-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen kombinierten Verdampfer/Absorber
für eine
mobile Absorptionsklimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
-
Absorptionsklimaanlagen
sind aus dem Stand der Technik bekannt. Gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeug-Klimaanlagen
haben Absorptionsklimaanlagen den Vorteil, dass umweltfreundlichere
Kältemittel
eingesetzt werden. Ferner ist vorteilhaft, dass bei Absorptionsklimaanlagen
keine mechanische Energie für
die Komprimierung von Kältemittel,
sondern hauptsächlich
Wärmeenergie
für den Betrieb
derselben aufgebracht werden muss (sowie Pumpleistung für die Zirkulation
der jeweiligen Fluide). Im Betrieb solch einer Absorptionsklimaanlage wird
eine Mischung aus mindestens zwei mischbaren Fluiden bzw. Flüssigkeiten,
die auch als binäre
Mischung bezeichnet wird, in einem Desorber (auch als Austreiber,
Boiler oder Generator bezeichnet) erhitzt. Dadurch verdampft eines
der beiden Fluide, das im Folgenden als Kältemittel bezeichnet wird,
während im
Desorber eine mit dem anderen Fluid (Absorptionsmittel) angereicherte
Mischung (im Folgenden: mit Absorptionsmittel angereichertes Fluid)
zurückbleibt.
Der Kältemitteldampf
wird in einen Kondensator bzw. Kondensor geleitet, in dem das Kältemittel wieder
in die flüssige
Phase zurückgeführt wird.
In einem Verdampfer wird anschließend das Kältemittel verdampft, wobei
durch diesen Verdampfungsvorgang Kühlleistung bereitgestellt wird,
die zur Kühlung eines
zu klimatisierenden Raumes, wie beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums
eines Kraftfahrzeuges, genutzt wird. In einem Absorber wird der
Kältemitteldampf
in ein mit Absorptionsmittel angereichertes Fluid, das in der Regel
dem Desorber entnommen wird, absorbiert. Als binäre Mischung wird beispielsweise
Wasser (Kältemittel)
und Salz bzw. eine Salzlösung
(Absorptionsmittel), wie beispielsweise Lithiumbromid (LiBr), eingesetzt.
Eine weitere mögliche Kombination
ist beispielsweise Ammoniak (NH3) (Kältemittel)
und Wasser (Absorptionsmittel).
-
In
mobilen Anwendungen, wie beispielsweise bei einem Einsatz der mobilen
Absorptionsklimaanlage in Kraftfahrzeugen (Landfahrzeuge, Schiffe, etc.),
Container, Zelten, etc., insbesondere in motorbetriebenen Landfahrzeugen,
besteht die Anforderung einer raumsparenden Ausbildung der mobilen Absorptionsklimaanlage
und einer bereitstellbaren, hohen Kühlleistung. Im Hinblick auf
diese Anforderungen sind kombinierte Verdampfer/Absorber vorteilhaft,
in denen ein Verdampfer und ein Absorber, insbesondere eine Mehrzahl
von Ver dampferelementen und eine Mehrzahl von Absorptionselementen,
in einem gemeinsamen Behälter
angeordnet sind. Bei einem Typ eines kombinierten Verdampfer/Absorbers
sind beispielsweise eine Mehrzahl von Verdampferelementen und Absorptionselementen
vorgesehen, die in alternierender Reihenfolge in einem Behälter, der
unter Vakuum gehalten wird (in der Regel 6–12 mbar), angeordnet sind.
Durch die Verdampferelemente wird flüssiges Kältemittel, zum Beispiel als
flächiger,
offener oder teiloffener Film, geleitet, das dabei teilweise verdampft.
Aufgrund des Verdampfungsvorganges wird das verbleibende, flüssige Kältemittel
abgekühlt.
Diese Kühlleistung
wird in der mobilen Absorptionsklimaanlage genutzt, beispielsweise
indem das verbleibende, flüssige
Kältemittel über einen
Wärmetauscher
geführt
wird. Durch die Absorptionselemente wird das mit dem Absorptionsmittel
angereicherte (flüssige)
Fluid, zum Beispiel als flächiger,
offener oder teiloffener Film, geleitet, wobei das dampfförmige Kältemittel
in das mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid absorbiert wird. Der
jeweilige Fluidfilm kann dabei insbesondere schwerkraftgetrieben
durch die jeweiligen Verdampferelemente bzw. Absorptionselemente
geleitet werden.
-
Um
einen hohen Dampfumsatz und damit eine hohe Kühlleistung zu erzielen, wird
in dem Verdampfer bzw. in den einzelnen Verdampferelementen eine
große
Verdampfungsfläche
des flüssigen Kältemittels
und in dem Absorber bzw. in den einzelnen Absorptionselementen eine
große
Absorptionsfläche
des mit Absorptionsmittel angereicherten Fluids angestrebt. Um gleichzeitig
eine raumsparende Unterbringung zu ermöglichen, sind die Absorptionselemente
sowie die Verdampferelemente bevorzugt plattenförmig ausgebildet, wobei das
jeweilige Fluid durch diese als offener oder teiloffener Film leitbar
ist. Dadurch können
eine Mehrzahl von Verdampferelementen und Absorptionselementen in
alternierender, paralleler Anordnung raumsparend in einem Behälter untergebracht
werden, wobei gleichzeitig eine große Verdampfungs- und Absorptionsfläche bereitgestellt wird.
-
Bei
Absorptionselementen, in denen das mit Absorptionsmittel angereicherte
Fluid als offener oder teiloffener Film entlang einem vorbestimmten Strömungspfad
(beispielsweise entlang der Richtung der Schwerkraft) geführt wird,
ist jedoch problematisch, dass sich an der Oberfläche des
Filmes (die zu dem Vakuum hin offene Fläche des Filmes) Kältemittel
anreichert. Dadurch wird die Absorptionsfähigkeit pro Fläche reduziert.
Dementsprechend verschlechtert sich die Absorptionsfähigkeit
des Fluidfilmes mit zunehmender Lauflänge entlang des Absorptionselementes.
-
Ferner
sind die Absorptionselemente und Verdampferelemente in kombinierten
Verdampfer/Absorbern in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet. Dabei
sollte ein Vermischen von flüssigem Kältemittel
mit dem mit Absorptionsmittel angereicherten Fluid vermieden werden,
denn dies führt
zu Effizienzeinbußen
der Absorptionsklimaanlage. Besonders kritisch ist, wenn Absorptionsmittel
in das flüssige
Kältemittel,
das in den Verdampferelementen geführt wird, gelangt, denn dadurch
wird die Verdampfung von Kältemittel
beeinträchtigt.
In mobilen Anwendungen, insbesondere bei einem Einsatz in Kraftfahrzeugen,
ist die mobile Absorptionsklimaanlage jedoch ständig Erschütterungen und Beschleunigungen
ausgesetzt. Dadurch wird ein Vermischen von Absorptionsmittel mit
flüssigem
Kältemittel
wahrscheinlich. Diese Empfindlichkeit der bekannten Bauarten von
Absorptionsklimaanlagen gegenüber
Erschütterungen
und Beschleunigungen ist bisher ein wesentlicher Hinderungsgrund
für einen
Einsatz derselben in Kraftfahrzeugen, insbesondere in motorgetriebenen
Landfahrzeugen.
-
Um
eine möglichst
effektive Nutzung der Kühlleistung,
die durch die Abkühlung
des flüssigen, in
den Verdampferelementen geführten
Kältemittels bereitgestellt
wird, zu ermöglichen,
ist ferner wesentlich, dass das Kältemittel und das mit Absorptionsmittel
angereicherte Fluid in dem kombinierten Verdampfer/Absorber weitgehend
thermisch isoliert voneinander geführt werden. Denn ein Wärmeübertrag von
dem mit Absorptionsmittel angereicherten Fluid auf das Kältemittel
führt wiederum
zu Effizienzeinbußen
der mobilen Absorptionsklimaanlage. Dadurch, dass die Verdampfelemente
und die Absorptionselemente in kombinierten Verdampfer/Absorbern
in unmittelbarer Nähe
zueinander angeordnet sind, ist eine weitgehend thermisch isolierte
Führung
von Kältemittel
in den Verdampferelementen und von mit Absorptionsmittel angereichertem
Fluid in den Absorptionselementen bei den bisher bekannten Bauarten von
kombinierten Verdampfer/Absorbern bisher nicht gegeben.
-
Demgemäß besteht
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen kostengünstigen, kombinierten
Verdampfer/Absorber für
eine mobile Absorptionsklimaanlage bereitzustellen, der eine effiziente
Betriebsweise der mobilen Absorptionsklimaanlage ermöglicht.
-
Die
Aufgabe wird durch einen kombinierten Verdampfer/Absorber für eine mobile
Absorptionsklimaanlage gemäß Anspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein kombinierter Verdampfer/Absorber für eine mobile Absorptionsklimaanlage
bereitgestellt, der einen geschlossenen Behälter, mindestens ein Verdampferelement,
das innerhalb des Behälters
angeordnet ist und durch das zugeführtes, flüssiges Kältemittel leitbar ist, und
mindestens ein plattenförmiges
Absorptionselement, das innerhalb des Behälters angeordnet ist und durch
das zugeführtes,
mit Absorptionsmittel angereichertes Fluid leitbar ist, aufweist.
Dabei erstreckt sich mindestens ein Absorptionselement von einem
Abschnitt einer Behälterwand
bis an einen gegenüberliegenden
Abschnitt der Behälterwand
und bildet eine, den Behälter
versteifende Struktur. Ferner ist mindestens ein Verdampferelement
beabstandet von der Behälterwand
angeordnet.
-
Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung des
kombinierten Verdampfer/Absorbers wird durch das mindestens eine
Absorptionselement eine Stützstruktur
für den
Behälter
bereitgestellt. Insbesondere kann der Behälter auf diese Weise gegenüber Kräften, die
aufgrund des Druckunterschiedes zwischen einem Außendruck
(in der Regel Umgebungsdruck) und einem Innendruck (in der Regel
Vakuum, beispielsweise im Bereich von 6 bis 12 mbar, insbesondere
im Bereich von 8 bis 11 mbar) von Außen auf den Behälter einwirken,
stabilisiert werden. Auf diese Weise kann der Behälter in
leichter, kostengünstiger Bauweise
ausgeführt
werden. Auch im Hinblick auf eine möglichst effektive Absorption
von Kältemittel
in das mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid, das durch das
mindestens eine Absorptionselement geführt wird, ist die erfindungsgemäße Ausbildung
des Absorptionselementes vorteilhaft. Wie oberhalb erläutert wird,
nimmt bei Absorptionselementen, in denen das mit Absorptionsmittel
angereicherte Fluid als offener oder teiloffener Film entlang einem
Strömungspfad
(beispielsweise entlang der Richtung der Schwerkraft) geführt wird,
die Absorptionsfähigkeit des
Fluidfilms mit zunehmender Lauflänge
ab. Dementsprechend ist eine großflächige, insbesondere eine möglichst
breite Bauart, der Absorptionselemente vorteilhaft. Die erfindungsgemäße Ausbildung
des kombinierten Verdampfer/Absorbers ermöglicht dabei eine Bauart, bei
der sich das mindestens eine Absorptionselement in der Richtung
quer zu der Strömungsrichtung
(insbesondere quer zu der Richtung der Schwerkraft) vollständig über die
Breite des Behälters
erstreckt. Dadurch wird eine großflächige und breite Bauart des
mindestens einen Absorptionselementes erzielt.
-
Durch
die beabstandete Anordnung mindestens eines Verdampferelementes
von der Behälterwand
wird eine weitgehend thermisch isolierte Führung von Kältemittel, das durch das mindestens
eine Verdampferelement geleitet wird, von dem mit Absorptionsmittel
angereicherten Fluid, das durch das mindestens eine Absorptionselement
geleitet wird, gewährleistet.
Dadurch kann die durch die Abkühlung
von Kältemittel
in den Verdampferelementen bereitgestellte Kühlleistung effektiv genutzt
werden. Hingegen wirkt sich der Kontakt und der damit verbundene
thermische Kontakt des mindestens einen Absorptionselementes mit
der Behälterwand
nicht besonders nachteilig im Hinblick auf eine effiziente Ausnutzung
der bereitgestellten Kühlleistung
aus.
-
Wie
auch anhand der unterhalb erläuterten Weiterbildungen
der Erfindung deutlich wird, ermöglicht
der erfindungsgemäße Aufbau
eines kombinierten Verdampfer/Absorbers gleichzeitig bauliche Anordnungen,
bei denen eine Vermischung von flüssigem Kältemittel und mit Absorptionsmittel
angereichertem Fluid vermieden wird.
-
Vorzugsweise
ist bei dem erfindungsgemäßen kombinierten
Verdampfer/Absorber eine Mehrzahl von Verdampferelementen und Absorptionselementen
vorgesehen. Ferner erstrecken sich vorzugsweise sämtliche
der Absorptionselemente von einem Abschnitt einer Behälterwand
bis an einen gegenüberliegenden
Abschnitt der Behälterwand
und bilden eine, den Behälter
versteifende Struktur. In entsprechender Weise sind vorzugsweise
sämtliche
Verdampferelemente beabstandet von der Behälterwand angeordnet.
-
Unter
einer mobilen Absorptionsklimaanlage wird in dem vorliegenden Zusammenhang
eine Absorptionsklimaanlage verstanden, die für den Einsatz in mobilen Anwendungen
ausgelegt und dementsprechend angepasst ist. Dies bedeutet insbesondere,
dass sie transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug fest eingebaut
oder lediglich für
den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für einen dauerhaften,
stationären
Einsatz, wie es beispielsweise bei der dauerhaften Installation
einer Gebäude-Klimaanlage
in einem Gebäude
der Fall ist, ausgelegt ist. Dabei kann die mobile Absorptionsklimaanlage
auch fest in einem Fahrzeug (Landfahrzeug, Schiff, etc.), insbesondere
in einem Landfahrzeug, installiert sein. Die mobile Absorptionsklimaanlage
ist insbesondere zur Klimatisierung eines Fahrzeug-Innenraums, wie
beispielsweise eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, sowie eines
teiloffenen Raumes, wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten,
aufzufinden ist, ausgelegt. Ferner kann die mobile Absorptionsklimaanlage
auch vorübergehend stationär eingesetzt
werden, wie beispielsweise in großen Zelten, Container, wie
beispielsweise Baucontainern, etc.. Vorzugsweise bildet die mobile
Absorptionsklimaanlage eine Klimaanlage für ein motorgetriebenes Landfahrzeug.
-
Unter
einem „geschlossenen
Behälter” wird ein
Behälter
verstanden, der abgesehen von den Fluid-Zuleitungen und Fluid-Ableitungen
für das
flüssige Kältemittel
sowie für
das mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid (bzw. Flüssigkeit)
geschlossen ausgebildet ist. Insbesondere ist der Behälter vakuumdicht ausgebildet,
so dass darin bei den jeweiligen Betriebstemperaturen ein für die Verdampfung
von Kältemittel
erforderliches Vakuum ausgebildet werden kann.
-
In
dem kombinierten Verdampfer/Absorber werden dabei diejenigen Bauteile
bzw. Abschnitte als Verdampferelement bzw. Absorptionselement bezeichnet,
in denen das jeweilige Fluid derart offen geführt wird, dass (in dem Verdampferelement)
Kältemittel
verdampfen kann und dass (in dem Absorptionselement) dampfförmiges Kältemittel
in das mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid absorbieren kann.
Insbesondere bilden geschlossene Fluid-Zuführungen und Fluid-Ableitungen,
die zu den jeweiligen Absorptions- bzw. Verdampferelementen hinführen, wie
beispielsweise das nachfolgend erläuterte Kältemittel-Verteilerelement
und das Kältemittel-Sammelelement,
nicht Teil dieser Absorptions- bzw. Verdampferelemente.
-
Unter
einem „plattenförmigen” Absorptionselement
wird dabei allgemein ein Absorptionselement bezeichnet, dessen äußere Form
plattenförmig
ausgebildet ist. Vorzugsweise ist auch das mindestens eine Verdampferelement
plattenförmig
ausgebildet. Dadurch wird, wie oberhalb erläutert ist, eine raumsparende
Anordnung einer Mehrzahl von Absorptionselementen und Verdampferelementen
in dem Behälter
ermöglicht.
Bei solch einer plattenförmigen äußeren Form
ist nicht zwingend, dass das mindestens eine Absorptionselement
und gegebenenfalls das mindestens eine Verdampferelement durch eine
massive Platte gebildet wird/werden. Vielmehr sind verschiedene
Gestaltungen des mindestens einen Absorptionselementes und des mindestens
einen Verdampferelementes möglich.
Beispielsweise können
das mindestens eine Absorptionselement und/oder das mindestens eine
Verdampferelement jeweils durch zwei Gitter gebildet werden, die
in einer eng beabstandeten Anordnung gehalten werden und in deren
spaltförmigem
Zwischenraum das jeweilige Fluid geführt wird. Eine Absorption bzw.
ein Verdampfen erfolgt dabei über
die teiloffene Oberfläche
des Fluidfilmes durch die Gitter hindurch. Ferner können das
mindestens eine Absorptionselement und/oder das mindestens eine
Verdampferelement jeweils durch eine poröse Platte gebildet werden, durch
welche das jeweilige Fluid aufgrund der Kapillarwirkung (und gegebenenfalls
zusätzlich
schwerkraftgetrieben) geführt
wird und an deren Oberfläche im
Einsatz ein Verdampfen von Kältemittel
bzw. eine Absorption von dampfförmigem
Kältemittel
in das mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid stattfindet. Eine
weitere mögliche
Ausbildung des mindestens einen Absorptionselementes und/oder das
mindestens eine Verdampferelementes besteht beispielsweise in der
Bereitstellung einer massiven Platte, die gegebenenfalls eine Oberflächenstrukturierung
aufweist und auf deren Oberfläche
(gegebenenfalls beidseitig) das jeweilige Fluid als geschlossener
Film geführt
wird. Ein Verdampfen bzw. eine Absorption erfolgt dabei über die
offene Oberfläche
des jeweiligen Fluidfilms.
-
Ferner
ist nicht zwingend, dass das mindestens eine Verdampferelement plattenförmig ausgebildet
ist. Vielmehr kann dieses auch in einer anderweitigen Struktur,
beispielsweise in Form von Kanälen, die
umlaufend durch eine permeable Wandung (z. B. ein permeables Gewebe)
umgeben sind, ausgebildet sein. Die Permeabilität wird dabei in Abhängigkeit von
den Einsatzbedingungen derart gewählt, dass bei den Einsatzbedingungen
von dem Innenraum (innerhalb der permeablen Wandung) nur so viel
Kältemittel
pro Zeiteinheit durch die Wandung nach Außen durchgelassen wird, wie
bei den Einsatzbedingungen von der Wandung verdampft. Auch ist nicht
zwingend, dass das mindestens eine Verdampferelement baugleich zu
dem mindestens einen Absorptionselement ausgebildet ist.
-
Eine
Leitung von Fluid durch das Verdampferelement bzw. Absorptionselement
kann dabei, wie insbesondere anhand der oberhalb erläuterten
Beispiele deutlich wird, eine Führung
des Fluides räumlich
durch das Verdampferelement bzw. Absorptionselement hindurch oder
auch eine Führung
des Fluides ganz oder teilweise auf mindestens einer Oberfläche des
Verdampferelementes bzw. Absorptionselementes umfassen.
-
Unter
einer beabstandeten Anordnung des mindestens einen Verdampferelementes
von der Behälterwand
wird dabei eine Anordnung verstanden, in der das Verdampferelement
die Behälterwand
nicht direkt berührt.
Sofern das mindestens eine Verdampferelement über weitere Bauteile mit der
Behälterwand
verbunden ist, beispielsweise um das Verdampferelement in nerhalb
des Behälters
zu befestigen, ist bevorzugt, dass diese weiteren Bauteile zumindest
teilweise aus einem thermisch isolierenden Material gebildet werden,
so dass das mindestens eine Verdampferelement gegenüber der
Behälterwand
weitgehend thermisch isoliert ist.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist/sind das Verdampferelement und/oder
das Absorptionselement derart ausgebildet, dass im Einsatz das jeweilige
Fluid schwerkraftgetrieben entlang einer Strömungsrichtung durch das Verdampferelement
bzw. das Absorptionselement geführt
wird. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise derart, dass die Kanten
des mindestens einen Absorptionselementes, die sich bis zu der Behälterwand
erstrecken, jeweils seitlich auf beiden Seiten des Fluid-Strömungspfades
(von Fluid entlang der Fluid-Strömungsrichtung)
angeordnet sind. Ferner ist/sind gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
das Verdampferelement und/oder das Absorptionselement derart ausgebildet, dass
im Einsatz das jeweilige Fluid durch das Verdampferelement und/oder
das Absorptionselement als flächiger
Film mit zumindest einer offenen oder teiloffener Oberfläche führbar ist.
Als offene Oberfläche
eines Filmes wird dabei eine Filmoberfläche verstanden, deren gesamte
Fläche
eine Grenzfläche
zu dem Innenraum des Behälters
hin (bzw. zu dem Vakuum innerhalb des Behälters) bildet. Als teiloffene Oberfläche eines
Filmes wird eine Filmoberfläche verstanden,
deren Fläche
zu dem Innenraum des Behälters
teilweise durch weitere Elemente, wie beispielsweise durch ein Gitter,
durch eine permeable Wandung, ein Gewebe, etc., begrenzt wird, wobei eine
Verdampfung von Kältemittel
von der teiloffenen Oberfläche
bzw. eine Absorption von dampfförmigen Kältemittel
an der teiloffenen Oberfläche
weiterhin ermöglicht
wird.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist ein, innerhalb des Behälters, stromaufwärts des
Verdampferelementes angeordnetes Kältemittel-Verteilerelement,
durch das dem mindestens einen Verdampferelement Kältemittel
zuführbar
ist, und ein, innerhalb des Behälters
stromabwärts
des Verdampferelementes angeordnetes Kältemittel-Sammelelement, durch
das aus dem mindestens einen Verdampferelement austretendes, flüssiges Kältemittel sammelbar
ist, vorgesehen, wobei das mindestens eine Verdampferelement durch
das Kältemittel-Verteilerelement
und das Kältemittel-Sammelelement
in dem Behälter
gehalten wird. Vorzugsweise ist durch das Kältemittel-Verteilerelement
einer Mehrzahl von Verdampferelementen Kältemittel zuführbar und durch
das Kältemittel-Sammelelement
ist vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Verdampferelementen austretendes,
flüssiges
Kältemittel
sammelbar. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das mindestens
eine Verdampferelement ausschließ lich durch das Kältemittel-Verteilerelement
und das Kältemittel-Sammelelement
gehalten wird. Dadurch wird eine weitgehende thermische Entkopplung
des Verdampferelementes erzielt und die Anzahl der Bauteile kann reduziert
werden. Wird das Kältemittel
in dem mindestens einen Verdampferelement schwerkraftgetrieben geführt, so
ist vorzugsweise vorgesehen, dass in einer Einsatzposition das Kältemittel-Verteilerelement
oberhalb des mindestens einen Verdampferelementes angeordnet ist
und dass das Kältemittel-Sammelelement
unterhalb des mindestens einen Verdampferelementes angeordnet ist.
Dabei werden das Kältemittel-Verteilerelement
und das Kältemittel-Sammelelement
vorzugsweise jeweils durch strömungsführende Bauteile
gebildet, in denen das flüssige
Kältemittel
gegenüber
dem Behälter-Innenraum geschlossen
führbar
ist.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist/sind das Kältemittel-Verteilerelement
und/oder das Kältemittel-Sammelelement
gegenüber
dem Behälter
thermisch isoliert. Dies kann insbesondere dadurch realisiert werden,
dass das Kältemittel-Verteilerelement
und/oder das Kältemittel-Sammelelement nur
punktuell an dem Behälter
befestigt ist/sind und/oder dass ein thermisch isolierendes Material zwischen
dem Behälter
und dem Kältemittel-Verteilerelement
und/oder dem Kältemittel-Sammelelement
angeordnet ist.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird mindestens ein Absorptionselement
in Nuten, die auf der Innenseite von zwei gegenüberliegenden Abschnitten der
Behälterwand
ausgebildet sind, gehalten. Ferner sind die Nuten vorzugsweise beidseitig
in Bezug auf eine Strömungsrichtung
des mit Absorptionsmittel angereicherten Fluides angeordnet. Vorzugsweise
ist das mindestens eine Absorptionselement in den Nuten befestigt.
Die Nuten können
dabei sowohl integral in der Behälterwand
ausgebildet sein oder als separate Bauteile daran befestigt sein.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist eine Höhe des Absorptionselementes
und/oder des plattenförmigen
Verdampferelementes in einer Richtung entlang der jeweiligen Strömungsrichtung
kleiner als eine zugehörige
Breite des jeweiligen Absorptionselementes bzw. Verdampferelementes
in einer Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung (entlang der
Plattenfläche).
Dadurch wird eine große Oberfläche bei
relativ kleiner Lauflänge
des geführten
Fluides erzielt. Dies ist insbesondere bei Absorptionselementen
im Hinblick auf die oberhalb erläuterte
Problematik der Anreicherung von Kältemittel an der Oberfläche des
Fluidfil mes des mit Absorptionsmittel angereicherten Fluides vorteilhaft.
Insbesondere liegt das Verhältnis
der Höhe
zu der Breite des Absorptionselementes und/oder des plattenförmigen Verdampferelementes
in einem Bereich von ¼ bis ¾, noch
bevorzugter in einem Bereich von 1/3 bis 2/3.
-
Die
bereitgestellte Fläche
(Absorptionsfläche)
des mindestens einen Absorptionselementes ist im Hinblick auf eine
effiziente Betriebsweise des kombinierten Verdampfer/Absorbers kritischer
als eine Fläche
(Verdampfungsfläche)
des mindestens einen Verdampferelementes. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
ist eine Fläche
des Absorptionselementes größer als
eine Fläche
des plattenförmig ausgebildeten
Verdampferelementes.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind eine Mehrzahl von plattenförmigen Verdampferelementen
und eine Mehrzahl von plattenförmigen Absorptionselementen
in alternierender Reihenfolge in dem Behälter angeordnet, wobei insbesondere
die jeweiligen Plattenflächen
der Verdampferelemente und der Absorptionselemente im Wesentlichen
parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch wird eine raumsparende
Anordnung erzielt.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind eine Mehrzahl von plattenförmig ausgebildeten Verdampferelementen
im Wesentlichen parallel zueinander in dem Behälter angeordnet und das Kältemittel-Verteilerelement
und/oder das Kältemittel-Sammelelement
erstreckt/erstrecken sich im Wesentlichen senkrecht zu den jeweiligen
Plattenflächen.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist ein an einem Behälterboden ausgebildeter Behältersumpf
(bzw. Auffangschale), durch den aus dem mindestens einen Absorptionselement
austretendes, mit Absorptionsmittel angereichertes Fluid auffangbar ist,
vorgesehen. Demgemäß ist kein
separates Fluid-Sammelelement, in dem das Fluid geschlossen (gegenüber dem
Behälter-Innenraum)
führbar
ist, vorgesehen. Vielmehr kann das aus dem mindestens einen Absorptionselement
austretende Fluid direkt oder über
entsprechende Fluid-Sammelrinnen in den Behältersumpf abtropfen. Vorzugsweise
ist der Behältersumpf
integral in dem Behälterboden
ausgebildet. Für
den Betrieb des kombinierten Verdampfer/Absorbers ist weniger kritisch,
falls flüssiges
Kältemittel
in das mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid gelangt. Demgemäß ist die
Vorsehung solch eines offenen Behältersumpfes zum Auffangen von
mit Absorptionsmittel angereichertem Fluid unkritisch. Demgegenüber wird
das flüssige
Kälte mittel,
das aus dem mindestens einen Verdampferelement austritt, vorzugsweise,
wie es oberhalb erläutert
wird, durch ein entsprechendes Kältemittel-Sammelelement
gesammelt und darin geschlossen geführt. Denn falls Absorptionsmittel
in das Kältemittel
gelangt, beeinträchtigt
dies eine effektive Verdampfung von Kältemittel in dem mindestens
einen Verdampferelement. Durch die Vorsehung eines Behältersumpfes
für das mit
Absorptionsmittel angereicherte Fluid steht ferner mehr Bauraum
für das
Kältemittel-Sammelelement und
für Kältemittel-Sammelrinnen
zur Verfügung.
Dadurch kann effektiv eine Vermischung von Kältemittel und mit Absorptionsmittel
angereichertem Fluid verhindert werden.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens eine Kältemittel-Sammelrinne,
die an einem stromabwärtigen
Ende des mindestens einen plattenförmig ausgebildeten Verdampferelementes vorgesehen
ist, die sich entlang des Verdampferelementes in einer Richtung
quer (senkrecht oder auch schräg)
zu der Strömungsrichtung
erstreckt und durch die aus dem Verdampferelement austretendes flüssiges Kältemittel
seitlich in ein innerhalb des Behälters stromabwärts des
Verdampferelementes angeordnetes Kältemittel-Sammelelement leitbar
ist, in einer Einsatzposition des kombinierten Verdampfer/Absorbers
höher angeordnet
als mindestens eine Fluid-Sammelrinne, die an einem stromabwärtigen Ende
des mindestens einen Absorptionselementes vorgesehen ist, die sich
entlang des Absorptionselementes in einer Richtung quer (senkrecht
oder auch schräg)
zu der Strömungsrichtung
erstreckt und durch die aus dem Absorptionselement austretendes,
mit Absorptionsmittel angereichertes Fluid seitlich in den Behältersumpf
leitbar ist. Insbesondere ist die mindestens eine Kältemittel-Sammelrinne vollständig oberhalb
der mindestens einen Fluid-Sammelrinne angeordnet, so dass sich
diese nicht in der Höhe überschneiden
bzw. kreuzen. Dadurch steht wiederum ausreichend Bauraum für die Ausbildung der
mindestens einen Fluid-Sammelrinne und der mindestens einen Kältemittel-Sammelrinne
zur Verfügung.
Dadurch und durch die Anordnung in unterschiedlichen Höhen kann
eine Vermischung von flüssigem
Kältemittel
und mit Absorptionsmittel angereichertem Fluid effektiv verhindert
werden.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist ein innerhalb des Behälters stromabwärts des
mindestens einen Verdampferelementes angeordnetes Kältemittel-Sammelelement,
durch das aus dem mindestens einen Verdampferelement, insbesondere aus
einer Mehrzahl von Verdampferelementen, austretendes, flüssiges Kältemittel
sammelbar ist, in einer Einsatzposition des kombinierten Verdampfer/Absorbers
höher angeordnet
als der Behältersumpf.
Vorzugs weise ist das Kältemittel-Sammelelement
vollständig
oberhalb des Behältersumpfes
angeordnet, so dass es im Einsatz auch nicht in das mit Absorptionsmittel
angereicherte Fluid in dem Behältersumpf
eintaucht. Dadurch wird das Kältemittel
von dem mit Absorptionsmittel angereicherten Fluid weitgehend thermisch
entkoppelt. Zusätzlich
kann an dem Kältemittel-Sammelelement, insbesondere
an dessen Unterseite, auch noch eine thermische Isolierung vorgesehen
sein. Dadurch wird selbst dann, wenn das Kältemittel-Sammelelement in
das mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid in dem Behältersumpf
eintauchen sollte, ein hoher Wärmeübertrag auf
das Kältemittel
verhindert.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind eine Mehrzahl von Verdampferelementen
und ein Kältemittel-Sammelelement,
das innerhalb des Behälters
stromabwärts
der Verdampferelemente angeordnet ist und durch das aus der Mehrzahl
von Verdampferelementen austretendes flüssiges Kältemittel sammelbar ist, integral
als ein Bauteil ausgebildet. Dadurch wird eine kompakte und stabile
Bauform bereitgestellt. Ferner ermöglicht dieser Aufbau bei der Herstellung
des kombinierten Verdampfer/Absorbers, dass die Mehrzahl von Verdampferelementen und
das Kältemittel-Sammelelement
von unten (bei geöffnetem
Behälterboden)
in den Behälter
einschiebbar sind.
-
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung sind in dem Behältersumpf und/oder in einem
Kältemittel-Sammelelement,
das stromabwärts
des mindestens einen Verdampferelementes angeordnet ist und durch
das aus dem mindestens einen Verdampferelement, insbesondere aus
einer Mehrzahl von Verdampferelementen, austretendes, flüssiges Kältemittel
sammelbar ist, Schwallzäune
angeordnet. Insbesondere in dem Behältersumpf ist die Vorsehung
von Schwallzäunen
vorteilhaft, da aufgrund der offenen Ausbildung desselben die Gefahr
besteht, dass durch Wellenbildung mit Absorptionsmittel angereichertes
Fluid in das flüssige
Kältemittel
gelangt. Die Schwallzäune
sind dabei derart ausgebildet, dass eine Ausbildung von Wellen an
der Oberfläche des
jeweiligen Fluides unterdrückt
wird. Insbesondere sind die Schwallzäune in Form von flächigen Platten
ausgebildet, die (im Einsatz) bis an oder über die Oberfläche des
jeweiligen Fluides ragen. Durch eine zueinander versetzte Anordnung
der Schwallzäune und/oder
durch Vorsehung von Öffnungen
im unteren Bereich der Schwallzäune
(der unterhalb der jeweiligen Fluid-Oberfläche angeordnet ist), wird gewährleistet,
dass das jeweilige Fluid in dem Behältersumpf bzw. in dem Kältemittel-Sammelelement
ablaufen kann. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die einzelnen
Schwallzäune
in verschiedenen Richtungen erstrecken, so dass eine Wellenbildung
in verschiedenen Richtungen unterdrückt werden kann. Allgemein
können
die Schwallzäune
derart ausgebildet sein, wie es aus anderen technischen Bereichen, wie
beispielsweise aus einem Einsatz von Schwallzäunen in Ölwannen, bekannt ist.
-
Ferner
ist gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die Absorptionselemente, die
in dem Behältersumpf
vorgesehenen Schwallzäune,
ein Fluid-Verteilerelement, durch das dem mindestens einen Absorptionselement,
insbesondere einer Mehrzahl von Absorptionselementen, mit Absorptionsmittel
angereichertes Fluid zuführbar
ist, und/oder mindestens ein Verteilerkanal, der sich über die
Breite des jeweiligen Absorptionselementes erstreckt und über den
dem Absorptionselement Fluid über
dessen Breite zuführbar
ist, integral in der Behälterstruktur
ausgebildet sind und damit eine, den Behälter versteifende Struktur
bilden.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine mobile Absorptionsklimaanlage,
die einen Desorber, einen Kondensator und einen kombinierten Verdampfer/Absorber
gemäß einer
der oberhalb erläuterten
Varianten aufweist.
-
Weitere
Vorteile und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren. Von den Figuren zeigen:
-
1:
eine schematische Darstellung des Aufbaus einer mobilen Absorptionsklimaanlage;
-
2:
eine schematische Darstellung der Anordnung von mehreren Verdampferelementen
und Absorptionselementen in einem kombinierten Verdampfer/Absorber
in einer ersten Ansicht; und
-
3:
eine schematische Darstellung der Anordnung von mehreren Verdampferelementen
und Absorptionselementen in einem kombinierten Verdampfer/Absorber
in einer zweiten Ansicht.
-
Die
Darstellung in 1 zeigt schematisch den Aufbau
einer mobilen Absorptionsklimaanlage 2 zur Erläuterung
einer Funktionsweise derselben. Ein detaillierter Aufbau der einzelnen
Komponenten, die Anordnung der Verbindungsleitungen sowie die vorzusehenden
Ventile, Pumpen und Tanks sind nicht dargestellt. Die Absorptionsklimaanlage 2 weist
einen Desorber 4, einen Kondensator 6 und einen kombinierten
Verdampfer/Absorber 8 auf. Als binäre Mischung wird in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
Lithiumbromid als Absorptionsmittel und Wasser als Kältemittel
eingesetzt. Diese binäre
Mischung wird in dem Desorber 4 erhitzt. Dadurch verdampft ein
Teil des in der binären
Mischung enthaltenen Kältemittels
(Wasser), während
im Desorber 4 eine mit dem Absorptionsmittel (Lithiumbromid)
angereicherte Lösung
zurückbleibt.
Der Kältemitteldampf
wird in den Kondensator 6 geleitet, in dem das Kältemittel wieder
in die flüssige
Phase zurückgeführt wird.
Das flüssige
Kältemittel
wird anschließend
in den kombinierten Verdampfer/Absorber 8 geleitet.
-
Der
kombinierte Verdampfer/Absorber 8 wird unter Vakuum gehalten.
Der Arbeitsdruck in dem kombinierten Verdampfer/Absorber 8 liegt
dabei bei 10 mbar. Allgemein ist ein Druck in dem kombinierten Verdampfer/Absorber 8 im
Bereich von 6 bis 12 mbar bevorzugt, noch bevorzugter im Bereich
von 8 bis 11 mbar. Der kombinierter Verdampfer/Absorber 8 weist als
Verdampfer 10 mehrere (in 1 nicht
dargestellte) Verdampferelemente und als Absorber 12 mehrere
(in 1 nicht dargestellte) Absorptionselemente auf.
Entgegen der tatsächlichen
Anordnung sind der Verdampfer 10 und der Absorber 12 in 1 schematisch
als getrennt voneinander angeordnete Boxen dargestellt. In dem Verdampfer 10 wird
ein Teil des Kältemittels
verdampft, wodurch Kühlleistung
bereitgestellt wird. Der entstandene Kältemitteldampf wird anschließend in
dem Absorber 12 in die mit Absorptionsmittel angereicherte
Lösung
absorbiert. Dies ist in 1 schematisch durch den Pfeil 14 dargestellt.
Die mit Absorptionsmittel angereicherte Lösung für den Absorber 12 wird
dabei dem Desorber 4 entnommen. Umgekehrt kann von dem
Absorber 12 ein Teil der binären Mischung, in die das Kältemittel absorbiert
wurde, in den Desorber 4 zurückgeführt werden. Die hierzu erforderlichen
Verbindungsleitungen sind in 1 nicht
im Detail dargestellt.
-
In
dem Verdampfer 10 wird das Kältemittel, das beim Durchströmen desselben
nicht verdampft wurde, über
einen Kältemittel-Kreislauf 16 rezirkuliert und
dem Verdampfer 10 erneut zugeführt. Dabei wird das Kältemittel
in dem Kreislauf 16 durch einen Wärmetauscher 18 (extern
von dem kombinierten Verdampfer/Absorber 8) geführt, um
die Kühlleistung
abzuführen.
Die Kühlleistung
wird für
die Absorptionsklimaanlage 2, beispielsweise zur Kühlung eines Fahrzeuginnenraums,
verwendet. Auch in dem Absorber 12 wird die mit Absorptionsmittel
angereicherte Lösung
in einem Absorptionsmittel-Kreislauf 20 rezirkuliert und
dem Absorber 12 erneut zugeführt. Um die Effizienz des Absorbers 12 zu
steigern, wird die mit Absorptionsmittel angereicherte Lösung in
einem Wärmetauscher 22 (extern
von dem kombinierten Verdampfer/Absorber 8) gekühlt. Sowohl
in dem Kältemittel-Kreislauf 16 als
auch in dem Absorptionsmittel-Kreislauf 20 können dabei
zusätzlich
jeweils ein (nicht dargestellter) Tank, eine (nicht dargestellte) Pumpe
sowie (nicht dargestellte) Ventile vorgesehen sein.
-
In
den 2 und 3 ist ein kombinierter Verdampfer/Absorber 8 gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der kombinierte Verdampfer/Absorber 8 weist
dabei einen geschlossenen Behälter 24 auf,
der unter Vakuum, insbesondere bei einem Arbeitsdruck von 10 mbar,
gehalten wird. In dem Behälter 24 sind
vier Verdampferelemente 26 und vier Absorptionselemente 28 in
alternierender Reihenfolge angeordnet. Die Hauptebenen bzw. die
Plattenflächen
der einzelnen Verdampferelemente 26 und Absorptionselemente 28 sind
dabei im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Wie nachfolgend
noch detaillierter erläutert
wird, wird das jeweilige Fluid durch die einzelnen Verdampferelemente 26 und
Absorptionselemente 28 als teiloffener Film schwerkraftgetrieben
entlang einer Strömungsrichtung 30 geführt. 2 zeigt
dabei eine Querschnittansicht durch den kombinierten Verdampfer/Absorber 8 entlang
einer Ebene senkrecht zu den Plattenflächen der einzelnen Verdampferelemente 26 und
Absorptionselemente 28 und parallel zu der Strömungsrichtung 30. 3 zeigt
eine Querschnittansicht parallel zu der Ebene der Plattenflächen. Die 2 und 3 sind
dabei lediglich schematische Ansichten zur Veranschaulichung des Aufbaus
des kombinierten Verdampfer/Absorbers 8, wobei die Größenverhältnisse,
insbesondere die Größenverhältnisse
zwischen den 2 und 3, nicht
maßstabsgetreu
wiedergegeben sind.
-
Die
Verdampferelemente 26 und die Absorptionselemente 28 weisen
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
jeweils zwei flächige
Gitter 32, 34 auf, deren Flächen einander zugewandt und
im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen den
beiden Gittern 32, 34 wird jeweils ein freier Zwischenraum
zur Führung
des jeweiligen Fluids gebildet. Der darin geführte Fluidfilm weist dabei
zwei gegenüberliegende,
teiloffene Oberflächen
auf, über die
(in den Verdampferelementen 26) Kältemittel verdampfen und (in
den Absorptionselementen 28) Kältemittel absorbieren kann.
-
Wie
insbesondere anhand der 3 ersichtlich ist, erstrecken
sich die Absorptionselemente in einer Richtung senkrecht zu der
Strömungsrichtung 30 (entlang
ihrer Breite) von einem Abschnitt 36 der Behälterwand 37 bis
an einen gegenüberliegenden Abschnitt 38 der
Behälter wand 37.
Sie bilden dabei eine, den Behälter 24 versteifende
Struktur, durch die der Behälter 24 insbesondere
gegenüber
dem Außendruck,
der auf den Behälter 24 einwirkt,
stabilisiert wird. Die beiden Seitenkanten 40, 42 der
Absorptionselemente 28 werden dabei in (nicht dargestellten)
Nuten, die auf der Innenseite der Behälterwand 37 ausgebildet
sind, gehalten. Die Verdampferelemente 26 weisen eine kleinere
Plattenfläche
als die Absorptionselemente 28 auf. Insbesondere sind sie
schmäler
als die Absorptionselemente 28 ausgebildet, so dass ihre
Seitenkanten 44, 46 beabstandet von der Behälterwand 37 angeordnet
sind. Auch bezüglich
der Höhe
sind die Verdampferelemente 26 kürzer als die Absorptionselemente 28 ausgebildet. Insbesondere
ist eine Unterkante 48 der Verdampferelemente 26 höher als
(bzw. stromaufwärts)
eine Unterkante 50 der Absorptionselemente 28 angeordnet. Die
Verdampferelemente 26 sind, wie aus der Darstellung in 3 ersichtlich
ist, mit allen ihren umlaufenden Kanten 44, 46, 48 beabstandet
von der Behälterwand 37 angeordnet.
Ferner sind sowohl die Verdampferelemente 26 als auch die
Absorptionselemente 28 jeweils breiter als hoch ausgebildet,
so dass eine relativ große
(teiloffene) Oberfläche
bei einer relativ kurzen Filmlauflänge erzielt wird.
-
An
einem stromaufwärtigen
Ende (in Einbaulage oben) der Verdampferelemente 26 und
der Absorptionselemente 28 sind jeweils gelochte Verteilerkanäle 52 vorgesehen,
die sich jeweils über
die Breite (senkrecht zu der in 2 dargestellten
Schnittebene) der Verdampferelemente 26 und der Absorptionselemente 28 erstrecken. Über diese
ist den Verdampferelementen 26 und den Absorptionselementen
jeweils über
deren gesamte Breite das jeweilige Fluid zuführbar. Die Verteilerkanäle 52 der
Verdampferelemente 26 sind dabei an einem gemeinsamen Kältemittel-Verteilerelement 56 parallel
angeschlossen, über
das sie mit Kältemittel
versorgbar sind. Die Verteilerkanäle 52 der Absorptionselemente 28 sind in
entsprechender Weise an einem gemeinsamen Fluid-Verteilerelement 58 parallel
angeschlossen, über
das sie mit Fluid, das mit Absorptionsmittel angereichert ist, versorgbar
sind. Das Kältemittel-Verteilerelement 56 und
das Fluid-Verteilerelement 58 erstrecken sich in dem Behälter 24 jeweils
in einer Richtung senkrecht zu den Plattenflächen (senkrecht zu der in 3 dargestellten
Ebene). Das jeweilige Fluid wird in dem Kältemittel-Verteilerelement 56 und dem
Fluid-Verteilerelement 58 jeweils
geschlossen geführt.
-
Stromabwärts der
Verdampferelemente 26 ist ein gemeinsames Kältemittel-Sammelelement 60 vorgesehen,
durch das flüssiges
Kältemittel,
das im Einsatz aus den Verdampferelementen 26 austritt sammelbar
ist. An einem stromabwärtigen
Ende der Verdampferelemente 26 sind Kältemittel-Sammelrinnen 62 vorgesehen,
die sich jeweils entlang der Unterkante 48 der Verdampferelemente
erstrecken. Durch diese wird das an einem stromabwärtigen Ende
der Verdampferelemente 26 austretende flüssige Kältemittel
zu einem zugehörigen
Einlass in das Kältemittel-Sammelelement 60 geleitet.
Wie anhand der 2 ersichtlich ist, sind die
einzelnen Verdampferelemente 26 dabei parallel zueinander
an dem Kältemittel-Sammelelement 60 angeschlossen.
Das Kältemittel-Sammelelement 60 erstreckt
sich in dem Behälter 24 in
einer Richtung senkrecht zu den Plattenflächen. Dabei ist das Kältemittel-Sammelelement 60 auf
einer Seite („Seite” bezüglich der
Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung 30 und
entlang der Plattenflächen)
innerhalb des Behälters 24 angeordnet.
Das Kältemittel
wird dabei innerhalb des Kältemittel-Sammelelementes 60,
abgesehen von den Einlässen,
die zu den einzelnen Verdampferelementen 26 führen, geschlossen
geführt.
Von dem Kältemittel-Sammelelement 60 aus
wird das flüssige
Kältemittel
aus dem Behälter 24 geleitet.
-
Innerhalb
des Kältemittel-Sammelelementes 60 sind
Schwallzäune 64 ausgebildet.
Diese werden durch Platten gebildet, die sich jeweils von dem Boden
des Kältemittel-Sammelelementes 60 bis über einen
(nicht dargestellten) Pegel des Kältemittels innerhalb des Kältemittel-Sammelelementes 60 erstrecken.
Im unteren Teil weisen sie jeweils Öffnungen auf, um eine Strömung des
Kältemittels
senkrecht zu der Ebene der Platten zu ermöglichen. Durch diese Schwallzäune 64 wird
die Ausbildung von Wellen innerhalb des Kältemittel-Sammelelementes 60 unterdrückt. Dadurch
wird vermieden, dass Kältemittel
aus dem Kältemittel-Sammelelement 60 herausschwappt und
sich mit dem mit Absorptionsmittel angereicherten Fluid vermischt.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
werden die Verdampferelemente 26 durch das Kältemittel-Verteilerelement 58 und
durch das Kältemittel-Sammelelement 60 innerhalb
des Behälters 24 gehalten.
Das Kältemittel-Verteilerelement 58 und das
Kältemittel-Sammelelement 60 wiederum
sind nur an wenigen, thermisch isolierten (nicht dargestellten)
Befestigungspunkten an der Behälterwand 37 befestigt,
so dass das Kältemittel
weitgehend thermisch isoliert in dem kombinierten Verdampfer/Absorber 8 geführt wird.
-
Ferner
ist in einem Behälterboden 66 integral ein
Behältersumpf 68 ausgebildet,
durch den aus den Absorptionselementen 28 austretendes,
mit Absorptionsmittel angereichertes Fluid auffangbar ist. Der Behältersumpf 68 ist
dabei seitlich („seitlich” bezüglich der
Richtung senkrecht zu der Strömungsrichtung 30 und
entlang der Plattenflächen)
von dem Kältemittel-Sammelelement 60 angeordnet.
Durch die seitlich und in der Höhe
versetzte Anordnung des Behältersumpfes 68 und
des Kältemittel-Sammelelementes 60 wird
ein Vermischen von Kältemittel
und von mit Absorptionsmittel angereichertem Fluid effektiv verhindert.
Ferner werden die beiden Fluide so weitgehend thermisch getrennt
geführt.
Mit Absorptionsmittel angereichertes Fluid, das an einem Seitenabschnitt
der Absorptionselemente 28, der direkt über dem Behältersumpf 68 angeordnet
ist, aus den Absorptionselementen 28 austritt, tropft direkt
in den Behältersumpf 68.
An dem Seitenabschnitt der Absorptionselemente 28, der
nicht direkt über
dem Behältersumpf 68 angeordnet
ist, sind an dem stromabwärtigen
Ende der Absorptionselemente 28 jeweils Fluid-Sammelrinnen 70 vorgesehen,
die sich jeweils entlang der Unterkante 50 der Absorptionselemente 28 erstrecken.
Durch diese wird das an einem stromabwärtigen Ende der Absorptionselemente 28 austretende,
mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid seitlich in den Behältersumpf 68 geleitet.
Ferner werden in dem Behältersumpf 68 auch
geringe Mengen an flüssigem
Kältemittel
gesammelt, das unbeabsichtigt, beispielsweise bei Auftreten von
Erschütterungen,
aus den Verdampferelementen 26 oder aus anderen Bauteilen
innerhalb des Behälters 24 austritt.
Das in dem Behältersumpf 68 gesammelte,
mit Absorptionsmittel angereicherte Fluid wird anschließend aus
dem Behälter 24 geleitet.
-
Wie
anhand der 3 ersichtlich ist, sind die Kältemittel-Sammelrinnen 62 jeweils
höher als
die Fluid-Sammelrinnen 70 angeordnet, so dass diese sich
nicht kreuzen und/oder höhenmäßig überlappen.
Dadurch wird die Gefahr, dass sich das flüssige Kältemittel mit dem mit Absorptionsmittel
angereichertem Fluid vermischt, reduziert. Ferner können die
Fluid-Sammelrinnen 70 und
die Kältemittel-Sammelrinnen 62 jeweils
in der Bauweise großzügig ausgebildet
sein, so dass durch diese das jeweilige Fluid effektiv sammelbar
ist. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verteilerkanäle 52 der
Verdampferelemente 26 und/oder die Kältemittel-Sammelrinnen 62 jeweils integral
in den Verdampferelementen 26 ausgebildet sind, so dass
eine stabile Anordnung erzielt wird. In entsprechender Weise kann
vorgesehen sein, dass die Verteilerkanäle 52 der Absorptionselemente 28 und/oder
die Fluid-Sammelrinnen 70 jeweils integral in den Absorptionselementen 28 ausgebildet
sind.
-
In
dem Behältersumpf 68 sind
wiederum Schwallzäune 72 ausgebildet.
Diese können
in entsprechender Weise wie die in dem Kältemittel-Sammelelement 60 angeordneten
Schwallzäu ne 64 ausgebildet
sein. Wie anhand der 2 und 3 ersichtlich
ist, erstrecken sich die einzelnen Platten der Schwallzäune 72 in
zwei verschiedenen, im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden
Richtungen, so dass eine Wellenbildung in verschiedenen Richtungen
effektiv unterdrückt
wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Insbesondere kann die Kühlleistung
von dem Kältemittel
auch auf andere Weise abgeführt werden.
Beispielsweise können
die Verdampferelemente auch mit entsprechenden Kühlschleifen durchsetzt sein.
Ferner können
die Verdampferelemente und Absorptionselemente, wie insbesondere im
einleitenden Teil erläutert
wird, auf verschiedene Weise ausgebildet sein.