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Die Erfindung betrifft ein Kühlaggregat, insbesondere für Fahrzeuge wie Autos, Lastwagen u. dgl., welches eine Kältemaschine nach dem Absorptionsprinzip umfasst, deren Austreiber mit insbesondere vom Antriebsmotor des Fahrzeuges zur Verfügung gestellter Überschusswärme beheizbar ist.
Derartige Kühlaggregate sind seit langem bekannt und stellen Kälte für den Betrieb von Klimaanlagen oder für die Abkühlung eines Kühlladeraumes zur Verfügung. Die bisher eingesetzten Kühlaggregate arbeiten nach dem Prinzip von Kompressionskältemaschinen, wobei die für den Kompressor erforderliche Arbeit vom Antriebsmotor des Fahrzeuges oder von einem eigenen Motor aufgebracht werden muss. Ein in Betrieb befindliches Klimagerät verringert im Durchschnitt die für den Fahrbetrieb zur Verfügung stehende Motorleistung um zirka 5 bis 6 kW bzw. es wird der Kraftstoffverbrauch entsprechend erhöht. Dies trifft auch dann zu, wenn die Kompressionskältemaschinen nicht vom Motor direkt, sondern indirekt elektrisch angetrieben wird.
Anderseits ist es bekannt, dass mehr als 50% der Energie von Verbrennungsmotoren als Wärmeenergie ungenutzt freigesetzt werden. Die bessere Ausnutzung des immer teurer werdenden Treibstoffs wird daher angestrebt.
Aus der DE-OS 2155827 ist es bekannt, dass das Kühlaggregat eine Kältemaschine nach dem Absorptionsprinzip umfasst, deren Austreiber mit insbesondere vom Antriebsmotor des Fahrzeuges zur Verfügung gestellter Überschusswärme beheizbar ist. Allerdings ist in dieser Druckschrift keine bestimmte Konstruktion geoffenbart, sondern es sind nur allgemeine Gedanken enthalten. Die bekannte Konstruktion hat den Nachteil, dass die starke Bewegung der Kühlflüssigkeit im Austreiber eine praxisgerechte Verwendung und einen entsprechenden Wirkungsgrad derartiger Kühlaggregate verhindert. Die technische Fachwelt hat bisher vergeblich nach einer praxisgerechten Lösung dieses Problems gesucht.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Austreiber des Kühlaggregates Füllkörper zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit bzw. des Kühlmittelgemisches vorgesehen sind und dass das Kühlaggregat gegebenenfalls zwei im Gegentakt periodisch arbeitende Absorptionskältemaschinen aufweist. Die Füllkörper können gemäss der Erfindung aus porösem Material wie porösen Tonkugeln sein oder aus netz- oder gitterartigen Körpern bestehen. Weiters ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Gegentakt durch Magnetventile in einem Zeittakt oder durch Temperaturfühler gesteuert ist und dass die Temperaturfühler an den Kühlern angeordnet sind.
Die Anordnung von Füllkörpern in Benzintanks war bereits von früher her bekannt. Zwischen einem Benzintank und dem Austreiber eines Kühlaggregates besteht jedoch in technischer Hinsicht keinerlei Zusammenhang, und es war keinesfalls naheliegend, bekannte Füllkörper aus Benzintanks auch bei Kühlaggregaten zu verwenden. Bei Benzintanks soll durch Füllkörper der bei Entnahme von Benzin entstehende luftgefüllte Raum verkleinert und die Entstehung eines explosionsgefährlichen Luft-Benzingemisches verhindert werden. Diese Aufgabe hat sich bei der Erfindung aber nicht gestellt. Die erfindungsgemässen Füllkörper gewährleisten vielmehr, dass im Austreiber auch tatsächlich jene physikalischen Vorgänge eintreten können, die eine zufriedenstellende Arbeitsweise des Kühlaggregates zulassen.
Gegenüber den bekannten Konstruktionen hat das erfindungsgemässe Kühlaggregat den Vorteil, dass die Anordnung von Füllkörpern im Austreiber die oben genannten Schwierigkeiten verhindert.
Durch die gegebenenfalls vorgesehene Anordnung von zwei im Gegentakt periodisch arbeitenden Absorptionskältemaschinen wird die Wirkungsweise des Kühlaggregates entsprechend der praktischen Anforderung kontinuierlich gestaltet, was eine erhebliche Verbesserung der angestrebten Kühlung bedeutet.
Die Verwendung der Verlustwärme des Antriebsmotors als Energiequelle für die Kältemaschine bedeutet eine beträchtliche Energieersparnis und vermeidet den bei Kompressionskältemaschinen auftretenden Abfall der Motorleistung und verhindert den erhöhten Treibstoffverbrauch. Das erfindungsgemässe Kühlaggregat erfüllt die Anforderungen, die an Kühlaggregate für Fahrzeuge gestellt werden, nämlich kompakte und leichte Bauweise, betriebssicher, geräuschlos und stosssicher sowie in hohem Masse wartungsfrei. Derartige Kühlaggregate sollen ausserdem leicht bedienbar, regelbar und dem Fahrbetrieb des Fahrzeuges angepasst sein. Der Kühlbedarf für die Klimatisierung eines grösseren PKW wird etwa mit 2000 kcal/h und mehr angenommen.
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Als Kältemaschinen können je nach den gegebenen Voraussetzungen alle Arten von Absorptionsmaschinen eingesetzt werden. In vorteilhafter Weise finden bei der Erfindung periodische Absorptionsmaschinen Verwendung, die wenig erschütterungsempfindlich und hinsichtlich ihrer Kühlleistung bei Luftkühlung akzeptabel sind.
Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Fig. l zeigt die erfindungsgemässe Anordnung in einem einfachen Schema und Fig. 2 ist die schematische Darstellung einer periodisch arbeitenden Absorptionskühlmaschine gemäss der Erfindung. Fig. 3 zeigt die schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Kühlaggregates.
In Fig. l ist die Kältemaschine des Kühlaggregates mit --1-- bezeichnet. Auf der einen Seite wird die Kältemaschine mittels Wärmetauscher --2-- durch Überschusswärme beheizt. Die durch die Kältemaschine erzeugte Kälte wird auf der andern Seite --3-- der Kühlflächen an ein zu kühlendes Medium abgegeben. Das zu kühlende Medium ist hier als Wärmetauscher --4-- dargestellt.
Fig. 2 zeigt die in bevorzugter Weise angewendete periodisch arbeitende Absorptionsmaschine.
Der Absorber --5-- ist periodisch durch den Wärmetauscher --6-- beheizbar. Die Heizenergie wird der Motorwärme des Fahrzeuges entnommen. Im Absorber --5-- befinden sich poröse Füllkörper wie z. B. Tonkugeln --7--, die die unverdampfte Kühlflüssigkeit aufnehmen, wodurch eine unkontrollierte Bewegung der Kühlflüssigkeit durch die Bewegung des Fahrzeuges verhindert ist.
Beim Heizvorgang wird der Austreiber auf zirka 120 C erhitzt. Das Kühlmittel verdampft und gelangt über das Rohr --8-- in den Kondensator --9--, der luftgekühlt ist. Der Dampf wird im absteigenden Ast des Rohres --8-- durch den Kondensator --9-- abgekühlt. Beim Wiederverdampfen im Kühler --10-- wird der Umgebung Wärme entnommen und somit Kälte erzeugt. Diese Kälte wird zur Klimatisierung des Fahrzeugs bzw. des Kühlraumes verwendet. Nach Abschalten der Heizung über den Wärmetauscher --6-- gelangt das Kühlmittel über das Rohr --8-- wieder in den Absorber - zurück und steht dort für den nächsten Arbeitsvorgang zur Vergügung.
In Fig. 3 ist schematisch ein Kühlaggregat dargestellt, welches zwei im Gegentakt arbeitende, periodisch wirkende Absorptionsmaschinen aufweist. Vom Auspuffsystem --11-- des Fahrzeuges wird über den Wärmetauscher --12-- die Überschusswärme abgenommen und den zwei Heizeinrichtungen --13, 14-wahlweise zugeleitet. Das wahlweise Zuleiten wird von einem Steuerventil --15-- gesteuert. Jeder der Heizvorrichtungen --13, 14-- ist eine Kältemaschine gemäss Fig. 2 zugeordnet, die aus den Austreibern --16--, dem Luftkühler --17-- und den Kühlern --18-- bestehen. Vom Gebläse --19-- wird die zu kühlende Luft über die Kühler --18-- geleitet, wobei die gekühlte Luft zur Klimatisierung dient.
Durch das Ventil --15-- werden die beiden Austreiber --16-- alternierend beheizt und die zugehörigen Kältemaschinen dadurch eingeschaltet. Solange die eine Kältemaschine in Kühlphase ist, wird die andere Kältemaschine angeheizt. Die beiden Leitungen --24-- können durch die Ventile 21--alternierend abgesperrt werden, wodurch beim Abstellen des Motors das angeheizte Aggregat mit dem Ventil versperrt werden kann und beim Start sofort wieder für eine Kühlung zur Verfügung steht.
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digen Durchsatz von 0, 18 l H2O/s. Ein 50 kW-Motor (68 PS) entwickelt mehr als 100000 kcal/h.
Wenn eine Periode der Kältemaschine 12 min dauert und 2 kg Absorber verwendet werden, so ist pro Kältemaschine mit einer Leistung von 500 kcal zu rechnen.
Die Ventile --15, 20 und 21-- sind durch entsprechende Steuerungen in der richtigen Reihenfolge zu schalten. In bevorzugter Weise handelt es sich dabei um magnetische Steuerventile.
Die Steuerung des Gegentaktes kann dabei durch einen Zeitschalter in einem gewissen Zeittakt oder durch Temperaturfühler erfolgen. Werden die Temperaturfühler (in den Zeichnungen nicht dargestellt) in vorteilhafter Weise an den Kühlern --18-- angeordnet, so wird das Ventil --15-bei Überschreiten einer gewissen Temperatur des einen Kühlschalters --18-- umgeschaltet, so dass die andere Kältemaschine in Betrieb gesetzt wird.
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Durch Schalten der Absperrventile --20, 21-- kann das Kühlmittel gehindert werden, in den Austreiber zurückzukehren und bei Öffnung dieser Absperrventile steht sofort Kühlleistung zur Ver-
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B.tile --20, 21-- können ebenso wie das Magnetventil --15-- von einer nicht dargestellten, zentralen Steuereinheit gesteuert werden.
Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, trockene Absorptionskältemaschinen zu verwenden, wobei also das Kühlmittel von trockenen Absorptionsstoffen aufgenommen bzw. abgegeben wird.
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erfolgen, wobei auf die Einfachheit beim Einbau geachtet werden kann.
Die in Fig. 3 mit dem Bezugszeichen --23-- bezeichnete Pumpe dient dazu, den Heizkreislauf für die Austreiber --16-- zu unterstützen.
Die Anordnung von Füllkörpern aus porösem Material im Austreiber kann auch bei kontinuierlich nass arbeitenden Absorptionskältemaschinen vorteilhaft sein. Unter Umständen können solche Füllkörper auch in dem zumeist getrennt angeordneten Absorber angeordnet werden. Bekanntlich wird bei solchen Absorptionskältemaschinen die Absorptionslösung zwischen Austreiber und Absorber hin- und hergepumpt. Durch die Anordnung der porösen Füllkörper werden unkontrollierte und den Wirkungsgrad verschlechternde Bewegungen der Absorptionslösung verhindert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Kühlaggregat, insbesondere für Fahrzeuge wie Autos, Lastwagen u. dgl., welches eine Kältemaschine nach dem Absorptionsprinzip umfasst, deren Austreiber mit insbesondere vom Antriebsmotor des Fahrzeuges zur Verfügung gestellter Überschusswärme beheizbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Austreiber des Kühlaggregates Füllkörper zur Aufnahme der Kühlflüssigkeit bzw. des Kühlmittelgemisches vorgesehen sind und dass das Kühlaggregat gegebenenfalls zwei im Gegentakt periodisch arbeitende Absorptionskältemaschinen aufweist.