EP4141356A1 - Kühl- und/oder gefriergerät - Google Patents

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Publication number
EP4141356A1
EP4141356A1 EP22191889.9A EP22191889A EP4141356A1 EP 4141356 A1 EP4141356 A1 EP 4141356A1 EP 22191889 A EP22191889 A EP 22191889A EP 4141356 A1 EP4141356 A1 EP 4141356A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
refrigerant
porous body
evaporator
expansion unit
tube
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.)
Pending
Application number
EP22191889.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jascha Ruebeling
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.)
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Original Assignee
Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen 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
Priority claimed from DE102021127811.2A external-priority patent/DE102021127811A1/de
Application filed by Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH filed Critical Liebherr Hausgeraete Ochsenhausen GmbH
Publication of EP4141356A1 publication Critical patent/EP4141356A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/30—Expansion means; Dispositions thereof
    • 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
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F25B2400/054—Compression system with heat exchange between particular parts of the system between the suction tube of the compressor and another part of the cycle

Definitions

  • the present invention relates to a refrigerator and/or freezer with a refrigerant circuit which includes a refrigerant line and in which a condenser and an evaporator located downstream of the condenser are arranged, with at least one expansion unit being arranged upstream of the evaporator, in which the refrigerant flows through is relaxed.
  • Conventional refrigerant circuits of known refrigerators or freezers include a condenser, an evaporator and an expansion unit in the form of a capillary arranged between the condenser and the evaporator. After flowing through the evaporator, the refrigerant reaches the compressor, where it is compressed and conveyed back to the condenser by the compressor.
  • the channels in so-called rollbond or Z-bond evaporators are designed in such a way that the flow noise is as low as possible. This can be achieved by bypass channels, parallel channel structures, different or adapted pipe cross sections, etc. Furthermore, it is known through a suitable injection geometry, such as a trumpet-shaped Design (injection trumpet) of the transition area between capillary and evaporator to avoid noise in this area as possible.
  • a trumpet-shaped Design injection trumpet
  • the present invention is based on the object of further developing a refrigerator or freezer of the type mentioned at the outset in such a way that the noise caused by the flow of the refrigerant is further reduced.
  • the expansion unit which comprises the porous body or is formed from it, is located in the refrigerant line between an internal heat exchanger and an evaporator.
  • a refrigerator and/or freezer according to the invention is provided with a refrigerant circuit, the refrigerant circuit comprising a refrigerant line for conducting a refrigerant, a compressor for compressing the refrigerant, a condenser for liquefying the refrigerant, an internal heat exchanger for heat exchange between a high pressure side and a suction line of the compressor, an expansion unit for expanding the refrigerant, and an evaporator for evaporating the refrigerant, the expansion unit being or comprising a liquid refrigerant permeable porous body.
  • the invention is characterized in that the expansion unit is arranged downstream of the internal heat exchanger and upstream of the evaporator.
  • the refrigerant circuit runs from the compressor, typically a compressor, to the condenser, the high-pressure side of the internal heat exchanger of the expansion unit, the evaporator, the low-pressure side of the internal heat exchanger and back to the compressor.
  • the high-pressure side of the coolant circuit typically extends at least as far as the evaporator, at the outlet of which the low-pressure side or the suction line of the compressor is then typically connected.
  • the expansion unit which is formed by a porous body permeable to liquid refrigerant, it has proven to be particularly advantageous if it is arranged downstream of the internal heat exchanger and upstream of the evaporator.
  • the expansion unit is arranged on the high-pressure side of the refrigerant circuit in the area between the internal heat exchanger and the evaporator, the noise generated during the expansion of the refrigerant is particularly low.
  • the porous body of the expansion unit brings about a fluid expansion and a noise-reducing flow homogenization at the same time.
  • the porous medium or the porous body is only used for noise-reducing fluid homogenization and does not cause explicit fluid throttling, which is done, for example, by a non-porous body, but rather causes fluid expansion and noise-reducing flow homogenization.
  • the expansion unit is formed in one piece. So it's possible that the Expansion unit consists only of a porous body that is introduced into the refrigerant circuit and through which the refrigerant must flow.
  • the expansion unit is arranged in the outlet area of the internal heat exchanger, preferably directly at the outlet area of the internal heat exchanger.
  • the expansion unit is arranged in a transition pipe section, which completes a cross-sectional transition between the internal heat exchanger and an evaporator pipe, with the transition pipe section preferably being shaped conically.
  • the expansion unit is arranged in the inlet area of the evaporator, preferably directly at the inlet of the evaporator.
  • the expansion unit is arranged inside the evaporator, preferably in the flow channel of an evaporator roll-bond board, a tube-on-plate evaporator, a finned evaporator or a wound evaporator.
  • the invention can provide for the expansion unit to be pressed into a tube, with the porous body and the tube preferably having a cylindrical shape, the porous body having a cylindrical shape and the tube having a conical shape or the porous body as well as the tube have a conical shape.
  • the tube can be part of the refrigerant line, so that all of the refrigerant flowing through the refrigerant circuit must flow through the porous body.
  • the porous body has a slight oversize.
  • the porous body has an insertion or centering bevel in order to simplify pressing the porous body into the refrigerant pipe.
  • the porous body can be rounded off at one of its ends or provided with a chamfer on the edge area.
  • the porous body has a cylindrical shape and the tube has a conical shape, the porous body centers itself due to the conical tube shape.
  • the above configurations of the porous body and the refrigerant tube occur, for example, in the connecting tube between the internal heat exchanger outlet and the evaporator inlet on, in which the connecting tube slowly expands its cross-section.
  • porous body has a conical shape just like the refrigerant tube, this has the advantage over the configurations discussed above that a more uniform surface pressure occurs on the radial lateral surface of the porous body.
  • a tube is pressed onto the expansion unit, with the porous body and the tube preferably having a cylindrical shape.
  • the porous body is arranged in a support sleeve, the length of which exceeds that of the porous body and, in the area of the excess length, is pressed against a wall of the pipe surrounding the support sleeve, or the porous body on one of its outer peripheral surfaces directly in the porous body itself or on one of the porous body-receiving sleeve has a thread which can be brought into connection with a corresponding counter-thread arranged on the inner circumference of the tube.
  • the porous expansion unit can be inserted into the pipe with sufficient play so that the pipe is pressed against the porous body from the outside and is positively connected to it .
  • an insertion limiter is provided in the coolant tube, for example a radial circumferential notch, a one-/two-sided groove or a one-/two-sided mandrel pressure, in order to specify the insertion depth.
  • the expansion unit in the form of the porous body is sintered into a thin-walled sleeve, the length of the sleeve being greater than that of the porous body.
  • the area of the sleeve that is not covered by the porous body (sintering medium) can then be pressed from the inside out against the coolant pipe wall surrounding the sleeve.
  • porous body is provided with a thread on its radial lateral surface, it is conceivable on the one hand to sinter the porous body into a sleeve with an internal, rolled thread or on the other hand to sinter the thread itself.
  • the counter-thread of the enclosing coolant tube could be pressed into the soft material of the coolant tube (e.g. aluminum or copper material), similar to an aluminum screw cap on a glass bottle.
  • a notch (slot or cross slot) is provided on one or both end faces of the porous body in order to insert the porous body into the to screw in the pipe.
  • the notch can be introduced, for example, by means of the appropriate shaping during sintering.
  • the porous body has an essentially cylindrical shape, has a thread on its outer peripheral surface and/or has a notch on one of its two end faces for screwing in the porous body.
  • Fig. 1a shows a conventional refrigerant circuit 1, in which a refrigerant line 2 connects a compressor 3, a condenser 4 and an evaporator 7.
  • the evaporator 7 then leads the refrigerant to the suction side of the compressor 3.
  • An expansion unit 6 in the present case a capillary
  • Fig. 1b shows a refrigerant circuit 1 according to the invention, in which a refrigerant line 2 connects a compressor 3, a condenser 4 and an evaporator 7.
  • the evaporator 7 then leads the refrigerant to the suction side of the compressor 3.
  • FIGS 2a to 2c show different ways how the porous body 8 (also called: porous medium) can be pressed into a cylindrically shaped coolant line pipe 9.
  • FIG. 12 shows a configuration in which the porous medium 8 is formed in a cylindrical shape just like the coolant pipe 9.
  • FIG. In a first step, which Figure 2A characterized by a number 1 shown in a circle, the porous medium 8 is pressed into the coolant pipe 9 with a certain force.
  • the porous medium 8 is slightly oversized, so that there is a clamping effect between the porous medium 8 and the coolant line pipe 9 when it is pressed in.
  • the porous medium 8 can have an insertion/centering bevel, which can be implemented, for example, by a chamfer, a rounding or the like on the end face of the porous medium 8 .
  • FIG 2b shows a configuration in which the porous medium 8 has a cylindrical shape and the coolant line pipe 9 has a conical course.
  • the porous medium 8 can be pressed into the cross-sectionally expanding connecting tube between the inner heat exchanger outlet and the evaporator inlet. Due to the conical shape of the tube, the porous medium 8 centers itself so that compared to the in Figure 2a described design a centering bevel is not required.
  • the coolant line tube 9 can be formed from a flexible material that adapts to the outer contour of the porous medium 8 .
  • Figure 2c describes the case in which both the porous medium 8 and the coolant pipe 9 have a conical shape. This has compared to the in Figure 2b described case the advantage that on the lateral surface of the porous medium 8 acts a more uniform surface pressure.
  • FIGs 3a and 3b show the case in which the coolant pipe 9 is pressed onto the porous medium 8.
  • the diameter of the coolant line pipe 9 is reduced by the pressing and clamps the inserted porous medium firmly.
  • FIG. 3a shows the pressing of the coolant line pipe 9 onto the porous medium 8.
  • the porous medium 9 is introduced into the coolant line pipe 9 in a first step.
  • the diameter of the coolant line pipe 9 is dimensioned in such a way that there is sufficient play between the outer circumference of the porous medium 8 and the inner circumference of the coolant line pipe 9 .
  • a radially inwardly directed force is exerted on the outside of the coolant line pipe 9 , which leads to a deformation of the coolant line pipe 9 .
  • the porous medium 8 is positively connected to the coolant line pipe 9 .
  • the insertion depth can be defined by an insertion limiter (for example a radial, circumferential notch, a one- or two-sided groove or a one- or two-sided indented pressure).
  • the insertion limiter prevents the porous medium 8 from slipping through when it is inserted into the coolant line pipe 9. This ensures that the porous medium 8 is arranged at a predetermined point, so that the compression of the coolant line pipe 9 causes the desired fastening effect with the porous medium 8.
  • FIG. 3b shows a further embodiment of how the porous medium 8 is pressed into the coolant line pipe 9 .
  • the porous medium is first sintered into a sleeve 10, the length of which is greater than that of the porous medium 8.
  • the protruding area of the sleeve can be pressed from the inside outwards against the enclosing pipe wall 9 after it has been placed in the coolant line pipe 9. This has the advantage that the cross-section expansion of the pipeline required at the system point between the internal heat exchanger and the evaporator can be carried out at the same time and the conical expansion of the pipe (injection trumpet) can be dispensed with.
  • FIG 4 shows a further embodiment of the present invention, in which the porous medium 8 is screwed into the coolant line pipe 9 .
  • the porous medium 8 is provided with a thread 11 on its radial lateral surface. It is thus conceivable on the one hand to sinter the porous medium 8 in a sleeve with an internal rolled thread or on the other hand to sinter the thread itself.
  • the mating thread 12 of the enclosing coolant line pipe 9 can be pressed into the pipe itself, which can consist of a soft aluminum or copper material, similar to the aluminum screw cap of a glass bottle.
  • a notch 13 e.g. slot or cross slot

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Kältemittelkreislauf, wobei der Kältemittelkreislauf eine Kältemittelleitung zum Führen eines Kältemittels, einen Verdichter zum Verdichten des Kältemittels, einen Verflüssiger zum Verflüssigen des Kältemittels, einen inneren Wärmeübertrager zum Wärmeaustausch zwischen einer Hochdruckseite und einer Saugleitung des Kompressors, und eine Expansionseinheit zum Entspannen des Kältemittels, einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels umfasst, wobei die Expansionseinheit ein für Kältemittel durchlässiger poröser Körper ist oder einen solchen umfasst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinheit stromabwärts des inneren Wärmeübertragers und stromaufwärts des Verdampfers angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Kältemittelkreislauf, der eine Kältemittelleitung umfasst und in dem ein Verflüssiger und ein stromabwärts des Verflüssigers befindlicher Verdampfer angeordnet ist, wobei stromaufwärts des Verdampfers zumindest eine Expansionseinheit angeordnet ist, in der das Kältemittel bei Durchströmung entspannt wird.
  • Herkömmliche Kältemittelkreisläufe bekannter Kühl- bzw. Gefriergeräte umfassen einen Verflüssiger, einen Verdampfer sowie eine zwischen Verflüssiger und Verdampfer angeordnete Expansionseinheit in Form einer Kapillare. Nach dem Durchströmen des Verdampfers gelangt das Kältemittel zum Kompressor, wird dort verdichtet und mittels des Kompressors wieder in den Verflüssiger gefördert.
  • Im Betrieb solcher Kühl- bzw. Gefriergeräte kann das Problem entstehen, dass Geräusche auftreten, die durch die Kältemittelströmung im Kältemittelkreislauf verursacht werden. Um dem entgegenzuwirken, sind beispielsweise bei sogenannten Rollbond oder Z-Bondverdampfern die Kanäle so ausgebildet, dass sich möglichst geringe Strömungsgeräusche einstellen. Dies kann durch Bypass-Kanäle, parallele Kanalstrukturen, unterschiedliche bzw. angepasste Rohrquerschnitte etc. erreicht werden. Des Weiteren ist es bekannt, durch eine geeignete Einspritzgeometrie, wie beispielsweise eine trompetenförmige Ausgestaltung (Einspritztrompete) des Übergangsbereichs zwischen Kapillare und Verdampfer in diesem Bereich Geräusche möglichst zu vermeiden.
  • Auch ist es bekannt, die Austrittsöffnung der Kapillare so zu gestalten, dass sich eine möglichst gerundete Austrittsöffnung ohne Grate ergibt.
  • Zudem gibt es im Stand der Technik auch erste Bestrebungen, die Expansionseinheit durch einen porösen Körper auszubilden, der für ein Kältemittel durchlässig ist. Hierdurch wird sich eine Geräuschverringerung versprochen, wobei diese jedoch noch nicht zufriedenstellend erreicht werden kann.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühl- bzw. Gefriergerät der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die im Rahmen der Strömung des Kältemittels hervorgerufenen Geräusche weiter verringert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass sich in der Kältemittelleitung zwischen einem inneren Wärmeübertrager und einem Verdampfer die Expansionseinheit befindet, die den porösen Körper umfasst oder aus diesem gebildet ist.
  • Nach der Erfindung ist demnach vorgesehen, dass ein erfindungsgemäßes Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Kältemittelkreislauf versehen ist, wobei der Kältemittelkreislauf eine Kältemittelleitung zum Führen eines Kältemittels, einen Verdichter zum Verdichten des Kältemittels, einen Verflüssiger zum Verflüssigen des Kältemittels, einen inneren Wärmeübertrager zum Wärmeaustausch zwischen einer Hochdruckseite und einer Saugleitung des Kompressors, eine Expansionseinheit zum Entspannen des Kältemittels, und einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels umfasst, wobei die Expansionseinheit ein für flüssiges Kältemittel durchlässiger poröser Körper ist oder einen solchen umfasst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinheit stromabwärts des inneren Wärmeübertragers und stromaufwärts des Verdampfers angeordnet ist.
  • Dem Fachmann ist dabei bewusst, dass der Kältemittelkreislauf ausgehend vom Verdichter, typischerweise einem Kompressor, zum Verflüssiger, der Hochdruckseite des inneren Wärmeübertragers der Expansionseinheit, dem Verdampfer, der Niederdruckseite des inneren Wärmeübertragers und wieder zurück zum Verdichter verläuft.
  • Die Hochdruckseite des Kühlmittelkreislaufs erstreckt sich dabei ausgehend von der Hochdruckseite des Verdichters typischerweise mindestens hin bis zum Verdampfer, an dessen Ausgang sich dann typischerweise die Niederdruckseite bzw. die Saugleitung des Verdichters anschließt.
  • Dabei hat sich in Bezug auf die Anordnungsposition der Expansionseinheit, die durch einen für flüssiges Kältemittel durchlässigen porösen Körper gebildet ist, als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn diese stromabwärts des inneren Wärmeübertragers und stromaufwärts des Verdampfers angeordnet ist.
  • Ordnet man die Expansionseinheit auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislauf in dem Bereich zwischen dem inneren Wärmeübertrager und dem Verdampfer an, ergeben sich besonders geringe Geräusche bei der Expansion des Kältemittels.
  • Nach einer Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass der poröse Körper der Expansionseinheit gleichzeitig eine Fluidexpansion und eine störgeräuschmildernde Strömungshomogenisierung bewirkt. Es ist nach dieser Fortbildung nicht so, dass das poröse Medium, bzw. der poröse Körper nur der störgeräuschmildernde Fluidhomogenisierung dient und keine explizite Fluiddrosselung bewirkt, die beispielsweise durch einen nicht-porösen Körper vorgenommen wird, sondern eine Fluidexpansion und eine störgeräuschmildernde Strömungshomogenisierung bewirkt.
  • Demnach kann nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die Expansionseinheit einstückig ausgeformt ist. Es ist also möglich, dass die Expansionseinheit lediglich aus einem porösen Körper besteht, der in den Kältemittelkreislauf eingebracht ist und durch welchen das Kältemittel hindurchströmen muss.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Expansionseinheit im Austrittsbereich des inneren Wärmeübertragers, vorzugsweise direkt am Austrittsbereich des inneren Wärmeübertragers, angeordnet ist.
  • Nach der Erfindung kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Expansionseinheit in einem Übergangsrohrstück, das einen Querschnittsübergang zwischen dem inneren Wärmeübertrager und einem Verdampferrohr vollzieht, angeordnet ist, wobei vorzugsweise das Übergangsrohrstück konisch ausgeformt ist.
  • Weiter kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Expansionseinheit im Eingangsbereich des Verdampfers, vorzugsweise direkt am Eingang des Verdampfers, angeordnet ist.
  • Nach einer weiteren optionalen Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Expansionseinheit innerhalb des Verdampfers, vorzugsweise im Strömungskanal einer Verdampfer-Rollbondplatine, eines Rohr-auf-Blech-Verdampfers, eines Lamellenverdampfers oder eines gewickelten Verdampfers angeordnet ist.
  • Alternativ und/oder zusätzlich kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Expansionseinheit in ein Rohr eingepresst ist, wobei vorzugsweise der poröse Körper wie auch das Rohr eine zylindrische Form aufweisen, der poröse Körper eine zylindrische Form und das Rohr eine konische Form aufweist oder der poröse Körper wie auch das Rohr eine konische Form aufweisen. Das Rohr kann dabei Teil der Kältemittelleitung sein, sodass sämtliches durch den Kältemittelkreislauf strömendes Kältemittel durch den porösen Körper hindurchströmen muss.
  • Wenn die Kältemittelrohrleitung genau wie auch das poröse Medium bzw. der poröse Körper selbst eine zylindrische Form aufweist ist es von Vorteil für einen dichtenden Einpressvorgang, wenn der poröse Körper ein geringes Übermaß aufweist. Um den Einpressvorgang zu erleichtern, kann es ferner von Vorteil sein, wenn der poröse Körper eine Einführ- bzw. Zentrierschräge besitzt, um das Einpressen des porösen Körpers in die Kältemittelrohrleitung zu vereinfachen. Beispielsweise kann der poröse Körper an einem seiner Enden abgerundet oder mit einer Fase am Kantenbereich versehen sein.
  • Wenn der poröse Körper eine zylindrische Form und das Rohr eine konische Form aufweist, zentriert sich der poröse Körper aufgrund der konischen Rohrform von selbst. Die vorstehenden Ausgestaltungen von dem porösen Körper wie auch dem Kältemittelrohr treten beispielsweise in dem Verbindungsrohr zwischen dem inneren Wärmeübertrageraustritt und dem Verdampfereintritt auf, bei dem das Verbindungsrohr seinen Querschnitt langsam aufweitet.
  • Wenn der poröse Körper genau wie das Kältemittelrohr eine konische Form aufweist, hat dies gegenüber den vorstehend diskutierten Ausgestaltungen den Vorteil, dass auf der radialen Mantelfläche des porösen Körpers eine gleichförmigere Flächenpressung auftritt.
  • Nach einer weiteren optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Rohr auf die Expansionseinheit gepresst ist, wobei vorzugsweise der poröse Körper wie auch das Rohr eine zylindrische Form aufweisen. Dabei ist der poröse Körper in einer Stützhülse angeordnet, deren Länge diejenige des poröse Körpers übersteigt und im Bereich der überschießenden Länge an eine die Stützhülse umschließenden Wand des Rohrs angepressten ist oder der poröse Körper an einer seiner Außenumfangsflächen direkt im porösen Körper selbst oder an einer den porösen Körper aufnehmenden Hülse ein Gewinde aufweist, das mit einem entsprechenden am Innenumfang des Rohrs angeordneten Gegengewinde in Verbindung bringbar ist.
  • Wenn also das Kühlmittelrohr auf die Expansionseinheit gepresst ist und der poröse Körper genau wie das Rohr zylindrisch ausgeformt ist, kann die poröse Expansionseinheit mit ausreichend Spiel in das Rohr eingelegt werden, sodass das Rohr von außen an den porösen Körper angepresst und mit diesem formschlüssig verbunden ist.
  • Nach einer vorteilhaften Variante kann dabei vorgesehen sein, dass beim Einlegen des porösen Körpers ein Einschubbegrenzer in dem Kühlmittelrohr vorgesehen ist, beispielsweise eine radiale umlaufende Kerbe, eine- ein-/zweiseitigen Nut oder eine ein-/zweiseitigen Dornpressung, um die Einschubtiefe vorzugeben.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Expansionseinheit in Form des porösen Körpers in eine dünnwandige Hülse gesintert wird, wobei die Länge der Hülse größer als die des porösen Körpers ist. Der Bereich der Hülse der nicht durch den porösen Körper (Sintermedium) bedeckt ist, kann dann von innen nach außen an die die Hülse umgebende Kühlmittelrohrwand angepresst werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass sich hierdurch gleichzeitig die zwischen innerem Wärmeübertrager und Verdampfer benötigte Querschnittserweiterung der Kühlmittelrohrleitung ausführen lässt und auf eine konische Rohrerweiterung (Einspritztrompete) verzichtet werden kann.
  • Wird der poröse Körper an seiner radialen Mantelfläche mit einem Gewinde versehen, so ist es einerseits denkbar, den porösen Körper in eine Hülse mit innenstehendem, gewalztem Gewinde oder andererseits das Gewinde selbst zu sintern. Das Gegengewinde des umschließenden Kühlmittelrohres könnte, ähnlich wie bei einem Alu-Schraubverschluss einer Glasflasche, in das weiche Material des Kältemittelrohres (beispielsweise Aluminium- oder Kupfermaterial) gepresst werden.
  • Nach einer vorteilhaften Fortbildung der vorliegenden Erfindung kann dabei vorgesehen sein, dass an einer oder beiden Stirnseiten des porösen Körpers eine Kerbung (Schlitz oder Kreuzschlitz) vorgesehen ist, um den porösen Körper in das Rohr einschrauben zu können. Die Kerbung kann beispielsweise mittels der entsprechenden Formgebung beim Sintern eingebracht werden.
  • Demnach kann also nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass der poröse Körper eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, an seiner Außenumfangsfläche ein Gewinde besitzt und/oder an einer seiner beiden Stirnseiten eine Kerbe zum Einschrauben des porösen Körpers aufweist.
  • Ganz allgemein ist bei der Verbindung von dem porösen Körper und der Kühlmittelrohrleitung darauf zu achten, dass das Kühlmittelfluid durch das poröse Medium hindurch und nicht innerhalb eines verbleibenden Spalts zwischen dem porösen Körper und der den Körper umschließenden Rohrwand vorbeiströmt. In einem solchen Fall eines Leckagemassenstroms an dem porösen Körper bzw. der Expansionseinheit, vorbei, wäre die definierte Kältemittelexpansion nicht mehr gewährleistet.
  • An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe "ein" und "eine" nicht zwingend auf genau eines der Elemente verweisen, wenngleich dies eine mögliche Ausführung darstellt, sondern auch eine Mehrzahl der Elemente bezeichnen können. Ebenso schließt die Verwendung des Plurals auch das Vorhandensein des fraglichen Elementes in der Einzahl ein und umgekehrt umfasst der Singular auch mehrere der fraglichen Elemente.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen:
    • Fig. 1a:
    eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Kältem ittelkreislaufs,
    Fig. 1b:
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kältem ittelkreislaufs,
    Fig. 2a-c:
    unterschiedliche schematische Darstellungen, bei dem der poröse Körper in ein zylindrisches Kältemittelrohr eingepresst wird,
    Fig. 3a-b:
    unterschiedliche schematische Darstellungen, bei dem das Kältemittelrohr auf den porösen Körper aufgepresst wird, und
    Fig. 4:
    eine schematische Darstellung, bei dem der poröse Körper mit einem Gewinde in ein mit einem Gegengewinde versehenes Kältemittelrohr eingeschraubt wird.
  • Fig. 1a zeigt einen herkömmlichen Kältemittelkreislauf 1, bei dem eine Kältemittelleitung 2 einen Verdichter 3, einen Verflüssiger 4 und einen Verdampfer 7 verbindet. Der Verdampfer 7 führt das Kältemittel dann an die Saugseite des Verdichters 3. Zwischen dem Verflüssiger 4 und dem Verdampfer 7 ist zudem eine Expansionseinheit 6 (im vorliegenden Fall eine Kapillare) vorgesehen. Darüber hinaus gibt es einen inneren Wärmeübertrager 5, bei dem ein vom Verdampfer 7 stromabwärtiger Teil der Kältemittelleitung 2 (also der Saugleitung) mit der Hochdruckseite in einer wärmetauschenden Verbindung steht.
  • Die Vorteile einer solchen inneren Wärmeübertragung liegen in einer dadurch erreichbaren verbesserten Kälteleistung des Verdampfers.
  • Fig. 1b zeigt einen erfindungsgemäßen Kältemittelkreislauf 1, bei dem eine Kältemittelleitung 2 einen Verdichter 3, einen Verflüssiger 4 und einen Verdampfer 7 verbindet. Der Verdampfer 7 führt das Kältemittel dann an die Saugseite des Verdichters 3. Darüber hinaus gibt es einen inneren Wärmeübertrager 5, bei dem ein vom Verdampfer 7 stromabwärtiger Teil der Kältemittelleitung 2 (also der Saugleitung) mit der Hochdruckseite in einer wärmetauschenden Verbindung steht.
  • Die Anordnung der Expansionseinheit 6, die nach der Erfindung durch einen porösen Körper gebildet ist oder diesen umfasst, ist dabei zwischen Verflüssiger 4 und Verdampfer 7 stromabwärts des inneren Wärmeübertragers 5 vorgesehen.
  • Hierdurch lassen sich besonders geringe Geräusche beim Expandieren des Kältemittels erreichen.
  • Fig. 2a bis Fig. 2c zeigen verschiedene Möglichkeiten, wie der poröse Körper 8 (auch genannt: poröses Medium) in ein zylindrisch ausgeformtes Kühlmittelleitungsrohr 9 eingepresst werden kann.
  • Fig. 2a zeigt eine Konfiguration, bei der das poröse Medium 8 genau wie das Kühlmittelleitungsrohr 9 zylindrisch ausgeformt ist. In einem ersten Schritt, der in Fig. 2A durch eine in einem Kreis dargestellte Ziffer 1 gekennzeichnet ist, wird das poröse Medium 8 mit einer gewissen Kraft in das Kühlmittelleitungsrohr 9 eingedrückt. Dabei ist das poröse Medium 8 mit einem geringen Übermaß versehen, sodass bei dem Eindrücken eine Klemmwirkung zwischen dem porösen Medium 8 und dem Kühlmittelleitungsrohr 9 besteht. Um das Einpressen des porösen Mediums 8 in das Kühlmittelleitungsrohr 9 zu vereinfachen, kann das poröse Medium 8 eine Einführ-/Zentrierschräge besitzen, die beispielsweise durch eine Fase, eine Abrundung oder dergleichen an der Stirnseite des porösen Mediums 8 umgesetzt sein kann.
  • Im unteren Teil der Fig. 2a erkennt man dann das in das Kühlmittelleitungsrohr 9 eingepresst poröse Medium 8. Links davon erkennt man unterschiedliche Ausgestaltungen der Einführ-/Zentrierschräge an dem porösen Medium 8.
  • Fig. 2b zeigt eine Konfiguration, bei dem das poröse Medium 8 zylindrisch ausgeformt ist und das Kühlmittelleitungsrohr 9 einen konischen Verlauf besitzt. Beispielsweise kann das poröse Medium 8 in das querschnittserweiternde Verbindungsrohr zwischen dem inneren Wärmeübertrageraustritt und dem Verdampfereintritt gepresst werden. Aufgrund der konischen Rohrform zentriert sich das poröse Medium 8 von selbst, sodass gegenüber der in Fig. 2a beschriebenen Gestaltung eine Zentrierschräge nicht erforderlich ist. Wie in Fig. 2b dargestellt, kann das Kühlmittelleitungsrohr 9 aus einem nachgiebigen Material gebildet sein, dass sich an die Außenkontur des porösen Mediums 8 anpasst.
  • Fig. 2c beschreibt den Fall, in dem sowohl das poröse Medium 8 wie auch das Kühlmittelleitungsrohr 9 eine konische Form aufweist. Dies hat gegenüber dem in Fig. 2b beschriebenen Fall den Vorteil, dass auf der Mantelfläche des porösen Mediums 8 eine gleichförmigere Flächenpressung wirkt.
  • Fig. 3a und Fig. 3b zeigen den Fall, in dem das Kühlmittelleitungsrohr 9 auf das poröse Medium 8 gepresst wird. Durch das Pressen wird das Kühlmittelleitungsrohr 9 in seinem Durchmesser verringert und klemmt das eingelegte poröse Medium fest.
  • Fig. 3a zeigt das Aufpressen des Kühlmittelleitungsrohr 9 auf das poröse Medium 8. Dabei wird in einem ersten Schritt das poröse Medium 9 in das Kühlmittelleitungsrohr 9 eingeführt. Der Durchmesser des Kühlmittelleitungsrohr 9 ist dabei so dimensioniert, dass es ein ausreichendes Spiel zwischen dem Außenumfang des porösen Mediums 8 und dem Innenumfang des Kühlmittelleitungsrohr 9 gibt. Um nun das poröse Medium 8 in dem Kühlmittelleitungsrohr 9 zu fixieren, wird eine radial nach innen gerichtete Kraft auf die Außenseite des Kühlmittelleitungsrohrs 9 ausgeübt, die zu einer Verformung des Kühlmittelleitungsrohrs 9 führt. Dadurch wird das poröse Medium 8 mit dem Kühlmittelleitungsrohr 9 formschlüssig verbunden. Beim Einlegen des porösen Mediums 8 kann die Einschubtiefe durch einen Einschubbegrenzer (beispielsweise eine radiale, umlaufende Kerbe, eine ein- oder zweiseitige Nut oder eine ein- oder zweiseitige Dornpressung) festgelegt werden. Der Einschubbegrenzer verhindert das Durchrutschen des porösen Mediums 8 beim Einlegen in das Kühlmittelleitungsrohr 9. Dadurch wird sichergestellt, dass das poröse Medium 8 an einer vorbestimmten Stelle angeordnet ist, sodass das Zusammenpressen des Kühlmittelleitungsrohrs 9 die gewünschte Befestigungswirkung mit dem porösen Medium 8 bewirkt.
  • Als bevorzugtes Material für das Kühlmittelleitungsrohr 9 kommt dabei insbesondere ein Metall infrage. Als poröse Medium 8 kommt beispielsweise ein Sintermetallwerkstoff in Betracht.
  • Fig. 3b zeigt eine weitere Ausgestaltung, wie das poröse Medium 8 in das Kühlmittelleitungsrohr 9 verpresst wird. Dabei wird zunächst das poröse Medium in eine Hülse 10 gesintert, deren Länge größer ist als die des porösen Mediums 8. Der überstehende Bereich der Hülse kann nach einem Einlegen in das Kühlmittelleitungsrohr 9 von innen nach außen an die umschließende Rohrwand 9 angepresst werden. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass sich hierdurch gleichzeitig die an der Systemstelle zwischen inneren Wärmeübertrager und Verdampfer benötigte Querschnittserweiterung der Rohrleitung ausführen lässt und auf die konische Rohrerweiterung (Einspritztrompete) verzichtet werden kann.
  • Fig. 4 zeigt eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, bei der das poröse Medium 8 in das Kühlmittelleitungsrohr 9 eingeschraubt wird.
  • Dabei ist vorgesehen, dass das poröse Medium 8 an seiner radialen Mantelfläche mit einem Gewinde 11 versehen ist. So ist es einerseits denkbar, dass poröse Medium 8 in eine Hülse mit innenstehendem gewalztem Gewinde oder andererseits das Gewinde selbst zu sintern. Das Gegengewinde 12 des umschließenden Kühlmittelleitungsrohrs 9 kann dabei, ähnlich wie beim Alu-Schraubverschluss einer Glasflasche, in das Rohr selbst, das aus einem weichen Aluminium- oder Kupfermaterial bestehen kann, gepresst werden. Um das poröse Medium 8 in das Kühlmittelleitungsrohr 9 einschrauben zu können, kann vorteilhafterweise an einer oder beiden Stirnseiten eine Kerbung 13 (bspw. Schlitz oder Kreuzschlitz) vorgesehen sein, die mittels der entsprechenden Formgebung beim Sintern eingebracht wird.
  • Allen unterschiedlichen Ausführungsformen ist gemein, dass darauf zu achten ist, dass kein Fluid an dem porösen Medium 8 vorbeiströmen kann, sondern sämtlich durch das poröse Medium 8 hindurch strömen muss. Ist dies nämlich nicht der Fall kommt es zu einem Leckagestrom, der dafür sorgt, dass die definierte Kältemittelexpansion des porösen Bauteils nicht mehr gewährleistet ist.

Claims (10)

  1. Kühl- und/oder Gefriergerät mit einem Kältemittelkreislauf, wobei der Kältemittelkreislauf umfasst:
    eine Kältemittelleitung zum Führen eines Kältemittels,
    einen Verdichter zum Verdichten des Kältemittels,
    einen Verflüssiger zum Verflüssigen des Kältemittels,
    einen inneren Wärmeübertrager zum Wärmeaustausch zwischen einer Hochdruckseite und einer Saugleitung des Kompressors,
    eine Expansionseinheit zum Entspannen des Kältemittels, und
    einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels, wobei
    die Expansionseinheit ein für Kältemittel durchlässiger poröser Körper ist oder einen solchen umfasst,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Expansionseinheit stromabwärts des inneren Wärmeübertragers und stromaufwärts des Verdampfers angeordnet ist.
  2. Kühl- und/oder Gefriergerät nach dem vorhergehenden Anspruch 1, wobei der poröse Körper der Expansionseinheit gleichzeitig eine Fluidexpansion und eine störgeräuschmildernde Strömungshomogenisierung bewirkt.
  3. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Expansionseinheit einstückig ausgeformt ist.
  4. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Expansionseinheit im Austrittsbereich des inneren Wärmeübertragers, vorzugsweise direkt am Austrittsbereich des inneren Wärmeübertragers, angeordnet ist.
  5. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, wobei die Expansionseinheit in einem Übergangsrohrstück, das einen Querschnittsübergang zwischen dem inneren Wärmeübertrager und einem Verdampferrohr vollzieht, angeordnet ist, wobei vorzugsweise das Übergangsrohrstück konisch ausgeformt ist.
  6. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, wobei die Expansionseinheit im Eingangsbereich des Verdampfers, vorzugsweise direkt am Eingang des Verdampfers, angeordnet ist.
  7. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, wobei die Expansionseinheit innerhalb des Verdampfers, vorzugsweise im Strömungskanal einer Verdampfer-Rollbondplatine, eines Rohr-auf-Blech-Verdampfers, eines Lamellenverdampfers oder eines gewickelten Verdampfers angeordnet ist.
  8. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Expansionseinheit in ein Rohr eingepresst ist, wobei vorzugsweise der poröse Körper wie auch das Rohr eine zylindrische Form aufweisen, der poröse Körper eine zylindrische Form und das Rohr eine konische Form aufweist oder der poröse Körper wie auch das Rohr eine konische Form aufweisen.
  9. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Rohr auf die Expansionseinheit gepresst ist, wobei vorzugsweise der poröse Körper wie auch das Rohr eine zylindrische Form aufweisen, der poröse Körper in einer Stützhülse angeordnet ist, deren Länge diejenige des poröse Körpers übersteigt und im Bereich der überschießenden Länge an eine die Stützhülse umschließenden Wand des Rohrs angepressten ist oder der poröse Körper an einer seiner Außenumfangsflächen direkt im porösen Körper selbst oder an einer den porösen Körper aufnehmenden Hülse ein Gewinde aufweist, das mit einem entsprechenden am Innenumfang des Rohrs angeordneten Gegengewinde in Verbindung bringbar ist.
  10. Kühl- und/oder Gefriergerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der poröse Körper eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, an seiner Außenumfangsfläche ein Gewinde besitzt und an einer seiner beiden Stirnseiten eine Kerbe zum Einschrauben des porösen Körpers aufweist.
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