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Die
Erfindung betrifft eine Laderaumwand, insbesondere für
Nutzfahrzeuge, mit einer Außenhülle und mit einem
parallel zu der Außenhülle angeordneten plattenförmigen
Kältespeicher. Der Begriff "Laderaumwand" soll im vorliegenden
Zusammenhang weit ausgelegt werden und insbesondere auch Decken
und Böden eines entsprechenden Laderaums umfassen.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung einen Laderaum, der zumindest eine erfindungsgemäße
Laderaumwand umfasst. Bei dem Laderaum kann es sich beispielsweise
um einen LKW- oder LKW-Anhänger-Kasten, einen Transport-Container
usw. handeln.
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Ganz
allgemein ausgedrückt, betrifft die Erfindung das Gebiet
der Kühlung von Gütern, insbesondere von Transportgütern.
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Aus
dem
deutschen Gebrauchsmuster
G 8706258.5 ist ein Tiefkühlcontainer bekannt,
der zumindest eine gattungsgemäße Laderaumwand
umfasst. Der plattenförmige Kältespeicher ist
dabei durch eine mit Sole oder Wasser gefüllte Platte gebildet,
wobei im Inneren der hohlen Platte zumindest ein Wärmetauscher,
beispielsweise ein Wärmetauscherkupferrohr, vorgesehen
sein kann, um den plattenförmigen Kältespeicher
mit Kälte zu beladen. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht
darin, dass sich der plattenförmige Kältespeicher
in unerwünschter Weise verformen kann, wenn in ihm enthaltenes Wasser
gefriert. Wird das in dem plattenförmigen Kältespeicher
enthaltene Speichermedium nicht unter seinen Gefrierpunkt abgekühlt,
so kann es insbesondere beim Transport des Tiefkühlcontainers
innerhalb des plattenförmigen Kältespeichers hin-
und herschwappen, was ebenfalls zu unerwünschten Auswirkungen
führen kann, beispielsweise zu unerwünschten Lastwechselreaktionen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gattungsgemäßen
Laderaumwände derart weiterzubilden, dass die vorstehend
erläuterten Probleme sicher vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Laderaumwand baut auf dem gattungsgemäßen
Stand der Technik dadurch auf, dass der plattenförmige
Kältespeicher zur Aufnahme eines Speichermediums zumindest
zwei Trägerelemente aus porösem Material umfasst,
die einen Wärmetauscher zumindest abschnittsweise umgeben.
Die Verwendung von porösem Material zur Aufnahme des Speichermediums
ermöglicht es zum einen, dass unerwünschte Verformungen
des plattenförmigen Kältespeichers bei einem Phasenwechsel
des Speichermediums sicher vermieden werden, da die einzelnen Poren
des porösen Materials beispielsweise nur so weit mit Wasser
befüllt werden, dass sich das Wasser beim Gefrieren innerhalb
der einzelnen Poren ausreichend ausdehnen kann. Weiterhin wird die
Bewegungsmöglichkeit eines flüssigen Speichermediums
durch die einzelnen Poren stark eingeschränkt, so dass
ein Hin- und Herschwappen in größerem Umfang sicher
vermieden werden kann.
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Bei
besonders bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen
Laderaumwand ist vorgesehen, dass das poröse Material durch
einen Schaum aus einem Metall oder aus einer Legierung gebildet
ist. Besonders bevorzugte Materialien sind Aluminium- oder Kupferschäume,
da diese besonders gute Wärmeleiteigenschaften aufweisen.
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Für
die erfindungsgemäße Laderaumwand wird weiterhin
bevorzugt, dass es sich bei den zumindest zwei Trägerelementen
um schalenförmige Trägerelemente, insbesondere
um halbschalenförmige Trägerelemente handelt.
Dabei kommen sowohl Lösungen in Betracht, bei denen der
zumindest eine Wärmetauscher, beispielsweise ein Flachrohr,
auch an zumindest ei ner seiner Stirnseiten ganz oder teilweise von
dem porösen Material umgeben ist, als auch Lösungen,
bei denen zumindest ein Endabschnitt des Wärmetauschers
aus dem porösen Material herausragt.
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Gemäß einer
anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Laderaumwand
ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Trägerelemente
von einer für das Speichermedium dichten Hülle
umgeben sind. Die Hülle ist vorzugsweise separat von dem
porösen Material ausgebildet und beispielsweise durch eine
Folie, insbesondere eine Aluminium- oder Kupferfolie, gebildet.
Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Außenbereiche
der einzelnen Trägerelemente die Hülle selbst
bilden können, was jedoch die Befüllung der Trägerelemente
mit dem Speichermedium erschweren dürfte.
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Im
vorstehenden erläuterten Zusammenhang wird als besonders
vorteilhaft erachtet, dass jedes von den zumindest zwei Trägerelementen
von einer separaten Hülle umgeben ist. Beispielsweise kann
ein durch ein Flachrohr gebildeter Wärmetauscher von zwei
im Querschnitt U-förmigen Trägerelementen umgeben
sein, die halbschalenförmig ausgebildet, also zumindest
im Wesentlichen baugleich sein können. In diesem Fall kann
jedes der mit dem Speichermedium befüllten Trägerelemente
bereits von einer separaten Hülle umgeben sein, bevor der plattenförmige
Kältespeicher durch das Einlegen des Wärmetauscher-Flachrohrs
fertig gestellt wird. Alternativ ist es ebenfalls denkbar, die einzelnen
Trägerelemente und den Wärmetauscher innerhalb
einer gemeinsamen Hülle vorzusehen, wobei dann jedoch vorzugsweise
Abdichtungen im Bereich des Wärmetauscherein- und -auslasses
vorgesehen werden.
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Für
die erfindungsgemäße Laderaumwand wird es weiterhin
als vorteilhaft erachtet, dass zwischen der Außenhülle
und dem plattenförmigen Kältespeicher eine Isolierung
vorgesehen ist. Bei der Isolierung kann es sich um irgendeine geeignete Wärme-
beziehungsweise Kälteisolierung handeln, beispielsweise
um Styropor oder dergleichen. Je nach Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Laderaumwand
können gegebenenfalls schwer entflammbare Isoliermaterialien
bevorzugt werden.
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In
den meisten Fällen wird vorgesehen sein, dass auf der von
der Außenhülleabgewandten Seite des plattenförmigen
Kältespeichers eine Innenhülle vorgesehen ist.
Diese ist vorzugsweise aus dem gleichen Material hergestellt wie
die Trägerelemente und gegebenenfalls die diese umgebenden
Hüllen, beispielsweise also aus Aluminium oder Kupfer.
Die Innenhülle hat zumindest eine Doppelfunktion. Sie schützt
die Kältespeicher vor mechanischen Beschädigungen
und sie leitet die von den Kältespeichern abgegebene Kälte
in das Innere des Laderaums.
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Wie
bereits mehrfach angedeutet, wird es als besonders vorteilhaft erachtet,
dass der Wärmetauscher ein Flachrohr umfasst. Besonders
gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die porösen
Trägerelemente, der Wärmetauscher und die Hülle(n)
aus dem gleichen Material hergestellt sind, beispielsweise aus Aluminium,
Kupfer oder einer geeigneten Le gierung. In diesem Fall wird eine
besonders gute Wärmeleitung sichergestellt, ohne dass Probleme durch
Korrosionsvorgänge zu befürchten sind.
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Eine
ebenfalls bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Laderaumwand sieht vor, dass sie mehrere Wärmetauscher
umfasst, die bezogen auf eine Kältemittelströmungsrichtung
parallel geschaltet sind. Beispielsweise wenn mehrere horizontal übereinander
angeordnete Wärmetauscher vorgesehen sind, kann es vorteilhaft
sein, das zur Verdampfung vorgesehene Kältemittel gleichmäßig
auf die einzelnen Wärmetauscher zu verteilen und die einzelnen
Ausgänge der Wärmetauscher so zu verbinden, dass
sich eine einfache Abführung des austretenden Kältemittels
ergibt, wobei eine derartige Abführung vorzugsweise im
unteren Bereich der Laderaumwand vorgesehen ist, zumindest wenn
es sich um eine vertikal angeordnete Laderaumwand handelt.
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Jeder
Laderaum, der zumindest eine erfindungsgemäße
Laderaumwand umfasst, fällt in den Schutzbereich der zugehörigen
Ansprüche.
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Ein
besonders bevorzugtes Einsatzgebiet der Erfindung wird im Bereich
der Lebensmittelkühl- oder -tiefkühltransporte
gesehen. Beispielsweise ist es möglich, einen LKW-Kasten
mit zumindest einer, vorzugsweise jedoch mit mehreren erfindungsgemäßen
Laderaumwänden auszustatten. In diesem Fall können
die Kältespeicher beispielsweise über Nacht mit
Kälte beladen werden, insbesondere mit Hilfe eines elektrisch
angetriebenen Kompressors, der zu diesem Zweck an das öffentliche
Stromnetz angeschlossen werden kann. Die Verhält nisse können
dabei so gewählt werden, dass die in den Kältespeichern
gespeicherte Kälte ausreicht, um beispielsweise tagsüber
auszuliefernde Lebensmittel ausreichend zu kühlen. Natürlich
ist es ebenfalls denkbar, die Kältespeicher bei Bedarf über
mitgeführte Kälteaggregate zu laden und/oder nachzuladen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Figuren beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung, die den prinzipiellen Aufbau einer
erfindungsgemäßen Laderaumwand veranschaulicht;
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2 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Laderaums;
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3 eine
erfindungsgemäße Laderaumwand in schematischer
Darstellung, welche die Zu- und Abfuhr von Kältemittel
zu einer Mehrzahl von Wärmetauschern veranschaulicht;
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4 ein
Blockschaltbild, das die Einbindung von vier erfindungsgemäßen
Laderaumwänden in einen Nutzfahrzeugkältekreis
veranschaulicht.
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In
den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche
Komponenten, die zur Vermeidung von Wiederholungen teilweise nur
einmal erläutert werden. Weiterhin wird darauf hingewiesen,
dass insbesondere die Darstellungen in den 1 bis 3 nicht
maßstabsgetreu sind.
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1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung, die den prinzipiellen Aufbau
einer erfindungsgemäßen Laderaumwand veranschaulicht.
Die Laderaumwand 10 ist dabei nur abschnittsweise dargestellt.
Neben einer beispielsweise aus Metall gebildeten Außenhülle 12 ist
eine Isolierschicht 24 angeordnet, die beispielsweise aus
Styropor bestehen kann. Benachbart zur Isolierung 24 sind
drei plattenförmige Kältespeicher 14 zu
erkennen, von denen nur der mittlere vollständig dargestellt
ist, und zwar im Längsschnitt, wie die gesamte 1.
Jeder plattenförmige Kältespeicher 14 umfasst
zwei halbschalenförmige Träger 16, 18 aus
Metallschaum. Jedes halbschalenförmige Trägerelement 16, 18 ist
von einer Hülle 22 umgeben, die für das
in den Trägerelementen 16, 18 enthaltene
Speichermedium, das vorzugsweise Wasser ist, dicht ist. Die beiden
halbschalenförmigen Trägerelemente 16, 18 eines
plattenförmigen Kältespeichers 14 umgeben
einen Wärmetauscher 20, der im dargestellten Fall
durch ein Flachrohr gebildet ist, das vorzugsweise aus dem gleichen Material
besteht, wie die Trägerelemente 16, 18 und die
Hüllen 22. An die plattenförmigen Kältespeicher 14 schließt
sich eine Innenhülle 26 an, die beispielsweise
durch ein Aluminiumblech gebildet sein kann. In 1 sind
sämtliche Elemente mit einem geringen Abstand zueinander
dargestellt. Dies dient jedoch nur zur leichteren Erkennbarkeit
der einzelnen Elemente und es ist klar, dass diese einzelnen Elemente in
der Praxis vorzugsweise eng aneinander anliegen. Wenn das in den
Trägerelementen 16, 18 enthaltene Speichermedium,
insbesondere Wasser, beim Bela den der plattenförmigen Kältespeicher 14 mit
Kälte gefriert, kann es sich in den einzelnen Poren des
porösen Materials ausdehnen, ohne dass dies zu einer Verformung
der gesamten Anordnung oder einzelner Bestandteile führt.
Weiterhin verhindert das Unterbringen des Speichermediums in einer
Vielzahl von Poren ein nennenswertes Hin- und Herschwappen des Speichermediums,
wenn die Laderaumwand 10 beschleunigt wird.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Laderaums 28. Der dargestellte Laderaum 28 besteht
dabei mit Ausnahme des Bodens vollständig aus erfindungsgemäßen
Laderaumwänden 10. Während die Seitewände
jeweils vier übereinander angeordnete plattenförmige
Kältespeicher 14 umfassen, weist die Decke nur
einen großen plattenförmigen Kältespeicher 14 auf,
in dem jedoch vier Wärmetauscher angeordnet sind.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße Laderaumwand 10 in
schematischer Darstellung, welche die Zu- und Abfuhr von Kältemittel
zu einer Mehrzahl von Wärmetauschern 20 veranschaulicht.
Obwohl prinzipiell auch eine Reihenschaltung der einzelnen Wärmetauscher 20 denkbar
wäre, wird es als vorteilhaft erachtet, dass über
einen gemeinsamen Kältemitteleinlass 30 zugeführte
Kältemittel gleichmäßig auf die einzelnen
Wärmetauscher 20 zu verteilen, im dargestellten
Fall über ein gemeinsames Expansionsorgan 34.
Das an den Auslässen der einzelnen Wärmetauscher 20 austretende
Kältemittel wird dann einem gemeinsamen Kältemittelauslass 32 zugeführt,
so dass hier die einzelnen Wärmetauscher 20 der
Laderaumwand 10 parallel geschaltet sind.
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4 zeigt
ein Blockschaltbild, das die Einbindung von vier erfindungsgemäßen
Laderaumwänden 10 in einen Nutzfahrzeugkältekreis
veranschaulicht. Der dargestellte Kältekreis umfasst in
an sich bekannter Weise einen Kompressor 36, einen Kondensator 38,
dem ein Kondensatorgebläse 40 zugeordnet ist,
einen Sammler 42, ein Expansionsorgan 34 und einen
Primärverdampfer 44, dem ein Verdampfergebläse 46 zugeordnet
ist. Der Primärverdampfer 44 kann beispielsweise
zur Kühlung des Führerhauses vorgesehen sein.
Parallel zum Primärverdampfer 44 sind vier erfindungsgemäße
Laderaumwände 10 in den Kältekreis eingebunden,
und zwar entsprechend der Darstellung von 3 über jeweils
einen gemeinsamen Kältemitteleinlass 30 und einen
gemeinsamen Kältemittelauslass 32. Wie dies auch
in 3 dargestellt ist, ist jeder Laderaumwand 10 ein
separates Expansionsorgan 34 zugeordnet. Es kommen jedoch
auch Ausführungsformen in Betracht, bei denen den vier
Ladenraumwänden 10 nur ein gemeinsames Expansionsorgan
zugeordnet ist. Um die Strömung des aus dem Kondensator 38 und
dem Sammler 42 austretenden Kältemittels in der
gewünschten Weise variieren zu können, ist ein erstes
Magnetventil 48 und ein zweites Magnetventil 50 vorgesehen.
Ist nur das erste Magnetventil 48 geöffnet, so
strömt das Kältemittel ausschließlich
durch den Primärverdampfer 44, wobei durch ein
Rückschlagventil 52 sichergestellt wird, dass
das aus dem Primärverdampfer 44 austretende Kältemittel
ausschließlich dem Kompressor 36 zugeführt
wird. Ist nur das zweite Magnetventil 50 geöffnet,
so strömt das Kältemittel ausschließlich
zu den Laderaumwänden 10 und von diesen über
das Rückschlagventil 52 zurück zum Kompressor 36.
Natürlich ist es ebenfalls möglich, sowohl das
erste Magnetventil 48 als auch das zweite Magnetventil 50 ganz
oder teilweise zu öffnen, so dass der Primärverdampfer 44 und
die Laderaumwände 10, beziehungsweise die diesen
zugeordneten Wärmetauscher 20, gleichzeitig mit
Kältemittel beaufschlagt werden. Obwohl es natürlich ebenfalls
denkbar ist, einen mechanisch, insbesondere vom Antriebsmotor des
Nutzfahrzeugs angetriebenen Kompressor vorzusehen, handelt es sich
bei dem dargestellten Kompressor 36 um einen elektrisch
angetriebenen Kompressor. Dieser kann entweder über einen
vom Fahrzeugmotor 54 angetriebenen Generator 56 oder
eine externe Stromversorgung 60 gespeist werden, gegebenenfalls über
einen Spannungswandler 58. Je nachdem für welche
Betriebsspannung der Kompressor 36 ausgelegt ist, kann
der elektrisch angetriebene Kompressor 36 direkt mit der
externen Stromversorgung 60 beziehungsweise dem Generator 56 verbunden
werden, oder über einen geeigneten Spannungswandler 58. Beispielsweise
ist es möglich, dass der elektrische Kompressor 36 für
einen Betrieb mit 12 Volt, 24 Volt, 110 Volt oder 220 Volt ausgelegt
ist. Selbstverständlich können auch andere Gleich-
oder Wechselspannungen verwendet werden. Die externe Stromversorgung 60 soll
es jedoch vorzugsweise ermöglichen, dass die Kältespeicher 14 beim
Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise über Nacht, mit
Hilfe eines externen Stromversorgungsnetzes geladen werden. Weiterhin
sind Lösungen denkbar, bei denen ein Hybridkompressor eingesetzt
wird, der sowohl mechanisch vom Antriebsmotor als auch elektrisch
angetrieben werden kann. In diesem Fall erfolgt der elektrische
Antrieb vorzugsweise ausschließlich über die externe
Stromversorgung 60.
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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.
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- 10
- Laderaumwand
- 12
- Außenhülle
- 14
- Plattenförmiger
Wärmetauscher
- 16
- Schalenförmiges
Trägerelement
- 18
- Schalenförmiges
Trägerelement
- 20
- Wärmetauscher/Flachrohr
- 22
- Hülle
- 24
- Isolierung
- 26
- Innenhülle
- 28
- Laderaum
- 30
- Kältemitteleinlass
- 32
- Kältemittelauslass
- 34
- Expansionsorgan
- 36
- Kompressor
- 38
- Kondensator
- 40
- Kondensatorgebläse
- 42
- Sammler
- 44
- Primärverdampfer
- 46
- Verdampfergebläse
- 48
- Erstes
Magnetventil
- 50
- Zweites
Magnetventil
- 52
- Rückschlagventil
- 54
- Fahrzeugmotor
- 56
- Generator
- 58
- Spannungswandler
- 60
- Anschluss
für externe Stromversorgung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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