DE69210200T2

DE69210200T2 - Verdampfer für einen Kühlschrank

Info

Publication number: DE69210200T2
Application number: DE69210200T
Authority: DE
Inventors: Jerry Clyde Martin; Mark Douglas Wattley
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1992-01-08
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1996-12-19
Anticipated expiration: 2012-12-18
Also published as: JP3318376B2; US5193359A; EP0550987A1; DE69210200D1; EP0550987B1; JPH05248750A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdampferanordnung für eine Kühleinrichtung.
Es ist wünschenswert, eine Stiftrippenstruktur als Verdampfer für eine Kühleinrichtung zu verwenden, weil Stiftrippen für eine große Wärmetauscherfläche pro Längeneinheit von einer Verdampferleitung sorgen. Ein Stiftrippen enthaltender Kältemittelverdampfer ist beispielsweise in dem Dokument US-A-5 067 322 beschrieben. Dies ermöglicht es dem Kühlgeräte-Hersteller, die Größe des Verdampfers zu minimieren und somit den nutzbaren Speicherraum der Kühleinrichtung zu maximieren. Die Luft, die durch den Verdampfer gekühlt wird, ist mit Feuchtigkeit beladen, und der Verdampfer arbeitet normalerweise bei Eis- bzw. Reifsammeltemperaturen. Diese Luft strömt um die Rippen herum und das Eis bzw. der Reif hat die Tendenz, sich schnell auf dem Einlaßende der Stiftrippenverdampfer aufzubauen. Der Verdampfer muß recht häufig entfrostet bzw. abgetaut werden, und der gesamte betriebliche Wirkungsgrad der Kühleinrich tung wird verkleinert.
Ausführungsbeispiele dieser Erfindung versuchen zu schaffen: eine Kühleinrichtung mit einem verbesserten Stiftrippenverdampfer; und/oder eine derartige verbesserte Struktur, in der der Verdampfer gegenüber Eisaufbau toleranter ist ohne signifikante Verschlechterung des Wirkungsgrades des Verdampfers; und/oder eine derartige Struktur, in der der Stiftrippenverdampfer offene Durchlässe für den Aufbau von Eis bildet.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Verdampferanordnung für eine Kühleinrichtung geschaffen, enthaltend Wandmittel, die eine Verdampferkammer bilden, und Mittel zum Herbeiführen einer Luftströmung durch die Kammer; einen Kältemittel-Verdampfer, der aus einem langgestreckten Rohr gebildet ist, das mit einem Band aus Stiftrippenmaterial um die äußere Oberfläche des Rohres umwickelt ist, so daß die einzelnen Rippen des Bandes sich von dem Rohr im wesentlichen senkrecht nach außen erstrecken, wobei das Rohr in der Kammer in mehreren langgestreckten Rohrbahnen angeordnet ist, die sich im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Luftströmung durch die Kammer erstrecken; und wenigstens einige der Rippen entlang den Rohrbahnen, die der Luftströmung zuerst ausgesetzt sind, aus der Senkrechten gebogen sind, um für eine verbesserte Unempfindlichkeit gegenüber dem Aufbau von Eis zu sorgen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Verdampferanordnung für eine Kühleinrichtung geschaffen, enthaltend Wandmittel, die eine vertikal verlaufende Ver dampferkammer bilden, und Mittel zum Herbeiführen einer Luftströmung nach oben durch die Kammer; einen Kältemittelverdampfer, der aus einem langgestreckten Rohr gebildet ist, wobei ein Band aus Stiftrippenmaterial um die äußere Oberfläche des Rohres gewickelt ist, so daß die einzelnen Rippen des Bandes von dem Rohr im wesentlichen senkrecht nach außen verlaufen, wobei das Rohr in der Kammer in mehreren langgestreckten Rohrbahnen angeordnet ist, die sich im wesentlichen horizontal über die Kammer erstrecken, wobei die Bahnen, die in mehreren im wesentlichen vertikalen Reihen angeordnet sind, so im Abstand angeordnet sind, daß sich Rippen von benachbarten Bahnen des Rohres überlappen; und ein Teil der Rippen entlang den Bahnen in dem oberen Abschnitt der Kühleinrichtung aus der Senkrechten gebogen sind, um für eine verbesserte Unempfindlichkeit gegenüber Eisaufbau zu sorgen.
Es wird nun als Beispiel auf die beigefügten Zeich nungen Bezug genommen, in denen:
Figur 1 ein Teilseitenschnitt von einer Kühleinrichtung ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;
Figur 2 eine perspektivische Teilansicht von dem Verdampfer gemäß Figur 1 ist;
mäß Figur 3 eine Schnittansicht von dem Verdampfer ge- Figur 2 ist, bevor die Rippen aus ihrer senkrechten Orientierung gebogen werden;
Figur 4 eine Schnittansicht ähnlich Figur 3 ist, aber eine gebogene Rippenkonfiguration darstellt; und
Figur 5 eine Teilansicht von einem Abschnitt der Verdampferröhre ist und zusätzliche Details von einer gebogenen Rippenkonfiguration darstellt.
Gemäß Figur 1 enthält eine Kühleinrichtung 10 ein äußeres Gehäuse 12, das eine Gefrierkammer 14 und eine Frischgemüsekammer 16 enthält. Die Gefrierkammer wird auf Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes und die Frischgemüsekammer wird auf oberhalb Gefrier-Gemüsekonservierungs Temperaturen gehalten, indem Luft durch diese Kammern und über einen Verdampfer 18 umgewälzt wird, der sich in einer sich vertikal erstreckenden Verdampferkammer 20 befindet und hinter der Gefrierkammer angeordnet und von dieser durch eine Wandstruktur 22 getrennt ist. Genauer gesagt, wird ein motorgetriebenes Gebläse 24 in dem oberen Abschnitt von der Verdainpferkammer angeordnet und es gibt Luft durch öffnungen 26 in der Wand 22 in die Gefrierkammer ab. Von der Gefrierkammer strömt ein Teil der Luft durch einen Durchgang, nicht gezeigt, in die Frischgemüsekammer 16. Das Gebläse 24 zieht auch Luft aus den Gefrier- und Frischgernüsekammern in den unteren Abschnitt der Verdampferkammer und von dort nach oben über den Verdampfer. Die Gefrierkammer wird auf Temperaturen unter dem Gefrierpunkt gehalten und die Frischgemüsekammer wird oberhalb Gefriertemperaturen gehalten durch eine geeignete Aufteilung der Kühlluft, wie es in der Technik bekannt ist.
Um die entsprechenden Temperaturen in den Gefrierund Frischgernüsekammern aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, daß der Verdampfer 18 bei unter Gefriertemperaturen arbeitet, mit dem Ergebnis, daß Feuchtigkeit, die in der Luft enthalten ist, die aus den Gefrier- und Frischgemüsekammern zurückkommt, auf dem Verdampfer in der Form von Reif bzw. Eis kondensiert. Das angesammelte Eis wird periodisch von den Verdampferflächen entfernt, indem eine Heizeinrichtung 28 eingeschaltet wird, die in Strahlungs- und Konvektionserwärmungsrelation mit den Verdampferflächen angeordnet ist.
Verdampfer von Kühleinrichtungen übertragen Wärme von der Luft, die über die außenseitigen Oberflächen des Verdampfers strömt, auf das Kältemittel, das durch das Innere der Verdampferröhre strömt, um so die Luft zu kühlen. Um diese Wärmeübertragung zu verstärken, ist es bekannt, für eine gewisse Art von Rippen zu sorgen, die sich von der Verdampferröhre nach außen erstrecken, und Stiftrippen-Verdampfer sind sehr effektive Wärmeübertragungsstrukturen. Da jedoch die Stiftrippen üblicherweise in engem Abstand zueinander angeordnet sind und die Röhre in eine Serpentinenoder ähnliche Struktur gebogen ist, strömt die Luft durch zahlreiche kleine Labyrinthpfade um die einzelnen Rippen herum. Somit können Stiftrippenverdampfer empfindlich sein gegenüber einem raschen Aufbau von Eis auf den Oberflächen, die als erste mit der Luft in Berührung kommen, die aus den Frischgemüse- und Gefrierkammern zurückkommt. Wenn dieser Aufbau von Eis die verschiedenen Labyrinthpfade verschließt, hat die Luft die Tendenz, den Weg des geringsten Widerstandes zu nehmen und um den Verdampfer herum zu strömen. Dies verkleinert die Kühlwirkung des Verdampfers und erfordert ein häufiges Abtauen, die beide den Gesamtwirkungsgrad der Kühleinrichtung verkleinern.
Wie am besten aus den Figuren 2 und 5 zu sehen ist, ist der Verdampfer 18 aus einem langgestreckten Rohr oder einer Leitung bildet, um die ein langgestrecktes Band 32 aus Stiftrippenmaterial gewickelt ist. Das Band 32 enthält eine Basis 34 mit integralen Rippen 36, die sich von jeder ihrer seitlichen Ränder nach außen strecken. Das Band 32 ist so gebogen, daß, wenn die Basis 34 um das Rohr 30 gewickelt ist, die Rippen 36 von dem Rohr im allgemeinen senkrecht nach außen vorstehen. Üblicherweise ist das Band in einer offenen Wendel gewickelt, wobei benachbarte Win dungen des Bandes um das Rohr im Abstand angeordnet sind. US-Patent 5 067 322 zeigt und beschreibt mit größeren Einzelheiten Stiftrippen-Verdampferstrukturen, die in Kühleinrichtungen verwendbar sind, und wird durch diese Bezugnahme in die vorliegende Offenbarung eingeschlossen.
Es werden nun insbesondere die Figuren 2 bis 4 betrachtet; das Rohr 30 ist gebogen, um den Verdampfer 18 als eine kompakte Struktur zu bilden. Genauer gesagt, ist das Rohr zu geraden Bahnen oder Durchgängen 38, 40 bzw. 42 geformt, die durch Rückleitbögen 44 verbunden sind. Das Rohr wird zunächst zu einer kontinuierlichen Serpentinenform gebogen, und dann wird die Serpentine so gebogen, daß die Durchgänge 38 eine erste Reihe oder Etage des Verdampferrohres bilden, die Durchgänge 40 eine zweite Reihe oder Etage bilden und die Durchgänge 42 eine dritte Etage bilden. Die benachbarten Durchgänge, sowohl in der gleichen Reihe als auch in benachbarten Reihen, sind in engem Abstand zueinander angeordnet, so daß sich die Rippen überlappen. Der Verdampfer wird in der Kühleinrichtung so angebracht, daß die Reihen im wesentlichen vertikal angeordnet sind, d.h. die Durchgänge 38, 40 bzw. 42 bilden vertikale Reihen oder Etagen der Rohrleitung. Der Raum zwischen jedem Paar von benachbarten Reihen 38-40 und 40-42 bildet vertikal verlaufende Luftkanäle 46 bzw. 48. Da sich die Rippen 36 überlappen, sind die Luftkanäle in der Form von einer Vielzahl von Labyrinthpfaden. Die Enden der Rohrleitung sind frei von Stiftrippenband und dienen als Eintritts- und Austrittsabschnitte 50 bzw. 52, um den Verdampfer in dem hermetisch abgeschlossenen Kühlsystem zu verbinden.
Die Luft, die durch die Verdampferkammer 20 nach oben zirkuliert, strömt um die Rohrbahnen und Rippen herum, hauptsächlich durch die Luftkanäle 46 und 48. In der Luftströmung mitgerissene Feuchtigkeit hat die Tendenz, sich auf den äußeren Oberflächen des Verdampfers abzuscheiden, hauptsächlich über dem Unterteil, da dies die erste, sich unterhalb des Gefrierpunktes befindliche Struktur ist, mit der die Feuchtigkeit in Kontakt kommt. Wenn sich dort eine Eisschicht aufbaut, verkleinert sie die unteren Enden der Luftkanäle 46 und 48, und die Luft wird die Tendenz haben, um die Außenseite des Verdampfers herum zu strömen mit einer daraus resultierenden Verkleinerung in der Kühlwirkung.
Um für eine ausreichende Fläche zu sorgen, um eine signifikante Menge an Eis zu sammeln, ohne die effektive Kühlung des Verdampfers zu verkleinern, ist ein Teil der Rippen aus ihrer senkrechten Relation zu der Rohrleitung umgebogen. Genauer gesagt, wird ein Werkzeug oder Dorn in den unteren Abschnitt von jedem der Luftkanäle 46 und 48 eingesetzt und entlang der Länge der Rohrbahnen 38, 40 und 42 bewegt, um die Rippen umzubiegen, wie es am besten in Figur 5 zu sehen ist. Diejenigen Rippen, die von den Rohrflächen unmittelbar benachbart zu den Bahnen ausgehen, sind vorzugsweise über im wesentlichen 90º gebogen, um im allgemeinen parallel zur Röhre zu verlaufen. Diejenigen Rippen, die sich von entfernteren Abschnitten der Rohrleitungen in die Bahnen erstrecken, sind in kleineren Graden gebogen. Dies hat zur Folge, daß die unteren Abschnitte der Luftkanäle 46 und 48 offen sind und wesentliche Eismengen ansammeln können, bevor sie verstopft werden.
Die Anzahl von Rippen, die aus ihrer senkrechten Relation zu der Röhre umgebogen sind, und auch die Lage der Biegung über den Rippenflächen sollten sowohl die Fähigkeit zur Eisansammlung als auch die Kühleffektivität des Verdampfers berücksichtigen, wenn er nicht vereist ist. Beispielsweise ist es in Kühleinrichtungen, in denen die Rohrleitung zu vertikalen Reihen geformt ist, die vertikal verlaufende Luftkanäle bilden, im allgemeinen ratsam, Rippen an ihrem Lufteintrittsende von jedem Luftkanal umzubiegen. Dies verhindert, daß irgendein Kanal schnell mit Eis blockiert wird. Da auf der anderen Seite Luft der Bahn des geringsten Widerstandes folgt, ist es nicht ratsam, die Rippen entlang der gesamten Länge der Luftkanäle umzubiegen, damit die Luft nicht nur in den Kanälen nach oben strömt, ohne an den anderen Rippen anzugreifen. Wir haben gefunden, daß mit einer kompakten Verdampferstruktur, wie sie hier dargestellt ist, optimale Ergebnisse erhalten werden, wenn die Rippen in nicht mehr als etwa der unteren Hälfte der Luftkanäle umgebogen werden.

Claims

1. Verdampferanordnung für eine Kühleinrichtung, enthaltend:

Wandmittel, die eine Verdampferkammer bilden, und Mittel zum Herbeiführen einer Luftströmung durch die Kammer;

einen Kältemittel-Verdampfer, der aus einem langgestreckten Rohr gebildet ist, das mit einem Band aus Stiftrippenmaterial um die äußere Oberfläche des Rohres umwickelt ist, so daß die einzelnen Rippen des Bandes sich von dem Rohr im wesentlichen senkrecht nach außen erstrekken, wobei das Rohr in der Kammer in mehreren langgestreckten Rohrbahnen aungeordnet ist, die sich im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Luftströmung durch die Kammer erstrecken; und

wobei wenigstens einige der Rippen entlang den Rohrbahnen, die zuerst der Luftströmung ausgesetzt sind, aus der Senkrechten gebogen sind, um für eine verbesserte Unempfindlichkeit gegenüber einem Aufbau von Eis zu sorgen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei

die Rohrbahnen in mehreren Reihen im wesentlichen parallel zu der Luftströmung angeordnet sind, wobei die Reihen in einem Abstand von weniger als dem zweifachen der Länge der Rippen angeordnet sind; und

einige der Rippen zwischen benachbarten Reihen aus der Senkrechten gebogen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei :

die Rippen in nicht mehr als etwa einer Hälfte der Länge der Reihen gebogen sind.

4. Verdampferanordnung für eine Kühleinrichtung, enthaltend:

Wandmittel, die eine vertikal verlaufende Verdampfer kammer bilden, und Mittel zum Herbeiführen einer Luftströmung nach oben durch die Kammer;

einen Kältemittel-Verdampfer, der aus einem langgestreckten Rohr gebildet ist, wobei ein Band aus Stiftrippenmaterial um die äußere Oberfläche des Rohres gewickelt ist, so daß die einzelnen Rippen des Bandes von dem Rohr im wesentlichen senkrecht nach außen verlaufen, wobei das Rohr in der Kammer in mehreren langgestreckten Rohrbahnen angeordnet ist, die sich im wesentlichen horizontal über die Kammer erstrecken, wobei die Bahnen, die in mehreren in wesentlichen vertikalen Reihen angeordnet sind, so im Abstand angedrdnet sind, daß sich Rippen von benachbarten Bahnen des Rohres überlappen; und

ein Teil der Rippen entlang den Bahnen in dem unteren Abschnitt der Kühleinrichtung aus der Senkrechten gebogen sind, um für eine verbesserte Unempfindlichkeit gegenüber Eisaufbau zu sorgen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei

die Reihen der Bahnen wenigstens einen in wesentlichen vertikal verlaufenden Luftströmungskanal bilden, der durch mehrere Rippen geschnitten ist; und

die Rippen in dem unteren Abschnitt von dem wenigstens einen Kanal aus der Senkrechten gebogen sind, um für einen offenen Abschnitt des wenigstens einen Kanals zu sorgen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei

sich der wenigstens eine offene Kanalabschnitt über nicht mehr als etwa die Hälfte der vertikalen Länge von dem wenigstens einen Luftströrnungskanal erstreckt.