EP1397624A1 - Kältegerät und verdampfer dafür - Google Patents

Kältegerät und verdampfer dafür

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Publication number
EP1397624A1
EP1397624A1 EP02754587A EP02754587A EP1397624A1 EP 1397624 A1 EP1397624 A1 EP 1397624A1 EP 02754587 A EP02754587 A EP 02754587A EP 02754587 A EP02754587 A EP 02754587A EP 1397624 A1 EP1397624 A1 EP 1397624A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
refrigerated goods
fluid
wall
side walls
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02754587A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Maier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP1397624A1 publication Critical patent/EP1397624A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D23/00General constructional features
    • F25D23/06Walls
    • F25D23/061Walls with conduit means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/00Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/08Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D7/082Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration
    • F28D7/085Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being otherwise bent, e.g. in a serpentine or zig-zag with serpentine or zig-zag configuration in the form of parallel conduits coupled by bent portions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/02Details of evaporators
    • F25B2339/022Evaporators constructed from a pair of plates forming a space in which is located a refrigerant carrying coil
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/006Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cold storage accumulators

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration device and an evaporator for a refrigeration device, in particular a so-called cold-wall evaporator.
  • Such evaporators are usually represented by free-hanging or foamed roll bond or tube-plate systems.
  • An object of the present invention is to provide a refrigeration device or an evaporator for a refrigeration device, which can be manufactured inexpensively and without high demands on the dimensional accuracy, in particular the evenness, of the evaporator, and which nevertheless have an intimate contact and a highly effective heat exchange with the Allow wall of a refrigerated goods container.
  • an evaporator with a coolant channel guided between two side walls, in which at least one of the side walls, which is provided for contact with the wall of the refrigerated goods container, is formed from a flexible material or a refrigeration device equipped with such an evaporator ,
  • Such an evaporator wall is able to adapt to the shape of the refrigerated goods container wall and to follow its course in intimate contact, even if the refrigerated goods container wall is not exactly flat.
  • Such a flexible wall can be made from a plastic film, preferably from a weldable plastic material.
  • a plastic material has a lower specific thermal conductivity than metals conventionally used for such an evaporator wall; however, since the film has no mechanical support function, it can be thinner than conventional metal walls and thus have a comparable or even higher heat transfer coefficient.
  • the refrigerant channel inside the evaporator is expediently formed by a pipeline, and the evaporator contains a heat-transferring fluid in thermal contact with the pipeline.
  • a fluid can perform convection movements during operation of the evaporator, as a result of which highly efficient heat transfer between the side wall and the coolant channel is possible even over greater distances.
  • the two side walls of the evaporator can be in one piece and tightly connected at their common edge; this allows the use of different materials for the two walls, e.g. a thin-walled film without inherent rigidity for that side wall of the evaporator which is intended for contact with the wall of the refrigerated goods container, and a rigid, thick-walled film or a plate for the opposite wall.
  • the production is simplified if the side walls are formed in one piece by a bag or hose.
  • the evaporator is easy to manufacture by using a tube to first form it into a bag by closing an opening and then inserting the pipeline through the remaining opening of the bag and filling the fluid and then also sealing this opening.
  • the side walls are expediently at a distance from them Edge connected locally so that they can not move far enough apart to hold all of the filled fluid in the lower area of the evaporator.
  • local connections between the side walls are expediently in each case at one Inside formed by bends in the pipeline. A complementary local connection on the outside of the bend prevents the pipeline from slipping in the opposite direction.
  • At least one elongated local connection extends across the side walls crossing the pipeline.
  • Such an elongated connection is preferably oriented horizontally and forms a tight separation between two chambers for the fluid.
  • the evaporator is divided into a plurality of sections lying vertically one above the other, between which no fluid exchange is possible. In this way it is excluded that the fluid can collect in a lower area of the evaporator and an upper area falls dry.
  • An aqueous medium in particular a brine solution, is preferably used as the heat-transfer fluid.
  • the brine can contain corrosion-preventing additives.
  • a refrigeration device has an evaporator of the type described above in intimate contact with the wall of its refrigerated goods container. Contact can be ensured by gluing the evaporator to the wall.
  • a freezing point below the operating temperature of the evaporator will be chosen for the fluid, so that convection of the fluid and thus an effective heat exchange is always possible.
  • the freezing point of the fluid below a target temperature of the refrigerated goods container, but above a lowest possible temperature of the refrigerant, which generally depends on the nature of the refrigerant and the design of the refrigeration device of the refrigeration device.
  • Such a selection of the freezing point leads to a throttling of the cooling capacity due to freezing and loss of the convection movement of the fluid when the target temperature of the refrigerated goods container is undershot, and can thus prevent unwanted hypothermia.
  • a particularly practical application for this is a combination device with at least two refrigerated goods containers provided for different storage temperatures.
  • the evaporators of both refrigerated goods containers can be supplied in series with the same coolant flow, and as soon as the target temperature of the warmer refrigerated goods container is undershot and the fluid in its evaporator freezes, its heat transfer efficiency decreases, so that the available cooling capacity essentially benefits the refrigerated goods container with the lower storage temperature.
  • FIG. 1 shows a front view of an evaporator according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a section through the evaporator from FIG. 1 along the line II-II from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the evaporator in a front view analogous to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a section through the evaporator from FIG. 3 along the line IV-IV from FIG. 3;
  • FIG. 5 shows a detail of an evaporator according to a modification of FIG. 3
  • FIG. 6 is a front view of a third embodiment of the evaporator
  • FIG. 7 shows a horizontal section through a refrigeration device equipped with an evaporator according to the invention.
  • Fig. 8 is a partial vertical section through a refrigerator with two refrigerated goods containers, which are equipped with evaporators according to the invention.
  • Fig. 1 shows a front view of an evaporator according to a first embodiment of the invention.
  • Fig. 2 shows the same evaporator mounted on a wall of the refrigerated goods container of a refrigerator.
  • the evaporator 1 is essentially constructed from two flexible foils 2, 3 made of a weldable plastic material, between which a rigid pipeline 4, preferably made of highly heat-conducting metal, is arranged for a refrigerant.
  • the pipeline has a meandering or zigzag-like course, with straight vertical sections connected by 180 ° bends.
  • the foils are tightly connected to one another by a circumferential weld at their edge 5.
  • Supply and discharge connections 6, 7 for the refrigerant are led out in an upper section of the edge 5 between the two foils 2, 3.
  • Three elongated local connections 8 in the form of weld seams extend from one side to the other over the entire width of the evaporator and cross the pipeline 4 several times. They divide the surface of the evaporator into four closely delimited sections 9 of essentially the same size contain approximately equal amounts of a brine serving as heat exchange fluid. In the area of the elongated connections, the foils 2, 3 adhere firmly to the pipeline 4, so that slipping of the foils 2, 3 in relation to the pipeline 4, which could lead to obstructions when installing the evaporator, is largely ruled out.
  • elongated local connections can also be provided.
  • one of the two foils, foil 3 lies essentially over the entire surface of a rear wall 10 of the refrigerated goods container of a refrigeration device.
  • the film 3 is expediently glued to the rear wall 10. This can be accomplished in a simple manner by setting up the refrigerated goods container with a horizontally oriented rear wall 10, coating the rear wall and / or the film 3 with adhesive, and placing the brine-filled evaporator 1 on the rear wall 10. Since the film 3 is thin-walled and flexible, the weight of the evaporator 1 alone is sufficient to ensure that the film 3 at least in the area of the sections 9 clings tightly to the rear wall 10 and thus forms an intimate contact with the latter, even if the Back wall 10 is not exactly flat.
  • FIG. 3 shows a modification of the evaporator from FIG. 1, in which the connections 8 are not designed as a continuous weld seam, but rather as a multiplicity of spot welds which allow an exchange of brine between the sections 9 'delimited by the connections 8' ,
  • the height h of the sections is not constant, as in the embodiment in FIG. 1, but takes it from below towards the top and is selected such that essentially the same thickness d of the sections results in the weight of the brine in all sections 9 ', as shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 shows a detail of a modified version of the evaporator from FIG. 3.
  • a filler neck 11 for the brine is formed from two extensions of the foils 2, 3 that are partially welded together.
  • This variant allows the foils 2, 3 to be welded to one another in the region of the edge 5 and the connections 8 ′, and only then, preferably after the evaporator has been installed on the rear wall 10, to be filled in with the brine.
  • This has the advantage that the evaporator, as long as it has not yet been installed, has only a low weight, which is for the most part the weight of the pipeline 4. There is therefore no danger that improper handling will lead to deformation of the pipeline 4 before installation.
  • FIG. 6 shows a third embodiment of the evaporator. It differs from the ones described above on the one hand in the orientation of the pipeline 4, which here is predominantly composed of horizontal straight sections 13 connected by 180 ° bends 12.
  • Elongated connections 9 "between the foils 2, 3 extend in the vertical direction and each consist of a plurality of individual welding spots which are arranged above and below each horizontal section in order to prevent the foils 2, 3 from slipping in the vertical direction.
  • Further local Connections 14 are each provided on the inside of the bends 12 to prevent the foils from slipping sideways to the outside, complementary connections 15 are located opposite them on the outside of the bends 12. These connections 14, 15 are also designed as welding points or seams
  • These connections 8, 14, 15 offer a high degree of security against slipping of the foils 2, 3 against the pipeline 4 even when the evaporator is filled with brine.
  • Fig. 7 shows a horizontal section through a refrigerator according to the invention.
  • Its box-shaped housing essentially consists of an outer housing wall 15 made of sheet metal, and a refrigerated goods container 16 arranged therein, which is, for example, drawn in one piece from plastic, the housing wall 15 and the refrigerated goods container 16 delimiting a space 17 between them.
  • the evaporator 1 is arranged in intimate contact with the rear wall 10 of the refrigerated goods container 16. After mounting the evaporator 1 on the rear wall 10 and joining together the outer housing wall 15 and the refrigerated goods container 16, the intermediate space 17 has been filled with a heat-insulating foam material 18 which also extends over the entire rear side of the evaporator 1.
  • the pipes of both evaporators 1, 1 ' are connected in series so that the same coolant flow flows through them.
  • the composition of the brine is different in the evaporators 1, 1 ', specifically for the evaporator 1' of the cooling compartment 21 so that its freezing point is at most slightly below the freezing point of pure water, the freezing point of the brine in the evaporator 1 is in contrast considerably deeper.

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Abstract

Ein Verdampfer für ein Kältegerät umfasst einen zwischen zwei Seitenwänden (2, 3) geführten Kältemittelkanal (4). Wenigstens eine der Seitenwände (3) ist aus einem biegeschlaffen Material gebildet, das sich an eine Wand (10), an der der Verdampfer (1) montiert wird, innig anschmiegen kann.

Description

Kältegerät und Verdampfer dafür
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät und einen Verdampfer für ein Kältegerät, insbesondere einen sogenannten Cold-Wall-Verdampfer.
Derartige Verdampfer werden üblicherweise durch freihängende bzw. eingeschäumte Rollbond- oder Rohr-Platten-Systeme dargestellt.
Der Aufwand zur Herstellung derartiger Verdampfer ist nicht unerheblich. Vor allem bei eingeschäumten Verdampfern, die in Kontakt mit einer Wand des inneren Kühlgutbehälters des Kältegerätes angeordnet werden, ist eine extrem hohe Ebenheit der Verdampferwand erforderlich, um auf der gesamten Verdampferfläche einen innigen Kontakt mit der Wand des Kühlgutbehälters und damit eine gute Wärmeübertragung zu erreichen. Schon eine Unebenheit von wenigen zehntel Millimeter verhindert einen solchen innigen Kontakt. Entsprechende Anforderungen an die Ebenheit gelten natürlich auch für die Kühlgutbehälterwand, an der der Verdampfer angeordnet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Kältegerät bzw. einen Verdampfer für ein Kältegerät anzugeben, die preiswert und ohne hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit, insbesondere die Ebenheit, des Verdampfers hergestellt werden können, und die dennoch einen innigen Kontakt und einen hochwirksamen Wärmeaustausch mit der Wand eines Kühlgutbehälters ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Verdampfer mit einem zwischen zwei Seitenwänden geführten Kältemittelkanal, bei dem wenigstens eine der Seitenwände, die für den Kontakt mit der Wand des Kühlgutbehälters vorgesehen ist, aus einem biegeschlaffen Material gebildet ist bzw. ein mit einem solchen Verdampfer ausgestattetes Kältegerät. Eine solche Verdampferwand ist in der Lage, sich an die Form der Kühlgutbehälterwand anzupassen und deren Verlauf in innigem Kontakt zu folgen, selbst wenn die Kühlgutbehälterwand nicht exakt eben ist.
Eine solche biegeschlaffe Wand kann aus einer Kunststofffolie, vorzugsweise aus einem schweißbaren Kunststoffmaterial hergestellt werden. Ein solches Kunststoffmaterial hat zwar eine schlechtere spezifische Wärmeleitfähigkeit als herkömmlicherweise für eine solche Verdampferwand eingesetzte Metalle; da die Folie aber keine mechanische Stützfunktion hat, kann sie dünner sein als herkömmliche Metallwände und damit eine vergleichbare oder sogar höhere Wärmedurchgangszahl aufweisen.
Der Kältemittelkanal innerhalb des Verdampfers ist zweckmäßigerweise durch eine Rohrleitung gebildet, und der Verdampfer enthält ein wärmeübertragendes Fluid in thermischem Kontakt mit der Rohrleitung. Ein solches Fluid kann im Betrieb des Verdampfers Konvektionsbewegungen ausführen, wodurch ein hocheffizienter Wärmetransport zwischen der Seitenwand und dem Kühlmittelkanal auch über größere Entfernungen möglich ist.
Die zwei Seitenwände des Verdampfers können einteilig und an ihrem gemeinsamen Rand dicht verbunden sein; dies erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Materialien für die zwei Wände, z.B. einer dünnwandigen Folie ohne Eigensteifigkeit für diejenige Seitenwand des Verdampfers, die für den Kontakt mit der Wand des Kühlgutbehälters vorgesehen ist, und einer steifen, dickwandigen Folie oder einer Platte für die gegenüberliegende Wand.
Eine Vereinfachung der Herstellung ergibt sich, wenn die Seitenwände einteilig durch einen Beutel oder Schlauch gebildet sind. In diesem Fall ist der Verdampfer einfach herstellbar, indem bei Verwendung eines Schlauches dieser zunächst durch Verschließen einer Öffnung zu einem Beutel umgeformt wird und dann durch die verbleibende Öffnung des Beutels die Rohrleitung eingeführt und das Fluid eingefüllt wird und anschließend auch diese Öffnung dicht verschlossen wird.
Um zu verhindern, dass sich ein solcher Verdampfer mit wenigstens einer biegeschlaffen Wand unter dem Gewicht des darin enthaltenen Fluids unkontrolliert verformt und sich z.B. das Fluid im unteren Bereich des Verdampfers sammelt und der obere Bereich trocken fällt, sind die Seitenwände zweckmäßigerweise in einer Entfernung von ihrem Rand lokal verbunden, so dass sie sich nicht weit genug voneinander entfernen können, um das gesamte eingefüllte Fluid im unteren Bereich des Verdampfers aufnehmen zu können. Um die Rohrleitung innerhalb des Verdampfers zu fixieren, sind lokale Verbindungen zwischen den Seitenwänden zweckmäßigerweise jeweils an einer Innenseite von Biegungen der Rohrleitung gebildet. Eine dazu komplementäre lokale Verbindung an der Außenseite der Biegung verhindert ein Verrutschen der Rohrleitung in der entgegengesetzten Richtung.
Vorzugsweise erstreckt sich ferner wenigstens eine langgestreckte lokale Verbindung die Rohrleitung kreuzend über die Seitenwände. Eine solche langgestreckte Verbindung ist vorzugsweise horizontal orientiert und bildet eine dichte Trennung zwischen zwei Kammern für das Fluid. Auf diese Weise wird der Verdampfer in mehrere vertikal übereinanderliegende Abschnitte unterteilt, zwischen denen kein Fluidaustausch möglich ist. Auf diese Weise ist ausgeschlossen, dass sich das Fluid in einem unteren Bereich des Verdampfers sammeln kann und ein oberer Bereich trocken fällt.
Als wärmeübertragendes Fluid wird vorzugsweise ein wässriges Medium, insbesondere eine Solelösung eingesetzt. Zum Schutz der Rohrleitung kann die Sole korrosionsverhindernde Zusatzstoffe enthalten.
Ein erfindungsgemäßes Kältegerät weist einen Verdampfer der oben beschriebenen Art in innigem Kontakt mit der Wand seines Kühlgutbehälters auf. Der Kontakt kann durch eine Klebung zwischen Verdampfer und Wand sichergestellt sein.
Im allgemeinen wird man für das Fluid einen Gefrierpunkt unterhalb der Betriebstemperatur des Verdampfers wählen, so dass stets Konvektion des Fluids und damit ein wirksamer Wärmeaustausch möglich ist.
Es kann allerdings vorteilhaft sein, den Gefrierpunkt des Fluids zwar unterhalb einer Solltemperatur des Kühlgutbehälters, aber oberhalb einer tiefstmöglichen Temperatur des Kältemittels zu wählen, die im allgemeinen von der Natur des Kältemittels und der Auslegung der Kältemaschine des Kältegerätes abhängig ist. Eine solche Wahl des Gefrierpunktes führt zu einer Drosselung der Kühlleistung durch Gefrieren und Wegfall der Konvektionsbewegung des Fluids, wenn die Solltemperatur des Kühlgutbehälters unterschritten ist, und kann so eine ungewollte Unterkühlung verhindern. Eine besonders praktische Anwendung hierfür ist ein Kombinationsgerät mit wenigstens zwei für unterschiedliche Lagertemperaturen vorgesehenen Kühlgutbehältern. Wenn bei einem solchen Gerät ein Verdampfer des oben beschriebenen Typs an dem für die höhere Lagertemperatur vorgesehenen Kühlgutbehälter angeordnet ist und der Gefrierpunkt des Fluids zwischen den für die zwei Kühlgutbehälter vorgesehenen Lagertemperaturen liegt, so können die Verdampfer beider Kühlgutbehälter in Reihe mit dem gleichen Kühlmittelstrom versorgt werden, und sobald die Solltemperatur des wärmeren Kühlgutbehälters unterschritten ist und das Fluid in dessen Verdampfer gefriert, nimmt dessen Wärmeübertragungseffizienz ab, so dass die zur Verfügung stehende Kühlleistung im wesentlichen dem Kühlgutbehälter mit der niedrigeren Lagertemperatur zugute kommt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figs.. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Verdampfers in einer ersten Ausgestaltung;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Verdampfer aus Fig. 1 entlang der Linie ll-ll aus Fig. 1 ;
Fig. 3 eine zweite Ausgestaltung des Verdampfers in einer Vorderansicht analog der Fig. 1 ;
Fig. 4 einen Schnitt durch den Verdampfer aus Fig. 3 entlang der Linie IV-IV aus Fig. 3;
Fig. 5 ein Detail eines Verdampfers gemäß einer Abwandlung der Fig. 3;
Fig. 6 eine Vorderansicht einer dritten Ausgestaltung des Verdampfers;
Fig. 7 einen horizontalen Schnitt durch ein mit einem erfindungsgemäßen Verdampfer ausgestattetes Kältegerät; und
Fig. 8 einen vertikalen Teilschnitt durch ein Kältegerät mit zwei Kühlgutbehältern, die mit erfindungsgemäßen Verdampfern ausgestattet sind.
Fig. 1 zeigt eine Vorderansicht eines Verdampfers nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung. Fig. 2 zeigt den gleichen Verdampfer montiert an einer Wand des Kühlgutbehälters eines Kältegerätes. Der Verdampfer 1 ist im wesentlichen aufgebaut aus zwei flexiblen Folien 2, 3 aus einem schweißbaren Kunststoffmaterial, zwischen denen eine steife Rohrleitung 4, vorzugsweise aus gut wärmeleitendem Metall, für ein Kältemittel angeordnet ist. Die Rohrleitung hat einen mäander- oder zickzackartigen Verlauf, mit durch 180°-Biegungen verbundenen, vertikal verlaufenden geradlinigen Abschnitten.
Die Folien sind durch eine umlaufende Schweißung an ihren Rand 5 dicht miteinander verbunden. Zu- und Abführanschlüsse 6, 7 für das Kältemittel sind in einem oberen Abschnitt des Randes 5 zwischen den zwei Folien 2, 3 herausgeführt.
Drei langgestreckte lokale Verbindungen 8 in Form von Schweißnähten erstrecken sich von einer Seite zur anderen über die gesamte Breite des Verdampfers und kreuzen dabei mehrfach die Rohrleitung 4. Sie unterteilen die Fläche des Verdampfers in vier dicht voneinander abgegrenzte Abschnitte 9 von im wesentlichen gleicher Größe, die ungefähr gleiche Mengen einer als Wärmetauscherfluid dienenden Sole enthalten. Im Bereich der langgestreckten Verbindungen haften die Folien 2, 3 fest an der Rohrleitung 4, so dass ein Verrutschen der Folien 2, 3 in Bezug auf die Rohrleitung 4, das zu Behinderungen bei der Montage des Verdampfers führen könnte, weitestgehend ausgeschlossen ist.
Je nach Größe des Verdampfers 1 können auch mehr oder weniger langgestreckte lokale Verbindungen vorgesehen werden.
Wie man im Schnitt der Fig. 2 erkennen kann, liegt eine der zwei Folien, die Folie 3, im wesentlichen vollflächig an einer Rückwand 10 des Kühlgutbehälters eines Kältegerätes an. Zweckmäßigerweise ist die Folie 3 an der Rückwand 10 verklebt. Dies ist auf einfache Weise zu bewerkstelligen, indem man den Kühlgutbehälter mit horizontal orientierter Rückwand 10 aufstellt, die Rückwand und/oder die Folie 3 mit Klebstoff beschichtet, und den solegefüllten Verdampfer 1 auf die Rückwand 10 auflegt. Da die Folie 3 dünnwandig und flexibel ist, genügt das Gewicht des Verdampfers 1 allein, um zu erreichen, dass die Folie 3 zumindest im Bereich der Abschnitte 9 sich dicht an die Rückwand 10 anschmiegt und so einen innigen Kontakt zu dieser bildet, selbst wenn die Rückwand 10 nicht exakt eben ist. Um auch im Bereich der Verbindungen 8 die Folie 3 mit der Rückwand 10 in Kontakt zu bringen, genügt es, diese leicht gegen die Wand 10 zu drücken. Die Rohrleitung 4 liegt so eng an der Rückwand 10 an, sie ist von dieser praktisch lediglich durch die Dicke der Folie 3 getrennt. Daher ist in den Bereichen, wo die Rohrleitung 4 über die Folie 3 die Rückwand 10 berührt, ein effizienter Wärmeaustausch zwischen der Rohrleitung 4 und dem Kühlgutbehälter möglich. Die restliche Oberfläche der Rohrleitung 4 kühlt die in den Abschnitten 9 eingeschlossene Sole und verursacht so eine Konvektionsbewegung, die dazu führt, dass die abgekühlte Sole abwärtsströmt und sich dabei von der Rohrleitung 4 entfernt und über die Fläche der Abschnitte 9 verteilt. So wird eine hochwirksame Kühlung der Abschnitte 9 auf ihrer gesamten Fläche erreicht, obwohl die Wärmeleitfähigkeit der Sole an sich schlechter ist als die eines Metalls.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung des Verdampfers aus Fig. 1 , bei der die Verbindungen 8 nicht als eine durchgezogene Schweißnaht, sondern als eine Vielzahl von Punktschweißungen ausgeführt sind, die einen Austausch von Sole zwischen den von den Verbindungen 8' begrenzten Abschnitten 9' zulassen. Um zu gewährleisten, dass die Sole sich nicht im untersten Abschnitt 9' sammeln kann und dafür der oberste Abschnitt 9' praktisch keine Sole enthält, ist die Höhe h der Abschnitte nicht wie bei der Ausgestaltung der Fig. 1 konstant, sondern sie nimmt von unten nach oben zu und ist so gewählt, dass sich unter dem Gewicht der Sole in allen Abschnitten 9' im wesentlichen die gleiche Dicke d der Abschnitte einstellt, wie in Fig. 4 gezeigt.
Fig. 5 zeigt ein Detail einer abgewandelten Version des Verdampfers aus Fig. 3. Hier ist im oberen Bereich des Randes 5 aus zwei zum Teil miteinander verschweißten Fortsätzen der Folien 2, 3 ein Einfüllstutzen 11 für die Sole gebildet. Diese Variante erlaubt es, zunächst die Folien 2, 3 im Bereich des Randes 5 und der Verbindungen 8' mitein- ander zu verschweißen, und erst anschließend, vorzugsweise nach erfolgter Montage des Verdampfers an der Rückwand 10, die Sole einzufüllen. Dies hat den Vorteil, dass der Verdampfer, so lange er noch nicht montiert ist, nur ein geringes Gewicht aufweist, das zum überwiegenden Teil das Gewicht der Rohrleitung 4 ist. Es besteht daher keine Gefahr, dass unsachgemäße Handhabung zu einer Verformung der Rohrleitung 4 vor der Montage führt. Auch die Anbringung des Verdampfers an der Rückwand 10 ist erleichtert, da die Sole, wenn sie noch nicht eingefüllt ist, auch nicht durch ihr Gewicht zu einem unerwünschten Verrutschen der Folien 2, 3 in Bezug auf die Rohrleitung 4 führen kann. Selbstverständlich kann ein solcher Einfüllstutzen auch an dem Verdampfer der Fig. 1 vorgesehen werden, doch muss hier jeder einzelne Abschnitt 9 mit einem solchen Stutzen versehen sein.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausgestaltung des Verdampfers. Sie unterscheidet sich von den zuvor beschriebenen zum einen in der Orientierung der Rohrleitung 4, die hier überwiegend aus durch 180°-Biegungen 12 verbundenen horizontalen geradlinigen Abschnitten 13 aufgebaut ist. Langgestreckte Verbindungen 9" zwischen den Folien 2, 3 erstrecken sich in vertikaler Richtung und bestehen jeweils aus einer Mehrzahl einzelner Schweißpunkte, die oberhalb und unterhalb jedes horizontalen Abschnittes angeordnet sind, um ein Verrutschen der Folien 2, 3 in vertikaler Richtung zu verhindern. Weitere lokale Verbindungen 14 sind jeweils an den Innenseiten der Biegungen 12 vorgesehen, um ein Verrutschen der Folien seitlich nach außen zu verhindern. Komplementäre Verbindungen 15 liegen ihnen an der Außenseite der Biegungen 12 gegenüber. Auch diese Verbindungen 14, 15 sind als Schweißpunkte bzw. -nähte ausgeführt. Diese Verbindungen 8, 14, 15 bieten auch im mit Sole gefüllten Zustand des Verdampfers ein hohes Maß an Sicherheit gegen Verrutschen der Folien 2, 3 gegen die Rohrleitung 4.
Derartige lokale Verbindungen an den Innen- und Außenseiten der Rohrbiegungen können selbstverständlich auch an einem Verdampfer mit horizontal orientierten Rohrabschnitten wie in Figs. 1 und 3 gezeigt vorgesehen werden.
Fig. 7 zeigt einen horizontalen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Kältegerät. Dessen kastenförmiges Gehäuse besteht im wesentlichen aus einer äußeren Gehäusewand 15 aus Blech, und einem darin angeordneten Kühlgutbehälter 16, der z.B. einstückig aus Kunststoff gezogen ist, wobei die Gehäusewand 15 und der Kühlgutbehälter 16 zwischen sich einen Zwischenraum 17 begrenzen. In dem Zwischenraum 17 ist der Verdampfer 1 in innigem Kontakt mit der Rückwand 10 des Kühlgutbehälters 16 angeordnet. Nach Montage des Verdampfers 1 an der Rückwand 10 und Zusammenfügen von äußerer Gehäusewand 15 und Kühlgutbehälter 16 ist der Zwischenraum 17 mit einem wärmeisolierenden Schaummaterial 18 ausgefüllt worden, das sich auch über die gesamte Rückseite des Verdampfers 1 erstreckt. Fig. 8 zeigt einen Teilschnitt durch den oberen Bereich der Rückwand eines Kältegerätes mit Gefrierfach 20 und Kühlfach 21. Beide Fächer 20, 21 sind an ihren Rückwänden mit Verdampfern 1 , 1' wie anhand der Figs. 1 und 2, 3 bis 5 oder 6 beschrieben, ausgestattet. Die Rohrleitungen beider Verdampfer 1 , 1' sind in Reihe verbunden, so dass sie von dem gleichen Kühlmittelstrom durchflössen werden. Die Zusammensetzung der Sole ist in den Verdampfern 1 , 1' unterschiedlich, und zwar ist sie für den Verdampfer 1' des Kühlfaches 21 so gewählt, dass ihr Gefrierpunkt allenfalls geringfügig unter dem Gefrierpunkt reinen Wassers liegt, der Gefrierpunkt der Sole im Verdampfer 1 liegt demgegenüber erheblich tiefer. Wenn die zwei Verdampfer von einem Kühlmittel durchströmt werden, dessen Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes der Sole im Verdampfer 1' liegt, so bleibt diese Sole nur dann flüssig, wenn ein starker Wärmeeintrag aus dem Kühlfach 21 ihr Gefrieren verhindert. Wenn dies nicht der Fall ist, bildet sich um die Rohrleitung des Verdampfers 1' herum eine Eisschicht, die die Rohrleitung gegen einen eventuellen flüssig gebliebenen Anteil der Sole isoliert und so die Konvektion der Sole im Verdampfer 1' verringert. Diese Eisschicht ist um so dicker, je geringer der Wärmeeintrag in das Kühlfach 21 ist. Auf diese Weise passt sich die Kühlleistung des Verdampfers V automatisch dem Kühlleistungsbedarf des Faches 21 an, ohne dass hierfür Sensoren, Steuerschaltungen oder Schaltventile erforderlich sind. Die so beim Durchlauf des Kältemittels durch den Verdampfer 1' nicht abgefragte Kühlleistung steht dann dem Verdampfer 1 des Gefrierfaches 20 zur Verfügung.
Wenn eine Regelung der Kühlleistung des Verdampfers über partielles oder vollständiges Gefrieren der in ihm enthaltenen Sole vorgesehen ist, so ist es wichtig, dass die von der Wand des Kühlgutbehälters an der der Verdampfer montiert ist, abgewandte Folie 2 nicht straff gespannt ist, sonder wie in Figs. 2, 4 gezeigt, unter Abweichung vom kreissegmentförmigen Querschnitt etwas schlaff herabhängt, so dass sich die Sole beim Gefrieren im Verdampfer ausdehnen kann, ohne dass dies zu einer Durchbiegung und teilweisen Ablösung der Folie 3 von der Kühlgutbehälterwand führt.

Claims

Patentansprüche
1. Verdampfer (1) für ein Kältegerät mit einem zwischen zwei Seitenwänden (2, 3) geführten Kältemittelkanal (4), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Seitenwände (3) aus einem biegeschlaffen Material gebildet ist.
2. Verdampfer nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die eine Seitenwand (3) aus einer Kunststoff-Folie hergestellt ist.
3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelkanal durch eine Rohrleitung (4) gebildet ist, und daß der Verdampfer (1) ein wärmeübertragendes Fluid in thermischem Kontakt mit der Rohrleitung enthält.
4. Verdampfer nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (2, 3) zweiteilig und an ihrem Rand (5) dicht verbunden sind.
5. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände einteilig durch einen Beutel oder Schlauch gebildet sind.
6. Verdampfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (2, 3) in einer Entfernung von ihrem Rand lokale Verbindungen (8, 14, 15) aufweisen.
7. Verdampfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (4) Biegungen (12) aufweist, und daß eine lokale Verbindung (14) zwischen den Seitenwänden (2, 3) jeweils an einer Innenseite der Biegungen (12) gebildet ist.
8. Verdampfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine lokale Verbindung (15) an der Außenseite einer Biegung (12) gebildet ist.
9. Verdampfer nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine langgestreckte lokale Verbindung (8, 8', 8") die Rohrleitung (4) kreuzend über die Seitenwände (2, 3) verläuft.
10. Verdampfer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine langgestreckte Verbindung (8) im wesentlichen horizontal orientiert ist und zwei
Kammern (9) für das Fluid dicht voneinander trennt.
11. Verdampfer nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid ein wäßriges Medium, insbesondere eine Solelösung ist.
12. Verdampfer nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid wenigstens einen korrosionshemmenden Zusatzstoff enthält.
13. Kältegerät mit einem Verdampfer (1 , 1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer zwischen einer Wand
(10) eines Kühlgutbehälters (16) und einer äußeren Gehäusewand (15) des Kältegerätes in innigem Kontakt mit der Wand (10) des Kühlgutbehälters (16) angeordnet ist.
14. Kältegerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (1 , 1') mit der Wand (10) des Kühlgutbehälters (16) verklebt ist.
15. Kältegerät nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenraum (17) zwischen dem Verdampfer (1) und der äußeren Gehäusewand (15) ausgeschäumt ist.
16. Kältegerät nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid einen Gerierpunkt unterhalb der Betriebstemperatur des Verdampfers (1) hat.
17. Kältegerät nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid einen Gefrierpunkt unterhalb einer Solltemperatur des Kühlgutbehälters aber oberhalb einer tiefstmöglichen Temperatur des Kältemittels hat.
8. Kältegerät nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Kombinationsgerät mit wenigstens zwei für unterschiedliche Lagertemperaturen vorgesehenen Kühlgutbehältern (20, 21) ist, daß der Verdampfer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 an dem für die höhere Lagertemperatur vorgesehenen Kühlgutbehälter (21) angeordnet ist und der
Gefrierpunkt des Fluids zwischen den für die zwei Kühlgutbehälter (20, 21) vorgesehenen Lagertemperaturen liegt.
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