DE19840412A1 - Verdampferplatine - Google Patents
VerdampferplatineInfo
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Abstract
Bei einer Verdampferplatine, wie einem Rückwandverdampfer zur Anordnung in einem Kühlraum eines Kühlschrankes oder dergleichen, mit einer Einspritzstelle für Kältemittel und einem sich daran anschließenden Kältemittelkanal, welcher über die Fläche der Verdampferplatine verläuft und welcher an einer Absaugstelle an der Verdampferplatine mündet, ist der Kältemittelkanal im Anschluß an die Einspritzstelle einem der zu dieser zumindest benachbart angeordneten Flächenendabschnitte zugeführt und verläuft innerhalb diesem, wobei der Kältemittelkanal von diesem Flächenendabschnitt in den dazu gegenüberliegenden Flächenendabschnitt übergeführt ist und diesen durchläuft, bevor er den zwischen den beiden Flächenendabschnitten liegenden Zwischenabschnitt durchzieht.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verdampferplatine, wie einen Rückwandverdampfer zur Anordnung
in einem Kühlraum eines Kühlschrankes der dergleichen, mit einer Einspritz
stelle für Kältemittel und einem sich daran anschließenden Kältemittelkanal, welcher
über die Fläche der Verdampferplatine verläuft und welcher an einer Absaugstelle an
der Verdampferplatine mündet.
Bei Kühlschränken ist es Stand der Technik, zur Kühlung von deren Kühlraum an der
Rückwand des Kühlraumes eine Verdampferplatine vorzusehen, welche entweder als
sogenannter Cold-Wall-Verdampfer oder aber auch als Innenraumverdampfer ausge
führt ist. Bei diesen, häufig die gesamte Höhe der Rückwand einnehmenden Ver
dampfern ist es üblich, ausgehend von einer in Einbaulage der Verdampferplatine an
deren oberem Ende angeordneten Kältemitteleinspritzstelle einen Kältemittelkanal
mäanderförmig über die Höhe der Verdampferplatine zu führen und das Ende des
Kältemittelkanals einer Kältemittelabsaugstelle an der Verdampferplatine zuzuführen.
Diese Art von Kältemittelkanalführung bringt mit sich, daß das entfernt von der Ein
spritzstelle liegende untere Ende in Einbaulage der Verdampferplatine bezüglich des
Zeitpunktes, von dem ab der Kältemittelverdichter in Betrieb gesetzt und somit der
Kältemittelkanal auf der Verdampferplatine mit flüssigem Kältemittel versorgt ist, deut
lich verzögert gekühlt wird. Dieser unerwünschte Effekt tritt um so stärker zutage, je
höher die Verdampferplatine ausgeführt ist, oder je größer die Kanallänge des Käl
temittelkanals bemessen ist bzw. je intensiver der Wärmeaustausch an der Verdamp
feroberfläche erfolgt. Letztendlich führt dieser Effekt dazu, daß die bestimmungs
gemäße Oberflächentemperatur an der Verdampferplatine an deren Ausgang, im Ver
gleich zu deren Eingang, zeitlich deutlich später erfolgt, wodurch infolge der nicht un
erheblich längeren Verdichterlaufzeit der Energieverbrauch des Gerätes nachteilig be
einflußt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdampferplatine gemäß dem Ober
begriff des Anspruches 1 mit einfachen konstruktiven Maßnahmen derart zu verbes
sern, daß die Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kältemittelkanal im
Anschluß an die Einspritzstelle einem der zu dieser zumindest benachbart angeord
neten Flächenendabschnitte der Verdampferplatine zugeführt ist und innerhalb diesem
verläuft und daß der Kältemittelkanal von diesem Flächenendabschnitt in den dazu
gegenüberliegenden Flächenendabschnitt übergeführt ist und diesen durchläuft, bevor
er den zwischen den beiden Flächenendabschnitten liegenden Zwischenabschnitt
durchzieht.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Kältemittelkanals auf der Fläche der
Verdampferplatine ist diese zumindest weitestgehend gleichzeitig an ihren einander
gegenüberliegenden Flächenendabschnitten mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt
und somit gekühlt, wodurch der zwischen den Flächenendabschnitten liegende Zwi
schenabschnitt durch die wärmeleitenden Eigenschaften der Verdampferplatine vorge
kühlt ist. Dies hat zur Folge, daß die gesamte Fläche der Verdampferplatine deutlich
rascher gleichmäßig abgekühlt ist, wodurch sich die Verdichterlaufzeiten deutlich ver
kürzen und somit der Energieverbrauch eines Kühlschrankes durch die wesentlich ef
fektivere Beaufschlagung der Verdampferfläche mit flüssigem Kältemittel deutlich her
abgesetzt ist. Die verzögerte Abkühlung des abseits der Kältemitteleinspritzstelle lie
genden Endes des Verdampfers ist durch die Kältemittelkanalführung von einem Flä
chenendabschnitt direkt zu dem gegenüberliegenden Flächenendabschnitt im wesent
lichen vermieden.
Besonders kurz ist der Weg des Kältemittelkanals von der Einspritzstelle zu einem der
Flächenendabschnitte, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegen
standes der Erfindung vorgesehen ist, daß die dem Kältemittelkanal vorgelagerte Ein
spritzstelle innerhalb eines der beiden einander gegenüberliegenden, von dem Käl
temittelkanal durchzogenen Flächenendabschnitte angeordnet ist. Durch die mini
mierte Kältemittelkanalführung von der Einspritzstelle zu einem der Flächenend
abschnitte ist sowohl der mit der Einspritzstelle versehene Flächenendabschnitt wie
der dazu gegenüberliegende Flächenendabschnitt sehr rasch mit flüssigem Kältemittel
beaufschlagbar und somit äußerst rasch gekühlt. Ferner ist durch diese Maßnahme er
reicht, daß die beiden einander gegenüberliegenden Flächenendabschnitte der Ver
dampferplatine mit nur geringer zeitlicher Verzögerung im wesentlichen gleiches Tem
peraturniveau erreichen und somit aufgrund der von der Verdampferplatine auftreten
den Wärmeleitung zumindest annähernd gleichmäßig zur Kühlung des zwischen den
beiden Flächenendabschnitten liegenden mittleren Zwischenabschnitts der Verdamp
ferplatine zu kühlen beitragen.
Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfin
dung ist vorgesehen, daß die Einspritzstelle mit dem sich daran anschließenden Käl
temittelkanal innerhalb des in Einbaulage der Verdampferplatine höher liegenden Flä
chenendabschnittes angeordnet ist.
Durch die Anordnung der Kältemitteleinspritzstelle innerhalb des in Einbaulage der
Verdampferplatine oben liegenden Endabschnittes wird rascher abgekühlt als der ge
genüberliegende unten liegende Endabschnitt, wodurch sich durch diese Maßnahme
bereits kurzzeitig nach der Beaufschlagung des höher liegenden Flächenendabschnit
tes der Verdampferplatine eine natürliche Konvektion innerhalb des Kühlraumes eines
Kühlschrankes herausbildet und zu einer rascheren Luftdurchmischung innerhalb des
Kühlraumes beiträgt. Darüber hinaus ist die Geräuschbildung durch das zwangsweise
anhand des Kältemittelverdichters umgewälzte Kältemittel, welches sowohl in flüssiger
als auch in gasförmiger Form innerhalb des Kältemittelkanals vorliegt, nicht unerheb
lich gemindert.
Besonders rasch auf die bestimmungsgemäße Temperatur herabgekühlt ist ein Kühl
raum eines Kühlschrankes, wenn nach einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung des
Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Verdampferplatine einen recht
eckförmigen Zuschnitt aufweist und daß die schmäleren Platinenseiten in Einbaulage
der Verdampferplatine im wesentlichen horizontal verlaufen, wobei die Einspritzstelle
innerhalb einer der durch die schmäleren Platinenseiten gebildeten Flächenendab
schnitte angeordnet ist.
Großseriengerecht besonders kostengünstig erstellbar ist die Verdampferplatine, wenn
nach einer letzten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
vorgesehen ist, daß die Verdampferplatine nach dem Rollbond-Herstellverfahren oder
nach dem Z-Bond-Herstellverfahren gefertigt ist.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten
Zeichnung vereinfacht schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel eine vereinfachte schematische
Darstellung einer rechteckförmigen Verdampferplatine, mit an ihrer in
Einbaulage höher liegenden Platinenseite vorgesehenen Einspritzstelle,
in Ansicht von vorne,
Fig. 2 in einem zweiten Ausführungsbeispiel vereinfacht schematisch darge
stellt eine rechteckförmige Verdampferplatine, mit einer etwa auf halber
Platinenhöhe angeordneten Einspritzstelle,
Fig. 3 ein erstes Schaubild zur Darstellung des Temperaturverlaufes am Aus
gang bzw. Eingang einer nach dem Stand der Technik gefertigten Ver
dampferplatine und
Fig. 4 ein zweites Schaubild zur Darstellung des Temperaturverlaufes am Ein
gang bzw. Ausgang einer erfindungsgemäßen Verdampferplatine.
In Fig. 1 ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vereinfacht schematisch bei
spielsweise eine nach dem Rollbond-Verfahren hergestellte Verdampferplatine 10 ge
zeigt, welche einen in Ansicht von vorne rechteckförmigen Zuschnitt aufweist, dessen
den schmäleren Rechteckseiten zugeordnete Platinenabschnitte als Flächen
endabschnitte 11 bzw. 12 dienen, welche in Abhängigkeit der Höhe der Verdampfer
platine eine variable Höhe h aufweisen und welche als sogenannter Eingang bzw.
Ausgang der Verdampferplatine bezeichnet sind. Von den einander gegenüber
liegenden Flächenendabschnitten 11 und 12, welche zwischen sich einen mittleren
Platinenabschnitt 13 aufnehmen, ist der in Einbaulage der Verdampferplatine 10 in ei
nem nicht gezeigten Kühlschrank höherliegende Flächenendabschnitt 11 mit einer
Einspritzstelle 14 für Kältemittel versehen. Mit der Einspritzstelle 14 ist ein Kältemittel
kanal 15 strömungstechnisch verbunden, welcher den obenliegenden Flächen
endabschnitt 11 im vorliegenden Fall in Art einer Schleife durchzieht und welcher am
Ende der Schleife von diesem Flächenendabschnitt 11 in den in Einbaulage der Ver
dampferplatine 10 unten liegenden Flächenendabschnitt 12 übergeführt ist. Innerhalb
des Flächenendabschnittes 12 ist der Kältemittelkanal 15, wie im Flächenendabschnitt
11, in der Art einer Schleife verlaufend angeordnet und am Schleifenende dem mittle
ren Platinenabschnitt 13 zugeführt. Innerhalb des mittleren Platinenabschnittes 13
verläuft der Kältemittelkanal 12 mäanderartig über die Höhe des mittleren Platinenab
schnittes 13, bevor er ausgangsseitig an eine am Flächenabschnitt 11 vorgesehene
Absaugstelle 16 angeschlossen ist. Durch die Anordnung des Kältemittelkanals 15 auf
der Verdampferplatine 10 ist in einem ersten Schritt der obenliegende Flächenendab
schnitt 11 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt. Im Anschluß an diese Beaufschla
gung ist das flüssige Kältemittel unmittelbar dem tieferliegenden Flächenendabschnitt
12 zugeführt, bevor es in den mittleren Platinenabschnitt 13 übertritt. Diese Art der
Kältemittelkanalführung stellt sicher, daß zuerst das eingangsseitige Platinenende der
Verdampferplatine 10 und mit geringem zeitlichem Versatz im Anschluß daran deren
ausgangsseitiges Ende mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt und somit gekühlt ist,
während erst im Anschluß daran der zwischen den beiden Flächenendabschnitten 11
und 12 liegende mittlere Platinenabschnitt 13 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt
und somit gekühlt ist.
Fig. 2 zeigt wie Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine zweite Aus
führungsform einer einen rechteckförmigen Zuschnitt aufweisenden Verdampferplatine
20, deren den schmäleren Rechteckseiten ihres Zuschnittes zugewandten Enden als
Flächenendabschnitte 21 und 22 dienen, welche in Abhängigkeit der Höhe der Ver
dampferplatine eine unterschiedliche Höhe h aufweisen. Zwischen den Flächenendab
schnitten 21 und 22, von denen der erstere in Einbaulage der Verdampferplatine 20 in
einem nicht gezeigten Kühlschrank obenliegend angeordnet ist, ist ein mittlerer Plati
nenabschnitt 23 vorgesehen, welcher hinsichtlich seiner Fläche bezüglich der Fläche
der Flächenendabschnitte 21 und 22 deutlich vergrößert ist. Der Platinenabschnitt 23
weist eine etwa mittig zu seiner Höhe liegende Kältemitteleinspritzstelle 24 auf, an wel
cher ein Kältemittelkanal 25 strömungstechnisch angeschlossen ist. Von der Kältemit
teleinspritzstelle 24 aus ist der Kältemittelkanal 25 in einem unmittelbar benachbart zu
dieser angeordneten Flächenendabschnitt übergeführt, welcher im vorliegenden Fall
der Flächenendabschnitt 21 ist. Der in Einbaulage obenliegende Flächenendabschnitt
21 wird von dem Kältemittelkanal 25 in Art einer Schleife durchzogen, bevor der Käl
temittelkanal 25 über den mittleren Platinenabschnitt 23 unmittelbar dem in Einbaulage
der Verdampferplatine 10 tieferliegenden Flächenendabschnitt 22 zugeführt ist. Diesen
durchläuft der Kältemittelkanal 25 ebenso in Art einer Schleife, bevor er in den mittle
ren Platinenabschnitt 23 zu dessen Kühlung übergeführt ist und innerhalb diesem
schleifenähnlich über die Höhe des Platinenabschnittes 23 verläuft. Der Kältemittelka
nal 25 mündet in einer innerhalb des Platinenabschnittes 23 angeordneten Kältemit
telabsaugstelle 26. Durch die wegmäßig minimierte unmittelbare Überleitung von der
im mittleren Platinenabschnitt 23 liegenden Kältemitteleinspritzstelle 24 in den dazu
benachbarten Flächenendabschnitt 21 wird dieser zuerst und in kurzem zeitlichem Ab
stand darauf der dazu gegenüberliegende Flächenendabschnitt 22 mit flüssigem Käl
temittel beaufschlagt und somit gekühlt, während der mittlere Platinenabschnitt 23 erst
im Anschluß an die Flächenendabschnitte 21 und 22 mit flüssigem Kältemittel beauf
schlagt ist. Durch die vorrangige Kühlung der außen liegenden Flächenendabschnitte
21 und 22 erfährt der mittlere Platinenabschnitt 23 eine Art Vorkühleffekt, welcher
durch die Wärmeleitung der beispielsweise im Rollbond-Verfahren hergestellten Alu
miniumverdampferplatine 20 bewirkt ist.
Fig. 3 zeigt ein Koordinatensystem zur Veranschaulichung der Verdampfer
oberflächentemperaturen bei Verdampferplatinen nach dem Stand der Technik. In die
sem Koordinatensystem ist die Oberflächentemperatur in °C der Verdampferplatine auf
der Ordinate und die Zeit t in Minuten auf der Abszisse aufgetragen. Wie aus dem
Schaubild deutlich ersichtlich ist, unterscheidet sich der Kurvenzug der am Verdamp
fereingang (entspricht dem obenliegenden Flächenendabschnitt) gemessenen Ober
flächentemperatur deutlich von dem Kurvenzug, welcher für die Oberflächentempera
tur am Verdampferausgang (entspricht dem untenliegenden Flächenendabschnitt) er
mittelt wurde, wobei die Oberflächentemperatur am Verdampferausgang erst nahezu
am Ende der Verdichterlaufzeit die Größenordnung der Temperatur am Verdamp
fereingang aufweist.
Im Gegensatz dazu zeigt das Schaubild gemäß Fig. 4 in Kurvenzügen den Verlauf der
Oberflächentemperatur am Ausgang bzw. Eingang einer erfindungsgemäßen Ver
dampferplatine. Wie schon im Schaubild gemäß Fig. 3 ist auch hier die Oberflächen
temperatur der Verdampferplatine über der Verdichterlaufzeit aufgetragen. Wie die für
die Oberflächentemperaturen am Verdampfereingang bzw. am Verdampferausgang
ermittelten Kurvenzüge verdeutlichen, folgt der für die Oberflächentemperatur am Ver
dampferausgang ermittelte Kurvenzug weitestgehend dem Kurvenzug, welcher ein
gangsseitig an der Verdampferplatine ermittelt wurde. Im Vergleich der beiden Schau
bilder wird deutlich, daß nach halber Verdichterlaufzeit sich an der Oberfläche des
Ausganges herkömmlicher Verdampferplatinen kaum eine meßbare Abkühlung erge
ben hat, während die Oberflächentemperatur des ausgangsseitigen Endes der erfin
dungsgemäßen Verdampfer im wesentlichen die Abkühlung erfahren hat, wie sie ein
gangsseitig bei der erfindungsgemäßen Verdampferplatine auftritt. Eine derart gleich
mäßige Abkühlung der erfindungsgemäßen Verdampferplatine hat auch einen deutlich
vergleichmäßigteren Wärmeaustausch über die Gesamthöhe der Verdampferplatine
zur Folge, wodurch die Temperaturschichtung innerhalb eines zu kühlenden Kühlrau
mes eines Kühlschrankes zumindest deutlich vermindert, wenn nicht sogar vermieden
ist.
Im Abänderung der in Fig. 1 dargestellten Verdampferplatine ist es auch möglich, die
im höherliegenden Flächenabschnitt 11 liegende Einspritzstelle 14 in den tiefer
liegenden Flächenabschnitt 12 zu verlegen. Ferner ist es auch denkbar, die Kälte
mittelkanalführung der in Fig. 2 dargestellten Verdampferplatine 20 dahingehend ab
zuändern, daß ausgehend von der mittig liegenden Einspritzstelle 24 zuerst der tiefer
liegende Flächenendabschnitt 22 und mit geringem zeitlichem Versatz danach der hö
herliegende Flächenendabschnitt 21 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist.
Die Führung des Kältemittelkanals 15 bzw. 25 ist dem entsprechenden Kältebedarf an
den Flächenendabschnitten 11 und 12 bzw. 21 und 25 anpaßbar.
Claims (5)
1. Verdampferplatine, wie Rückwandverdampfer zur Anwendung in einem Kühl
raum eines Kühlschrankes oder dergleichen, mit einer Einspritzstelle für Kälte
mittel und einem sich daran anschließenden Kältemittelkanal, welcher über die
Fläche der Verdampferplatine verläuft und welcher an einer Absaugstelle an
der Verdampferplatine mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Käl
temittelkanal (15, 25) im Anschluß an die Einspritzstelle (14, 24) einem der zu
dieser zumindest benachbart angeordneten Flächenendabschnitte (11, 12; 21,
22) der Verdampferplatine (10) zugeführt ist und innerhalb diesem verläuft und
daß der Kältemittelkanal (15, 25) von diesem Flächenendabschnitt (11,12; 21,
22) in den dazu gegenüberliegenden Flächenendabschnitt (11, 12; 21, 22)
übergeführt ist und diesen durchläuft, bevor er den zwischen den beiden Flä
chenendabschnitten (11, 12; 21, 22) liegenden Platinenabschnitt (13, 23)
durchzieht.
2. Verdampferplatine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem
Kältemittelkanal (15) vorgelagerte Einspritzstelle (14) innerhalb eines der beiden
einander gegenüberliegenden, von dem Kältemittelkanal (15) durchzogenen Flä
chenendabschnitte (11, 12) angeordnet ist.
3. Verdampferplatine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einspritzstelle (14) mit dem sich daran anschließenden Kältemittelkanal (15) in
nerhalb des in Einbaulage der Verdampferplatine (10) höher liegenden Flächen
endabschnittes (11) angeordnet ist.
4. Verdampferplatine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Verdampferplatine (10) einen rechteckförmigen Zuschnitt aufweist
und daß die schmäleren Platinenseiten in Einbaulage der Verdampferplatine (10)
im wesentlichen horizontal verlaufen, wobei die Einspritzstelle (14) innerhalb ei
nes der durch die schmäleren Platinenseiten gebildeten Flächenendabschnittes
(11, 12) angeordnet ist.
5. Verdampferplatine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Verdampferplatine (10, 20) nach dem Rollbond-Verfahren oder nach
dem Z-Bond-Verfahren gefertigt ist.
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