DE102015218445A1 - Heat exchanger with MPE component and two media flow labyrinths as well as household refrigeration unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher (18) für einen Kältekreislauf eines Haushaltskältegeräts (1), welcher eine thermische Kopplungseinheit (19) aufweist, mit welcher ein thermischer Energieaustausch zwischen Medien durchführbar ist, und welche als MPE-Bauteil ausgebildet ist, wobei das MPE-Bauteil integriert ein erstes Strömungslabyrinth (21) für ein erstes Medium aufweist, und ein dazu getrenntes zweites Strömungslabyrinth (26) für ein zweites Medium aufweist, welches mit Labyrinthabschnitten (27, 28, 29) direkt an Labyrinthabschnitte (22, 23, 24) des ersten Strömungslabyrinths (21) angrenzt, und die Labyrinthabschnitte (22, 23, 24, 27, 28, 29) so angeordnet sind, dass in einer Erstreckungsrichtung des MPE-Bauteils betrachtet eine Mehrzahl von Labyrinthabschnitten (22, 23, 24) des ersten Strömungslabyrinths (21) alternierend zu einer Mehrzahl von Labyrinthabschnitten (27, 28, 29) des zweiten Strömungslabyrinths (26) angeordnet sind. Die Erfindung betrifft auch ein Haushaltskältegerät (1).The invention relates to a heat exchanger (18) for a refrigeration cycle of a household refrigerating appliance (1), which has a thermal coupling unit (19), with which a thermal energy exchange between media can be carried out, and which is designed as an MPE component, wherein the MPE component integrated with a first flow labyrinth (21) for a first medium, and having a second flow labyrinth (26) for a second medium, which with labyrinth sections (27, 28, 29) directly to labyrinth sections (22, 23, 24) of the first 21), and the labyrinth sections (22, 23, 24, 27, 28, 29) are arranged so that in a direction of extension of the MPE component, a plurality of labyrinth sections (22, 23, 24) of the first flow labyrinth (FIG. 21) are arranged alternately to a plurality of labyrinth sections (27, 28, 29) of the second flow labyrinth (26). The invention also relates to a household refrigerator (1).
Description
Die Erfindung betrifft allgemein einen Wärmetauscher. Die Erfindung betrifft auch ein Haushaltskältegerät mit einem derartigen Wärmetauscher.The invention generally relates to a heat exchanger. The invention also relates to a household refrigerator with such a heat exchanger.
Ein No-Frost-Haushaltskältegerät ist mit einer No-Frost-Technik ausgestattet. Als No-Frost-Technik wird ein technisches Verfahren bezeichnet, bei welchem die Luftfeuchtigkeit in einem als Gefrierraum ausgebildeten Innenraum reduziert wird. Dadurch bereifen die Lebensmittel nicht oder deutlich reduziert und ein Abtauen des Gefrierraums kann entfallen beziehungsweise muss nur noch in deutlich reduzierten Zeitzyklen durchgeführt werden. Bei einer derartigen No-Frost-Technik liegen beispielsweise als Kühllamellen ausgebildete Kühlelemente und somit ein Wärmetauscher des Kältekreislaufs in einem abgetrennten Bereich in dem Innenraum. Während der Kühlphase wird durch einen Lüfter die kalte Luft dann von diesem abgetrennten Bereich in den Innenraum und somit den Gefrierraum eingebracht. Diese Geräte sind dabei so ausgelegt, dass Luft durch alle Fächer des Innenraums zirkuliert und als Kreislauf wieder in den abgetrennten Bereich eintritt. Da kalte Luft weniger Feuchtigkeit hält, schlägt sich diese als Reif vornehmlich nur an den Wärmetauscher des Kältekreislaufs, der sich in dem abgetrennten Bereich befindet, nieder. Es kann dann vorgesehen sein, dass in spezifischen Zeitintervallen ein Abtaumodus durchgeführt wird, in dem dieser erste Wärmetauscher in dem abgetrennten Bereich abgetaut wird. Dazu ist insbesondere eine Heizeinrichtung im No-Frost-Haushaltskältegerät vorgesehen, durch welche ein Erwärmen dieses Wärmetauschers durchgeführt wird. Die dann auftauende Eisschicht und das daraus dann entstehende Wasser kann über eine Ablaufrinne aus dem Innenraum und somit auch aus dem Gerät herauslaufen und kann in einer Sammelschale gesammelt werden, die auch als Verdunstungsbehälter dienen kann. Insbesondere ist der Lüfter in dem Abtaumodus deaktiviert, so dass der Gefrierraum weiterhin gekühlt bleibt. Durch die No-Frost-Technik wird das Vereisen von Kühlrippen deutlich reduziert und es sinkt die Luftfeuchtigkeit im gesamten Haushaltskältegerät, wodurch sich auch die Bildung von Eisschichten deutlich reduziert.A no-frost household refrigerator is equipped with a no-frost technology. As a no-frost technique, a technical process is referred to, in which the humidity is reduced in a designed as a freezer compartment interior. As a result, the food does not frost or significantly reduced and a defrosting of the freezer compartment can be omitted or only needs to be carried out in significantly reduced time cycles. In such a no-frost technique, for example, cooling elements designed as cooling fins, and thus a heat exchanger of the refrigeration cycle, lie in a separated area in the interior space. During the cooling phase, the cold air is then introduced from this separated area in the interior and thus the freezer compartment by a fan. These devices are designed so that air circulates through all compartments of the interior and enters the cycle again in the separated area. Since cold air holds less moisture, it precipitates as frost primarily only to the heat exchanger of the refrigeration cycle, which is located in the separated area. It may then be provided that a defrost mode is performed at specific time intervals, in which this first heat exchanger is defrosted in the separated area. For this purpose, in particular a heating device is provided in the no-frost domestic refrigeration appliance, by which a heating of this heat exchanger is performed. The then thawing ice layer and the resulting water can run out of the interior and thus also from the device via a gutter and can be collected in a collecting bowl, which can also serve as an evaporation tank. In particular, the fan is deactivated in the defrost mode, so that the freezer compartment remains cooled. Thanks to the no-frost technology, the freezing of cooling fins is significantly reduced and the humidity in the entire domestic refrigeration unit drops, which also significantly reduces the formation of ice layers.
Ein No-Frost-Haushaltskältegerät ist beispielsweise aus der
Bei einem No-Frost-Haushaltskältegerät, bei dem auch ein gegenständlicher Kältespeicher, insbesondere als Behälter, vorhanden ist, in dem ein Speichermedium enthalten ist, wird dieser Kältespeicher mittels des Primär-Kältekreislaufs abgekühlt. Der bereits genannte Sekundär-Kältekreislauf, der ein Kälteträgerkreislauf (Kältesolekreislauf) ist, weist üblicherweise eine Pumpe auf, durch welche die „Kälte“ zu der No-Frost-Einheit und somit insbesondere auch im ersten Wärmetauscher gefördert wird.In a no-frost household refrigeration appliance, in which a physical cold storage, in particular as a container, is present, in which a storage medium is contained, this cold storage is cooled by means of the primary refrigeration cycle. The already mentioned secondary refrigeration cycle, which is a brine circuit (refrigeration oil circuit), usually has a pump, through which the "cold" is conveyed to the no-frost unit and thus in particular in the first heat exchanger.
Aus der
Des Weiteren ist aus der
Bei den bekannten Ausgestaltungen, bei denen der Primär-Kältekreislauf mit dem Sekundär-Kältekreislauf thermisch gekoppelt ist, insbesondere im Bereich des Kältespeichers, sind primär die vorhandenen Rohrschleifen der miteinander thermisch gekoppelten Wärmetauscher des Primär-Kältekreislaufs und des Sekundär-Kältekreislaufs durch Lötverbindungen miteinander verbunden. Die thermische Kopplung der in den Rohren strömenden Medien, insbesondere Kältemittel, ist dabei jedoch stark abhängig von der Lötverbindung. Diese Lötverbindungen sind üblicherweise nur mit sehr großem Aufwand in ausreichend guter Qualität herstellbar.In the known embodiments, in which the primary refrigeration cycle is thermally coupled to the secondary refrigeration cycle, in particular in the region of cold storage, primarily the existing pipe loops of each thermally coupled heat exchanger of the primary refrigeration cycle and the secondary refrigeration cycle are connected by solder joints. However, the thermal coupling of the media flowing in the pipes, in particular refrigerant, is very dependent on the solder joint. These solder joints are usually produced only with great effort in sufficiently good quality.
Es ist darüber hinaus bekannt, dass ein Wärmetauscher mit einem Multiportextrusionsprofil (MPE-Profil) ausgebildet ist. Durch derartige Ausgestaltungen kann der Wirkungsgrad der thermischen Kopplung wesentlich verbessert werden.It is also known that a heat exchanger with a multiport extrusion profile (MPE profile) is formed. By such embodiments, the efficiency of the thermal coupling can be significantly improved.
Aus der
Bei diesem bekannten Wärmetauscher mit einem MPE-Profil sind nur die jeweiligen Kanäle ausgebildet und es kann durch ein derartiges plattenartiges Teil nur ein Medium geleitet werden.In this known heat exchanger with an MPE profile only the respective channels are formed and it can be passed through such a plate-like part only one medium.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher bereitzustellen, bei welchem ein vorhandenes MPE-Bauteil einer thermischen Kopplungseinheit multifunktioneller ausgebildet ist.It is an object of the present invention to provide a heat exchanger in which an existing MPE component of a thermal coupling unit is designed to be more multifunctional.
Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher und ein Haushaltskältegerät gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.This object is achieved by a heat exchanger and a household refrigerator according to the independent claims.
Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher ist insbesondere für einen Kältekreislaufs eines Haushaltskältegeräts ausgebildet. Der Wärmetauscher umfasst eine thermische Kopplungseinheit, mit welcher ein thermischer Energieaustausch zwischen Medien durchführbar ist. Die thermische Kopplungseinheit ist als MPE-Bauteil und somit als Multiportextrusions-Bauteil ausgebildet. Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung ist darin zu sehen, dass das MPE-Bauteil integriert ein erstes Strömungslabyrinth für ein erstes Medium, welches durch das Strömungslabyrinth strömen kann, aufweist. Das MPE-Bauteil weist darüber hinaus ebenfalls integriert ein zu dem ersten Strömungslabyrinth fluidtechnisch getrenntes beziehungsweise separiertes zweites Strömungslabyrinth auf, welches zum Durchströmen eines zweiten Mediums ausgebildet ist. Das erste Strömungslabyrinth grenzt mit Labyrinthabschnitten direkt an Labyrinthabschnitte des zweiten Strömungslabyrinths an. Die jeweiligen Labyrinthabschnitte sind so angeordnet, dass in einer Richtung des MPE-Bauteils betrachtet eine Mehrzahl von Labyrinthabschnitten des ersten Strömungslabyrinths alternierend zu einer Mehrzahl von Labyrinthabschnitten des zweiten Strömungslabyrinths angeordnet sind. Alternierend kann hier ein abwechselndes Anordnen von jeweils einem Labyrinthabschnitt der jeweiligen Strömungslabyrinthe sein. Es kann jedoch auch beispielsweise eine Reihenfolge mit einem Labyrinthabschnitt eines ersten Strömungslabyrinths und dann folgend beispielsweise zwei Labyrinthabschnitten des anderen zweiten Strömungslabyrinths und dann wieder darauf folgend einem Labyrinthabschnitt des ersten Strömungslabyrinths, insbesondere usw., ausgebildet sein. Durch diese Ausgestaltung wird ein Wärmetauscher geschaffen, der als zumindest Zwei-Medien-Wärmetauscher ausgebildet ist und die thermische Kopplung maximiert ist. Dies da die separierten Medien durch die spezifische Anordnung der Labyrinthabschnitte nächstmöglich und über eine maximale Länge zueinander ausgebildet sind. In diesem Wärmetauscher können somit zwei getrennte Medien strömen, sodass mit diesem einen Wärmetauscher zwei separate Kältekreisläufe thermisch gekoppelt werden können. Dieser eine Wärmetauscher mit der einen thermischen Kopplungseinheit ist somit sowohl Bestandteil des einen Kältekreislaufs als auch zugleich Bestandteil des anderen Kältekreislaufs.An inventive heat exchanger is in particular for a refrigeration cycle of a Household refrigeration device trained. The heat exchanger comprises a thermal coupling unit, with which a thermal energy exchange between media is feasible. The thermal coupling unit is designed as an MPE component and thus as a multiport extrusion component. An essential idea of the invention is that the MPE component integrally has a first flow labyrinth for a first medium which can flow through the flow labyrinth. In addition, the MPE component likewise has an integrated second flow labyrinth which is fluidly separated or separated from the first flow labyrinth and which is designed to flow through a second medium. The first flow labyrinth directly adjoins labyrinth sections of the second flow labyrinth with labyrinth sections. The respective labyrinth sections are arranged such that in a direction of the MPE device, a plurality of labyrinth sections of the first flow labyrinth are arranged alternately to a plurality of labyrinth sections of the second flow labyrinth. Alternating here can be an alternating arrangement of in each case one labyrinth section of the respective flow labyrinths. However, it may also be, for example, an order with a labyrinth portion of a first flow labyrinth and then following, for example, two labyrinth sections of the other second flow labyrinth and then again following a labyrinth section of the first flow labyrinth, in particular, etc. formed. By this embodiment, a heat exchanger is provided, which is designed as at least two-media heat exchanger and the thermal coupling is maximized. This is because the separated media are formed by the specific arrangement of the labyrinth sections next possible and over a maximum length to each other. Thus, two separate media can flow in this heat exchanger, so that two separate refrigeration circuits can be thermally coupled with this one heat exchanger. This one heat exchanger with a thermal coupling unit is thus both part of a refrigeration cycle and at the same time part of the other refrigeration cycle.
Dazu ist gemäß der Erfindung die Ausgestaltung der thermischen Kopplungseinheit spezifiziert und das insbesondere einstückige MPE-Bauteil weist integral beide Strömungslabyrinthe, in denen sich die jeweiligen Medien getrennt voneinander bewegen können, auf. Durch eine derartige Ausgestaltung ist der Wirkungsgrad der thermischen Kopplung deutlich verbessert und es kann nunmehr auch mit einem derartigen MPE-Bauteil ein mehrfluidiges beziehungsweise ein mit mehreren Medien von unterschiedlichen Kältekreisläufen bestückter Wärmetauscher mit deutlich höherem Wirkungsgrad bezüglich seiner thermischen Energieübertragungseigenschaft bereitgestellt werden. Dazu ist es gemäß der Erfindung auch vorgesehen, dass die Labyrinthabschnitte der Strömungslabyrinthe in ganz spezifischer Weise zueinander angeordnet sind, nämlich abwechselnd zueinander positioniert sind. Dadurch lässt sich ein äußerst kompakter Aufbau dieser spezifischen thermischen Kopplungseinheit realisieren und die thermische Energieübertragung nochmals effizienter gestalten.For this purpose, according to the invention, the design of the thermal coupling unit is specified and the particular one-piece MPE component has integrally both flow labyrinths, in which the respective media can move separately. By such a configuration, the efficiency of the thermal coupling is significantly improved and it can now be provided with a much higher efficiency with respect to its thermal energy transfer property even with such MPE component a mehrfluidiges or one equipped with multiple media of different refrigeration circuits heat exchanger. For this purpose, it is also provided according to the invention that the labyrinth sections of the flow labyrinths are arranged in a very specific manner to each other, namely are positioned alternately to each other. This makes it possible to realize an extremely compact design of this specific thermal coupling unit and to make the thermal energy transmission even more efficient.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das erste Strömungslabyrinth zumindest eine Sammelkammer für das erste Medium, welches in dem ersten Strömungslabyrinth strömen kann, aufweist. Eine derartige Sammelkammer ermöglicht dann auch eine umfängliche Aufnahme des Mediums in unmittelbarem Anschluss an die Labyrinthabschnitte, sodass auch stets schnell und ausreichend Medium für die Labyrinthabschnitten bereitgestellt ist, sodass auch diesbezüglich wiederum der Wirkungsgrad der thermischen Energieübertragung verbessert ist. Darüber hinaus kann in dem MPE-Bauteil selbst ein in den Labyrinthabschnitten nicht benötigtes Medium gesammelt beziehungsweise gelagert werden und steht dann auch bedarfsgerecht in unmittelbarer Nähe zu den Labyrinthabschnitten zur Verfügung. Die Labyrinthabschnitte des ersten Strömungslabyrinths münden dann in dem MPE-Bauteil direkt in diese Sammelkammer. Insbesondere ist zumindest eine Sammelkammer und zumindest eine Verteilerkammer vorgesehen. Die auch als Header bezeichnete Verteilerkammer ist für eine gleichmäßige Verteilung des Mediums ausgebildet. Insbesondere sind an beiden Enden des MPE-Bauteils jeweils zwei Sammelkammern und zwei Verteilerkammern ausgebildet, wobei die jeweiligen Labyrinthabschnitte in die Kammern münden.In particular, it is provided that the first flow labyrinth has at least one collecting chamber for the first medium, which can flow in the first flow labyrinth. Such a collection chamber then also allows a circumferential recording of the medium in direct connection to the labyrinth sections, so that also always fast and sufficient medium for the labyrinth sections is provided, so that in turn in this regard, the efficiency of the thermal energy transfer is improved. In addition, a medium not required in the labyrinth sections can be collected or stored in the MPE component itself and is then also available as needed in the immediate vicinity of the labyrinth sections. The labyrinth sections of the first flow labyrinth then open in the MPE component directly into this collection chamber. In particular, at least one collecting chamber and at least one distribution chamber is provided. The distributor chamber, also referred to as header, is designed for a uniform distribution of the medium. In particular, two collection chambers and two distribution chambers are formed at both ends of the MPE component, the respective labyrinth sections opening into the chambers.
Entsprechendes kann auch mit zumindest einer zweiten Sammelkammer vorgesehen sein, die mit dem zweiten Strömungslabyrinth verbunden ist. The same can also be provided with at least one second collecting chamber, which is connected to the second flow labyrinth.
Vorzugsweise sind die Sammelkammern an gegenüberliegenden Enden des MPE-Bauteils ausgebildet. Insbesondere ist das MPE-Bauteil symmetrisch ausgebildet. Dadurch kann eine gleichmäßige Gewichtsverteilung geschaffen werden, sodass der Wärmetauscher und insbesondere die thermische Kopplungseinheit nicht einseitig gewichtsbelastet ist. Die Montage und die mechanisch stabile Halterung sind dadurch begünstigt. Darüber hinaus kann gerade durch diese Ausgestaltung in Verbindung mit den kaskadierten beziehungsweise alternierend angeordneten Labyrinthabschnitten ein strömungstechnischer Vorteil erzielt werden. Denn sowohl das Einleiten der jeweiligen Medien aus den Sammelkammern in die Labyrinthabschnitte als auch das Sammeln des jeweiligen Mediums aus den jeweiligen Labyrinthabschnitten in den Sammelkammern ist dann vereinfacht und begünstigt wiederum die thermische Energieübertragung.Preferably, the collection chambers are formed at opposite ends of the MPE component. In particular, the MPE component is formed symmetrically. As a result, a uniform weight distribution can be created so that the heat exchanger and in particular the thermal coupling unit is not weighted on one side. The assembly and the mechanically stable bracket are favored. In addition, a fluidic advantage can be achieved precisely by this embodiment in conjunction with the cascaded or alternately arranged labyrinth sections. For both the introduction of the respective media from the collection chambers in the labyrinth sections and the collection of the respective medium from the respective labyrinth sections in the collection chambers is then simplifies and favors the thermal energy transfer.
Insbesondere sind Labyrinthabschnitte und somit die MPE-Abschnitte des MPE-Bauteils des ersten Strömungslabyrinths geradlinig und parallel zueinander angeordnet. Unter einem Labyrinth werden somit auch Ausgestaltungen verstanden, bei denen die Labyrinthabschnitte nicht gekrümmt sind. Zusätzlich oder anstatt dazu kann vorgesehen sein, dass Labyrinthabschnitte somit die MPE-Abschnitte des MPE-Bauteils des zweiten Strömungslabyrinths geradlinig sind und parallel zueinander angeordnet sind.In particular, labyrinth sections and thus the MPE sections of the MPE component of the first flow labyrinth are arranged in a straight line and parallel to one another. Under a labyrinth thus also embodiments are understood in which the labyrinth sections are not curved. Additionally or instead, it can be provided that labyrinth sections thus the MPE sections of the MPE component of the second flow labyrinth are rectilinear and are arranged parallel to each other.
Es kann auch vorgesehen sein, dass Labyrinthabschnitte des ersten Strömungslabyrinths mäanderförmig angeordnet sind und/oder Labyrinthabschnitte des zweiten Strömungslabyrinths mäanderförmig angeordnet sind. Es kann dann den Bedürfnissen bezüglich der jeweiligen baulichen Ausgestaltungen des Wärmetauschers sowie dessen baulicher Beschränkungen insbesondere in einem Haushaltskältegerät vielfältigst individuell Rechnung getragen werden. Insbesondere kann dann auch situationsabhängig eine jeweilige individuelle Länge des Wärmetauschers zur Verfügung gestellt werden.It can also be provided that labyrinth sections of the first flow labyrinth are arranged in meandering fashion and / or labyrinth sections of the second flow labyrinth are arranged meandering. It can then the needs of the respective structural configurations of the heat exchanger and its structural limitations, especially in a household refrigeration appliance diverse individually taken into account. In particular, depending on the situation, a respective individual length of the heat exchanger can then be made available.
Es kann auch vorgesehen sein, dass Labyrinthabschnitte des ersten Strömungslabyrinths spiralförmig angeordnet sind und/oder Labyrinthabschnitte des zweiten Strömungslabyrinths spiralförmig angeordnet sind. Auch in dem Zusammenhang gelten für diese spezifischen Geometrien der Labyrinthabschnitte die oben genannten Vorteile, die dann bei jeweiliger individueller Verbauart vorrangig sein können.It can also be provided that labyrinth sections of the first flow labyrinth are arranged spirally and / or labyrinth sections of the second flow labyrinth are arranged spirally. Also in this context, the above-mentioned advantages apply to these specific geometries of the labyrinth sections, which can then be given priority in each individual type of installation.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass Querschnitte der Labyrinthabschnitte des MPE-Bauteils abhängig von den durch die Strömungslabyrinthe vorgesehenen strömenden Medien ausgebildet sind. Da es unterschiedliche Medien, insbesondere Kältemittel, gibt, kann durch diese Ausgestaltung auch dann der Grad der thermischen Energieübertragung nochmals verbessert werden. Abhängig von der jeweiligen Zusammensetzung eines Mediums oder beider Medien können dann individuell die Wanddicken der Labyrinthabschnitte ausgebildet werden, sodass für die Materialpaarung der Medien einerseits und das Material des MPE-Bauteils andererseits, insbesondere an den Wänden, eine bestmögliche thermische Energieübertragung erreicht wird.It is preferably provided that cross sections of the labyrinth sections of the MPE component are formed as a function of the flowing media provided by the flow labyrinths. Since there are different media, especially refrigerants, this degree of thermal energy transfer can be improved even further by this configuration. Depending on the particular composition of a medium or both media, the wall thicknesses of the labyrinth sections can then be formed individually, so that the best possible thermal energy transfer is achieved for the material pairing of the media on the one hand and the material of the MPE component on the other hand, in particular on the walls.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die thermische Kopplungseinheit aus Metall, insbesondere Aluminium, als MPE-Bauteil ausgebildet ist.It is preferably provided that the thermal coupling unit made of metal, in particular aluminum, is designed as MPE component.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Außenseite des MPE-Bauteils aus einem korrosionsbeständigen Material ausgebildet ist. Dies ist eine sehr vorteilhafte Ausführung gerade dann, wenn der Wärmetauscher zur thermischen Kopplung von zwei separaten Kältekreisläufen insbesondere in einem Haushaltskältegerät angeordnet ist und darüber hinaus in direktem Kontakt mit einem den Wärmetauscher umgebenden Speichermedium in einem Kältespeicher dieses Haushaltskältegeräts angeordnet ist. Da ein derartiges Speichermedium beispielsweise eine Salzlösung sein kann, ist gerade dann eine derartige Ausgestaltung mit einem korrosionsbeständigen Material besonders vorteilhaft. Eine Langlebigkeit bei uneingeschränkter Funktionalität des Wärmetauschers ist dadurch erreicht.It can be provided that an outer side of the MPE component is formed from a corrosion-resistant material. This is a very advantageous embodiment, especially when the heat exchanger is arranged for the thermal coupling of two separate refrigeration circuits, in particular in a domestic refrigerator and beyond is arranged in direct contact with a surrounding the heat exchanger storage medium in a cold storage of this household refrigeration appliance. Since such a storage medium can be, for example, a saline solution, such a configuration with a corrosion-resistant material is especially advantageous. A longevity with unrestricted functionality of the heat exchanger is achieved.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Außenseite mit einer korrosionsbeständigen Beschichtung versehen ist. Dadurch kann unabhängig von der Materialzusammensetzung des MPE-Bauteils, welches vorzugsweise Aluminium ist, eine bedarfsgerechte und der jeweiligen Situation angepasste Korrosionsschutzschicht aufgebracht werden. Diese kann dann im Hinblick auf das Einsatzgebiet dieses Wärmetauschers und insbesondere dem Speichermedium, mit welchem die Außenseite des Wärmetauschers in Berührung kommt, im Hinblick auf die Schichtdicke und/oder auf die materielle Zusammensetzung dieser Beschichtung individuell ausgebildet werden.It is preferably provided that the outside is provided with a corrosion-resistant coating. As a result, regardless of the material composition of the MPE component, which is preferably aluminum, a need-based and the respective situation adapted corrosion protection layer can be applied. This can then be designed individually with regard to the area of use of this heat exchanger and in particular the storage medium, with which the outside of the heat exchanger comes into contact, with regard to the layer thickness and / or on the material composition of this coating.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Wärmetauschervorrichtung ausgebildet ist, die aus zumindest zwei Wärmetauschern gemäß der Erfindung oder einer vorteilhaften Ausführung davon aufgebaut ist. It can also be provided that a heat exchanger device is formed, which is constructed from at least two heat exchangers according to the invention or an advantageous embodiment thereof.
Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Haushaltskältegerät mit einem Wärmetauscher gemäß der Erfindung oder einer vorteilhafte Ausgestaltung davon.Furthermore, the invention also relates to a household refrigerator with a heat exchanger according to the invention or an advantageous embodiment thereof.
Vorzugsweise ist das Haushaltskältegerät ein No-Frost-Haushaltskältegerät. Dieses weist ein Gehäuse auf, in dem ein Innenraum zur Aufnahme von Lebensmitteln ausgebildet ist. Das No-Frost-Haushaltskältegerät umfasst einen Primär-Kältekreislauf, der mit einer Wärmetauschereinheit mit einem Kältespeicher des No-Frost-Haushaltskältegeräts thermisch gekoppelt ist. Das No-Frost-Haushaltskältegerät umfasst darüber hinaus einen Sekundär-Kältekreislauf, der mit einer weiteren Wärmetauschereinheit ebenfalls mit dem Kältespeicher thermisch gekoppelt ist und zur Kühlung des Innenraums ausgebildet ist und dazu mit dem Innenraum gekoppelt ist. Diese beiden Wärmetauschereinheiten der beiden Kältekreisläufe sind durch den Wärmetauscher gemäß der Erfindung oder einer vorteilhaften Ausgestaltung ausgebildet.Preferably, the household refrigerator is a no-frost household refrigeration appliance. This has a housing in which an interior for receiving food is formed. The no-frost domestic refrigeration appliance comprises a primary refrigeration cycle, which is thermally coupled to a heat exchanger unit with a cold storage of the no-frost household refrigeration appliance. The no-frost household refrigeration appliance further comprises a secondary refrigeration cycle, which is also thermally coupled to a further heat exchanger unit with the cold storage and is designed to cool the interior and is coupled thereto to the interior. These two heat exchanger units of the two refrigeration circuits are formed by the heat exchanger according to the invention or an advantageous embodiment.
Der Wärmetauscher ist in dem Kältespeicher angeordnet und von einem im Kältespeicher enthaltenen Speichermedium umgeben. The heat exchanger is arranged in the cold storage and surrounded by a storage medium contained in the cold storage.
Bei einer derartigen Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Wärmetauscher oder eine vorteilhafte Ausgestaltung davon dann ein Drei-Medien-Wärmetauscher. Es werden durch die Labyrinthabschnitte des MPE-Bauteils zwei Medien, insbesondere Kältemittel, – das eine, welches im Primär-Kreislauf vorhanden ist und das andere, welches in dem Sekundär-Kreislauf vorhanden ist –, thermisch gekoppelt. Dies kann auch über das dritte Medium, nämlich das Speichermedium, erfolgen. Die zwei in den Labyrinthabschnitten des Wärmetauschers strömenden Medien werden im Gleichstrom oder im Gegenstrom zueinander geleitet. Aufgrund der Anordnung der Labyrinthabschnitte werden diese beiden Medien in alternierender Reihenfolge durch die Kanäle beziehungsweise Labyrinthabschnitte geleitet.In such an embodiment, the heat exchanger according to the invention or an advantageous embodiment thereof is then a three-media heat exchanger. There are two media, in particular refrigerant, thermally coupled - through the labyrinth sections of the MPE component - the one that is present in the primary circuit and the other, which is present in the secondary circuit. This can also be done via the third medium, namely the storage medium. The two media flowing in the labyrinth sections of the heat exchanger are conducted in cocurrent or countercurrent flow. Due to the arrangement of the labyrinth sections, these two media are passed in alternating sequence through the channels or labyrinth sections.
Die genannten Sammelkammern können jeweils über einen zentralen Anschluss mit jeweils einem der beiden Medien gespeist werden. Auch eine beidseitige Beschickung der Verteilerkammern ist möglich und für eine gleichmäßige Verteilung der Medien vorteilhaft. Durch die Ausgestaltung der Kopplungseinheit aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Aluminium, wird auch der Wärmewiderstand zwischen den Medien gering gehalten. In dem Sekundär-Kältekreislauf ist insbesondere eine Förderpumpe geschaltet, um das im Sekundär-Kältekreislauf befindliche Medium zu zirkulieren. Es kann auch ein sogenannter Naturumlauf ohne Förderpumpe vorgesehen sein. Das Speichermedium des Kältespeichers ist an einen als Verdampfer ausgebildeten Wärmetauscher des Primär-Kältekreislaufs gekoppelt, was insbesondere ein Strömungslabyrinth des MPE-Bauteils ist. Ist die Pumpe des Sekundär-Kältekreislaufs abgeschaltet und der Primär-Kältekreislauf in Betrieb, wird das Speichermedium des Kältespeichers durch den Verdampfer des Primär-Kältekreislaufs gekühlt. Ist diese Förderpumpe eingeschaltet, wird die „Kälte“ vom Verdampfer des Primär-Kältekreislaufs über den Sekundär-Kältekreislauf abtransportiert. Ist der Primär-Kältekreislauf und damit dessen Verdampfer abgeschaltet, wird bei eingeschalteter Pumpe des Sekundär-Kältekreislaufs die „Kälte“ aus dem Speichermedium des Kältespeichers über den Sekundär-Kältekreislauf abtransportiert.The aforementioned collection chambers can each be fed via a central connection with one of the two media. Also a two-sided loading of the distribution chambers is possible and advantageous for a uniform distribution of the media. Due to the design of the coupling unit made of a material with high thermal conductivity, such as aluminum, the thermal resistance between the media is kept low. In the secondary refrigeration cycle, in particular, a feed pump is connected in order to circulate the medium located in the secondary refrigeration cycle. It may also be provided a so-called natural circulation without a pump. The storage medium of the cold accumulator is coupled to a designed as an evaporator heat exchanger of the primary refrigeration circuit, which is in particular a flow labyrinth of the MPE component. If the pump of the secondary refrigeration cycle is switched off and the primary refrigeration cycle is in operation, the storage medium of the cold storage is cooled by the evaporator of the primary refrigeration cycle. If this feed pump is switched on, the "cold" is transported away from the evaporator of the primary refrigeration cycle via the secondary refrigeration cycle. If the primary refrigeration cycle and thus its evaporator switched off, the "cold" is removed from the storage medium of the cold storage on the secondary refrigeration cycle with the pump of the secondary refrigeration cycle.
Durch eine geeignete Geometriewahl der Labyrinthabschnitte, beispielsweise mäanderförmig oder spiralförmig, kann die Strecke für den Wärmetransport im Speichermedium des Kältespeichers möglichst klein gehalten werden. Dadurch ist ein schnelles Beladen und Entladen des üblicherweise schlecht wärmeleitenden Speichermediums möglich, wodurch die Laufzeit und somit der Energieverbrauch des Primär-Kältekreislaufs und auch des Sekundär-Kältekreislaufs – da eine gute Übertragung der „Kälte“ aus dem Speichermedium in den Sekundär-Kältekreislauf erzielt wird – reduziert wird.By a suitable choice of geometry of the labyrinth sections, for example meandering or spiral, the distance for the heat transfer in the storage medium of the cold storage can be kept as small as possible. As a result, a fast loading and unloading of the usually poor heat-conducting storage medium is possible, whereby the duration and thus the energy consumption of the primary refrigeration cycle and also the secondary refrigeration cycle - since a good transfer of the "cold" from the storage medium is achieved in the secondary refrigeration cycle - is reduced.
Es kann auch vorgesehen sein, dass mehr als zwei Kältekreisläufe eines Geräts gekoppelt sind, beispielsweise ein Kältemittelkreislauf und zwei separate (sensible) Kreise für ein Kühlfach und ein Gefrierfach eines Haushaltskältegeräts. It can also be provided that more than two refrigerant circuits of a device are coupled, for example a refrigerant circuit and two separate (sensitive) circuits for a refrigerating compartment and a freezer compartment of a household refrigerator.
Vorzugsweise ist das MPE-Bauteil als stranggepresstes Halbzeug ausgebildet.Preferably, the MPE component is formed as an extruded semi-finished product.
Mit den Angaben „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten, „horizontal“, „vertikal“, „Tiefenrichtung“, „Breitenrichtung“, „Höhenrichtung“ sind die bei bestimmungsgemäßen Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen des Geräts und bei einem dann vor dem Gerät stehenden und in Richtung des Geräts blickenden Beobachter gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben. The terms "top", "bottom", "front", "rear", "horizontal", "vertical", "depth direction", "width direction", "height direction" are the intended use and intended arrangement of the device and a then given in front of the device and given in the direction of the device observer given positions and orientations.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description, as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures, can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the frame to leave the invention. Thus, embodiments of the invention are to be regarded as encompassed and disclosed, which are not explicitly shown and explained in the figures, however, emerge and can be produced by separated combinations of features from the embodiments explained. Embodiments and combinations of features are also to be regarded as disclosed, which thus do not have all the features of an originally formulated independent claim.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to schematic drawings. Show it:
In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
In
Der Innenraum
Der Innenbehälter
In
Der Sekundär-Kältekreislauf
Der Sekundär-Kältekreislauf
Die beiden Wärmetauschereinheiten
Dieses MPE-Bauteil weist integriert ein erstes Strömungslabyrinth
Darüber hinaus ist in diesem MPE-Bauteil integriert ein zweites Strömungslabyrinth
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass dieser zumindest Zwei-Medien-Wärmetauscher
Darüber hinaus sind Wanddicken von Wänden, die benachbarte Labyrinthabschnitte begrenzen, individuell ausgebildet und zwar abhängig davon, welche Medien in den Labyrinthabschnitten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Haushaltskältegerät Household refrigerator
- 22
- Innenbehälter inner container
- 33
- Innenraum inner space
- 44
- Innenraum inner space
- 55
- Tür door
- 66
- Tür door
- 77
- Gehäuse casing
- 88th
- Primär-Kältekreislauf Primary refrigerant circuit
- 99
- Wärmetauschereinheit heat exchanger unit
- 1010
- Sekundär-Kältekreislauf Secondary refrigerant circuit
- 1111
- Kältespeicher cold storage
- 1212
- Speichermedium storage medium
- 1313
- Wärmetauscher heat exchangers
- 1414
- Bereich Area
- 1515
- Trennwand partition wall
- 1616
- Lüfter Fan
- 1717
- Förderpumpe feed pump
- 1818
- Wärmetauscher heat exchangers
- 1919
- thermische Kopplungseinheit thermal coupling unit
- 2020
- Wärmetauschereinheit heat exchanger unit
- 2121
- erstes Strömungslabyrinth first flow labyrinth
- 2222
- Labyrinthabschnitt labyrinth section
- 2323
- Labyrinthabschnitt labyrinth section
- 2424
- Labyrinthabschnitt labyrinth section
- 2525
- Sammelkammer plenum
- 2626
- zweites Strömungslabyrinth second flow labyrinth
- 2727
- Labyrinthabschnitt labyrinth section
- 2828
- Labyrinthabschnitt labyrinth section
- 2929
- Labyrinthabschnitt labyrinth section
- 3030
- Sammelkammer plenum
- 3131
- Außenseite outside
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010041952 A1 [0003] DE 102010041952 A1 [0003]
- GB 2057109 A [0005] GB 2057109 A [0005]
- DE 102011079208 A1 [0006] DE 102011079208 A1 [0006]
- WO 2014/133394 A1 [0009] WO 2014/133394 A1 [0009]
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-
2015
- 2015-09-25 DE DE102015218445.5A patent/DE102015218445A1/en not_active Withdrawn
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