EP2158434A1 - Rückwandverflüssiger für haushaltskältegeräte - Google Patents

Rückwandverflüssiger für haushaltskältegeräte

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EP2158434A1
EP2158434A1 EP08758094A EP08758094A EP2158434A1 EP 2158434 A1 EP2158434 A1 EP 2158434A1 EP 08758094 A EP08758094 A EP 08758094A EP 08758094 A EP08758094 A EP 08758094A EP 2158434 A1 EP2158434 A1 EP 2158434A1
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EP
European Patent Office
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condenser according
condenser
line
lines
refrigerant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08758094A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Olaf Hempel
Eberhard Wobst
Carsten Heinrich
Markus Müller
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.)
Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
Original Assignee
Institut fuer Luft und Kaeltetechnik Gemeinnuetzige GmbH
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Publication date
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Priority claimed from DE102007023672A external-priority patent/DE102007023672A1/de
Priority claimed from DE200710023696 external-priority patent/DE102007023696B4/de
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Publication of EP2158434A1 publication Critical patent/EP2158434A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/182—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing especially adapted for evaporator or condenser surfaces
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    • F28F2240/00—Spacing means

Definitions

  • the invention relates to a condenser for refrigeration appliances with free convection, in particular household refrigerators such as refrigerators, freezers or fridge freezers, which is simple and inexpensive to produce and has a high efficiency.
  • refrigerators that operate on other cooling principles, such.
  • absorber cooling units which are characterized by a low noise, or thermoelectric cooling units that allow compact designs, in addition to these specific advantages, however, have the disadvantage of a much higher energy consumption, they find only in niche application.
  • a compressor compresses a gaseous refrigerant that heats up.
  • the refrigerant is passed through a condenser located on the outside of the unit.
  • the condenser releases heat to the environment and condenses. Thereafter, the refrigerant flows to reduce the pressure via a throttle, such.
  • a throttle such as an expansion valve or capillary tube, located in the inside of the refrigerator evaporator. In this the refrigerant evaporates and cools down strongly.
  • the evaporator allows for heat exchange, thereby cooling the interior of the refrigerator.
  • the condenser used for domestic refrigerators usually consist of a meandering curved pipe to which wire ribs are welded for better heat dissipation. To the heat transfer by heat radiation on To increase, the pipe and the wire ribs are painted black. The condenser is located mainly on the back of the refrigerator.
  • EP 0 125 642 A2 proposes a refrigerator with a rear wall condenser which merely consists of a meander-shaped curved pipeline.
  • the straight pipe sections have an elliptical cross section, the curved one circular. Since tubes with an elliptical cross-section have a larger surface compared to tubes with a circular cross-section, the welding of wires or sheets is dispensed with. Although this will However, the efficiency of the heat exchange is not improved.
  • EP 0 843 138 A1 describes a back wall condenser for domestic refrigerators, which shows a meander-shaped bent pipe which is clamped between two sheets. One of the two plates forms with a third plate a container which is filled with a liquid of high heat capacity.
  • CN 1616904 A discloses a back-wall condenser consisting of two horizontally superposed pipes connected by means of many pipes connected in parallel and vertically arranged.
  • the vertical tubes have a diameter of 1 to 3 mm, that is, they are comparatively thin.
  • the refrigerant is distributed to the vertical tubes, in the underlying tube this is collected again.
  • a sheet may be attached to the pipes.
  • many thin tubes or microchannel lines By using many thin tubes or microchannel lines, a large surface area and thus a good heat exchange can be achieved.
  • the use of thin tubes or micro-channel lines makes, in order to avoid excessive pressure losses, a parallel circuit necessary, which increases the production cost. It is also disadvantageous that the air flow runs continuously along the tubes or microchannel lines, so that comparatively thick, laminar boundary layers are built up there, which prevent optimal heat dissipation.
  • condenser for forced convection refrigerators are known in which extruded aluminum profile lines are used, which are band-shaped and have a plurality of parallel channels.
  • EP 1 557 622 A2 US 2006/0144076 A1 and DE 10 2004 024 825 A1 describe condenser for forced convection with headers and condenser without headers corresponding in US 2005/0076506 A1 and JP 06317363.
  • the object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art.
  • a condenser is to be created for household refrigerators with free convection, which has a high efficiency and is simple and inexpensive to produce.
  • the condenser for refrigeration appliances with free convection at least one line for the refrigerant, which is formed like a strip whose width is at least twice their thickness and in which there are at least two separate, side by side extending channels.
  • the line runs edgewise and for the most part almost parallel to the lower edge of the refrigeration device.
  • the flow of the individual lines through the air takes place by free convection, ie from below or above.
  • the air hits the narrow edges of the lines.
  • the upper edge of the preceding is offset parallel to the lower edge of the subsequent line section in the flow direction.
  • a fresh start of the air flow takes place at each line section and the insulating laminar boundary layer at the line sections is consequently kept thin.
  • the efficiency of the condenser can be increased by up to 15%.
  • the parallel displacement between the upper and lower edges is achieved in that either the line sections are arranged offset in parallel in the flow direction or these are tilted. From a flow point of view, only tilt angles between 0 and 45 ° make sense. It is also conceivable to simultaneously displace and tilt the line sections; however, this does not achieve any particular advantage.
  • the condenser in which this is characterized in that it has a particularly small flow resistance on the refrigerant side, the condenser has a vertically arranged one
  • the two manifolds may have a round, namely circular, semi-circular, elliptical and oval, or angular, namely triangular, square or rectangular, flow cross-section.
  • a distribution device can be integrated in the collecting tube at the entrance.
  • the headers are connected by a plurality of horizontally located and at different heights parallel to each other arranged lines for the refrigerant mainly in parallel. Through installations in the headers but also a series connection of all lines or a series connection of several parallel lines can be generated, so that the refrigerant flows through the condenser meandering from top to bottom.
  • the lines run straight between the headers or are bent horizontally wave or meandering.
  • a plurality of lines are arranged side by side, usually parallel spaced, on a horizontal plane. It is advantageous to install spacers between these lines, for example in the form of sheets. This creates a secondary heat exchanger surface at the same time.
  • the line for the refrigerant bent in at least one flat-shaped layer runs spiral, helical, helical, helical or three-dimensional meandering.
  • no headers are used.
  • the preferred three-dimensional meandering arrangement of the conduit means that it is meandering in lateral view and also has a spatial depth.
  • Such a conduit thus typically has a helical or helical course in space, but does not have the otherwise usual round or elliptical cross-sectional areas in the case of screws / helices, but has a cross-section (in plan view) which is either in the form of an oblong Rectangles with rounded corners or the shape of the outline of an elongated "eight" has.
  • the condenser For the common domestic refrigerators, it is sufficient in this embodiment to use for the condenser only one line, which is preferably bent three-dimensional meandering. Such a condenser is particularly easy to manufacture and ensures a sufficiently good heat exchange between refrigerant and ambient air. However, arrangements are also conceivable for specific applications, which consist of a plurality of separate lines, possibly spaced apart from one another, or of lines arranged in a plurality of superimposed layers.
  • the pipes are usually made of aluminum, since aluminum has a good thermal conductivity, is inexpensive and can be bent well. By providing the pipes with a coating which has a high emission coefficient, an increase in the heat output by thermal radiation to the ambient air is achieved.
  • compact condensers for forced convection refrigerating appliances could also be produced from extruded profile tubes which are bent in such a way that several layers are arranged one behind the other in the flow direction, whereby line sections one behind the other are staggered relative to one another.
  • Fig. 4 a condenser (without manifolds) with three-dimensional meandering curved line.
  • the line 1 according to FIG. 1 consists of extruded aluminum profile tubes, with a width of 2.54 cm and a thickness of 2.1 mm.
  • the sides 5 of the profile tubes 1 are rounded, z. B. with a radius of 1 mm.
  • profiles 1 are covered with black lacquer.
  • the profiles 1 are standardized and therefore inexpensive.
  • the line 1 has thirteen channels 3, 4, which serve for the passage of the refrigerant 2.
  • the channels 3 have a square cross section with rounded corners, wherein the edge length is approximately 1, 5 mm.
  • the two outer channels 4 are approximately rectangular, but the outwardly facing side is rounded.
  • the channels 4 are in Example 1, 5 mm long and 0.5 mm wide.
  • Fig. 2 in the condenser with collecting tubes 9, these are connected by a plurality of pairs of lines 1 arranged in parallel one above the other, the pairs each extending on a horizontal plane and being spaced apart by the spacers 8 (see Fig. 3).
  • the arranged on adjacent levels pairs of lines 1 are each offset in the flow direction to each other (not shown).
  • the line 1 is three-dimensional meandering bent.
  • the bending radii are approx. 1, 5 cm.
  • the parallel lines 1 each have a distance of about 3 to 8 cm, that is, they are relatively dense arranged (see Fig. 4). Due to the large number of parallel fenden channels a large flow cross-section for the refrigerant is provided so that even with a large length of the line 1, the pressure loss of the refrigerant is kept low.
  • each of the line sections which form superimposed turns of the meander, offset in the flow direction to each other.
  • the condenser is particularly simple and inexpensive to produce, since no welding of components is necessary.
  • a large surface of the condenser is achieved by the flat, band-like shape of the lines 1 and their dense, parallel or meandering arrangement. Due to the staggered arrangement of the profile tubes 1 takes place on the long sides of all profiles, each a restart of the air flow. As a result, the insulating, laminar boundary layer is kept thin there and ensures effective heat transfer.
  • the surface of the condenser can be further increased with the same tube length by profile tubes 1 are used with rib structure.
  • the entire surface of the condenser is set in the operation of the refrigerator in a very short time at the same temperature.
  • the condensers are simple and inexpensive to produce, since the extruded aluminum profile tubes cost standard components are used. The cleaning of the condenser is easily possible, whereby their constancy of performance can be ensured.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verflüssiger für Kältegeräte mit freier Konvektion, insbesondere für Haushaltskältegräte, der mindestens eine bandartig ausgeformte Leitung (1) aufweist, deren Breite mindestens das Doppelte ihrer Dicke beträgt, die mindestens zwei voneinander getrennte, nebeneinander verlaufende Kanäle (3, 4) aufweist und die bei der bestimmungsgemäßen Verwendung hochkant und größtenteils nahe zu parallel zur Unterkante des Kältegerätes verläuft. Bei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Leitungsabschnitten ist jeweils die Oberkante des vorhergehenden zur Unterkante des nachfolgenden Leitungsabschnitts in Strömungsrichtung parallel versetzt. Durch die Verwendung von handelsüblichen extrudierten Aluminiumprofilrohren, kann ein preiswerter Verflüssiger mit exzellenten Wärmetauscheigenschaften hergestellt werden.

Description

Rückwandverflüssiger für Haushaltskältegeräte
Die Erfindung betrifft einen Verflüssiger für Kältegeräte mit freier Konvektion, insbesondere Haushaltskältegeräte wie Kühlschränke, Gefrierschränke oder Kühl- /Gefrierkombinationen, der einfach sowie kostengünstig herstellbar ist und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Bei den üblichen Kühlschränken, Gefrierschränken bzw. Kühl-/ Gefrierkombinationen handelt es sich um so genannte Kompressorkühlgeräte. Da Kältegeräte, die nach anderen Kühlprinzipien arbeiten, wie z. B. Absorberkühlgeräte, die sich durch eine geringe Geräuschentwicklung auszeichnen, bzw. thermoelektrische Kühlgeräte, die kompakte Bauformen ermöglichen, neben diesen spezifischen Vorteilen jedoch den Nachteil eines wesentlich höheren Energieverbrauchs haben, finden sie nur in Nischen Anwendung.
Bei Kompressorkühlgeräten verdichtet ein Kompressor ein gasförmiges Kältemittel, das sich dabei erwärmt. Das Kältemittel wird durch einen an der Außenseite des Gerätes befindlichen Verflüssiger geleitet. Mithilfe des Verflüssigers gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebung ab und kondensiert dabei. Danach strömt das Kältemittel zur Druckabsenkung über eine Drossel, wie z. B. ein Expansionsventil oder Kapillarrohr, in den im Inneren des Kühlschranks befindlichen Verdampfer. In diesem verdampft das Kältemittel und kühlt dabei stark ab. Der Verdampfer ermöglicht einen Wärmeaustausch, wodurch der Innenraum des Kühlschranks gekühlt wird.
Der Energieverbrauch eines Kompressorkühlgerätes hängt wesentlich davon ab, wie gut der Verflüssiger Wärme an die Umgebung abgibt. Bedingt durch die ständig steigenden Energie- bzw. Strompreise einerseits und durch ein wachsendes Umweltbe- wusstsein andererseits wird es zunehmend wichtiger, energiesparende Haushaltskältegeräte herzustellen.
Die für Haushaltskältegeräte verwendeten Verflüssiger bestehen üblicherweise aus einer mäanderförmig gebogenen Rohrleitung, an die zur besseren Wärmeabgabe Drahtrippen angeschweißt sind. Um die Wärmeabgabe durch Wärmestrahlung weiter zu erhöhen, sind die Rohrleitung und die Drahtrippen schwarz lackiert. Der Verflüssiger ist vorwiegend auf der Rückseite des Kühlschrankes angeordnet.
Solche Verflüssiger haben jedoch den Nachteil, dass sich die Drahtrippen nur in der Nähe der Verbindung mit der Rohrleitung auf dieselbe Temperatur wie diese erwärmen. Bedingt durch die vergleichsweise großen Abstände zwischen den Rohrleitungen und auf Grund der ungünstigen Geometrie der Drahtrippen, nämlich ihrer großen Länge und ihres kleinen Durchmessers, werden größere Bereiche der Rippen nur schwach erwärmt. Die Folge ist ein geringer Rippenwirkungsgrad. Dies führt zu ei- nem vergleichsweise schlechten Wärmeübergang, was sich letztendlich in einem erhöhten Stromverbrauch des Haushaltskältegerätes niederschlägt.
Bei anderen bekannten Ausführungsformen von Verflüssigern werden an die Rohrleitung keine Drahtrippen, sondern eine die Leitung komplett bedeckende Blechplatte geschweißt. Um eine gute thermische Verbindung zwischen Rohrleitung und Blechplatte zu erreichen, müssen jedoch möglichst viele Schweißpunkte zwischen Leitung und Blech angebracht werden. Günstiger ist es, die Leitung mit einer durchgängigen Schweiß- oder Lötnaht mit dem Blech zu verbinden. Dadurch wird zwar eine verbesserte, jedoch nach wie vor ungleichmäßige Temperaturverteilung über die Wärmeü- bertragerfläche erreicht. Die mittlere Temperaturdifferenz zwischen dem Kältemittel und der Luft ist dadurch geringer und somit auch die Wärmeübertragerleistung pro Flächeneinheit. Nachteilig ist außerdem der relativ hohe fertigungstechnische Aufwand.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Vorschläge bekannt, die eine Verbesserung der Wärmeabgabe und/oder eine Verringerung des Fertigungsaufwandes von Verflüssigern für Haushaltskältegeräte zum Ziel haben.
So wird in EP 0 125 642 A2 ein Kühlschrank mit einem Rückwandverflüssiger vorge- stellt, der lediglich aus einer mäanderförmig gebogenen Rohrleitung besteht. Dabei weisen die geraden Rohrabschnitte einen elliptischen Querschnitt auf, die gebogenen einen kreisförmigen. Da Rohre mit einem elliptischen Querschnitt eine im Vergleich zu Rohren mit kreisförmigem Querschnitt größere Oberfläche haben, wird auf das Anschweißen von Drähten bzw. Blechen verzichtet. Damit wird zwar der Ferti- gungsaufwand verringert, die Effizienz des Wärmetausches wird jedoch nicht verbessert.
In EP 0 843 138 A1 wird ein Rückwandverflüssiger für Haushaltskältegeräte be- schrieben, der eine mäanderförmig gebogenen Rohrleitung, die zwischen zwei Bleche geklemmt ist, zeigt. Eines der beiden Bleche bildet mit einem dritten Blech einen Behälter, der mit einer Flüssigkeit großer Wärmekapazität gefüllt ist.
In CN 1616904 A wird ein Rückwandverflüssiger offenbart, der aus zwei waagerecht übereinander angeordneten Rohren, die mittels vieler, parallel geschalteter und vertikal angeordneter Rohre verbunden sind, besteht. Die vertikalen Rohre weisen einen Durchmesser von 1 bis 3 mm auf, d.h., sie sind vergleichsweise dünn. Mithilfe des oben liegenden waagerechten Rohres wird das Kältemittel auf die vertikalen Rohre verteilt, im unterliegenden Rohr wird dieses wieder gesammelt. Zur Verbesserung der Wärmeabgabe kann auch ein Blech an den Rohren befestigt sein. Durch die Verwendung von vielen dünnen Rohren bzw. Mikrokanalleitungen kann eine große O- berfläche und damit ein guter Wärmetausch erreicht werden. Die Verwendung der dünnen Rohre bzw. Mikrokanalleitungen macht allerdings, um zu starke Druckverluste zu vermeiden, eine Parallelschaltung notwendig, die den Herstellungsaufwand vergrößert. Nachteilig ist auch, dass die Luftströmung kontinuierlich längs der Rohre bzw. Mikrokanalleitungen verläuft, sodass sich dort vergleichsweise dicke, laminare Grenzschichten aufbauen, die eine optimale Wärmeabführung verhindern.
Des Weiteren sind Verflüssiger für Kältegeräte mit erzwungener Konvektion bekannt, bei denen extrudierte Profilleitungen aus Aluminium verwendet werden, die bandförmig geformt sind und mehrere parallel verlaufende Kanäle aufweisen. So werden in EP 1 557 622 A2, US 2006/0144076 A1 und DE 10 2004 024 825 A1 Verflüssiger für erzwungene Konvektion mit Sammelrohren und in US 2005/0076506 A1 sowie JP 06317363 entsprechende Verflüssiger ohne Sammelrohre beschrieben.
Für einen Einsatz als Rückwandverflüssiger für Kältegeräte mit freier Konvektion sind diese Verflüssiger aufgrund ihrer Bauweise nicht geeignet. Selbst wenn die Verflüssiger hochkant gestellt und durch freie Konvektion von unten nach oben mit Luft angeströmt würden, hätten sie einen extrem schlechten Wirkungsgrad, da erstens die quer stehenden Profilleitungen einen hohen Strömungswiderstand verursachen würden und sie zweitens aufgrund ihrer Ausrichtung wenig Wärme durch Strahlung an die Umgebung abgeben könnten. Bei Verflüssigern mit freier Konvektion wird aber, im Gegensatz zu Verflüssigern mit erzwungener, bis zu 45% der Wärme durch Strah- lung abgegeben.
Aufgabe der Erfindung ist es, die aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll ein Verflüssiger für Haushaltskältegeräte mit freier Konvektion geschaffen werden, der einen hohen Wirkungsgrad hat und einfach so- wie kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 15.
Nach Maßgabe der Erfindung weist der Verflüssiger für Kältegeräte mit freier Konvektion mindestens eine Leitung für das Kältemittel auf, die bandartig ausgeformt ist, deren Breite mindestens das Doppelte ihrer Dicke beträgt und in der sich mindestens zwei voneinander getrennte, nebeneinander verlaufende Kanäle befinden. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung verläuft die Leitung hochkant und größtenteils nahezu parallel zur Unterkante des Kältegerätes.
Die Anströmung der einzelnen Leitungen durch die Luft erfolgt durch freie Konvektion, also von unten oder oben. Die Luft trifft dabei auf die schmalen Kanten der Lei- tungen.
Bei in Strömungsrichtungen hintereinander angeordneten Leitungsabschnitten, wobei es sich bei den Leitungsabschnitten sowohl um Abschnitte derselben Leitung als auch um Abschnitte von verschiedenen Leitungen des Verflüssigers handeln kann, ist jeweils die Oberkante des vorhergehenden zur Unterkante des nachfolgenden Leitungsabschnitts in Strömungsrichtung parallel versetzt. Somit erfolgt an jedem Leitungsabschnitt ein Neuanlauf der Luftströmung und die isolierende laminare Grenzschicht an den Leitungsabschnitten wird infolgedessen dünn gehalten. Hierdurch kann der Wirkungsgrad des Verflüssigers um bis zu 15% erhöht werden. Die parallele Versetzung zwischen den Ober- und Unterkanten wird dadurch erreicht, dass entweder die Leitungsabschnitte in Strömungsrichtung parallel versetzt angeordnet oder diese gekippt sind. Strömungstechnisch sind dabei nur Kippwinkel zwi- sehen 0 und 45° sinnvoll. Es ist auch denkbar, die Leitungsabschnitte gleichzeitig zu versetzen und zu kippen; hierdurch wird jedoch kein besonderer Vorteil erreicht.
Bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verflüssigers, bei der sich dieser dadurch auszeichnet, dass er kältemittelseitig einen besonders kleinen Strömungswi- derstand hat, verfügt der Verflüssiger jeweils über ein senkrecht angeordnetes
Sammelrohr am Ein- und Austritt des Kältemittels. Die beiden Sammelrohre können einen runden, nämlich kreisrunden, halbkreisförmigen, elliptischen und ovalen, oder eckigen, nämlich dreieckigen, quadratischen oder rechteckigen, Strömungsquerschnitt aufweisen. Im Sammelrohr am Eintritt kann eine Verteileinrichtung integriert sein.
Die Sammelrohre sind durch eine Vielzahl waagerecht liegender und auf verschiedenen Höhen zueinander parallel angeordneter Leitungen für das Kältemittel vorwiegend in Parallelschaltung verbunden. Durch Einbauten in die Sammelrohre kann aber auch eine Reihenschaltung aller Leitungen oder eine Reihenschaltung von mehreren parallelen Leitungen erzeugt werden, sodass das Kältemittel den Verflüssiger mäanderförmig von oben nach unten durchströmt. Die Leitungen verlaufen geradlinig zwischen den Sammelrohren oder sind horizontal wellen- oder mäanderförmig gebogen.
Es ist vorgesehen, dass auf einer horizontalen Ebene mehrere Leitungen nebeneinander, üblicherweise parallel beabstandet, angeordnet sind. Vorteilhaft ist es, zwischen diesen Leitungen Abstandshalter, beispielsweise in Form von Blechen anzubringen. Damit wird gleichzeitig eine Sekundärwärmetauscherfläche geschaffen.
In einer anderen Ausführung des Verflüssigers, die sich durch einen besonders einfachen Aufbau auszeichnet, verläuft die Leitung für das Kältemittel gebogen in mindestens einer flächig ausgeformten Lage spiral-, Schraubenlinien-, wendel-, helix- oder dreidimensional mäanderförmig. Hier werden keine Sammelrohre eingesetzt. Die bevorzugte dreidimensionale mäanderförmige Anordnung der Leitung bedeutet, dass sie in der seitlichen Ansicht mäanderförmig ist und zudem eine räumliche Tiefe aufweist. Eine solche Leitung hat somit im Raum typischerweise einen schraubenli- nien- oder wendeiförmigen Verlauf, wobei sie jedoch nicht die sonst bei Schrauben/Wendeln üblichen, runden bzw. elliptischen Querschnittsflächen, sondern einen Querschnitt (in Draufsicht) aufweist, der entweder die Form eines länglichen Rechtecks mit abgerundeten Ecken oder die Form des Umrisses einer in die Länge gezogenen "Acht" hat.
Unter einer flächig ausgeformten Lage wird eine flache Anordnung der Leitung, wie z. B. in Form eines dreidimensionalen Mäanders, verstanden, die eine räumliche Tiefe besitzt. Dem Wesen der Erfindung folgend können auch mehrere solcher Lagen hintereinander angeordnet sein.
Für die gängigen Haushaltskältegeräte ist es bei dieser Ausführung ausreichend, für den Verflüssiger nur eine Leitung zu verwenden, die vorzugsweise dreidimensional mäanderförmig gebogen ist. Ein solcher Verflüssiger ist besonders einfach herzustellen und gewährleistet einen ausreichend guten Wärmetausch zwischen Kältemittel und Umgebungsluft. Für spezielle Anwendungen sind aber auch Anordnungen denkbar, die aus mehreren separaten, ggf. zueinander beabstandeten Leitungen, oder aus in mehreren übereinander liegenden Lagen angeordneten Leitungen bestehen.
Es können auch Leitungen verwendet werden, die mittels Verbindungen, wie z. B. Muffen, zusammengesetzt sind. So ausgeführte Leitungen können aus Kostengründen dann sinnvoll sein, wenn dadurch längenmäßig standardisierte Leitungslängen einsetzbar sind.
Sowohl für die Variante mit als auch für die Variante ohne Sammelrohre, werden, um einerseits große Oberflächen für die Wärmeübertragung zu erzielen und andererseits größere Druckabfälle auf Grund zu kleiner Strömungsquerschnitte zu vermeiden, Leitungsquerschnittsflächen von 3 bis 30 mm2 gewählt, wobei sich die hydraulischen Durchmesser der Kanäle im Bereich von 0,1 bis 3 mm bewegen. Eine besonders kostengünstige Ausführungsform des Verflüssigers wird erreicht, wenn für die Leitungen ein extrudiertes Profilrohr verwendet wird. Um die Wärmeübertragungseigenschaften weiter zu verbessern, kann auf der Außenseite des Profilrohrs eine Rippenstruktur aufgebracht sein.
Urn die Leitung in einfacher Weise an das Haushaltskältegerät anschließen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass sie am Ein- und Austritt des Kältemittels ausgeformte Anschlüsse besitzt, wobei am Austritt vorteilhafterweise ein Filtertrockner integriert sein kann.
Die Leitungen bestehen üblicherweise aus Aluminium, da Aluminium eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt, kostengünstig ist und sich gut biegen lässt. Indem die Leitungen mit einem Überzug versehen werden, der einen hohen Emissionskoeffizienten aufweist, wird eine Erhöhung der Wärmeabgabe durch Wärmestrahlung an die Um- gebungsluft erreicht.
Dem Wesen der Erfindung folgend, könnten auch Kompaktverflüssiger für Kältegeräte mit erzwungener Konvektion, aus extrudierten Profilrohren hergestellt werden, die derart gebogen sind, dass mehrere stapeiförmig in Strömungsrichtungen hinterein- ander angeordnete Lagen ausgebildet sind, wobei in Strömungsrichtung hintereinander liegenden Leitungsabschnitte zueinander versetzt angeordnet sind.
Durch die versetzte Anordnung könnte auch bei erzwungener Konvektion eine Erhöhung des Wirkungsgrades von bis zu 10% erreicht werden. Vorteilhaft ist auch, dass durch die Anordnung in mehreren Lagen gegenüber den herkömmlichen einlagigen Anordnungen eine bessere Raumnutzung ermöglicht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele von Verflüssigern für Kältegeräte mit freier Konvektion näher erläutert; hierzu zeigen in schemati- scher Darstellung:
Fig. 1 : einen Querschnitt der Leitung des Verflüssigers,
Fig. 2: einen Verflüssiger mit Sammelrohren in seitlicher Ansicht, Fig. 3: einen Verflüssiger mit Sammelrohren in Draufsicht,
Fig. 4: einen Verflüssiger (ohne Sammelrohre) mit dreidimensional mäanderförmig gebogener Leitung.
Die Leitung 1 gemäß Fig. 1 besteht aus extrudierten Aluminiumprofilrohren, mit einer Breite von 2,54 cm und eine Dicke von 2,1 mm. Die Seiten 5 der Profilrohre 1 sind abgerundet, z. B. mit einem Radius von 1 mm. Zur Verbesserung der Wärmeüber- tragungseigenschaften sind Profile 1 mit schwarzem Lack überzogen. Die Profile 1 sind standardisiert und folglich kostengünstig.
Die Leitung 1 hat dreizehn Kanäle 3, 4, die der Durchleitung des Kältemittels 2 dienen. Die Kanäle 3 besitzen einen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken, wobei die Kantenlänge ca. 1 ,5 mm beträgt. Die zwei außen liegenden Kanäle 4 sind näherungsweise rechteckförmig, wobei jedoch die nach außen gewandte Seite abgerundet ist. Die Kanäle 4 sind im Beispiel 1 ,5 mm lang und 0,5 mm breit.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind beim Verflüssiger mit Sammelrohren 9 diese durch mehrere parallel übereinander angeordnete Paare von Leitungen 1 verbunden, wobei die Paare jeweils auf einer horizontalen Ebene verlaufen und durch die Abstandshalter 8 beabstandet sind (s. Fig. 3). Die auf benachbarten Ebenen angeordneten Paare von Leitungen 1 sind jeweils in Strömungsrichtung zueinander versetzt (nicht dargestellt).
Beim Verflüssiger mit Sammelrohren können praktisch keine den Wirkungsgrad beeinträchtigenden Druckverluste auftreten, da auf jeder Ebene 26 Kanäle 2 parallel verlaufen und somit ein sehr großer Strömungsquerschnitt für das Kältemittel bereitgestellt wird.
Beim Verflüssiger ohne Sammelrohre (siehe Fig. 4), ist die Leitung 1 dreidimensional mäanderförmig gebogen. Die Biegeradien betragen ca. 1 ,5 cm. Die parallel angeordneten Leitungen 1 haben jeweils einen Abstand von ca. 3 bis 8 cm, d.h., sie sind vergleichsweise dicht angeordnet (siehe Fig. 4). Durch die Vielzahl der parallel verlau- fenden Kanäle wird ein großer Strömungsquerschnitt für das Kältemittel bereitgestellt, so dass auch bei großer Länge der Leitung 1 der Druckverlust des Kältemittels gering gehalten wird.
Auch hier sind jeweils die Leitungsabschnitte, die übereinanderliegende Windungen des Mäanders bilden, in Strömungsrichtung zueinander versetzt. Der Verflüssiger ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar, da kein Schweißen von Komponenten notwendig ist.
Bei beiden Ausführungen wird durch die flache, bandartige Form der Leitungen 1 und deren dichte, parallele bzw. mäanderförmige Anordnung eine große Oberfläche des Verflüssigers erreicht. Durch die versetzte Anordnung der Profilrohre 1 erfolgt an den Längsseiten aller Profile, jeweils ein Neuanlauf der Luftströmung. Infolgedessen wird dort die isolierende, laminare Grenzschicht dünn gehalten und ein effektiver Wärme- Übertrag gewährleistet.
Die Oberfläche der Verflüssiger kann bei gleicher Rohrlänge weiter vergrößert werden, indem Profilrohre 1 mit Rippenstruktur eingesetzt werden.
Auf Grund der dicht beieinander liegenden Kanäle 3, 4 und der guten Wärmeleitfähigkeit des Aluminiums stellt sich im Betrieb des Kältegerätes die gesamte Oberfläche der Verflüssiger in sehr kurzer Zeit auf dieselbe Temperatur ein.
Die Verflüssiger sind einfach und kostengünstig herstellbar, da mit den extrudierten Aluminiumprofilrohren kostengünstige Standardkomponenten verwendet werden. Die Reinigung der Verflüssiger ist einfach möglich, wodurch deren Leistungskonstanz gewährleistet werden kann.
Mit beiden Ausführungen der Verflüssiger wird bei gleicher Fläche, eine bis zu 15% höhere Wärmeabgabe gegenüber herkömmlichen Verflüssigem erreicht. Andererseits könnte, bei gleich großer Wärmeabgabe, die Fläche der Verflüssiger ca. 15% verringert werden. Liste der verwendeten Bezugszeichen
1. Leitung/ Profilrohr
2. Kältemittel
3. innenliegender Kanal
4. außenliegender Kanal
5. abgerundete Seite
6. Eintritt
7. Austritt
8. Abstandshalter
9. Sammelrohr

Claims

Palentansprüche
1. Verflüssiger für Kältegeräte mit freier Korrektion, insbesondere Haushaltskäl- tegeräte, der mindestens eine Leitung für das Kältemittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (1) bandartig ausgeformt ist, ihre Breite mindestens das Doppelte ihrer Dicke beträgt, sie mindestens zwei voneinander getrennte, nebeneinander verlaufende Kanäle (3;4) aufweist und sie bei der bestimmungsgemäßen Verwendung hochkant und größtenteils nahezu parallel zur Unterkante des Kältegerätes verläuft, wobei bei in Strömungsrichtung hintereinander angeordneten Leitungsabschnitten von derselben oder von verschiedenen Leitungen jeweils die Oberkante des vorhergehenden zur Unterkante des nachfolgenden Leitungsabschnitts in Strömungsrichtung parallel versetzt ist.
2. Verflüssiger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieser Sammelrohre (9) am Ein- und Austritt (6;7) aufweist, die mit bei der bestimmungsgemäßen Verwendung hochkant sowie zueinander in der Senkrechten parallel angeordneten Leitungen (1) für das Kältemittel verbunden sind, wobei die Leitungen (1) entweder gerade oder horizontal wellen- oder mäanderförmig gebogen verlaufen.
3. Verflüssiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leitungen (1) zueinander horizontal beabstandet angeordnet sind.
4. Verflüssiger nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Leitungen (1) in einer horizontalen Ebene liegen und zueinander parallel beabstandet sind.
5. Verflüssiger nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Leitungen (1) Abstandshalter (8) mit großer Oberfläche angebracht sind, die als Sekundärwärmetauscherflächen dienen.
6. Verflüssiger nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung für das Kältemittel in mindestens einer flächig ausgeformten Lage spiral-, Schraubenlinien-, wendel-, helix- oder dreidimensional mäanderförmig gebogen verläuft.
7. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte (1) in Strömungsrichtung versetzt angeordnet sind.
8. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsabschnitte um einen Winkel zwischen 0 und 45° gekippt sind.
9. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (1) eine Querschnittsfläche von 3 bis 30 mm2 aufweist.
10. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (3,4) hydraulische Durchmesser von 0,1 bis 3 mm aufweisen.
11. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lei- tung (1) ein extrudiertes Aluminium-Profilrohr ist.
12. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (1) mit einem Überzug, beispielsweise einem schwarzen Lack, versehen ist, der einen hohen Emissionskoeffizienten für Wärmestrahlung aufweist.
13. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (1) an der Außenseite eine Oberflächenvergrößerung, beispielsweise eine Rippenstruktur, aufweist.
14. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (1) am Ein- und Austritt (6;7) des Kältemittels ausgeformte Anschlüsse besitzt.
15. Verflüssiger nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im An- schlussstück der Kältemittelaustritts ein Filtertrockner integriert ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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