EP0073363A2 - Verdampfer für ein Mehr-Temperaturen Kühlgerät - Google Patents

Verdampfer für ein Mehr-Temperaturen Kühlgerät Download PDF

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EP0073363A2
EP0073363A2 EP82107148A EP82107148A EP0073363A2 EP 0073363 A2 EP0073363 A2 EP 0073363A2 EP 82107148 A EP82107148 A EP 82107148A EP 82107148 A EP82107148 A EP 82107148A EP 0073363 A2 EP0073363 A2 EP 0073363A2
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EP
European Patent Office
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evaporator
refrigerant
channel
side wall
ceiling
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EP82107148A
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EP0073363A3 (en
EP0073363B1 (de
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Georg Ing. Grad. Rannenberg
Gerd Dipl.-Ing. Vollhardt
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F25B39/022—Evaporators with plate-like or laminated elements

Definitions

  • the invention relates to an evaporator according to the preamble of the first claim.
  • the evaporator is part of an intermittently operated compression refrigerator, with the evaporator part assigned to the main refrigerator compartment being defrosted by frost and ice build-up during the downtime of the compression refrigerator.
  • This evaporator arrangement which is preferably used for the cooling device version described, has the disadvantage in the known designs that liquid refrigerant is transported from the evaporator assigned to the freezer compartment into the evaporator assigned to the main refrigerator compartment due to the pressure compensation in the refrigeration system during the downtime of the compression refrigerator.
  • This liquid refrigerant evaporates due to the higher heat load when entering the main refrigerator evaporator, primarily at the connection point of the freezer and the main refrigerator evaporator and prevents due to the resulting continuous cooling of this evaporator part, the required complete defrosting of the main cooling compartment evaporator.
  • additional measures for complete defrosting and avoidance of ice build-up are required in known cooling devices of this type.
  • the additional heating required for defrosting the surfaces cooled by flowing liquid during the downtime is achieved by taking advantage of the ambient heat by long downtimes or by arranging an electrical heating system on the evaporator. In the former case, this results in excessive temperature fluctuations in the refrigerated goods and in the second case an unnecessary increase in energy consumption due to the introduction of a heat source in the refrigerator compartment.
  • the invention has for its object to take measures in an evaporator according to the preamble of the first claim, by which icing on the main refrigerator evaporator in the area of the connection point between the freezer evaporator and the main refrigerator evaporator can be avoided with a simple construction, in particular by the fact that the afterflow of liquid Refrigerant is avoided in the main refrigerator compartment evaporator during the downtime of the compression refrigeration machine and thus the additional energy required: for defrosting can be significantly reduced or eliminated.
  • the refrigerant coming from the capillary tube acting as a throttling member is passed through the ceiling board over a short distance into the bottom board of the freezer evaporator, in which the tubing is large in volume with several parallel paths to reduce the flow velocity.
  • a parallel channel leads steeply upwards from the base plate to the ceiling plate, at least one transverse channel being provided in the side wall between the tubes of the parallel channel.
  • the tubing runs in several meandering turns.
  • the lower base plate acts as a kind of collecting vessel, in which there is an extensive separation of gaseous and liquid refrigerant when the compressor in the refrigerant circuit is switched off and the refrigerant is driven by pressure equalization in the refrigerant circuit.
  • the gas bubbles are separated again from liquid drops according to static laws, so that practically no liquid refrigerant is taken up from the bottom plate into the ceiling plate during downtimes of the compressor.
  • Small amounts of liquid entrained by the flow separate from the gas flow in the ceiling board and are returned to the floor board by the increasing arrangement of the ceiling board tubing.
  • a base plate 1 and a slightly inclined ceiling plate 2 together with a vertical side wall 3 form a one-piece freezer evaporator, to which a plate-shaped main refrigerator compartment evaporator 5 connects, which is approximately in the plane of the side wall 3.
  • the ceiling board 2 is inclined with respect to a horizontal plane from its connecting edge 6 with the side wall 3.
  • Dun g at connects skante 6 is inserted a throttle pipe 14 in the top board 2, by which the refrigerant in the refrigerant passage 7 is initiated.
  • the refrigerant channel 7 is led through the ceiling board 2 and the side wall 3 directly and without any turns into the floor board 1.
  • the refrigerant channel 7 branches into three sections connected in series with parallel pipes 8 which communicate in groups through a plurality of cross lines 9.
  • the parallel winding branches of the tubing in the base plate 1 enable, in particular, the gaseous components to have a separate flow path from the highly fluid-laden channel sections, so that the majority of the liquid components remain in the base plate 1.
  • the gaseous components flow through one of the last winding branch leading parallel duct 10 vertically through the side wall 3 upwards into the ceiling board 2.
  • At least one transverse duct 11 is provided in the parallel duct 10 for further separation of liquid and gaseous refrigerant according to static laws.
  • the tubing is uniformly distributed in turns over the surface, the outflow pipe 12 running through the side wall 3 continuously falling down to the connecting neck 4 and further to the turns of the main cooling compartment evaporator 5.
  • the ceiling board 2 which is inclined slightly upwards from the connecting edge 6, a further separation between gaseous and liquid refrigerant is achieved due to the slope, the liquid refrigerant being returned to the bottom board 1 of the freezer compartment evaporator.
  • connection neck 4 which tends to freeze during operation, is exposed to a significantly lower cold load during the defrosting phase, so that no more ripening or ice buildup on the main cooling compartment evaporator 5 is possible. There is therefore little or no heating of this connecting neck 4, which enables considerable energy savings.

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Abstract

in einem Mehrtemperaturen-Kühlgerät ist ein kombinierter Verdampfer vorgesehen, bei dem der dem Tiefkühlfach zugeordnete Verdampfer (2) als liegendes U und der Verdampfer für das darunter angeordnete Normalkühlfach als Platte ausgebildet ist. Die Einspritzung des expandierten Kältemittels erfolgt in den Kältemittelkanal (7) der Deckenplatine (2) des Tiefkühlfach-Verdampfers, der windungsfrei durch die Seitenwand (3) in die Bohrung der Bodenplatine (1) geführt ist. Von dort verzweigt sich der Kältemittelkanal (7) in einen Parallelkanal (10), der durch die Seitenwand (3) in die Deckenplatine (2) geleitet ist und in die dort angeordnete mäanderförmige Berohrung mündet sowie durch die Seitenwand (3) zum Hauptkühlfach-Verdampfer (5) geführt ist. Im Parallelkanal befindet sich wenigstens ein Querkanal (11), der ebenso wie die übrige Führung und Ausbildung des Kältemittelkanals zur Trennung des flüssigen vom verdampften Kältemittelkompressor dient. Dadurch wird eine Vereisung des Kältemittelkanals an der Einmündung in den Normalkühlfach-Verdampfer zumindest weitgehend verhindert.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verdampfer gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches.
  • Der Verdampfer ist Teil einer intermittierend betriebenen Kompressionskältemaschine,wobei der dem Hauptkühlfach zugeordnete Verdampferteil während der Stillstandszeit der Kompressionskältemaschine von Reif- und Eisansatz abgetaut wird. Diese für die beschriebene Kühlgeräteausführung bevorzugt angewandte Verdampferanordnung hat in den bekannten Ausführungen den Nachteil, daß während der Stillstandszeit der Kompressionskältemaschine bedingt durch den Druckausgleich in dem Kältesystem flüssiges Kältemittel von dem dem Tiefkühlfach zugeordneten Verdampfer in den dem Hauptkühlfach zugeordneten Verdampfer transportiert wird. Dieses flüssige Kältemittel verdampft durch die höhere Wärmebelastung beim Eintritt in den Hauptkühlfachverdampfer, vornehmlich an der Verbinüngsstelle des Tiefkühl- und des Hauptkihlfachverdampfers und verhindert durch die hieraus resultierende stetige Kühlung dieses Verdampferteiles die erforderliche vollständige Abtauung des Hauptkühlfachverdampfers. Um einen die Funktion des Hauptkühlfachverdampfers gefährdenden Eisaufbau zu vermeiden, werden bei bekannten Kühlgeräten dieser Bauart zusätzliche Maßnahmen zur vollständigen Abtauuhg und Vermeidung von Eisansatz erforderlich. Die zur Abtauung der in der Stillstandszeit durch nachströmende Flüssigkeit gekühlten Flächen erforderliche zusätzliche Erwärmung wird unter Ausnutzung der Umgebungswärme durch lange Stillstandszeiten oder durch Anordnung eines elektrischen Heizungssystemes am Verdampfer erreicht. Dies hat im ersteren Fall zu große Temperaturschwankungen im Kühlgut und im zweiten Fall eine unnötige Erhöhung des Energieverbrauches durch Einbringung einer Wärmequelle im Kühlfach zur Folge.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verdampfer gem-äß dem Oberbegriff des ersten Anspruches Maßnahmen zu treffen, durch die bei einfachem Aufbau Vereisungen am Hauptkühlfachverdampfer im Bereich der Verbindungsstelle von Tiefkühlfachverdampfer und Hauptkühlfachverdampfer vermieden werden können, insbesondere dadurch, daß das Nachströmen von flüssigem Kältemittel während der Stillstandszeit der Kompressionskältemaschine in den Hauptkühlfachverdampfer vermieden wird und damit die erforderliche zusätzliche Energie:zur Abtauung wesentlich reduziert werden oder entfallen kann.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruches.
  • Durch eine Ausgestaltung gemäß der Erfindung wird das von dem als Drosselorgan wirkenden Kapillarrohr kommende Kältemittel durch die Deckenplatine auf kurzem Wege in die Bodenplatine des Tiefkühlfachverdampfers geleitet, in welcher die Berohrung großvolumig mit mehreren Parallelwegen zur Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit geführt ist. Von der Bodenplatine führt ein Parallelkanal steil nach oben zur Deckenplatine, wobei in der Seitenwand wenigstens ein Querkanal zwischen den Rohren des Parallelkanals vorgesehen ist. In der Deckenplatine dagegen verläuft die Berohrung einzügig in mehreren mäanderförmigen Windungen. Bei dieser Kältemittelkanalanordnung wirkt die untere Bodenplatine als eine Art Sammelgefäß, in dem eine weitgehende Trennung von gasförmigen und flüssigem Kältemittel eintritt, wenn der Kompressor im Kältemittelkreislauf abgeschaltet ist und der Antrieb des Kältemittels durch den Druckausgleich im Kältemittelkreislauf erfolgt. Insbesondere werden durch den Parallelkanal und den Querkanal in der Seitenwand nochmals die Gasblasen von Flüssigkeitstropfen nach statischen Gesetzmäßigkeiten getrennt, so daß in den Stillstandszeiten des Kompressors aus der Bodenplatine praktisch kein flüssiges Kältemittel nach oben in die Deckenplatine mitgenommen wird. Durch die Strömung mitgerissene geringe Flüssigkeitsmengen trennen sich in der Deckenplatine vom Gasstromund werden durch die steigende Anordnung der Deckenplatinenberohrung in die Bodenplatine zurückgeführt. Durch diese Abtennung von flüssigem Kältemittel wird erreicht, daß nur gasförmiges Kältemittel zum Hauptkühlfachverdampfer strömt. Dadurch wird die Unterkühlung des Verbindungshalses der Verdampfer durch verdampfendes Kältemittel unterbunden und damit die Abtauung des Hauptkühlfachverdempfers auch in diesen kritischen Bereich sibhergestellt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.'
  • Eine Bodenplatine 1 und eine demgegenüber leicht geneigte Deckenplatine 2 bilden zusammen mit einer senkrechten Seitenwand 3 einen einstückig hergestellten Tiefkühlfachverdampfer, an den sich über einen Verbindungshals 4 ein plattenförmiger Hauptkühlfachverdampfer 5 anschließt, welcher etwa in der Ebene der Seitenwand 3 steht. Die Deckenplatine 2 ist von ihrer Verbindungskante 6-mit der Seitenwand 3 aus ansteigend gegenüber einer waagerechten Ebene geneigt. An der Verbin- dungskante 6 ist in der Deckenplatine 2 ein Drosselrohr 14 eingeführt, durch die das Kältemittel in den Kältemittelkanal 7 eingeleitet wird. Der Kältemittelkanal 7 ist durch die Deckenplatine 2 und die Seitenwand 3 direkt und windungsfrei in die Bodenplatine 1 geführt. In der Bodenplatine 1 verzweigt sich der Kältemittelkanal 7 in drei hintereinander geschaltete Abschnitte mit parallelen Rohrleitungen 8, die gruppenweise durch mehrere Querleitungen 9 kommunizieren. Hierdurch wird nicht nur.ein großes Volumen für die Aufnahme von Kältemittel sondern aufgrund niedriger Strömungsgeschwindigkeiten in der Druckausgleichsphase des Kältesystems eine Trennung von flüssigem und gasförmigen Kältemittel erreicht. Die parallelen Windungsäste der Berohrung in der Bodenplatine 1 ermöglichen insbesondere den gasförmigen Anteilen einen getrennten Strömungsweg von den stark flüssigkeitsbehafteten Kanalabschnitten, so daß die flüssigen Anteile zum überwiegenden Teil in der Bodenplatine 1 verbleiben. Die gasförmigen Anteile strömen dagegen durch einen vom letzten Windungsast wegführenden Parallelkanal 10 senkrecht durch die Seitenwand 3 nach oben in die Deckenplatine 2. Dabei ist im Parallelkanal 10 zur weiteren Trennung von flüssigem und gasförmigen Kältemittel nach statischen Gesetzmäßigkeiten wenigstens ein Querkanal 11 vorgesehen. In der Deckenplatine 2 ist die Berohrung einzügig in Windungen über die Fläche verteilt, wobei das Abströmrohr 12 durch die Seitenwand 3 stetig fallend nach unten zum Verbindungshals 4 und weiter zu den Windungen des Hauptkühlfachverdampfers 5 verläuft. In der Deckenplatine 2, die von der Verbindungskante 6 an leicht nach oben geneigt ist, wird durch die Steigung eine weitere Trennung zwischen gasförmigem und flüssigem Kältemittel erreicht, wobei das flüssige Kältemittel in die Bodenplatine 1 des Tiefkühlfach- verdampfers zurückgeführt wird. Somit wird nach der Trennung der Gas- und Flüssigphasen von dem höchsten Punkt 13 durch das Abströmrohr 12 die für den Druckausgleich im Kältemittelsystem erforderliche Kältemittelmasse nur im Gaszustand mit geringer Enthalpie in den Hauptkühlfachverdampfer geleitet. In den Stillstandszeiten des Kompressors wird daher der Verbindungshals 4 nicht mehr mit verdampf= barem Kältemittel beaufschlagt, so daß keine nennenswerte Kälteleistung zum Hauptkühlfachverdampfer 5 gelangt. Dadurch ist der Verbindungshals 4, der im Betrieb erfahrungsgemäß zur Vereisung neigt, während der Abtauphase einer wesentlich geringeren Kältebelastung ausgesetzt, so daß an ihm kein stärkerer reif - bzw. Eisansatz als am Hauptkühlfachverdampfer 5 möglich ist. Es bedarf daher keiner oder nur geringer Beheizung dieses Verbundungshalses 4, wodurch eine erhebliche Energieeinsparung möglich ist.

Claims (4)

1. Verdampfer für ein Mehr- Temperaturen-Kühlgerät mit einem unterhalb eines Tiefkühlfaches oder Gefrierfaches angeordneten Hauptkühlfach, mit einem dem Tiefkühlfach oder Gefrierfach zugeordneten Verdampfer. der wenigstens in einer Deckenplatine- in einer Seitenwand und in einer Bodenplatine eine in Windungen geführte Berohrung zur Führung von Kältemittel aufweist, wobei die Einspritzung des expandierten Kältemittels in den Kältemittelkanal in der Deckenplatine erfolgt, und der Tiefkühlfachverdampfer in Reihe vor dem dem Normalkühlfach zugeordneten Verdampfer im Kältemittelkreislauf liegt. dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelkanal (7) windungsfrei in der Deckenplatine (2) und steil abfallend in der Seitenwand (3) direkt zur Berohrung der Bodenplatine (1) geführt ist, daß die Berohrung der Bodenplatine (1) am strömungsseitigen Ende in einen stetig steil steigenden, in der Seitenwand (3) verlaufenden Parallelkanal (10) übergeht, daß die Kanalzweige des Parallelkanals (10) über mindestens einen Querkanal (11) miteinander verbunden sind. daß der Parallelkanal (10) unmittelbar an die Berohrung der Deckenplatine (2) angeschlossen ist. und daß der Kältemittelkanal von dem strömungsseitigen Ende (12) der Deckenplatinenberohrung stetig fallend durch die Seitenwand (3) zum damit verbundenen Hauptkühlfachverdampfer (5) geführt ist.
2. Verdampfer nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet. daß die Windungsäste der Berohrung der Bodenplatine (1) jeweils parallel zueinander verlaufende Rohre (8) aufweisen. und daß die Rohre (8) jedes Windungsastes durch Querleitungen (9) miteinander verbunden sind.
3. Verdampfer nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet daß die Deckenplatine (2) gegenüber einer waagrechten Ebene geneigt ist derart, daß die Verbindungskante (6) mit der Seitenwand (3) tiefer liegt. daß die Windungen der Berohrung parallel zur Verbindungskante (6) verlaufen. daß der Parallelkanal (10) nahe der Verbindungskante (6) an die Berohrung angeschlossen ist und daß das strömungsseitige Ende der Berohrung der Deckenplatine durch einen Punkt (13) läuft der höher als die übrige mäanderförmige Berohrung der Deckenplatine (2) liegt.
4. Verdampfer nach Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch,gekennzeichnet, daß der Kältemittelkanal von dem strömungsseitigen Ende der Berohrung der Deckenplatine auf einem nicht mit einer Seitenwand verbundenen stegartigen Verbindungsstück oder als Rohr zum Hauptkühlfachverdampfer (5) geführt ist.
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EP0073363A3 EP0073363A3 (en) 1983-07-06
EP0073363B1 EP0073363B1 (de) 1985-06-26

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