DE102007062022A1 - The refrigerator - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einem Kältegerät mit einem gekühlten Innenraum (6) und einem Kühlkreislauf für ein Kältemittel, der einen plattenförmigen Verdampfer (5) in dem gekühlten Innenraum (6), sowie einen Verdichter (2) für das Kältemittel und einen plattenförmigen Verflüssiger (3) an der Außenseite des Kältegeräts (1) aufweist. Erfindungsgemäß ist der Verflüssiger (3) und/oder Verdampfer (5) mit wenigstens einem Kanal (8, 9) für das Kältemittel und wenigstens einem an die Struktur des Kanals (8,9) angepassten Hohlraum (12, 13) für eine Wärmespeichermasse versehen.The invention relates to a refrigerator with a cooled interior (6) and a cooling circuit for a refrigerant, a plate-shaped evaporator (5) in the cooled interior (6), and a compressor (2) for the refrigerant and a plate-shaped condenser ( 3) on the outside of the refrigeration device (1). According to the invention, the condenser (3) and / or evaporator (5) is provided with at least one channel (8, 9) for the refrigerant and at least one cavity (12, 13) for a heat storage mass adapted to the structure of the channel (8, 9) ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The The invention relates to a refrigeration device according to Preamble of claim 1.
Um den Innenraum eines Kältegeräts zu kühlen ist üblicherweise ein Kühlkreislauf vorgesehen, in dem ein Kältemittel zirkuliert. Der Kühlkreislauf weist einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Expansionsdüse und einen Verdampfer auf. Der Verdichter und der Verflüssiger sind an der Außenseite des Kältegeräts vorgesehen, da von beiden Komponenten Wärme abgestrahlt wird. Der Verdampfer befindet sich dagegen im Innenraum. Das durch die Expansionsdüse entspannte Kältemittel triit dort in den gasförmigen Zustand über und kühlt dabei stark ab. Über den Verdampfer kann es nun Wärme aus dem Innenraum aufnehmen. In dem Verdichter wird das Kältemittel an der Außenseite des Kältegeräts komprimiert und dabei erhitzt. In dem Verflüssiger tritt das unter Druck stehende Kältemittel wieder in den flüssigen Aggregatzustand über und gibt dabei Wärme ab. Es ist die Aufgabe des Verflüssigers dem Kältemittel die Wärmeenergie zu entziehen und an die Umgebung abzugeben. Um den notwendigen Wärmeaustausch gewährleisten zu können, muss der Verflüssiger eine bestimmte Größe aufweisen, die insbesondere bei Einbaugeräten auf Kosten der Größe des gekühlten Innenraums geht.Around to cool the interior of a refrigerator is usually a cooling circuit provided in which a refrigerant circulated. The cooling circuit has a compressor, a condenser, an expansion nozzle and a Evaporator on. The compressor and the condenser are on the outside of the Refrigerating device provided, because of both components heat is emitted. The evaporator is on the other hand in the interior. That through the expansion nozzle relaxed refrigerant there in the gaseous Condition over and cool strong off. about The evaporator can now heat it pick up from the interior. In the compressor, the refrigerant is on the outside of the refrigerator compressed and heated up. In the liquefier occurs the pressurized refrigerant back in the liquid Physical state over and gives off heat. It is the task of the liquefier the refrigerant the heat energy to withdraw and deliver to the environment. To the necessary heat exchange guarantee to be able to must be the condenser have a certain size, especially for built-in appliances at the expense of the size of the refrigerated interior goes.
Der Verflüssiger muss grundsätzlich so konstruiert werden, dass die Wärmemenge, die während der Betriebszeit des Verdichters entsteht auch während der Betriebszeit des Verdichters abgeführt werden kann. Während der Ruhezeiten des Verdichters entsteht praktisch keine Wärme. In diesen Zeiten ist folglich auch keine Wärmeübertragung von dem Verflüssiger an die Umgebungsluft notwendig. Der Verflüssiger muss folglich so ausgelegt werden, dass die abzuführende Wärmemenge ausschließlich zu den Zeiten an die Umgebungsluft abgegeben wird, in denen der Verdichter betrieben wird.Of the condenser must basically be constructed so that the amount of heat during the Operating time of the compressor also arises during the operating time of the compressor Discharged compressor can be. While The rest periods of the compressor produces virtually no heat. In Consequently, there is no heat transfer from the condenser at these times the ambient air necessary. The condenser must therefore be designed so be that the payable heat exclusively is discharged to the ambient air at the times in which the Compressor is operated.
Es sind bereits Verflüssiger bekannt geworden, die mit einer Wärmespeichermasse gekoppelt sind. Bei solchen Verflüssigern wird eine Wärmespeichermasse verwendet, deren Wärmeaufnahmevermögen um ein Vielfaches größer als dasjenige von Luft ist. Auf diese Weise kann dem Kältemittel in kurzer Zeit eine wesentlich größere Wärmemenge als bei herkömmlichen Verflüssigern entzogen werden. Diese Wärmemenge wird zwischengespeichert und in den Stillstandszeiten des Verdichters langsam an die Umgebungsluft abgegeben.It are already liquefiers become known, which are coupled with a heat storage mass. In such liquefiers becomes a heat storage mass used their heat capacity by a Many times larger than that is air. In this way, the refrigerant can in a short time a much larger amount of heat than conventional condensers be withdrawn. This amount of heat is cached and in the downtime of the compressor slowly released into the ambient air.
Es sind auch bereits Verdampfer bekannt geworden, die in wärmeleitendem Kontakt mit einer Wärmespeichermasse stehen. Hier soll während der Laufzeiten des Verdichters nicht nur der Innenraum abgekühlt sondern auch der Wärmespeichermasse Wärmeenergie entzogen werden. In der folgenden Ruhephase des Verdichters kann die abgekühlte Wärmespeichermasse dem Innenraum weiterhin Wärme entziehen, so dass die Ruhephasen des Verdichters verlängert werden können.It Evaporators have also become known in heat-conducting Contact with a heat storage mass stand. Here should be during the running times of the compressor not only cooled the interior but also the heat storage mass heat energy be withdrawn. In the following rest phase of the compressor can the cooled heat storage mass the interior continues to heat Extract so that the rest periods of the compressor are extended can.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kältegerät mit einem Verflüssiger und/oder einem Verdampfer auszustatten, mit dem Wärmeenergie zwischen dem Kältemittel und einer Wärmespeichermasse sehr schnell und effektiv ausgetauscht und von der Wärmespeichermasse ebenso effektiv an die Umgebung abgegeben bzw. aus dem Innenraum aufgenommen werden kann. Weiterhin soll der Vertlüssiger und/oder Verdampfer kostengünstig zu fertigen sein.Of the Invention is based on the object, a refrigerator with a condenser and / or to equip an evaporator, with the heat energy between the refrigerant and a heat storage mass exchanged very quickly and effectively and from the heat storage mass as effectively delivered to the environment or from the interior can be included. Furthermore, the person and / or Evaporator cost-effective to be finished.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Kältegerät mit den Merkmalen von Anspruch 1. Dadurch, dass der Vertlüssiger und/oder Verdampfer wenigstens einen Kanal für das Kältemittel und wenigstens einen an die Struktur des Kanals angepassten Hohlraum für eine Wärmespeichermasse aufweist, kann innerhalb des Plattenverflüssigers und/oder Verdampfers ein schneller und effektiver Wärmeübergang zwischen dem Kältemittel und der Wärmespeichermasse erfolgen. Der Wärmeaustausch kann über eine große Fläche stattfinden, da sowohl der Kanal für das Kältemittel als auch der Hohlraum für die Wärmespeichermasse ein sehr günstiges Verhältnis zwischen Außenfläche und Volumen aufweisen.Is solved the task according to the invention by a refrigeration device with the Characteristics of claim 1. By virtue of the fact that the diffuser and / or evaporator at least one channel for the refrigerant and at least one cavity adapted to the structure of the channel for one Heat storage mass may be within the plate condenser and / or evaporator a fast and effective heat transfer between the refrigerant and the heat storage mass respectively. The heat exchange can over a big area take place because both the channel for the refrigerant and the cavity for the Heat storage mass a very cheap relationship between outer surface and Have volume.
In vorteilhafter Weise verläuft der Kanal mäanderartig, wobei der Hohlraum derart an den Verlauf des Kanals angepasst ist, dass sich der Hohlraum zumindest in einige der durch die Mäanderanordnung des Kanals gebildeten Mäanderlücken erstreckt, aber von dem Kanal räumlich getrennt ist. Durch die räumliche Trennung von Kanal und Hohlraum findet ein Wärmeaustausch zwischen beiden nur durch die Wärmeleiteigenschaften des Verdampfer- oder Verflüssigerwerkstoffs statt.In proceeds in an advantageous manner the channel meandering, wherein the cavity is adapted to the course of the channel, that the cavity at least in some of the through the meander arrangement the channel formed meandering gaps, but from the channel spatially is disconnected. By the spatial Separation of channel and cavity finds a heat exchange between both only by the heat conduction properties of the evaporator or condenser material instead of.
Durch die Wärmespeichermasse wird erreicht, dass während des Betriebs des Verdichters dem Kühlmittel mehr Wärme entzogen werden kann, als von dem Verflüssiger an die Umgebungsluft abgegeben wird. Diese Wärme wird in der Wärmespeichermasse zwischengespeichert. In den Zeiten in denen der Verdichter nicht arbeitet und normalerweise auch von dem Verflüssiger keine Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird, wird nun die von der Wärmespeichermasse zuvor aufgenommene Wärme wieder abgegeben. Damit wird durch den Verflüssiger über einen wesentlich längeren Zeitraum Wärme abgegeben. Der Verflüssiger kann daher kleiner ausgelegt und der vorhandene Raum besser genutzt werden.By the heat storage mass is achieved during that operation of the compressor removes more heat from the coolant can be than from the liquefier is released to the ambient air. This heat is in the heat storage mass cached. In the times when the compressor is not works and usually from the condenser no heat to the Ambient air is released, now that of the heat storage mass previously recorded heat again issued. This is done by the condenser over a much longer period of time Given off heat. The condenser can therefore be made smaller and the existing space better used.
Bei einem Verdampfer mit Wärmespeichermasse wird während des Betriebs des Verdichters nicht nur der Innenraum des Kältegeräts sondern auch die Wärmespeichermasse abgekühlt, da sowohl dem Innenraum als auch der Wärmespeichermasse Wärmeenergie entzogen wird. Nach dem Abstellen des Verdichters bleibt der Innenraum für lange Zeit auf gleicher Temperatur, da eindringende Wärme von der Wärmespeichermasse aufgenommen werden kann. Erst wenn sich die Wärmespeichermasse so weit erwärmt hat, dass ihre Temperatur oberhalb der zugelassenen Innenraumtemperatur liegt, muss der Verdichter wieder anlaufen.at an evaporator with heat storage mass is during the operation of the compressor not only the interior of the refrigerator but also the heat storage mass cooled, because both the interior and the heat storage mass heat energy is withdrawn. After switching off the compressor remains the interior for a long time at the same temperature, as penetrating heat from the heat storage mass can be included. Only when the heat storage mass has warmed up so far that their temperature is above the allowed interior temperature the compressor must restart.
Der Hohlraum für die Wärmespeichermasse weist wenigstens eine verschließbare Öffnung auf. Durch diese Öffnung kann die Wärmespeichermasse in der Produktionsstätte eingefüllt werden. Je nach der Ausgestaltung des Hohlraums kann es zudem sinnvoll sein, weitere verschließbare Öffnungen zum Entlüften während des Einfüllens der Wärmespeichermasse vorzusehen. Auf diese Weise kann eine vollständige Befüllung des Hohlraums gewährleistet werden.Of the Cavity for the heat storage mass points at least one closable opening. By this opening can the heat storage mass in the production site filled become. Depending on the design of the cavity, it may also be useful be, more closable openings for venting while of filling the heat storage mass provided. In this way, a complete filling of the cavity can be ensured.
Vorteilhaft wird der Verflüssiger und/oder Verdampfer nach einem Bonding-Verfahren hergestellt. Hiermit lassen sich beliebig aufwändige Kanalformen und -strukturen realisieren. Trotzdem gewährleistet die Anwendung eines Bonding-Verfahrens niedrige Herstellkosten. Beispielsweise kann der Plattenverflüssiger und/oder Verdichter in Z-Bondtechnik hergestellt werden.Advantageous becomes the condenser and / or evaporator produced by a bonding method. Herewith can be arbitrarily complex Implement channel shapes and structures. Nevertheless, guaranteed the application of a bonding method low manufacturing costs. For example, the plate condenser and / or compressor be produced in Z-bonding technology.
In besonders vorteilhafter Weise wird der Verflüssiger und/oder Verdampfer in Roll-Bondtechnik gefertigt. Hier wird die Struktur für den wenigstens einen Kanal für das Kältemittel und die Struktur für den Hohlraum zur Aufnahme der Wärmespeichermasse mit einem Trennmittel auf eine Blechplatte aufgebracht. Die Struktur des Hohlraums wird dabei so an die Struktur des Kanals für das Kältemittel angepasst, dass möglichst geringe Abstände zwischen dem Kanal und dem Hohlraum für die Wärmespeichermasse bestehen. Die so vorbereitete Blechplatte wird nun in einem Walzwerk bei hoher Temperatur und unter großem Druck mit einer zweiten Blechplatte verbunden. An den Stellen, an denen das Trennmittel aufgebracht wurde, kommt keine Verbindung zustande. Durch das Anlegen von unter hohem Druck stehenden Gas an die Öffnungen lösen sich die Blechplatten an den nicht mit einander in Verbindung stehenden Stellen und der Kanal für das Kältemittel und der Hohlraum für die Wärmespeichermasse können sich ausbilden und nehmen ihre endgültige Form an.In Particularly advantageously, the condenser and / or evaporator manufactured in roll bonding technique. Here is the structure for the at least one Channel for the refrigerant and the structure for the Cavity for receiving the heat storage mass applied with a release agent on a metal plate. The structure of the cavity is thereby to the structure of the channel for the refrigerant adapted that as possible small distances exist between the channel and the cavity for the heat storage mass. The prepared sheet metal plate is now in a rolling mill at high Temperature and under large Pressure connected to a second sheet metal plate. In the places, on where the release agent has been applied, no connection is made. By applying high-pressure gas to the openings the ones dissolve Sheet metal plates at the unconnected places and the channel for the refrigerant and the cavity for the heat storage mass can educate themselves and take on their final form.
Der Verflüssiger und/oder Verdampfer besteht erfindungsgemäß aus Aluminium. Dieses Material leitet Wärme besonders gut, so dass dem Kältemittel die Wärme schnell entzogen und auf die Wärmespeichermasse bzw. der Wärmespeichermasse die Wärme schnell entzogen und auf das Kältemittel übertragen werden kann. Auch lässt sich Aluminium ausgezeichnet mit der Roll-Bondtechnik verarbeiten.Of the condenser and / or evaporator according to the invention consists of aluminum. This material conducts heat especially good, so that the refrigerant the heat quickly withdrawn and on the heat storage mass or the heat storage mass the Heat quickly withdrawn and transferred to the refrigerant can be. Also lets Aluminum is excellently processed with the roll bonding technique.
In einem Ausführungsbeispiel enthält die Wärmespeichermasse ein eutektisches Material. Dieses Material lässt sich als latenter Wärmespeicher nutzen und weist deshalb eine sehr hohe Wärmekapazität auf. Ein preisgünstiges eutektisches Material, welches hier eingesetzt werden kann, ist Paraffin.In an embodiment contains the heat storage mass a eutectic material. This material can be used as a latent heat storage use and therefore has a very high heat capacity. An inexpensive Eutectic material which can be used here is paraffin.
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird Wasser als Wärmespeichermasse verwendet. Auch Wasser hat eine hohe Wärmespeicherkapazität und besitzt den zusätzlichen Vorteil, praktisch keine Kosten zu verursachen. Wasser ist daher bestens für die Verwendung als Wärmespeichermasse geeignet.In another embodiment becomes water as a heat storage mass used. Also, water has a high heat storage capacity and owns the additional Advantage to cause virtually no cost. Water is therefore best for the use as heat storage mass suitable.
Die Wärmespeichermasse wird in flüssigem Zustand durch die verschließbare Öffnung in den dafür vorgesehenen Hohlraum eingefüllt. Um den Hohlraum vollständig füllen zu können, sollte die Wärmespeichermasse während des Füllvorgangs eine Temperatur aufweisen, die über der Temperatur liegt die im Betrieb des Kältegeräts höchstens erreicht wird. Auf diese Weise können sich nach dem Verschließen der Öffnungen keine Probleme mit der Wärmeausdehnung der Wärmespeichermasse ergeben.The Heat storage mass becomes in a liquid state through the closable opening in the one for it provided cavity filled. To complete the cavity to fill to be able to should the heat storage mass while of the filling process have a temperature above the temperature is reached in the operation of the refrigerator at most. On this way you can after closing the openings no problems with thermal expansion the heat storage mass result.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.Further Details and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims In connection with the description of an embodiment based on the drawing explained in detail becomes.
Es zeigt:It shows:
Die Erfindung wird hier beispielhaft an einem Kühlschrank mit einem entsprechend aufgebauten Verflüssiger erläutert. Sie lässt sich jedoch ebenso an allen anderen Kältegeräten wie z. B. Gefriertruhen, Gefrierschränken oder Kombinationsgeräten realisieren. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf ein Kältegerät mit einem derart aufgebauten Verflüssiger beschränkt, sondern gilt auch für Kältegeräte mit einem entsprechend aufgebauten Verdampfer.The The invention is exemplified here on a refrigerator with a corresponding built condenser explained. She lets However, also on all other refrigerators such. B. freezers, freezers or combined machines realize. Furthermore, the invention is not limited to a refrigeration device with a thus constructed condenser limited, but also applies to Refrigeration appliances with a corresponding constructed evaporator.
In
Bei
dem Kühlkreislauf
handelt es sich um einen geschlossenen Kreislauf, der mit Kältemittel
gefüllt
ist. Im Verdichter
In
Neben
den Kanalschlaufen
In
einem weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist rechts neben
den Kanalschlaufen
Der
Verflüssiger
ist vorteilhaft aus Aluminium hergestellt. Bei dem Roll-Bondingverfahren
werden zwei Aluminiumplatten zusammen gewalzt, wobei sich die Platten
durch hohen Druck und hohe Temperatur miteinander verbinden. Vor
dem Walzvorgang wird auf eine der Platten mit Hilfe eines Trennmittels die
Struktur des Kanals
Das
durch den Kompressionsvorgang im Verdichter
Durch
den Einsatz der Wärmespeichermasse
ist es möglich,
die durch den Verdichter
Die
Wärmespeichermasse
soll eine hohe Wärmekapazität aufweisen,
damit dem Kältemittel schnell
Wärmeenergie
entzogen werden kann. Die Wärmespeichermasse
darf jedoch keine hohen Kosten verursachen, damit die Herstellkosten
des Verflüssigers
gegenüber
einem herkömmlichen
Verflüssiger
nicht zu stark angehoben werden. Als ideale Wärmespeichermasse hat sich daher
Wasser herausgestellt. Wasser erfüllt alle Anforderungen in herausragender
Weise, da es eine hohe Wärmekapazität aufweist
und gleichzeitig nur sehr geringe Kosten verursacht. Auch der Einfüllvorgang
in den Hohlraum
- 11
- Kühlschrankfridge
- 22
- Verdichtercompressor
- 33
- Verflüssigercondenser
- 44
- Expansionsdüseexpansion nozzle
- 55
- VerdampferEvaporator
- 66
- gekühlter Innenraumrefrigerated interior
- 77
- verbundene Blechplattenrelated sheet metal plates
- 88th
- Kanal für das Kältemittelchannel for the refrigerant
- 99
- Kanalschlaufenchannel loops
- 1010
- Ablaufprocedure
- 1111
- ZulaufIntake
- 1212
- Hohlraum für Wärmespeichermassecavity for heat storage mass
- 1313
- fingerförmige Fortsätzefinger-shaped extensions
- 1414
- Einfüllöffnungfill opening
Claims (11)
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