DE29824871U1

DE29824871U1 - Verdampferplatine

Info

Publication number: DE29824871U1
Application number: DE29824871U
Authority: DE
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1998-09-04
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2008-09-05

Description

Verdampferplatine

Die Erfindung betrifft eine Verdampferplatine, wie einen Rückwandverdampfer zur Anordnung in einem Kühlraum eines Kühlschrankes der dergleichen, mit einer Einspritzstelle für Kältemittel und einem sich daran anschließenden Kältemittelkanal, welcher über die Fläche der Verdampferplatine verläuft und welcher an einer Absaugstelle an der Verdampferplatine mündet.

Bei Kühlschränken ist es Stand der Technik, zur Kühlung von deren Kühlraum an der Rückwand des Kühlraumes eine Verdampferplatine vorzusehen, welche entweder als sogenannter Cold-Wall-Verdampfer oder aber auch als Innenraumverdampfer ausgeführt ist. Bei diesen, häufig die gesamte Höhe der Rückwand einnehmenden Verdampfern ist es üblich, ausgehend von einer in Einbaulage der Verdampferplatine an deren oberem Ende angeordneten Kältemitteleinspritzstelle einen Kältemittelkanal mäanderförmig über die Höhe der Verdampferplatine zu führen und das Ende des Kältemittelkanals einer Kältemittelabsaugstelle an der Verdampferplatine zuzuführen. Diese Art von Kältemittelkanalführung bringt mit sich, daß das entfernt von der Einspritzstelle liegende untere Ende in Einbaulage der Verdampferplatine bezüglich des Zeitpunktes, von dem ab der Kältemittelverdichter in Betrieb gesetzt und somit der Kältemittelkanal auf der Verdampferplatine mit flüssigem Kältemittel versorgt ist, deutlich verzögert gekühlt wird. Dieser unerwünschte Effekt tritt um so stärker zutage, je höher die Verdampferplatine ausgeführt ist, oder je größer die Kanallänge des Kältemittelkanals bemessen ist bzw. je intensiver der Wärmeaustausch an der Verdampferoberfläche erfolgt. Letztendlich führt dieser Effekt dazu, daß die bestimmungsgemäße Oberflächentemperatur an der Verdampferplatine an deren Ausgang, im Vergleich zu deren Eingang, zeitlich deutlich später erfolgt, wodurch infolge der nicht unerheblich längeren Verdichterlaufzeit der Energieverbrauch des Gerätes nachteilig beeinflußt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdampferplatine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit einfachen konstruktiven Maßnahmen derart zu verbessern, daß die Nachteile des Standes der Technik vermieden sind.

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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kältemittelkanal im Anschluß an die Einspritzstelle einem der zu dieser zumindest benachbart angeordneten Flächenendabschnitte der Verdampferplatine zugeführt ist und innerhalb diesem verläuft und daß der Kältemittelkanal von diesem Flächenendabschnitt in den dazu gegenüberliegenden Flächenendabschnitt übergeführt ist und diesen durchläuft, bevor er den zwischen den beiden Flächenendabschnitten liegenden Zwischenabschnitt durchzieht.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Kältemittelkanals auf der Fläche der Verdampferplatine ist diese zumindest weitestgehend gleichzeitig an ihren einander gegenüberliegenden Flächenendabschnitten mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt und somit gekühlt, wodurch der zwischen den Flächenendabschnitten liegende Zwischenabschnitt durch die wärmeleitenden Eigenschaften der Verdampferplatine vorgekühlt ist. Dies hat zur Folge, daß die gesamte Fläche der Verdampferplatine deutlich rascher gleichmäßig abgekühlt ist, wodurch sich die Verdichterlaufzeiten deutlich verkürzen und somit der Energieverbrauch eines Kühlschrankes durch die wesentlich effektivere Beaufschlagung der Verdampferfläche mit flüssigem Kältemittel deutlich herabgesetzt ist. Die verzögerte Abkühlung des abseits der Kältemitteleinspritzstelle liegenden Endes des Verdampfers ist durch die Kältemittelkanalführung von einem Flächenendabschnitt direkt zu dem gegenüberliegenden Flächenendabschnitt im wesentlichen vermieden.

Besonders kurz ist der Weg des Kältemittelkanals von der Einspritzstelle zu einem der Flächenendabschnitte, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die dem Kältemittelkanal vorgelagerte Einspritzstelle innerhalb eines der beiden einander gegenüberliegenden, von dem Kältemittelkanal durchzogenen Flächenendabschnitte angeordnet ist. Durch die minimierte Kältemittelkanalführung von der Einspritzstelle zu einem der Flächenendabschnitte ist sowohl der mit der Einspritzstelle versehene Flächenendabschnitt wie der dazu gegenüberliegende Flächenendabschnitt sehr rasch mit flüssigem Kältemittel beaufschlagbar und somit äußerst rasch gekühlt. Ferner ist durch diese Maßnahme erreicht, daß die beiden einander gegenüberliegenden Flächenendabschnitte der Verdampferplatine mit nur geringer zeitlicher Verzögerung im wesentlichen gleiches Temperaturniveau erreichen und somit aufgrund der von der Verdampferplatine auftretenden Wärmeleitung zumindest annähernd gleichmäßig zur Kühlung des zwischen den beiden Flächenendabschnitten liegenden mittleren Zwischenabschnitts der Verdampferplatine zu kühlen beitragen.

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Gemäß einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, daß die Einspritzstelle mit dem sich daran anschließenden Kältemittelkanal innerhalb des in Einbaulage der Verdampferplatine höher liegenden Flächenendab-Schnittes angeordnet ist.

Durch die Anordnung der Kältemitteleinspritzstelle innerhalb des in Einbaulage der Verdampferplatine oben liegenden Endabschnittes wird rascher abgekühlt als der gegenüberliegende unten liegende Endabschnitt, wodurch sich durch diese Maßnahme bereits kurzzeitig nach der Beaufschlagung des höher liegenden Flächenendabschnittes der Verdampferplatine eine natürliche Konvektion innerhalb des Kühlraumes eines Kühlschrankes herausbildet und zu einer rascheren Luftdurchmischung innerhalb des Kühlraumes beiträgt. Darüber hinaus ist die Geräuschbildung durch das zwangsweise anhand des Kältemittelverdichters umgewälzte Kältemittel, welches sowohl in flüssiger als auch in gasförmiger Form innerhalb des Kältemittelkanals vorliegt, nicht unerheblich gemindert.

Besonders rasch auf die bestimmungsgemäße Temperatur herabgekühlt ist ein Kühlraum eines Kühlschrankes, wenn nach einer nächsten vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Verdampferplatine einen rechteckförmigen Zuschnitt aufweist und daß die schmäleren Platinenseiten in Einbaulage der Verdampferplatine im wesentlichen horizontal verlaufen, wobei die Einspritzstelle innerhalb einer der durch die schmäleren Platinenseiten gebildeten Flächenendabschnitte angeordnet ist.

Großseriengerecht besonders kostengünstig erstellbar ist die Verdampferplatine, wenn nach einer letzten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, daß die Verdampferplatine nach dem Rollbond-Herstellverfahren oder nach dem Z-Bond-Herstellverfahren gefertigt ist.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in der beigefügten Zeichnung vereinfacht schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 in einem ersten Ausführungsbeispiel eine vereinfachte schematische Darstellung einer rechteckförmigen Verdampferplatine, mit an ihrer in Einbaulage höher liegenden Platinenseite vorgesehenen Einspritzstelle, in Ansicht von vorne,

Fig. 2 in einem zweiten Ausführungsbeispiel vereinfacht schematisch dargestellt eine rechteckförmige Verdampferplatine, mit einer etwa auf halber Platinenhöhe angeordneten Einspritzstelle,

Fig. 3 ein erstes Schaubild zur Darstellung des Temperaturverlaufes am Ausgang bzw. Eingang einer nach dem Stand der Technik gefertigten Verdampferplatine und

Fig. 4 ein zweites Schaubild zur Darstellung des Temperaturverlaufes am Ein

gang bzw. Ausgang einer erfindungsgemäßen Verdampferplatine.

In Fig. 1 ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vereinfacht schematisch beispielsweise eine nach dem Rollbond-Verfahren hergestellte Verdampferplatine 10 gezeigt, welche einen in Ansicht von vorne rechteckförmigen Zuschnitt aufweist, dessen den schmäleren Rechteckseiten zugeordnete Platinenabschnitte als Flächenendabschnitte 11 bzw. 12 dienen, welche in Abhängigkeit der Höhe der Verdampferplatine eine variable Höhe h aufweisen und welche als sogenannter Eingang bzw. Ausgang der Verdampferplatine bezeichnet sind. Von den einander gegenüberliegenden Flächenendabschnitten 11 und 12, welche zwischen sich einen mittleren Platinenabschnitt 13 aufnehmen, ist der in Einbaulage der Verdampferplatine 10 in einem nicht gezeigten Kühlschrank höherliegende Flächenendabschnitt 11 mit einer Einspritzstelle 14 für Kältemittel versehen. Mit der Einspritzstelle 14 ist ein Kältemittelkanal 15 strömungstechnisch verbunden, welcher den obenliegenden Flächenendabschnitt 11 im vorliegenden Fall in Art einer Schleife durchzieht und welcher am Ende der Schleife von diesem Flächenendabschnitt 11 in den in Einbaulage der Verdampferplatine 10 unten liegenden Flächenendabschnitt 12 übergeführt ist. Innerhalb des Flächenendabschnittes 12 ist der Kältemittelkanal 15, wie im Flächenendabschnitt 11, in der Art einer Schleife verlaufend angeordnet und am Schleifenende dem mittleren Platinenabschnitt 13 zugeführt. Innerhalb des mittleren Platinenabschnittes 13 verläuft der Kältemittelkanal 12 mäanderartig über die

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Höhe des mittleren Platinenabschnittes 13, bevor er ausgangsseitig an eine am Flächenabschnitt 11 vorgesehene Absaugstelle 16 angeschlossen ist. Durch die Anordnung des Kältemittelkanals 15 auf der Verdampferplatine 10 ist in einem ersten Schritt der obenliegende Flächenendabschnitt 11 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt. Im Anschluß an diese Beaufschlagung ist das flüssige Kältemittel unmittelbar dem tieferliegenden Flächenendabschnitt 12 zugeführt, bevor es in den mittleren Platinenabschnitt 13 übertritt. Diese Art der Kältemittelkanalführung stellt sicher, daß zuerst das eingangsseitige Platinenende der Verdampferplatine 10 und mit geringem zeitlichem Versatz im Anschluß daran deren ausgangsseitiges Ende mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt und somit gekühlt ist, während erst im Anschluß daran der zwischen den beiden Flächenendabschnitten 11 und 12 liegende mittlere Platinenabschnitt 13 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt und somit gekühlt ist.

Fig. 2 zeigt wie Fig. 1 in vereinfachter schematischer Darstellung eine zweite Ausführungsform einer einen rechteckförmigen Zuschnitt aufweisenden Verdampferplatine 20, deren den schmäleren Rechteckseiten ihres Zuschnittes zugewandten Enden als Flächenendabschnitte 21 und 22 dienen, welche in Abhängigkeit der Höhe der Verdampferplatine eine unterschiedliche Höhe h aufweisen. Zwischen den Flächenendabschnitten 21 und 22, von denen der erstere in Einbaulage der Verdampferplatine 20 in einem nicht gezeigten Kühlschrank obenliegend angeordnet ist, ist ein mittlerer Platinenabschnitt 23 vorgesehen, welcher hinsichtlich seiner Fläche bezüglich der Fläche der Flächenendabschnitte 21 und 22 deutlich vergrößert ist. Der Platinenabschnitt 23 weist eine etwa mittig zu seiner Höhe liegende Kältemitteleinspritzstelle 24 auf, an welcher ein Kältemittelkanal 25 strömungstechnisch angeschlossen ist. Von der Kältemitteleinspritzstelle 24 aus ist der Kältemittelkanal 25 in einem unmittelbar benachbart zu dieser angeordneten Flächenendabschnitt übergeführt, welcher im vorliegenden Fall der Flächenendabschnitt 21 ist. Der in Einbaulage obenliegende Flächenendabschnitt 21 wird von dem Kältemittelkanal 25 in Art einer Schleife durchzogen, bevor der Kältemittelkanal 25 über den mittleren Platinenabschnitt 23 unmittelbar dem in Einbaulage der Verdampferplatine 10 tieferliegenden Flächenendabschnitt 22 zugeführt ist. Diesen durchläuft der Kältemittelkanal 25 ebenso in Art einer Schleife, bevor er in den mittleren Platinenabschnitt 23 zu dessen Kühlung übergeführt ist und innerhalb diesem schleifenähnlich über die Höhe des Platinenabschnittes 23 verläuft. Der Kältemittelkanal 25 mündet in einer innerhalb des Platinenabschnittes 23 angeordneten Kältemittelabsaugstelle 26. Durch die wegmäßig minimierte unmittelbare Über-

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leitung von der im mittleren Platinenabschnitt 23 liegenden Kältemitteleinspritzstelle 24 in den dazu benachbarten Flächenendabschnitt 21 wird dieser zuerst und in kurzem zeitlichem Abstand darauf der dazu gegenüberliegende Flächenendabschnitt 22 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt und somit gekühlt, während der mittlere Platinenabschnitt 23 erst im Anschluß an die Flächenendabschnitte 21 und 22 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist. Durch die vorrangige Kühlung der außen liegenden Flächenendabschnitte 21 und 22 erfährt der mittlere Platinenabschnitt 23 eine Art Vorkühleffekt, welcher durch die Wärmeleitung der beispielsweise im Rollbond-Verfahren hergestellten Aluminiumverdampferplatine 20 bewirkt ist.
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Fig. 3 zeigt ein Koordinatensystem zur Veranschaulichung der Verdampferoberflächentemperaturen bei Verdampferplatinen nach dem Stand der Technik. In diesem Koordinatensystem ist die Oberflächentemperatur in ⁰C der Verdampferplatine auf der Ordinate und die Zeit t in Minuten auf der Abszisse aufgetragen. Wie aus dem Schaubild deutlich ersichtlich ist, unterscheidet sich" der Kurvenzug der am Verdampfereingang (entspricht dem obenliegenden Flächenendabschnitt) gemessenen Oberflächentemperatur deutlich von dem Kurvenzug, welcher für die Oberflächentemperatur am Verdampferausgang (entspricht dem untenliegenden Flächenendabschnitt) ermittelt wurde, wobei die Oberflächentemperatur am Verdampferausgang erst nahezu am Ende der Verdichterlaufzeit die Größenordnung der Temperatur am Verdampfereingang aufweist.

Im Gegensatz dazu zeigt das Schaubild gemäß Fig. 4 in Kurvenzügen den Verlauf der Oberflächentemperatur am Ausgang bzw. Eingang einer erfindungsgemäßen Verdampferplatine. Wie schon im Schaubild gemäß Fig. 3 ist auch hier die Oberflächentemperatur der Verdampferplatine über der Verdichterlaufzeit aufgetragen. Wie die für die Oberflächentemperaturen am Verdampfereingang bzw. am Verdampferausgang ermittelten Kurvenzüge verdeutlichen, folgt der für die Oberflächentemperatur am Verdampferausgang ermittelte Kurvenzug weitestgehend dem Kurvenzug, welcher eingangsseitig an der Verdampferplatine ermittelt wurde. Im Vergleich der beiden Schaubilder wird deutlich, daß nach halber Verdichterlaufzeit sich an der Oberfläche des Ausganges herkömmlicher Verdampferplatinen kaum eine meßbare Abkühlung ergeben hat, während die Oberflächentemperatur des ausgangsseitigen Endes der erfindungsgemäßen Verdampfer im wesentlichen die Abkühlung erfahren hat, wie sie eingangsseitig bei der erfindungsgemäßen Verdampferplatine auftritt. Eine derart gleichmäßige Abkühlung der erfindungsgemäßen Verdampferplatine hat auch einen deutlich

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vergleichmäßigteren Wärmeaustausch über die Gesamthöhe der Verdampferplatine zur Folge, wodurch die Temperaturschichtung innerhalb eines zu kühlenden Kühlraumes eines Kühlschrankes zumindest deutlich vermindert, wenn nicht sogar vermieden ist.

Im Abänderung der in Fig. 1 dargestellten Verdampferplatine ist es auch möglich, die im höherliegenden Flächenabschnitt 11 liegende Einspritzstelle 14 in den tieferliegenden Flächenabschnitt 12 zu verlegen. Ferner ist es auch denkbar, die Kältemittelkanalführung der in Fig. 2 dargestellten Verdampferplatine 20 dahingehend abzuändern, daß ausgehend von der mittig liegenden Einspritzstelle 24 zuerst der tieferliegende Flächenendabschnitt 22 und mit geringem zeitlichem Versatz danach der höherliegende Flächenendabschnitt 21 mit flüssigem Kältemittel beaufschlagt ist.

Die Führung des Kältemittelkanals 15 bzw. 25 ist dem entsprechenden Kältebedarf an den Flächenendabschnitten 11 und 12 bzw. 21 und25 anpaßbar.

Claims

1. Verdampferplatine, wie Rückwandverdampfer zur Anwendung in einem Kühlraum eines Kühlschrankes oder dergleichen, mit einer Einspritzstelle für Kältemittel und einem sich daran anschließenden Kältemittelkanal, welcher über die Fläche der Verdampferplatine verläuft und welcher an einer Absaugstelle an der Verdampferplatine mündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelkanal (15, 25) im Anschluß an die Einspritzstelle (14, 24) einem der zu dieser zumindest benachbart angeordneten Flächenendabschnitte (11, 12; 21, 22) der Verdampferplatine (10) zugeführt ist und innerhalb diesem verläuft und daß der Kältemittelkanal (15, 25) von diesem Flächenendabschnitt (11, 12; 21, 22) in den dazu gegenüberliegenden Flächenendabschnitt (11, 12; 21, 22) übergeführt ist und diesen durchläuft, bevor er den zwischen den beiden Flächenendabschnitten (11, 12; 21, 22) liegenden Platinenabschnitt (13, 23) durchzieht.

2. Verdampferplatine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Kältemittelkanal (15) vorgelagerte Einspritzstelle (14) innerhalb eines der beiden einander gegenüberliegenden, von dem Kältemittelkanal (15) durchzogenen Flächenendabschnitte (11, 12) angeordnet ist.

3. Verdampferplatine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzstelle (14) mit dem sich daran anschließenden Kältemittelkanal (15) innerhalb des in Einbaulage der Verdampferplatine (10) höher liegenden Flächenendabschnittes (11) angeordnet ist.

4. Verdampferplatine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferplatine (10) einen rechteckförmigen Zuschnitt aufweist und daß die schmäleren Platinenseiten in Einbaulage der Verdampferplatine (10) im wesentlichen horizontal verlaufen, wobei die Einspritzstelle (14) innerhalb eines der durch die schmäleren Platinenseiten gebildeten Flächenendabschnittes (11, 12) angeordnet ist.

5. Verdampferplatine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdampferplatine (10, 20) nach dem Rollbond-Verfahren oder nach dem Z-Bond-Verfahren gefertigt ist.