DE102006061154A1

DE102006061154A1 - Wärmetauscheraggregat

Info

Publication number: DE102006061154A1
Application number: DE102006061154A
Authority: DE
Inventors: Matthias Dr. Mrzyglod; Walter V. D. Woldenberg
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-06-26
Also published as: CN101568774A; CN101568774B; US20100077782A1; RU2451883C2; WO2008077699A1; RU2009125198A; EP2126484A1

Abstract

Ein Wärmetauscheraggregat für ein Kältegerät weisterstreckende Rohrleitung (7) auf, die durch eine Drosselstelle (10) in einen Verdampfer (5) und einen Verflüssiger (4) unterteilt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wärmetauscheraggregat mit einer sich auf einem wärmeleitenden Substrat erstreckenden Rohrleitung. Wärmetauscher mit einem solchen Aufbau sind im Kältegerätebau als Verdampfer, zum Kühlen eines Innenraums eines Kältegeräts durch in der Rohrleitung bei niedrigern Druck verdampfendes Kältemittel, weit verbreitet.
Ein zweiter Typ von in einem Kältegerät eingesetzten Wärmetauscher ist der Verflüssiger, in dem das Kältemittel bei hohem Druck unter Abgabe von Wärme an die Umgebung kondensiert.
Diese beiden Wärmetauscher müssen beim Zusammenbau eines Kältegeräts mit einem Verdichter zu einem hermetisch dichten Kältemittelkreislauf zusammengefügt werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist, ein Wärmetauscheraggregat für ein Kältegerät zu schaffen, das den Aufbau eines Kältemittelkreislaufs mit verminderten Aufwand ermöglicht.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einem Wärmetauscheraggregat mit einer sich auf einem wärmeleitenden Substrat erstreckenden Rohrleitung die Rohrleitung durch eine Drosselstelle in einen Verdampfer und einen Verflüssiger unterteilt ist.
Es genügt somit gemäß der vorliegenden Erfindung, eine einzige, einstückig ausgebildete Rohrleitung auf einem Substrat anzubringen oder auszubilden, um auf diese Weise gleich beide Wärmetauscher eines Kältegeräts zu erhalten. Herkömmlicherweise erforderliche Montageschritte des Verbindens der Wärmetauscher untereinander entfallen. Die monolithische Realisierung der beiden Wärmetauscheraggregate vereinfacht darüber hinaus den Einbau der Wärmetauscher in einem Gehäuse, da an Stelle zweier getrennter Wärmetauscher und einer diese verbindenden Leitung nur noch ein einziges Aggregat positioniert und befestigt werden muss.
Vorzugsweise umfasst das Substrat zwei durch ein gekrümmtes Zwischenstück verbundene plattenförmige Abschnitte, wobei der Verdampfer auf einem ersten und der Verflüssiger auf einem zweiten der Abschnitte angeordnet ist. So können die einzelnen Abschnitte großformatig gemacht werden, und, wenn nötig, kann jeder einzelne von Ihnen die Abmessungen einer Gehäusewand des Kältegeräts haben.
Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge treffen die plattenförmigen Abschnitte an dem Zwischenstück rechtwinklig aufeinander. Dadurch ist es möglich, die Abschnitte an jeweils verschiedenen Wänden des Kältegerätegehäuses, insbesondere einer Rückwand und einer Seitenwand, zu platzieren. In der Umgebung des Zwischenstücks erstreckt sich die Platte zweckmäßigerweise durch eine Isolationsschicht des Kältegerätegehäuses, so dass der Verdampfer auf der Innenseite und der Verflüssiger auf der Außenseite der Isolationsschicht zu liegen kommen.
Das Zwischenstück ist zweckmäßigerweise lokal durchbrochen, um einen Wärmeaustausch zwischen Verflüssiger und Verdampfer zu begrenzen.
Die Drosselstelle erstreckt sich dann zweckmäßigerweise über das Zwischenstück.
Um die Drosselstelle zu bilden, kann die Rohrleitung lokal eingedrückt sein. So kann insbesondere eine einheitliche, zusammenhängende Rohrleitung für den Verdampfer und den Verflüssiger verwendet werden.
Ein stromabwärtiger Rohrabschnitt des Verflüssigers und/oder ein Rohrabschnitt, in dem die Drosselstelle gebildet ist, verläuft vorzugsweise benachbart zu einem stromabwärtigen Rohrabschnitt des Verdampfers. Auf diese Weise kann in dem stromabwärtigen Rohrabschnitt des Verdampfers zirkulierendes Kältemittel in dem stromabwärtigen Rohrabschnitt des Verflüssigers oder dem Rohrabschnitt der Drosselstelle zirkulierendes Kältemittel vor dessen Eintritt in den Verdampfer vorkühlen.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Kältegerät mit einem Gehäuse und einem Wärmtauscheraggregat der oben definierten Art. in einem solchen Kältegerät können der Verdampfer und der Verflüssiger an benachbarten Wänden des Gehäuses oder auch an einer gleichen Wand angeordnet sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Kältegeräts mit einem erfindungsgemäßen Wärmetauscheraggregat;
2 einen vergrößerten Schnitt durch eine Gehäuseecke des Kältegeräts;
3 einen Schnitt durch die Drosselstelle eines erfindungsgemäßen Wärmetauscheraggregats; und
4 eine Draufsicht auf eine zweite Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Wärmetauscheraggregats.
1 zeigt in halb transparenter Darstellung ein Kältegerät von an sich bekannter Gestalt mit einem Korpus 1, einer Tür 2 und einer in einem unteren hinteren Bereich des Korpus 1 ausgesparten Nische 3, in der ein Verdichter untergebracht ist. Ein Wärmetauscheraggregat umfasst einen Verflüssiger 4, der an der Rückseite des Korpus 1 freiliegt und diese Rückseite oberhalb der Nische 3 großenteils ausfüllt, sowie einen Verdampfer 5, der sich entlang einer Seitenwand des Korpus 1 in unmittelbarer Nachbarschaft zu dessen Innenraum erstreckt. Das Wärmetauscheraggregat hat ein einteiliges Substratblech 15 in Form einer entlang einer vertikalen Kante 6 abgewinkelten Platte, z. B. aus Aluminium. Über dieses Substratblech erstreckt sich eine Rohrleitung 7 einstückig von einem Einlass 8 des Verflüssigers zu einem Auslass 9 des Verdampfers 5. Die Rohrleitung 7 kreuzt die vertikale Kante 6 in der Nähe von deren oberem Ende. Durch den an der Kante 6 abgeknickten Verlauf bildet die Rohrleitung 7 an dieser Stelle eine Drossel 10, an der der Druck des zirkulierenden Kältemittels abrupt abfällt. Indem das Kältemittel in dem stromaufwärts von der Drossel 10 liegenden Teil der Rohrleitung 7 unter hohem Druck steht, wirkt dieser Teil als Verflüssiger, während der stromabwärts liegende, unter niedrigem Druck stehende Teil als Verdampfer wirkt.
2 zeigt einen horizontalen Schnitt durch die Drossel 10 und deren Umgebung in zwei zueinander parallelen Ebenen I, II. Eine Grenze zwischen den zwei Ebenen ist durch eine strichpunktierte Linie in 2 angedeutet. Rechts oberhalb der Linie verläuft die Schnittebene I durch die Rohrleitung 7; links darunter verläuft die Schnittebene II oberhalb der Rohrleitung 7. Die Drossel 10 entsteht, indem zuerst die Rohrleitung auf dem zunächst noch ebenen Substratblech durch Kleben oder Löten befestigt wird und anschließend das Substratblech zusammen mit der darauf befestigten Rohrleitung 7 gebogen wird, um die vertikale Kante 6 zu bilden. Diese Verformung führt zwangsläufig zu einer Abflachung des Rohrs 7 an der Kante 6 und zu einer Verengung von dessen Querschnitt.
Während in der in Höhe der Rohrleitung 7 verlaufenden Schnittebene I das Substratblech sich kontinuierlich zwischen Verflüssiger 4 und Verdampfer 5 erstreckt, um die Verengung der Rohrleitung 7 beim Biegen zu erzwingen, sind außerhalb dieser Ebene Ausschnitte 11 in dem Substratblech gebildet, die es entlang der vertikalen Kante 6 schwächen und so die Ausbildung eines scharfen Knicks begünstigen. Die Schnittebene II verläuft durch einen solchen Ausschnitt 11. Die Ausschnitte 11 sind darüber hinaus wirksam, um Wärmefluss über das Substratblech zwischen Verflüssiger 4 und Verdampfer 5 bzw. zwischen der Umgebung und dem Innenraum des Kältegeräts zu begrenzen.
Während der Verflüssiger 4 an der Außenseite einer Isolationsmaterialschicht 12 der Rückwand liegt, erstreckt sich ein an die vertikale Kante 6 angrenzender Randstreifen 13 des Verdampfers 5 durch diese Isolationsmaterialschicht 12, so dass der Hauptteil des Verdampfers 5 auf der Innenseite der Isolationsmaterialschicht, in unmittelbarem Kontakt mit einer Innenbehälterwand 14, verläuft.
Anstatt durch ein Abknicken der Rohrleitung 7 an einer Grenze zwischen Verflüssiger und Verdampfer, wie in 2 gezeigt, kann eine Drossel auch in einem planaren Abschnitt der Rohrleitung 7 durch lokales Flachdrücken der Rohrleitung gebildet sein. 3 zeigt einen Schnitt durch eine solche Drosselstelle 10, die durch Flachdrücken der Rohrleitung 7 mit Hilfe eines Stempels oder hier einer schmalen, parallel zur Rohrleitung 7 verlaufenden Klinge erhalten ist. Der Druckabfall an einer solchen Drosselstelle 10 kann durch Variieren von deren Länge exakt gesteuert werden; insbesondere ist es leicht möglich, eine solche Drosselstelle 10 an einem fertigen Wärmetauscheraggregat nachträglich zu verlängern, wenn sich der an ihr erreichte Druckabfall als unzureichend erweist. Eine solche durch Flachdrücken erhaltene Drosselstelle 10 kann insbesondere an dem den Randstreifen 13 in 2 kreuzenden Abschnitt der Rohrleitung 7 gebildet sein.
Eine abgewandelte Ausgestaltung eines Wärmetauscheraggregats gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 4 in Draufsicht in einem planaren Zustand, vor dem Einbau in ein Kältegerät, gezeigt. Das Substratblech 15 dieses Wärmtauscheraggregats ist durch zwei Gruppen von Ausschnitten 11 in Verflüssiger 4, Verdampfer 5 und einen Zwischenabschnitt in Form eines schmalen, sich zwischen Verflüssiger 4 und Verdampfer 5 erstreckenden Streifens 16 gegliedert. Die Rohrleitung 7 verläuft vom Einlass 8 in der linken unteren Ecke des Substratblechs 15 zunächst in Mäandern von oben nach unten über den gesamten Verflüssiger 4, geht dann auf den Streifen 16 über, verläuft über dessen gesamte Länge nach oben, und anschließend in Mäandern von oben nach unten über den Verdampfer 5. Anschließend verläuft die Rohrleitung 7 wieder aufwärts, um in der Nähe des oberen Endes des Streifens 16 wieder zurück auf diesen zu wechseln und auf dem Streifen 16 abwärts zum Auslass 9 zu verlaufen. Es verlaufen somit auf dem Streifen 16, durch die Ausschnitte 11 sowohl vom Verflüssiger 4 als auch vom Verdampfer 5 isoliert, zwei parallele Rohrleitungsabschnitte 17, 18. Kältemittel, das im Abschnitt 17 der am Eingang des Verdampfers 5 gebildeten Drossel 10 zustrebt, wird so im Gegenstrom von über den Abschnitt 18 aus dem Verdampfer herausströmenden Kältemittel vorgekühlt. So wird einerseits eine niedrige Temperatur am stromabwärtigen Ende der Drossel 10 erzielt und andererseits ist dafür gesorgt, dass am Auslass 9 aus dem Wärmetauscheraggregat austretendes Kältemittel warm genug ist, so dass keine Taubildung an einer sich vom Auslass 9 zum Verdichter erstreckenden Rohrleitung zu befürchten ist.
Durch rechtwinkliges Abbiegen des Substratblechs 15 entlang einer Gruppe von Ausschnitten 11 kann eine vertikale Kante 6 gebildet werden, die einen Einbau des Wärmetauscheraggregats wie in 1 gezeigt ermöglicht. Abbiegen des Substratblechs entlang beider Gruppen von Ausschnitten 11 ergibt zueinander parallele Verflüssiger und Verdampfer, die z. B. beide an der Rückwand des Kältegeräts platziert werden können, wobei dann der Zwischenraum zwischen Verflüssigen 4 und Verdampfer 5 mit dem Isolationsmaterial 12 ausgeschäumt wird.

Claims

Wärmetauscheraggregat für ein Kältegerät mit einer sich auf einem wärmeleitenden Substrat (15) erstreckenden Rohrleitung (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (7) durchgehend verlaufend ausgebildet und durch eine Drosselstelle (10) in einen Verdampfer (5) und einen Verflüssiger (4) unterteilt ist.
Wärmetauscheraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (15) zwei durch ein gekrümmtes Zwischenstück (6) verbundene plattenförmige Abschnitte umfasst und dass der Verdampfer (5) auf einem ersten und der Verflüssiger (4) auf einem zweiten der Abschnitte angeordnet ist.
Wärmetauscheraggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Abschnitte an dem Zwischenstück (6) rechtwinklig aufeinander treffen.
Wärmetauscheraggregat nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (6) lokal durchbrochen (11) ist.
Wärmetauscheraggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (10) sich über das Zwischenstück (6) erstreckt.
Wärmetauscheraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (7) einstückig ausgebildet und lokal eingedrückt ist, um die Drosselstelle (10) zu bilden.
Wärmetauscheraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein stromabwärtiger Rohrabschnitt (17) des Verflüssigers (4) und/oder ein Rohrabschnitt, in dem die Drosselstelle (10) gebildet ist, benachbart zu einem stromabwärtigen Rohrabschnitt (18) des Verdampfers (5) verläuft.
Kältegerät mit einem Gehäuse und einem Wärmetauscheraggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) und der Verflüssiger (4) an benachbarten Wänden des Gehäuses angeordnet sind.
Kältegerät mit einem Gehäuse und einem Wärmetauscheraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (5) und der Verflüssiger (4) an einer gleichen Wand des Gehäuses angeordnet sind.