WO2011061070A2 - Kältegerät mit einer rollbond-anordnung - Google Patents

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WO2011061070A2
WO2011061070A2 PCT/EP2010/066899 EP2010066899W WO2011061070A2 WO 2011061070 A2 WO2011061070 A2 WO 2011061070A2 EP 2010066899 W EP2010066899 W EP 2010066899W WO 2011061070 A2 WO2011061070 A2 WO 2011061070A2
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rollbond
refrigerant
arrangement
folded
refrigerating appliance
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PCT/EP2010/066899
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Stefan Holzer
Andreas Renner
Markus Spielmannleitner
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BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
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    • F28D1/047—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0477—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag
    • F28D1/0478—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag the conduits being bent in a serpentine or zig-zag the conduits having a non-circular cross-section
    • 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
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/022—Evaporators with plate-like or laminated elements
    • F25B39/024—Evaporators with plate-like or laminated elements with elements constructed in the shape of a hollow panel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F28F1/128—Fins with openings, e.g. louvered fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration appliance, in particular a domestic refrigeration appliance, with a rollbond arrangement which can be filled with a refrigerant.
  • a refrigeration appliance in particular a domestic refrigeration appliance
  • a rollbond arrangement which can be filled with a refrigerant.
  • heat exchangers are used for evaporation or liquefaction of a refrigerant.
  • Known heat exchangers usually comprise refrigerant passages which are formed by the refrigerant streamable meandering tube coils.
  • the production of such heat exchangers is complicated and expensive.
  • Under refrigeration device is in particular a household refrigeration appliance understood, ie a
  • Rollbond arrangement can be improved by lamellar elements.
  • rollbond arrangement refers to the result of the above
  • the Rollbond board can be folded meandering before or after the formation of the refrigerant channels and provided with at least one fin element, whereby a provided with wavy ribs Rollbond arrangement can arise.
  • the lamellar elements can be arranged, for example, between the waves or ribs or turns, so that, for example, one or more lamellar elements are arranged between opposite sections of the same folded refrigerant channel.
  • the Lammelenide can be arranged in the folds of the meandering folded Rollbond arrangement.
  • the rollbond arrangement need not be folded. In this case, the
  • the rollbond arrangement is a rollbond evaporator or a rollbond condenser and can be used, for example, in refrigeration appliances, in particular in household refrigerators.
  • Folding sections has formed folding gaps, which also extend in the extension direction.
  • Lamella elements are arranged, which are each folded perpendicular to a flow direction of the refrigerant through the adjacent folding sections and in the space one behind the other and / or one above the other and / or stacked and / or side by side, for example offset with respect to each other, are arranged. This ensures that a gap can be filled more efficiently with shorter, successively arranged and / or stacked fin elements.
  • the lamellar element is folded with a plurality of folds, which may each have a predetermined geometric shape, for example a rectangular or a rounded or a
  • the lamellar element is provided with at least one section of the rollbond arrangement carrying the refrigerant, in particular with at least one refrigerant channel of the rollbond arrangement, for example by means of a
  • thermally conductive bond connected for example, serve the base surface.
  • an inlet-side flow cross section of the rollbond arrangement is greater than an outlet-side flow cross section of the rollbond arrangement.
  • a turbulent flow of the refrigerant is generated, which enables improved heat transfer.
  • the Rollbond arrangement may for example have a plurality of refrigerant channels, wherein in each case a number of
  • Refrigerant channels is combined to one or more refrigerant channels, whereby an increase of the turbulence generating flow resistance is achieved.
  • the lamellar element is folded in a folding direction, which may be predetermined by the progression of the folds of the lamellar element, wherein a fan for applying the Rollbond arrangement with a
  • Air flow is provided perpendicular to the folding direction, which favors efficient heat exchange.
  • the at least one fin element is folded and slotted, wherein the slots penetrate an air flow, which
  • the refrigeration appliance is a household refrigeration appliance designed for refrigeration capacities below 200 watts.
  • the invention relates to a rollbond method for
  • Producing a rollbond arrangement in particular for producing a rollbond condenser or a rollbond evaporator, for a refrigeration appliance, in particular for a domestic refrigeration appliance, with at least one refrigerant channel formed between two compressed metal sheets, in particular aluminum sheet metal sheets, arranging, in particular by thermally conductive adhesive bonding A fin element on a surface portion, in particular on a surface portion of an upper surface of the refrigerant channel, and folding the compressed sheet metal sheets after forming the refrigerant channel and before or after arranging the at least one fin element to obtain the Rollbond arrangement.
  • FIG. 2 shows a rollbond arrangement
  • FIG. FIG. 3 shows a rollbond arrangement
  • FIG. 4 shows a lamella element
  • 6 shows a rollbond arrangement
  • the rollbond arrangement 101 can be swept in the direction of the course of the coolant channel 105.
  • the folds of the roll-bond arrangement can be formed meander-shaped or snake-shaped.
  • the lamellar elements 107 and 109 can also be folded meander-shaped or snake-shaped.
  • Slat element on a Rollbond board are preferably flat design to ensure efficient heat transfer.
  • Interspace be stacked on top of each other, creating rectangular
  • Cross-sectional areas 615 arise.
  • the Rollbond arrangement When installed, the Rollbond arrangement can preferably be traversed from bottom to top of cold air, which either exploited the natural convection or, if this is not sufficient, a fan can be used.
  • Lamella elements 713 for example, aluminum fins, are arranged.
  • the fin elements 713 are provided with slots, for example, to facilitate passage of the air flow.
  • FIG. 8 shows a rollbond arrangement 801 with folded refrigerant channels 803 and gaps 805 in which fin elements 807 are arranged.
  • Lamella elements 807 are folded in a folding direction, which is, for example, perpendicular to a folding direction of the refrigerant channels 803. Further, a fan 809 is provided which generates an air flow which is both perpendicular to the
  • a Rollbond board which may comprise compressed sheet metal arches, for example, be inflated on both sides or on one side, in each case inflated Rollbond boards, the respective smooth side can be fully occupied with lamellar elements, while the raised refrigerant channels not with Slats are occupied.
  • Refrigerant channels are placed so that they are optimally adapted to the free or convection forced by a fan. Due to the resulting large surface area, high heat transfer performance is achieved. Furthermore, different power levels are easily scalable. The rollbond arrangement is also efficient to manufacture because it has easy-to-process items and few soldering operations in the Essentially in the entry and in the exit area are required. This overall energy savings is possible.
  • the bends or folds of the Rollbond board or the refrigerant channels are particularly advantageous if there is not enough space available for a stretched shape of the arrangement.
  • the smooth side of the Rollbond arrangement may be glued with lamellar elements.
  • Rollbond arrangement to be constant. According to a further embodiment, the rollbond arrangement may have different flow resistances
  • FIG. 9 shows a rollbond arrangement 901 in a "deployed" state with a refrigerant inlet region 903, which via a transition region 905 into a
  • Refrigerant channels 913 passes.
  • three refrigerant channels 907 go into, for example, two refrigerant channels 913, whereby a change in the
  • Flow resistance can be brought about.
  • the cross-section of the superordinate refrigerant channel with the refrigerant channels 907, 913 can be adapted, for example, to a two-phase flow.
  • Refrigerant channel since at the inlet 903, i. at the inlet of the refrigerant, in particular in the case of a condenser flows almost 100% gas with a large specific volume, which requires an enlarged cross-section. Condensation, however, reduces the specific volume because the proportion of gas decreases and the proportion of liquid increases.
  • outlet 917 i. At the outlet, preferably 100% liquid and 0% gas exit, so that there the optimal cross section may be smaller than the inlet side cross section.
  • Cross-section matching can be efficiently achieved using the Rollbond method. It can be realized within certain limits by choosing the channel width between, for example, 5 and 12 mm for example, the same channel height.
  • a plurality of channels 907 may be connected in parallel and reduced towards the outlet 917, whereby the desired turbulence may arise.
  • the outer edge 303 of the Rollbond board is preferably not with
  • Lamella elements occupied in order to achieve a space for the homogenization of the air flow The entire assembly is folded before or after the gluing operation to achieve a compact rollbond arrangement. In the bending operation, minimum radii are preferably maintained, so that the refrigerant channels are not pressed.
  • the refrigerant channels may for example be arranged so that from an inlet area to the outlet area results in a continuous gradient, so that, for example, the liquefied refrigerant can flow to the outlet area.
  • the channel cross section on the inlet side of the inlet in particular in the case of gaseous refrigerants or at high flow velocities, may be greater than on the outlet side at the outlet, where, for example, liquid refrigerant or low flow velocities are to be expected.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einer Rollbond-Anordnung (101), welche mit einem Kältemittel beströmbar ist, wobei die Rollbond-Anordnung (101) zur Vergrößerung ihrer Außenoberfläche mit zumindest einem Lamellenelement (115) versehen ist.

Description

Kältegerät mit einer Rollbond-Anordnung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einer Rollbond-Anordnung, welche mit einem Kältemittel beströmbar ist. Zur Temperaturreduktion in Kältegeräten, insbesondere in Haushaltskältegeräten, werden Wärmetauscher zur Verdampfung oder zur Verflüssigung eines Kältemittels eingesetzt. Bekannte Wärmetauscher umfassen üblicherweise Kältemittelkanäle, welche durch das Kältemittel beströmbare, mäanderförmig gelegte Rohrschlangen gebildet sind. Die Herstellung derartiger Wärmetauscher ist jedoch aufwändig und kostenintensiv.
Wesentlich herstellungseffizientere Wärmetauscher sind in der DE 197 51 768 A1 beschrieben. Darin wird vorgeschlagen, zur Erzeugung von Kältemittelkanälen auf das Rollbond-Verfahren zurückzugreifen. Hierbei werden zwei Bleche, beispielsweise zwei Aluminiumbleche, durch Walzen homogen miteinander verbunden, wobei der Verlauf der Kältemittelkanäle durch eine im Siebdruck aufgetragene Paste bestimmt wird. Die Kältemittelkanäle werden anschließend unter Druck aufgeweitet, wodurch mehrere parallele Kältemittelkanäle entstehen können. Die resultierende Anordnung wird dann in Längsrichtung der Kältemittelkanäle gefaltet, wodurch eine mäanderförmige Struktur entsteht.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die thermischen Eigenschaften eines mittels des Rollbond-Verfahrens herstellbaren Wärmetauschers der vorgenannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Unter Kältegerät wird insbesondere ein Haushaltskältegerät verstanden, also ein
Kältegerät das zur Haushaltsführung in Haushalten oder im Gastronomiebereich eingesetzt wird, und insbesondere dazu dient Lebensmittel und/oder Getränke bei bestimmten Temperaturen zu lagern, wie beispielsweise ein Kühlschrank, ein
Gefrierschrank, eine Kühlgefrierkombination, eine Gefriertruhe oder ein Weinkühlschrank. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die thermischen Eigenschaften eines mithilfe des Rollbond-Verfahrens hergestellten Wärmetauschers durch eine
Vergrößerung der Außenoberfläche der durch das Rollbond-Verfahren erzeugten
Rollbond-Anordnung durch Lamellenelemente verbessert werden können. Dabei bezeichnet der Begriff "Rollbond-Anordnung" das Ergebnis des vorstehend
beschriebenen Rollbond-Verfahrens, bei dem in zusammengepressten Blechen, welche eine Rollbond-Platine bilden, Kältemittelkanäle aufgeblasen werden. Die Rollbond-Platine kann vor oder nach der Ausbildung der Kältemittelkanäle mäanderförmig gefaltet und mit zumindest einem Lamellenelement versehen werden, wodurch eine mit wellenförmig gelegten Rippen versehene Rollbond-Anordnung entstehen kann. Die Lamellenelemente können beispielsweise zwischen den Wellen oder Rippen oder Windungen angeordnet werden, so dass beispielsweise zwischen gegenüberliegenden Abschnitten desselben gefalteten Kältemittelkanals ein oder mehrere Lamellenelemente angeordnet sind. Mit anderen Worten ausgedrückt können die Lammelenelemente in den Falten der mäanderförmig gefalteten Rollbond-Anordnung angeordnet werden. Die Rollbond- Anordnung muss jedoch nicht gefaltet sein. In diesem Falle können die
Lammelenelemente eine der Oberflächen der Rollbond-Anordnung zumindest teilweise bedecken. Die Kältemittelkanäle können sich in beiden Fällen auslassseitig zumindest teilweise vereinigen und einlassseitig gemeinsam mit Kältemittel gespeist werden. Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Kältegerät, insbesondere ein
Haushaltskältegerät, mit einer Rollbond-Anordnung, welche mit einem Kältemittel beströmbar ist, wobei die Rollbond-Anordnung zur Vergrößerung ihrer Außenoberfläche mit zumindest einem Lamellenelement versehen ist. Dadurch wird eine Vergrößerung der thermisch wirksamen Außenoberfläche der Rollbond-Anordnung erreicht.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Rollbond-Anordnung ein Rollbond-Verdampfer oder ein Rollbond-Verflüssiger und kann beispielsweise in Kältegeräten, insbesondere in Haushaltskältegeräten, eingesetzt werden. Die vergrößerte Außenoberfläche der
Rollbond-Anordnung erhöht dabei in vorteilhafter und herstellungseffizienter Weise die thermische Effizienz des Wärmetauschers.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Rollbond-Anordnung zumindest einen gefalteten Kältemittelkanal, wobei das Lamellenelement in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten oder gegenüberliegenden Faltungsabschnitten des gefalteten
Kältemittelkanals angeordnet ist. Der Kältemittelkanal kann beispielsweise in
Längsrichtung mäanderförmig gefaltet sein, wobei die Zwischenräume durch
Faltenzwischenräume gebildet sind. Der Kältemittelkanal kann beispielsweise in
Längsrichtung mäanderförmig gefaltet sein. Dann sind die sich gegenüberliegenden Faltungsabschnitte des gefalteten Mittelkanals beispielsweise parallel zueinander angeordnet, wobei ein seitlich halb offener rechteckiger Zwischenraum, in welchem das Lamellenelement angeordnet ist, entsteht. Bevorzugt umfasst die Rollbond-Anordnung eine Mehrzahl von gefalteten Kältemittelkanälen, welche parallel zueinander angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der Zwischenraum zumindest
abschnittsweise geradlinig entlang einer Erstreckungsrichtung, wobei das zumindest eine Lamellenelement senkrecht zu der Erstreckungsrichtung gefaltet ist und durch
Faltungsabschnitte gebildete Faltungszwischenräume aufweist, welche sich ebenfalls in die Erstreckungsrichtung erstrecken.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Rollbond-Anordnung eine Mehrzahl von parallel gefalteten Kältemittelkanälen, wobei das Lamellenelement in einem
Zwischenraum zwischen zwei benachbarten oder gegenüberliegenden
Faltungsabschnitten der parallel gefalteten Kältemittelkanäle angeordnet und senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kältemittels durch die benachbarten Faltungsabschnitte der Kältemittelkanäle fortschreitend gefaltet ist. Somit erstreckt sich das Lamellenelement in dem Zwischenraum senkrecht zu einer Faltungsrichtung der Kältemittelkanäle. Gemäß einer Ausführungsform ist in einem Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Faltungsabschnitten der parallel gefalteten Kältemittelkanäle eine Mehrzahl von
Lamellenelementen angeordnet, welche jeweils senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kältemittels durch die benachbarten Faltungsabschnitte gefaltet sind und in dem Zwischenraum hintereinander und/oder übereinander und/oder gestapelt und/oder nebeneinander, beispielsweise versetzt bezüglich einander, angeordnet sind. Dadurch wird erreicht, dass ein Zwischenraum der Länge nach mit kürzeren, hintereinander angeordneten und/oder übereinander gestapelten Lamellenelementen effizienter gefüllt werden kann. Gemäß einer Ausführungsform ist das Lamellenelement gefaltet mit einer Mehrzahl von Faltungen bzw. Falten, welche jeweils eine vorbestimmte geometrische Form aufweisen können, beispielsweise eine rechteckförmige oder eine abgerundete oder eine
trapezförmige Form, wobei die Faltungen unmittelbar aneinander anschließen oder durch einen geradlinigen Abschnitt, welcher eine Basisfläche bzw. einen Basisbereich bildet, verbunden sein können.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Lamellenelement mit zumindest einem das Kältemittel führenden Abschnitt der Rollbond-Anordnung, insbesondere mit zumindest einem Kältemittelkanal der Rollbond-Anordnung, beispielsweise mittels einer
wärmeleitenden Klebung verbunden. Zur Befestigung des Lamellenelementes kann beispielsweise die Basisfläche dienen.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein einlassseitiger Strömungsquerschnitt der Rollbond- Anordnung größer als ein auslassseitiger Strömungsquerschnitt der Rollbond-Anordnung. Dadurch wird eine turbulente Strömung des Kältemittels erzeugt, was eine verbesserte Wärmeübertragung ermöglicht. Hierzu kann die Rollbond-Anordnung beispielsweise eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen aufweisen, wobei jeweils eine Anzahl von
Kältemittelkanälen zu einem oder zu mehreren Kältemittelkanälen vereinigt wird, wodurch eine Erhöhung des die Turbulenz erzeugenden Strömungswiderstandes erreicht wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Lamellenelement in eine Faltungsrichtung gefaltet, welche durch das Fortschreiten der Faltungen des Lamellenelementes vorgegeben sein kann, wobei ein Ventilator zum Beaufschlagen der Rollbond-Anordnung mit einem
Luftstrom senkrecht zu der Faltungsrichtung vorgesehen ist, was einen effizienten Wärmeaustausch begünstigt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das zumindest eine Lamellenelement gefaltet und geschlitzt, wobei die Schlitze ein Hindurchdringen eines Luftstroms, welcher
beispielsweise durch den vorstehend genannten Ventilator erzeugt werden kann, ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Kältegerät ein Haushaltskältegerät, das für Kälteleistungen unterhalb von 200 Watt ausgelegt ist. Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Rollbond-Verfahren zum
Herstellen einer Rollbond-Anordnung, insbesondere zum Herstellen eines Rollbond- Verflüssigers oder eines Rollbond-Verdampfers, für ein Kältegerät, insbesondere für ein Haushaltskältegerät, mit Ausbilden zumindest eines Kältemittelkanals zwischen zwei zusammengepressten Blechbögen, insbesondere Aluminiumblechbögen, Anordnen, insbesondere durch wärmeleitfähiges Kleben, zumindest eines Lamellenelementes auf einem Oberflächenabschnitt, insbesondere auf einem Oberflächenabschnitt einer oberen Oberfläche des Kältemittelkanals, und Falten der zusammengepressten Blechbögen nach dem Ausbilden des Kältemittelkanals und vor oder nach dem Anordnen des zumindest einen Lamellenelementes, um die Rollbond-Anordnung zu erhalten.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Rollbond-Anordnung;
Fig. 2 eine Rollbond-Anordnung; Fig. 3 eine Rollbond-Anordnung; Fig. 4 ein Lamellenelement; Fig. 5A-5C Lamellenelemente; Fig. 6 eine Rollbond-Anordnung;
Fig. 7 eine Rollbond-Anordnung;
Fig. 8 eine Rollbond-Anordnung; und Fig. 9 eine Rollbond-Anordnung.
Fig. 1 zeigt eine Rollbond-Anordnung 101 , welche in eine erste Faltungsrichtung 103 beispielsweise mäanderförmig gefaltet ist. Die Rollbond-Anordnung 101 umfasst zumindest einen in Fig. 1 angedeuteten Kältemittelkanal 105, welcher ebenfalls in die erste Faltungsrichtung 103 mitgefaltet ist. Zwischen gegenüberliegenden
Faltungsabschnitten, d.h. in den Falten, der Rollbond-Anordnung 101 sind
Zwischenräume 107 und 109 gebildet, welche sich in die in Fig. 1 dargestellte
Erstreckungsrichtung 1 1 1 erstrecken. In den Zwischenräumen 107 und 109 sind jeweils Lamellenelemente 1 13 und 1 15 angeordnet, welche jeweils in eine zweite
Faltungsrichtung 1 17 beispielsweise mäanderförmig gefaltet sind. Die zweite
Faltungsrichtung 1 17 ist bevorzugt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 1 1 1 .
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Rollbond-Anordnung 101 in Richtung des Verlaufs des Kältemittelkanals 105 beströmbar. Dabei können die Faltungen der Rollbond-Anordnung mäanderförmig oder schlangenförmig geformt sein. In Analogie hierzu können auch die Lamellenelemente 107 und 109 mäanderförmig oder schlangenförmig gefaltet sein.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Rollbond-Anordnung 201 , deren Struktur der in Fig. 1 dargestellten Rollbond-Anordnung 101 entsprechen kann, mit beispielhaft angegebenen Maßen in Millimetern.
Fig. 3 zeigt die Rollbond-Anordnung 201 aus Fig. 2 mit Zwischenräumen 301 , welche mit Lamellenelementen beklebt sind. Ein Randbereich 303 der Rollbond-Anordnung ist beispielsweise lamellenfrei.
Fig. 4 zeigt beispielhaft ein in eine Faltungsrichtung 401 gefaltetes Lamellenelement 403, das mit Schlitzen 405 versehen ist, welche eine Luftzirkulation ermöglichen. Das
Lamellenelement 403 wird beispielsweise auf eine Rollbond-Platine aufgeklebt und dient zur Vergrößerung deren Außenoberfläche.
In den Figuren 5A bis 5C sind Lamellenelemente 501 , 503 und 505 dargestellt, welche jeweils in eine Faltungsrichtung wie im Zusammenhang mit dem in Fig. 4 dargestellten Lamellenelement erläutert gefaltet sind. Das in Fig. 5A dargestellte Lamellenelement 501 umfasst Faltungen, welche eine langgestreckte Trapezform mit Basisflächen bzw.
Basisbereichen 507 und Seitenbereichen 509 aufweisen kann. Die Basisbereiche 507 dienen als Sockelbereiche zur Verklebung des Lamellenelementes mit einer Rollbond- Platine. Das in Fig. 5B dargestellte Lamellenelement 503 umfasst beispielsweise rechteckförmige Faltungen mit rechteckigen Basisbereichen 51 1 und senkrecht hierzu angeordneten Seitenbereichen 513. Die Basisbereiche 51 1 dienen zur Befestigung des
Lamellenelementes an einer Rollbond-Platine. Sie sind bevorzugt flächig ausgebildet, um einen effizienten Wärmeübergang zu gewährleisten.
Das in Fig. 5C dargestellte Lamellenelement umfasst Falten bzw. Faltungen, welche einen dreiecksförmigen Querschnitt mit Basisbereichen 517 und Seitenbereichen 519 aufweisen. Die Basisbereiche 517 dienen zur Befestigung des Lamellenelementes an einer Rollbond-Platine. Sie sind ebenfalls bevorzugt flächig ausgebildet.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf eine Rollbond-Anordnung, welche mäanderförmig gefaltet ist und beispielsweise als Verflüssiger eingesetzt werden kann. Die Rollbond-Anordnung umfasst eine gebogene Rollbond-Platine 603 mit zumindest einem Kältemittelkanal 605, wobei in den Zwischenräumen zwischen gegenüberliegenden Faltungsabschnitten 607 und 609 Zwischenräume 61 1 angeordnet sind. In den Zwischenräumen 61 1 sind
Lamellenelemente 613 angeordnet, welche beispielsweise mäanderförmig gefaltet sind. Gemäß einer Ausführungsform können die Lamellenelemente in demselben
Zwischenraum übereinander gestapelt sein, wodurch rechteckförmige
Querschnittsbereiche 615 entstehen.
Die Kältemittelanordnung umfasst ferner einen Einlass 617 für einen Kältemitteleintritt und einen Auslass 619 für einen Kältemittelaustritt. Die in Fig. 6 dargestellte Rollbond- Anordnung kann mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt sein, dessen Richtung 621 senkrecht zu einer Faltungsrichtung 623 bzw. senkrecht zu einer Faltungsrichtung 623 der Lamellenelemente 613 sein kann.
Im eingebauten Zustand kann die Rollbond-Anordnung vorzugsweise von unten nach oben von Kaltluft durchströmt werden, wozu entweder die natürliche Konvektion ausgenutzt oder, falls diese nicht ausreicht, ein Ventilator eingesetzt werden kann.
Dadurch kann die Wärmeübertragung verbessert werden. Zur gezielten
Strömungsbeeinflussung kann ein Gehäuse um die Rollbond-Anordnung angeordnet sein, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht einer Rollbond-Anordnung 701 mit einer gefalteten Rollbond-Platine 703 sowie darin gebildeten Kältemittelkanälen 705. Ferner ist ein Gehäuse 707 vorgesehen, das optional ist. Die Rollbond-Anordnung 701 umfasst ferner einen Ventilator 708, welcher oberhalb der Rollbond-Platine 703, bevorzugt auf oder an dem Gehäuse 707, angeordnet ist. Der Ventilator 708 kann jedoch seitlich angeordnet sein, um eine Luftströmung, wie sie in Fig. 6 angedeutet ist, zu erzeugen, deren
Strömungsrichtung senkrecht zu der Zeichnungsebene ist.
Der Ventilator 708 erzeugt eine Luftströmung 709, welche bevorzugt von unten nach oben verläuft und zu einem verbesserten Wärmeaustausch führt. Die Luftströmung 709 durchströmt Zwischenräume 71 1 , welche beispielsweise durch benachbarte
Faltungsabschnitte der Rollbond-Anordnung gebildet werden, und in welchen
Lamellenelemente 713, beispielsweise Aluminium-Lamellen, angeordnet sind. Die Lamellenelemente 713 sind beispielsweise mit Schlitzen versehen, um ein Hindurchtreten der Luftströmung zu erleichtern.
Fig. 8 zeigt eine Rollbond-Anordnung 801 mit gefalteten Kältemittelkanälen 803 und Zwischenräumen 805, in welchen Lamellenelemente 807 angeordnet sind. Die
Lamellenelemente 807 sind in eine Faltungsrichtung gefaltet, welche beispielsweise senkrecht zu einer Faltungsrichtung der Kältemittelkanäle 803 ist. Ferner ist ein Ventilator 809 vorgesehen, welcher einen Luftstrom erzeugt, der sowohl senkrecht zu der
Faltungsrichtung der Kältemittelkanäle als auch senkrecht zu der Faltungsrichtung der Lamellenelemente 805 strömt, erzeugt.
Zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Rollbond-Anordnung kann eine Rollbond-Platine, welche zusammengepresste Blechbögen umfassen kann, beispielsweise beidseitig oder einseitig aufgeblasen werden, wobei bei einseitig aufgeblasenen Rollbond-Platinen die jeweils glatte Seite vollständig mit Lamellenelementen belegt werden kann, während die erhabenen Kältemittelkanäle nicht mit Lamellen belegt werden. Dabei können die
Kältemittelkanäle so gelegt werden, dass sie optimal an die freie oder mittels eines Ventilators erzwungene Konvektion angepasst sind. Aufgrund der so resultierenden großen Oberfläche wird eine hohe Wärmeübertragungsleistung erreicht. Ferner sind verschiedene Leistungsstufen leicht skalierbar. Die Rollbond-Anordnung ist auch effizient herstellbar, da sie einfach zu verarbeitende Einzelteile und wenig Lötvorgänge, welche im Wesentlichen im Eintritts- und im Austrittsbereich durchgeführt werden, erforderlich sind. Dadurch ist insgesamt eine Energieeinsparung möglich.
Die Biegungen bzw. Faltungen der Rollbond-Platine bzw. der Kältemittelkanäle sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn für eine gestreckte Form der Anordnung nicht genügend Platz zur Verfügung steht. Gemäß einer Ausführungsform ist eine gestreckte, d.h. gerade, Form der Rollbond-Anordnung ohne Faltungen möglich. In diesem Falle kann beispielsweise die glatte Seite der Rollbond-Anordnung mit Lamellenelementen beklebt sein. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Strömungswiderstand durch die gesamte
Rollbond-Anordnung konstant sein. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Rollbond-Anordnung unterschiedliche Strömungswiderstände aufweisen, um
beispielsweise eine turbulente Strömung des Kältemittels zu erzeugen, welche mit einem verbesserten Wärmeaustausch verbunden ist, was beispielsweise durch eine Vereinigung von Kältemittelkanälen realisiert werden kann, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist.
Fig. 9 zeigt eine Rollbond-Anordnung 901 in einem "entfalteten" Zustand mit einem Kältemitteleinlassbereich 903, welcher über einen Übergangsbereich 905 in eine
Mehrzahl von Kältemittelkanälen 907, beispielsweise in drei Kältemittelkanäle 905, übergeht. Den Kältemittelkanälen 907 ist in Strömungsrichtung 909 ein
Vereinigungsbereich 91 1 nachgeordnet, welcher in eine geringere Anzahl von
Kältemittelkanälen 913 übergeht. Somit gehen beispielsweise drei Kältemittelkanäle 907 in beispielsweise zwei Kältemittelkanäle 913 über, wodurch eine Änderung des
Strömungswiderstandes herbeigeführt werden kann. Den Kältemittelkanälen 913 ist ein weiterer Vereinigungsbereich 915 nachgeordnet, welcher in einen Auslass 917 mündet.
Wie in Fig. 9 dargestellt kann der Querschnitt des übergeordneten Kältemittelkanals mit den Kältemittelkanälen 907, 913 beispielsweise an eine Zweiphasenströmung angepasst werden. Hierzu sollte bevorzugt über die gesamte Länge des Kältemittelkanals zugleich ein geringerer Strömungswiderstand, d.h. ein geringer Gegendruck, und eine gute
Wärmeübertragung, d.h. ein hoher Wärmeübertragungskoeffizient a, erreicht werden. Ersteres erfordert jedoch einen großen Querschnitt, während Zweiteres eine turbulente Strömung und damit indirekt einen kleineren Querschnitt erfordert. Durch eine Änderung des Strömungsquerschnitts können diese Anforderungen erreicht werden. Der optimale Strömungsquerschnitt ist dabei bevorzugt nicht konstant über die Länge des
Kältemittelkanals, da am Einlass 903, d.h. am Eintritt des Kältemittels, insbesondere im Falle eines Verflüssigers nahezu 100% Gas mit großem spezifischen Volumen strömt, was einen vergrößerten Querschnitt erfordert. Durch die Kondensation verringert sich jedoch das spezifische Volumen, weil der Gasanteil abnimmt und der Flüssigkeitsanteil zunimmt. Am Auslass 917, d.h. am Austritt, treten bevorzugt 100% Flüssigkeit und 0% Gas aus, so dass dort der optimale Querschnitt kleiner als der einlassseitige Querschnitt sein kann. Dei Querschnittsanpassung kann mithilfe des Rollbond-Verfahrens effizient erreicht werden. Dabei können in gewissen Grenzen durch eine Wahl der Kanalbreite zwischen beispielsweise 5 und 12 mm bei beispielsweise gleich bleibender Kanalhöhe realisiert werden. Darüber hinaus können auf der Einlassseite der Rollbond-Anordnung, welche beispielsweise einen Verflüssiger formt, mehrere Kanäle 907 parallel geschaltet und zum Auslass 917 hin verringert werden, wodurch die gewünschten Turbulenzen entstehen können.
Die vorstehend dargestellten Rollbond-Anordnungen können jeweils einen
Wärmetauscher, beispielsweise einen optimierten Verflüssiger oder Verdampfer, bilden, welcher für geringere Kälteleistungen, beispielsweise geringer als 200 Watt, ausgelegt ist und vorzugsweise in Haushaltskältegeräten mit einem typischen Start-Stopp-Betrieb eines Verdichters eingesetzt werden kann. Dabei sind wie vorstehend ausgeführt insbesondere eine große Außenoberfläche, ein angepasster Querschnitt der Kältemittelkanäle sowie eine kompakte Bauform des Wärmetauschers erreichbar.
Zur Herstellung der Rollbond-Anordnungen kann auf eine Rollbond-Platine mit an die Kälteleistung angepassten Kanalquerschnitten zur Vergrößerung der Außenoberfläche, über die die Wärme an die Luft abgegeben werden kann, Lamellenelemente,
beispielsweise Alu-Lamellen, beispielsweise unter Verwendung eines Wärmeleitklebers aufgeklebt. Der äußere Rand 303 der Rollbond-Platine wird bevorzugt nicht mit
Lamellenelementen belegt, um einen Raum für die Homogenisierung der Luftströmung zu erreichen. Die gesamte Anordnung wird vor oder nach der Klebeoperation gefaltet, um eine kompakte Rollbond-Anordnung zu erreichen. Bei der Biegeoperation werden bevorzugt Mindestradien eingehalten, damit die Kältemittelkanäle nicht zugedrückt werden. Die Kältemittelkanäle können beispielsweise so angeordnet sein, dass sich von einem Eintrittsbereich bis zum Austrittsbereich ein durchgehendes Gefälle ergibt, so dass beispielsweise das verflüssigte Kältemittel bis zu dem Austrittsbereich fließen kann. Darüber hinaus kann der Kanalquerschnitt einlassseitig vom Eintritt insbesondere bei gasförmigen Kältemitteln oder bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten größer gewählt sein als auslassseitig am Austritt, wo beispielsweise flüssiges Kältemittel oder niedrige Strömungsgeschwindigkeiten zu erwarten sind.
Bezugszeichenliste
101 Rollbond-Anordnung
103 erste Faltungsrichtung
105 Kältemittelkanal
107 Zwischenraum
109 Zwischenraum
1 1 1 Erstreckungsrichtung
1 13 Lamellenelement
1 15 Lamellenelement
1 17 zweite Erstreckungsrichtung
201 Lamellenelement
301 mit Lamellenelementen beklebte Bereiche
303 Randbereich
401 Faltungsrichtung
403 Lamellenelement
405 Schlitze
501 Lamellenelement
503 Lamellenelement
505 Lamellenelement
507 Basisbereich
509 Seitenbereich
51 1 Basisbereich
513 Seitenbereich
515 Erstreckungsrichtung
517 Basisbereich
519 Seitenbereich
601 Rollbond-Anordnung
603 Rollbond-Platine
605 Kältemittelkanal
607 Faltungsabschnitt
609 Faltungsabschnitt
61 1 Zwischenraum
613 Lamellenelement 615 Zwischenraum
617 Einlass
619 Auslass
621 Strömungsrichtung
623 Faltungsrichtung
701 Rollbond-Anordnung
703 Rollbond-Platine
705 Kältemittelkanal
708 Ventilator
707 Gehäuse
708 Ventilator
709 Luftströmung
71 1 Zwischenraum
713 Lamellenelement
801 Rollbond-Anordnung
803 Kältemittelkanal
805 Zwischenraum
807 Lamellenelement
809 Ventilator
901 Rollbond-Anordnung
903 Kältemitteleinlassbereich
905 Kältemittelkanal
907 Kältemittelkanal
909 Strömungsrichtung
91 1 Vereinigungsbereich
913 Kältemittelkanal
915 Vereinigungsbereich
917 Auslass

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einer Rollbond-Anordnung (101 ), welche mit einem Kältemittel bestrombar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbond-Anordnung (101 ) zur Vergrößerung ihrer Außenoberfläche mit zumindest einem Lamellenelement (1 15) versehen ist.
Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbond- Anordnung (101 ) ein Rollbond-Verdampfer oder ein Rollbond-Verflüssiger ist.
Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbond-Anordnung (101 ) zumindest einen gefalteten Kältemittelkanal (105) aufweist und dass das zumindest eine Lamellenelement (1 15) in einem Zwischenraum (107, 109) zwischen zwei benachbarten oder gegenüberliegenden Faltungsabschnitten des gefalteten Kältemittelkanals (101 ) angeordnet ist.
Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (107, 109) sich zumindest abschnittsweise geradlinig entlang einer
Erstreckungsrichtung (1 1 1 ) erstreckt und dass das zumindest eine
Lamellenelement (1 15) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (1 1 1 ) gefaltet ist und durch Faltungsabschnitte gebildete Faltungszwischenräume aufweist, welche sich in die Erstreckungsrichtung (1 1 1 ) erstrecken.
Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollbond-Anordnung (101 ) eine Mehrzahl von parallel gefalteten Kältemittelkanälen (105) aufweist, dass das zumindest eine Lamellenelement (1 15) in einem Zwischenraum (107, 109) zwischen zwei benachbarten oder gegenüberliegenden Faltungsabschnitten der parallel gefalteten Kältemittelkanäle (1 15) angeordnet und senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kältemittels durch die benachbarten Faltungsabschnitte gefaltet ist oder dass in einem Zwischenraum (107, 109) zwischen zwei benachbarten Faltungsabschnitten der parallel gefalteten Kältemittelkanäle (105) eine Mehrzahl von Lamellenelementen (1 15) angeordnet ist, welche jeweils senkrecht zu einer Strömungsrichtung des Kältemittels durch die benachbarten Faltungsabschnitte der Kältemittelkanäle (1 15) gefaltet sind und in dem Zwischenraum (107, 109) hintereinander und/oder übereinander und/oder nebeneinander, insbesondere versetzt bezüglich einander, angeordnet sind.
Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lamellenelement (1 15) gefaltet ist und eine Mehrzahl von Faltungen aufweist, wobei die Faltungen eine vorbestimmte geometrische Form, insbesondere eine dreieckige Form oder eine rechteckförmige Form oder eine abgerundete Form oder eine trapezförmige Form aufweisen, und/oder dass die Faltungen unmittelbar aneinander anschließen oder durch einen geradlinigen Abschnitt, welcher eine Basisfläche bildet, verbunden sind.
Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lamellenelement (1 15) mit zumindest einem das Kältemittel führendem Abschnitt der Rollbond-Anordnung (101 ), insbesondere mit zumindest einem Kältemittelkanal der Rollbond-Anordnung (101 ), wärmeleitend, insbesondere mittels einer wärmeleitenden Klebung, verbunden ist.
8. Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein einlassseitiger Strömungsquerschnitt der Rollbond-Anordnung (101 ) größer als ein auslassseitiger Strömungsquerschnitt der Rollbond-Anordnung (101 ) ist.
Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Rollbond-
Figure imgf000017_0001
Anordnung (101 ) eine erste Anzahl paralleler Kältemittelkanäle (907) aufweist, welche in Strömungsrichtung des Kältemittels in eine zweite Anzahl paralleler Kältemittelkanäle (913) übergehen, wobei die erste Anzahl größer als die erste Anzahl ist.
Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lamellenelement (1 15) in eine Faltungsrichtung (1 17) gefaltet ist und dass ein Ventilator zum Beaufschlagen der Rollbond-Anordnung (101 ) mit einem Luftstrom senkrecht zu der Faltungsrichtung (1 17) vorgesehen ist.
1 1. Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Lamellenelement (1 15) gefaltet und geschlitzt ist.
12. Kältegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es für Kälteleistungen unterhalb von 200 Watt ausgelegt ist.
13. Rollbond-Verfahren zum Herstellen einer Rollbond-Anordnung, insbesondere eines Rollbond-Verflüssigers oder eines Rollbond-Verdampfers, für ein Kühlgerät, insbesondere für ein Haushaltskühlgerät, mit:
Ausbilden zumindest eines Kältemittelkanals zwischen zwei zusammengepressten Blechbögen;
Anordnen, insbesondere durch wärmeleitfähiges Kleben, zumindest eines Lamellenelementes auf einem Oberflächenabschnitt, insbesondere auf einem Oberflächenabschnitt einer oberen Oberfläche des zumindest einen
Kältemittelkanals; und
Falten der zusammengepressten Blechbögen nach dem Ausbilden des zumindest einen Kältemittelkanals und vor oder nach dem Anordnen des zumindest einen Lamellenelementes, um die Rollbond-Anordnung zu erhalten.
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