dass in dem Rohr 2 jeweils wenigstens ein Verwirbelungskörper angeordnet ist, der eine Strömung des Kältemittels mit einer zur Längsrichtung des Rohrs senkrechten Geschwindigkeitskomponente erzwingt. Beispiele für einen solchen Verwir­ belungskörper sind jeweils in den Ansichten der Figs. 2 und 3 gezeigt.

Fig. 2 zeigt ein teilweise aufgeschnittenes Rohr 2 mit einem sich im Innern über die ge­ samte Länge des Rohrs 2 erstreckenden Verwirbelungskörper in Form einer Schraube oder Schnecke 7. Die Schnecke 7 ist einfach von einem Ende des Rohrs 2 her in das Rohr 2 eingeschoben, bevor daran ein Rohrbogen 3 oder ein (in der Figur nicht gezeigtes) Ansatzstück zum Anschluss des Verflüssigers an andere Elemente des Kältemittelkreislaufs des Haushaltskältegeräts montiert wurde. Die Schnecke 7 hat einen langzylindri­ schen Kern 8, an dessen Umfangsfläche ein wendelartiger Steg 9 in ähnlicher Weise wie die Lamelle 4 an der Umfangsfläche des Rohrs 2 angeordnet ist. Die Schnecke 7 zwingt das Kältemittel auf seinem Weg durch das Rohr 2 auf eine schraubenlinienförmige Bahn, in der es ständig durchwirbelt wird, so dass sich kein nennenswerter Temperaturgradient in radialer Richtung des Rohrs ausbilden kann.

Die Schnecke 7 kann durchaus ein radiales Spiel in Bezug auf die Innenwand des Rohrs 2 aufweisen, denn für die gewünschte Verwirbelung des Kältemittels kann es sogar von Vorteil sein, wenn nicht das gesamte Kältemittel dem von der Schnecke 7 vorgegebenen schraubenlinienförmigen Weg folgt, sondern ein Teil des Kältemittels jeweils Spalte zwi­ schen dem äußeren Rand des Stegs 9 und der Innenwand des Rohrs 2 passiert.

In einem in der Einbaulage des Rohrs 2 im Kältegerät unten liegenden Umfangsbereich der Schnecke 7 kann es sogar zweckmäßig sein, Aussparungen in Form von kleinen Boh­ rungen oder Kerben am äußeren Umfang des Stegs 9 zu schaffen, die es kondensiertem Kältemittel ermöglichen, das Rohr 2 auf geradem Wege zu durchfließen.

Wie Fig. 3 zeigt, ist es auch möglich, die Schnecke 7 durch ein gewendeltes Band 10 aus einem steifen Material zu ersetzen, das in das Rohr 2 eingeschoben ist.

Im Gegensatz zum Rohr 2 und der daran befestigten Lamelle 4, die im Interesse eines effektiven Wärmeaustausch aus einem sehr gut wärmeleitenden Material wie etwa Kupfer bestehen sollten, ist bei den Verwirbelungskörpern 7 bzw. 10 der Wärmefluss durch die Verwirbelungskörper selbst hindurch vernachlässigbar. Diese können daher aus einem weitgehend beliebigen festen Material bestehen, das lediglich gegen das verwendete Kältemittel und seine Temperatur bei ausreichender Festigkeit beständig sein muss. Sie können daher auch preiswert aus Stahl oder einem temperaturbeständigen Kunststoff­ material gefertigt sein.

Claims (9)

1. Haushaltskältegerät mit einem von einem thermisch isolierenden Gehäuse um­ gebenen Innenraum und einer Kältemaschine zum Kühlen des Innenraums, die einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Verflüssiger (1) zum Abgeben von aus dem Innenraum abgeführter Wärme mit wenigstens einem von Kühlmittel durchströmbaren Rohr (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) entlang seiner Umfangsfläche wenigstens eine Kühllamelle (4) zumindest weitestgehend stoffschlüssig in wärmeleitenden Kontakt trägt.

2. Haushaltskältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlla­ melle (4) durch spanlose Formgebung der Wandung des Rohres (2) erzeugt ist.

3. Haushaltskältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlla­ melle (4) durch Aufschmelzen und Erstarren von Material in wärmeleitendem Kontakt mit dem Rohr (2) und der Kühllamelle (4) befestigt ist.

4. Haushaltskältegerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühllamelle (4) durch einen wendelartig am Rohr (2) montierten Steg gebildet ist.

5. Haushaltskältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Rohr (2) und die wenigstens eine Lamelle (4) im wesent­ lichen aus Kupfer bestehen.

6. Haushaltskältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Verflüssiger (1) aus einer Mehrzahl von in Reihe verbun­ denen, Kühllamellen (4) tragenden geradlinigen Rohren (2) zusammengesetzt ist.

7. Haushaltskältegerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gerad­ linigen Rohre (2) durch lamellenfreie Rohrbögen (3) verbunden sind.

8. Rohr für einen Verflüssiger, insbesondere nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Rohrs (2) wenigstens ein Verwirbelungskörper (7; 10) angeordnet ist, der eine Strömung des Kältemittels mit einer zur Längsrichtung des Rohrs (2) senkrechten Geschwindigkeitskompo­ nente erzwingt.

9. Rohr nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verwirbelungskörper die Form einer Schraube bzw. Schnecke (7) oder eines in Längsrichtung des Rohres (2) verdrillten Bandes (10) hat.