EP0010181A1 - Absorptionskühlmöbel - Google Patents
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- F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
- F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures
- F25D11/027—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures of the sorption cycle type
Definitions
- the invention relates to an absorption piece of furniture, consisting of a heat-insulating container and of the absorption cooling unit serving to cool the interior of the container with pressure-compensating auxiliary gas.
- Absorption refrigerators have several disadvantages compared to compressor refrigerators, which they often compete with, in addition to several advantages.
- One of these disadvantages is due to the fact that from a certain piece of furniture upwards, the space requirement of the absorption refrigerated cabinet becomes greater than that of the compressor refrigerated cabinet with the same useful content. This is partly due to the system, since the absorption cooling unit is operated with thermal energy and therefore, in principle, must also fulfill that of a thermal power plant in addition to the task of a compressor cooling unit.
- Such rib bodies essentially have a flat base plate and cooling ribs connected to this base plate. Both the base plate and the cooling fins are essentially vertical.
- the evaporator tube of the cooling unit is pressed against the base plate using suitable means.
- the resulting contact surface between the base plate and the evaporator tube which is normally circular in cross section, is merely linear. Since the cold evaporator tube must be well insulated from the outside, this construction also requires depth in addition to the depth of the fin body or the ribs, which corresponds to the diameter of the evaporator tube. In practice, this amounts to 15 to 25 mm.
- cooling fins are the coldest at the level of the evaporator tube due to the heat conduction-related temperature difference, and therefore the air flowing along the cooling fins from top to bottom can no longer be cooled sufficiently effectively by the rib sections lying below the evaporator tube .
- the heat transfer increases due to increasing grunt layer thickness along the cooling fins, and the more, the more the rib dimension lying parallel to the direction of flow is.
- Fig. 1 shows the vertical section through a two-temperature refrigerator 1, which includes a freezer compartment 2 and a normal refrigerator compartment 3.
- the refrigerator is insulated against external heat with an insulation 4, which is made of a suitable thermal insulation material, e.g. Rigid polyurethane foam, exists, protected.
- the freezer compartment is also insulated from the normal freezer compartment.
- the insulation 4 lies between the outer jacket 5 and the inner jackets 6 and 7.
- the inner jacket of the freezer compartment 6 is made of a good heat-conducting material, e.g. Aluminum sheet, made.
- the inner jacket of the normal refrigerator compartment does not need to be thermally conductive and is therefore usually made of plastic.
- the absorption cooling unit 1 0 is behind the rear wall 8 of the refrigerator and is attached to it.
- Fig. 1 only a few main components of the absorption cooling unit 10 are shown schematically, since nothing more is required to explain the invention.
- the condenser is designated, which is provided with cooling fins 12.
- the refrigerant vapor expelled in the cooker of the cooling unit which is not shown, as a result of the supply of heat, is liquefied with the aid of the cooling effect of the ambient air.
- the liquid refrigerant passes through the refrigerant line 13 and via the gas heat exchanger 14 into the evaporator 15, where it evaporates while removing heat from the refrigerator.
- the evaporator 15 has a low temperature part 16, which is good with the heat conductive inner jacket 6 of the freezer compartment 2 is connected and a high temperature part 17, which causes the cooling for the normal freezer compartment.
- the high temperature part 17 of the evaporator lies in the semicircular bulge 21 of the fin body 2 0 .
- the rib body 2o which is made of a good heat-conducting and corrosion-resistant material, for example aluminum, essentially consists of a base plate 22, from which the bulge 21 protrudes, and of rows of upper cooling fins 23 and lower cooling fins 24 connected to the base plate 22, which are located above or are located below the bulge 21.
- the edge 25 of the base plate 22 of the rib body 2o is anchored in the insulation behind the inner jacket 7 of the normal cooling compartment.
- the high-temperature part 17 of the evaporator is thus hermetically protected against corrosion due to condensation of atmospheric moisture from the cooled space.
- the continuation of the evaporator 15 downward forms the gas heat exchanger 14, in which heat exchange takes place between the warm liquid refrigerant and the warm auxiliary gas flow on the one hand and the cold auxiliary gas / refrigerant / vapor mixture coming from the evaporator.
- This heat exchange is very important for the good functioning of the cooling unit.
- the temperature of the gas heat exchanger 14 is largely between the temperature of the environment and the normal cooling compartment and must therefore be insulated from both. For this reason, the gas heat exchanger is often installed in the rear wall insulation of the refrigerator.
- the heat exchanger protrudes into the space behind the rear wall 8 of the refrigerator and is provided with a separate insulation 27 in the example shown.
- isolation 27 for the gas heat exchanger 14 can advantageously serve an insulating hose made of porous and elastic material, which is pulled over the open upper end of the evaporator 15 before the installation of the cooling unit and pushed over the gas heat exchanger 14.
- the gas heat exchanger 14 is connected through the pipe 3o to the solution tank 31 and this in turn to the absorber pipe coil 32.
- the gas mixture enriched with refrigerant flows from the gas heat exchanger through the pipe 3o and the solution container 31 into the absorber tube coil 32.
- the auxiliary gas is depleted of refrigerant and passes through the connecting line 33 and the gas heat exchanger 14 into the evaporator 15.
- the insulation 4 of the refrigerator has slot-shaped cutouts 4o towards the rear, which enable the evaporator and thus the cooling unit to be installed and / or removed.
- the wedge-shaped closure part 41 which also consists of insulating material.
- a profile rod 18 made of a good heat-conducting material is interposed.
- the profile rod 18 has a flat side, which faces the freezer compartment inner jacket, and a semicircular recess facing away from it, which offers a large contact area for the evaporator tube 16 located therein.
- the primary air flow which is cooled down as it flows past and between the ribs of the upper rib row 23, is caused by the Bulge 21 of the rib body 2o is displaced against the interior of the normal cooling compartment, it generates a secondary air flow, which is directed along the ribs of the lower row of ribs 24 from the bottom up and combines with the primary air flow in an increasingly cooling manner below the bulge.
- Fig. 2 shows, as a further example of the invention, the horizontal section through a two-temperature refrigerator 1 0 1, in which the freezer compartment lo2 is arranged laterally and takes up part of the width of the refrigerator.
- the normal freezer compartment lo3 is located next to and below the freezer compartment.
- the evaporator tube lo4 of the absorption cooling unit (not shown) lies parallel to the rear wall 106 of the refrigerator and is in contact with the inner jacket 1o5 of the freezer compartment, which is made of a good heat-conducting material.
- the rest or the continuation of the evaporator tube, perennialsals high temperature evaporator works, is located in the recess 108 of the fin body 1 0 7.
- the fin body 107 is made of good heat conducting material and also contributes to the cooling fins 1 0 9.
- the right angle adjacent to the evaporator 104 pipe section 11 0 contains the gas heat exchanger. This is enclosed by the part 111 consisting of insulating material.
- a slot 118 in the rear wall insulation, through which the evaporator can be installed and removed, is closed by a wedge 118 made of insulating material.
- the edge of the rib body lo7 is anchored in the insulation 113.
- Fig. 3 shows a section through the rib body and the evaporator along the line III-III in Fig. 2.
- the base plate 114 of the rib body 1o7 in this example consists of an extruded aluminum profile.
- the base plate 114 has two webs 115 on the inside of the bulge 108 for holding the evaporator tube 104 in place.
- the webs 115 are temporarily elastically expanded by the evaporator tube lo4.
- the rib body can of course also by any other methods, such as Casting, gluing, soldering, welding, riveting, scraping are manufactured or assembled.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Absorptionsmöbel, bestehend aus einem wärmeisolierenden Behälter und aus dem zur Kühlung des Inneren des Behälters dienenden Absorptionskühlaggregat mit durckausgleichendem Hilfsgas. Absorptionskühlmöbel haben gegenüber Kompressorkühlmöbeln, zu welchen sie häufig in Konkurrenz stehen, neben mehreren Vorteilen auch einige Nachteile. Einer dieser Nachteile liegt darin begründet, daß von einem gewissen Möbelinhalt aufwärts der Raumbedarf des Absorptionskühlmöbels bei gleichem Nutzinhalt größer als derjenige des Kompressorkühlmöbels wird. Dies ist zum Teil systembedingt, da das Absorptionskühlaggregat mit Wärmeenergie betrieben wird und daher im Prinzip zusätzlich zur Aufgabe eines Kompressorkühlaggregats auch noch diejenige einer Wärmekraftanlage erfüllen muß.
- Darüber hinaus haben aber bisher auch sekundäre, konstruktionsbedingte Faktoren, insbesondere bei Zweitemperaturkühlschränken mit einem separaten isolierten Tiefkühlfach, zu einer Vergrößerung des nicht nutzbaren Raumbedarfs bei Absorptionskühlmöbeln geführt. Das Normalkühlfach,welches im Betrieb Temperaturen um etwa + 5°C aufweist, wird allgemein durch natürliche Konvektioin gekühlt. Diese Konvektion entsteht dadurch, daß die Luft mit dem Verdampfer bzw. mit den kalten Rippen, welche zur Oberflächenvergrößerung des Verdampfers dienen, in Berührung kommt. Bei modernen Kühlmöbeln ist es üblich geworden, nicht das Verdampferrohr selbst zu berippen, sondern an dem parallel zur Rückwand des Kühlmöbels - entweder innerhalb oder außerhalb der Isolation - verlaufende Verdampferrohr einen Rippenkörper aus gut wärmeleitendem Material zu befestigen. Solche Rippenkörper weisen im wesentlichen eine ebene Grundplatte und mit dieser Grundplatte verbundene Kühlrippen auf. Sowohl die Grundplatte als auch die Kühlrippen liegen im wesentlichen vertikal. Das Verdampferrohr des Kühlaggregats wird mit geeigneten Mitteln gegen die Grundplatte gepreßt. Die dabei entstehende Kontaktfläche zwischen der Grundplatte und dem normalerweise kreisrunden Querschnitt aufweisenden Verdampferrohr ist bloß linienartig. Da das kalte Verdampferrohr nach außen gut isoliert sein muß, beansprucht diese Bauweise an Tiefe zusätzlich zur Tiefe des Rippenkörpers bzw. der Rippen noch eine solche, die dem Durchmesser des Verdampferrohres entspricht. Dies macht in der Praxis 15 bis 25 mm aus.
- Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Anordnung liegt darin, daß die Kühlrippen infolge der wärmeleitungsbedingten Temperaturdifferenz auf der Höhe des Verdampferrohres am kältesten sind und daher die an den Kühlrippen von oben nach unten entlangströmende Luft durch die unterhalb des Verdampferrohres liegenden Rippenstrecken nicht mehr genügend wirksam gekühlt werden kann. Ferner nimmt der Wärmeübergang infolge zunehmender Grunzschichtdicke entlang der Kühlrippen ab, und zwar umso mehr, je mehr die parallel zur Strömungsrichtung liegende Rippendimension beträgt. Diese Effekte führen dazu, daß insgesamt für die Übertragung der erforderlichen Kühlleistung eine größere Kühlrippenfläche erforderlich wird und dadurch der Rippenkörper einen nochmals größeren Raum beansprucht und seine Herstellung teurer wird. Nachteilig bei der beschriebenen und heute üblichen Bauweise ist auch, daß dabei das Verdampferrohr im allgemeinen der Luftfeuchtigkeits-Kondensation und der dadurch bedingten Korrosionsgefahr ausgesetzt bleibt undinfolgedessen einen hochwertigen und verhältnismäßig teuren Korrosionsschutz benötigt.
- Die vorliegende Erfindung behebt die erwähnten Nachteile bis heute bekannter Konstruktionen durch die neuartige Gestaltung des Verdampfer-Rippenkörpers. Erfindungsgemäß weist die Grundplatte des Rippenkörpers eine gegen den zu kühlenden Raum gerichtete Ausbuchtung auf, in welche das horizontal oder leicht geneigt verlaufende Verdampferrohr oder Verdampferrohrteilstücke des Kühlaggregats hineinpaßt. Die Kühlrippen werden infolge der Ausbuchtung der Grundplatte auf der Höhe des Verdampferrohres unterbrochen oder zumindest wesentlich verjüngt. Durch eine solche neuartige Anordnung entstehen folgende fünf Vorteile:
- 1. das Verdampferrohr benötigt keinen zusätzlichen eigenen Raum, da es innerhalb des Rippenkörperumrisses liegt;
- 2. die Ausbuchtung des Rippenkörpers umfaßt das Verdampferrohr mindestens über den halben Rohrumfang, wodurch eine vorteilhaft große Kontaktfläche entsteht;
- 3. die Ausbuchtung des Rippenkörpers erzeugt entlang der Rippen, die unterhalb der Ausbuchtung liegen, eine Sekundär-Luftströmung, die von unten nach oben, das heißt gleich wie bei , den über der Ausbuchtung liegenden Rippen, gegen die kälteste Stelle des Rippenkörpers gerichtet und somit wirksamer ist;
- 4. die Konvektionsströmung entlang der Rippen wird durch die Ausbuchtung unterbrochen bzw. gestört, wodurch ein besserer Wärmeübergang entsteht und die Wärmeübertragungsfläche verkleinert werden kann;
- 5. das Verdampferrohr kann in der Ausbuchtung des Rippenkörpers leicht gegen Luftfeuchtigkeitskondensation abgeschirmt werden und benötigt daher keinen hochwertigen und teuren Korrosionsschutz.
- Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten, Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert.
- Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung bei einem Absorptionskühlschrank mit oben liegendem Tiefkühlfach,
- Fig. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem Absorptionskühlschrank mit seitlich angeordnetem Tiefkühlfach, und
- Fig. 3 stellt einen Querschnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 dar.
- Fig. 1 zeigt den Vertikalschnitt durch einen Zweitemperaturkühlschrank 1, welcher ein Tiefkühlfach 2 und ein Normalkühlfach 3 umfaßt. Der Kühlschrank ist gegen Wärmeeinfall von außen mit einer Isolation 4, welche aus einem geeigneten Wärmedämmstoff, z.B. Polyurethanhartschaum, besteht, geschützt. Das Tiefkühlfach ist auch noch gegenüber dem Normalkühlfach isoliert. Die Isolation 4 liegt zwischen dem Außenmantel 5 und den Innenmänteln 6 und 7. Der Innenmantel des Tiefkühlfachs 6 ist aus gut wärmeleitendem Material, z.B. Aluminiumblech, gefertigt. Der Innenmantel des Normalkühlfachs braucht nicht gut wärmelitend zu sein und wird daher normalerweise aus Kunststoff hergestellt.
- Das Absorptionskühlaggregat 10 liegt hinter der Rückwand 8 des Kühlschrankes und ist an dieser befestigt. In Fig. 1 sind lediglich einige Hauptbestandteile des Absorptionskühlaggregates 1o schematisch dargestellt, da mehr für die Erläuterung der Erfindung nicht erforderlich ist.
- Mit 11 ist der Kondensator bezeichnet, welcher mit Kühlrippen 12 versehen ist. Im Kondensator wird der im nicht gezeigten Kocher des Kühlaggregates infolge Wärmezufuhr ausgetriebene Kältemitteldampf mit Hilfe der Kühlwirkung der Umgebungsluft verflüssigt. Vom Kondensator 11 gelangt das flüssige Kältemittel durch die Kältemittelleitung 13 und über den Gaswärmeaustauscher 14 in den Verdampfer 15, wo es unter Wärmeentzug aus dem Kühlschrank verdampft. Der Verdampfer 15 hat einen Tieftemperaturteil 16, welcher mit dem gut wärmeleitenden Innenmantel 6 des Tiefkühlfachs 2 verbunden ist und einen Hochtemperaturteil 17, welcher für das Normalkühlfach die Kühlung bewirkt. Der Hochtemperaturteil 17 des Verdampfers liegt in der halbkreisförmigen Ausbuchtung 21 des Rippenkörpers 20. Der aus gut wärmeleitendem und korrosionsbeständigem Material, z.B. Aluminium, hergestellte Rippenkörper 2o besteht im wesentlichen aus einer Grundplatte 22, aus welcher die Ausbuchtung 21 herausragt, sowie aus mit der Grundplatte 22 verbundenen Reihen oberer Kühlrippen 23 und unterer Kühlrippen 24, welche sich oberhalb bzw. unterhalb der Ausbuchtung 21 befinden. Der Rand 25 der Grundplatte 22 des Rippenkörpers 2o ist hinter dem Innenmantel 7 des Normalkühlfachs in der Isolation verankert. Damit ist der Hochtemperaturteil 17 des Verdampfers gegen Korrosion infolge Kondensation von Luftfeuchtigkeit aus dem gekühlten Raum hermetisch geschützt. Die Fortsetzung des Verdampfers 15 nach unten bildet der Gaswärmeaustauscher 14, in welchem zwischen dem warmen flüssigen Kältemittel und dem warmen Hilfsgasstrom einerseits und dem kalten, aus dem Verdampfer kommenden Hilfsgas-Kältemittel-Dampfgemisch ein Wärmeaustausch stattfindet. Dieser Wärmeaustausch ist für das gute Funktionieren des Kühlaggregats sehr wesentlich. Die Temperatur des Gaswärmeaustauschers 14 liegt größtenteils zwischen der Temperatur der Umgebung und des Normalkühlfaches und muß daher gegen beide isoliert werden. Oft wird aus diesem Grund der Gaswärmeaustauscher in die Rückwandisolation des Kühlmöbels verlegt. Da dies jedoch viel zusätzlichen Raum beansprucht und den Ein- und Ausbau des Kühlaggregates erschwert, ragt in Weiterbildung der Erfindung der Wärmeaustauscher in den Raum hinter der Rückwand 8 des Kühlschrankes hinein und ist dort im dargestellten Beispiel mit einer separaten Isolation 27 versehen. Als Isolation 27 für den Gaswärmeaustauscher 14 kann mit Vorteil ein aus porösem und elastischem Material bestehender Isolierschlauch dienen, welcher vor dem Einbau des Kühlaggregates über das offene obere Ende des Verdampfers 15 gezogen und über den Gaswärmeaustauscher 14 geschoben wird.
- Der Gaswärmeaustauscher 14 ist durch das Rohr 3o mit dem Lösungsbehälter 31 und dieses wiederum mit der Absorberrohrschlange 32 verbunden. Das an Kältemittel angereicherte Gasgemisch strömt aus dem Gaswärmeaustauscher durch das Rohr 3o und den Lösungsbehälter 31 in die Absorberrohrschlange 32. In der Absorberrohrschlange 32 wird das Hilfsgas an Kältemittel verarmt und gelangt durch die Verbindungsleitung 33 und den Gaswärmeaustauscher 14 in den Verdampfer 15. Die Isolation 4 des Kühlschrankes weist gegen hinten schlitzförmige Aussparungen 4o auf, welche den Ein- und/oder Ausbau des Verdampfers und somit des Kühlaggregates ermöglichen. Nach Einbau des Kühlaggregates 1o bzw. Einführen des Verdampfers 15 durch die Aussparungen 4o werden diese mittels des keilförmigen Verschlußteils 41, welches ebenfalls aus Isoliermaterial besteht, gegen außen dicht verschlossen. Um den Wärmeübergang zwischen Tieftemperaturverdampfer 16 und Tiefkühlfach-Innenmantel 6 zu verbessern, ist eine aus gut wärmeleitendem Material gefertigte Profilstange 18 dazwischengefügt. Die Profilstange 18 hat eine flache Seite, welche dem Tiefkühlfach-Innenmantel zugewandt ist, und ihm abgewandt eine halbkreisförmige Aussparung, welche eine große Kontaktfläche für das darin liegende Verdampferrohr 16 bietet. Da der Primär-Luftstrom, welcher beim Vorbeiströmen entlang und zwischen den Rippen der oberen Rippenreihe 23 abgekühlt wird, durch die Ausbuchtung 21 des Rippenkörpers 2o gegen das Innere des Normalkühlfachs verdrängt wird, erzeugt er eine Sekundärluftströmung, welche entlang der Rippen der unteren Rippenreihe 24 von unten nach oben gerichtet ist und sich dabei zunehmend abkühlend unterhalb der Ausbuchtung mit der Primärluftströmung vereinigt. Damit entstehen, für die Wärmeübertragung ideale Voraussetzungen, da die Luft immer in die Richtung zur kältesten Stelle des Rippenkörpers, nämlich zur Ausbuchtung bzw. Verdampferrohr strömt.
- Fig. 2 zeigt als ein weiteres Beispiel der Erfindung den Horizontalschnitt durch einen Zweitemperaturkühlschrank 101, bei dem das Tiefkühlfach lo2 seitlich angeordnet ist und einen Teil der Breite des Kühlschrankes einnimmt. Das Normalkühlfach lo3 befindet sich neben dem Tiefkühlfach und unterahlb desselben. Das Verdampferrohr lo4 des (nicht gezeigten) Absorptionskühlaggregates liegt parallel zur Rückwand 106 des Kühlschrankes und steht mit dem aus gut wärmeleitendem Material bestehenden Innenmantel 1o5 des Tief kühlfachs in Kontakt. Der Rest oder die Fortsetzung des Verdampferrohres, welchesals Hochtemperaturverdampfer funktioniert, liegt in der Ausbuchtung 108 des Rippenkörpers 107. Der Rippenkörper 107 ist aus gut wärmeleitendem Material hergestellt und trägt auch die Kühlrippen 109. Das rechtwinklig an den Verdampfer 104 anschließende Rohrstück 110 beeinhaltet den Gaswärmeaustauscher. Dieser ist durch den aus Isoliermaterial bestehenden Teil 111 umschlossen. Den Schlitz 112 in der Rückwandisolation, durch welche der Verdampfer ein- und ausgebaut werden kann, verschließt ein Keil 118 aus Isoliermaterial. Der Rand des Rippenkörpers lo7 ist in der Isolation 113 verankert.
- Fig. 3 stellt einen Schnitt durch den Rippenkörper und den Verdampfer entlang der Linie III-III in Fig. 2 dar. Die Grundplatte 114 des Rippenkörpers 1o7 besteht in diesem Beispiel aus einem extrudierten Aluminiumprofil. Die Grundplatte 114 weist auf der Innenseite der Ausbuchtung 108 zwei Stege 115 zum Festhalten des Verdampferrohres 104 auf. Beim Einbau des Kühlaggregates werden die Stege 115 durch das Verdampferrohr lo4 vorübergehend elastisch aufgespreizt. Auf der Frontseite der Grundplatte 114 befinden sich vier Stege 116, die durch streckenweises Herunterbiegen zum Festhalten der Kühlrippen 109 dienen. Der Rippenkörper kann aber selbstverständlich auch durch andere beliebige Methoden, wie z.B. Gießen, Kleben, Löten, Schweißen, Nieten, Schraben hergestellt bzw. zusammengesetzt werden.
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