DE202006005551U1

DE202006005551U1 - Kältegerät mit Rohrverdampfer

Info

Publication number: DE202006005551U1
Application number: DE202006005551U
Authority: DE
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2006-04-05
Filing date: 2006-04-05
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2016-04-06
Also published as: CN101410679A; EP2005077A2; RU2008142982A; RU2426038C2; US20090120125A1; WO2007115877A2; US8122737B2; WO2007115877A3

Abstract

Kältegerät mit einem Rohrverdampfer (3), der eine Trägerplatine und eine darauf in wärmeleitendem Kontakt angeordnete Rohrleitung aufweist über eine Saugleitung (6) mit einem Verdichter (4) verbunden ist wobei das Kältemittelrohr eine Mehrzahl von in Reihe verbundenen Rohrschleifen (9) und ein die am weitesten stromabwärts gelegene der Rohrschleifen (9) mit der Saugleitung (6) verbindendes, ansteigendes Austrittsrohr (13) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrschleifen (9) auf wenigstens einer Länge einen in Stromrichtung des Kältemittels ansteigenden Verlauf haben, durch welche in Kombination mit dem durchströmbaren Querschnitt der Rohrschleifen (9) ein Aufnahmevolumen gebildet ist, welches das flüssige Kältemittel zu puffern vermag.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, bei dem ein interner Kühlraum durch einen Rohrverdampfer gekühlt ist, durch den von einem Verdichter umgewälztes Kältemittel strömt und der eine Trägerplatine und eine darauf in wärmeleitendem Kontakt angeordnete Rohrleitung aufweist. Der in engem thermischen Kontakt mit dem internen Kühlraum stehende Rohrverdampfer ist gegen die Umgebung durch eine Isolationsschicht thermisch abgeschirmt. Der Verdichter ist außerhalb der Isolationsschicht angeordnet und führt dem Verdampfer verdichtetes Kältemittel bei Umgebungstemperatur zu. Das Kältemittel wird beim Passieren einer Drosselstelle des Verdampfers auf einen niedrigen Druck entspannt, wodurch sich die Siedetemperatur des Kältemittels auf einen Wert deutlich unter der Umgebungstemperatur verringert. Die daraus resultierende Verdampfung des Kältemittels bewirkt die Kühlung des Innenraumes. Gasförmiges Kältemittel wird vom Verdichter über eine Saugleitung abgesaugt.
Bei Rollbond-Verdampfern, die im Allgemeinen aus zwei Blechen zusammengefügt sind, von denen in eines eine mäandernde Kältemittelleitung eingeprägt ist, ist im Allgemeinen benachbart zum stromabwärtigen Ende der Kältemittelleitung in dieser ein Sammler geformt, der während einer Stillstandsphase des Verdichters unverdampftes Kältemittel auffängt und dadurch verhindert, dass es durch weiter stromaufwärts in der Leitung verdampfendes Kältemittel aus dem Verdampfer heraus und in die Saugleitung gedrückt wird. Einen solchen Sammler auch bei einem Rohrverdampfer vorzusehen, ist aufwändig und kostspielig, da es hierfür erforderlich ist, mehrere Rohrabschnitte mit unterschiedlichen lichten Weiten dicht zusammenzufügen. Statt dessen ist bei herkömmlichen Rohrverdampfern häufig ein ansteigendes Austrittsrohr unmittelbar stromaufwärts vom Saugrohr angeordnet. Solange dieses Austrittsrohr nicht vollständig mit flüssigem Kältemittel gefüllt ist, so dass gasförmiges Kältemittel am stromaufwärtigen, unteren Ende des Austrittsrohres eindringen kann, können Blasen des gasförmigen Kältemittels durch eventuell in dem Rohr vorhandenes flüssiges Kältemittel hindurch aufsteigen. Wenn jedoch die Menge an am stromabwärtigen Ende des Verdampfers versammeltem Kältemittel größer wird als das Fassungsvermögen des Austrittsrohres, gelangt flüssiges Kältemittel in die Saugleitung und kühlt diese außerhalb der Isolationsschicht. Dies führt zum einen zu einem schlechten thermischen Wirkungsgrad des Kältegerätes, zum anderen kann Tauwasser, das sich außen an der Saugleitung niederschlägt, zu Schäden am Gerät führen oder in die Isolationsschicht eindringen und so deren Isolationsvermögen beeinträchtigen. Um dieser Gefahr zu begegnen, begrenzt man gegenwärtig die Menge an Kältemittel im Kältekreislauf eines Kältegerätes, um zu verhindern, dass sich genügend flüssiges Kältemittel ansammeln kann, um das Austrittsrohr zum Überlaufen zu bringen. Eine solche Begrenzung kann jedoch ebenfalls den Wirkungsgrad des Kältegerätes beeinträchtigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät mit einem Rohrverdampfer zu schaffen, bei dem trotz großzügigerer Befüllung mit Kältemittel die Gefahr eines Überlaufens des Austrittsrohres vermieden ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie bei einem Kältegerät mit einem Rohrverdampfer, der über eine Saugleitung mit einem Verdichter verbunden ist und in welchem ein Kältemittelrohr eine Mehrzahl von in Reihe verbundenen Rohrschleifen und ein die am weitesten stromabwärts gelegene der Rohrschleifen mit der Saugleitung verbindendes, ansteigendes Austrittsrohr bildet, anstelle eines herkömmlichen horizontalen Verlaufs geradliniger Rohrabschnitte der einzelnen Rohrschleifen auf einer vorbestimmten Länge ein in Stromrichtung des Kältemittels ansteigenden Verlauf der Rohrschleifen vorgesehen ist, wobei die vorbestimmte Länge der Rohrschleife in Kombination mit ihrem durchströmbaren Querschnitt ein Puffervolumen bildet, wodurch ein Überströmen von flüssigem Kältemittel in das Austrittsrohr verhindert ist. Jeder Rohrschleifenabschnitt mit ansteigendem Verlauf ist in der Lage, flüssiges Kältemittel zu speichern und gleichzeitig nachdrängendes gasförmiges Kältemittel über das flüssige hinwegstreichen oder durch es hindurchperlen zu lassen, so dass das flüssige Kältemittel in dem absteigenden Abschnitt gefangen bleibt und das Austrittsrohr nicht erreicht. Dadurch ist die Speicherkapazität des Rohrverdampfers für flüssiges Kältemittel erheblich erhöht, und die Gefahr des Herausdrückens von flüssigem Kältemittel in die Saugleitung ist entsprechend verringert.
Bei gleichem Durchströmungsquerschnitt der Rohrschleifen und des Austrittsrohres ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rohrschleifen auf wenigstens einer Länge des Austrittsrohres entsprechenden Länge einen in Strömungsrichtung des Kältemittels ansteigenden Verlauf haben.
Wenn jede Rohrschleife in an sich bekannter Weise zwei durch einen gekrümmten Abschnitt verbundene gerade Rohrabschnitte aufweist, kann einer ersten Ausgestaltung zufolge vorgesehen sein, dass die geraden Abschnitte einer am weitesten stromabwärts gelegenen Gruppe der Rohrschleifen parallel schräg verlaufen. Somit ist von den zwei parallelen geraden Rohrabschnitten jeder Schleife einer in der Lage, flüssiges Kältemittel zu speichern.
Vorzugsweise hat von den zwei geraden Abschnitten jeder Rohrschleife der Gruppe der weiter stromabwärts gelegene den in Stromrichtung des Kältemittels ansteigenden Verlauf.
Einer zweiten Ausgestaltung zufolge steigen bei einer am weitesten stromabwärts gelegenen Gruppe der Rohrschleifen jeweils beide gerade Rohrabschnitte in Stromrichtung des Kältemittels an. So ist jeder gerade Rohrabschnitt in der Lage, flüssiges Kältemittel aufzufangen, und die auf einen einzelnen Abschnitt entfallende Menge ist gering. Je geringer diese Menge ist, um so stärker kann der Strom an gasförmigem Kältemittel sein, der durch den Rohrabschnitt fließen kann, ohne das flüssige Kältemittel herauszudrängen.
Um eine hohe Speicherkapazität zu realisieren, sollte die Gruppe eine Mehrzahl von wie oben beschrieben ausgebildeten Rohrschleifen umfassen; vorzugsweise gehören der Gruppe sämtliche Rohrschleifen des Verdampfers an.
Der Höhenunterschied zwischen den zwei Enden jedes geraden Rohrabschnittes entspricht vorzugsweise maximal der Hälfte seines mittleren Abstands zu benachbarten geraden Rohrabschnitten.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kältegerätes;
2 einen Schnitt durch einen Rohrverdampfer gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung; und
3 einen zu 2 analogen, fragmentarischen Schnitt durch einen Rohrverdampfer gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung.
1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kältegerätes, gesehen von der Rückseite her, wobei Rückwand und Isolationsschicht eines Korpus 1 des Geräts weggelassen und die übrigen Außenflächen des Korpus 1 transparent dargestellt sind, um einen Innenbehälter 2 und einen an der Rückwand des Innenbehälters angebrachten Rohrverdampfer 3 zu zeigen.
Im unteren rückwärtigen Bereich des Innenbehälters 2 ist eine Nische ausgespart, um einen Maschinenraum zu bilden, der einen Verdichter 4 und einen Verflüssiger 5 aufnimmt. Der Verdichter 4, der Verflüssiger 5 und der Rohrverdampfer 3 sind untereinander zu einem Kältemittelkreislauf verbunden.
Eine Saugleitung 6 erstreckt sich zwischen einer rechten oberen Ecke des Rohrverdampfers 3 im Wesentlichen vertikal abwärts zum Verdichter 4. Eine Druckleitung 7 geht aus vom Verlüssiger 5 und verläuft auf einem großen Teil ihrer Länge innerhalb der Saugleitung 6 bis zu der oberen rechten Ecke des Verdampfers 3, wo sie aus der Saugleitung 6 wieder austritt und über eine Drosselstelle 8 in ein Kältemittelrohr des Verdampfers 3 mündet. Das Kältemittelrohr bildet eine Mehrzahl von vertikal gestaffelt in Reihe verbundenen Rohrschleifen 9, die jeweils zwei durch einen Rohrbogen 10 verbundene, in entgegengesetzte Richtungen verlaufende geradlinige Rohrabschnitte aufweisen. Der stromaufwärts gelegene Rohrabschnitt jeder Schleife 9 ist mit 11, der stromabwärts gelegene mit 12 bezeichnet. Der unterste Rohrabschnitt 12 ist durch ein im wesentlichen vertikales Austrittsrohr mit der Saugleitung 6 an der oberen rechten Ecke des Verdampfers verbunden.
Wie in dem in 2 gezeigten Schnitt durch den Rohrverdampfer 3 deutlicher zu sehen, hat von den Rohrschleifen 9 nur die am weitesten stromaufwärts gelegene, die unmittelbar an die Drosselstelle 8 anschließt, horizontale geradlinige Rohrabschnitte 11'. Bei allen weiter stromabwärts liegenden Rohrschleifen 9 sind die geradlinigen Rohrabschnitte 11, 12 untereinander parallel und zu der von der Saugleitung 6 abgewandten Seite des Verdampfers hin leicht abschüssig. So kann sich eine Pfütze 14 von flüssigem Kältemittel jeweils im tiefstgelegenen Bereich jeder Rohrschleife 9, am Anfang ihres Rohrabschnitts 12, sammeln.
Wenn man annimmt, dass die Pfützen 14 einen perfekt ebenen Flüssigkeitsspiegel aufweisen, sieht man leicht ein, dass die Menge an Flüssigkeit, die jeder Rohrabschnitt 12 aufnehmen kann, ohne dass die Flüssigkeit seinen Querschnitt völlig versperrt, dann am größten sein muss, wenn der Höhenunterschied zwischen den zwei Enden des Abschnittes knapp kleiner als der Durchmesser des Rohrabschnittes 11 ist. Dann kann sich die Pfütze 14 über die gesamte Länge des Rohrabschnitts 12 erstrecken und dessen Volumen knapp zur Hälfte ausfüllen. Wenn der Einfluss der Oberflächenspannung auf die Form des Flüssigkeitsspiegels vernachlässigbar ist, sei es aufgrund einer geringen Oberflächenspannung des Kältemittels oder eines großen Durchmessers des Kältemittelrohrs, kann es daher zweckmäßig sein, den Höhenunterschied zwischen den Enden jedes Rohrabschnitts so zu wählen.
Wenn das flüssige Kältemittel dazu neigt, aufgrund von Oberflächenspannung den freien Rohrquerschnitt zu versperren, wird man das Gefälle der Abschnitte 11, 12 sinnvollerweise etwas größer wählen, um zu gewährleisten, dass das flüssige Kältemittel einer Pfütze 14, das durch nachströmendes Gas von der tiefsten Stelle verdrängt wurde, dieser ausreichend stark wieder zustrebt, so dass im Verlauf des Rohrabschnitts 12 das Gas die Flüssigkeit passieren kann, ohne sie stromabwärts zu verdrängen. Der Höhenunterschied kann hier einige wenige Vielfache des Rohrdurchmessers betragen.
Im einen wie im anderen Falle können die Rohrschleifen eine beträchtliche Menge an flüssigem Kältemittel speichern, bevor die Gefahr besteht, dass dieses in einer Stillstandsphase des Verdichters durch weiter stromaufwärts verdampfendes Kältemittel stromabwärts gedrückt wird. Es kann daher eine große Menge an Kältemittel in den Kältemittelkreislauf eingefüllt sein, ohne dass flüssiges Kältemittel in einer solchen Menge die stromabwärts gelegenen Rohrschleifen 9 füllen kann, dass es das gesamte die unterste Rohrschleife 9 mit der Saugleitung verbindende Austrittsrohr 13 ausfüllen und bis in die Saugleitung 6 gelangen könnte.
3 zeigt einen Rohrverdampfer 3 gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Die Saugleitung 6, die Druckleitung 7 und deren Verlauf bis zur Drosselstelle 8 sind die gleichen wie bei der ersten Ausgestaltung und brauchen daher nicht erneut beschrieben zu werden. Die zwei geradlinigen Rohrabschnitte 11, 12 der Rohrschleifen 9 sind hier nicht parallel, sondern verlaufen beide jeweils in Strömungsrichtung des Kältemittels ansteigend, wobei in der Figur die Steigung der deutlicheren Darstellung wegen übertrieben ist. Dies ermöglicht es beiden Rohrabschnitten 11, 12 jeder Rohrschleife 9, flüssiges Kältemittel zu speichern, so dass die auf jeden Rohrabschnitt entfallende Menge an flüssigem Kältemittel klein ist und die Gefahr, dass das flüssige Kältemittel durch weiter stromaufwärts stattfindende Verdunstung nach stromabwärts verdrängt wird, noch weiter verringert ist.
Es liegt auf der Hand, dass es – je nach Befüllung des Kältemittelkreises mit Kältemittel – eventuell nicht erforderlich ist, alle Rohrschleifen mit ansteigenden Rohrabschnitten auszubilden, um das in einer Stillstandsphase des Verdichters eventuell anfallende flüssige Kältemittel aufzufangen. Es können daher auch Rohrschleifen mit herkömmlichen horizontalen Rohrabschnitten und solche mit ansteigenden Rohrabschnitten in einem Verdampfer kombiniert sein, wobei in diesem Fall die Rohrschleifen mit ansteigenden Rohrabschnitten im stromabwärtigen Teil des Verdampfers vorgesehen sein sollten, um aus stromaufwärtigen horizontalen Rohrabschnitten ablaufendes flüssiges Kältemittel auffangen und speichern zu können.

Claims

Kältegerät mit einem Rohrverdampfer (3), der eine Trägerplatine und eine darauf in wärmeleitendem Kontakt angeordnete Rohrleitung aufweist über eine Saugleitung (6) mit einem Verdichter (4) verbunden ist wobei das Kältemittelrohr eine Mehrzahl von in Reihe verbundenen Rohrschleifen (9) und ein die am weitesten stromabwärts gelegene der Rohrschleifen (9) mit der Saugleitung (6) verbindendes, ansteigendes Austrittsrohr (13) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrschleifen (9) auf wenigstens einer Länge einen in Stromrichtung des Kältemittels ansteigenden Verlauf haben, durch welche in Kombination mit dem durchströmbaren Querschnitt der Rohrschleifen (9) ein Aufnahmevolumen gebildet ist, welches das flüssige Kältemittel zu puffern vermag.
Kältegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrschleifen (9) auf wenigstens einer Länge des Austrittsrohres (13) entsprechenden Länge einen in Stromrichtung des Kältemittels ansteigenden Verlauf haben.
Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rohrschleife (9) jeweils zwei durch einen gekrümmten Abschnitt (10) verbundene gerade Rohrabschnitte (11, 12) aufweist.
Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden Abschnitte (11, 12) einer am weitesten stromabwärts gelegenen Gruppe der Rohrschleifen (9) parallel schräg verlaufen.
Kältegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von den zwei geraden Abschnitten (11, 12) jeder Rohrschleife (9) der Gruppe der weiter stromabwärts gelegene (12) den in Stromrichtung des Kältemittels ansteigenden Verlauf hat.
Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die geraden Abschnitte (11, 12) einer am weitesten stromabwärts gelegenen Gruppe der Rohrschleifen (9) jeweils beide in Stromrichtung des Kältemittels ansteigen.
Kältegerät nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe eine Mehrzahl von Rohrschleifen (9) umfasst.
Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gruppe alle Rohrschleifen (9 umfasst.
Kältegerät nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Höhenunterschied zwischen den zwei Enden jedes geraden Rohrabschnitts 11, 12) maximal der Hälfte seines mittleren Abstands zu benachbarten geraden Rohrabschnitten (11, 12) entspricht.