Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltskältegerät mit einem von einem thermisch
isolierenden Gehäuse umgebenden Innenraum und einer Kältemaschine zum Kühlen des
Innenraums, die einen außerhalb des Gehäuses angeordneten Verflüssiger aufweist, der
von einem Kältemittel durchströmbar ist, das durch Kondensieren in dem Verflüssiger aus
dem Innenraum abgeführte Wärme nach außen abgibt, sowie ein in einem solchen
Verflüssiger einsetzbares Verflüssigerrohr.
Ein Kältegerät mit einem Verflüssiger ist z.B. aus DE 199 07 077 A1 bekannt. Bei diesem
bekannten Gerät ist der Verflüssiger in einer belüfteten Kammer unterhalb des thermisch
isolierten Gehäuses des Kältegeräts untergebracht. Er ist als ein einfaches Rohr ausgebildet,
das in der Kammer viele Male hin und zurück verläuft.
Für einen Energie sparenden Betrieb des Kältegeräts ist es wichtig, dass das Kältemittel
am Ausgang des Verflüssigers eine möglichst niedrige Temperatur erreicht. Hierfür sind
bei den bekannten Verflüssigern erhebliche Rohrlängen erforderlich.
Um den Wärmeaustausch zwischen dem Verflüssiger und der ihn umströmenden Luft zu
effektivieren, ist es bekannt, die einzelnen Rohrwindungen des Verflüssigers oder auch
parallele Verflüssigerrohre durch Drähte zu verbinden. Eine solche Konstruktion ist z.B. in
GB 2 310 034 A abgebildet. Aus Gründen der mechanischen Stabilität bestehen die Drähte
im allgemeinen aus Stahl, der eine im Vergleich zu anderen Metallen relativ schlechte
Wärmeleitfähigkeit hat. Der Beitrag der Drähte zur Effektivierung des Wärmeaustauschs
ist nicht optimal.
EP 0 383 221 A2 zeigt ein Haushaltskältegerät mit einem Verflüssiger, bei dem Lamellen
am Verflüssigerrohr montiert sind, um die für den Wärmeaustausch zur Verfügung stehende
Fläche zu vergrößern. Diese Lamellen sind im allgemeinen auf das Verflüssigerrohr
aufgesteckt, so dass zwischen dem Rohr und den Lamellen ein erheblicher Wärmeübergangswiderstand
auftritt, der die Wirksamkeit der Lamellen einschränkt.
Ein Problem dieser Verflüssigerkonstruktion ist auch, dass die Lamellen, um einen festen
Halt zu finden, auf wenigstens zwei Rohre gleichzeitig aufgesteckt sein müssen und dadurch,
wenn diese Rohre vom Kältemittel in Reihe durchströmt werden, eine unerwünschte
Wärmebrücke zwischen stromaufwärtigen und stromabwärtigen Bereichen des Verflüssigers
bilden. Ein zu kleiner Wärmeübergangswiderstand zwischen Rohr und Lamelle ist
daher bei dieser Verflüssigerkonstruktion nicht vorteilhaft.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Haushaltskältegerät vom eingangs angegebenen
Typ anzugeben, bei dem ein hoch effizienter Wärmeaustausch zwischen dem
Verflüssiger und der Umgebung möglich ist, so dass ein sehr guter Wirkungsgrad des
Kältegeräts erreicht werden kann und/oder der Verflüssiger des Kältegeräts sehr kompakt
gebaut werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Haushaltskältegerät mit dem Merkmal des Anspruchs
1. Durch die stoffschlüssige Ankopplung der Kühllamelle an die Umfangsfläche des Rohres
ist der wärmeleitende Kontakt zwischen der Kühllamelle und dem Rohr besonders
intensiv. Zugleich sind Fehlstellen in der wärmeleitenden Ankopplung zwischen beiden
Bauteilen zumindest weitestgehend ausgeschlossen, so daß der Wärmeübergang vom
Rohr auf die Kühllamelle besonders ausgeprägt und großflächig erfolgt.
Besonders einfach herstellbar ist ein erfindungsgemäßer Verflüssiger bei gleichzeitig besonders
intensiver wärmetechnischer Ankopplung zwischen dem Rohr und der Kühllamelle,
wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
vorgesehen ist, daß die Kühllamelle durch spanlose Formgebung der Wandung des
Rohres erzeugt ist.
Unter spanlose Formgebung der Rohrwandung soll hier z. B. das Umformen in Art eines
Gewindewalzvorganges verstanden sein.
Vorzugsweise sind die Kühllamellen an der Umfangsfläche des Rohrs durch Aufschmelzen
und Erstarren von Material im Kontakt mit dem Rohr und den Kühllamellen befestigt.
Hierdurch wird ein absolut kontinuierlicher Übergang zwischen dem Material des Rohrs
und dem der Kühllamellen mit einem minimalen Wärmeübergangswiderstand geschaffen,
der einen hoch effizienten Wärmeaustausch zwischen dem in dem Rohr strömenden Kältemittel
und der Umgebung ermöglicht.
Die Verbindung zwischen Rohr und Kühllamellen kann also insbesondere durch Löten
oder Schweißen hergestellt werden. Dabei kann es sich bei dem aufgeschmolzenen und
wiedererstarrten Material um eigenes Material der Lamellen oder des Rohrs handeln, oder
das Material hat die Funktion eines Lots, das hinzugefügt wird, um die Verbindung zwischen
Rohr und Lamellen herzustellen.
Vorzugsweise sind die Kühllamellen durch wenigstens einen wendelartig am Rohr montierten
Steg gebildet. Die wendelartige Anordnung erlaubt es, den Steg in einem kontinuierlichen
Prozeß über eine Vielzahl von Windungen hinweg an dem Rohr zu befestigen.
Im Interesse einer guten Wärmeleitfähigkeit bestehen das Rohr und die Lamellen im wesentlichen
aus Kupfer.
Infolge des effektivierten Wärmeaustauschs kann das Verflüssigerrohr bei dem erfindungsgemäßen
Kältegerät wesentlich kürzer bleiben als bei herkömmlichen Konstruktionen.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Verflüssiger aus einer Mehrzahl von Kühllamellen
tragenden gradlinigen Rohren zusammenzusetzen, die in Reihe verbunden werden.
Zur Verbindung der Rohre untereinander dienen vorzugsweise Rohrbögen die lamellenfrei
bleiben, so dass an ihnen eine Halterung zur Befestigung des Verflüssigers am
Rahmen des Kältegeräts angreifen kann.
Um trotz der reduzierten Rohrlänge des Verflüssigers eine ausreichende Verweildauer
des Kältemittels im Verflüssigerrohr zu erreichen, kann es zweckmäßig sein, dessen Innendurchmesser
gegenüber herkömmlichen Konstruktionen zu vergrößern. Dies führt
jedoch dazu, dass aus mittigen Bereichen des Verflüssigerrohrs, die von den Rohrwänden
relativ weit entfernt sind, Wärme nur zögerlich nach außen abgegeben wird. Um dieses
Problem zu beheben, wird ferner ein Rohr für einen Verflüssiger vorgeschlagen, das insbesondere
zum Einsatz in einem Verflüssiger vom oben beschriebenen Typ geeignet ist.
Dieses Rohr ist gekennzeichnet durch wenigstens einen in seinem Innern angeordneten
Verwirbelungskörper, der eine Strömung des Kältemittels mit einer zur Längsrichtung des
Rohrs senkrechten Geschwindigkeitskomponente erzwingt. Dieser Verwirbelungskörper
bewirkt, dass Wärme aus dem inneren Bereich des Verflüssigerrohr nicht allein durch
Diffusion, sondern durch Bewegung des Kältemittels selbst aus dem inneren Bereich in
Richtung der Wände des Rohrs abgeführt wird.
Dieser Verwirbelungskörper hat vorzugsweise die Form einer Schraube oder eines in
Längsrichtung verdrillten Bandes.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Ansicht eines Verflüssigers für ein Haushaltskältegerät;
- Fig. 2
- eine zum Teil geschnittene Ansicht des Rohrs des Verflüssigers aus Fig. 1 gemäß
einer ersten Ausgestaltung der Erfindung; und
- Fig. 3
- eine teilgeschnittene Ansicht des Rohrs gemäß einer zweiten Ausgestaltung der
Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Verflüssigers für ein Haushaltskältegerät.
Das in der Fig. nicht dargestellte Haushaltskältegerät umfasst einen von einem thermisch
isolierenden Gehäuse umgebenen Innenraum und eine Kältemaschine zum Kühlen dieses
Innenraums. Da ein solches Kältegerät hinlänglich bekannt ist, nicht zuletzt aus der
bereits zitierten DE 109 07 077 A1, wird auf seinen Aufbau hier nicht weiter im Detail eingegangen.
Der außerhalb des gekühlten Gehäuses angeordnete Verflüssiger 1 ist aus einer Mehrzahl
geradliniger Rohre 2 aufgebaut, hier vier Stück, die durch jeweils einen Winkel von
180° beschreibende Rohrbögen 3 in Reihe verbunden sind und von einem Kältemittel
durchströmt werden. An der Außenwand der Rohre 2 ist jeweils eine Kühllamelle 4 wendel-
bzw. schraubenlinienförmig in einer Vielzahl von Windungen um das Rohr 2 montiert.
Alternativ könnten auch zwei oder mehr Lamellen mit einer entsprechend ihrer Zahl vergrößerten
Gewindesteigung angebracht sein. Die Montage der Lamelle 4 kann z.B. erfolgen
durch Anschweißen oder -löten eines ursprünglich geradlinigen Bandes oder Stegs
an die Umfangsfläche des Rohrs 2, wobei an der der Umfangsfläche des Rohrs zugewandten
Seite des Bandes eine (in der Fig. nur an einer Stelle durch Linien 5 angedeutete)
Kräuselung erzeugt wird, um so dass ursprünglich geradlinige Band in eine gekrümmte
Form zu bringen und mit der gesamten Länge seines einen Längsrandes an der Umfangsfläche
des Rohrs 2 befestigen zu können.
Die Befestigung der Lamelle 4 durch Löten oder Schweißen gewährleistet einen geringen
Wärmeübergangswiderstand vom Rohr 2 auf die Lamelle 4 und damit einen effektiven
Wärmeaustausch zwischen dem das Rohr 2 durchströmenden Kältemittel und der die
Lamelle 4 umströmenden Umgebungsluft. Dies ermöglicht es, die Rohrlänge des Verflüssigers
1 bei gleichbleibenden oder sogar vergrößertem Rohrdurchmesser kürzer zu halten
als bei herkömmlichen Verflüssigern.
Die Lamellen 4 von vom Kältemittel nacheinander durchströmten Rohren 2 berühren einander
nicht, so dass ein direkter Wärmefluss von einem Rohr 2 zum nächsten über die
Lamellen 4 ausgeschlossen ist.
Die Rohrbögen 3 tragen keine Stege, zum einen weil es bei einem gekrümmten Rohrabschnitt
wesentlich schwieriger ist, Stege in der oben beschriebenen Weise zu befestigen,
als bei einem geradlinigen, bzw. weil es sehr schwierig ist, ein Rohr nach dem Befestigen
der Stege 4 nachträglich zu krümmen, zum anderen, weil die Rohrbögen 3 als Angriffspunkte
für Befestigungselemente, hier als Schellen 6 dargestellt, dienen, mit denen der
Verflüssiger an einem (nicht dargestellten) Rahmen des Kältegeräts befestigt ist.
Einer ersten, einfachen Ausgestaltung der Erfindung zufolge können die Rohre 2 im Innern
in herkömmlicher Weise hohl sein. Einer Weiterentwicklung der Erfindung zufolge ist
allerdings vorgesehen, dass in dem Rohr 2 jeweils wenigstens ein Verwirbelungskörper
angeordnet ist, der eine Strömung des Kältemittels mit einer zur Längsrichtung des Rohrs
senkrechten Geschwindigkeitskomponente erzwingt. Beispiele für einen solchen Verwirbelungskörper
sind jeweils in den Ansichten der Figs. 2 und 3 gezeigt.
Fig. 2 zeigt ein teilweise aufgeschnittenes Rohr 2 mit einem sich im Innern über die gesamte
Länge des Rohrs 2 erstreckenden Verwirbelungskörper in Form einer Schraube
oder Schnecke 7. Die Schnecke 7 ist einfach von einem Ende des Rohrs 2 her in das
Rohr 2 eingeschoben, bevor daran ein Rohrbogen 3 oder ein (in der Fig. nicht gezeigtes)
Ansatzstück zum Anschluss des Verflüssigers an andere Elemente des Kältemittelkreislaufs
des Haushaltskältegeräts montiert wurde. Die Schnecke 7 hat einen langzylindrischen
Kern 8, an dessen Umfangsfläche ein wendelartiger Steg 9 in ähnlicher Weise wie
die Lamelle 4 an der Umfangsfläche des Rohrs 2 angeordnet ist. Die Schnecke 7 zwingt
das Kältemittel auf seinem Weg durch das Rohr 2 auf eine schraubenlinienförmige Bahn,
in der es ständig durchwirbelt wird, so dass sich kein nennenswerter Temperaturgradient
in radialer Richtung des Rohrs ausbilden kann.
Die Schnecke 7 kann durchaus ein radiales Spiel in Bezug auf die Innenwand des Rohrs
2 aufweisen, denn für die gewünschte Verwirbelung des Kältemittels kann es sogar von
Vorteil sein, wenn nicht das gesamte Kältemittel dem von der Schnecke 7 vorgegebenen
schraubenlinienförmigen Weg folgt, sondern ein Teil des Kältemittels jeweils Spalte zwischen
dem äußeren Rand des Stegs 9 und der Innenwand des Rohrs 2 passiert.
In einem in der Einbaulage des Rohrs 2 im Kältegerät unten liegenden Umfangsbereich
der Schnecke 7 kann es sogar zweckmäßig sein, Aussparungen in Form von kleinen Bohrungen
oder Kerben am äußeren Umfang des Stegs 9 zu schaffen, die es kondensiertem
Kältemittel ermöglichen, das Rohr 2 auf geradem Wege zu durchfließen.
Wie Fig. 3 zeigt, ist es auch möglich, die Schnecke 7 durch ein gewendeltes Band 10 aus
einem steifen Material zu ersetzen, das in das Rohr 2 eingeschoben ist.
Im Gegensatz zum Rohr 2 und der daran befestigten Lamelle 4, die im Interesse eines
effektiven Wärmeaustausch aus einem sehr gut wärmeleitenden Material wie etwa Kupfer
bestehen sollten, ist bei den Verwirbelungskörpern 7 bzw. 10 der Wärmefluss durch die
Verwirbelungskörper selbst hindurch vernachlässigbar. Diese können daher aus einem
weitgehend beliebigen festen Material bestehen, das lediglich gegen das verwendete Kältemittel
und seine Temperatur bei ausreichender Festigkeit beständig sein muss. Sie können
daher auch preiswert aus Stahl oder einem temperaturbeständigen Kunststoffmaterial
gefertigt sein.