DE102012005248A1

DE102012005248A1 - Mehrkanal-Verdampfersytem

Info

Publication number: DE102012005248A1
Application number: DE201210005248
Authority: DE
Inventors: Eberhard Günther; Thomas Gindele
Original assignee: BUNDY REFRIGERATION GmbH; Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Current assignee: BUNDY REFRIGERATION GmbH; Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-05-16
Also published as: EP2593727A2; WO2012156035A2; WO2012156035A3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrkanal-Verdampfersystem mit wenigstens einem Mehrkanal-Verdampfer mit einer Mehrzahl von Kanälen, die im Betrieb des Mehrkanal-Verdampfers von Kältemittel durchströmt werden, wobei der Mehrkanal-Verdampfer zumindest bereichsweise gekrümmt ausgeführt ist und dass wenigstens ein Gebläse vorgesehen ist, das derart angeordnet ist, dass das Gebläse Luft auch oder ausschließlich in radialer Richtung über den gekrümmt ausgeführten Mehrkanal-Verdampfer fördert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mehrkanal-Verdampfersystem mit wenigstens einem Mehrkanal-Verdampfer mit einer Mehrzahl von Kanälen, die im Betrieb des Mehrkanal-Verdampfers von Kältemittel durchströmt werden.
Aus dem Stand der Technik bekannte Kühl- und/oder Gefriergeräte weisen im allgemeinen eine oder mehrere Kältemittelkreisläufe auf, die zumindest einen Verdampfer umfassen, der im Betrieb des Kompressors von Kältemittel durchströmt wird und aufgrund der Verdampfung des Kältemittels dem zu kühlenden Kompartiment Wärme entzieht. Die Verdampfer sind in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Eine mögliche Ausführungsform sind Mehrkanal-Verdampfer bzw. Microchannel-Verdampfer, die gegenüber anderen Verdampfertypen kleinere Kanäle zur Durchströmung mit Kältemittel aufweisen. Die Kanäle von derartigen Mehrkanal-Verdampfern können im mm-Bereich oder darunter liegen. Sie weisen eine vergleichsweise große Oberfläche auf, mit der das Kältemittel in Kontakt kommt.
Der Markt von No-Frost Kältegeräten ist in einem ständigen Wachstum begriffen, was in einer Zunahme an Komfort für den Nutzer des Gerätes begründet ist. Allerdings sind aus dem Stand der Technik bekannte No-Frost-Verdampfer bzw. No-Frost Geräte mitunter mit Nachteilen verbunden, bei denen es sich um das große Bauvolumen, das ungleichförmige Anströmen des Rohrregisters und das damit verbundene ungleichförmige Bereifen der Verdampferrohre, der teilweise schlechte thermische Kontakt zwischen den Lamellen und dem Rohrregister, die sehr hohen Aufwendungen für die Installation einer elektrischen Verdampferheizung, der Energieverbrauch für das Betreiben der Abtauheizung, sowie in der mitunter nicht optimalen Energieeffizienz handeln kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Mehrkanal-Verdampfersystem bzw. einen Mehrkanal-Verdampfer bereitzustellen, mit dem diese vorgenannten Nachteile vermieden werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Mehrkanal-Verdampfersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass der Mehrkanal-Verdampfer zumindest bereichsweise gekrümmt ausgeführt ist und dass wenigstens ein Gebläse vorgesehen ist, das derart angeordnet ist, dass das Gebläse Luft auch oder ausschließlich in radialer Richtung über den gekrümmt ausgeführten Mehrkanal-Verdampfer fördert. Bei dem Verdampfer kann es sich somit um einen Radialwärmeübertrager handeln, der zumindest ein zentral, vorzugsweise mittig angeordnetes Gebläse aufweist, das zumindest bereichsweise von dem Mehrkanal-Verdampfer umgeben ist und dass im Betrieb die geförderte Luft derart abgibt, dass die Kanäle bzw. Rohre des Mehrkanal-Verdampfers von Luft überstrichen werden, wobei wenigstens eine Richtungskomponente der Luft in radialer Richtung der Mehrzahl der Kanäle des Verdampfers liegt. Es erfolgt somit keine ausschließlich tangentiale Anströmung.
Denkbar ist es, dass das Mehrkanal-Verdampfersystem wenigstens ein zentral, d. h. in der Mitte des Verdampferrohrs angeordnetes Gebläse aufweist, das eine Saugseite und eine Druckseite aufweist und dass sich der Mehrkanal-Verdampfer um das Gebläse und/oder um die Saugseite und/oder um die Druckseite herum erstreckt, wobei der Mehrkanal-Verdampfer sich vollumfänglich oder nur in einem Teilbereich um das Gebläse bzw. die Saugseite und/oder die Druckseite erstrecken kann.
Der Mehrkanal-Verdampfer kann ein oder mehrere Rohre, vorzugsweise Flachrohre aufweisen, in dem sich die die Mehrzahl von Kanälen befindet und die derart gekrümmt ausgebildet sind, dass sie sich teilweise oder vollständig um das Gebläse herum erstrecken. Die Rohre bzw. die Flachrohre können ihrerseits eine plane oder gekrümmte Oberfläche aufweisen.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren einen Mehrkanal-Verdampfer mit einer Mehrzahl von Kanälen, die im Betrieb des Mehrkanal-Verdampfers von Kältemittel durchströmt werde, wobei der Mehrkanal-Verdampfer zumindest bereichsweise gekrümmt ausgeführt ist und zwei oder mehr übereinander angeordnete Lagen von Kanälen aufweist, zwischen denen wenigstens ein Spalt zur Durchströmung mit Luft vorgesehen ist, wobei die zwei oder mehr übereinander angeordneten Lagen als getrennte Verdampferabschnitte ausgebildet sind oder Bestandteile eines gemeinsamen Verdampferabschnittes bilden. Auf diese Weise ist es möglich, ein besonders kompaktes aber dennoch effizientes Wärmeübertragersystem zu schaffen, wobei die mehreren Lagen des Mehrkanal-Verdampfers übereinander angeordnet ist, was auch eine versetzte Anordnung mit einschließt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise ist die Mehrzahl von Kanälen in einem Flachrohr angeordnet und dieses Flachrohr erstreckt sich senkrecht zur Mittelachse des Mehrkanal-Verdampfers. Der Mehrkanal-Verdampfer (im Folgenden als „Verdampfer” bezeichnet) kann somit eine Mittelachse aufweisen, in der sich vorzugsweise das wenigstens eine Gebläse befindet und die die Längsachse des Verdampfers bildet.
Denkbar ist es, dass sich das oder die vorzugsweise radial gebogenen Flachrohre in einem Winkel senkrecht zu dieser Mittelachse erstrecken.
Auch ist eine schräge Anordnung der Flachrohre zu der Mittelachse denkbar. So kann vorgesehen sein, dass der Winkel zwischen der Mittelachse des Mehrkanal-Verdampfers und dem Flachrohr > 45° und besonders bevorzugt > 75° beträgt.
Bevorzugt ist es, wenn die Mehrzahl von Kanälen bzw. ein diese aufnehmendes Rohr ohne Rippen oder sonstige Vorsprünge, d. h. unberippt ausgebildet sind. Dadurch kann gezielt der Bildung von Keimen entgegengewirkt werden, von denen eine Bereifung der Oberfläche des Verdampfers ausgehen kann.
Bei dem Gebläse kann es sich um ein Axialgebläse, vorzugsweise um ein modifiziertes Axialgebläse oder um ein Radialgebläse handeln. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Gebläse die geförderte Luft gleichmäßig über die gesamte Oberfläche der Verdampferrohre, insbesondere der Flachrohre führt.
Zum Vermeiden ungleichmäßiger Bereifung und zur Gewährleistung einer effizienten Wärmeaufnahme ist eine gleichmäßige Beaufschlagung der Oberfläche des Verdampfers und das Vermeiden eines Temperaturgradienten (Rippenwirkungsgrad) von Vorteil. Diesen Forderungen kann in optimaler Weise mit dem Einsatz des erfindungsgemäßen Radialwärmeübertragers Genüge getan werden. Vorzugsweise ist der Verdampfer aus Microchannel-Rohren bzw. -Kanälen aufgebaut bzw. weist diese auf. Auf die bei derlei Wärmeübertragern übliche Verwendung von Lamellenbändern zur Vergrößerung der Wärmeübertragerfläche wird bewusst verzichtet um die gezielte Installation von Keimen zu vermeiden, von denen ein Befreien der Oberfläche ausgehen kann.
Weiterhin kann wenigstens eine Kapillare zur Zufuhr von Kältemittel zu der Mehrzahl von Kanälen vorgesehen sein, wobei es denkbar ist, dass die wenigstens eine Kapillare in einem mittig angeordneten Kanal der Mehrzahl von Kanälen angeordnet ist.
Ein Ende der Mehrzahl von Kanälen kann mit einer Kappe verschlossen sein, durch die oder in der sich wenigstens eine Kapillare zur Zufuhr von Kältemittel erstreckt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Mehrzahl von Kanälen nebeneinander angeordnet ist und sich die Kapillare in einen mittig angeordneten Kanal erstreckt.
Ein Ende, vorzugsweise das andere Ende der Mehrzahl von Kanälen kann mit einer Saugleitung in Verbindung stehen, die zu einem Kompressor eines Kältemittelkreislaufes eines Kühl- und/oder Gefriergerätes führt.
Neben der externen Luftführung kommt der Durchströmung des Verdampfers mit Kältemittel eine hohe Bedeutung zu. Um diesem in optimaler Weise zu gewährleisten, können vorzugsweise zwei Wege beschritten werden.
Einer besteht darin, ein Ende des Verdampferrohres, vorzugsweise des MPE-Flachrohres mit einer Kappe zu verschließen. In das so entstehende Volumen wird die Kapillare eingeführt. Das andere Ende des Verdampferrohres bzw. des Microchannelrohres wird mit der Saugleitung verbunden und der Wärmetransport zwischen Kapillare und Saugleitung wird wie allgemein üblich extern gestaltet.
Ein weiterer Weg kann beschritten werden, indem eine Seile des Verdampferrohres, insbesondere des Flachrohres mit einer Kappe verschlossen wir, die Kapillare durch die Saugleitung geführt wird und soweit in den mittleren Kanal des Verdampferrohres bzw. des MPE-Flachrohres hineinragt, wie es aufgrund ihrer Länge erforderlich ist. Die Eintauchtiefe sollte jedoch mindestens 75% der Länge des Verdampferrohres bzw. des Flachrohres betragen. Das Ende dieses Verdampferrohres bzw. Flachrohres wird in geeigneter Weise durch die Saugleitung verschlossen.
Um die Zahl der Lötstellen zu minimieren, kann die Saugleitung auch aus dem Microchannelrohr bzw. Verdampferrohr ausgeführt werden. Dabei sind allerdings Abstriche bei der ökonomischen Effizienz der Herstellung des Radialwärmeübertragers hinzunehmen, da eine kontinuierliche Fertigung der Spirale nicht möglich ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von Kanälen nebeneinander angeordnet ist, so dass diese ein Flachrohr bilden oder in einem Flachrohr aufgenommen sind und/oder dass die mehreren übereinander angeordneten Lagen des Mehrkanal-Verdampfers aus einem schraubengewindeartig gewickelten Rohr, insbesondere Flachrohr bestehen.
Die einzelnen Kanäle des Verdampfers können einen Durchmesser bzw. einen hydraulischen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm, vorzugsweise > 1 mm aufweisen. Der Querschnitt der einzelnen Kanäle kann im Bereich zwischen 1 mm² und 30 mm², vorzugsweise im Bereich zwischen 4 mm² und 20 mm² liegen.
Das Querschnittsprofil der Kanäle kann quadratisch, rund, elliptisch und vorzugsweise rechteckig sein.
Vorzugsweise weisen die Kanäle eine größere Breite als ihre Höhe auf, so dass sich flache Kanäle ergeben bzw. der Mehrkanal-Verdampfer als Flachrohr ausgebildet ist. Die Höhe und die Breite der Kanäle liegt vorzugsweise im Bereich < 2 cm, vorzugsweise im Bereich < 1 cm. Exemplarisch können die Kanäle eine Größe (Höhe × Breite) im Bereich von 1 × 2 mm bis 5 × 10 mm aufweisen, d. h. die Höhe variiert vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm und die Breite im Bereich zwischen 2 mm und 10 mm. Mögliche Beispiele sind Kanäle mit den Dimensionen (Höhe × Breite) 2 × 3 mm und 2 × 10 mm.
Verdampfer mit einer oder mehreren der vorgenannten Eigenschaften werden im Rahmen der Erfindung auch als Microchannel-Verdampfer bezeichnet.
Die Mehrzahl von Kanälen kann in wärmeleitendem Kontakt mit wenigstens einer Abdeckung, insbesondere mit wenigstens einem Bodenblech und/oder mit einer sonstigen Abdeckung, insbesondere mit einer Abdeckkappe in Verbindung stehen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Bodenblech beidseitig mit Luft umströmt wird, so dass dieses ebenfalls als aktive Verdampferoberfläche dient.
Vorteilhaft ist es, die für eine geordnete Luftführung benötigte Umhüllungskonstruktion so auszubilden, dass die erforderlichen Flächen als aktive Verdampferflächen genutzt werden können. Denkbar ist eine Verdampferbaugruppe mit integrierten Radialwärmeübertrager aus Microchannel Flachrohr, der mittels eines zentral angeordneten Lüfters gleichmäßig mit Luft beaufschlagt wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine elektrische Abtauheizung vorgesehen, die vorzugsweise am Abströmende des Verdampfers und vorzugsweise derart angeordnet ist, dass sie sich zumindest abschnittsweise in einem der Kanäle der Mehrzahl der Kanäle in wärmeleitendem Kontakt erstreckt und/oder derart, dass sich zwischen zwei Schenkeln, vorzugsweise biegsamen Schenkeln eines Rohres in wärmeleitendem Kontakt erstreckt, in dem die Mehrzahl der Kanäle angeordnet ist oder das die Mehrzahl der Kanäle bildet.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Mehrkanal-Verdampfer teilweise oder vollständig an seiner Oberfläche zur Vermeidung von Reifablagerung mit einer hydrophoben bzw. mit einer superhydrophoben Beschichtung versehen ist.
Eine unerwünschte Bereifung der Oberfläche des Verdampfers wird zum einen durch eine gleichmäßige Luftbeaufschlagung des Radialwärmeübertragers erreicht.
Eine weitere wirksame Maßnahme gegen unerwünschte Reifbildung ist die Installation einer hinreichend großen, aktiven Verdampferoberfläche, die eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Verdampferoberfläche und der Luft im Gefrierabteil bzw. in dem Kompartiment, in dem sich der Verdampfer befindet, zu Folge hat.
Eine während des Betriebs sich dennoch ausbildende gleichmäßige und dünne Reifschicht wird durch das Nachlaufen des Lüfters in der Stillstandsphase der Kälteanlage beseitigt. Durch diese Maßnahme erfolgen sowohl ein Wärmetransport als auch ein Stofftransport vom Verdampfer zum eingelagerten Gefriergut. Dieser führt zur Rückbildung der Reifschicht am Verdampfer und zur Ausbildung einer solchen im Gefriergut. Diese Betriebsweise baut auch einer Austrocknung des Lagergutes im Gefriergutlagerfach vor.
Eine weitere Maßnahme zum Verhindern einer ungewollten Reifbildung besteht in einer geeigneten superhydrophoben Beschichtung der Verdampferoberfläche. Für dieses Verfahren ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche des Verdampfers absolut glatt ist.
Die bisher aufgeführten Maßnahmen kommen weitestgehend ohne den Einsatz von Zusatzenergie aus, allein der Lüfter benötigt in der Nachlaufzeit Energie.
Wenn jedoch durch einen extrem starken Feuchtigkeitseintrag in das Kühl- und/oder Gefriergerät eine starke Reifbildung unvermeidlich ist, muss diese durch eine elektrische Abtauheizung beseitigt werden, die gut wärmeleitend mit den Flachrohren verbunden ist. Eine Möglichkeit besteht darin, diese Abtauheizung in oder an das Verdampferrohr, insbesondere in oder an das Microchannelrohr zu integrieren bzw. daran anzuordnen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Mehrzahl von Kanälen zumindest bereichsweise von einer Abdeckung, vorzugsweise von einer Abdeckkappe umgeben ist, die ihrerseits zumindest bereichsweise von einer Baugruppenabdeckung umgeben ist, wobei das Gebläse derart angeordnet ist, dass sich zwischen der Abdeckung der Baugruppenabdeckung wenigstens ein Strömungskanal ergibt, durch den Luft mittels des Gebläses gefördert, vorzugsweise angesogen wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Mehrzahl von Kanälen zumindest bereichsweise von einer Abdeckung, vorzugsweise von einer Abdeckkappe umgeben ist, in der eine Sammelrinne zur Abfuhr von Tauwasser angeordnet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass deren Oberfläche in einer für das Vermeiden von Eisablagerung geeigneten Form gestaltet und mit einer superhydrophoben Beschichtung versehen ist und/oder wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Sammelrinne in wärmeleitendem Kontakt mit der Mehrzahl der Kanäle in Verbindung steht.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 16, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Mehrkanal-Verdampfer oder das Mehrkanal-Verdampfersystem an oder im Bereich des Innenbehälters, vorzugsweise an oder im Bereich der Decke des Innenbehälters vorzugsweise eines Gefrierkompartimentes des Gerätes angeordnet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Mehrkanal-Verdampfer oder das Mehrkanal-Verdampfersystem über wenigstens eine Abdeckung, vorzugsweise über wenigstens ein Bodenblech verfügt und dass das Bodenblech oder die sonstige Abdeckung an oder im Bereich des Innenbehälters angeordnet ist.
Denkbar ist es, dass der Mehrkanal-Verdampfer oder das Mehrkanal-Verdampfersystem, vorzugsweise umfassend die Mehrzahl von Kanälen, das Gebläse, eine oder mehrere Abdeckungen, insbesondere das Bodenblech und/oder eine oder mehrere Abdeckkappen oder dergleichen und wenigstens eine Leitung zur Kondensatableitung als gemeinsame Baugruppe ausgeführt sind.
Die vorzugsweise vorgesehene leicht geneigte Montage der Verdampferbaugruppe an der Decke des Kühl- und/oder Gefriergerätes macht den Transport des Kondensates aus der in die Abdeckkappe integrierten, beheizten Sammelrinne nach außen möglich. Die Abdeckkappe ist aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise aus Aluminium gefertigt und in geeigneter Form gut wärmeleitend mit den Flachrohren bzw. Verdampferrohren verbunden. Diese gut wärmeleitende Verbindung und die Verwendung von Aluminium ermöglichen es, sowohl auf ein elektrisches Beheizen der Abdeckkappe verzichten zu können, als auch die Abdeckkappe als aktive Verdampferoberfläche zu nutzen. Das Kondensatrohr wird gleichfalls elektrisch beheizt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Kühl- und/oder Gefriergerätes nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei zunächst die Baugruppe gemäß Anspruch 18 als vormontierte Baugruppe in das Gerät eingebracht wird und dann eine Baugruppenabdeckung montiert wird.
Vorzugsweise wird die gesamte Baugruppe ohne Baugruppenabdeckung vorgefertigt an der Decke des Gefrierfaches montiert. Nach erfolgter Montage wird die gleichfalls der Luftführung dienende Baugruppenabdeckung befestigt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betrieb eines Mehrkanal-Verdampfers oder Mehrkanal-Verdampfersystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 oder eines Kühl- und/oder Gefriergerätes gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Gebläse die Oberflächen, vorzugsweise alle Oberflächen der Mehrzahl von Kanälen vorzugsweise gleichmäßig mit Luft beaufschlagt und nach dem Abschalten des Kompressors des Kältemittelkreislaufes weiter läuft, um einen möglichen Reifansatz am Verdampfer bzw. an der Mehrzahl der Kanäle und/oder an einer oder mehreren Abdeckungen wieder entfernen zu können.
Die Luftführung im Kühl- und/oder Gefriergerät kann der von Geräten mit einer klassischen Verdampferbaugruppe entsprechen. Durch die Reduzierung der Bauhöhe der bisherigen Baugruppe von über 200 mm auf nunmehr ca. 70 mm für die neu gestaltete Baugruppe ergibt sich eine Vergrößerung des Bruttonutzvolumens von mindestens 15%. Bei den vorgenannten Werten handelt es sich um exemplarische Werte, die die Erfindung nicht beschränken.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1: eine Schnittansicht durch den türseitigen Bereich eines erfindungsgemäßen Mehrkanal-Verdampfer-Systems,
2: unterschiedliche Anordnungsmöglichkeiten der Kapillare und des Saugrohres an dem Microchannel-Flachrohr und
3: eine perspektivische Ansicht eines Microchannel-Flachrohrs und eine Draufsicht auf einen Endbreich des Microchannel-Flachrohres.
1 zeigt den oberen Endbereich eines Gefrierkompartimentes, dessen gekühlter Innenraum durch eine nicht dargestellte, rechts von der Verdampferbaugruppe angeordnete Tür und durch den Innenbehälter 100 begrenzt wird.
Zwischen dem Innenbehälter 100 und einem Außengehäuse 200 befindet sich eine Wärmedämmung aus PU-Schaum 300.
Wie dies aus 1 ersichtlich ist, befindet sich im Deckenbereich des Innenbehälters 100, d. h. an dessen deckeseitigen Abschnitt das erfindungsgemäße Mehrkanal-Verdampfersystem.
Dieses umfaßt ein oder mehrere Flachrohre 10, in denen eine Mehrzahl von Kanälen 12 zur Führung des Kältemittels angeordnet sind. Die Kanäle 12 können durch Wandungen voneinander getrennt sein oder auch z. B. durch Öffnungen in der Wandung miteinander in Verbindung stehen. Zur besseren Übersicht ist nur das oben angeordnete Flachrohr 10 mit Bezugszeichen der Kanäle 12 versehen.
Die Flachrohre 10 können Bestandteile eines um eine Mittelachse A gewickelten Flachrohres sein, das eine schraubengewindeförmige Steigung aufweist, oder es kann sich um mehrere Flachrohre 10 handeln, die aus mehreren einzelnen Flachrohren hergestellt sind und miteinander in Verbindung stehen, so dass das Kältemittel diese nacheinander zu durchströmen vermag. Die einzelnen Lagen des Flachrohres 10 können parallel oder im Winkel zueinander verlaufen.
Die Flachrohre 10 sind kreisringförmig ausgebildet, d. h. sie weisen in der Draufsicht eine Krümmung auf.
Im Zentrum bzw. im Mittelpunkt dieser Krümmung befindet sich das Gebläse 20. Das Gebläse 20 ist derart angeordnet und ausgeführt, dass es Luft axial ansaugt und radial abgibt, so dass die Luft von innen nach außen radial oder zumindest zum Teil in radialer Richtung die voneinander beabstandeten Lagen der Flachrohre 10 bzw. der Flachrohrabschnitt beidseitig umströmt. Mit dem Bezugszeichen S sind die Spalte zwischen den einzelnen Lagen der Flachrohre 10 gekennzeichnet, diese erstrecken sich über die gesamte radiale Erstreckung und in Umfangsrichtung der Flachrohre 10.
Das Bezugszeichen 30 kennzeichnet das Bodenblech, das Bezugszeichen 40 eine Abdeckkappe und das Bezugszeichen 50 eine Baugruppenabdeckung.
Bodenblech 30 und Abdeckkappe 40 stehen durch Schrauben 95 miteinander in Verbindung.
Durch Ansaugöffnungen in der äußeren Baugruppenabdeckung 50 gelangt die Luft durch einen Kanal 60, der durch die äußere Baugruppenabdeckung 50 und die Abdeckkappe 40 gebildet wird in das mit einer Einlaufdüse versehene Gebläse 20.
Hierbei kann sowohl ein modifizierter Axiallüfter, als auch ein Radiallüfter, jeweils als Kompaktmodul gestaltet, zur Anwendung kommen.
Das Gebläse 20 fördert die Luft durch den Radialwärmeübertrager, d. h. durch den Verdampfer, der mit dem Bodenblech 30 an der Decke des Gefriergerätes befestigt ist, in einen von der Abdeckkappe 40 gebildeten Ringraum.
Das Bodenblech 30 ist gut wärmeleitend mit dem Radialwärmeübertrager bzw. mit den Verdampferrohren verbunden und so gestaltet, dass es beidseitig mit Luft umströmt wird und somit zur Vergrößerung der Verdampferoberfläche herangezogen werden kann.
Aus dem Ringraum tritt die Luft durch einen Schlitz aus, der aus Gehäuserückwand bzw. der Rückwand des Innenbehälters und Baugruppenabdeckung 50 gebildet wird. Das Durchströmen des gekühlten Innenraums und der darin befindlichen Schubladen erfolgt in bekannter Weise.
Diese Luftführung wird auch in der „Abtauphase”, d. h. bei ausgeschaltetem Kompressor beibehalten. Durch das Ausschalten des Kompressors kehrt sich allerdings die Richtung des Wärmetransports um, so dass die Beseitigung der Reifbildung in einer energetisch sehr vorteilhaften Form möglich wird. Um diesen Prozess möglichst effizient zu betreiben, sollte die Differenz zwischen Verdampfungs- und Lufttemperatur möglichst gering gehalten werden. Diese Forderung kommt auch einer Reduzierung des Energieverbrauches entgegen, da der Kreisprozess dann unter einem niedrigeren Druckverhältnis arbeitet.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung werden vorzugsweise alle Wärmeübertragerflächen optimal mit Luft beaufschlagt, was zum einen für eine optimale Stoffübergangszahl sorgt, andererseits aber auch ideale Wärmeübergangsbedingungen zur Folge hat. Über die Größe der installierten Verdampferoberfläche lässt sich maßgeblich die Temperatur bei den Verdampfern und damit gleichzeitig das Druckverhältnis des Kreisprozesses beeinflussen.
Der weitestgehende Verzicht auf ein elektrisches Abtauen beseitigt dabei die Diskrepanz zwischen dem Energieverbrauch beim Gerätetest und dem beim realen Verbrauch beim Endkunden.
2 zeigt das Ende des Verdampferrohres 10. Bei dieser Bauform ist der innere Wärmeübertrager in die Saugleitung integriert.
Das Bezugszeichen 70 kennzeichnet die Kapillare, durch die das flüssige Kältemittel dem Verdampfer zugeführt wird. Mit dem Bezugszeichen 80 ist die zu dem Kompressor führende Saugleitung gekennzeichnet, durch die das verdampfte Kältemittel dem Kompressor zugeführt wird.
Die nicht dargestellte Seite des Verdampferrohres, insbesondere des Flachrohres 10 wird beispielsweise mit einer Kappe verschlossen, die Kapillare 70 durch die Saugleitung 80 geführt wird und soweit in den mittleren Kanal des Verdampferrohres bzw. des MPE-Flachrohres hineingeführt, wie es aufgrund ihrer Länge erforderlich ist. Die Eintauchtiefe sollte jedoch mindestens 75% der Länge des Verdampferrohres bzw. des Flachrohres 10 betragen. Das Ende dieses Verdampferrohres bzw. Flachrohres 10 wird in geeigneter Weise durch die Saugleitung verschlossen. In der Ausführungsform gemäß 2, obere Darstellung ist die Saugleitung einseitig geschlossen. Das verdampfte Kältemittel wird in der Richtung abgeführt, in der sich die Kapillare 70 in der Saugleitung 80 erstreckt.
2, untere Darstellung zeigt eine Ausführungsform, bei der die Saugleitung 80 beidseitig offen ist, wobei in das eine Ende der Saugleitung 80 die Kapillare 70 eingeführt ist und durch das andere Ende das verdampfte Kältemittel abgeführt wird.
Aus 3, obere Darstellung ist der Endbereich des Flachrohrs 10 ersichtlich, das in Pfeilrichtung beidseitig von Luft umströmt wird, wobei in den mittleren Kanal 12 die Kapillare 70 eingeführt ist. Das Bezugszeichen 90 kennzeichnet die elektrische Abtauheizung, die in einen der Kanäle 12 eingeführt sein kann oder zwischen zwei Schenkeln 14 im Randbereich des Flachrohrs eingeführt sein kann, die derart zueinander gebogen sind, dass darin die Abtauheizung 90 aufgenommen ist, wie dies aus 3, untere Darstellung hervorgeht.

Claims

Mehrkanal-Verdampfersystem mit wenigstens einem Mehrkanal-Verdampfer mit einer Mehrzahl von Kanälen, die im Betrieb des Mehrkanal-Verdampfers von Kältemittel durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkanal-Verdampfer zumindest bereichsweise gekrümmt ausgeführt ist und dass wenigstens ein Gebläse vorgesehen ist, das derart angeordnet ist, dass das Gebläse Luft auch oder ausschließlich in radialer Richtung über den gekrümmt ausgeführten Mehrkanal-Verdampfer fördert.
Mehrkanal-Verdampfer mit einer Mehrzahl von Kanälen, die im Betrieb des Mehrkanal-Verdampfers von Kältemittel durchströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkanal-Verdampfer zumindest bereichsweise gekrümmt ausgeführt ist und zwei oder mehr übereinander angeordnete Lagen von Kanälen aufweist, zwischen denen ein Spalt zur Durchströmung mit Luft vorgesehen ist, wobei die zwei oder mehr übereinander angeordneten Lagen als getrennte Verdampferabschnitte ausgebildet sind oder Bestandteile eines gemeinsamen Verdampferabschnittes bilden.
Mehrkanal-Verdampfersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkanal-Verdampfer gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 2 ausgebildet ist.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kanälen in einem oder mehreren Flachrohren angeordnet sind und dass sich dieses Flachrohr senkrecht zur Mittelachse des Mehrkanal-Verdampfers erstreckt oder dass der Winkel zwischen der Mittelachse des Mehrkanal-Verdampfers und dem Flachrohr > 45° und besonders bevorzugt > 75° beträgt.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kanälen bzw. ein diese aufnehmendes Rohr ohne Rippen oder sonstige Vorsprünge ausgebildet sind.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gebläse um einen Axialgebläse, vorzugsweise um ein modifiziertes Axialgebläse oder um ein Radialgebläse handelt.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kapillare zur Zufuhr von Kältemittel zu der Mehrzahl von Kanälen vorgesehen ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die wenigstens eine Kapillare in einem mittig angeordneten Kanal der Mehrzahl von Kanälen angeordnet ist.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Mehrzahl von Kanälen mit einer Kappe verschlossen ist, durch die oder in der sich wenigstens eine Kapillare zur Zufuhr von Kältemittel erstreckt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Mehrzahl von Kanälen nebeneinander angeordnet ist und sich die Kapillare in einen mittig angeordneten Kanal erstreckt.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ende der Mehrzahl von Kanälen mit einer Saugleitung in Verbindung steht, die zu einem Kompressor eines Kältemittelkreislaufes eines Kühl- und/oder Gefriergerätes führt.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kanälen nebeneinander angeordnet ist, so dass diese ein Flachrohr bilden oder in einem Flachrohr aufgenommen sind und/oder dass die mehreren übereinander angeordneten Lagen des Mehrkanal-Verdampfers aus einem schraubengewindeartig gewickelten Rohr, insbesondere Flachrohr bestehen.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kanälen in wärmeleitendem Kontakt mit wenigstens einer Abdeckung, insbesondere mit wenigstens einem Bodenblech und/oder mit einer sonstigen Abdeckung, insbesondere mit einer Abdeckkappe in Verbindung stehen, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass das Bodenblech beidseitig mit Luft umströmt wird, so dass dieses ebenfalls als aktive Verdampferoberfläche dient.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine elektrische Abtauheizung vorgesehen ist, die vorzugsweise am Abströmende des Verdampfer und vorzugsweise derart angeordnet ist, dass sie sich zumindest abschnittsweise in einem der Kanäle der Mehrzahl der Kanäle in wärmeleitendem Kontakt erstreckt und/oder derart, dass sich zwischen zwei Schenkeln, vorzugsweise biegsamen Schenkeln eines Rohres in wärmeleitendem Kontakt erstreckt, in dem die Mehrzahl der Kanäle angeordnet ist oder das die Mehrzahl der Kanäle bildet.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkanal-Verdampfer teilweise oder vollständig an seiner Oberfläche zur Vermeidung von Reifablagerung mit einer superhydrophoben Beschichtung versehen ist.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kanälen zumindest bereichsweise von einer Abdeckung, vorzugsweise von einer Abdeckkappe umgeben ist, die ihrerseits zumindest bereichsweise von einer Baugruppenabdeckung umgeben ist, wobei das Gebläse derart angeordnet ist, dass sich zwischen der Abdeckung der Baugruppenabdeckung wenigstens ein interner Strömungskanal ergibt, durch den Luft mittels des Gebläses gefördert, vorzugsweise angesogen wird.
Mehrkanal-Verdampfer oder Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Kanälen zumindest bereichsweise von einer Abdeckung, vorzugsweise von einer Abdeckkappe umgeben ist, in der eine Sammelrinne zur Abfuhr von Tauwasser angeordnet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass deren Oberfläche in einer für das Vermeiden von Eisablagerung geeigneten Form gestaltet und mit einer superhydrophoben Beschichtung versehen ist und/oder wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Sammelrinne in wärmeleitendem Kontakt mit der Mehrzahl der Kanäle in Verbindung steht.
Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Kältemittelkreislauf, der wenigstens einen Verdampfer zur Kühlung von wenigstens einem Kompartiment des Gerätes aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät einen Mehrkanal-Verdampfer oder ein Mehrkanal-Verdampfersystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 aufweist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkanal-Verdampfer oder das Mehrkanal-Verdampfersystem an oder im Bereich des Innenbehälters, vorzugsweise an oder im Bereich der Decke des Innenbehälters vorzugsweise eines Gefrierkompartimentes des Gerätes angeordnet ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Mehrkanal-Verdampfer oder das Mehrkanal-Verdampfersystem über wenigstens eine Abdeckung, vorzugsweise über wenigstens ein Bodenblech verfügt und dass das Bodenblech oder die sonstige Abdeckung an oder im Bereich des Innenbehälters angeordnet ist.
Kühl- und/oder Gefriergerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkanal-Verdampfer oder das Mehrkanal-Verdampfersystem, vorzugsweise umfassend die Mehrzahl von Kanälen, das Gebläse, eine oder mehrere Abdeckungen, insbesondere das Bodenblech und/oder eine oder mehrere Abdeckkappen oder dergleichen und wenigstens eine Leitung zur Kondensatableitung als gemeinsame Baugruppe ausgeführt sind.
Verfahren zur Herstellung eines Kühl- und/oder Gefriergerätes nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Baugruppe gemäß Anspruch 18 als vormontierte Baugruppe in das Gerät eingebracht wird und dann eine Baugruppenabdeckung montiert wird.
Verfahren zum Betrieb eines Mehrkanal-Verdampfers oder Mehrkanal-Verdampfersystems gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 oder eines Kühl- und/oder Gefriergerätes gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse die Oberflächen, vorzugsweise alle Oberflächen der Mehrzahl von Kanälen vorzugsweise gleichmäßig mit Luft beaufschlagt und nach dem Abschalten des Kompressors des Kältemittelkreislaufes weiter läuft, um einen möglichen Reifansatz am Verdampfer bzw. an der Mehrzahl der Kanäle und/oder an einer oder mehreren Abdeckungen wieder entfernen zu können.