DE102009041011B4

DE102009041011B4 - Verdampfer sowie Kühl- und/oder Gefriergerät

Info

Publication number: DE102009041011B4
Application number: DE102009041011.2A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Eugen (FH) Schmid
Original assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2029-09-11
Also published as: DE102009041011A1

Abstract

Verdampfer (10) für ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Einlass (20), wenigstens einem Auslass (50), wenigstens einer Einlassleitung (22) und wenigstens einer Auslassleitung (52) für Kältemittel (K), wobei der Einlass (20) in die Einlassleitung (22) mündet und die Auslassleitung (52) in den Auslass (50) mündet, wobei mehrere Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) parallel oder annähernd parallel angeordnet und/oder parallel durchströmt sind und von der Einlassleitung (22) abzweigen, wobei mehrere und vorzugsweise alle Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) mit steigender Entfernung vom Einlass (30) einen zunehmenden Durchmesser (d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆, d_n) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassleitung (22) mit steigender Entfernung vom Einlass (20) einen zunehmenden Durchmesser aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Einlass, wenigstens einem Auslass, wenigstens einer Einlassleitung und wenigstens einer Auslassleitung für Kältemittel, wobei der Einlass in die Einlassleitung mündet und die Auslassleitung in den Auslass mündet. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Verdampfer.
Bekannte Kühl- und/oder Gefriergeräte weisen einen oder mehrere Verdampfer auf, um einen im Inneren des Gerätes befindlichen Kühlteil und/oder Gefrierteil zu kühlen. Die Kältekreisläufe dieser Kühl- und/oder Gefriergeräte weisen dabei üblicherweise einen oder mehrere Verdampfer, einen Verflüssiger sowie einen Kompressor auf. Üblicherweise werden die Verdampfer dabei seriell mit Kältemittel durchströmt. Als nachteilig erweist sich dabei, dass dabei Druckverluste auftreten können. Das Kältemittel muss daher mit einem vergleichsweise hohen Druck durch den Kältemittelkreislauf gepumpt werden.
Die JP 03 260 566 A offenbart einen Verdampfer für ein Kältegerät mit einem Einlass und einem Auslass, sowie mit einer mit dem Einlass in Verbindung stehenden Einlassleitung und mit einer mit dem Auslass in Verbindung stehenden Auslassleitung. Mehrere parallel angeordnete und parallel durchströmte Kältemittelleitungen zweigen von der Einlassleitung ab und münden in die Auslassleitung. Alle Kältemittelleitungen weisen mit steigender Entfernung vom Einlass einen zunehmenden Durchmesser auf.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verdampfer der eingangs genannten Art in vorteilhafter Weise weiterzubilden, insbesondere dahingehend, dass Druckverluste minimiert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Verdampfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass ein Verdampfer für ein Kühl- und/oder Gefriergerät wenigstens einen Einlass, wenigstens einen Auslass, wenigstens eine Einlassleitung und wenigstens eine Auslassleitung für Kältemittel aufweist, wobei der Einlass in die Einlassleitung mündet und die Auslassleitung in den Auslass mündet. Weiter ist vorgesehen, dass mehrere Kältemittelleitungen parallel oder annähernd parallel angeordnet und/oder parallel durchströmt sind und von der Einlassleitung abzweigen, wobei mehrere und vorzugsweise alle Kältemittelleitungen mit steigender Entfernung vom Einlass einen zunehmenden Durchmesser aufweisen.
Durch die parallele Durchströmung der Kältemittelleitungen ergibt sich der Vorteil, dass die Druckverluste deutlich reduziert werden können. Zugleich wird das grundsätzliche Problem der parallelen Durchströmung der Kältemittelleitungen, wonach der Weg mit dem geringsten Widerstand am meisten durchströmt wird und daher der Verdampfer nicht gleichmäßig mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt wird, dadurch gelöst, dass mit steigender Entfernung vom Einlass die Kältemittelleitungen einen zunehmenden Durchmesser aufweisen, so dass die Kältemittelleitungen gleichmäßig mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt werden können, da sie dem einströmenden Kältemittel einen annähernd gleichen fluiddynamischen Widerstand entgegensetzen. Vorteilhafterweise kann eine Energieverbrauchsreduzierung ohne Zusatzkosten realisiert werden, etwa durch niedrigeren Energieverbrauch des Kompressors. Weiter ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der reduzierten Strömungsgeschwindigkeiten die Geräuschentwicklung minimiert werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Zunahme des Durchmessers der Kältemittelleitungen linear ist. Dadurch kann besonders einfach ein Widerstandsabgleich der einzelnen Kältemittelleitungen gegeneinander bereitgestellt werden.
Vorzugsweise wird der Durchmesser d_n der n-ten Kältemittelleitung nach der folgenden Gleichung berechnet: $d_{n} = d_{1} + (n - 1) * b$
mit
d₁ = Durchmesser der ersten Kältemittelleitung und
b = Durchmesserzunahme.
Überraschenderweise erlaubt diese einfache Gesetzmäßigkeit eine besonders vorteilhafte Angleichung der fluiddynamischen Widerstände der einzelnen Kältemittelleitungen.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Verdampfer ein Plattenverdampfer ist.
Möglich ist ferner, dass der Verdampfer vertikale und/oder horizontale Abschnitte aufweist. Dadurch wird es möglich, vorteilhaft auf die Gegebenheiten des Kühlteils oder des Gefrierteils einzugehen. Denkbar ist insbesondere, dass der Verdampfer zumindest teilweise, etwa von zwei, drei oder auch vier Seiten den zu kühlenden Bereich überdeckt bzw. einhaust. Des Weiteren ist denkbar, dass der Verdampfer von fünf oder sechs Seiten den zu kühlenden Bereich überdeckt bzw. einhaust.
Es ist möglich, dass der Verdampfer zwei Kältemittelleitungen aufweist, vorzugsweise drei Kältemittelleitungen, besonders bevorzugt mehr als drei, insbesondere vier, fünf oder sechs Kältemittelleitungen aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Verdampfer für eine schaumseitige Anordnung vorgesehen, d. h. dass der Verdampfer zumindest teilweise im eingeschäumten Bereich zwischen Innenbehälter und Außenwandung angeordnet wird.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Einlassleitung mit steigender Entfernung vom Einlass einen zunehmenden Durchmesser aufweist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der fluiddynamische Widerstand der Einlassleitung gleichmäßig über die gesamte Länge oder zumindest über einen Teil der Länge der Einlassleitung eingestellt werden kann bzw. eingestellt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zunahme des Durchmessers der Einlassleitung linear ist.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Auslassleitung mit steigender Entfernung vom Auslass einen zunehmenden Durchmesser aufweist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass der fluiddynamische Widerstand der Auslassleitung gleichmäßig über die gesamte Länge oder zumindest über einen Teil der Länge der Auslassleitung eingestellt werden kann bzw. eingestellt ist.
Bevorzugt wird es, wenn die Zunahme des Durchmessers der Auslassleitung linear ist.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Kältemittelleitungen gleichmäßig beabstandet sind.
Denkbar ist insbesondere, dass die Kältemittelleitungen Rohrleitungen sind. Dadurch ergibt sich der Vorteil, die Kältemittelleitungen an die Struktur des zu kühlenden Bereichs anzupassen.
Weiter ist vorteilhaft möglich, dass die Kältemittelleitungen gleichmäßig voneinander beabstandete Rohrleitungen sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Kältemittelleitungen durch Ausnehmungen und/oder kanalartige Strukturen in einer Verdampferplatte ausgebildet sind.
Ferner ist möglich, dass die durch Ausnehmungen und/oder kanalartige Strukturen in einer Verdampferplatte ausgebildeten Kältemittelleitungen mittels gleich breiter Trennmittel, insbesondere gleich breiter Trennrippen, gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Danach ist vorgesehen, dass ein Kühl- und/oder Gefriergerät wenigstens einen Verdampfer mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt:

1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verdampfers.

1 zeigt einen Verdampfer 10, der einen Einlass 20 aufweist, durch den das Kältemittel K in die an den Einlass 20 anschließende Einlassleitung 22 einströmen kann. Die Einlassleitung 22 nimmt mit steigender Entfernung vom Einlass 20 in ihrem Durchmesser linear zu. Von der Einlassleitung 22 zweigen parallel und jeweils gleichmäßig beabstandet Kältemittelleitungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 ab. Diese Kältemittelleitungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 sind parallel angeordnet und weisen mit steigender Entfernung vom Einlass 20 einen zunehmenden Durchmesser auf.
Der Verdampfer 10 ist dabei als Plattenverdampfer 10 ausgeführt. Die Kältemittelleitungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 sind dabei durch kanalartige Ausnehmungen in der Verdampferplatte ausgebildet.
Dabei ist der Durchmesser der ersten Kältemittelleitung 31 der Durchmesser d, von dem die Durchmesser der übrigen Kältemittelleitungen 32, 33, 34, 35, 36 abgeleitet werden.
Der Durchmesser der zweiten Kältemittelleitung 32 errechnet sich dabei aus der Summe des Durchmessers der ersten Kältemittelleitung 31 und dem konstanten Wert b für die Durchmesserzunahme der Kältemittelleitung.
Der Durchmesser d₂ für die Kältemittelleitung 32 beträgt somit d₂ = d₁ + b. Der Durchmesser d₃ für die dritte Kältemittelleitung 33 ist dementsprechend d₃ = d₁ + 2b, der Durchmesser d₄ der vierten Kältemittelleitung 34 errechnet sich zu d₄ = d₁ + 3b, der Durchmesser d₅ der fünften Kältemittelleitung 35 errechnet sich zu d₅ = d₁ + 4b und der Durchmesser d₆ der sechsten Kältemittelleitung 36 errechnet sich zu d₆ = d₁ + 5b.
Zwischen den einzelnen Kältemittelleitungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 befinden sich Trennrippen 40, die jeweils die gleiche Breite a und die gleiche Länge I aufweisen.
Die Kältemittelleitungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 münden parallel in die Auslassleitung 52, die wiederum in den Auslass 50 mündet, durch den das Kältemittel den Verdampfer 10 verlässt. Die Auslassleitung 52 weist einen mit steigender Entfernung vom Auslass 50 zunehmenden Durchmesser auf. Die Zunahme des Durchmessers der Auslassleitung 52 ist dabei linear.
Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass aufgrund geometrischer Einschränkungen wie beispielsweise Aussparungen, Befestigungen usw. die parallele Anordnung der Kältemittelleitungen 31, 32, 33, 34, 35, 36 nur in Teilbereichen des Verdampfers 10 vorgesehen sein kann. Dies kann zwar dazu führen, dass der Effekt der Energieverbrauchsreduzierung ohne Zusatzkosten und der Effekt der Geräuschreduzierung aufgrund der geringeren Strömungsgeschwindigkeiten verringert wird. Die grundsätzliche Funktion bleibt jedoch erhalten.

Claims

Verdampfer (10) für ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Einlass (20), wenigstens einem Auslass (50), wenigstens einer Einlassleitung (22) und wenigstens einer Auslassleitung (52) für Kältemittel (K), wobei der Einlass (20) in die Einlassleitung (22) mündet und die Auslassleitung (52) in den Auslass (50) mündet, wobei mehrere Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) parallel oder annähernd parallel angeordnet und/oder parallel durchströmt sind und von der Einlassleitung (22) abzweigen, wobei mehrere und vorzugsweise alle Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) mit steigender Entfernung vom Einlass (30) einen zunehmenden Durchmesser (d₁, d₂, d₃, d₄, d₅, d₆, d_n) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassleitung (22) mit steigender Entfernung vom Einlass (20) einen zunehmenden Durchmesser aufweist.
Verdampfer (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme des Durchmessers der Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) linear ist.
Verdampfer (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser d_n der n-ten Kältemittelleitung (31, 32, 33, 34, 35, 36) nach der folgenden Gleichung berechnet wird: $d_{n} = d_{1} + (n - 1) * b$
mit d₁ = Durchmesser der ersten Kältemittelleitung und b = Durchmesserzunahme.
Verdampfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (10) ein Plattenverdampfer ist und/oder dass der Verdampfer (10) vertikale und/oder horizontale Abschnitte aufweist, insbesondere dass der Verdampfer zumindest teilweise, etwa von zwei, drei, vier, fünf oder sechs Seiten den zu kühlenden Bereich überdeckt bzw. einhaust.
Verdampfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (10) zwei Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) aufweist, vorzugsweise drei Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36), besonders bevorzugt mehr als drei, insbesondere vier, fünf oder sechs Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) aufweist.
Verdampfer (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme des Durchmessers der Einlassleitung (22) linear ist.
Verdampfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitung (52) mit steigender Entfernung vom Auslass (50) einen zunehmenden Durchmesser aufweist.
Verdampfer (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunahme des Durchmessers der Auslassleitung (52) linear ist.
Verdampfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) gleichmäßig beabstandet sind.
Verdampfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) Rohrleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) sind.
Verdampfer (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) gleichmäßig voneinander beabstandete Rohrleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) sind.
Verdampfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) durch Ausnehmungen und/oder kanalartige Strukturen in einer Verdampferplatte ausgebildet sind.
Verdampfer (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Ausnehmungen und/oder kanalartige Strukturen in einer Verdampferplatte ausgebildeten Kältemittelleitungen (31, 32, 33, 34, 35, 36) mittels gleich breiter Trennmittel (40), insbesondere gleich breiter Trennrippen (40), gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Verdampfer (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.