DE102008023344A1

DE102008023344A1 - Kühl- und/oder Gefriergerät mit Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch sowie Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät

Info

Publication number: DE102008023344A1
Application number: DE102008023344A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ertel; Thomas Gindele
Original assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-05-13
Publication date: 2009-09-17

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch sowie ein Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch sowie ein Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät.
Aus dem Stand der Technik sind bereits Kühl- und/oder Gefriergeräte mit Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch bekannt. Derartige Mittel können in Verdampfern, Verflüssigern oder auch den Innenwandungen des Gerätes bestehen bzw. diese umfassen. Üblicherweise sind die Oberflächen dieser Mittel weitestgehend glatt ausgeführt. Ferner ist die Wärmeübertragungsfähigkeit dieser Mittel nur bis zu einer gewissen Obergrenze steigerbar.
Wie allgemein aus der Fluidmechanik bekannt, verhält es sich bei laminar angeströmten Oberflächen dergestalt, dass die Grenzschicht an der Oberfläche nahezu keine Bewegung erfährt bzw. keinerlei oder nur eine geringfügige Strömungsge schwindigkeit aufweist. Dies schränkt jedoch den Wärmeaustausch ab einem gewissen Optimierungsgrad ein.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kühl- und/oder Gefriergerät sowie ein Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass es die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch versehen ist, wobei die Oberfläche der Mittel wenigstens teilweise derart strukturiert ist, dass sich durch die Strukturierung die Wärmeübertragungsfähigkeit der Mittel erhöht. Durch diese Strukturierung wird es möglich, im Bereich der Grenzschicht Turbulenzen zu erzeugen, so dass der Wärmeaustauschgrad weiter gesteigert werden kann. Die Strukturierung kann dabei jede beliebige Form aufweisen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Mittel einen Verdampfer umfassen. Dadurch kann die Wärmeaufnahme des Verdampfers erhöht werden.
Ferner ist möglich, dass die Mittel einen Verflüssiger umfassen. Dadurch kann die Wärmeabgabe des Verflüssigers erhöht werden.
Außerdem ist denkbar, dass die Mittel die Wandungen des Innenraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes umfassen. Dadurch wird es möglich, dem Innenraum in vorteilhafter Weise Wärme zu entziehen und die Wärmeübertragungsfähigkeit der Innenwandungen des Kühl- und/oder Gefriergerätes zu erhöhen.
Vorzugsweise kann die Struktur hagelschlagartig ausgebildet sein. Durch eine derartige Strukturierung sind keine zusätzlichen Aufbauten notwendig, die Strukturierung kann bereits durch eine einfache Umformung der Oberfläche ausgebildet sein.
Dies ist bereits ausreichend, um bei einer laminaren Anströmung der Oberfläche in der Grenzschicht Turbulenzen zu erzeugen und somit die Wärmeübertragungsfähigkeit des Mittels zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch deutlich zu erhöhen.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, dass die Struktur aus regelmäßig beabstandeten Dellen besteht. Durch die regelmäßige Anordnung kann die Wärmeübertragungsfähigkeit vorherbestimmt und eingestellt werden.
Es ist weiterhin denkbar, dass die Dellen etwa golfballgroß ausgebildet sind. Diese Durchmesser-Größenordnung hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt und ist gut realisierbar.
Bevorzugt wird es, wenn die Dellen derart beabstandet angeordnet und ausgebildet sind, dass sich in den Dellen bei Anströmung durch ein Fluid tornadoartige Wirbel ausbilden. Bei dem Fluid kann es sich z. B. um Luft, ein Kältemittel oder Wasser handeln. In diesem Zusammenhang ist denkbar, dass sich auf der einen Seite der strukturierten Oberfläche Luft und auf der anderen Kältemittel befindet. Weitere Paarungen könnten z. B. Luft-Luft, Kältemittel-Wasser oder Wasser-Luft sein. Durch die Verwirbelungen, die tornadoartig ausgebildet sind, wird der Wärmeübergang deutlich erhöht. Diese Verwirbelungen sorgen dafür, dass an der Oberfläche sich sonst anlagernde Partikel abgesaugt werden und somit die Oberflächensauberkeit erhöht wird. Ferner führt dies zu einer Verringerung von Kondensatniederschlag an der Oberfläche, da die Feuchtigkeit durch die tornadoartigen Wirbel abgesaugt wird. Einer Vereisung der Oberfläche kann dadurch wirksam entgegengetreten werden und dies durch eine einfache Oberflächenumformung.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Dellen derart in Anströmungsrichtung des anströmenden Fluids ausgerichtet sind, dass bei Anströmung das Fluid flach in die Dellen einströmt und steil aus den Dellen ausströmt. Dies kann beispielsweise durch Abflachung der Delle entgegen der Anströmungsrichtung erreicht werden, während der übrige Teil der Delle gegenüber der Abflachung relativ gesehen steiler abfällt. Eine derartige Strukturierung erhöht den Effekt der tornadoartigen Verwirbelungen und verbessert dadurch das Absaugen von Partikel und Feuchtigkeit.
Von Vorteil ist es, wenn die Strukturierung tropfenförmig ausgebildet ist. Durch die tropfenförmige Ausbildung z. B. der Dellen wird die Verwirbelung, insbesondere die tornadoartige Verwirbelung mit den vorbeschriebenen günstigen Effekten in vorteilhafter Weise realisiert. Es entsteht zudem eine optisch ansprechende Oberfläche. Besonders vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist es, wenn die abgerundete Spitze der Tropfenform derart ausgeformt ist, dass sie ein flaches Einströmen des Fluids in z. B. die dellenförmige Strukturierung ermöglicht.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Danach ist vorgesehen, dass die Oberfläche der Mittel wenigstens teilweise derart strukturiert wird, dass sich durch die Strukturierung die Wärmeübertragungsfähigkeit der Mittel erhöht.
Die Strukturierung kann kaltumformend und/oder warmumformend erfolgen. Hierzu können z. B. Walzen, Pressen oder ähnliche Umformverfahren zum Einsatz gebracht werden. Es ist ferner denkbar, auch auf vorstrukturierte Halbzeuge wie strukturierte Bleche zurückzugreifen.
Es ist möglich, dass die Strukturierung durch Umformung beidseitig der Oberfläche erfolgt.
Von Vorteil ist es, wenn die Strukturierung durch Umformung in wenigstens zwei Arbeitsschritten erfolgt. Durch mehrmaliges Umformen läßt sich eine höhere Genauigkeit der durch Umformung gebildeten Oberflächenstruktur erreichen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Umformung schrittweise erfolgt, d. h. dass die beabsichtige Umformung erst im letzten Schritt vollständig erreicht wird.
Es ist denkbar, dass die Strukturierung hagelschlagartig ausgeformt wird.
Ferner ist möglich, dass die Strukturierung aus regelmäßig beabstandeten Dellen ausgebildet wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Dellen etwa golfballgroß ausgebildet werden.
Es ist außerdem denkbar, dass die Strukturierung derart beabstandet dellenförmig ausgebildet wird, dass sich in den Dellen bei Anströmung durch ein Fluid tornadoartige Wirbel ausbilden.
Von Vorteil ist es, wenn die Strukturierung derart beabstandet dellenförmig ausgebildet wird, dass bei Anströmung das Fluid flach in die Dellen einströmt und steil aus den Dellen ausströmt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Strukturierung tropfenförmig ausgebildet wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Mittel einen Lamellenverdampfer umfassen, der wenigstens aus einer Einhausung und einem Kanalsystem besteht, wobei die Herstellung des Lamellenverdampfers in wenigstens 2 Schritten durchgeführt wird, wobei im ersten Schritt die Einhausung strukturiert wird und in einem zweiten Schritt eine Kanalsystem in die Einhausung eingeschoben und/oder mit der Einhausung verbunden wird.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltungsform besteht darin, dass die Mittel einen Rollbondverdampfer umfassen, der durch Aufblassen einer Platine ausgeformt wird, wobei in einem ersten Schritt die noch nicht aufgeblasene Platine strukturiert wird und in einem zweiten Schritt die Platine aufgeblasen wird.
Die Dellen können vorzugsweise gleichmäßig auf der Verdampferoberfläche verteilt werden, ohne Rücksicht auf die Kanalführung nehmen zu müssen, was vorteilhaft ist. Beim nachträglichen Aufblasen wird das Dellenmuster, sofern es einen Kanal eingedellt hat, entsprechend aufgeblasen und es entsteht eine Delle im Kanalbild. Weniger vorteilhaft ist es, die Dellen nach dem Aufblasen der Kanäle einzubringen, denn dies würde unter Umständen zu einer Abquetschung oder Durchflussreduzierung der Kanäle führen.
Diese Ausführungen gelten beispielsweise sowohl für einseitig wie zweiseitig aufgeblasene Rollbondverdampfer sowie auch für Rollbondverdampfer mit 3-Laben-Blech (Tribond-Verdampfer).
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Das erfindungsgemäße Kühl- und/oder Gefriergerät weist dabei einen Verdampfer und einen Verflüssiger auf. Der Verdampfer ist dabei als Lamellenverdampfer ausgeführt. Das als Rohrschlangen ausgeführte Kanalsystem des Lamellenverdampfers wird dabei in die als Blech ausgeführte Einhausung eingeschoben, nachdem die Strukturierung der Oberfläche stattgefunden hat.
Die Strukturierung der Oberfläche findet mittels Warm- und Kaltumformung statt. Hierzu werden Pressen und Walzen verwendet. Durch schrittweises Umformen wird eine erhöhte Strukturierungsgenauigkeit erreicht.
Die Oberflächen des Verdampfers und des Verflüssigers sind dabei hagelschlagartig mit golfballgroßen Dellen tropfenförmig oberflächenstrukturiert. Hierdurch werden in der Grenzschicht der jeweils laminar angeströmten Oberflächen Verwirbelungen erzeugt.
Die tropfenförmig ausgebildeten Dellen sind derart in Anströmungsrichtung des anströmenden Fluids ausgerichtet, dass bei Anströmung das Fluid flach in die Dellen einströmt und steil aus den Dellen ausströmt. Innerhalb der Dellen entstehen tornadoartige Wirbel, die insbesondere bei dem an der Rückseite des Kühl- und/oder Gefriergerätes angebrachten Verflüssigers die Verstaubung verlangsamen bzw. verhindern. Auf der Rückseite zeigen die Abflachungen der Dellen, die sich in den abgerundeten Spitzen der Tropfenform befinden, auf der Oberfläche des Verflüssigers entgegen der Richtung der aufsteigenden warmen Luft.
Die Innenwandungen des Kühl- und/oder Gefriergerätes sind ebenfalls hagelschlagartig mit golfballgroßen Dellen tropfenförmig oberflächenstrukturiert. Die Dellen sind ebenfalls derart in Anströmungsrichtung des anströmenden Fluids ausgerichtet, hier in Anströmungsrichtung der im Innenraum befindlichen Gebläse, so dass bei Anströmung das Fluid flach in die Dellen einströmt und steil aus den Dellen ausströmt. Innerhalb der Dellen kommt es somit zu tornadoartigen Verwirbelungen, die einer Vereisung und Partikelablagerungen vorbeugen. Durch die tornadoartigen Verwirbelungen wird sich niederschlagende Feuchtigkeit wieder von den oberflächennahen Schichten weggeführt, so dass nicht mehr genügend Niederschlag für eine Vereisung der Oberfläche vorhanden ist.
Durch die erfindungsgemäßen Oberflächenstrukturierungen läßt sich insgesamt die Energieeffizienz des Kühl- und/oder Gefriergerätes steigern, da unerwünschte Vereisungen vermieden werden können. Ferner wird die Oberflächenreinheit deutlich erhöht.

Claims

Kühl- und/oder Gefriergerät mit Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch, wobei die Oberfläche der Mittel wenigstens teilweise derart strukturiert ist, dass sich durch die Strukturierung die Wärmeübertragungsfähigkeit der Mittel erhöht.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Verdampfer umfassen.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Verflüssiger umfassen.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel die Wandungen des Innenraums des Kühl- und/oder Gefriergerätes umfassen.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur hagelschlagartig ausgebildet ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur aus regelmäßig beabstandeten Dellen besteht.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dellen etwa golfballgroß ausgebildet sind.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dellen derart beabstandet angeordnet und ausgebildet sind, dass sich in den Dellen bei Anströmung durch ein Fluid tornadoartige Wirbel ausbilden.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dellen derart in Anströmungsrichtung des anströmenden Fluids ausgerichtet sind, dass bei Anströmung das Fluid flach in die Dellen einströmt und steil aus den Dellen ausströmt.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung tropfenförmig ausgebildet sind.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Mittel wenigstens teilweise derart strukturiert wird, dass sich durch die Strukturierung die Wärmeübertragungsfähigkeit der Mittel erhöht.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung kaltumformend und/oder warmumformend erfolgt.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch Umformung beidseitig der Oberfläche erfolgt.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung durch Umformung in wenigstens zwei Arbeitschritten erfolgt.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung hagelschlagartig ausgeformt wird.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung aus regelmäßig beabstandeten Dellen ausgebildet wird.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dellen etwa golfballgroß ausgebildet werden.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung derart beabstandet dellenförmig ausgebildet wird, dass sich in den Dellen bei Anströmung durch ein Fluid tornadoartige Wirbel ausbilden.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung derart beabstandet dellenförmig ausgebildet wird, dass bei Anströmung das Fluid flach in die Dellen einströmt und steil aus den Dellen ausströmt.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung tropfenförmig ausgebildet wird.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Dellen auf der Verdampferoberfläche verteilt werden und dass anschließend ein Aufblasen der Verdampferplatine bzw. der Verdampferkanäle erfolgt.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Lamellenverdampfer umfassen, der wenigstens aus einer Einhausung und einem Kanalsystem besteht, wobei die Herstellung des Lamellenverdampfers in wenigstens 2 Schritten durchgeführt wird, wobei im ersten Schritt die Einhausung strukturiert wird und in einem zweiten Schritt eine Kanalsystem in die Einhausung eingeschoben und/oder mit der Einhausung verbunden wird.
Verfahren zum Herstellen von Mitteln zur Wärmeübertragung und/oder zum Wärmeaustausch für ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 11 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einen Rollbondverdampfer umfassen, der durch Aufblassen einer Platine ausgeformt wird, wobei in einem ersten Schritt die noch nicht aufgeblasene Platine strukturiert wird und in einem zweiten Schritt die Platine aufgeblasen wird.