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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mehrkanal-Verdampfer für ein Kühl- und/oder Gefriergerät.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Kühl- und/oder Gefriergeräte weisen im allgemeinen einen oder mehrere Kältemittelkreisläufe auf, die zumindest einen Verdampfer umfassen, der im Betrieb des Kompressors von Kältemittel durchströmt wird und aufgrund der Verdampfung des Kältemittels dem zu kühlenden Kompartiment Wärme entzieht. Aus dem Stand der Technik ist der Einsatz von Verdampfern in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Eine mögliche Ausführungsform sind Mehrkanal-Verdampfer bzw. Microchannel-Verdampfer, die gegenüber anderen Verdampfertypen relativ kleine Kanäle zur Durchströmung mit Kältemittel aufweisen. Die Kanäle von derartigen Mehrkanal-Verdampfern können im Millimeterbereich oder auch darunter liegen. Sie weisen eine vergleichsweise große Oberfläche auf, was den Vorteil eines effizienten Wärmeübergangs von dem zu kühlenden Raum auf das den Verdampfer durchströmende Kältemittel mit sich bringt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Mehrkanal-Verdampfer dahingehend weiterzubilden, dass dieser bei hoher Effizienz in einer einfachen Geometrie verwirklicht werden kann, so dass die Herstellkosten für den Verdampfer entsprechend gering ausfallen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Mehrkanal-Verdampfer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach ist vorgesehen, dass der Mehrkanal-Verdampfer teilweise oder vollständig durch ein Flachrohr gebildet wird, wobei das Flachrohr wenigstens zwei flächige Seiten und wenigstens zwei Kantenbereiche aufweist, die die flächigen Seiten miteinander verbinden und wobei der Mehrkanal-Verdampfer derart gebogen ausgebildet ist, dass die flächigen Seiten der vor und nach der wenigstens einen Biegung vorliegenden Abschnitte des Mehrkanal-Verdampfers einander zugewandt sind und vorzugsweise zumindest abschnittsweise parallel zueinander verlaufen. Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass das Flachrohr, dass den Mehrkanal-Verdampfer bildet oder zumindest einen Bestandteil von diesem bildet, derart gebogen ist, dass die flächigen Oberseiten der vor und nach einer Biegung des Verdampfers angeordneten Verdampferabschnitte einander zugewandt sind und beispielsweise parallel oder auch im Winkel zueinander und/oder gekippt zueinander verlaufen.
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Der Mehrkanal-Verdampfer kann eine Mehrzahl von nebeneinander und/oder übereinander angeordneten oder auch anderweitig relativ zueinander angeordneten Kanälen aufweisen, die im Betrieb des Verdampfers von Kältemittel durchströmt werden. Vorzugsweise sind die Kanäle unmittelbar nebeneinander, übereinander oder anderweitig relativ zueinander angeordnet und jeweils durch wenigstens eine Wandung voneinander getrennt.
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Die einzelnen Kanäle können einen Durchmesser bzw. einen hydraulischen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm, vorzugsweise > 1 mm aufweisen.
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Der Querschnitt der einzelnen Kanäle kann im Bereich zwischen 1 mm2 und 30 mm2, vorzugsweise im Bereich zwischen 4 mm2 und 20 mm2 liegen.
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Das Querschnittsprofil der Kanäle kann quadratisch, rund, elliptisch und vorzugsweise rechteckig sein.
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Vorzugsweise weisen die Kanäle eine größere Breite als ihre Höhe auf, so dass sich flache Kanäle ergeben bzw. der Mehrkanal-Verdampfer als Flachrohr ausgebildet ist. Die Höhe und die Breite der Kanäle liegt vorzugsweise im Bereich < 2 cm, vorzugsweise im Bereich < 1 cm. Exemplarisch können die Kanäle eine Größe (Höhe × Breite) im Bereich von 1 × 2 mm bis 5 × 10 mm aufweisen, d. h. die Höhe variiert vorzugsweise im Bereich zwischen 1 mm und 5 mm und die Breite im Bereich zwischen 2 mm und 10 mm. Mögliche Beispiele sind Kanäle mit den Dimensionen (Höhe × Breite) 2 × 3 mm und 2 × 10 mm.
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Verdampfer mit einer oder mehreren der vorgenannten Eigenschaften werden im Rahmen der Erfindung auch als Microchannel-Verdampfer bezeichnet.
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Auf diese Weise ist beispielsweise ein mäanderförmiges Muster des Mehrkanal- bzw. Microchannelverdampfers realisierbar.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Flachrohr eine Längsachse aufweist und dass die Biegung des Mehrkanal-Verdampfers so erfolgt, dass die Längsachse keine Krümmung in seitlicher Richtung erfährt, sondern gerade verläuft. Denkbar ist es somit beispielsweise, den Mehrkanal-Verdampfer derart auszubilden, dass dessen Längsachse und/oder oder der Mehrkanal-Verdampfer selbst in einer Ebene liegt.
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Durch eine derartige Ausgestaltung kann ein Mehrkanal-Verdampfer mit einer einfachen Geometrie verwirklicht werden, wobei der Mehrkanal-Verdampfer einen guten Wärmeübergang aufweist und eine vergleichsweise einfache Abtauung ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren einen Mehrkanal-Verdampfer für ein Kühl- und/oder Gefriergerät, wobei der Mehrkanal-Verdampfer zumindest bereichsweise mäanderförmig verläuft.
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Denkbar ist es, diese beiden Ausgestaltungen der Erfindung miteinander zu kombinieren, das heißt das mäanderförmige Muster derart auszugestalten, dass die flächigen Seiten des Mehrkanal-Verdampfers vor und nach der Biegung des mäanderförmigen Musters einander zugewandt sind, wobei diese flächigen Seiten in zueinander parallelen Ebenen liegen können, aber nicht müssen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mehrkanal-Verdampfer über einen Teil seiner Länge oder über seine gesamte Länge in einer Ebene verläuft. Denkbar ist es, den Mehrkanal-Verdampfer im rückwärtigen Bereich oder in einer sonstigen geeigneten Position des Kühl- und/oder Gefriergerätes anzuordnen, beispielsweise vor oder hinter der Rückwand oder einer sonstigen Wand des Innenbehälters. Dabei ist es denkbar, den Verdampfer derart anzuordnen, dass das Flachrohr, dass den Verdampfer bildet, senkrecht oder im wesentlichen senkrecht zu der Wandung des Kühl- und/oder Gefriergerätes verläuft, an der er anliegt bzw. an die er angrenzt. Handelt es sich bei der fraglichen Wandung um die Rückseite des Innenbehälters ist es somit denkbar, den Mehrkanal-Verdampfer derart relativ zu der Wandung anzuordnen, dass dieser senkrecht von der Wandung absteht, das heißt im Falle eines Flachrohres, dass das Flachrohr nicht flächig auf der Wandung aufliegt, sondern wie ausgeführt senkrecht oder auch in einem von 90° abweichenden Winkel auf dieser oder relativ zu dieser angeordnet ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Mehrkanal-Verdampfer eine Mehrzahl von im Betrieb des Mehrkanal-Verdampfers von Kältemittel durchströmten Kanälen aufweist, wobei diese Kanäle vorzugsweise nebeneinander in dem Flachrohr angeordnet sind.
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Der Mehrkanal-Verdampfer kann somit grundsätzlich bandartig ausgeführt sein, wobei in dem Flachrohr mehrere Kanäle angeordnet sind, die im Betrieb des Verdampfers parallel von Kältemittel durchströmt werden. Diese Kanäle können beispielsweise nebeneinander angeordnet sein.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Flachrohr eine Breite aufweist, die wesentlich größer ist als dessen Dicke. Das Flachrohr bzw. der Mehrkanal-Verdampfer kann beispielsweise als Aluminiumprofilrohr und vorzugsweise als extrudiertes Aluminiumprofilrohr ausgebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Mehrkanal-Verdampfersystem mit wenigstens einem Mehrkanal-Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Mehrkanal-Verdampfer eine Mehrzahl von im Betrieb des Mehrkanal-Verdampfers von Kältemittel durchströmten Kanälen aufweist, sowie mit wenigstens einer Kapillare zur Zufuhr des Kältemittels zum Mehrkanal-Verdampfer, wobei das Mehrkanal-Verdampfersystem wenigstens ein Verteilungsmittel aufweist oder mit wenigstens einem Verteilungsmittel unmittelbar oder mittelbar in Verbindung steht. Dieses Verteilungsmittel kann derart ausgebildet sein und relativ zu der Mehrzahl von Kanälen derart angeordnet sein, dass das mittels der Kapillare eingeführte Kältemittel durch das Verteilungsmittel auf wenigstens zwei und vorzugsweise auf alle der genannten Kanäle verteilt wird.
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Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Kapillare in eine Mehrzahl von Kapillaren aufgeteilt wird, wobei diese Mehrzahl von Kapillaren derart relativ zu den Kanälen angeordnet wird, dass mehrere und vorzugsweise alle der Kanäle mit Kältemittel aus den Kapillaren beaufschlagt werden.
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Die genannten Verteilungsmittel können aber auch in anderer Art und Weise ausgebildet sein. Denkbar ist es beispielsweise, dass die Verteilungsmittel durch wenigstens eine Kappe oder dergleichen gebildet werden, in die das Kältemittel eingespritzt wird und die mit den Enden der einzelnen Kanäle des Mehrkanal-Verdampfers derart in Verbindung steht, dass das in der Kappe befindliche Kältemittel auf die Kanäle verteilt wird.
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Die genannte Kapillare kann vollständig oder abschnittsweise im inneren des Mehrkanal-Verdampfers oder auch in der Saugleitung verlaufen, die mit dem Mehrkanal-Verdampfer in Verbindung steht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Mehrkanal-Verdampfersystem zumindest einen Ventilator aufweist, der relativ zu dem Mehrkanal-Verdampfer derart angeordnet ist, dass der Ventilator in dessen Betrieb eine Luftströmung über den Mehrkanal-Verdampfer bewirkt, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Ventilator den Mehrkanal-Verdampfer in genau einer Richtung oder in mehreren Richtungen überströmt.
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Denkbar ist es, den Ventilator so anzuordnen, dass er sich beispielsweise oberhalb oder unterhalb oder neben dem Mehrkanal-Verdampfer befindet, so dass der Mehrkanal-Verdampfer im wesentlichen in einer Richtung, beispielsweise von oben nach unten, von unten nach oben, etc. überströmt wird.
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Denkbar ist es jedoch auch, den Ventilator nicht im Randbereich des Mehrkanal-Verdampfers, sondern innerhalb des von dem Mehrkanal-Verdampfer begrenzten Raums anzuordnen, beispielsweise in einem mittigen Bereich des Mehrkanal-Verdampfers. In diesem Fall erfolgt die Luftströmung ausgehend von diesem mittigen Bereich des Ventilators in verschiedene Richtungen, z. B. radial über den Mehrkanal-Verdampfer.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Ventilator relativ zu dem Mehrkanal-Verdampfer derart angeordnet ist, dass das von dem Mehrkanal-Verdampfer ablaufende Tauwasser nicht in den Bereich des Ventilators gelangt, damit dieser durch das Tauwasser nicht beschädigt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Ventilator auf einer Erhöhung angeordnet ist, die nicht mit Tauwasser beaufschlagt wird oder auch in einer Vertiefung, beispielsweise in einem napfartigen Abschnitt des Innenbehälters oder in einer sonstigen Vertiefung, die nicht mit Tauwasser beaufschlagt wird.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Kühl- und/oder Gefriergerät mit wenigstens einem Mehrkanal-Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder mit wenigstens einem Mehrkanal-Verdampfersystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Mehrkanal-Verdampfer relativ zu wenigstens einer Wandung des Gerätes, vorzugsweise relativ zu der Rückwand des Innenbehälters derart angeordnet ist, dass er parallel oder im wesentlichen parallel zu dieser Wandung verläuft, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Mehrkanal-Verdampfer als Flachrohr ausgebildet ist, das sich relativ zu der Wandung senkrecht erstreckt oder auch im Winkel zur Senkrechten.
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Grundsätzlich ist von der Erfindung auch umfasst, dass der Mehrkanal-Verdampfer bzw. das Flachrohr an der Wandung, insbesondere an der Innenbehälterwandung, anliegt, bzw. dass die Wandung und der Verdampfer parallel oder im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Im Falle eines Flachrohres kann somit die durch das Flachrohr gebildete Ebene parallel oder im wesentlichen parallel zu der genannten Wandung verlaufen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine schematische Draufsicht auf einen längsförmig gebogenen Mehrkanal- bzw. Microchannelverdampfer gemäß der vorliegenden Erfindung,
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2: eine Seitenansicht des Verdampfers gemäß 1,
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3: eine perspektivische Ansicht des Microchannelverdampfers gemäß der vorliegenden Erfindung,
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4: eine schematische Draufsicht auf die Rückwand eines Innenbehälters eines Kühl- und/oder Gefriergerätes mit einem erfindungsgemäßen Microchannelverdampfer mit einem randseitig positionierten Ventilator und
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5: eine schematische Draufsicht auf die Rückwand eines Innenbehälters eines Kühl- und/oder Gefriergerätes mit einem erfindungsgemäßen Microchannelverdampfer mit einem mittig angeordneten Ventilator.
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1 zeigt mit dem Bezugszeichen 10 einen Mehrkanal- bzw. Microchannel-Verdampfer gemäß der vorliegenden Erfindung. Dieser Microchannelverdampfer 10 besteht beispielsweise aus Aluminium und vorzugsweise aus einem extrudierten Aluminiumprofil oder auch aus einem sonstigen Metall. Er weist eine Mehrzahl parallel zueinander verlaufender Kanäle 20 auf. Der Microchannelverdampfer, der im folgenden als „Verdampfer” bezeichnet wird, kann aus einem Flachrohr bestehen, in dem mehrere Kanäle 20 nebeneinander und/oder übereinander oder auch versetzt zueinander angeordnet sind.
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Die Kanäle 20 weisen einen Durchmesser im Bereich von 0,1 mm–5 mm, vorzugsweise im Bereich < 1 mm auf.
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Der Verdampfer 10 befindet sich zwischen dem nicht dargestellten Kompressor eines Kühl- und/oder Gefriergerätes und einem ebenfalls nicht dargestellten Verflüssiger und bildet somit einen Bestandteil eines herkömmlichen Kältemittelkreislaufes.
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Wie dies aus 3 hervorgeht, ist der Verdampfer 10 derart gebogen, dass die Längsachse des den Verdampfer bildenden Flachrohres keine Krümmung nach rechts oder links erfährt, sondern dass der Verdampfer längsförmig gebogen ist, dass heißt die Längsachse im wesentlichen auch im Bereich der Biegung gerade verläuft. Dies führt zu dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem die flächigen Seiten 11 und 12 des Microchannelverdampfers einander zugewandt sind. Diese können beispielsweise parallel oder auch im Winkel zueinander verlaufen, was selbstverständlich von den Krümmungsradien im Bereich des Verdampfers 10 abhängt. Auch ist es denkbar, dass die Seiten 11 und 12 relativ zueinander gekippt verlaufen.
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Der Verdampfer 10 besteht somit aus einem Flachrohr mit flächigen Ober- bzw. Unterseiten 11, 12 und mit zwei Kantenbereichen 13, 14, die die flächigen Oberseiten und Unterseiten 11, 12 miteinander verbinden.
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Zusätzlich zu der in 3 dargestellten Krümmung des den Verdampfer 10 bildenden Flachrohres kann die Längsachse auch eine Krümmung nach rechts oder links aufweisen. Bevorzugt ist jedoch, dass die Längsachse des Verdampfers 10 in einer Ebene liegt, so dass dieser in geeigneter Weise beispielsweise im Bereich der Rückwand des Innenbehälters eines Kühl- und/oder Gefriergerätes angeordnet werden kann.
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2 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung gemäß 3 in einer schematischen Darstellung. In dieser Ansicht ist mit dem Bezugszeichen 18 die Biegung des Verdampfers 10 und mit den Bezugszeichen A und B die Abschnitte gekennzeichnet, die sich an die Biegung anschließen. Wie dies aus der Seitenansicht gemäß 2 weiter hervorgeht, liegen die flächigen Seiten, das heißt die im wesentlichen planaren Oberflächen der Abschnitte A und B nach der Biegung so, dass sie einander zugewandt sind. Denkbar ist es, diese Abschnitte parallel verlaufen zu lassen, so dass insgesamt ein mäanderförmiges Profil erhalten werden kann.
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Durch diese Ausgestaltung eines Verdampfers kann eine einfache Geometrie verwirklicht werden, wobei sich ein guter Wärmeübergang ergibt und eine einfache Abtauung möglich ist.
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Wie bereits oben ausgeführt, kann die Einspritzung in die Kanäle 20 derart ausgeführt sein, dass je eine nicht dargestellte Kapillare in je einem der Kanäle mündet, so dass die Kanäle 20 parallel zueinander mit Kältemittel beaufschlagt werden. Denkbar ist es auch, im Endbereich des Verdampfers 10 eine Verteilungskappe vergleichbar mit der eines Wärmetauschers anzuordnen, die mit den Endbereichen der Kanäle 20 kommuniziert und in die das Kältemittel eingebracht wird.
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4 zeigt in einer schematischen Draufsicht bzw. Vorderansicht die Rückwand eines Kühl- und/oder Gefriergerätes. Mit dem Bezugszeichen 100 ist die Rückwand des Innenbehälters dargestellt und mit dem Bezugszeichen 10 der Microchannelverdampfer. Dieser kann sich als freihängender Verdampfer im gekühlten Innenraum bzw. in einem Kühlluftkanal befinden oder auch als eingeschäumter Verdampfer ausgeführt sein.
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Wie dies aus 4 hervorgeht, ist der Verdampfer 10 insgesamt mäanderförmig aufgebaut, wobei das Flachrohr, das den Verdampfer bildet im wesentlichen senkrecht auf der Wandung 100 aufsitzen kann bzw. relativ zu dieser angeordnet sein kann. Dies bedeutet, dass das den Verdampfer 10 bildende Flachrohr nicht flächig auf der Wandung 100 aufliegt, sondern nur mit einer der Kanten 13, 14. Denkbar ist es, dass das Flachrohr selbst im wesentlichen senkrecht von der Wandung 100 absteht oder auch in einem davon abweichenden Winkel.
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Aus der Darstellung gemäß 4 ergibt sich des weiteren, dass im Bereich der Rückwand oder jedenfalls in Relation zu dem Verdampfer 10 ein Ventilator 200 vorgesehen ist, der eine Luftführung über den Verdampfer 10 bewirkt. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 befindet sich der Ventilator 200 oberhalb des Verdampfers 10, so dass der Verdampfer 10 von oben nach unten von Luft überströmt wird.
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Denkbar ist es ebenfalls, den Ventilator in der Mitte des Verdampferbereiches zu plazieren, so dass die Luftströmung nicht unidirektional, sondern in verschiedenen Richtungen über den Verdampfer erfolgt, wie dies aus 5 hervorgeht.
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Wie dies aus den 4 und 5 hervorgeht, verläuft der Verdampfer 10 in diesen Ausführungsbeispielen mäanderförmig über die Wandung 100 des Kühl- und/oder Gefriergerätes. Die sich jeweils zwischen den Biegungen des Verdampfers 10 befindlichen Abschnitte des Verdampfers 10 können parallel zueinander angeordnet sein oder auch im Winkel zueinander stehen.
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In den in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen sind die mehreren Kanäle 20 des Verdampfers 10 derart nebeneinander angeordnet, dass sie senkrecht zur Wandungsebene verlaufen und somit auch senkrecht zu der Wandung 100 des Kühl- und/oder Gefriergerätes angeordnet sind. Die Kanäle 20 des Verdampfers selbst können in den zwischen den Biegungen des Verdampfers 10 befindlichen Abschnitten in einer horizontalen Ebene liegen.
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Der Durchmesser bzw. der hydraulische Durchmesser der Kanäle 20 des Verdampfers 10 kann beispielsweise im Bereich von 0,1 mm–3 mm liegen.
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Insgesamt wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, dass der Verdampfer eine hohe Effizienz hat, vergleichsweise einfach herzustellen ist und darüber hinaus ohne weiteres abgetaut werden kann.