WO2010026017A1 - Refrigerator with heat exchanger - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F13/003—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by using permeable mass, perforated or porous materials
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Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration appliance, in particular a household refrigeration appliance, with a heat exchanger which comprises a pipeline through which a heat transfer medium flows.
  • a heat exchanger which comprises a pipeline through which a heat transfer medium flows.
  • Such heat exchangers are used in refrigerators as condenser, for discharging heat of the compressed refrigerant to the environment, or as an evaporator, for absorbing heat from a cooling space of the refrigerator by the expanded refrigerant used.
  • condensers a so-called wire tube structure is widely used in which a refrigerant pipe is bent in one plane into meanders or loops, and the wire looped on the loops stabilizes the shape of the loops and enlarges the heat exchange surface.
  • Object of the present invention is to provide a refrigeration device whose heat exchanger combines high efficiency with low production costs.
  • an open-pore metal foam is formed on the pipe in a refrigeration device with a heat exchanger which comprises a pipe through which a heat transfer medium flows.
  • the metal foam forms a plate-shaped body through which the pipeline is meandering out.
  • the pipeline between two embedded in the body sections comprises a non-embedded portion to which fastening means can be attached if necessary, without affecting the structure of the metal foam.
  • the tubing includes a plurality of straight, embedded sections, each connected by non-embedded arcuate sections.
  • the heat exchanger described above is used in the refrigerator as a condenser.
  • a metal foam is particularly an aluminum alloy into consideration.
  • the pipeline is suitably made of a metal with a higher melting point than that of the aluminum alloy. Since the metal of the pipeline should advantageously also be good heat-conducting, in particular copper comes into consideration.
  • the heat exchanger can be obtained in particular by molding the pipeline with the metal foam.
  • Fig. 2 is a rear view of a refrigerator with a heat exchanger used as a condenser according to the invention.
  • the heat exchanger shown in a perspective view in FIG. 1 comprises a flat cuboid block 1 made of metal foam, in particular an aluminum alloy, through which a plurality of pipe sections 2 extend in parallel.
  • the mutually unconnected illustrated pipe sections 2 may be integrally connected with each other in series outside of the block 1; It is also conceivable that all are connected in parallel with an input and an output distributor.
  • the open-pored metal foam of the block 1 has a very large specific surface area and can form an intimate connection with the metal of the pipe sections 2. Since it opposes air only a small flow resistance, a highly efficient heat exchange between the pipe sections 2 and the block 1 and flushing air is possible.
  • FIG. 2 shows a plan view of the rear side of a refrigeration appliance, which as condenser carries a heat exchanger of the type described with reference to FIG.
  • the flat plate-shaped block 1 of metal foam of this condenser has slightly lower Kantenlägen than the rear wall of the refrigerator, to which the condenser is suspended.
  • a heat exchanger tube 3 extends in one piece continuously from a compressor 4 in meanders through the metal foam block 1 and via a throttle point to a (not shown) evaporator inside the refrigerator.
  • the tube 3 extends predominantly in the form of rectilinear, mutually parallel pipe sections 5:
  • the pipe sections 5 are shown in the schematic plan view of Figure 2 as solid lines to illustrate the course of the pipeline. in practice, the pipe sections 5 are embedded in the block 1 over their entire circumference and can not be seen from the outside.
  • Two adjacent pipe sections 5 are each by a protruding from the block 1 pipe bend. 6 connected with each other.
  • Pipe sections 8 and the bow 10 formed loop is essentially the
  • the flow direction of the refrigerant through the condenser could also be opposite to that of the arrangement shown in FIG. 2, by a pipe piece 14 emerging at the bottom right corner of the block 1 with the pressure outlet of the compressor 4 and the pipe piece 12 via a restrictor connected to the evaporator inside the refrigerator.

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Abstract

A heat exchanger of a household refrigerator comprises a pipeline (3) through which a heat exchange medium flows, and an open-pored metal foam (1) molded onto the pipeline (3).

Description

Kältegerät mit Wärmetauscher Refrigeration unit with heat exchanger
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, insbesondere ein Haushaltskältegerät, mit einem Wärmetauscher, der eine von einem Wärmeträgermedium durchströmte Rohrleitung umfasst. Derartige Wärmetauscher kommen in Kältegeräten als Verflüssiger, zum Abgeben von Wärme des verdichteten Kältemittels an die Umgebung, oder als Verdampfer, zur Aufnahme von Wärme aus einem Kühlraum des Kältegeräts durch das entspannte Kältemittel, zum Einsatz. Insbesondere bei Verflüssigern ist eine sogenannte Drahtrohrstruktur verbreitet, bei der ein Kältemittel führendes Rohr in einer Ebene zu Mäandern oder Schlaufen gebogen ist und durch an die Schlaufen kreuzend angelötete Drähte die Gestalt der Schlaufen stabilisiert und die Wärmeaustauschoberfläche vergrößert ist.The present invention relates to a refrigeration appliance, in particular a household refrigeration appliance, with a heat exchanger which comprises a pipeline through which a heat transfer medium flows. Such heat exchangers are used in refrigerators as condenser, for discharging heat of the compressed refrigerant to the environment, or as an evaporator, for absorbing heat from a cooling space of the refrigerator by the expanded refrigerant used. Particularly in condensers, a so-called wire tube structure is widely used in which a refrigerant pipe is bent in one plane into meanders or loops, and the wire looped on the loops stabilizes the shape of the loops and enlarges the heat exchange surface.
Die Herstellung eines solchen Verflüssigers ist recht arbeitsaufwändig, da die Drähte einzeln Schritt für Schritt an den Rohrleitungen verlötet werden müssen.The production of such a condenser is quite laborious, since the wires must be soldered individually step by step to the pipes.
Aus DE 101 23 456 A1 ist ein Wärmetauscher mit einem Rohr bekannt, das sich durch einen offenporigen Metallschaum erstreckt. Das Rohr ist in den Metallschaum eingegossen. Auch bei einem solchen Wärmetauscher ist die Fertigung extrem aufwändig, da bei der Herstellung des Metallschaumkörpers Hohlräume für die Rohre vorgehalten oder nachträglich erzeugt werden müssen und das Eingießen der Rohre aufwändige Formwerkzeuge erfordert. Wenn mehrere Rohrabschnitte von einem Wärmeträgerfluid in Reihe durchflössen werden sollen, müssen sie aufwändig außerhalb des Metallschaumkörpers miteinander verbunden werden.From DE 101 23 456 A1 discloses a heat exchanger with a tube is known, which extends through an open-cell metal foam. The pipe is poured into the metal foam. Even with such a heat exchanger, the production is extremely complex, since in the manufacture of the metal foam body cavities for the pipes must be held or subsequently generated and the pouring of the pipes requires elaborate molds. If several pipe sections are to be flowed through in series by a heat transfer fluid, they must be laboriously connected together outside of the metal foam body.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Kältegeräts, dessen Wärmetauscher hohe Effektivität mit geringem Fertigungsaufwand verbindet.Object of the present invention is to provide a refrigeration device whose heat exchanger combines high efficiency with low production costs.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem Kältegerät mit einem Wärmetauscher, der eine von einem Wärmeträgermedium durchströmte Rohrleitung umfasst, ein offenporiger Metallschaum an die Rohrleitung angeformt ist. Vorzugsweise bildet der Metallschaum einen plattenförmigen Körper, durch den die Rohrleitung mäanderartig geführt ist.The object is achieved by an open-pore metal foam is formed on the pipe in a refrigeration device with a heat exchanger which comprises a pipe through which a heat transfer medium flows. Preferably, the metal foam forms a plate-shaped body through which the pipeline is meandering out.
Für die Montage des Wärmetauschers am Kältegerät ist es zweckmäßig, wenn die Rohrleitung zwischen zwei in den Körper eingebetteten Abschnitten einen nicht eingebetteten Abschnitt umfasst, an dem bei Bedarf Befestigungsmittel angebracht werden können, ohne die Struktur des Metallschaums zu beeinträchtigen.For the installation of the heat exchanger on the refrigeration device, it is expedient if the pipeline between two embedded in the body sections comprises a non-embedded portion to which fastening means can be attached if necessary, without affecting the structure of the metal foam.
Vorzugsweise umfasst die Rohrleitung eine Mehrzahl von geraden, eingebetteten Abschnitten, die jeweils durch nicht eingebettete bogenförmige Abschnitte verbunden sind.Preferably, the tubing includes a plurality of straight, embedded sections, each connected by non-embedded arcuate sections.
Um die Handhabbarkeit des Wärmetauschers vor seinem Einbau in dem Kältegerät zu verbessern, ist es hilfreich, wenn zwei endnahe Schlaufen der Rohrleitung sich im Inneren des Körpers gegenüberliegen.In order to improve the handling of the heat exchanger prior to its installation in the refrigeration device, it is helpful if two near-end loops of the pipe are facing each other inside the body.
Vorzugsweise ist der oben beschriebene Wärmetauscher in dem Kältegerät als Verflüssiger verwendet.Preferably, the heat exchanger described above is used in the refrigerator as a condenser.
Als Metallschaum kommt insbesondere eine Aluminiumlegierung in Betracht.As a metal foam is particularly an aluminum alloy into consideration.
Die Rohrleitung besteht zweckmäßigerweise aus einem Metall mit höherem Schmelzpunkt als dem der Aluminiumlegierung. Da das Metall der Rohrleitung zweckmäßigerweise auch gut wärmeleitend sein sollte, kommt insbesondere Kupfer in Betracht.The pipeline is suitably made of a metal with a higher melting point than that of the aluminum alloy. Since the metal of the pipeline should advantageously also be good heat-conducting, in particular copper comes into consideration.
Der Wärmetauscher kann insbesondere durch Umgießen der Rohrleitung mit dem Metallschaum erhalten sein. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Rohrleitung und ein Vorläufermaterial des Metallschaums in einer Form zu platzieren und das Vorläufermaterial in der Form aufzuschäumen.The heat exchanger can be obtained in particular by molding the pipeline with the metal foam. Alternatively, it is possible to place the tubing and a precursor material of the metal foam in a mold and to foam the precursor material in the mold.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen: Fig. 1 ein perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers zur Verdeutlichung desFurther features and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying figures. Show it: 1 is a perspective view of a heat exchanger to illustrate the
Grundprinzips der vorliegenden Erfindung; undBasic principle of the present invention; and
Fig. 2 eine Rückansicht eines Kältegeräts mit einem als Verflüssiger verwendeten Wärmetauscher gemäß der Erfindung.Fig. 2 is a rear view of a refrigerator with a heat exchanger used as a condenser according to the invention.
Der in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht gezeigte Wärmetauscher umfasst einen flach quaderförmigen Block 1 aus Metallschaum, insbesondere einer Aluminiumlegierung, durch den sich mehrere Rohrleitungsabschnitte 2 parallel erstrecken. Die untereinander unverbunden dargestellten Rohrabschnitte 2 können außerhalb des Blocks 1 einstückig untereinander in Reihe verbunden sein; denkbar ist auch, dass alle parallel zueinander mit einem Eingangs- und einem Ausgangsverteiler verbunden sind.The heat exchanger shown in a perspective view in FIG. 1 comprises a flat cuboid block 1 made of metal foam, in particular an aluminum alloy, through which a plurality of pipe sections 2 extend in parallel. The mutually unconnected illustrated pipe sections 2 may be integrally connected with each other in series outside of the block 1; It is also conceivable that all are connected in parallel with an input and an output distributor.
Der offenporige Metallschaum des Blocks 1 hat eine sehr große spezifische Oberfläche und kann eine innige Verbindung mit dem Metall der Rohrleitungsabschnitte 2 eingehen. Da er Luft nur einen geringen Strömungswiderstand entgegensetzt, ist ein hoch effizienter Wärmeaustausch zwischen den Rohrleitungsabschnitten 2 und der den Block 1 um- und durchspülenden Luft möglich.The open-pored metal foam of the block 1 has a very large specific surface area and can form an intimate connection with the metal of the pipe sections 2. Since it opposes air only a small flow resistance, a highly efficient heat exchange between the pipe sections 2 and the block 1 and flushing air is possible.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite eines Kältegeräts, das als Verflüssiger einen Wärmetauscher des mit Bezug auf Fig. 1 erläuterten Typs trägt. Der flach plattenförmige Block 1 aus Metallschaum dieses Verflüssigers hat etwas geringere Kantenlägen als die Rückwand des Kältegeräts, an dem der Verflüssiger aufgehängt ist. Ein Wärmetauscherrohr 3 erstreckt sich einstückig durchgehend von einem Verdichter 4 in Mäandern durch den Metallschaumblock 1 und über eine Drosselstelle zu einem (nicht dargestellten) Verdampfer im Inneren des Kältegeräts.FIG. 2 shows a plan view of the rear side of a refrigeration appliance, which as condenser carries a heat exchanger of the type described with reference to FIG. The flat plate-shaped block 1 of metal foam of this condenser has slightly lower Kantenlägen than the rear wall of the refrigerator, to which the condenser is suspended. A heat exchanger tube 3 extends in one piece continuously from a compressor 4 in meanders through the metal foam block 1 and via a throttle point to a (not shown) evaporator inside the refrigerator.
Im Innern des Blocks 1 verläuft das Rohr 3 überwiegend in Form von geradlinigen, zueinander parallelen Rohrabschnitten 5: Die Rohrabschnitte 5 sind in der schematischen Draufsicht der Fig. 2 als durchgezogene Linien eingezeichnet, um den Verlauf der Rohrleitung zu verdeutlichen; in der Praxis sind die Rohrabschnitte 5 auf ihrem gesamten Umfang in den Block 1 eingebettet und von Außen nicht zu sehen. Zwei benachbarte Rohrabschnitte 5 sind jeweils durch einen aus dem Block 1 überstehenden Rohrbogen 6 miteinander verbunden. An der Rückwand des Kältegeräts verankerte Schellen 7, die einzelne dieser Rohrbögen 6 umgreifen, verankern den Verflüssiger am Kältegerätegehäuse.In the interior of the block 1, the tube 3 extends predominantly in the form of rectilinear, mutually parallel pipe sections 5: The pipe sections 5 are shown in the schematic plan view of Figure 2 as solid lines to illustrate the course of the pipeline. in practice, the pipe sections 5 are embedded in the block 1 over their entire circumference and can not be seen from the outside. Two adjacent pipe sections 5 are each by a protruding from the block 1 pipe bend. 6 connected with each other. Clamps 7 anchored on the rear wall of the refrigeration device, which encompass individual ones of these elbows 6, anchor the condenser to the refrigeration device housing.
In einem unteren Bereich des Blocks 1 gibt es zwei Paare von Rohrabschnitten 8, 9, die sich nicht von einer Seite des Blocks 1 zur anderen erstrecken, sondern im Inneren desIn a lower portion of the block 1 there are two pairs of pipe sections 8, 9 which do not extend from one side of the block 1 to the other, but inside the
Blocks durch Rohrbögen 10 bzw. 11 untereinander verbunden sind. Die von denBlocks are interconnected by pipe bends 10 and 11 respectively. The of the
Rohrabschnitten 8 und dem Bogen 10 gebildete Schlaufe dient im Wesentlichen derPipe sections 8 and the bow 10 formed loop is essentially the
Zwischenbefestigung eines langen Rohrstücks 12, das sich von einem am Verdichter 4 zu montierenden Ende im Wesentlichen außerhalb des Blocks 1 bis zu einem Eingang 13 an der oberen linken Ecke des Blocks 1 erstreckt, und sichert so das Rohrstück 12 gegenZwischenbefestigung a long pipe section 12 which extends from an end to be mounted on the compressor 4 substantially outside of the block 1 to an input 13 at the upper left corner of the block 1, and thus secures the pipe section 12 against
Verbiegen oder Abknicken während der Handhabung des Verflüssigers vor seinemBending or kinking while handling the condenser before it starts
Einbau in dem Kältegerät.Installation in the refrigeration device.
Wenn gewünscht, könnte die Durchflussrichtung des Kältemittels durch den Verflüssiger auch entgegengesetzt zu derjenigen der in Fig. 2 gezeigten Anordnung sein, indem ein an der unteren rechten Ecke des Blocks 1 austretendes Rohrstück 14 mit dem Druckausgang des Verdichters 4 und das Rohrstück 12 über eine Drosselstelle mit dem Verdampfer im Inneren des Kältegeräts verbunden ist. If desired, the flow direction of the refrigerant through the condenser could also be opposite to that of the arrangement shown in FIG. 2, by a pipe piece 14 emerging at the bottom right corner of the block 1 with the pressure outlet of the compressor 4 and the pipe piece 12 via a restrictor connected to the evaporator inside the refrigerator.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kältegerät, insbesondere Haushaltskältegerät, mit einem Wärmetauscher, der eine von einem Wärmeträgermedium durchströmte Rohrleitung (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein offenporiger Metallschaum an die Rohrleitung1. Refrigerating appliance, in particular domestic refrigeration appliance, with a heat exchanger, which comprises a through-flow of a heat transfer medium pipe (3), characterized in that an open-pored metal foam to the pipe
(3) angeformt ist.(3) is molded.
2. Kältegerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum einen plattenförmigen Körper (1 ) bildet und dass die Rohrleitung (3) mäanderartig durch den Körper (1 ) geführt ist.2. Refrigerating appliance according to claim 1, characterized in that the metal foam forms a plate-shaped body (1) and that the pipeline (3) meandering through the body (1) is guided.
3. Kältegerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (3) zwischen zwei in den Körper (1 ) eingebetteten Abschnitten (5) einen nicht eingebetteten Abschnitt (6) umfasst.3. Refrigerating appliance according to claim 1 or 2, characterized in that the pipe (3) between two in the body (1) embedded portions (5) comprises a non-embedded portion (6).
4. Kältegerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (3) eine Mehrzahl von geraden, eingebetten Abschnitten (5) umfasst, die jeweils durch nicht eingebettete bogenförmige Abschnitte (6) verbunden sind.4. Refrigerating appliance according to claim 3, characterized in that the pipeline (3) comprises a plurality of straight, embedded sections (5) which are each connected by non-embedded arcuate portions (6).
5. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei endnahe Schlaufen (8, 10; 9, 11 ) der Rohrleitung (3) sich im Inneren des Körpers (1 ) gegenüber liegen.5. Refrigerating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that two near-end loops (8, 10, 9, 11) of the pipeline (3) lie in the interior of the body (1) opposite.
6. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein Verflüssiger ist.6. Refrigerating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger is a condenser.
7. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallschaum eine Aluminiumlegierung ist.7. Refrigerating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the metal foam is an aluminum alloy.
8. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (3) im Wesentlichen aus Kupfer besteht. 8. Refrigerating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the pipe (3) consists essentially of copper.
9. Kältegerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher durch Umgießen der Rohrleitung (3) mit dem Metallschaum erhalten ist.9. Refrigerating appliance according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger is obtained by encapsulating the pipe (3) with the metal foam.
10. Kältegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher durch Platzieren der Rohrleitung (3) und eines10. Refrigerating appliance according to one of claims 1 to 8, characterized in that the heat exchanger by placing the pipe (3) and a
Vorläufermaterials des Metallschaums in einer Form und Aufschäumen des Vorläufermaterials in der Form erhalten ist. Precursor material of the metal foam is obtained in a mold and foaming the precursor material in the mold.
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