WO2016066489A1 - Kältegerät mit einem wärmetauschelement - Google Patents

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WO2016066489A1
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heat
circulation system
refrigerant
refrigeration
condenser
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PCT/EP2015/074340
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Oscar De la Rosa
Niels Liengaard
Sascha Steininger
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BSH Hausgeräte GmbH
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    • Y02E10/10—Geothermal energy

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration device with a heat exchange element.
  • the interior of the refrigerator is cooled by a refrigeration cycle.
  • a reduction in the temperature inside the refrigeration device by the expenditure of mechanical work by components of the
  • Refrigeration cycle achieved. This creates heat at certain points of the refrigeration cycle, which must be effectively dissipated to ensure an advantageous efficiency of the refrigeration cycle and to ensure an advantageous cooling of the refrigerator.
  • the object of the invention by a refrigerator with a refrigeration cycle with a condenser, with a heat circulation system for heating an element of the refrigerator, wherein the heat circulation system a
  • Condenser and theticianleit Rail includes, wherein the condenser and the Cyprusleit Scheme are thermally coupled in the heat exchange element to emit heat from the refrigeration cycle to the leit Geb the heat circulation system.
  • the technical advantage is achieved that takes place by the thermal coupling of the condenser of the refrigeration cycle with theticianleit Scheme the heat circulation system in the heat exchange element, an efficient heat transfer from the refrigeration circuit to the shallleit Scheme the heat circulation system, and the heat, for example, from a heat transport substance in the heat circulation system can.
  • the transferred heat can through the Heat circulation system, such as a thermosyphon or a heating tube, for example by a heat transport substance, transported to an element of the refrigerator and delivered to the element to heat the element.
  • An element of the refrigeration device can comprise a region or a component of the refrigeration device that is not actively cooled by the refrigeration cycle of the refrigeration device, and that is to be heated.
  • the element may include, for example, the refrigerator door, the frame of the refrigerator, a surface area of the frame of the refrigerator, a power supply, or an evaporation tray of the refrigerator.
  • an amount of heat is released from the condenser.
  • the amount of heat released by the condenser is transferred in the heat exchange element through the thermal coupling to the heat conduction region of the heat circulation system.
  • the thermal coupling can be realized by a thermally conductive element of the heat exchange element, such as a thermally conductive metal element, which is arranged between the condenser and theticianleit Scheme.
  • the amount of heat transferred to the leit Scheme can be delivered, for example, to an existing heat transport substance of the heat circulation system, which can absorb the heat in theticianleit Scheme.
  • Heat circulation system is designed to transport the heat absorbed to an element of the refrigerator, where the heat is needed, and to deliver the absorbed heat to this element of the refrigerator.
  • Heat exchange element can be achieved efficient removal of heat from the condenser.
  • a refrigeration appliance is understood in particular to mean a domestic refrigeration appliance, that is to say a refrigeration appliance used for household purposes in households or in the gastronomy sector, and in particular for storing food and / or drinks at specific temperatures, such as, for example, a refrigerator
  • the heat exchange element comprises a condenser made of multi-port extruded tube.
  • Condenser made of multi-port extruded tube (MPE condenser) a particularly effective heat transfer from the condenser is achieved on the perennialleit Brady the heat cycle.
  • MPE condenser multi-port extruded tube
  • An MPE condenser has a large internal surface area which allows for efficient heat transfer from the refrigerant to the surface of the MPE condenser.
  • a thermally conductive contact between the surface of the MPE condenser and the heat-conducting portion of the heat circulation system such as e.g. by a thermally conductive metal compound, can be an effective
  • the condenser comprises a cooling channel and the heat-conducting region comprises a heat channel, wherein the cooling channel is formed, a refrigerant of the refrigeration cycle in the
  • Heat transfer element to convey and wherein the heat channel is adapted to convey a heat transport substance of the heat circulation system in the heat exchange element.
  • the technical advantage is achieved that through the cooling channel of the condenser and through the heat channel of the skilletleit Schemes a constant promotion of Refrigerant, or heat transport substance is achieved in the refrigerator.
  • a spatial proximity between the refrigeration cycle and the heat circulation system is achieved by the arrangement of the cooling channel of the condenser and the heat channel of the heat-conducting in the heat exchange element.
  • Heat transfer from the refrigerant to the heat transport substance can be achieved.
  • the cooling channel and the heat channel are arranged parallel to one another, wherein the refrigerant which can be conveyed in the cooling channel and the heat transport substance which can be conveyed in the heat channel are arranged in
  • Cooling channel and heat channel effective heat transfer from the refrigeration cycle is made possible on the heat circulation system.
  • Heat exchange process can be achieved.
  • the cooling channel is separated from the heating channel by a thermally conductive partition wall.
  • the technical advantage is achieved that a strict separation between the two channels is ensured by the partition wall between the cooling channel and the heat channel, so that there is no physical exchange of refrigerant and heat transfer substance. Since the partition is thermally conductive, and
  • Heat exchange element an essay, wherein the attachment is formed, the
  • the refrigeration cycle comprises a refrigerant
  • Heat cycle system comprises a heat transport substance.
  • Heat exchange element to connect an effective heat exchange between the two circuits is made possible.
  • Heat exchange element are introduced and at a second position of the
  • Heat exchange element are passed out of the heat exchange element.
  • the attachment may be designed such that the refrigerant of the refrigeration cycle through the attachment at a first position of the heat exchange element in the
  • Heat exchange element is introduced and the refrigerant is passed to another attachment at a further position of the heat exchange element from the heat exchange element. In this case, through the attachment at a second position of the
  • Heat exchange element heat transport substance are introduced from the heat circulation system in the heat exchange element.
  • the attachment comprises a refrigerant space for receiving the refrigerant through a first opening and comprises a substance space for receiving the heat transport substance through a second opening, wherein the refrigerant space and the substance space are separated by a thermally conductive center web.
  • the technical advantage is achieved that the article both for the supply of the refrigerant from the refrigeration cycle, as well as for the supply of the
  • Heat transport substance from the heat circulation system is suitable, causing it to an effective heat transfer between the circuits comes.
  • refrigerant can be conducted into the refrigerant space of the attachment to be subsequently supplied to the heat exchange element.
  • second opening of the attachment heat transfer substance into the substance space of the
  • the central web is thermally conductive, and consists for example of aluminum, can still effective heat conduction from the refrigerant in the refrigerant space to the heat transport substance in the
  • Heat transport substance an alkane, a fluorohydrocarbon or water, preferably isobutane, tetrafluoroethane or water, and more preferably water.
  • Heat cycle system a heat transport substance and includes a
  • Condenser of the heat exchange element received amount of heat to the heat transport substance in the heat circulation system to give the
  • the heat dissipation region is adapted to deliver the amount of heat absorbed by the heat transfer substance to the element of the refrigeration device.
  • Heat circulation system such as a thermosiphon or heating tube, an effective heat absorption in the shallleit Scheme, an effective transport of recorded Heat to the heat emitting area, and an effective delivery of the absorbed heat is ensured to the element of the refrigerator.
  • Refrigeration cycle an active system with an evaporator, a compressor or a throttle body.
  • an effective refrigeration cycle can be realized by using an active system with said components, wherein at least one of said components is actively operated by electrical energy and thereby heat is generated, which is delivered to the heat circulation system.
  • Heat cycle system a passive system with a thermosyphon or a
  • the refrigeration device comprises an evaporation tray, wherein the heat circulation system is designed to deliver the amount of heat absorbed to the evaporation tray of the refrigeration appliance.
  • Heat circulation system such as a thermosyphon or heating tube
  • Evaporation tray of the refrigerator an effective heating of the evaporation tray is achieved.
  • the evaporation tray takes condensation water of the refrigerator, which arises during operation of the refrigerator by condensation of water from the ambient air through the evaporator of the refrigerator. By warming the
  • the Evaporation tray accelerates the evaporation of condensation in the evaporation tray.
  • the condensing temperature of the refrigerant can be lowered in the refrigeration cycle, resulting in an increase in efficiency of the refrigerator and a reduction in the energy consumption of the refrigerator.
  • the refrigeration device includes the
  • Heat circulation system a heat dissipation region, wherein the heat dissipation region comprises a thermally conductive element, which in thermal contact with the
  • Evaporation tray is to ensure effective heating of the evaporation tray.
  • Heat release region is provided with a thermally conductive element, such as a surface-enlarging element such as fins, a particularly effective release of heat from the heat emitting area to the evaporation tray.
  • a thermally conductive element such as a surface-enlarging element such as fins
  • Heat cycle system is designed to deliver the absorbed amount of heat to the frame of the refrigerator.
  • the technical advantage is achieved that an effective heating of the outer region of the refrigerator is made possible by the release of heat to the frame and at the same time comes an effective cooling of the refrigerant in the refrigeration cycle.
  • the technical advantage is achieved that by the release of heat to the surface region of the frame condensation of water from the ambient air in the refrigerator can be prevented.
  • the surface area of the frame is located near the refrigerator door. If the refrigerator door is opened, moist air may come into contact with the surface area of the frame, which may cause condensation of water at the surface area, and the not wanted. By heating the surface area of the frame, the condensation of water can be reduced or prevented.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a refrigerator
  • FIG. 2 is a schematic representation of a heat circulation system in a refrigeration appliance
  • FIG. Fig. 3 is a schematic representation of a condenser as a comparative example
  • Fig. 5 is a schematic representation of an essay
  • Fig. 6 is a schematic representation of a heat exchange element
  • Fig. 7 is a schematic representation of a refrigerator with an evaporation tray.
  • Fig. 1 shows a refrigerator representative of a general refrigeration device 100 with a refrigerator door 101, through which the interior of the general refrigeration device 100 is closed, and with a frame 103rd
  • the refrigeration device 100 includes a refrigeration cycle with an evaporator, compressor, condenser and throttle body.
  • the evaporator is a heat exchanger in which, after expansion, the liquid refrigerant is recovered by absorbing heat from the medium to be cooled, e.g. Air, is evaporated.
  • the compressor is a mechanically operated component that draws refrigerant vapor from the evaporator and expels it at a higher pressure to the condenser.
  • the condenser is a heat exchanger, in which after compression, the evaporated refrigerant by heat to an external
  • Cooling medium for example air
  • the throttle body is a device for the continuous reduction of the pressure by cross-sectional constriction.
  • the refrigerant is a fluid used for heat transfer in the cryogenic system is that absorbs heat at low temperatures and low pressure of the fluid and at higher temperature and higher pressure of the fluid gives off heat, which usually include changes in the state of the fluid are included.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a heat circulation system 105 with a heat transport substance in a refrigeration device 100, wherein the heat circulation system 105 comprises a heat-conducting region 107 and a heat-dissipating region 109.
  • Prerequisite for the operation of the heat circulation system 105 is a
  • Heat cycle system 105 to allow. As the temperature outside of the
  • Heat cycle system 105 transported in the flow direction 1 13. Because the
  • Temperature outside the heat release region 109 is lower than the temperature of the heated heat transport substance, the amount of heat from the
  • the heat-circulating system 105 comprises an insulating region 15 to prevent a heat flow outside the heat-circulating system 105 between the two regions having different temperatures in the refrigerating device 100.
  • thermal cycle system 105 includes a thermosyphon, then the heat generated during operation of the refrigeration cycle in the refrigeration device 100 is applied to the
  • Heat transport substance to heat whereby it evaporates and the gas rises in the substance line 1 1 1 upwards.
  • the heated heat transport substance releases the absorbed heat to the environment of the
  • the condenser 1 17 includes a
  • the condenser 17 includes an extruded MPE tube 123 through which refrigerant is passed and which has a scale-like structure.
  • the transition of the extruded MPE tube 123 to the input tube 1 19 and to the output tube 121 is realized by a respective attachment 127.
  • the attachment 127 has on a front side an opening through which the input pipe 1 19, and the
  • Output pipe 121 is connected to the top 127.
  • a gap is provided into which the MPE tube 123 can be inserted in order to realize a conclusive connection between the MPE tube 123 and the inlet tube 1 19 or the outlet tube 121.
  • heated refrigerant can be passed through the inlet pipe 1 19 through the extruded MPE tube 123 in the condenser 1 17 and through the exit pipe 121 again from the condenser 1 17.
  • the fins 125 an amount of heat from the refrigerant to the outside of the condenser 1 17 are discharged to achieve liquefaction of the refrigerant.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of an MPE tube 123 according to FIG.
  • the MPE tube 123 may comprise an extruded tube of one or several metals and may be aluminum.
  • the MPE pipe 123 comprises a plurality of cooling channels 129 through which the refrigerant of the refrigeration cycle can flow and which are separated from one another by webs 131.
  • the webs 131 stiffen the MPE tube 123 and make bending of the MPE tube 123 in
  • the MPE tube 123 also includes a plurality of heat channels 133 through which a heat transfer substance of a heat circulation system 105 can flow and which are also separated by webs 131 from each other. Between the heat channels 133 and the cooling channels 129 is a partition wall 135. The partition 135 prevents mixing of the refrigerant flowing through the cooling channels 129 with the refrigerant flowing through the heat channels 133 heat transport substance.
  • the partition wall 135 is configured such that heat flow from the refrigerant in the refrigerant passages 129 through the partition wall 135 to the heat transport substance in the heat passages 133 is enabled.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of an attachment 127 according to the present invention.
  • the attachment 127 may comprise an extruded tube of one or several metals and may be made of aluminum.
  • the attachment 127 has on a front side a first opening 137 through which an inlet pipe 1 19, and a
  • Output pipe 121 of the refrigeration cycle is connected to the top 127. Through the opening 137, refrigerant of the refrigeration cycle can flow into a refrigerant space 139 of the top 127.
  • the attachment 127 on the other front side has a second opening 141 through which an inlet tube 1 19, or an outlet tube 121 of the heat circulation system 105 is connected to the attachment 127 , Through the second opening 141 can
  • a central web 145 is attached.
  • the central web 145 allows a physical separation between
  • Substance space 143 and refrigerant space 139 are designed such that a heat flow from the refrigerant in the refrigerant space 139 through the central web 145 to the heat transport substance in the substance space 143 is made possible.
  • the attachment 127 can be connected conclusively to the MPE tube 123, the attachment 127 has on one longitudinal side a slot 147 which is designed to receive the MPE tube 123.
  • the slot 147 includes a refrigerant slot 149 through which the refrigerant space 139 of the cap 127 is connected to the refrigerant passages 129 of the MPE pipe 123 to flow refrigerant through the first port 137 through the refrigerant space 139 to the refrigerant passages 129 of the MPE pipe. To allow tube 123.
  • the slot 147 also includes a substance slot 151, through which the substance space 143 of the attachment 127 is connected to the heat channels 133 of the MPE tube 123 to a flow of heat transport substance through the second opening 141 through the substance space 143 to the heat channels 133 of the MPE - To allow tube 123.
  • Fig. 6 shows a schematic representation of a heat exchange element according to the present invention with an MPE tube according to FIG. 4 and with an attachment according to FIG. 5.
  • the heat exchange element 153 comprises a condenser 1 17 and a
  • the condenser 1 17 comprises an inlet pipe 1 19 and an outlet pipe 121, through which the refrigerant can be introduced into the condenser 1 17, or discharged.
  • the condenser 17 and the heat-conducting region 107 comprise an extruded MPE tube 123 through which the refrigerant or heat-transport substance is passed and which has a scale-like structure. Between the maanderförmigen sections of the extruded MPE tube 123 fins 125 are attached. The transition of the extruded MPE tube 123 to the input tube 1 19 and to the output tube 121 is realized by a respective attachment 127.
  • the attachment 127 has on a front side a first opening 137, through which the input tube 1 19, and the output tube 121 is connected to the attachment 127.
  • a slot 147 is provided, in which the MPE tube 123 can be inserted in order to realize a conclusive connection between the MPE tube 123 and the inlet tube 1 19, or the outlet tube 121.
  • the attachment 127 further comprises a second opening 141 into which a further input tube 157 and into which a further output tube 159 can be inserted.
  • the further input pipe 157 and the further output pipe 159 are connected to the heat circulation system 105, so that the heat transport substance can be passed through the heat-conducting region 107.
  • the condenser 1 17 of the separated by the dividing line 155 heat exchange element 153 is part of an active refrigeration cycle with a
  • the partition wall 135 and the central web 145 are designed such that they are thermally conductive, and thus a heat flow from the refrigerant in the cooling channels 129 to the heat transport substance in the heat channels 133 is made possible.
  • the heat exchange element 153 functions as a heat exchanger to remove heat from the
  • the dissipated heat may be delivered to a surface area of the frame 103 of the refrigerator 100 to heat the surface area of the frame 103 and prevent condensation of water on a cold surface of the frame 103.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a refrigeration device 100 with a
  • the refrigerating apparatus 100 includes a heat circulating system 105 having a heat conducting portion 107 for absorbing heat and a heat releasing portion 109 for delivering heat to a thermally conductive member 161 such as a high surface area element configured to dissipate the heat to the Evaporate 163.
  • a thermally conductive member 161 such as a high surface area element configured to dissipate the heat to the Evaporate 163.
  • the heat circulation system 105 may include a heating tube in addition to a thermosiphon to deliver heat to the evaporation tray 163.
  • a heating tube is a closed tube which is filled with a heat transport substance and which has a wick on the outer wall of the heating tube. In the wick, the heat transport substance is in a liquid state of aggregation. If the
  • the heat pipe achieves efficient heat transfer from a warm to a cold environment, which is much more efficient than traditional copper thermal conduction.
  • the condenser 1 17 Since the heat circulation system 105, such as e.g. the heat pipe, heat dissipates from the condenser 1 17 and thus is colder than the environment, the condenser 1 17 is better cooled than by air cooling. The lower the condensing temperature of the
  • Refrigerant is in the refrigeration cycle, the greater the efficiency of the compressor in the refrigeration cycle and the lower the energy consumption of the entire
  • Refrigeration unit 100 Due to the better cooling of the condenser 1 17 through the
  • Heat cycle system 105 may under certain circumstances a fan in the refrigerator 100 run slower, whereby the volume during operation of the refrigerator 100 can be reduced.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät (100) mit einem Kältekreislauf mit einem Verflüssiger (117), mit einem Wärmekreislaufsystem (105) zum Erwärmen eines Elements des Kältegeräts (100), wobei das Wärmekreislaufsystem (105) einen Wärmeleitbereich (107) umfasst, und mit einem Wärmetauschelement (153), welches den Verflüssiger (117) und den Wärmeleitbereich (107) umfasst. Der Verflüssiger (117) und der Wärmeleitbereich (107) in dem Wärmetauschelement (153) sind thermisch gekoppelt, um Wärme von dem Kältekreislauf an den Wärmeleitbereich (107) des Wärmekreislaufsystems (105) abzugeben.

Description

Kältegerät mit einem Wärmetauschelement
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät mit einem Wärmetauschelement.
Beim Betrieb eines Kältegeräts wird das Innere des Kältegeräts durch einen Kältekreislauf gekühlt. Während der Kühlung wird eine Reduktion der Temperatur im Inneren des Kältegeräts durch die Aufwendung von mechanischer Arbeit durch Bauteile des
Kältekreislaufs erreicht. Dadurch entsteht an bestimmten Stellen des Kältekreislaufs Wärme, die wirksam abgeführt werden muss, um einen vorteilhaften Wirkungsgrad des Kältekreislaufs sicherzustellen und um eine vorteilhafte Kühlung des Kältegeräts zu gewährleisten.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kältegerät anzugeben, bei dem Wärme von dem Kältekreislauf effizient abgeführt werden kann. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen nach dem
unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Gemäß einem Aspekt wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch ein Kältegerät mit einem Kältekreislauf mit einem Verflüssiger, mit einem Wärmekreislaufsystem zum Erwärmen eines Elements des Kältegeräts, wobei das Wärmekreislaufsystem einen
Wärmeleitbereich umfasst, und mit einem Wärmetauschelement, welches den
Verflüssiger und den Wärmeleitbereich umfasst, gelöst, wobei der Verflüssiger und der Wärmeleitbereich in dem Wärmetauschelement thermisch gekoppelt sind, um Wärme von dem Kältekreislauf an den Wärmeleitbereich des Wärmekreislaufsystems abzugeben.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die thermische Kopplung des Verflüssigers des Kältekreislaufs mit dem Wärmeleitbereich des Wärmekreislaufsystems in dem Wärmetauschelement, eine wirksame Wärmeübertragung von dem Kältekreislauf an den Wärmeleitbereich des Wärmekreislaufsystems stattfindet, und die Wärme beispielsweise von einer Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislaufsystem aufgenommen werden kann. Die übertragene Wärme kann durch das Wärmekreislaufsystem, wie z.B. ein Thermosiphon oder ein Heizrohr, beispielsweise durch eine Wärmetransportsubstanz, zu einem Element des Kältegeräts transportiert und an das Element abgegeben werden, um das Element zu erwärmen.
Ein Element des Kältegeräts kann einen Bereich oder ein Bauteil des Kältegeräts umfassen, der oder das nicht durch den Kältekreislauf des Kältegeräts aktiv gekühlt wird, und das erwärmt werden soll. Das Element kann beispielsweise die Kältegerätetür, den Rahmen des Kältegeräts, einen Oberflächenbereich des Rahmens des Kältegeräts, ein Netzteil, oder eine Verdunstungsschale des Kältegeräts umfassen. Um während des Kondensationsvorgangs in dem Kältekreislauf eine Verflüssigung des Kältemittels zu erreichen, wird eine Wärmemenge von dem Verflüssiger abgegeben. Die durch den Verflüssiger abgegebene Wärmemenge wird in dem Wärmetauschelement durch die thermische Kopplung auf den Wärmeleitbereich des Wärmekreislaufsystems übertragen. Die thermische Kopplung kann durch ein thermisch leitendes Element des Wärmetauschelements realisiert werden, wie beispielweise ein thermisch leitendes Metallelement, welches zwischen dem Verflüssiger und dem Wärmeleitbereich angeordnet ist.
Die auf den Wärmeleitbereich übertragene Wärmemenge kann beispielsweise an eine vorhandene Wärmetransportsubstanz des Wärmekreislaufsystems abgegeben werden, welche die Wärme in dem Wärmeleitbereich aufnehmen kann. Das
Wärmekreislaufsystem ist ausgebildet, die aufgenommene Wärme zu einem Element des Kältegeräts zu transportieren, an dem die Wärme benötigt wird, und die aufgenommene Wärmemenge an dieses Element des Kältegeräts abzugeben.
Dadurch wird unter anderem erreicht, dass die während des Kühlvorgangs entstehende Wärme nicht ungenutzt an die Umgebung abgegeben wird, sondern die entstehende Wärme zur Erwärmung von Elementen des Kältegeräts verwendet werden kann, die Wärme benötigen. Zudem kann durch die Verwendung des Wärmekreislaufsystems zur Abführung von Wärme von dem Verflüssiger eine wirksame Kühlung des Verflüssigers erreicht werden, wodurch eine geringe Verflüssigungstemperatur des Kältemittels in dem Kältekreislauf erreicht wird. Je niedriger die Verflüssigungstemperatur des Kältemittels ist, umso größer ist der Wirkungsgrad des Verdichters in dem Kältekreislauf, und desto niedriger ist der gesamte Energieverbrauch des Kältegeräts. Somit kann durch das
Wärmetauschelement eine effiziente Abführung von Wärme von dem Verflüssiger erreicht werden.
Unter einem 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. In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das Wärmetauschelement einen Verflüssiger aus Multi-Port extrudiertem Rohr.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung eines
Verflüssigers aus Multi-Port extrudiertem Rohr (MPE-Verflüssiger) eine besonders wirksame Wärmeübertragung von dem Verflüssiger auf den Wärmeleitbereich des Wärmekreislaufes erreicht wird.
Ein MPE-Verflüssiger weist eine große interne Oberfläche auf, wodurch eine wirksame Wärmeübertragung von dem Kältemittel an die Oberfläche des MPE-Verflüssigers ermöglicht wird. Wenn ein thermisch leitender Kontakt zwischen der Oberfläche des MPE- Verflüssigers und dem Wärmeleitbereich des Wärmekreislaufsystems vorhanden ist, wie z.B. durch eine thermisch leitende Metallverbindung, kann eine wirksame
Wärmeübertragung von dem MPE-Verflüssiger auf das Wärmekreislaufsystem stattfinden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst der Verflüssiger einen Kältekanal und umfasst der Wärmeleitbereich einen Wärmekanal, wobei der Kältekanal ausgebildet ist, ein Kältemittel des Kältekreislaufs in dem
Wärmetauschelement zu befördern, und wobei der Wärmekanal ausgebildet ist, eine Wärmetransportsubstanz des Wärmekreislaufsystems in dem Wärmetauschelement zu befördern.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den Kältekanal des Verflüssigers und durch den Wärmekanal des Wärmeleitbereichs eine konstante Förderung von Kältemittel, bzw. Wärmetransportsubstanz in dem Kältegerät erreicht wird. Zudem wird durch die Anordnung des Kältekanals des Verflüssigers und des Wärmekanals des Wärmeleitbereichs in dem Wärmetauschelement eine räumliche Nähe zwischen dem Kältekreislauf und dem Wärmekreislaufsystem erreicht. In dem Wärmetauschelement wird eine thermische Kopplung zwischen dem Kältemittel in dem Kältekanal und der
Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekanal hergestellt, wodurch eine wirksame
Wärmeübertragung von dem Kältemittel auf die Wärmetransportsubstanz erreicht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts sind der Kältekanal und der Wärmekanal parallel zueinander angeordnet, wobei das in dem Kältekanal förderbare Kältemittel und die in dem Wärmekanal förderbare Wärmetransportsubstanz in
zueinander entgegengesetzten Strömungsrichtungen durch den Kältekanal und durch den Wärmekanal förderbar sind. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die parallele Anordnung von
Kältekanal und Wärmekanal eine wirksame Wärmeübertagung von dem Kältekreislauf auf das Wärmekreislaufsystem ermöglicht wird. Durch die entgegengesetzten
Strömungsrichtungen des Kältemittels in dem Kältekanal und der
Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekanal wird eine wirksame Wärmeübertragung zwischen den beiden Kreisläufen erreicht, wodurch der Temperaturunterschied zwischen dem Verflüssiger und dem Wärmeleitbereich gering gehalten wird. Dadurch kann eine konstante Wärmeübertragung zwischen den beiden Kreisläufen während des
Wärmeaustauschprozesses erreicht werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist der Kältekanal von dem Wärmekanal durch eine thermisch leitende Trennwand getrennt.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Trennwand zwischen Kältekanal und Wärmekanal eine strikte Trennung zwischen den beiden Kanälen sichergestellt wird, so dass es zu keinem physischen Austausch von Kältemittel und Wärmetransportsubstanz kommt. Da die Trennwand thermisch leitend ist, und
beispielsweise aus einem Metall wie Aluminium besteht, kann durch die Trennwand dennoch ein wirksamer Wärmefluss von dem Kältemittel zu der Wärmetransportsubstanz stattfinden, um einen vorteilhaften Wärmeaustausch in dem Wärmetauschelement sicherzustellen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das
Wärmetauschelement einen Aufsatz, wobei der Aufsatz ausgebildet ist, das
Wärmetauschelement mit dem Kältekreislauf und mit dem Wärmekreislaufsystem zu verbinden, wobei der Kältekreislauf ein Kältemittel umfasst und wobei das
Wärmekreislaufsystem eine Wärmetransportsubstanz umfasst.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die duale Funktion des Aufsatzes sowohl den Kältekreislauf und auch das Wärmekreislaufsystem mit dem
Wärmetauschelement zu verbinden, ein wirksamer Wärmeaustausch zwischen den beiden Kreisläufen ermöglicht wird. Insbesondere kann das Kältemittel des Kältekreislaufs durch den Aufsatz an einer ersten Position des Wärmetauschelements in das
Wärmetauschelement eingeführt werden und an einer zweiten Position des
Wärmetauschelements aus dem Wärmetauschelement geleitet werden.
Der Aufsatz kann derart ausgebildet sein, damit das Kältemittel des Kältekreislaufs durch den Aufsatz an einer ersten Position des Wärmetauschelements in das
Wärmetauschelement eingeführt wird und das Kältemittel an einen anderen Aufsatz an einer weiteren Position des Wärmetauschelement aus dem Wärmetauschelement geleitet wird. In diesem Fall kann durch den Aufsatz an einer zweiten Position des
Wärmetauschelements Wärmetransportsubstanz aus dem Wärmekreislaufsystem in das Wärmetauschelement eingeleitet werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst der Aufsatz einen Kältemittelraum zur Aufnahme des Kältemittels durch eine erste Öffnung und umfasst einen Substanzraum zur Aufnahme der Wärmetransportsubstanz durch eine zweite Öffnung, wobei der Kältemittelraum und der Substanzraum durch einen thermisch leitenden Mittelsteg voneinander getrennt sind.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass der Aufsatz sowohl für die Zuführung des Kältemittels aus dem Kältekreislauf, als auch für die Zuführung der
Wärmetransportsubstanz aus dem Wärmekreislaufsystem geeignet ist, wodurch es zu einer wirksamen Wärmeübertragung zwischen den Kreisläufen kommt. Durch die erste Öffnung des Aufsatzes kann Kältemittel in den Kältemittelraum des Aufsatzes geleitetet werden, um danach dem Wärmetauschelement zugeführt werden. Durch die zweite Öffnung des Aufsatzes kann Wärmetransportsubstanz in den Substanzraum des
Aufsatzes geleitet werden, um danach dem Wärmetauschelement zugeführt zu werden. Durch den Mittelsteg wird eine Trennung zwischen Kältemittelraum und Substanzraum in dem Aufsatz erreicht, wodurch eine Vermischung des Kältemittels und der
Wärmetransportsubstanz verhindert wird. Da der Mittelsteg thermisch leitend ist, und beispielsweise aus Aluminium besteht, kann dennoch eine wirksame Wärmeleitung von dem Kältemittel in dem Kältemittelraum zu der Wärmetransportsubstanz in dem
Substanzraum des Aufsatzes sichergestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst die
Wärmetransportsubstanz ein Alkan, einen Fluorkohlenwasserstoff oder Wasser, bevorzugt Isobutan, Tetrafluorethan oder Wasser, und besonders bevorzugt Wasser.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die genannten Substanzen ein wirksamer Wärmetransport in dem Wärmekreislaufsystem sichergestellt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts beinhaltet das
Wärmekreislaufsystem eine Wärmetransportsubstanz und umfasst einen
Wärmeabgabebereich, wobei der Wärmeleitbereich ausgebildet ist, die von dem
Verflüssiger des Wärmetauschelements aufgenommene Menge von Wärme an die Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislaufsystem abzugeben, um die
Wärmetransportsubstanz zu erwärmen, wobei das Wärmekreislaufsystem ausgebildet ist, die erwärmte Wärmetransportsubstanz von dem Wärmeleitbereich zu dem
Wärmeabgabebereich zu leiten, und wobei der Wärmeabgabebereich ausgebildet ist, die von der Wärmetransportsubstanz aufgenommene Wärmemenge an das Element des Kältegeräts abzugeben. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Anordnung des
Wärmekreislaufsystems, wie z.B. ein Thermosiphon oder Heizrohr, eine wirksame Wärmeaufnahme in dem Wärmeleitbereich, ein wirksamer Transport der aufgenommenen Wärme zu dem Wärmeabgabebereich, und eine wirksame Abgabe der aufgenommen Wärme an das Element des Kältegeräts sichergestellt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst der
Kältekreislauf ein aktives System mit einem Verdampfer, einem Verdichter oder einem Drosselorgan.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung eines aktiven Systems mit den genannten Bauteilen ein wirksamer Kältekreislauf realisiert werden kann, wobei zumindest eines der genannten Bauteile durch elektrische Energie aktiv betrieben wird und dadurch Wärme entsteht, die an das Wärmekreislaufsystem abgegeben wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das
Wärmekreislaufsystem ein passives System mit einem Thermosiphon oder einem
Heizrohr.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung eines passiven Systems ein wirksames Wärmekreislaufsystem realisiert werden kann, das ausschließlich von einem Temperaturgradienten außerhalb des Wärmekreislaufsystems betrieben werden kann und nicht auf die Zuführung von elektrischer oder mechanischer Energie von außerhalb des Wärmekreislaufsystems angewiesen ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das Kältegerät eine Verdunstungsschale, wobei das Wärmekreislaufsystem ausgebildet ist, die aufgenommene Wärmemenge an die Verdunstungsschale des Kältegeräts abzugeben.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Kopplung eines
Wärmekreislaufsystems, wie z.B. ein Thermosiphon oder Heizrohr, mit der
Verdunstungsschale des Kältegeräts eine wirksame Erwärmung der Verdunstungsschale erreicht wird. Die Verdunstungsschale nimmt Tauwasser des Kältegeräts auf, die während des Betriebs des Kältegeräts durch Kondensation von Wasser aus der Umgebungsluft durch den Verdampfer des Kältegeräts entsteht. Durch die Erwärmung der
Verdunstungsschale wird die Verdunstung von Tauwasser in der Verdunstungsschale beschleunigt. Zudem kann durch die von dem Wärmekreislaufsystem an die Verdunstungsschale abgeführte Wärme durch das Wärmekreislaufsystem zudem die Verflüssigungstemperatur des Kältemittels in dem Kältekreislauf gesenkt werden, wodurch es zu einer Effizienzsteigerung des Kältegeräts und zu einer Reduktion des Energieverbrauchs des Kältegeräts kommt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts umfasst das
Wärmekreislaufsystem einen Wärmeabgabebereich, wobei der Wärmeabgabebereich ein thermisch leitendes Element umfasst, welches in thermischen Kontakt mit der
Verdunstungsschale steht, um eine wirksame Erwärmung der Verdunstungsschale sicherzustellen.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch den Kontakt des
Wärmeabgabebereichs mit einem thermisch leitenden Element, wie beispielsweise ein oberflächenvergrößerndes Element wie Lamellen, eine besonders wirksame Abgabe von Wärme von dem Wärmeabgabebereich zu der Verdunstungsschale ermöglicht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist das
Wärmekreislaufsystem ausgebildet ist, die aufgenommene Wärmemenge an den Rahmen des Kältegeräts abzugeben. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Abgabe von Wärme an den Rahmen eine wirksame Erwärmung des Außenbereichs des Kältegeräts ermöglicht wird und gleichzeitig eine wirksame Abkühlung des Kältemittels in dem Kältekreislauf kommt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Kältegeräts ist das
Wärmekreislaufsystem ausgebildet, die aufgenommene Wärmemenge an einen
Oberflächenbereich des Rahmens des Kältegeräts abzugeben.
Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die Abgabe von Wärme an den Oberflächenbereich des Rahmens eine Kondensation von Wasser aus der Umgebungsluft in dem Kältegerät verhindert werden kann. Der Oberflächenbereich des Rahmens befindet sich in der Nähe der Kältegerätetür. Wird die Kältegerätetür geöffnet, kann feuchte Luft mit dem Oberflächenbereich des Rahmens in Kontakt kommen, wodurch es zu einer Kondensation von Wasser an dem Oberflächenbereich kommen kann, und die nicht erwünscht ist. Durch eine Erwärmung des Oberflächenbereichs des Rahmens kann die Kondensation von Wasser reduziert oder verhindert werden.
Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kältegerätes;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Wärmekreislaufsystems in einem Kältegerät; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verflüssigers als Vergleichsbeispiel;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines MPE-Rohrs;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Aufsatzes;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Wärmetauschelements; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Kältegeräts mit einer Verdunstungsschale. Fig. 1 zeigt einen Kühlschrank stellvertretend für ein allgemeines Kältegerät 100 mit einer Kältegerätetür 101 , durch welche der Innenraum des allgemeinen Kältegeräts 100 verschließbar ist, und mit einem Rahmen 103.
Das Kältegerät 100 umfasst einen Kältekreislauf mit einem Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Drosselorgan. Der Verdampfer ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, z.B. Luft, verdampft wird. Der Verdichter ist ein mechanisch betriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom Verdampfer absaugt und bei einem höheren Druck zum Verflüssiger ausstößt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Kompression das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres
Kühlmedium, z.B. Luft, verflüssigt wird. Das Drosselorgan ist eine Vorrichtung zur ständigen Verminderung des Druckes durch Querschnittsverengung. Das Kältemittel ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem kälteerzeugenden System verwendet wird, das bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck des Fluides Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluides Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluides inbegriffen sind.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmekreislaufsystems 105 mit einer Wärmetransportsubstanz in einem Kältegerät 100, wobei das Wärmekreislaufsystem 105 einen Wärmeleitbereich 107 und einen Wärmeabgabebereich 109 umfasst.
Voraussetzung für den Betrieb des Wärmekreislaufsystems 105 ist ein
Temperaturunterschied zwischen den beiden Bereichen des Wärmekreislaufsystems 105, um einen Wärmetransport durch die Wärmetransportsubstanz in dem
Wärmekreislaufsystem 105 zu ermöglichen. Da die Temperatur außerhalb des
Wärmeleitbereichs 107 größer als die Temperatur der Wärmetransportsubstanz in dem Kältegerät 100 ist, wird in dem Wärmeleitbereich 107 eine Menge von Wärme durch die Wärmetransportsubstanz aufgenommen. Die erwärmte Wärmetransportsubstanz wird durch eine Substanzleitung 1 1 1 zu dem Wärmeabgabebereich 109 des
Wärmekreislaufsystems 105 in der Strömungsrichtung 1 13 transportiert. Da die
Temperatur außerhalb des Wärmeabgabebereichs 109 geringer als die Temperatur der erwärmten Wärmetransportsubstanz ist, wird die Wärmemenge von der
Wärmetransportsubstanz in dem Wärmeabgabebereich 109 an einen Bereich außerhalb des Wärmeabgabebereichs 109 abgegeben.
Zwischen dem Wärmeleitbereich 107 und dem Wärmeabgabebereich 109 umfasst das Wärmekreislaufsystem 105 einen Isolierbereich 1 15, um einen Wärmefluss außerhalb des Wärmekreislaufsystems 105 zwischen den beiden Bereichen mit unterschiedlicher Temperatur in dem Kältegerät 100 zu verhindern.
Wenn das Wärmekreislaufsystem 105 ein Thermosiphon umfasst, dann wird die während des Betriebs des Kühlkreislaufs in dem Kältegerät 100 erzeugte Wärme an den
Wärmeleitbereich 107 des Wärmekreislaufsystems 105 abgegeben, um die
Wärmetransportsubstanz zu erwärmen, wodurch diese verdampft und das Gas in der Substanzleitung 1 1 1 nach oben aufsteigt. Im Wärmeabgabebereich 109 gibt die erwärmte Wärmetransportsubstanz die aufgenommene Wärme an die Umgebung des
Wärmekreislaufsystems 105 ab und wird dadurch abgekühlt und kondensiert. Die abgekühlte kondensierte Wärmetransportsubstanz fließt aufgrund der Schwerkraft wieder nach unten und sammelt sich im Wärmeleitbereich 107.
Fig. 3 zeigt als Vergleichsbeispiel eine schematische Darstellung eines Verflüssigers aus extrudiertem MPE-Rohr (MPE-Verflüssiger). Der Verflüssiger 1 17 umfasst ein
Eingangsrohr 1 19 und ein Ausgangsrohr 121 , durch welches das Kältemittel des
Kältekreislaufs in den Verflüssiger 1 17 eingeleitet, bzw. ausgeleitet werden kann. Der Verflüssiger 1 17 umfasst ein extrudiertes MPE-Rohr 123 durch das Kältemittel geleitet wird und welches eine maänderförmige Struktur aufweist. Zwischen den
maänderförmigen Abschnitten des extrudierten MPE-Rohrs 123 sind Lamellen 125 angebracht, die eine wirksame Wärmeabgabe durch den Verflüssiger 1 17 an die
Umgebung ermöglichen.
Der Übergang des extrudierten MPE-Rohrs 123 zu dem Eingangsrohr 1 19 und zu dem Ausgangsrohr 121 wird durch jeweils einen Aufsatz 127 realisiert. Der Aufsatz 127 weist auf einer Vorderseite eine Öffnung auf, durch die das Eingangsrohr 1 19, bzw. das
Ausgangsrohr 121 mit dem Aufsatz 127 verbunden wird. An der Längsseite des Aufsatzes 127 ist ein Spalt angebracht, in den das MPE-Rohr 123 eingeführt werden kann, um eine schlüssige Verbindung zwischen dem MPE-Rohr 123 und dem Eingangsrohr 1 19, bzw. dem Ausgangsrohr 121 zu realisieren.
Somit kann erwärmtes Kältemittel durch das Eingangsrohr 1 19 durch das extrudierte MPE-Rohr 123 in den Verflüssiger 1 17 und durch das Ausgangsrohr 121 wieder aus dem Verflüssiger 1 17 geleitet werden. Durch die Lamellen 125 kann eine Wärmemenge von dem Kältemittel an den Außenbereich des Verflüssigers 1 17 abgegeben werden, um eine Verflüssigung des Kältemittels zu erreichen.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines MPE-Rohrs 123 gemäß der
vorliegenden Erfindung. Das MPE-Rohr 123 kann ein extrudiertes Rohr aus einem oder verschiedenen Metallen umfassen und kann aus Aluminium bestehen. Das MPE-Rohr 123 umfasst mehrere Kältekanäle 129 durch welche das Kältemittel des Kältekreislaufs strömen kann und die durch Stege 131 voneinander getrennt sind. Die Stege 131 versteifen das MPE-Rohr 123 und machen ein Biegen des MPE-Rohrs 123 in
Maänderform möglich. Das MPE-Rohr 123 umfasst darüber hinaus mehrere Wärmekanäle 133 durch welche eine Wärmetransportsubstanz eines Wärmekreislaufsystems 105 strömen kann und die ebenfalls durch Stege 131 voneinander getrennt sind. Zwischen den Wärmekanälen 133 und den Kältekanälen 129 befindet sich eine Trennwand 135. Die Trennwand 135 verhindert ein Vermischen des durch die Kältekanäle 129 strömenden Kältemittels mit der durch die Wärmekanäle 133 strömenden Wärmetransportsubstanz. Die Trennwand 135 ist derart ausgestaltet, dass ein Wärmefluss von dem Kältemittel in den Kältekanälen 129 durch die Trennwand 135 zu der Wärmetransportsubstanz in den Wärmekanälen 133 ermöglicht wird.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Aufsatzes 127 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Aufsatz 127 kann ein extrudiertes Rohr aus einem oder verschiedenen Metallen umfassen und kann aus Aluminium bestehen. Der Aufsatz 127 weist auf einer Vorderseite eine erste Öffnung 137 auf, durch die ein Eingangsrohr 1 19, bzw. ein
Ausgangsrohr 121 des Kältekreislaufs mit dem Aufsatz 127 verbunden wird. Durch die Öffnung 137 kann Kältemittel des Kältekreislaufs in einen Kältemittelraum 139 des Aufsatzes 127 strömen.
Um ein Teil des MPE-Rohres 123 mit einem Wärmekreislaufsystem 105 zu kombinieren, weist der Aufsatz 127 auf der anderen Vorderseite eine zweite Öffnung 141 auf, durch die ein Eingangsrohr 1 19, bzw. ein Ausgangsrohr 121 des Wärmekreislaufsystems 105 mit dem Aufsatz 127 verbunden wird. Durch die zweite Öffnung 141 kann
Wärmetransportsubstanz des Wärmekreislaufsystems 105 in einen Substanzraum 143 des Aufsatzes 127 strömen.
Um ein Vermischen von Kältemittel in dem Kältemittelraum 139 und
Wärmetransportsubstanz in dem Substanzraum 143 des Aufsatzes 127 zu verhindern, ist zwischen dem Kältemittelraum 139 und dem Substanzraum 143 ein Mittelsteg 145 angebracht. Der Mittelsteg 145 ermöglicht eine physische Trennung zwischen
Substanzraum 143 und Kältemittelraum 139. Der Mittelsteg 145 ist aber derart ausgestaltet, dass ein Wärmefluss von dem Kältemittel in dem Kältemittelraum 139 durch den Mittelsteg 145 zu der Wärmetransportsubstanz in dem Substanzraum 143 ermöglicht wird. Damit der Aufsatz 127 mit dem MPE-Rohr 123 schlüssig verbunden werden kann, weist der Aufsatz 127 auf einer Längsseite einen Schlitz 147 auf, der derart ausgebildet ist, um das MPE-Rohr 123 aufzunehmen. Der Schlitz 147 umfasst ein Kältemittelschlitz 149, durch den der Kältemittelraum 139 des Aufsatzes 127 mit den Kältekanälen 129 des MPE-Rohr 123 schlüssig verbunden ist, um einen Fluss von Kältemittel durch die erste Öffnung 137 durch den Kältemittelraum 139 zu den Kältekanälen 129 des MPE-Rohrs 123 zu ermöglichen. Der Schlitz 147 umfasst zudem ein Substanzschlitz 151 , durch den der Substanzraum 143 des Aufsatzes 127 mit den Wärmekanälen 133 des MPE-Rohrs 123 schlüssig verbunden ist, um einen Fluss von Wärmetransportsubstanz durch die zweite Öffnung 141 durch den Substanzraum 143 zu den Wärmekanälen 133 des MPE- Rohrs 123 zu ermöglichen.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines Wärmetauschelements gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem MPE-Rohr gemäß Fig. 4 und mit einem Aufsatz gemäß Fig. 5. Das Wärmetauschelement 153 umfasst einen Verflüssiger 1 17 und einen
Wärmeleitbereich 107, deren Trennung durch die Trennwand 135 und durch den
Mittelsteg 145 mittels einer Trennlinie 155 dargestellt ist. Der Verflüssiger 1 17 umfasst ein Eingangsrohr 1 19 und ein Ausgangsrohr 121 , durch welches das Kältemittel in den Verflüssiger 1 17 eingeleitet, bzw. ausgeleitet werden kann. Der Verflüssiger 1 17 und der Wärmeleitbereich 107 umfasst ein extrudiertes MPE-Rohr 123 durch das Kältemittel, bzw. Wärmetransportsubstanz geleitet wird und welches eine maänderförmige Struktur aufweist. Zwischen den maänderförmigen Abschnitten des extrudierten MPE-Rohrs 123 sind Lamellen 125 angebracht. Der Übergang des extrudierten MPE-Rohrs 123 zu dem Eingangsrohr 1 19 und zu dem Ausgangsrohr 121 wird durch jeweils einen Aufsatz 127 realisiert. Der Aufsatz 127 weist auf einer Vorderseite eine erste Öffnung 137 auf, durch die das Eingangsrohr 1 19, bzw. das Ausgangsrohr 121 mit dem Aufsatz 127 verbunden wird. An der Längsseite des Aufsatzes 127 ist ein Schlitz 147 angebracht, in den das MPE-Rohr 123 eingeführt werden kann, um eine schlüssige Verbindung zwischen dem MPE-Rohr 123 und dem Eingangsrohr 1 19, bzw. dem Ausgangsrohr 121 zu realisieren. Der Aufsatz 127 umfasst ferner ein zweite Öffnung 141 in die ein weiteres Eingangsrohr 157 und in die ein weiteres Ausgangsrohr 159 eingeführt werden kann. Das weitere Eingangsrohr 157 und das weitere Ausgangsrohr 159 ist mit dem Wärmekreislaufsystem 105 verbunden, so dass die Wärmetransportsubstanz durch den Wärmeleitbereich 107 geleitet werden kann.
Aufgrund der Trennwand 135 in dem MPE-Rohr 123 und aufgrund des Mittelstegs 145 in dem Aufsatz 127 wird ein Vermischen des durch die Kältekanäle 129 strömenden
Kältemittels mit der durch die Wärmekanäle 133 strömenden Wärmetransportsubstanz verhindert, so dass durch die Trennlinie 155 eine Zweiteilung des Wärmetauschelements 153 gewährleistet ist. Der Verflüssiger 1 17 des durch die Trennlinie 155 getrennten Wärmetauschelements 153 ist Bestandteil eines aktiven Kältekreislaufs mit einem
Verdichter, während der Wärmeleitbereich 107 des durch die Trennlinie 155 getrennten Wärmetauschelements 153 Bestandteil eines passiven Wärmekreislaufsystems 105, wie z.B. ein Thermosiphon oder ein Heizrohr, ist.
Die Trennwand 135 und der Mittelsteg 145 sind aber derart ausgebildet, dass sie thermisch leitend sind, und somit ein Wärmefluss von dem Kältemittel in den Kältekanälen 129 zu der Wärmetransportsubstanz in den Wärmekanälen 133 ermöglicht wird. Somit fungiert das Wärmetauschelement 153 als Wärmetauscher, um Wärme von dem
Kältekreislauf auf das Wärmekreislaufsystem 105 zu übertragen.
Das Wärmekreislaufsystem 105 kann die durch den Verflüssiger 1 17 von dem
Kältekreislauf abgeführte Wärme an ein Element des Kältegeräts 100 abgegeben.
Beispielsweise kann die abgeführte Wärme an einen Oberflächenbereich des Rahmens 103 des Kältegeräts 100 abgegeben werden, um den Oberflächenbereich des Rahmens 103 zu erwärmen und eine Kondensation von Wasser auf einer kalten Oberfläche des Rahmens 103 zu verhindern.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Kältegeräts 100 mit einer
Verdunstungsschale 163. Das Kältegerät 100 umfasst ein Wärmekreislaufsystem 105, mit einem Wärmeleitbereich 107 zur Aufnahme von Wärme und einem Wärmeabgabebereich 109 zur Abgabe von Wärme an ein thermisch leitendes Element 161 , wie z.B. ein Element mit einer großen Oberfläche, welches ausgebildet ist, die abgegebene Wärme an die Verdunstungsschale 163 abzugeben. Dadurch kann eine wirksame Wärmeübertragung von dem Wärmeleitbereich 107 zu der Verdunstungsschale 163 des Kältegeräts 100 sichergestellt werden.
Das Wärmekreislaufsystem 105 kann neben einem Thermosiphon auch ein Heizrohr umfassen, um Wärme an die Verdunstungsschale 163 abzugeben. Ein Heizrohr ist ein geschlossenes Rohr, welches mit einer Wärmetransportsubstanz gefüllt ist und welches einen Docht an der Außenwand des Heizrohrs aufweist. In dem Docht befindet sich die Wärmetransportsubstanz in einem flüssigen Aggregatszustand. Wenn der
Wärmeleitbereich 107 des Heizrohrs erwärmt wird, verdampft die
Wärmetransportsubstanz unter Wärmeaufnahme, und durch die daraus resultierende Druckerhöhung in dem Heizrohr kondensiert gleichzeitig gasförmige
Wärmetransportsubstanz in dem Wärmeabgabebereich 109 des Heizrohrs unter
Wärmeabgabe. Somit wird durch das Heizrohr ein wirksamer Wärmetransport von einer warmen zu einer kalten Umgebung erreicht, die viel wirksamer als eine klassische Wärmeleitung in Kupfer ist.
Da das Wärmekreislaufsystem 105, wie z.B. das Heizrohr, Wärme von dem Verflüssiger 1 17 abführt und dadurch kälter als die Umgebung ist, wird der Verflüssiger 1 17 besser gekühlt als durch eine Luftkühlung. Je niedriger die Verflüssigungstemperatur des
Kältemittels in dem Kältekreislauf ist, umso größer ist der Wirkungsgrad des Verdichters im Kältekreislauf und desto niedriger wird der Energieverbrauch des gesamten
Kältegeräts 100. Durch die bessere Kühlung des Verflüssigers 1 17 durch das
Wärmekreislaufsystem 105 kann unter Umständen ein Ventilator in dem Kältegerät 100 langsamer laufen, wodurch die Lautstärke beim Betrieb des Kältegeräts 100 reduziert werden kann.
Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt. Bezugszeichenliste
Kältegerät
Kältegerätetür
Rahmen
Wärmekreislaufsystem
Wärmeleitbereich
Wärmeabgabebereich
Substanzleitung
Strömungsrichtung
Isolierbereich
Verflüssiger
Eingangsrohr
Ausgangsrohr
MPE-Rohr
Lamellen
Aufsatz
Kältekanäle
Steg
Wärmekanäle
Trennwand
Erste Öffnung
Kältemittelraum
Zweite Öffnung
Substanzraum
Mittelsteg
Schlitz
Kältemittelschlitz
Substanzschlitz
Wärmetauschelement
Trennlinie
Weiteres Eingangsrohr
Weiteres Ausgangsrohr Thermisch leitendes Element Verdunstungsschale

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Kältegerät (100) mit einem Kältekreislauf mit einem Verflüssiger (1 17), mit einem Wärmekreislaufsystem (105) zum Erwärmen eines Elements des Kältegeräts (100), wobei das Wärmekreislaufsystem (105) einen Wärmeleitbereich (107) umfasst, und mit einem Wärmetauschelement (153), welches den Verflüssiger (1 17) und den Wärmeleitbereich (107) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
der Verflüssiger (1 17) und der Wärmeleitbereich (107) in dem Wärmetauschelement (153) thermisch gekoppelt sind, um Wärme von dem Kältekreislauf an den
Wärmeleitbereich (107) des Wärmekreislaufsystems (105) abzugeben.
Kältegerät (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Wärmetauschelement (153) einen Verflüssiger (1 17) aus Multi-Port extrudiertem Rohr (123) umfasst.
Kältegerät (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der
Verflüssiger (1 17) einen Kältekanal (129) und der Wärmeleitbereich (107) einen Wärmekanal (133) umfasst, dass
der Kältekanal (129) ausgebildet ist, ein Kältemittel des Kältekreislaufs in dem
Wärmetauschelement (153) zu befördern, und dass
der Wärmekanal (133) ausgebildet ist, eine Wärmetransportsubstanz des
Wärmekreislaufsystems (105) in dem Wärmetauschelement (153) zu befördern.
Kältegerät (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältekanal (129) und der Wärmekanal (133) parallel zueinander angeordnet sind, und dass das in dem Kältekanal (129) förderbare Kältemittel und die in dem Wärmekanal (133) förderbare Wärmetransportsubstanz in zueinander entgegengesetzten
Strömungsrichtungen durch den Kältekanal (129) und durch den Wärmekanal (133) förderbar sind. Kältegerät (100) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Kältekanal (129) von dem Wärmekanal (133) durch eine thermisch leitende
Trennwand (135) getrennt ist.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Wärmetauschelement (153) einen Aufsatz (127) umfasst, und dass der Aufsatz (127) ausgebildet ist, das Wärmetauschelement (153) mit dem Kältekreislauf und mit dem Wärmekreislaufsystem (105) zu verbinden, wobei der Kältekreislauf ein Kältemittel umfasst und wobei das Wärmekreislaufsystem (105) eine Wärmetransportsubstanz umfasst.
Kältegerät (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (127) einen Kältemittelraum (139) zur Aufnahme eines Kältemittels durch eine erste Öffnung (137) und einen Substanzraum (143) zur Aufnahme der
Wärmetransportsubstanz durch eine zweite Öffnung (141 ) umfasst, wobei der Kältemittelraum (139) und der Substanzraum (143) durch einen thermisch leitenden Mittelsteg (145) voneinander getrennt sind.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Wärmetransportsubstanz ein Alkan, einen
Fluorkohlenwasserstoff oder Wasser umfasst, bevorzugt Isobutan, Tetrafluorethan oder Wasser, und besonders bevorzugt Wasser.
Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Wärmekreislaufsystem (105) eine
Wärmetransportsubstanz beinhaltet und einen Wärmeabgabebereich (109) umfasst, dass
der Wärmeleitbereich (107) ausgebildet ist, die von dem Verflüssiger (1 17) des Wärmetauschelements (153) aufgenommene Menge von Wärme an die
Wärmetransportsubstanz in dem Wärmekreislaufsystem (105) abzugeben, um die Wärmetransportsubstanz zu erwärmen, dass
das Wärmekreislaufsystem (105) ausgebildet ist, die erwärmte
Wärmetransportsubstanz von dem Wärmeleitbereich (107) zu dem
Wärmeabgabebereich (109) zu leiten, und dass der Wärmeabgabebereich (109) ausgebildet ist, die von der Wärmetransportsubstanz aufgenommene Wärmemenge an das Element des Kältegeräts (100) abzugeben.
10. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kältekreislauf ein aktives System mit einem Verdampfer, einem Verdichter oder einem Drosselorgan umfasst.
1 1. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Wärmekreislaufsystem (105) ein passives System mit einem Thermosiphon oder einem Heizrohr umfasst.
12. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Kältegerät (100) eine Verdunstungsschale (163) umfasst, und dass das Wärmekreislaufsystem (105) ausgebildet ist, die aufgenommene Wärmemenge an die Verdunstungsschale (163) des Kältegeräts (100) abzugeben.
13. Kältegerät (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das
Wärmekreislaufsystem (105) einen Wärmeabgabebereich (109) umfasst, und dass der Wärmeabgabebereich (109) ein thermisch leitendes Element (161 ) umfasst, welches in thermischen Kontakt mit der Verdunstungsschale (163) steht, um eine wirksame Erwärmung der Verdunstungsschale (163) sicherzustellen.
14. Kältegerät (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Wärmekreislaufsystem (105) ausgebildet ist, die aufgenommene Wärmemenge an den Rahmen (103) des Kältegeräts (100) abzugeben.
15. Kältegerät (100) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das
Wärmekreislaufsystem (105) ausgebildet ist, die aufgenommene Wärmemenge an einen Oberflächenbereich des Rahmens (103) des Kältegeräts (100) abzugeben.
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