EP2235449A1 - Cooling appliance - Google Patents

Cooling appliance

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Publication number
EP2235449A1
EP2235449A1 EP08865525A EP08865525A EP2235449A1 EP 2235449 A1 EP2235449 A1 EP 2235449A1 EP 08865525 A EP08865525 A EP 08865525A EP 08865525 A EP08865525 A EP 08865525A EP 2235449 A1 EP2235449 A1 EP 2235449A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
condenser
heat storage
storage mass
heat
channel
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Withdrawn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
EP08865525A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Detlef Cieslik
Niels Liengaard
Berthold Pflomm
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 EP2235449A1 publication Critical patent/EP2235449A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/006—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cold storage accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • F28F3/14—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels by separating portions of a pair of joined sheets to form channels, e.g. by inflation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/042—Details of condensers of pcm condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

Definitions

  • the invention relates to a refrigerator according to the preamble of claim 1.
  • a cooling circuit in which a refrigerant circulates.
  • the refrigeration cycle includes a compressor, a condenser, an expansion nozzle and an evaporator.
  • the compressor and the condenser are provided on the outside of the refrigerator, since heat is radiated from both components.
  • the evaporator is on the other hand in the interior.
  • the refrigerant which has been expanded by the expansion nozzle, passes into the gaseous state and cools down considerably. It can now absorb heat from the interior via the evaporator.
  • the compressor the refrigerant is compressed on the outside of the refrigerator and thereby heated.
  • the condenser the pressurized refrigerant reverts to the liquid state and releases heat.
  • the condenser It is the task of the condenser to extract the heat energy from the refrigerant and to deliver it to the environment. In order to ensure the necessary heat exchange, the condenser must have a certain size, which is particularly at built-in appliances at the expense of the size of the cooled interior.
  • the condenser must always be designed in such a way that the amount of heat generated during the operating time of the compressor can also be dissipated during the operating time of the compressor. During the rest periods of the compressor practically no heat is generated. In these times, therefore, no heat transfer from the condenser to the ambient air is necessary. The condenser must therefore be designed so that the heat to be dissipated is released only at the times in the ambient air in which the compressor is operated.
  • the invention has for its object to provide a refrigerator with a condenser and / or an evaporator, exchanged very quickly and effectively with the heat energy between the refrigerant and a heat storage mass and discharged as effectively from the heat storage mass to the environment or taken from the interior can. Furthermore, the condenser and / or evaporator should be inexpensive to manufacture.
  • the condenser and / or evaporator has at least one channel for the refrigerant and at least one adapted to the structure of the channel cavity for a heat storage mass can within the Plate condenser and / or evaporator made a rapid and effective heat transfer between the refrigerant and the heat storage mass.
  • the heat exchange can take place over a large area, since both the channel for the refrigerant and the cavity for the heat storage mass have a very favorable ratio between outer surface and volume.
  • the channel is meandering, wherein the cavity is adapted to the course of the channel, that the cavity at least in some of the meander arrangement of the channel forms meandering gaps, but is spatially separated from the channel. Due to the spatial separation of channel and cavity heat exchange between the two takes place only by the heat conduction properties of the evaporator or condenser material.
  • Compressor more heat can be removed from the coolant, as is discharged from the condenser to the ambient air. This heat is temporarily stored in the heat storage mass. In the times in which the compressor is not working and normally no heat is released from the condenser to the ambient air, the heat previously absorbed by the heat storage mass is now released again. This heat is released by the condenser over a much longer period of time.
  • the condenser can therefore be designed smaller and the existing space can be better used.
  • the cavity for the heat storage mass has at least one closable opening. Through this opening, the heat storage mass in the
  • Production facility are filled.
  • the condenser and / or evaporator is produced by a bonding process.
  • a bonding process ensures low production costs.
  • the plate condenser and / or compressor can be produced in Z-bonding technology.
  • the condenser and / or evaporator is manufactured in roll bonding technology.
  • the structure for the at least one channel for the refrigerant and the structure for the cavity for receiving the heat storage mass is applied to a metal plate with a release agent.
  • the structure of the cavity is adapted to the structure of the channel for the refrigerant so that the smallest possible distances between the channel and the cavity for the heat storage mass exist.
  • the thus prepared sheet metal plate is now connected in a rolling mill at high temperature and under high pressure with a second sheet metal plate. In the places where the release agent has been applied, no connection is made.
  • the sheet metal plates disengage at the non-communicating locations and the channel for the refrigerant and the cavity for the heat storage mass can form and take on their final shape.
  • the condenser and / or evaporator according to the invention consists of aluminum. This material conducts heat particularly well, so that the heat quickly removed from the refrigerant and the heat can be quickly removed from the heat storage mass or the heat storage mass and transferred to the refrigerant. Also, aluminum can be processed excellently with the roll bonding technique.
  • the heat storage mass contains a eutectic material.
  • This material can be used as a latent heat storage and therefore has a very high heat capacity.
  • a low cost eutectic material that can be used here is paraffin.
  • water is used as the heat storage mass. Also, water has a high heat storage capacity and has the additional advantage of causing virtually no cost. Water is therefore ideally suited for use as a heat storage mass.
  • the heat storage mass is filled in the liquid state through the closable opening in the space provided for this purpose.
  • the heat storage mass during the filling process should have a temperature which is above the temperature which is at most reached during operation of the refrigeration appliance. In this way, no problems with the thermal expansion of the heat storage mass can result after closing the openings.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the cooling circuit of an inventive
  • FIG. 2 shows the view of the plate condenser of the refrigerator from FIG. 1.
  • the invention is explained here by way of example with reference to a refrigerator with a condenser of corresponding design. However, it can also be used on all other refrigeration appliances such. B. Freezers, freezers or combination appliances realize. Furthermore, the invention is not limited to a refrigerator with a condenser constructed in this way, but also applies to refrigerators with a correspondingly constructed evaporator.
  • FIG. 1 the cooling circuit of a refrigerator 1 is shown schematically.
  • the cooling circuit has a compressor 2 and a condenser 3, both outside a cooled interior 6 of the refrigerator 1 are mounted. Furthermore, an expansion nozzle 4 is provided at the boundary to the cooled interior 6. An evaporator 5 is arranged inside the cooled interior 6.
  • the refrigeration cycle is a closed circuit filled with refrigerant.
  • the gaseous refrigerant is compressed and heated by the compression process.
  • the condenser 3 the gaseous refrigerant heat is removed and released into the ambient air, thereby liquefying the refrigerant.
  • the evaporator 5 upstream expansion nozzle 4 the refrigerant expands when passing in low pressure region of the cooling circuit. During this transfer, the refrigerant changes its state of aggregation from liquid to gaseous and cools down considerably. About the evaporator 5, the refrigerant now withdraws the interior 6 heat and thereby assumes a higher temperature.
  • the further gaseous refrigerant is then compressed again and brought to a temperature which is higher than the ambient temperature, so that the heat absorbed in the interior 6 through the condenser 3 can be discharged to the ambient air.
  • the size of the heat removal by the evaporator 5 is determined by a controller, not shown here, which controls the duty cycle and the switch-on of the compressor 2.
  • a condenser 3 is shown, which is a particularly effective
  • This condenser is constructed from two sheet metal plates 7 and is manufactured in roll bonding technology. This results in a channel 8 for the refrigerant, which extends in successive channel loops 9 over a large part of the surface of the condenser 3.
  • a line to the compressor 2 connected to the drain 10, a line which supplies the pressurized liquid refrigerant via the expansion nozzle 4 to the evaporator 5.
  • a cavity 12 is arranged for a heat storage mass. Finger-shaped extensions 13 of the cavity 12 extend between channel loops 9 and thus allow the heat storage mass as close as possible to the To introduce refrigerant in the channel 8.
  • the cavity 12 has a filling opening 14, through which the heat storage mass can be filled into the cavity 12. After the filling process, the filling opening 14 is closed.
  • a further cavity for receiving heat storage mass is provided to the right of the channel loops 9. Finger-shaped extensions also extend from the cavity between the channel loops 9. Of course, this cavity also has a closable filling opening for the heat storage mass.
  • the condenser is advantageously made of aluminum.
  • two aluminum plates are rolled together, with the plates joining together at high pressure and temperature.
  • the structure of the channel 8 with the channel loops 9 and the cavity 12 with its finger-shaped projections 13 is applied to one of the plates by means of a release agent.
  • no connection of the two plates takes place. Therefore, these areas can be released from each other after the rolling process by blowing high-pressure gas from each other. In this way, the cavities forming the channel 8 for the refrigerant and the cavity 12 for the heat storage mass.
  • the condenser 3 is dimensioned so that during the running times of the compressor 2 the refrigerant withdrawn so much heat and to the ambient air and to the Heat storage mass can be transmitted, that the refrigerant at the outlet 10 of the condenser 3 is not much warmer than the temperature of the ambient air.
  • the heat storage mass By using the heat storage mass, it is possible to temporarily store the heat generated by the compressor 2 and to deliver this heat even in the downtime of the compressor 2 to the ambient air. In this way, a heat release not only during the life of the compressor 2 instead of the heat dissipation can take place continuously.
  • the heat storage mass should have a high heat capacity, so that the refrigerant heat energy can be withdrawn quickly.
  • the heat storage mass must not cause high costs, so that the manufacturing costs of the condenser compared to a conventional condenser are not raised too much.
  • Water has therefore proven to be the ideal heat storage material. Water meets all requirements in an outstanding way, because it has a high heat capacity and at the same time only causes very low costs. Also, the filling process in the cavity 12 can be done in a simple manner, since water is always liquid in the normally prevailing conditions.

Landscapes

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Abstract

Disclosed is a cooling appliance comprising a cooled interior (6) and a cooling circuit for a coolant. The cooling circuit has a plate-shaped evaporator (5) in the cooled interior (6), a compressor (2) for the coolant, and a plate-shaped condenser (3) on the external face of the cooling appliance (1). The condenser (1) and/or the evaporator (5) is/are fitted with at least one duct (8, 9) for the coolant and at least one hollow space (12, 13) for a heat storage material, said hollow space (12, 13) being adapted to the structure of the duct (8, 9).

Description

Kältegerät The refrigerator
Die Erfindung betrifft ein Kältegerät nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a refrigerator according to the preamble of claim 1.
Um den Innenraum eines Kältegeräts zu kühlen ist üblicherweise ein Kühlkreislauf vorgesehen, in dem ein Kältemittel zirkuliert. Der Kühlkreislauf weist einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Expansionsdüse und einen Verdampfer auf. Der Verdichter und der Verflüssiger sind an der Außenseite des Kältegeräts vorgesehen, da von beiden Komponenten Wärme abgestrahlt wird. Der Verdampfer befindet sich dagegen im Innenraum. Das durch die Expansionsdüse entspannte Kältemittel triit dort in den gasförmigen Zustand über und kühlt dabei stark ab. Über den Verdampfer kann es nun Wärme aus dem Innenraum aufnehmen. In dem Verdichter wird das Kältemittel an der Außenseite des Kältegeräts komprimiert und dabei erhitzt. In dem Verflüssiger tritt das unter Druck stehende Kältemittel wieder in den flüssigen Aggregatzustand über und gibt dabei Wärme ab. Es ist die Aufgabe des Verflüssigers dem Kältemittel die Wärmeenergie zu entziehen und an die Umgebung abzugeben. Um den notwendigen Wärmeaustausch gewährleisten zu können, muss der Verflüssiger eine bestimmte Größe aufweisen, die insbesondere bei Einbaugeräten auf Kosten der Größe des gekühlten Innenraums geht.In order to cool the interior of a refrigerator usually a cooling circuit is provided, in which a refrigerant circulates. The refrigeration cycle includes a compressor, a condenser, an expansion nozzle and an evaporator. The compressor and the condenser are provided on the outside of the refrigerator, since heat is radiated from both components. The evaporator is on the other hand in the interior. The refrigerant, which has been expanded by the expansion nozzle, passes into the gaseous state and cools down considerably. It can now absorb heat from the interior via the evaporator. In the compressor, the refrigerant is compressed on the outside of the refrigerator and thereby heated. In the condenser, the pressurized refrigerant reverts to the liquid state and releases heat. It is the task of the condenser to extract the heat energy from the refrigerant and to deliver it to the environment. In order to ensure the necessary heat exchange, the condenser must have a certain size, which is particularly at built-in appliances at the expense of the size of the cooled interior.
Der Verflüssiger muss grundsätzlich so konstruiert werden, dass die Wärmemenge, die während der Betriebszeit des Verdichters entsteht auch während der Betriebszeit des Verdichters abgeführt werden kann. Während der Ruhezeiten des Verdichters entsteht praktisch keine Wärme. In diesen Zeiten ist folglich auch keine Wärmeübertragung von dem Verflüssiger an die Umgebungsluft notwendig. Der Verflüssiger muss folglich so ausgelegt werden, dass die abzuführende Wärmemenge ausschließlich zu den Zeiten an die Umgebungsluft abgegeben wird, in denen der Verdichter betrieben wird.The condenser must always be designed in such a way that the amount of heat generated during the operating time of the compressor can also be dissipated during the operating time of the compressor. During the rest periods of the compressor practically no heat is generated. In these times, therefore, no heat transfer from the condenser to the ambient air is necessary. The condenser must therefore be designed so that the heat to be dissipated is released only at the times in the ambient air in which the compressor is operated.
Es sind bereits Verflüssiger bekannt geworden, die mit einer Wärmespeichermasse gekoppelt sind. Bei solchen Verflüssigern wird eine Wärmespeichermasse verwendet, deren Wärmeaufnahmevermögen um ein Vielfaches größer als dasjenige von Luft ist. Auf diese Weise kann dem Kältemittel in kurzer Zeit eine wesentlich größere Wärmemenge als bei herkömmlichen Verflüssigern entzogen werden. Diese Wärmemenge wird zwischengespeichert und in den Stillstandszeiten des Verdichters langsam an die Umgebungsluft abgegeben.There are already known condenser, which are coupled with a heat storage mass. In such condensers, a heat storage mass is used, the heat capacity is many times greater than that of air. On This way, the refrigerant can be withdrawn in a short time a much larger amount of heat than conventional condensers. This amount of heat is cached and slowly released into the ambient air in the downtime of the compressor.
Es sind auch bereits Verdampfer bekannt geworden, die in wärmeleitendem Kontakt mit einer Wärmespeichermasse stehen. Hier soll während der Laufzeiten des Verdichters nicht nur der Innenraum abgekühlt sondern auch der Wärmespeichermasse Wärmeenergie entzogen werden. In der folgenden Ruhephase des Verdichters kann die abgekühlte Wärmespeichermasse dem Innenraum weiterhin Wärme entziehen, so dass die Ruhephasen des Verdichters verlängert werden können.There are already known evaporator, which are in heat-conducting contact with a heat storage mass. Here is not only the interior cooled during the life of the compressor but also the heat storage mass heat energy to be withdrawn. In the following rest phase of the compressor, the cooled heat storage mass can still extract heat from the interior, so that the resting phases of the compressor can be extended.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kältegerät mit einem Verflüssiger und/oder einem Verdampfer auszustatten, mit dem Wärmeenergie zwischen dem Kältemittel und einer Wärmespeichermasse sehr schnell und effektiv ausgetauscht und von der Wärmespeichermasse ebenso effektiv an die Umgebung abgegeben bzw. aus dem Innenraum aufgenommen werden kann. Weiterhin soll der Verflüssiger und/oder Verdampfer kostengünstig zu fertigen sein.The invention has for its object to provide a refrigerator with a condenser and / or an evaporator, exchanged very quickly and effectively with the heat energy between the refrigerant and a heat storage mass and discharged as effectively from the heat storage mass to the environment or taken from the interior can. Furthermore, the condenser and / or evaporator should be inexpensive to manufacture.
Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch ein Kältegerät mit den Merkmalen von Anspruch 1. Dadurch, dass der Verflüssiger und/oder Verdampfer wenigstens einen Kanal für das Kältemittel und wenigstens einen an die Struktur des Kanals angepassten Hohlraum für eine Wärmespeichermasse aufweist, kann innerhalb des Plattenverflüssigers und/oder Verdampfers ein schneller und effektiver Wärmeübergang zwischen dem Kältemittel und der Wärmespeichermasse erfolgen. Der Wärmeaustausch kann über eine große Fläche stattfinden, da sowohl der Kanal für das Kältemittel als auch der Hohlraum für die Wärmespeichermasse ein sehr günstiges Verhältnis zwischen Außenfläche und Volumen aufweisen.The object is achieved according to the invention by a refrigerator with the features of claim 1. Due to the fact that the condenser and / or evaporator has at least one channel for the refrigerant and at least one adapted to the structure of the channel cavity for a heat storage mass can within the Plate condenser and / or evaporator made a rapid and effective heat transfer between the refrigerant and the heat storage mass. The heat exchange can take place over a large area, since both the channel for the refrigerant and the cavity for the heat storage mass have a very favorable ratio between outer surface and volume.
In vorteilhafter Weise verläuft der Kanal mäanderartig, wobei der Hohlraum derart an den Verlauf des Kanals angepasst ist, dass sich der Hohlraum zumindest in einige der durch die Mäanderanordnung des Kanals gebildeten Mäanderlücken erstreckt, aber von dem Kanal räumlich getrennt ist. Durch die räumliche Trennung von Kanal und Hohlraum findet ein Wärmeaustausch zwischen beiden nur durch die Wärmeleiteigenschaften des Verdampfer- oder Verflüssigerwerkstoffs statt.Advantageously, the channel is meandering, wherein the cavity is adapted to the course of the channel, that the cavity at least in some of the meander arrangement of the channel forms meandering gaps, but is spatially separated from the channel. Due to the spatial separation of channel and cavity heat exchange between the two takes place only by the heat conduction properties of the evaporator or condenser material.
Durch die Wärmespeichermasse wird erreicht, dass während des Betriebs desBy the heat storage mass is achieved that during operation of the
Verdichters dem Kühlmittel mehr Wärme entzogen werden kann, als von dem Verflüssiger an die Umgebungsluft abgegeben wird. Diese Wärme wird in der Wärmespeichermasse zwischengespeichert. In den Zeiten in denen der Verdichter nicht arbeitet und normalerweise auch von dem Verflüssiger keine Wärme an die Umgebungsluft abgegeben wird, wird nun die von der Wärmespeichermasse zuvor aufgenommene Wärme wieder abgegeben. Damit wird durch den Verflüssiger über einen wesentlich längeren Zeitraum Wärme abgegeben. Der Verflüssiger kann daher kleiner ausgelegt und der vorhandene Raum besser genutzt werden.Compressor more heat can be removed from the coolant, as is discharged from the condenser to the ambient air. This heat is temporarily stored in the heat storage mass. In the times in which the compressor is not working and normally no heat is released from the condenser to the ambient air, the heat previously absorbed by the heat storage mass is now released again. This heat is released by the condenser over a much longer period of time. The condenser can therefore be designed smaller and the existing space can be better used.
Bei einem Verdampfer mit Wärmespeichermasse wird während des Betriebs des Verdichters nicht nur der Innenraum des Kältegeräts sondern auch die Wärmespeichermasse abgekühlt, da sowohl dem Innenraum als auch der Wärmespeichermasse Wärmeenergie entzogen wird. Nach dem Abstellen des Verdichters bleibt der Innenraum für lange Zeit auf gleicher Temperatur, da eindringende Wärme von der Wärmespeichermasse aufgenommen werden kann. Erst wenn sich die Wärmespeichermasse so weit erwärmt hat, dass ihre Temperatur oberhalb der zugelassenen Innenraumtemperatur liegt, muss der Verdichter wieder anlaufen.In an evaporator with heat storage mass not only the interior of the refrigerator but also the heat storage mass is cooled during operation of the compressor, since both the interior and the heat storage mass heat energy is withdrawn. After switching off the compressor, the interior remains at the same temperature for a long time, since penetrating heat can be absorbed by the heat storage mass. Only when the heat storage mass has warmed up so that its temperature is above the permitted interior temperature, the compressor must restart.
Der Hohlraum für die Wärmespeichermasse weist wenigstens eine verschließbare Öffnung auf. Durch diese Öffnung kann die Wärmespeichermasse in derThe cavity for the heat storage mass has at least one closable opening. Through this opening, the heat storage mass in the
Produktionsstätte eingefüllt werden. Je nach der Ausgestaltung des Hohlraums kann es zudem sinnvoll sein, weitere verschließbare Öffnungen zum Entlüften während des Einfüllens der Wärmespeichermasse vorzusehen. Auf diese Weise kann eine vollständige Befüllung des Hohlraums gewährleistet werden. - A -Production facility are filled. Depending on the configuration of the cavity, it may also be useful to provide further closable openings for venting during filling of the heat storage mass. In this way, a complete filling of the cavity can be ensured. - A -
Vorteilhaft wird der Verflüssiger und/oder Verdampfer nach einem Bonding-Verfahren hergestellt. Hiermit lassen sich beliebig aufwändige Kanalformen und -strukturen realisieren. Trotzdem gewährleistet die Anwendung eines Bonding-Verfahrens niedrige Herstellkosten. Beispielsweise kann der Plattenverflüssiger und/oder Verdichter in Z-Bondtechnik hergestellt werden.Advantageously, the condenser and / or evaporator is produced by a bonding process. Hereby, arbitrarily complex channel shapes and structures can be realized. Nevertheless, the application of a bonding process ensures low production costs. For example, the plate condenser and / or compressor can be produced in Z-bonding technology.
In besonders vorteilhafter weise wird der Verflüssiger und/oder Verdampfer in Roll-Bondtechnik gefertigt. Hier wird die Struktur für den wenigstens einen Kanal für das Kältemittel und die Struktur für den Hohlraum zur Aufnahme der Wärmespeichermasse mit einem Trennmittel auf eine Blechplatte aufgebracht. Die Struktur des Hohlraums wird dabei so an die Struktur des Kanals für das Kältemittel angepasst, dass möglichst geringe Abstände zwischen dem Kanal und dem Hohlraum für die Wärmespeichermasse bestehen. Die so vorbereitete Blechplatte wird nun in einem Walzwerk bei hoher Temperatur und unter großem Druck mit einer zweiten Blechplatte verbunden. An den Stellen, an denen das Trennmittel aufgebracht wurde, kommt keine Verbindung zustande. Durch das Anlegen von unter hohem Druck stehenden Gas an die Öffnungen lösen sich die Blechplatten an den nicht mit einander in Verbindung stehenden Stellen und der Kanal für das Kältemittel und der Hohlraum für die Wärmespeichermasse können sich ausbilden und nehmen ihre endgültige Form an.In a particularly advantageous manner, the condenser and / or evaporator is manufactured in roll bonding technology. Here, the structure for the at least one channel for the refrigerant and the structure for the cavity for receiving the heat storage mass is applied to a metal plate with a release agent. The structure of the cavity is adapted to the structure of the channel for the refrigerant so that the smallest possible distances between the channel and the cavity for the heat storage mass exist. The thus prepared sheet metal plate is now connected in a rolling mill at high temperature and under high pressure with a second sheet metal plate. In the places where the release agent has been applied, no connection is made. By applying high-pressure gas to the openings, the sheet metal plates disengage at the non-communicating locations and the channel for the refrigerant and the cavity for the heat storage mass can form and take on their final shape.
Der Verflüssiger und/oder Verdampfer besteht erfindungsgemäß aus Aluminium. Dieses Material leitet Wärme besonders gut, so dass dem Kältemittel die Wärme schnell entzogen und auf die Wärmespeichermasse bzw. der Wärmespeichermasse die Wärme schnell entzogen und auf das Kältemittel übertragen werden kann. Auch lässt sich Aluminium ausgezeichnet mit der Roll-Bondtechnik verarbeiten.The condenser and / or evaporator according to the invention consists of aluminum. This material conducts heat particularly well, so that the heat quickly removed from the refrigerant and the heat can be quickly removed from the heat storage mass or the heat storage mass and transferred to the refrigerant. Also, aluminum can be processed excellently with the roll bonding technique.
In einem Ausführungsbeispiel enthält die Wärmespeichermasse ein eutektisches Material. Dieses Material lässt sich als latenter Wärmespeicher nutzen und weist deshalb eine sehr hohe Wärmekapazität auf. Ein preisgünstiges eutektisches Material, welches hier eingesetzt werden kann, ist Paraffin. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird Wasser als Wärmespeichermasse verwendet. Auch Wasser hat eine hohe Wärmespeicherkapazität und besitzt den zusätzlichen Vorteil , praktisch keine Kosten zu verursachen. Wasser ist daher bestens für die Verwendung als Wärmespeichermasse geeignet.In one embodiment, the heat storage mass contains a eutectic material. This material can be used as a latent heat storage and therefore has a very high heat capacity. A low cost eutectic material that can be used here is paraffin. In another embodiment, water is used as the heat storage mass. Also, water has a high heat storage capacity and has the additional advantage of causing virtually no cost. Water is therefore ideally suited for use as a heat storage mass.
Die Wärmespeichermasse wird in flüssigem Zustand durch die verschließbare Öffnung in den dafür vorgesehenen Hohlraum eingefüllt. Um den Hohlraum vollständig füllen zu können, sollte die Wärmespeichermasse während des Füllvorgangs eine Temperatur aufweisen, die über der Temperatur liegt die im Betrieb des Kältegeräts höchstens erreicht wird. Auf diese Weise können sich nach dem Verschließen der Öffnungen keine Probleme mit der Wärmeausdehnung der Wärmespeichermasse ergeben.The heat storage mass is filled in the liquid state through the closable opening in the space provided for this purpose. In order to be able to completely fill the cavity, the heat storage mass during the filling process should have a temperature which is above the temperature which is at most reached during operation of the refrigeration appliance. In this way, no problems with the thermal expansion of the heat storage mass can result after closing the openings.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das anhand der Zeichnung eingehend erläutert wird.Further details and advantages of the invention will become apparent from the subclaims in connection with the description of an embodiment which is explained in detail with reference to the drawing.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 die schematische Darstellung des Kühlkreislaufs eines erfindungsgemäßenFig. 1 is a schematic representation of the cooling circuit of an inventive
Kühlschranks und Fig. 2 die Ansicht des Plattenverflüssigers des Kühlschranks aus Fig. 1.2 shows the view of the plate condenser of the refrigerator from FIG. 1.
Die Erfindung wird hier beispielhaft an einem Kühlschrank mit einem entsprechend aufgebauten Verflüssiger erläutert. Sie lässt sich jedoch ebenso an allen anderen Kältegeräten wie z. B. Gefriertruhen, Gefrierschränken oder Kombinationsgeräten realisieren. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf ein Kältegerät mit einem derart aufgebauten Verflüssiger beschränkt, sondern gilt auch für Kältegeräte mit einem entsprechend aufgebauten Verdampfer.The invention is explained here by way of example with reference to a refrigerator with a condenser of corresponding design. However, it can also be used on all other refrigeration appliances such. B. Freezers, freezers or combination appliances realize. Furthermore, the invention is not limited to a refrigerator with a condenser constructed in this way, but also applies to refrigerators with a correspondingly constructed evaporator.
In Figur 1 ist schematisch der Kühlkreislauf eines Kühlschranks 1 dargestellt. Der Kühlkreislauf weist einen Verdichter 2 und einem Verflüssiger 3 auf, die beide außerhalb eines gekühlten Innenraums 6 des Kühlschranks 1 montiert sind. Weiterhin ist eine Expansionsdüse 4 an der Grenze zum gekühlten Innenraum 6 vorgesehen. Ein Verdampfer 5 ist innerhalb des gekühlten Innenraums 6 angeordnet.In Figure 1, the cooling circuit of a refrigerator 1 is shown schematically. The cooling circuit has a compressor 2 and a condenser 3, both outside a cooled interior 6 of the refrigerator 1 are mounted. Furthermore, an expansion nozzle 4 is provided at the boundary to the cooled interior 6. An evaporator 5 is arranged inside the cooled interior 6.
Bei dem Kühlkreislauf handelt es sich um einen geschlossenen Kreislauf, der mit Kältemittel gefüllt ist. Im Verdichter 2 wird das gasförmige Kältemittel komprimiert und durch den Kompressionsvorgang erhitzt. In dem Verflüssiger 3 wird dem gasförmigen Kältemittel Wärme entzogen und an die Umgebungsluft abgegeben, Dabei verflüssigt sich das Kältemittel. In der dem Verdampfer 5 vorgeschalteten Expansionsdüse 4 entspannt sich das Kältemittel beim Übertritt in Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs. Das Kältemittel ändert bei diesem Übertritt seinen Aggregatzustand von flüssig nach gasförmig und kühlt sich dabei stark ab. Über den Verdampfer 5 entzieht das Kältemittel nun dem Innenraum 6 Wärme und nimmt dabei eine höhere Temperatur an. In dem Verdichter 2 wird das weiterhin gasförmige Kältemittel dann wieder komprimiert und auf eine Temperatur gebracht die höher als die Umgebungstemperatur ist, so dass die im Innenraum 6 aufgenommene Wärme über den Verflüssiger 3 an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Die Größe des Wärmeentzugs durch den Verdampfer 5 wird durch eine hier nicht dargestellte Steuerung bestimmt, die die Einschaltdauer und die Einschaltpausen des Verdichters 2 steuert.The refrigeration cycle is a closed circuit filled with refrigerant. In the compressor 2, the gaseous refrigerant is compressed and heated by the compression process. In the condenser 3, the gaseous refrigerant heat is removed and released into the ambient air, thereby liquefying the refrigerant. In the evaporator 5 upstream expansion nozzle 4, the refrigerant expands when passing in low pressure region of the cooling circuit. During this transfer, the refrigerant changes its state of aggregation from liquid to gaseous and cools down considerably. About the evaporator 5, the refrigerant now withdraws the interior 6 heat and thereby assumes a higher temperature. In the compressor 2, the further gaseous refrigerant is then compressed again and brought to a temperature which is higher than the ambient temperature, so that the heat absorbed in the interior 6 through the condenser 3 can be discharged to the ambient air. The size of the heat removal by the evaporator 5 is determined by a controller, not shown here, which controls the duty cycle and the switch-on of the compressor 2.
In Fig. 2 ist ein Verflüssiger 3 dargestellt, der eine besonders effektiveIn Fig. 2, a condenser 3 is shown, which is a particularly effective
Verflüssigerfunktion besitzt. Dieser Verflüssiger ist aus zwei Blechplatten 7 aufgebaut und wird in Roll-Bondtechnik gefertigt. Es entsteht dabei ein Kanal 8 für das Kältemittel, der sich in hintereinander geschalteten Kanalschlaufen 9 über einen Großteil der Fläche des Verflüssigers 3 erstreckt. An dem Zulauf 1 1 wird eine Leitung zum Verdichter 2, an dem Ablauf 10 eine Leitung angeschlossen, die das unter Druck stehende flüssige Kältemittel über die Expansionsdüse 4 dem Verdampfer 5 zuführt.Has condenser function. This condenser is constructed from two sheet metal plates 7 and is manufactured in roll bonding technology. This results in a channel 8 for the refrigerant, which extends in successive channel loops 9 over a large part of the surface of the condenser 3. At the inlet 1 1 is a line to the compressor 2, connected to the drain 10, a line which supplies the pressurized liquid refrigerant via the expansion nozzle 4 to the evaporator 5.
Neben den Kanalschlaufen 9 ist ein Hohlraum 12 für eine Wärmespeichermasse angeordnet. Fingerförmige Fortsätze 13 des Hohlraums 12 erstrecken sich zwischen Kanalschlaufen 9 und ermöglichen es so die Wärmespeichermasse möglichst nah an das Kältemittel in dem Kanal 8 heranzuführen. Der Hohlraum 12 besitzt eine Einfüllöffnung 14, durch die die Wärmespeichermasse in den Hohlraum 12 eingefüllt werden kann. Nach dem Einfüllvorgang wird die Einfüllöffnung 14 verschlossen.In addition to the channel loops 9, a cavity 12 is arranged for a heat storage mass. Finger-shaped extensions 13 of the cavity 12 extend between channel loops 9 and thus allow the heat storage mass as close as possible to the To introduce refrigerant in the channel 8. The cavity 12 has a filling opening 14, through which the heat storage mass can be filled into the cavity 12. After the filling process, the filling opening 14 is closed.
In einem weiteren hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist rechts neben den Kanalschlaufen 9 ein weiterer Hohlraum für die Aufnahme von Wärmespeichermasse vorgesehen. Auch von diesem Hohlraum erstrecken sich fingerförmige Fortsätze zwischen die Kanalschlaufen 9. Selbstverständlich weist auch dieser Hohlraum eine verschließbare Einfüllöffnung für die Wärmespeichermasse auf. Durch die beiden Hohlräume sind die Kanalschlaufen 9 nun von allen Seiten von der Wärmespeichermasse umgeben und ein Wärmeaustausch zwischen Kältemittel und Wärmespeichermasse kann schnell und effektiv stattfinden.In another embodiment, not shown here, a further cavity for receiving heat storage mass is provided to the right of the channel loops 9. Finger-shaped extensions also extend from the cavity between the channel loops 9. Of course, this cavity also has a closable filling opening for the heat storage mass. Through the two cavities, the channel loops 9 are now surrounded on all sides by the heat storage mass and a heat exchange between the refrigerant and the heat storage mass can take place quickly and effectively.
Der Verflüssiger ist vorteilhaft aus Aluminium hergestellt. Bei dem Roll-Bondingverfahren werden zwei Aluminiumplatten zusammen gewalzt, wobei sich die Platten durch hohen Druck und hohe Temperatur miteinander verbinden. Vor dem Walzvorgang wird auf eine der Platten mit Hilfe eines Trennmittels die Struktur des Kanals 8 mit den Kanalschlaufen 9 und des Hohlraums 12 mit seinen fingerförmigen Fortsätzen 13 aufgebracht. An diesen mit Trennmittelversehenen Bereichen findet keine Verbindung der beiden Platten statt. Diese Bereiche können deshalb nach dem Walzvorgang durch das Einblasen von unter hohem Druck stehenden Gas voneinander gelöst werden. Auf diese Weise entstehen die Hohlräume, die den Kanal 8 für das Kältemittel und den Hohlraum 12 für die Wärmespeichermasse bilden.The condenser is advantageously made of aluminum. In the roll bonding process, two aluminum plates are rolled together, with the plates joining together at high pressure and temperature. Before the rolling process, the structure of the channel 8 with the channel loops 9 and the cavity 12 with its finger-shaped projections 13 is applied to one of the plates by means of a release agent. At these areas provided with release agent no connection of the two plates takes place. Therefore, these areas can be released from each other after the rolling process by blowing high-pressure gas from each other. In this way, the cavities forming the channel 8 for the refrigerant and the cavity 12 for the heat storage mass.
Das durch den Kompressionsvorgang im Verdichter 2 erhitzte gasförmige Kältemittel strömt über den Zulauf 11 in den Verflüssiger 3 ein. Dort gibt seine Wärme an die gut wärmeleitenden Aluminiumplatten 7 ab. Diese Aluminiumplatte 7 wiederum führen einen Teil der Wärme an die Umgebungsluft, einen anderen Teil aber an die Wärmespeichermasse in dem Hohlraum 12 mit seinen fingerförmigen Fortsätzen 13 ab. Der Verflüssiger 3 ist so dimensioniert, dass während der Laufzeiten des Verdichters 2 dem Kältemittel soviel Wärme entzogen und an die Umgebungsluft und an die Wärmespeichermasse übertragen werden kann, dass das Kältemittel am Ablauf 10 des Verflüssigers 3 nicht viel wärmer als die Temperatur der Umgebungsluft ist.The heated by the compression process in the compressor 2 gaseous refrigerant flows through the inlet 11 into the condenser 3 a. There is its heat to the good heat conducting aluminum plates 7 from. These aluminum plate 7 in turn carry a portion of the heat to the ambient air, another part but to the heat storage mass in the cavity 12 with its finger-shaped extensions 13 from. The condenser 3 is dimensioned so that during the running times of the compressor 2 the refrigerant withdrawn so much heat and to the ambient air and to the Heat storage mass can be transmitted, that the refrigerant at the outlet 10 of the condenser 3 is not much warmer than the temperature of the ambient air.
Durch den Einsatz der Wärmespeichermasse ist es möglich, die durch den Verdichter 2 erzeugte Wärme zwischenzuspeichern und diese Wärme auch in den Stillstandszeiten des Verdichters 2 an die Umgebungsluft abzugeben. Auf diese Weise findet eine Wärmeabgabe nicht nur während der Laufzeit des Verdichters 2 statt sonder die Wärmeabgabe kann kontinuierlich erfolgen.By using the heat storage mass, it is possible to temporarily store the heat generated by the compressor 2 and to deliver this heat even in the downtime of the compressor 2 to the ambient air. In this way, a heat release not only during the life of the compressor 2 instead of the heat dissipation can take place continuously.
Die Wärmespeichermasse soll eine hohe Wärmekapazität aufweisen, damit dem Kältemittel schnell Wärmeenergie entzogen werden kann. Die Wärmespeichermasse darf jedoch keine hohen Kosten verursachen, damit die Herstellkosten des Verflüssigers gegenüber einem herkömmlichen Verflüssiger nicht zu stark angehoben werden. Als ideale Wärmespeichermasse hat sich daher Wasser herausgestellt. Wasser erfüllt alle Anforderungen in herausragender Weise, da es eine hohe Wärmekapazität aufweist und gleichzeitig nur sehr geringe Kosten verursacht. Auch der Einfüllvorgang in den Hohlraum 12 kann in einfacher Weise von statten gehen, da Wasser bei den normalerweise vorherrschenden Bedingungen immer flüssig ist. The heat storage mass should have a high heat capacity, so that the refrigerant heat energy can be withdrawn quickly. However, the heat storage mass must not cause high costs, so that the manufacturing costs of the condenser compared to a conventional condenser are not raised too much. Water has therefore proven to be the ideal heat storage material. Water meets all requirements in an outstanding way, because it has a high heat capacity and at the same time only causes very low costs. Also, the filling process in the cavity 12 can be done in a simple manner, since water is always liquid in the normally prevailing conditions.
Bezugszeichenliste:LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kühlschrank1 fridge
2 Verdichter2 compressors
3 Verflüssiger3 liquefier
4 Expansionsdüse4 expansion nozzle
5 Verdampfer5 evaporators
6 gekühlter Innenraum6 refrigerated interior
7 verbundene Blechplatten7 connected metal plates
8 Kanal für das Kältemittel8 channel for the refrigerant
9 Kanalschlaufen9 channel loops
10 Ablauf10 expiry
1 1 Zulauf1 1 inlet
12 Hohlraum für Wärmespeichermasse12 cavity for heat storage mass
13 fingerförmige Fortsätze13 finger-shaped extensions
14 Einfüllöffnung 14 filling opening

Claims

Patentansprüche claims
1. Kältegerät mit einem gekühlten Innenraum (6) und einem Kühlkreislauf für ein Kältemittel, der einen plattenförmigen Verdampfer (5) in dem gekühlten Innenraum (6), sowie einen Verdichter (2) für das Kältemittel und einen plattenförmigen Verflüssiger (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der1. refrigerating appliance having a cooled interior (6) and a cooling circuit for a refrigerant, which has a plate-shaped evaporator (5) in the cooled interior (6), as well as a compressor (2) for the refrigerant and a plate-shaped condenser (3), characterized in that the
Verflüssiger (3) und/oder Verdampfer (5) mit wenigstens einem Kanal (8, 9) für das Kältemittel und wenigstens einem zumindest annähernd an den Verlauf des Kanals (8, 9) angepassten Hohlraum (12, 13) für eine Wärmespeichermasse versehen ist.Condenser (3) and / or evaporator (5) with at least one channel (8, 9) for the refrigerant and at least one at least approximately to the course of the channel (8, 9) adapted cavity (12, 13) is provided for a heat storage mass ,
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (8, 9) mäanderartig verläuft und der Hohlraum (12, 13) derart an den Verlauf des Kanals (8, 9) angepasst ist, dass sich der Hohlraum (12, 13) zumindest in einige der Mäanderlücken des Kanalverlaufs erstreckt und dass der Hohlraum (12, 13) von dem Kanal (8, 9) räumlich getrennt ist.2. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the channel (8, 9) extends meandering and the cavity (12, 13) is adapted to the course of the channel (8, 9), that the cavity (12, 13 ) extends at least into some of the meandering gaps of the channel course and that the cavity (12, 13) is spatially separated from the channel (8, 9).
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (12) wenigstens eine verschließbare Öffnung (14) aufweist.3. Refrigerating appliance according to claim 1 or 2, characterized in that the cavity (12) has at least one closable opening (14).
4. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der4. Refrigerating appliance according to one of claims 1 to 3, characterized in that the
Verflüssiger (3) und/oder Verdampfer (5) nach einem Bonding-Verfahren hergestellt ist.Condenser (3) and / or evaporator (5) is produced by a bonding process.
5. Kältegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verflüssiger (3) und/oder Verdampfer (5) in Rollbondtechnik oder in Z-Bond-Technik hergestellt ist.5. Refrigerating appliance according to claim 4, characterized in that the condenser (3) and / or evaporator (5) is produced in roll bonding technology or in Z-bonding technology.
6. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verflüssiger (3) und/oder Verdampfer (5) aus Aluminium besteht. 6. Refrigerating appliance according to one of claims 1 to 5, characterized in that the condenser (3) and / or evaporator (5) consists of aluminum.
7. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichermasse ein eutektisches Material enthält.7. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the heat storage mass contains a eutectic material.
8. Kältegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichermasse Paraffin enthält.8. Refrigerating appliance according to claim 7, characterized in that the heat storage mass contains paraffin.
9. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichermasse Wasser ist.9. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the heat storage mass is water.
10. Kältegerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmespeichermasse in flüssigem Zustand durch die verschließbare Öffnung (14) eingefüllt wird.10. Refrigerating appliance according to one of claims 7 to 9, characterized in that the heat storage mass is filled in the liquid state through the closable opening (14).
1 1. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verflüssiger (3) an einer Außenseite des Kältegeräts (1 ) angeordnet ist. 1 1. Refrigerating appliance according to one of claims 1 to 10, characterized in that the condenser (3) is arranged on an outer side of the refrigerating appliance (1).
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