WO2005121662A1 - Verdampfer für ein kältegerät und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an evaporator for a refrigerator with a circuit board, a refrigerant tube and a layer of an adhesive connecting the refrigerant tube to the circuit board, and a method for producing such an evaporator.
  • An evaporator of this type and method for its production are known from DE 109 38 773 AI.
  • a meandering bent pipe is held against a circuit board, and the spaces between the meanders of the pipe are filled with an adhesive.
  • This adhesive can be expanded PU foam or pourable thermosetting plastics.
  • a foam as an adhesive is particularly advantageous if the evaporator is to be installed as a so-called cold wall evaporator, i.e. the evaporator is embedded between an inner container of the refrigeration device and a thermal insulation layer surrounding the inner container, and heat exchange anyway only via the surface of the circuit board facing the inner container, but not via the rear side carrying the refrigerant tube is desired. Casting with non-foamed thermosetting plastic requires a considerable amount of material and is accordingly expensive.
  • the object of the present invention is to provide a method for producing a heat exchanger or a heat exchanger which can be produced using such a method and which can be used with simple means to produce an effective and reproducible heat Ensure exchange between the refrigerant tube and the carrier plate of the refrigerant tube.
  • the adhesive bead By placing the adhesive bead with the shape of the refrigerant tube adapted profile between the refrigerant tube and the circuit board, it is ensured that, with a small amount of adhesive used, a large-area contact between the latter and the refrigerant tube on the one hand or between it and the circuit board on the other hand can be produced, via which an intensive heat exchange takes place between the refrigerant tube and the circuit board.
  • the adhesive By squeezing the bead between the refrigerant tube and the circuit board, the adhesive is displaced from a direct contact area between the tube and the circuit board, so that an optimal heat transfer is possible at this point.
  • the adhesive is applied to the refrigerant tube prior to compression, since this ensures that the caterpillar comes to lie along the entire length between the refrigerant tube and the circuit board.
  • the refrigerant tube When compressing the caterpillar, the refrigerant tube is preferably flattened at the same time, so as to enlarge the area of direct contact between the refrigerant tube and the circuit board or the thickness of the adhesive layer on both sides of the contact area is as small as possible and the surfaces of the refrigerant tube and the surface wetted with the adhesive To make the board as large as possible.
  • a butyl rubber is particularly preferred as the adhesive.
  • This material is characterized by an extremely low water absorption and permeability and thus prevents moisture from collecting at the interfaces between the adhesive and the tube or the circuit board, and freezing affects the cohesion and thus the thermal conductivity of the evaporator.
  • the use of butyl rubber with its good thermal conductivity compared to other adhesives creates good heat transfer between the circuit board and the pipe carrying the refrigerant.
  • the good adhesive properties of the butyl rubber also ensure a very intensive connection between the pipe carrying the refrigerant and the carrier board connected to the pipe for the purpose of releasing the cold, as a result of which the pipe is permanently connected to the board and is mechanically very resilient.
  • butyl also enable the use of the heat exchanger in the user's access area, but above all as an evaporator in the interior of a refrigerator or freezer.
  • both flat heat exchangers such as B. so-called plate evaporator or rear wall condenser as well as spatially constructed heat exchangers such.
  • Another important advantage of this material is that it can be loaded immediately after application. It is not necessary to wait for the material to harden after being compressed, so that the residence time of the evaporators in a press used for this can be kept short and the productivity of the press is accordingly high.
  • FIG. 1 is a perspective view of a heat exchanger according to the invention, using the example of an evaporator.
  • Figs. 2 - 5 each show a schematic section through parts used to manufacture the evaporator or the finished evaporator in different phases of manufacture.
  • the evaporator shown in FIG. 1 in a perspective view is constructed from a flat circuit board 1 made of aluminum sheet, on which a refrigerant tube 2 also made of aluminum is arranged in a meandering manner. Circuit board 1 and tube 2 are held together by butyl rubber, which extends between tube 2 and circuit board 1 on both sides of a line along which. Touch tube 2 and circuit board 1 against each other.
  • Fig. 2 shows the refrigerant tube 2 and the circuit board 1 in a first stage of the manufacture of the evaporator, cut in a plane perpendicular to a straight section of the meandering tube 2.
  • three sections through the tube 2 can be seen; they are circular, and a pipe bend 4 connecting them can be seen between two of them.
  • a nozzle 5 moves along the refrigerant tube 2 and is about to apply a bead 6 made of butyl rubber.
  • the application of the caterpillar 6 has ended, and the refrigerant tube 2 together with the caterpillar lies in grooves 8 of a press mold 7, the course of which is adapted to the meandering shape of the refrigerant tube 2.
  • the cross-sectional shape of the grooves 8 corresponds approximately to half an ellipse, the cross-sectional area of the complete ellipse corresponding to that of the refrigerant tube 2.
  • Fig. 4 shows the evaporator after the pressing together of plate 1, bead 6 and refrigerant tube 2 between the die 7 and a press punch, not shown, pressed from above against the plate 1.
  • the cross-section of the refrigerant tube 2 is flattened by the pressing pressure to form an ellipse which fills the cross section of the groove 8.
  • the rubber of the caterpillar 6 is displaced in the lateral direction, so that the circuit board 1 and the refrigerant tube 2 are in a narrow strip-shaped contact zone 9, which extends over the entire length of the refrigerant tube 2, touch directly.
  • Gussets 10 formed between the circuit board 1 and the tube 2 on both sides of the contact zone 9 are filled with the rubber 3 of the caterpillar 6 and thus form two rubber bands which extend to the right and left of the refrigerant tube 2 over its entire length.
  • the butyl rubber creates a firm, resilient connection between the circuit board 1 and the refrigerant tube 2.
  • the high thermal conductivity of the rubber compared to other sealing or adhesive materials enables efficient heat exchange even between those surface areas of circuit board 1 and tube 2 that are not in be in direct contact with each other. Since the gusset 10 between the board 1 and tube 2 are free of air pockets, the cooling capacity of the evaporators according to the invention can be reproduced exactly.

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Abstract

Zum Herstellen eines Wärmetauschers wird a) ein Kältemittelrohr (2) und eine Platine (1) bereitgestellt; b) eine Raupe (6) aus einem plastischen Haftmittel (3) mit an den Verlauf des Kälte­mittelrohrs (2) angepasstem Verlauf zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1) platziert; und c) die Raupe (6) zwischen dem Kältemittelrohr (2) und der Platine (1) zusammengedrückt.

Description

Beschreibung Verdampfer für ein Kältegerät und Verfahren zu dessen Herstellung
[001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verdampfer für ein Kältegerät mit einer Platine, einem Kaltemittelrohr und einer das Kaltemittelrohr mit der Platine verbindenden Lage eines Haftmittels sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Verdampfers.
[002] Ein Verdampfer dieser Art und Verfahren zu seiner Herstellung sind aus DE 109 38 773 AI bekannt. Bei dem bekannten Herstellungsverfahren wird eine mäanderförmig gebogene Rohrleitung gegen eine Platine gedrückt gehalten, und die Zwischenräume zwischen den Mäandern der Rohrleitung werden mit einem Haftmittel ausgefüllt. Bei diesem Haftmittel kann es sich um expandierten PU-Schaum oder auch um gießfähige duroplastische Kunststoffe handeln. Ein Schaum als Haftmittel ist besonders vorteilhaft, wenn der Verdampfer als sogenannter Coldwall Verdampfer eingebaut werden soll, d.h. der Verdampfer zwischen einem Innenbehälter des Kältegeräts und einer den Innenbehälter umgebenden thermischen Isolationsschicht eingebettet wird, und ein Wärmeaustausch ohnehin nur über die dem Innenbehälter zugewandte Oberfläche der Platine, nicht aber über deren das Kaltemittelrohr tragende Rückseite erwünscht ist. Das Vergießen mit nicht aufgeschäumtem duroplastischem Kunststoff erfordert einen erheblichen Materialaufwand und ist dementsprechend kostspielig.
[003] Es ist auch bekannt, das Kaltemittelrohr an der Platine mit Hilfe eines zwischen beiden angebrachten doppelseitigen Klebebandes zu befestigen. Bei dieser Technik behindert jedoch das Klebeband den Wärmeaustausch zwischen Kaltemittelrohr und Platine und beeinträchtigt so die Effizienz des Verdampfers.
[004] Aus DE 102 18 826 AI ist ein Verdampfer bekannt, bei dem das Kaltemittelrohr an der Platine mit Hilfe einer Bitumenfolie befestigt ist, welche auf Platine und Kaltemittelrohr aufgelegt, erhitzt und verpresst wird, so dass das durch die Erhitzung plastische Bitumenmaterial in die zwischen der Platine und dem Kaltemittelrohr gebildeten Zwickel eindringt und für eine großflächige Haftverbindung zwischen beiden sorgt. Mit dieser Technik ist es jedoch schwierig zu gewährleisten, dass die Luft vollständig aus den Zwickeln ausgetrieben wird, so dass bestehen bleibende Lufttaschen den Wärmeaustausch beeinträchtigen und so für schwankende Effizienzen verschiedener Wärmetauscher sorgen können.
[005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers bzw. einen mit einem solchen Verfahren herstellbaren Wärmetauschers anzugeben, die mit einfachen Mitteln einen wirksamen und reproduzierbaren Wärme- austausch zwischen Kaltemittelrohr und Trägerplatine des Kältemittelrohres gewährleisten.
[006] Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1.
[007] Indem die Haftmittelraupe mit an den Verlauf des Kältemittelrohrs angepassten Verlauf zwischen dem Kaltemittelrohr und der Platine platziert wird, ist gewährleistet, dass bei geringer eingesetzter Menge an Haftmittel ein großflächiger Kontakt zwischen diesem und dem Kaltemittelrohr einerseits bzw. zwischen ihm und der Platine andererseits hergestellt werden kann, über den ein intensiver Wärmeaustausch zwischen Kaltemittelrohr und Platine stattfindet. Durch Zusammendrücken der Raupe zwischen dem Kaltemittelrohr und der Platine wird das Haftmittel aus einem unmittelbaren Kontaktbereich zwischen Rohr und Platine verdrängt, so dass an dieser Stelle ein optimaler Wärmeübergang möglich ist.
[008] Vorzugsweise wird das Haftmittel vor dem Zusammendrücken auf das Kaltemittelrohr aufgetragen, da so gewährleistet ist, dass die Raupe auf ihrer gesamten Länge zwischen dem Kaltemittelrohr und der Platine zu liegen kommt.
[009] Beim Zusammendrücken der Raupe wird vorzugsweise gleichzeitig das Kaltemittelrohr mit abgeflacht, um so den Bereich unmittelbaren Kontakts zwischen dem Kaltemittelrohr und der Platine zu vergrößern bzw. die Dicke der Haftmittelschicht beiderseits des Kontaktbereichs möglichst gering und die mit dem Haftmittel benetzten Oberflächen von Kaltemittelrohr und Platine möglichst groß zu machen.
[010] Besonders bevorzugt als Haftmittel ist ein Butylkautschuk. Dieses Material zeichnet sich durch eine extrem geringe Wasseraufnahme und -durchlässigkeit aus und verhindert so, dass Feuchtigkeit an den Grenzflächen zwischen dem Haftmittel und dem Rohr bzw. der Platine sammelt und durch Gefrieren den Zusammenhalt und damit die Wärmeleitfähigkeit des Verdampfers beeinträchtigt. Hinzu kommt, dass durch die Verwendung von Butylkautschuk mit seinen im Vergleich zu anderen Haftmitteln guten Wärmeleiteigenschaften ein guter Wärmeübergang zwischen der Platine und dem Kältemittel führenden Rohr erzeugt ist. Die guten Klebeeigenschaften des Butyl- kautschuks stellen außerdem eine sehr intensive Verbindung zwischen dem Kältemittel führenden Rohr und der zur Kälteabgabe dienenden, mit dem Rohr verbundenen Trägerplatine sicher, wodurch das Rohr mit der Platine dauerhaft fest und mechanisch sehr belastbar verbunden ist. Die lebensmittelechten Eigenschaften von Butyl ermöglichen auch den Einsatz des Wärmetauschers im Zugriffsbereich des Benutzers, aber vor allem als Verdampfer im Innenraum eines Kühl- oder Gefriergerätes. Durch den Einsatz von Butylkautschuk als Kleber lassen sich sowohl ebene Wärmetauscher wie z. B. sogenannte Platten Verdampfer oder Rückwandverflüssiger als auch räumlich bauende Wärmetauscher wie z. B. sogenannte Kastenverdampfer und C-förmige Verdampfer sowie sogenannte Wickelverflüssiger mit gutem Fertigungserfolg in einer Großserienfertigung herstellen.
[011] Ein weiterer wichtiger Vorteil dieses Materials ist, dass es sofort nach Auftragen belastbar ist. Es ist nicht notwendig, nach dem Zusammendrücken ein Aushärten des Materials abzuwarten, so dass die Verweildauer der Verdampfer in einer hierfür verwendeten Presse kurz gehalten werden kann und die Produktivität der Presse dementsprechend hoch ist.
[012] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
[013] Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, am Beispiel eines Verdampfers; und
[014] Figs. 2 - 5 jeweils einen schematischen Schnitt durch zur Herstellung des Verdampfers verwendete Teile bzw. den fertigen Verdampfer in verschiedenen Phasen der Fertigung.
[015] Der in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht gezeigte Verdampfer ist aufgebaut aus einer ebenen Platine 1 aus Aluminiumblech, auf dem ein ebenfalls aus Aluminium bestehendes Kaltemittelrohr 2 mäanderförmig angeordnet ist. Platine 1 und Rohr 2 sind zusammengehalten durch Butylkautschuk, der sich zwischen Rohr 2 und Platine 1 beiderseits einer Linie erstreckt, an der sich . Rohr 2 und Platine 1 gegenseitig berühren.
[016] Fig. 2 zeigt das Kaltemittelrohr 2 und die Platine 1 in einem ersten Stadium der Fertigung des Verdampfers, geschnitten in einer zu einem geradlinigen Abschnitt des mäanderartig vorgeformten Rohrs 2 senkrechten Ebene. In der Figur sind drei Schnitte durch das Rohr 2 zu sehen; sie sind kreisrund, und zwischen zweien von ihnen ist ein sie verbindender Rohrbogen 4 zu sehen. Eine Düse 5 bewegt sich am Kaltemittelrohr 2 entlang und ist im Begriff, eine Raupe 6 aus Butylkautschuk aufzutragen.
[017] Im Stadium der Fig. 3 ist das Auftragen der Raupe 6 beendet, und das Kaltemittelrohr 2 mitsamt der Raupe liegt in Rillen 8 einer Pressform 7, deren Verlauf an die Mäanderform des Kältemittelrohrs 2 angepasst ist. Die Querschnittsform der Rillen 8 entspricht ungefähr der Hälfte einer Ellipse, wobei die Querschnittsfläche der vollständigen Ellipse der des Kältemittelrohrs 2 entspricht.
[018] Fig. 4 zeigt den Verdampfer nach dem Zusammenpressen von Platine 1, Raupe 6 und Kaltemittelrohr 2 zwischen der Pressform 7 und einem nicht dargestellten, von oben gegen die Platine 1 gedrückten Pressstempel. Durch den Pressdruck ist das Kaltemittelrohr 2 im Querschnitt zu einer Ellipse abgeflacht, die den Querschnitt der Rille 8 ausfüllt. Der Kautschuk der Raupe 6 ist in seitlicher Richtung verdrängt, so dass Platine 1 und Kaltemittelrohr 2 sich in einer schmalen streifenförmigen Kontaktzone 9, die sich über die gesamte Länge des Kältemittelrohrs 2 erstreckt, unmittelbar berühren. Zwischen der Platine 1 und dem Rohr 2 beiderseits der Kontaktzone 9 gebildete Zwickel 10 sind mit dem Kautschuk 3 der Raupe 6 ausgefüllt und bilden so zwei Kautschukbänder, die sich rechts und links des Kältemittelrohrs 2 über dessen gesamte Länge erstrecken.
[019] Fig. 5 zeigt den fertigen Verdampfer nach Entnahme aus der Pressform 7.
[020] Der Butylkautschuk schafft eine feste, belastbare Verbindung zwischen Platine 1 und Kaltemittelrohr 2. Die im Vergleich zu anderen Dicht- bzw. Haftmaterialien hohe Wärmeleitfähigkeit des Kautschuks ermöglicht einen effizienten Wärmeaustausch auch zwischen solchen Oberflächenbereichen von Platine 1 und Rohr 2, die nicht in unmittelbarem Kontakt miteinander stehen. Da die Zwickel 10 zwischen Platine 1 und Rohr 2 frei von Lufteinschlüssen sind, ist die Kühlleistung der erfindungsgemäßen Verdampfer exakt reproduzierbar.

Claims

Ansprüche
[001] Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Kältemittelrohres (2) und einer Platine (1); b) Platzieren einer Raupe (6) aus einem plastischen Haftmittel (3) mit an den Ver- lauf des Kältemittelrohrs (2) angepasstem Verlauf zwischen dem Kaltemittelrohr (2) und der Platine (1); und c) Zusammendrücken der Raupe (6) zwischen dem Kaltemittelrohr (2) und der Platine (1).
[002] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Haftmittel (3) auf das Kaltemittelrohr (2) aufgetragen wird.
[003] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) das Kaltemittelrohr (2) mäanderartig gebogen wird.
[004] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) das Kaltemittelrohr (2) abgeflacht wird.
[005] Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel (3) ein Butylkautschuk ist.
[006] Wärmetauscher für ein Kältegerät mit einer Platine (1), einem Kaltemittelrohr (2) und einer das Kaltemittelrohr (2) mit der Platine (1) verbindenden Lage eines Haftmittels (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Haftmittellage sich strei- fenförmig entlang des Kältemittelrohrs (2) erstreckt.
[007] Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftmittellage zwei Stränge beiderseits einer Berührungszone (9) zwischen dem Kaltemittelrohr (2) und der Platine (1) bildet.
[008] Wärmetauscher nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltemittelrohr (2) einen abgeflachten Querschnitt aufweist.
[009] Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Haftmittel (3) ein Butylkautschuk ist.
[010] Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher als Verdampfer oder als Verflüssiger ausgebildet ist.
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