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Klein-Klimagerät In der Hauptpatentanmeldu ng ist ein ortsverändeerliches
Klein-Klimagerät beschrieben, das eine aus einem gekapselten Motorverdichter, einem
Verflüssiger und einem Verdampfer bestehende Kältemaschine enthält und dadurch gekennzeichnet
ist, d'aß Motorverdichter und Verflüssiger in einem wärmeisolierten Behälter untergebracht
sind, der mit Kühlwasser gefüllt ist und nur zeitweise unter gleichzeitiger Abführung
des während des Betriebes erhitzten Kühlwassers in einen Warmwasserspeicher oder
zu anderweitiger Nutzbarmachung mit Frischwasser nachgefüllt wird.
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Die Anordnung macht das Klimagerät weitgehend frei von ortsfesten
Anschlüssen, insbesondere für das Kühlwasser, so daß es leicht an jedem beliebigen
gewünschten Ort in Betrieb genommen werden kann. Durch die nachstehend beschriebene
Erfindung soll die Freizügigkeit im Betrieb des Klimagerätes weiter verbessert werden.
Diese ist bei den in der Hauptpatentanmeldu ng beschriebenen Ausführungsbeispielen
in dem Sinne noch etwas eingeschränkt, als zur Abfüllung des erwärmten Kühlwassers
und' zur Nachfüllung von Frischwasser das Gerät an die Stellen hingebracht werden
muß, an denen sich ein Speicher für Warmwasser und eine Frischwasserduellebefinden.
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Durch die Erfindung soll das Klein-Klimagerät nach der Hauptpatentanmeldung
dahingehend verbessert werden, daß dieser Transport zu den Anschlußstellen für die
Warmwasserab-füllung und Frischwasserzufuhr nicht mehr notwendig ist. Dies wird
erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Klimagerät einen auswechselbaren, mit
einem wärmespeichernden Nfedium, wie z. B. Wasser oder Paraffin, gefüllten Behälter
enthält, der in Wärmeaustausch mit dem Verflüssiger und dem diesen umspülenden Kühlmittel
stellt.
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Durch diese Anordnung ist es in einfachster Weise möglich, das Klimagerät
an dem jeweils gewünschten Ort ständig betriebsfähig zu halten. Hat der Inhalt des
auswechselbaren Behälters eine bestimmte Temperatur erreicht, so kann er gegen einen
anderen gleichartigen Belhälter mit kaltem Speichermedium an Ort und Stelle ausgetauscht
werden. Besonders vorteilhaft erweist sich dabei, daß dieses Speichergefäß keinerlei
Leitungsanschlüsse benötigt.
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Zweckmäßig ist das Klimagerät, das in seinen wesentlichen Merkmalen
voll dem in der Hauptpatentannleldung beschriebenen entspricht, so ausgebildet,
daß der wärmeisolierte und als Flüssigkeitsbad für den Motorverdichter und den Verflüssiger
dienende Behälter in nvei Teilbehälter aufgeteilt ist, von denen der eine die Motorverdichterkapsel
enthält, während der andere Teilbehälter einen hohlkegeligen Aufsatz aufweist, an
dessen Innenwand die Verflüssigerrahrschlange wärmeschlüssig angebracht ist. Beide
Teilbehälter stehen in Bodenhöhe durch einen, niedrigen Kanal miteinander in Verbindung
und sind damit in gleicher Höhe mit einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, gefüllt.
Auf den kegeligen Aufsatz wird ein mit einer entsprechend kegelig ausgebildeten
Einziehung oder Eindrückung versehener Speicherbehälter aufgesetzt, der sich damit
eng und wärmeschlüssig an. die Kegelwand anlegt. Der die wärmeabgebenden Teile der
Kältemaschine enthaltende wärmeisolierte Behälter dient hier also weniger der Speicherung
der abgegebenen Wärme, sondern der Übertragung derselben auf den auswechselbaren
Speicherbehälter, der zu diesem Zweck auch von einer Wärmeisolation umgeben ist.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines solchen Klein-Klimagerätes,
Fig.2 eine Ausbildungsmöglichkeit für den aus-Nvechselbaren Behälter für den Fall,
da,ß als Speichermittel Wasser verwendet wird, Fig. 3 eine ebensolche für den Fall,
daß ein Speichermedium verwendet wird, das bei dem notwendigen Temperaturspiel seinen
Aggregatzustand wechselt, z. B. Paraffin.
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Wie bei der Anordnung nach der Hauptpatentanm.eldung besteht das Klein-Klimagerät
aus zwei Hauptteilen, dem wärmeisolierten, Motorverdichter 2 und Verflüssiger 3
aufnehmenden Behälter und dem darüberliegenden, in einem Luftkanal angeordneten
Verdampfer
4. Die Ausbildung des . Luftkanals ist nicht näher dargestellt. Sie kann der in
der Hauptpatentanmeldung beschriebenen entsprechen.
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Der wärmeisolierte Behälter 1 ist hier unterteilt in zwei Tei;lb,ahälter
1 ca und l b, die am Bcden ;furch einen-verhältnismäßig weiten, aber
niedrigen Kanal 5 miteinander in Verbindung stehen. Der Teilbehälter 1 a enthält
die Kompressorl:apsel, während der Teilbehälter 1 b die Verflüssigerrohrschlange
aufweist, die auf der Innenwand eines sich nach oben verjüngenden, aus der den Behälter
umgebenden Isolation heraustretenden kegelförmigen Aufsatzes 6 in wärmeleitender
Verbindung mit diesem angebracht ist. Der oberste Teil des Innenraumes dieses Kegels
ist durch ein U-förmiges Rohr 7 mit dem oberen Teil des Moto.rverdiohterraumes 1
a verbunden. Der Raum 8, in den der Kegel hineinragt, ist ebenfalls wärmeisoliert
und dient zur Aufnahme des Speicherbehälters 9. Dieser besitzt, um eine gute Wärmeübertragung
aus dem Behälter 1 zu erzielen, eine entsprechend kegeli.ge Eindrückung in seinem
Boden und wird mit dieser auf den Kegelaufsatz aufgesetzt. Damit steht er in enger
wärmeleitender Verbindung mit dem Verflüss.iger und der diesen umspülenden warmen
Behälterflüssigkeit und kann von beiden die Wärme entziehen. Der Raum 8 ist, um
ein leichtes Auswechseln der Behälter 9 zu ermöglichen, mit einem Deckel 10 und
gegebenenfalls mit einer zumindest teilweise abklappbaren Seitenwand 11 versehen.
Das mit 12 bezeichnete Verbindungsrohr zwischen den beiden Teilbehältern 1 a und
1 b dient zur Entlüftung des kegeligen Behälters. Gegebenenfalls kann zur Erleichterung
des Gefäßaustausches im Raum 8 noch eine geeignete Abhebevorrichtung zum Anheben
des auf dem Kegel sitzenden Gefäßes vorgesehen werden.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Der am Verdampfer vorbeistreichenden
Luft wird die Wärme entzogen. Der dabei im Verdampfer entstehende Kältemitteldampf
wird vom Kompressor durch die Saugleitung 13 angesaugt und verdichtet. Vom Kompressor
wird der verdichtete Kältemitteldampf durch das knapp über dem-Boden des Behälters
verlaufende Rohr 14 nach rechts in den Raum 1 b und dort nach oben in den Verflüss-i.ger
gedrückt. In diesem wird lern Kältemittel die Wärme entzogen und durch die Kegelwand
hindurch in den auswechselbaren Behälter übertragen, wo sie von dem Speichermedium
aufgenommen wird. Am unteren Ende des Kegelmantels geht die Verflüssigerschlange
in das Kapillarrohr 15 über, das das verflüssigte Kältemittel zurück in den Verdampfer
führt.
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Die im Innern des Motorverdich=ters entstehende Wärme wird von der-
die Kapsel umgebenden Kühlflüssigkeit aufgenommen. Die warme Flüssigkeit sammelt
sich naturgemäß oben im Behälter, d. h. an der Flüssi=gkeitsoberfläche. Dort mündet
auch das verhältnismäßig dicke Verbindungsrohr 7, dessen anderes Ende oben im Hdhlkegel
liegt. Durch dieses Rohr werden also die beiden Bereiche des Flüssigkeitsbades nahe
i=hrem Spiegel miteinander verbunden. Da die Flüssigkeit sich an dem Kegelmantel
abkühlt, entsteht eine nach unten gerichtete Strömung, die bewirkt, daß die warme
Flüssigkeit aus der Umgebung der Kompressorkapsel nach oben gedrückt wird und durch
das dicke Rohr dem oberen Teil des Kegelmantels zuströmt, so daß -auch die vom Kompressor
abgegebene Wärme zusätzlich zur Verflüssigerwärme über den Kegelmantel an das Speichergefäß
abgeführt wird. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades kann gegebenenfalls der flache Teil
des U-förmigen Rohres mit einer Wärmeisolation versehen werden, damit dort kein
Wärmeaustausch mit der durch den Kanal 5 strömenden kühleren Flüssigkeit stattfinden
kann, oder es wird- ein Rohr aus einem schlecht wärmeleitenden Stoff verwendet,
z. B. aus einem geeigneten Kunststoff.
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Für die Ausbildung des auswechselbaren Behälters 9 sind verschiedene
Ausführungen möglich. Bei der in Fig.2 dargestellten ist angenommen, daß als Kühlmedium
Wasser verwendet wird, das nach seiner Erwärmung in irgendeiner Weise nutzbar gemacht
werden soll. Dementsprechend besteht der Behälter 9 aus einem Blechkanister, in
dessen Boden eine kegelförmige Eindrückung 16 vorgesehen ist, die dem kegelförmigen
Aufsatz 6 angepaßt ist. Damit beim Aufsetzen auf den Kegel die Luft aus der EindrÜckung
leichter entweichen kann, kann man in der Eindrückung noch eine Nut oder Rille vorsehen
bzw. ein .dünnes Entlüftungsrohr anbringen.
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Fig. 3 zeigt einen Behälter, der dazu bestimmt ist, ein Speichermedium
aufzunehmen, das im Arbeitsspiel seinen Aggregatzustand ändert, z. B. Paraffin oder
Wachs u. dgl. Dadurch, daß die zum Schmelzen des Paraffins od. dgl. notwendige Wärmemenge
vom Verflüssiger abgeführt «erden muß, erhöht sich die Speicherfähigkeit des Speichermittels
um etwa 20hcal je kg.
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Gegenüber der Verwendung von Wasser als Speichermittel stellt dies
einen Vorteil dar. Allerdings kann hierbei die entzogene Wärme im allgemeinen nicht
nutzbar gemacht werden. Auch dieser Behälter hat eine kegelförmige Eindrückung 16,
die hier allerdings über einen Hals 17 bis zur Decke des Behälters durchgezogen
ist, so daß also der Behälter mit einem unten und oben off°nen Durchbruch versehen
ist, der bei in das Gerät eingesetztem Behälter oben durch einen Stopfen 18 abgeschlossen
ist. Wenn sich das Speichermittel genügend erwärmt hat, wird der Behälter aus dem
Gerät entfernt und zur Abkühlung in der freien Luft abgestellt. Um diese Abkühlung
zu beschleunigen, erfolgt das Abstellen zweckmäßig auf einem Untersatz, der einen
freien Luftzutritt von unten in den Durchbruch gestattet. Durch Entfernen des Stopfens
kann die Luft dann nicht nur außen an der Behälterwand vorbeistreichen, sondern
auch ungehindert durch den Durchbruch strömen.
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Während dieser Abkühlungsperiode ist selbstverständlich ein mit kaltem
Medium gefüllter zweiter Behälter in das Gerät eingesetzt, damit der Betrieb keine
Unterbrechung erleidet. Auch bei dem Betrieb mit Wasser als Kühlmedium können zwei
Behälter im @@Tech.selbetrieb verwendet werden. In diesem Falle kann man allerdings
auch mit einem Behälter auskommen, der nach jeder Erwärmung entleert und mit Frischwasser
neu gefüllt wieder eingesetzt «-irl.
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Das vorstehend beschriebene Gerät kann durch einfache Umschalteinrichtungen
auch als Heizgerät verwendet werden. Zu diesem Zweck bedarf es nur der an sich bekannten
Umschaltung des Kältemittelkreislaufes, derart, daß der Verflüssiger als Verdampfer
und der Verdampfer als Verflüssiger arbeitet. Setzt man dann auf den leegelförmigen
Ansatz einen Speicherbehälter auf, dessen Medium vorher erhitzt wurde, wozu jede
vorhandene Heizquelle benutzt werden kann, so wird die Wärmeenergie dieses ivfediums
auf die nunmehr als Verdampfer wirkende Verflüssigerrohrschlange übertragen und
in der als Kondensator dienenden Rohrschlange 4 verflüssigt, wobei dort die Verflüssigerwärrne
an die vorbeiströmende Luft abgegeben und damit die Raumluft
erwärmt
wird. Damit wird eine zusätzliche Heizquelle geschaffen, die beispielsweise dazu
dienen kann, ein Schlafzimmer oder einen sonstigen nicht beheizten Raum anzuwärmen.
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Die Erfindung ist nicht auf die in dem Ausführungsbeispiel gezeigte
Ausführungsform beschränkt, vielmehr sind verschiedene andere Konstruktionsmöglichkeiten
gegeben. So kann z. B. die kegelförmige Wärmeaustauschstelle so ausgebildet sein,
daß der Kegelansatz nach unten gerichtet ist und von oben in den von unten in das'Gerät
eingesetzten Speicherbehälter eintaucht. Beim Auswechseln wird dann der Speicherbehälter
auf den Fußboden abgesetzt und gegebenenfalls das Klimagerät ?twas hochgekippt.
Man kann ferner den Behälter 1 b mit mehreren kegeli:gen Ansätzen versehen und so
gleichzeitig mehrere Speicherbehälter in das Gerät einsetzen. Jeder dieser Ansätze
ist mit einer Verflü-ssigerrobrschlange ausgerüstet, die parallel oder in Reihe
geschaltet sein können. Dabei ist entweder für jeden Ansatz ein besonderes U-förmiges
Verbindungsrohr zum Raum 1 a vorgesehen, oder es ist nur ein Rohr vorhanden, das
auf der Seite des Raumes 1 b eine der Zahl der Ansätze entsprechende Zahl von Verzweigungen
aufweist.
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Dadurch kann die Handhabung der Speicherbehälter erleichtert werden,
da diese kleiner und damit leichter ausgebildet werden können. Eine Umschalteinrichtung
ist dabei nicht erforderlich, da nur der Verflüssigerteil wirksam wird, auf dem
der kälteste Wärmespeicher sitzt.
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Es ist auch nicht notwendig, daß das Klimagerät ortsverä.nd.erlich,
insbesondere fahrbar ausgebildet ist, vielmehr bietet die erfindungsgemäße Ausbildung
der Wärmeabfuhr aus dem Gerät auch bei fest eingebauten Geräten die gleichen Vorteile.