DE102015217031A1

DE102015217031A1 - Kältegerät mit einem Kältemittelverdampfer

Info

Publication number: DE102015217031A1
Application number: DE102015217031.4A
Authority: DE
Inventors: Niels Liengaard
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2015-09-04
Filing date: 2015-09-04
Publication date: 2017-03-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät (100) mit einem Luftkanal (151) zum Zuführen von Luft in einen Innenraum des Kältegeräts (100), wobei die Luft in dem Luftkanal (151) in einer Strömungsrichtung (134) förderbar ist, wobei in dem Luftkanal (151) ein Kältemittelverdampfer (115) zum Aufnehmen von Wärme aus der Luft angeordnet ist, wobei der Kältemittelverdampfer (115) ein erstes Verbindungsrohr (117), ein zweites Verbindungsrohr (119) und eine Anzahl von Querrohren (125) aufweist, wobei die Querrohre (125) über das erste Verbindungsrohr (117) und das zweite Verbindungsrohr (119) fluidtechnisch verbunden sind, um Kältemittel zwischen dem ersten Verbindungsrohr (117) und dem zweiten Verbindungsrohr (119) zu leiten. Das erste und zweite Verbindungsrohr (117, 119) erstrecken sich in dem Kältemittelverdampfer (115) entlang der Strömungsrichtung (134) und die Querrohre (125) erstrecken sich in dem Kältemittelverdampfer (115) quer zur Strömungsrichtung (134), um Wärme wirksam aus der zugeführten Luft aufzunehmen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Kältemittelverdampfer.
Beim Betrieb des Kältemittelkreislaufes eines Kältegerätes wird der Kältegeräteinnenraum des Kältegeräts gekühlt. Der Kältemittelkreislauf umfasst einen Kältemittelverdampfer, welcher als ein Wärmeaustauscher ausgebildet ist, in dem nach der Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, z.B. Luft, verdampft wird. Aufgrund der geringen Temperatur des durch den Kältemittelkreislauf geleiteten Kältemittels kommt es bei der Expansion des flüssigen Kältemittels zu einer Abkühlung der Oberfläche des Kältemittelverdampfers und dadurch gegebenenfalls zur Bildung von Eis an dem Kältemittelverdampfer. Durch die Eisbildung kann die Effizienz des Kältemittelverdampfers eingeschränkt werden.
In der EP 1 460 364 A2 ist ein Wärmetauscher in einem Automobil beschrieben. Der Wärmetauscher umfasst einen Einlasskopf und einen Auslasskopf, an denen Leitungsrohre angebracht sind, um Kältemittel zu leiten. An dem Wärmetauscher ist ein Luftkanal angeordnet, um Luft über die Oberfläche des Wärmetauschers zu leiten.
In der EP 1 980 811 A1 ist ein Wärmetauscher beschrieben, welcher zwei Durchgänge aufweist, die durch Rohre zum Leiten von Kältemittel verbunden sind. In einem der Durchgänge ist eine Trennwand angeordnet, um den Durchgang zu unterteilen, und Kältemittel zwischen den beiden Durchgängen umzuleiten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältegerät mit einem Kältemittelverdampfer anzugeben, welcher vorteilhaft in dem Kältegerät eingebaut werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Gemäß einem Aspekt wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Kältegerät mit einem Luftkanal zum Zuführen von Luft in einen Innenraum des Kältegeräts gelöst, wobei die Luft in dem Luftkanal in einer Strömungsrichtung förderbar ist, wobei in dem Luftkanal ein Kältemittelverdampfer zum Aufnehmen von Wärme aus der Luft angeordnet ist, wobei der Kältemittelverdampfer ein erstes Verbindungsrohr, ein zweites Verbindungsrohr und eine Anzahl von Querrohren aufweist, wobei die Querrohre über das erste Verbindungsrohr und das zweite Verbindungsrohr fluidtechnisch verbunden sind, um Kältemittel zwischen dem ersten Verbindungsrohr und dem zweiten Verbindungsrohr zu leiten, wobei sich das erste und zweite Verbindungsrohr in dem Kältemittelverdampfer entlang der Strömungsrichtung erstrecken, und wobei sich die Querrohre in dem Kältemittelverdampfer quer zur Strömungsrichtung erstrecken, um Wärme aus der zugeführten Luft aufzunehmen.
Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Kältemittelverdampfer in Strömungsrichtung der in dem Luftkanal geförderten Luft angeordnet ist, um wirksam Wärme von der Luft aufzunehmen. Da sich das erste und zweite Verbindungsrohr entlang der Strömungsrichtung der Luft in dem Luftkanal erstrecken, kann eine besonders vorteilhafte Anordnung des Kältemittelverdampfers in dem Luftkanal sichergestellt werden. Insbesondere kann die Größe des Kältemittelverdampfers und damit auch die Größe des Luftkanals reduziert werden, wodurch im Innenraum des Kältegeräts mehr Bauraum zur Verfügung steht.
Das erste und zweite Verbindungsrohr sind derart ausgebildet, um den Kältemittelverdampfer mit einem Kältemittelkreislauf des Kältegeräts verbinden. Die Querrohre sind quer zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr angeordnet und verbinden das erste Verbindungsrohr und das zweite Verbindungsrohr fluidtechnisch. Die Anzahl der Querrohre kann ein einziges Querrohr umfassen oder kann eine Vielzahl von Querrohren umfassen, um Kältemittel zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsrohr zu leiten.
Im Vergleich mit einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer weist der erfindungsgemäße Kältemittelverdampfer ein kleines Innenvolumen auf, wodurch sich auch geringe Kältemittelmengen in dem Kältemittelverdampfer und damit in dem Kältemittelkreislauf realisieren lassen. Die geringen Kältemittelmengen wiederum führen zu einer erhöhten Energieeffizienz des Kältemittelkreislaufes, da weniger Stillstandverluste auftreten, da weniger Kältemittel aus dem Kältemittelverflüssiger in den Kältemittelverdampfer während einer Pause des Kältemittelverdichters gelangt. Die insgesamt geringere Kältemittelmenge des erfindungsgemäßen Kältemittelverdampfers ermöglicht beispielsweise die Fertigung von größeren Kältemittelverdampfern ohne die gegebenenfalls in bestimmten Regionen vorhandene maximale Kältemittelmenge zu überschreiten.
Eine niedrige Anzahl von Bauteilen und ein geringeres Gewicht des erfindungsgemäßen Kältemittelverdampfers ermöglicht zudem eine Reduktion der Materialkosten. Durch die parallele Anordnung der Verbindungsrohre in Strömungsrichtung der durch den Luftkanal geförderten Luft kann eine kompaktere Ausgestaltung des Kältemittelverdampfers erreicht werden, wodurch der in dem Kältegerät vorhandene Innenraum vorteilhaft genutzt werden kann.
Unter einem Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein Kältegerät, das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts bestehen die Querrohre aus Multi-Port extrudiertem (MPE) Rohr, wobei das MPE-Rohr insbesondere als ein gebogenes oder mäanderförmiges MPE-Rohr ausgebildet ist.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass das MPE-Rohr eine große interne Oberfläche aufweist, wodurch eine wirksame Wärmeaufnahme des Kältemittelverdampfers von der zugeführten Luft ermöglicht wird. Durch die Biegung der Querrohre, insbesondere die mäanderförmige Biegung, wird eine besonders platzsparende Anordnung der Querrohre in dem Kältemittelverdampfer ermöglicht. Durch die Biegung, insbesondere durch die mäanderförmige Biegung, wird die Fläche der Querrohre, welche zur Aufnahme von Wärme zu Verfügung steht, erhöht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts sind die Querrohre als U-förmig gebogene Querrohre ausgebildet, wobei ein erstes Ende der Querrohre mit dem ersten Verbindungsrohr und ein zweites Ende der Querrohre mit dem zweiten Verbindungsrohr fluidtechnisch verbunden sind.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die U-förmig gebogenen Querrohre, welche sowohl mit dem ersten Verbindungsrohr als auch mit dem zweiten Verbindungsrohr fluidtechnisch verbunden sind, eine besonders wirksame Leitung von Kältemittel von dem ersten Verbindungsrohr durch die Querrohre in das zweite Verbindungsrohr, bzw. von dem zweiten Verbindungsrohr durch die Querrohre in das erste Verbindungsrohr, sichergestellt wird, wodurch in dem Kältemittelverdampfer eine große Fläche zum Wärmeaufnahme zur Verfügung steht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts weisen das erste und zweite Verbindungsrohr Längsschlitze auf, wobei das erste und zweite Verbindungsrohr mit den Querrohren durch die Längsschlitze fluidtechnisch verbunden sind.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch das Verwenden von Längsschlitzen an dem ersten und zweiten Verbindungsrohr eine besonders wirksame fluidtechnische Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Verbindungsrohr, sowie den Querrohren sichergestellt wird. Die Querrohre können insbesondere mit dem ersten und zweiten Verbindungsrohr an den Längsschlitzen der Verbindungsrohre verbunden werden, um sicherzustellen, dass Kältemittel durch die Längsschlitze vorteilhaft aus dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr in die Querrohre oder aus den Querrohren in das erste oder zweite Verbindungsrohr geleitet wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts sind das erste und zweite Verbindungsrohr parallel zueinander angeordnet, und weist der Kältemittelverdampfer eine Vielzahl von zueinander parallel angeordneten Querrohren auf, welche quer zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr angeordnet sind, wobei das erste Verbindungsrohr durch die Vielzahl von parallel angeordneten Querrohren mit dem zweiten Verbindungsrohr fluidtechnisch verbunden ist.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Vielzahl der parallel angeordneten Querrohre, eine wirksame Leitung von Kältemittel zwischen dem ersten Verbindungsrohr und dem zweiten Verbindungsrohr sichergestellt wird. Somit kann eine große Menge von Kältemittel in einer bestimmten Zeiteinheit zwischen den beiden Verbindungsrohren gefördert werden, wodurch ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittelverdampfer und der zugeführten Luft sichergestellt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist in dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr eine Trennwand angeordnet, wobei die Trennwand an der Verbindung zwischen dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr mit den Querrohren angeordnet ist, um Kältemittel von dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr in die Querrohre oder von den Querrohren in das erste oder zweite Verbindungsrohr zu leiten.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Trennwand eine Unterteilung des ersten oder zweiten Verbindungsrohrs in voneinander getrennte Kompartimente ermöglicht wird. Insbesondere kann eine Vielzahl von Trennwänden in dem ersten und/oder zweiten Verbindungsrohr angeordnet sein, um eine Unterteilung des ersten und/oder zweiten Verbindungsrohrs in eine Vielzahl von Kompartimenten zu ermöglichen. Durch die Anordnung der Trennwand in dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr, wird das in dem jeweiligen Verbindungsrohr strömende Kältemittel durch die Trennwand umgelenkt. In Abhängigkeit der Anordnung der Trennwand in den jeweiligen Verbindungsrohren und in Abhängigkeit der Strömungsrichtung des Kältemittels in den Verbindungsrohren kann das Kältemittel entweder aus dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr in die Querrohre umgeleitet werden, oder kann das Kältemittel aus den Querrohren in das erste oder zweite Verbindungsrohr umgeleitet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist in dem ersten und/oder zweiten Verbindungsrohr eine Vielzahl von Trennwänden an der Verbindung zwischen dem ersten und/oder zweiten Verbindungsrohr mit den Querrohren angeordnet, um Kältemittel abwechselnd durch das erste Verbindungsrohr und durch das zweite Verbindungsrohr zu leiten, wobei das Kältemittel von dem ersten Verbindungsrohr in das zweite Verbindungsrohr durch ein erstes Querrohr geleitet wird, und wobei das Kältemittel von dem zweiten Verbindungsrohr durch ein weiteres Querrohr wieder in das erste Verbindungsrohr geleitet wird.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch das Leiten des Kältemittels von dem ersten Verbindungsrohr in das zweite Verbindungsrohr durch das erste Querrohr und durch das Zurückleiten des Kältemittels von dem zweiten Verbindungsrohr in das erste Verbindungsrohr durch das weitere Querrohr, das Kältemittel abwechselnd durch das erste Verbindungsrohr und durch das zweite Verbindungsrohr geleitet wird. Insbesondere kann eine Vielzahl von weiteren Querrohren verwendet werden, welche das erste und zweite Verbindungsrohr fluidtechnisch miteinander verbinden. Dadurch kann das durch den Kältemittelverdampfer geleitete Kältemittel mehrmals in Flussrichtung des Kältemittels abwechselnd zwischen dem ersten Verbindungsrohr und dem zweiten Verbindungsrohr umgeleitet werden, wodurch eine wirksame Wärmeaufnahme von der zugeführten Luft sichergestellt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das Kältegerät einen Ventilator, welcher mit dem Luftkanal strömungstechnisch verbunden ist, um dem Kältemittelverdampfer Luft in der Strömungsrichtung zuzuführen.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den Ventilator ein konstanter und wirksamer Strom von Luft in dem Luftkanal erzeugt wird und die Luft dem Kältemittelverdampfer in der Strömungsrichtung wirksam zugeführt werden kann. Insbesondere kann der Ventilator in dem Luftkanal angeordnet sein, und kann ausgebildet sein Luft in dem Luftkanal an dem Kältemittelverdampfer vorbei anzusaugen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts weist der Kältemittelverdampfer einen Lamellenblock mit Lamellen auf, wobei die Lamellen in dem Lamellenblock zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr parallel angeordnet sind, und parallel angeordnete Belüftungskanäle an der Oberfläche des Kältemittelverdampfers begrenzen.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Lamellen in dem Lamellenblock eine vorteilhafte Anordnung von parallel angeordneten Belüftungskanälen an der Oberfläche des Kältemittelverdampfers ermöglicht wird. Die Belüftungskanäle sind parallel zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr angeordnet, so dass die in dem Luftkanal geförderter Luft in der Strömungsrichtung durch die parallelen Belüftungskanäle des Kältemittelverdampfers gefördert wird, wodurch ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittelverdampfer und der zugeführten Luft sichergestellt wird. Der Kältemittelverdampfer kann insbesondere eine Vielzahl von Lamellenblöcken, insbesondere zwei oder drei Lamellenblöcke aufweisen, welche an verschiedenen Seiten der Querrohre angeordnet sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts sind die Lamellen in dem Lamellenblock in einem Lamellenabstand angeordnet, wobei der Lamellenabstand an der der Luftströmung zugewandten Seite des Kältemittelverdampfers größer als der Lamellenabstand an der der Luftströmung abgewandten Seite des Kältemittelverdampfers ist.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Vergrößerung des Lamellenabstands der Lamellen an der der Luftströmung zugewandten Seite des Kältemittelverdampfers, die Bildung von Eis an dem Kältemittelverdampfer reduziert werden kann. Wenn der Kältemittelverdampfer in einem Kältemittelkreislauf, welcher Kühlfachtemperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser erzeugt, eingesetzt wird, kondensiert Luftfeuchtigkeit der Luft an der der Luftströmung zugewandten Seite. Wenn Luft durch den Luftkanal gefördert wird, kommt es an der der Luftströmung zugewandten Seite zur Kondensation von Wasser, sobald die dem Kältemittelverdampfer in der Strömungsrichtung zugeführte Luft auf die kalte Oberfläche des Kältemittelverdampfers trifft. Durch die Kondensation von Wasser an der kalten Oberfläche kann sich insbesondere Eis an den Lamellen bilden, wodurch wiederum die Wärmeaufnahme durch die Lamellen behindert wird. Da der Lamellenabstand an der der Luftströmung zugewandten Seite größer als der Abstand der Lamellen an der der Luftströmung abgewandten Seite des Kältemittelverdampfers ist, kann durch die größeren Lamellenabstände verhindert werden, dass sich an der der Luftströmung zugewandten Seite Eis absetzt und die Luftkanäle blockiert. Dadurch können die Zeitintervalle zwischen den einzelnen Enteisungsschritten zum Entfernen von Eis von dem Kältemittelverdampfer erhöht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfassen die Querrohre eine Vielzahl von Kanälen, die jeweils durch Stege getrennt sind.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung von Kanälen, die durch Stege getrennt sind, eine vorteilhafte Menge von Kältemittel des Kältemittelkreislaufs durch die Querrohre fließen kann, um eine vorteilhafte Wärmeaufnahme durch den Kältemittelverdampfer zu ermöglichen. Wenn die Stege aus einem thermisch leitenden Material bestehen, weisen die Querrohre eine besonders große innere Oberfläche auf, wodurch Wärme besonders wirksam durch das Kältemittel aufgenommen werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Luftkanal an einer Rückseite des Kältegeräts angeordnet und erstreckt sich von einer Oberseite zu einer Unterseite des Kältegeräts, wobei Luft in dem Luftkanal von der Oberseite zu der Unterseite des Kältegeräts in der Strömungsrichtung förderbar ist.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Luftkanal eine wirksame Aufnahme des Kältemittelverdampfers sicherstellt. Durch den Luftkanal wird eine wirksame Luftzufuhr in den Kältegeräteinnenraum sichergestellt. Durch die Anordnung des Kältemittelverdampfers in dem Luftkanal wird eine wirksame Funktion des Kältemittelverdampfers gewährleistet. Insbesondere ermöglicht die Ausbildung des Luftkanals den Einbau des Kältemittelverdampfers in einer liegenden Position, wobei der Kältemittelverdampfer insbesondere an einer Oberseite des Kältegeräts in dem Luftkanal in der liegenden Position angeordnet ist. In der liegenden Position ist der Kältemittelverdampfer derart in dem Luftkanal positioniert, dass die Verbindungsrohre quer zur Rückseite des Kältegeräts angeordnet sind. Dadurch kann die durch den Luftkanal geförderte Luft vorteilhaft an dem Kältemittelverdampfer vorbei befördert werden, um einen wirksamen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittelverdampfer und der Luft zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Luftkanal an einer Rückseite des Kältegeräts angeordnet und erstreckt sich von einer Unterseite zu einer Oberseite des Kältegeräts, wobei Luft in dem Luftkanal von der Unterseite zu der Oberseite des Kältegeräts in der Strömungsrichtung förderbar ist.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die alternative Strömungsrichtung der Luft in dem Luftkanal von der Unterseite zu der Oberseite des Kältegeräts eine alternative Luftzufuhr zu dem Kältemittelverdampfer gewährleistet wird. Insbesondere ermöglicht die Ausbildung des Luftkanals den Einbau des Kältemittelverdampfers in einer stehenden Anordnung. In der stehenden Anordnung des Kältemittelverdampfers ist der Kältemittelverdampfer derart in dem Luftkanal positioniert, dass die Verbindungsrohre parallel zur Rückseite des Kältegeräts angeordnet sind. Somit kann die durch den Luftkanal geförderte Luft ebenfalls vorteilhaft an dem Kältemittelverdampfers vorbei gefördert werden, um einen wirksamen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittelverdampfer und der Luft zu ermöglichen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts weist der Kältemittelverdampfer eine Abdeckplatte auf, welche an einer Oberseite oder an einer Unterseite des Kältemittelverdampfers angeordnet ist.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Abdeckplatte eine wirksame Abdeckung des Kältemittelverdampfers sichergestellt wird. Die Abdeckplatte kann insbesondere aus einem thermisch leitenden Material, wie z.B. Aluminium, bestehen. Dadurch kann durch die Abdeckplatte ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittelverdampfer und der zugeführten Luft sichergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts weist der Kältemittelverdampfer eine Abtauheizung zum Erwärmen des Kältemittelverdampfers auf.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Abtauheizung ein wirksames Erwärmen des Kältemittelverdampfers zum Entfernen von Eis ermöglicht wird. An der kalten Oberfläche des Kältemittelverdampfers kann bei einer hohen Luftfeuchtigkeit Wasser kondensieren und sich unter Umständen Eis bilden. Das Eis an der Oberfläche des Kältemittelverdampfers kann gegebenenfalls die Zirkulation von Luft an der Oberfläche des Kältemittelverdampfers behindern, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittelverdampfer und der Luft unter Umständen eingeschränkt werden kann. Aus diesem Grund kann es vorteilhaft sein, in bestimmten Zeitintervallen die Oberfläche des Kältemittelverdampfers zu erwärmen, wodurch Eis an der Oberfläche des Kältemittelverdampfers schmilzt und dadurch entfernt werden kann. Eine insbesondere an der Abdeckplatte angeordnete Abtauheizung, wie z.B. ein elektrisches Heizelement oder ein Thermosiphon oder Heizrohr, kann die Abdeckplatte wirksam erwärmen, wodurch der Kältemittelverdampfer ebenfalls erwärmt werden kann.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Kältegerätes;
2 eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdampfers;
3 eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdampfers mit Lamellenblock; und
4 eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdampfers mit Lamellenblock, Abdeckplatte und Abtauheizung in einem Luftkanal eines Kältegeräts.
1 zeigt einen Kühlschrank stellvertretend für ein allgemeines Kältegerät 100 mit einer Kältegerätetür 101 und mit einer Geräteaußenwand 103. Die Geräteaußenwand 103 umfasst eine Oberseite 105, eine Rückseite 107, Längsseiten 109 und eine Unterseite 110 des Kältegeräts 100, welche den Kältegeräteinnenraum 111 abschließen. An der Vorderseite 113 des Kältegeräts 100 ist die Kältegerätetür 101 angeordnet.
Das Kältegerät 100 umfasst einen oder mehrere Kältemittelkreisläufe mit jeweils einem Kältemittelverdampfer, Kältemittelverdichter, Kältemittelverflüssiger und Drosselorgan. Der Kältemittelverdampfer ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, z.B. Luft, verdampft wird. Der Kältemittelverdichter ist ein mechanisch betriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom Kältemittelverdampfer absaugt und bei einem höheren Druck zum Kältemittelverflüssiger ausstößt. Der Kältemittelverflüssiger ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Kompression das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres Kühlmedium, z.B. Luft, verflüssigt wird. Das Kältegerät 100 umfasst einen Ventilator, welcher ausgebildet ist, dem Kältemittelverflüssiger und dem Kältemittelverdampfer einen Luftstrom zuzuführen. Durch den Luftstrom kommt es zu einer wirksamen Wärmzufuhr zu dem Kältemittelverdampfer. Das Drosselorgan ist eine Vorrichtung zur ständigen Verminderung des Druckes durch Querschnittsverengung. Das Kältemittel ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem Kältemittelkreislauf verwendet wird, das bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck des Fluides Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluides Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluides inbegriffen sind.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdampfers. In 2a ist ein Kältemittelverdampfer 115 mit einem ersten Verbindungsrohr 117 und einem zweiten Verbindungsrohr 119 dargestellt, wobei die Verbindungsrohre 117, 119 parallel zueinander angeordnet sind und den Kältemittelverdampfer 115 mit einem Kältemittelkreislauf des Kältegeräts 100 verbinden. Das Kältemittel des Kältemittelkreislaufs wird in einer Flussrichtung 121 in das erste Verbindungsrohr 117 eingeleitet und wird in der Flussrichtung 121 aus dem zweiten Verbindungsrohr 119 ausgeleitet. Im Innenraum des ersten und zweiten Verbindungsrohrs 117, 119 sind interne Trennwände 123 angeordnet, welche ausgebildet sind, das erste und zweite Verbindungsrohr 117, 119 zu verschließen. In 2a und 2b sind nicht alle in dem Kältemittelverdampfer 115 angeordneten Trennwände 123 dargestellt. Quer zu dem ersten Verbindungsrohr 117 und dem zweiten Verbindungsrohr 119 ist eine Anzahl von Querrohren 125 angeordnet, welche U-förmig ausgebildet sind und jeweils mit dem ersten Verbindungsrohr 117 und dem zweiten Verbindungsrohr 119 fluidtechnisch verbunden sind. Die Querrohre 125 sind in dem Kältemittelverdampfer 115 parallel angeordnet und können insbesondere ein Multi-Port extrudiertes (MPE) Rohr umfassen, wobei das MPE-Rohr insbesondere als ein gebogenes oder mäanderförmiges MPE-Rohr ausgebildet ist. Das erste und zweite Verbindungsrohr 117, 119 kann insbesondere Längsschlitze aufweisen, um die Verbindungsrohre 117, 119 mit den Querrohren 125 fluidtechnisch zu verbinden, um Kältemittel durch die Querrohre 125 zwischen den Verbindungsrohren 117, 119 zu befördern. Die Längsschlitze und die Querrohre 125 werden insbesondere in einem Lötofen miteinander verbunden.
In 2b ist der Flussverlauf des Kältemittels in dem Kältemittelverdampfer 115 gemäß 2a in einer Seitenansicht dargestellt. Das Kältemittel wird in der Flussrichtung 121 in das erste Verbindungsrohr 117 geleitet und strömt in dem ersten Verbindungsrohr 117 in der Zeichenebene nach unten. Das Kältemittel wird durch die oberste Trennwand 123 in dem ersten Verbindungsrohr 117 umgeleitet und strömt durch das oberste Querrohr 125 in das zweite Verbindungsrohr 119. In dem zweiten Verbindungsrohr 119 strömt das Kältemittel in der Zeichenebene nach unten, bis das Kältemittel erneut durch eine Trennwand 123 aus dem zweiten Verbindungsrohr 119 abgeleitet wird und durch ein Querrohr 125 wieder in das erste Verbindungsrohr 117 strömt. Im Folgenden wird das Kältemittel durch weitere Trennwände 123 in den Verbindungsrohren 117, 119 mehrmals zwischen dem ersten Verbindungsrohr 117 und dem zweiten Verbindungsrohr 119 umgeleitet, bis das Kältemittel den Kältemittelverdampfer 115 durch das zweite Verbindungsrohr 119 in der Flussrichtung 121 verlässt.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdampfers mit Lamellenblock. Entsprechend 2 weist der Kältemittelverdampfer 115 ein erstes und zweites Verbindungsrohr 117, 119 mit Trennwänden 123 auf, wobei in 3 nicht alle vorhandenen Trennwände 123 dargestellt sind. Das erste und zweite Verbindungsrohr 117, 119 ist jeweils mit einem Ende einer Anzahl von Querrohren 125 verbunden, wobei die Querrohre 125 in dem Kältemittelverdampfer 115 parallel zueinander angeordnet sind. Zur Verdeutlichung der Flussrichtung 121 des Kältemittels in dem Kältemittelverdampfer 115 wird auf 2b verwiesen.
An beiden Seiten der Querrohre 125 sind Lamellenblöcke 127 aus einem thermisch leitenden Material, wie z.B. Aluminium, angeordnet, um die Querrohre 125 thermisch miteinander zu verbinden. Die Lamellenblöcke 127 weisen einzelne Lamellen 129 auf, welche parallel zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr 117, 119 angeordnet sind. Die Lamellen 129 können parallel zueinander angeordnet oder eine dreieckige Form aufweisen. Die Lamellenabstände 131 zwischen den einzelnen Lamellen 129 werden je nach spezifischem Gebrauch des Kältemittelverdampfers 115 angepasst. So können für einen Kältemittelverdampfer 115 für ein Kältegerät 100 mit einer Kühlfachtemperatur über dem Gefrierpunkt von Wasser überall kleine Lamellenabstände 133 verwendet werden, z.B. 5 mm, da eine Vereisung der Oberfläche der Lamellen 129 nicht auftritt. Die Strömungsrichtung 134 der Luft ist in 3 dargestellt.
Bei einem gemäß 3 dargestellten Kältemittelverdampfer 115 für ein Kältegerät 100 mit einer Kühlfachtemperatur unter dem Gefrierpunkt von Wasser hingegen, werden auf der der Luftströmung zugewandten Seite 135, also dem Ansaugbereich des Kältemittelverdampfers 115, große Lamellenabstände 137, z.B. 10 mm, verwendet, da an dieser Stelle die Kondensation von Wasser, bzw. die Bildung von Eis möglich ist. Auf der der Luftströmung abgewandten Seite 139 können hingegen kleine Lamellenabstände 133 zwischen den Lamellen 129 verwendet werden. Durch die Lamellen 129 werden parallel zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr 117, 119 ausgebildete Belüftungskanäle 141 gebildet, durch welche Luft von der der Luftströmung zugewandten Seite 135 zu der der Luftströmung abgewandten Seite 139 des Kältemittelverdampfers 115 geleitet wird. Dadurch wird ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen den Lamellen 129 und der durch die Belüftungskanäle 141 geleiteten Luft ermöglicht. Weil sich die Luftfeuchtigkeit in der durch die Belüftungskanäle 141 geleiteten Luft an der der Luftströmung zugewandten Seite 135 an den Belüftungskanälen 141 niederschlagen und zur Eisbildung führen kann, verhindern die großen Lamellenabstände 137 an der der Luftströmung zugewandten Seite 135, das Eis die Belüftungskanäle 141 blockieren kann. Dadurch können längere Zeitintervalle zwischen den Enteisungsschritten benutzt werden.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdampfers mit Lamellenblock, Abdeckplatte und Abtauheizung in einem Luftkanal eines Kältegeräts. Der in 4 dargestellt Kältemittelverdampfer 115 ohne Abdeckplatte und Abtauheizung entspricht dem gemäß 3 dargestellten Kältemittelverdampfer 115. Der Kältemittelverdampfer 115 weist ein erstes Verbindungsrohr 117 auf, welches durch ein Eingangsrohr 143 und ein Ausgangsrohr 145 mit einem Kältemittelkreislauf verbunden ist, um Kältemittel durch den Kältemittelverdampfer 115 zu leiten, und weist ein zweites Verbindungsrohr 119 auf. Quer zu den parallel angeordneten ersten und zweiten Verbindungsrohren 117, 119 sind zueinander parallel angeordnete Querrohre 125 angeordnet. Zudem sind im Inneren des ersten und zweiten Verbindungsrohrs 117, 119 Trennwände 123 angeordnet, welche in 4 nicht dargestellt sind. Für den Flussverlauf des Kältemittels in dem Kältemittelverdampfer 115 wird auf 2a und 2b verwiesen.
An den Seiten der Querrohre 125 sind Lamellenblöcke 127 mit Lamellen 129 angebracht, wobei die Lamellen 129 Belüftungskanäle 141 begrenzen, durch welche Luft in der Strömungsrichtung 134 geleitet wird, um einen Wärmeaustausch zwischen den Lamellen 129 und der Luft zu ermöglichen. An der Außenseite der Lamellenblöcke 127 sind Abdeckplatten 147 angeordnet. An einer der Abdeckplatten 147 oder an beiden Abdeckplatten 147 ist eine Abtauheizung 149 angeordnet, welche ausgebildet ist, die Abdeckplatten 147 zu erwärmen. Durch die Erwärmung der Abdeckplatten 147 durch die Abtauheizung 149, wie z.B. eine elektrische Flächenheizung, kann an den Belüftungskanälen 141 gebildetes Eis im Rahmen von Enteisungsschritten entfernt werden.
Das in 4 dargestellte Kältegerät 100 weist einen Luftkanal 151 zum Zuführen von Luft in einen Innenraum des Kältegeräts 100 auf. In dem Luftkanal 151 ist der Kältemittelverdampfer 115 und ein Ventilator 153 angeordnet ist. Der Ventilator 153 ist ausgebildet, Luft in der Strömungsrichtung 134 anzusaugen und dem Kältemittelverdampfer 115 zuzuführen. Die zugeführte Luft wird durch die aus Lamellen 129 gebildeten Belüftungskanäle 141 an dem Kältemittelverdampfer 115 vorbeigeleitet.
Der Luftkanal 151 gemäß 4 ist an der Rückseite 107 des Kältegeräts 100 angeordnet und erstreckt sich von einer Unterseite 110 zu einer Oberseite 105 des Kältegeräts 100, wobei Luft in dem Luftkanal 151 von der Unterseite 110 zu der Oberseite 105 des Kältegeräts 100 in der Strömungsrichtung 134 förderbar ist. Hierbei wird der Kältemittelverdampfer 115 in dem Luftkanal 151 in einer stehenden Anordnung positioniert, so dass die Verbindungsrohre 117, 119 parallel zur Rückseite 107 des Kältegeräts 100 angeordnet sind.
Alternativ zu der in 4 gezeigten Anordnung des Luftkanals 151 kann der Luftkanal 151 an einer Rückseite 107 des Kältegeräts 100 angeordnet sein und sich von einer Oberseite 105 zu einer Unterseite 110 des Kältegeräts 100 erstrecken, wobei Luft in dem Luftkanal 151 von der Oberseite 105 zu der Unterseite 110 des Kältegeräts 100 in der Strömungsrichtung 134 förderbar ist. In dieser in 4 nicht gezeigten Anordnung wird der Kältemittelverdampfer 115 in einer liegenden Position in dem Luftkanal 151 angeordnet. Hierbei wird der Kältemittelverdampfer 115 insbesondere an einer Oberseite 105 des Kältegeräts 100 in der liegenden Position in dem Luftkanal 151 angeordnet. In der liegenden Position ist der Kältemittelverdampfer 115 derart in dem Luftkanal 151 positioniert, dass die Verbindungsrohre 117, 119 quer zur Rückseite 107 des Kältegeräts 100 angeordnet sind.
Durch den erfindungsgemäßen Kältemittelverdampfer 115 lassen sich im Vergleich zu einem herkömmlichen Kältemittelverdampfer 115 sehr kleine Kältemittelmengen realisieren. Die geringen Füllmengen führen zu einer besseren Energieeffizienz des Kältemittelkreislaufs, da weniger Stillstandverluste auftreten, da weniger Kältemittel aus dem Kältemittelverflüssiger in den Kältemittelverdampfer 115 während eines Pausierens des Kältemittelverdichters des Kältemittelkreislaufes überläuft. Die kleineren Kältemittelmengen ermöglichen die Verwendung von großen Geräten auf Märkten mit Einschränkungen in der erlaubten Füllmenge an Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf.
Zudem kann der erfindungsgemäßen Kältemittelverdampfer 115 mit einer geringeren Anzahl von Bauteilen realisiert werden, wodurch ein kleineres Gewicht und reduzierte Materialkosten erreicht werden können. Zudem ermöglicht ein kompakteres Design eine bessere Nutzung des Innenraums des Kältegeräts 100. Dadurch, dass die Lamellen 129 im Inneren des Kältemittelverdampfers 115 angeordnet sind und nicht nach außen abstehen kann eine sichere Montage des Kältemittelverdampfers 115 ohne Risiko für Verletzungen und Beschädigung des Kältemittelverdampfers 115 durchgeführt werden.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
Bezugszeichenliste

100: Kältegerät
101: Kältegerätetür
103: Geräteaußenwand
105: Oberseite
107: Rückseite
109: Längsseite
110: Unterseite
111: Kältegeräteinnenraum
113: Vorderseite
115: Kältemittelverdampfer
117: Erstes Verbindungsrohr
119: Zweites Verbindungsrohr
121: Flussrichtung
123: Trennwand
125: Querrohr
127: Lamellenblock
129: Lamellen
131: Lamellenabstand
133: Kleiner Lamellenabstand
134: Strömungsrichtung
135: Luftströmung zugewandte Seite
137: Großer Lamellenabstand
139: Luftströmung abgewandte Seite
141: Belüftungskanal
143: Eingangsrohr
145: Ausgangsrohr
147: Abdeckplatte
149: Abtauheizung
151: Luftkanal
153: Ventilator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1460364 A2 [0003]
EP 1980811 A1 [0004]

Claims

Kältegerät (100) mit einem Luftkanal (151) zum Zuführen von Luft in einen Innenraum des Kältegeräts (100), wobei die Luft in dem Luftkanal (151) in einer Strömungsrichtung (134) förderbar ist, wobei in dem Luftkanal (151) ein Kältemittelverdampfer (115) zum Aufnehmen von Wärme aus der Luft angeordnet ist, wobei der Kältemittelverdampfer (115) ein erstes Verbindungsrohr (117), ein zweites Verbindungsrohr (119) und eine Anzahl von Querrohren (125) aufweist, wobei die Querrohre (125) über das erste Verbindungsrohr (117) und das zweite Verbindungsrohr (119) fluidtechnisch verbunden sind, um Kältemittel zwischen dem ersten Verbindungsrohr (117) und dem zweiten Verbindungsrohr (119) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste und zweite Verbindungsrohr (117, 119) in dem Kältemittelverdampfer (115) entlang der Strömungsrichtung (134) erstrecken, und dass sich die Querrohre (125) in dem Kältemittelverdampfer (115) quer zur Strömungsrichtung (134) erstrecken, um Wärme aus der zugeführten Luft aufzunehmen.
Kältegerät (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrohre (125) aus Multi-Port extrudiertem (MPE) Rohr bestehen, wobei das MPE-Rohr insbesondere als ein gebogenes oder mäanderförmiges MPE-Rohr ausgebildet ist.
Kältegerät (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrohre (125) als U-förmig gebogene Querrohre (125) ausgebildet sind, wobei ein erstes Ende der Querrohre (125) mit dem ersten Verbindungsrohr (117) und ein zweites Ende der Querrohre (125) mit dem zweiten Verbindungsrohr (119) fluidtechnisch verbunden sind.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Verbindungsrohr (117, 119) Längsschlitze aufweisen, wobei das erste und zweite Verbindungsrohr (117, 119) mit den Querrohren (125) durch die Längsschlitze fluidtechnisch verbunden sind.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweites Verbindungsrohr (117, 119) parallel zueinander angeordnet sind, dass der Kältemittelverdampfer (115) eine Vielzahl von zueinander parallel angeordneten Querrohren (125) aufweist, welche quer zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr (117, 119) angeordnet sind, wobei das erste Verbindungsrohr (117) durch die Vielzahl von parallel angeordneten Querrohren (125) mit dem zweiten Verbindungsrohr (119) fluidtechnisch verbunden ist.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr (117, 119) eine Trennwand (123) angeordnet ist, wobei die Trennwand (123) an der Verbindung zwischen dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr (117, 119) mit den Querrohren (125) angeordnet ist, um Kältemittel von dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr (117, 119) in die Querrohre (125) oder von den Querrohren (125) in das erste oder zweite Verbindungsrohr (117, 119) zu leiten.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr (117, 119) eine Vielzahl von Trennwänden (123) an der Verbindung zwischen dem ersten oder zweiten Verbindungsrohr (117, 119) mit den Querrohren (125) angeordnet ist, um Kältemittel abwechselnd durch das erste Verbindungsrohr (117) und durch das zweite Verbindungsrohr (119) zu leiten, wobei das Kältemittel von dem ersten Verbindungsrohr (117) in das zweite Verbindungsrohr (119) durch ein erstes Querrohr (125) geleitet wird, und wobei das Kältemittel von dem zweiten Verbindungsrohr (119) durch ein weiteres Querrohr (125) wieder in das erste Verbindungsrohr (117) geleitet wird.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältegerät (100) einen Ventilator (153) umfasst, welcher mit dem Luftkanal (151) strömungstechnisch verbunden ist, um dem Kältemittelverdampfer (115) Luft in der Strömungsrichtung zuzuführen.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdampfer (115) einen Lamellenblock (127) mit Lamellen (129) aufweist, wobei die Lamellen (129) in dem Lamellenblock (127) zu dem ersten und zweiten Verbindungsrohr (117, 119) parallel angeordnet sind, und parallel angeordnete Belüftungskanäle (141) an der Oberfläche des Kältemittelverdampfers (115) begrenzen.
Kältegerät (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (129) in dem Lamellenblock (127) in einem Lamellenabstand (131) angeordnet sind, wobei der Lamellenabstand (137) an der der Luftströmung zugewandten Seite (135) des Kältemittelverdampfers (115) größer als der Lamellenabstand (133) an der der Luftströmung abgewandten Seite (139) des Kältemittelverdampfers (115) ist.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querrohre (125) eine Vielzahl von Kanälen umfassen, die jeweils durch Stege getrennt sind.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (151) an einer Rückseite (107) des Kältegeräts (100) angeordnet ist und sich von einer Oberseite (105) zu einer Unterseite (110) des Kältegeräts (100) erstreckt, wobei Luft in dem Luftkanal (151) von der Oberseite (105) zu der Unterseite (110) des Kältegeräts (100) in der Strömungsrichtung (134) förderbar ist.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (151) an einer Rückseite (107) des Kältegeräts (100) angeordnet ist und sich von einer Unterseite (110) zu einer Oberseite (105) des Kältegeräts (100) erstreckt, wobei Luft in dem Luftkanal (151) von der Unterseite (110) zu der Oberseite (105) des Kältegeräts (100) in der Strömungsrichtung (134) förderbar ist.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdampfer (115) eine Abdeckplatte (147) aufweist, welche an einer Oberseite oder an einer Unterseite des Kältemittelverdampfers (115) angeordnet ist.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdampfer (115) eine Abtauheizung (149) zum Erwärmen des Kältemittelverdampfers (115) aufweist.