DE102005040865A1

DE102005040865A1 - Speicher für Kälte oder Wärme und Verfahren zum Befestigen eines Speichers für Kälte oder Wärme in einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102005040865A1
Application number: DE102005040865A
Authority: DE
Inventors: Stephan Habijanec
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2007-03-01
Also published as: WO2007025511A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Speicher (10) für Kälte oder Wärme mit einer porösen Trägeranordnung (12) zur Aufnahme eines Speichermediums und in die poröse Trägeranordnung eingebetteten, jeweils mindestens ein Rohr (18) umfassenden Wärmetauschern (14, 16), wobei mindestens ein erster Wärmetauscher von einem ersten Wärmeträgermedium zum Beladen des Speichers mit Kälte oder Wärme durchströmbar ist und mindestens ein zweiter Wärmetauscher zum Entladen des Speichers von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist und die poröse Trägeranordnung zusammen mit den Wärmetauschern in einem Gehäuse (20) angeordnet ist, das mit einem Kunststoffschaum ausgeschäumt ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im Inneren des Gehäuses (20) eine Lochplatte (22) vorgesehen ist, die mit nach außen ragenden Befestigungsmitteln (24, 26) ausgestattet ist. DOLLAR A Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Befestigen eines Speichers (10) für Kälte oder Wärme in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung betrifft einen Speicher für Kälte oder Wärme mit einer porösen Trägeranordnung zur Aufnahme eines Speichermediums und in die poröse Trägeranordnung eingebetteten, jeweils mindestens ein Rohr umfassenden Wärmetauschern, wobei mindestens ein erster Wärmetauscher von einem ersten Wärmeträgermedium zum Beladen des Speichers mit Kälte oder Wärme durchströmbar ist und mindestens ein zweiter Wärmetauscher zum Entladen des Speichers von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist und die poröse Trägeranordnung zusammen mit den Wärmetauschern in einem Gehäuse angeordnet ist, das mit einem Kunststoffschaum ausgeschäumt ist.
Derartige Speicher dienen insbesondere der Standklimatisierung von Nutzfahrzeugkabinen, der Stop-And-Go-Standklimatisierung bei Fahrzeugen, deren Verbrennungsmotor beim kurzfristigen Stillstand abgeschaltet wird, und zur Vorkühlung von Fahrzeuginnenräumen, um hierdurch die Abkühlung beim Start des Fahrzeugs zu beschleunigen.
Grundsätzlich können derartige Speicher als Kältespeicher oder als Wärmespeicher eingesetzt werden. Beim Einsatz als Kältespeicher ist der eingebettete Wärmetauscher im Allgemeinen in einen Kompressionskältekreis eingebunden; beim Einsatz als Wärmespeicher wird der Wärmetauscher in den Heizkreislauf des Fahrzeugs eingebunden sein.

Ein gattungsgemäßer Speicher ist aus der DE 102 42 069 A1 bekannt. Die poröse Trägeranordnung ist hier aus mehreren Graphitplatten gebildet, die übereinander geschichtet sind. Zwischen den jeweiligen Schichten liegen Abschnitte von serpetinenförmigen Flachrohren, über die der Wärmeaustausch mit den Graphitplatten erfolgt. Als Speichermedium wird bevorzugt Wasser verwendet, mit dem die Graphitplatten getränkt sind, wobei aber auch ohne weiteres andere geeignete Speichermedien verwendet werden können. Geladen wird der Speicher über Flachrohrschlangen, die ein Kältemittel führen, wobei dieses Kältemittel vorzugsweise in einem Kompressionskältekreis zirkuliert. Die in den Graphitplatten gespeicherte Kälte wird bei stehendem Fahrzeug über ein weiteres Wärmeträgermedium, beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Glykol den Graphitplatten entzogen und dem Kabineninnenraum zugeführt. Um den eigentlichen Kältespeicher, das heißt die das Speichermedium beherbergenden Graphitplatten, nach außen zu isolieren, wird in das Gehäuse ein Kunststoffschaum, vorzugsweise ein PU-Schaum eingebracht. Weiterhin gibt dieser Schaum dem im Allgemeinen lose gestapelten Plattenstapel Stabilität.

Auf diese Weise liegt eine an sich gut isolierte und stabile Anordnung vor. Allerdings ist es weiterhin erforderlich, diese Anordnung, das heißt den Speicher in seinem Gehäuse sicher mit dem Fahrzeug zu verbinden, so dass sowohl Rüttelbeanspruchungen als auch Stoßbeanspruchungen, beispielsweise bei einem Unfall, aufgenommen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige und dennoch einfache Anbindung des Speichers an den Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Speicher dadurch auf, dass im Inneren des Gehäuses eine Lochplatte vorgesehen ist, die mit nach außen ragenden Befestigungsmitteln ausgestattet ist. Auf diese Weise wird eine aufwendige Befestigungseinrichtung, die beispielsweise außen an den Gehäuse angreifen könnte, entbehrlich. Es wird auch nicht ins Auge gefasst, das vorzugsweise im Tiefziehverfahren hergestellte Gehäuse an seiner Außenseite mit Befestigungsmit teln aus Kunststoff auszustatten und das Gehäuse über diese Befestigungsmittel mit dem Kraftfahrzeug zu verbinden. Vielmehr wird im Innenbereich des Gehäuses eine Lochplatte vorgesehen, die mit nach außen ragenden Befestigungsmitteln ausgestattet ist. Eine Lochplatte eignet sich besonders, da so der PU-Schaum beim Ausschäumen die Möglichkeit hat, sich großflächig mit der Lochplatte zu verkrallen. Dies steigert deutlich die Belastbarkeit der Befestigung, da auftretende Kräfte, insbesondere durch Rütteln und Stöße auf diese Weise nicht nur auf das Gehäuse wirken sondern auch in den dämpfenden PU-Schaum übertragen werden.

Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass die Befestigungsmittel mehrere Schrauben umfassen. Das Gehäuse kann somit ohne weiteres an das Fahrzeug, das heißt insbesondere an die Kabine eines Nutzfahrzeugs angeschraubt werden.

In diesem Zusammenhang ist es besonders nützlich, dass die Schrauben mit Sockeln ausgestattet sind, die in die Öffnungen des Gehäuses hineinragen. Die Sockel im Bereich der Schrauben stellen einen so genannten "harten Schraubfall" zur Verfügung, ohne dass eine Überbeanspruchung des Kunststoffgehäuses zu erwarten wäre. Dies wird dadurch erreicht, dass die an den Schrauben angeordneten Sockel so weit in die Öffnungen hineinragen, dass eine Mutter mit großer Kraft angezogen werden kann, ohne dass eine zu große Stauchung des Kunststoffgehäuses erfolgt.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Befestigen eines Speichers für Kälte oder Wärme in einem Kraftfahrzeug mit den Schritten:

– Bereitstellen eines Gehäuses,
– Anordnen einer Lochplatte in dem Gehäuse, die mit nach außen ragenden Befestigungsmitteln ausgestattet ist,
– Einbringen einer mit Wärmetauschern ausgestatteten porösen Trägeranordnung in das Gehäuse,
– Verschließen des Gehäuses mit einem Deckel,
– Ausschäumen des Gehäuses,
– Befestigen des Gehäuses mittels der Befestigungsmittel an einem Fahrzeug.

Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Speichers auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsform beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Speichers ohne Gehäuse;
2 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Speichers; und
3 eine Draufsicht auf einen eine Befestigungsvorrichtung aufweisenden Abschnitt eines erfindungsgemäßen Speichers.
Bei der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Speichers ohne Gehäuse. Der Speicher 10 ist im Wesentlichen quaderförmig. Eine poröse Trägeranordnung 12 ist aus einzelnen Graphitplatten gebildet. Zwischen den Graphitplatten sind Wärmetauscher 14, 16 angeordnet. Die Wärmetauscher 14, 16 weisen serpetinenförmige Metallrohre 18 auf. Jeder der hier dargestellten Wärmetauscher 14, 16 umfasst drei Flach-Metallrohre 18, wobei die Metallrohre 18 der jeweiligen Wärmetauscher abwechselnd angeordnet sind. Die Metallrohre 18 eines der Wärmetauscher 16 sind an ihrem oberen Ende mit einem gemeinsamen Zuführrohr 34 verbunden. An ihrem anderen Ende sind diese Metallrohre 18 mit einem gemeinsamen Abführrohr 36 verbunden, wobei diese Enden in der Darstellung gemäß 1 durch das Abführrohr 36 verdeckt werden. Der mit dem Zuführrohr 34 und dem Abführrohr 36 ausgestattete Wärmetauscher 16 dient zur Führung von Kältemittel. Zum Einbringen des Kältemittels in den Wärmetauscher 16 ist eine gemeinsame Zulaufleitung 38 vorgesehen, die sich in drei Einzelzulaufleitungen 40, 42, 44 aufteilt. Diese Einzelzu laufleitungen sind gleichmäßig über die Länge des Zuführrohrs 34 verteilt, wobei vorzugsweise jede Einzelzulaufleitung im Bereich der Einmündung eines der Wärmetauscherrohre 18 liegt. Durch diese gleichmäßige Verteilung der Einzelzulaufleitungen 40, 42, 44 gelingt eine gleichmäßige Verteilung des Kältemittels in den Wärmetauscher 16. Dies wird auch dadurch unterstützt, dass die Einzelzulaufleitungen 40, 42, 44 im Wesentlichen dieselbe Länge aufweisen. Der Wärmetauscher 14 ist ebenfalls mit einem Zuführrohr 46 und einem Abführrohr 48 ausgestattet. Diese Rohre 46, 48 und der Wärmetauscher 14 werden von einem anderen Wärmeträgermedium, beispielsweise einer Mischung aus Wasser und Glykol durchströmt.
2 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Speichers. Es ist erkennbar, dass die mit den Metallflachrohren 18 bestückte poröse Trägeranordnung 12 und die damit kommunizierenden Rohre beziehungsweise Leitungen in einem Gehäuse 20 angeordnet sind. Dieses Gehäuse 20 hat einen Deckel 32, der die entsprechenden Anschlüsse 50 zum Einbringen und Abführen der jeweiligen Wärmeträgermedien aufweist. Um einen Blick ins Innere des Gehäuses 20 freizugeben, ist der Deckel 32 nur teilweise dargestellt. Im Inneren des Gehäuses 20 erkennt man weiterhin eine Lochplatte 22, die mit Schrauben 24, 26 ausgestattet ist. In dem verdeckten Bereich der Lochplatte sind weitere Schrauben vorgesehen, beispielsweise zwei oder vier weitere Schrauben. Die Schrauben 24 ragen aus dem Gehäuse 20 heraus nach außen, so dass das Gehäuse 20 mittels dieser Schrauben am Kraftfahrzeug befestigt werden kann. Der zur Fixierung der Plattenanordnung und der Wärmetauscher in das Gehäuse eingebrachte PU-Schaum (nicht dargestellt), welcher auch der Isolierung dient, dringt in praktisch alle dargstellten Zwischenräume ein. Somit verbindet sich der PU-Schaum auch stabil mit der Lochplatte 22, insbesondere indem er sich mit den Löchern der Lochplatte 22 verkrallt. Die mechanischen Belastungen der Befestigungsvorrichtung werden daher auch vom PU-Schaum aufgenommen, so dass insgesamt eine Anordnung von hoher Stabilität vorliegt.
3 zeigt eine Draufsicht auf einen eine Befestigungsvorrichtung aufweisenden Abschnitt eines erfindungsgemäßen Speichers. Hier ist erkennbar, dass die Schraube 24 eine Öffnung 30 des Gehäuses 20 durchdringt und dass im Bereich dieser Öffnung 30 ein Sockel 28 an der Schraube vorgesehen ist. Ein Karosserieteil, das durch Überwerfen einer Mutter über die Schraube 24 an den Sockel 28 angedrückt wird, wird somit nicht in übermäßiger Weise das Kunststoffgehäuse 20 quetschen oder in sonstiger Weise belasten.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

10: Speicher
12: poröse Trägeranordnung
04: Wärmetauscher
16: Wärmetauscher
18: Metallrohre
20: Gehäuse
22: Lochplatte
24: Schraube
26: Schraube
28: Sockel
30: Öffnung
32: Deckel
34: Zuführrohr
36: Abführrohr
38: Zulaufleitung
40: Einzelzulaufleitung
42: Einzelzulaufleitung
44: Einzelzulaufleitung
46: Zuführrohr
48: Abführrohr
50: Anschluss

Claims

Speicher (10) für Kälte oder Wärme mit einer porösen Trägeranordnung (12) zur Aufnahme eines Speichermediums und in die poröse Trägeranordnung eingebetteten, jeweils mindestens ein Rohr (18) umfassenden Wärmetauschern (14, 16), wobei mindestens ein erster Wärmetauscher von einem ersten Wärmeträgermedium zum Beladen des Speichers mit Kälte oder Wärme durchströmbar ist und mindestens ein zweiter Wärmetauscher zum Entladen des Speichers von einem zweiten Wärmeträgermedium durchströmbar ist und die poröse Trägeranordnung zusammen mit den Wärmetauschern in einem Gehäuse (20) angeordnet ist, das mit einem Kunststoffschaum ausgeschäumt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Gehäuses (20) eine Lochplatte (22) vorgesehen ist, die mit nach außen ragenden Befestigungsmitteln (24, 26) ausgestattet ist.
Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (24, 26) mehrere Schrauben umfassen.
Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrauben (24, 26) mit Sockeln (28) ausgestattet sind, die in die Öffnungen (30) des Gehäuses (20) hineinragen.
Verfahren zum Befestigen eines Speichers (10) für Kälte oder Wärme in einem Kraftfahrzeug mit den Schritten: – Bereitstellen eines Gehäuses (20), – Anordnen einer Lochplatte (22) in dem Gehäuse (30), die mit nach außen ragenden Befestigungsmitteln (24, 26) ausgestattet ist, – Einbringen eines mit Wärmetauschern (14, 16) ausgestatteten porösen Trägeranordnung (12) in das Gehäuse (20), – Verschließen des Gehäuses (20) mit einem Deckel (32), – Ausschäumen des Gehäuses (20, 32), – Befestigen des Gehäuses (20, 32) mittels der Befestigungsmittel (24, 26) an einem Fahrzeug.