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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstank
zur Speicherung von Kältemittel
oder von Absorptionsmittel gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Zuführen von Kältemittel von einem Kondensor einer
mobilen Absorptionsklimaanlage in einen Kältemitteltank der mobilen Absorptionsklimaanlage
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 11 und ein Verfahren zum Zuführen von Absorptionsmittel
von einem Desorber einer mobilen Absorptionsklimaanlage in einen
Absorptionsmitteltank der mobilen Absorptionsklimaanlage gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 12.
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Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstanks sind
teilweise in mobilen Absorptionsklimaanlagen, die beispielsweise
in Kraftfahrzeugen, Schiffen, etc. eingesetzt werden, als Kältemitteltank
zur Speicherung von Kältemittel
und/oder als Absorptionsmitteltank zur Speicherung von Absorptionsmittel
vorgesehen. Absorptionsklimaanlagen haben gegenüber herkömmlichen Kraftfahrzeug-Klimaanlagen
den Vorteil, dass umweltfreundlichere Kältemittel eingesetzt werden
können.
Ferner ist bei Absorptionsklimaanlagen vorteilhaft, dass keine mechanische
Energie für
die Komprimierung von Kältemittel
aufgewendet sondern lediglich Wärmeenergie
für den
Betrieb der Absorptionsklimaanlage bereitgestellt werden muss.
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Mobile
Absorptionsklimaanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Für den
Betrieb solch einer Absorptionsklimaanlage wird eine Mischung aus
mindestens zwei mischbaren Flüssigkeiten,
die auch als binäre
Mischung bezeichnet wird, in einem Desorber (auch als Boiler oder
Generator bezeichnet) erhitzt. 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). Durch das Erhitzen in dem Desorber
verdampft eine der beiden Flüssigkeiten,
die im Folgenden als Kältemittel bezeichnet
wird, während
im Desorber eine mit der anderen Flüssigkeit (Absorptionsmittel)
angereicherte Mischung zurückbleibt.
Der Kältemitteldampf
wird in einen Kondensor geleitet, in dem das Kältemittel wieder in die flüssige Phase
zurückgeführt wird.
In einem Verdampfer wird anschließend Kältemittel verdampft, wobei
während
dieses Verdampfungsvorganges Kälte
erzeugt wird, die zur Kühlung
eines zu klimatisierenden Raumes, wie beispielsweise zur Kühlung eines
Fahrzeuginnenraums eines Kraftfahrzeuges, abgeführt wird. In einem Absorber
wird der Kältemitteldampf
in die mit Absorptionsmittel angereicherte Mischung, die in der
Regel dem Desorber entnommen wird, absorbiert. Im Zusammenhang mit dieser
Anmeldung wird die mit Absorptionsmittel angereicherte Mischung
allgemein als Absorptionsmittel bezeichnet, da in diese Mischung
das Kältemittel absorbiert
wird und das jeweilige Mischungsverhältnis nicht relevant in Bezug
auf die vorliegende Erfindung ist.
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In
der Regel ist in mobilen Absorptionsklimaanlagen im Bereich des
Verdampfers ein Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
zur Rezirkulation von Kältemittel
durch den Verdampfer vorgesehen. Der Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
ist dabei mit dem Verdampfer verbunden und weist in der Regel einen
Kältemitteltank
zur Speicherung von Kältemittel,
eine Pumpe zur Förderung
von Kältemittel
aus dem Kältemitteltank
durch den Verdampfer und zur Rückführung des
nicht verdampften Kältemittels
zurück
in den Kältemitteltank
auf. Daneben können
auch noch weitere Bauteile in dem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
vorgesehen sein. Wird beispielsweise die durch den Verdampfungsvorgang
des Kältemittels erzeugte
Kälte über das
rezirkulierende Kältemittel abgeführt, so
kann zusätzlich
in dem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
ein Wärmetauscher
vorgesehen sein, der von dem Kältemittel
durchströmt
wird und über
den Kälte
abgeführt
wird.
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Zum
Ausgleich des aus dem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
verdampften Kältemittels
wird aus dem Kondensor flüssiges
Kältemittel
in den Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
nachgeführt.
Das Kältemittel
wird dabei in der Regel aus dem Kondensor über einen hierfür vorgesehenen
Einlass dem Kältemitteltank
zugeführt.
Das aus dem Kondensor zugeführte
Kältemittel
hat in der Regel eine höhere Temperatur
und einen höheren
Druck als das in dem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf,
insbesondere in dem Kältemitteltank,
enthaltene Kältemittel.
Insbesondere wenn Wasser als Kältemittel
eingesetzt wird, kann, je nach Ausführung der Absorptionsklimaanlage,
das aus dem Kondensor zugeführte
Kältemittel beispielsweise
Temperaturen im Bereich von im Wesentlichen 50°C und einen Druck im Bereich
von im Wesentlichen 150–300
mbar aufweisen. Im Gegensatz hierzu weist das in dem Kältemitteltank
gespeicherte Kältemittel,
je nach Ausführung
der Absorptionsklimaanlage, beispielsweise Temperaturen im Bereich
von im Wesentlichen 4–10°C und einen Druck
im Bereich von im Wesentlichen 5–17 mbar auf.
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Beim
Zusammentreffen des zugeführten
Kältemittels
mit dem in dem Kältemitteltank
gespeicherten Kältemittel
kann eine ungewünschte
Verdampfung des Kältemittels
auftreten. Diese Problematik besteht insbesondere dann, wenn als
binäre
Mischung Wasser (Kältemittel)
und eine Salzlösung (Absorptionsmittel),
wie beispielsweise eine Lithiumbromidlösung (LiBr), eingesetzt wird.
Solch eine Verdampfung von Kältemittel
ist nachteilig, da hierdurch ein höherer Druck in dem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
entsteht und die Gefahr besteht, dass Dampfblasen durch die Pumpe
des Kältemittel-Rezirkulationskreislaufs
angesaugt werden. Ferner führt eine
solche ungewünschte
Verdampfung von Kältemittel
zu Effizienzeinbußen
der mobilen Absorptionsklimaanlage.
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Parallel
zu dem oberhalb beschriebenen Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
ist in der Regel in mobilen Absorptionsklimaanlagen im Bereich des
Absorbers ein Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf zur
Rezirkulation von Absorptionsmittel durch den Absorber vorgesehen.
Der Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf ist dabei mit dem
Absorber verbunden und weist in der Regel einen Absorptionsmitteltank
zur Speicherung von Absorptionsmittel, eine Pumpe zur Förderung
von Absorptionsmittel aus dem Absorptionsmitteltank durch den Absorber
und zur Rückführung des
Absorptionsmittels, in das Kältemittel
absorbiert wurde, zurück
in den Absorptionsmitteltank auf. Daneben können auch noch weitere Bauteile
in dem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf vorgesehen sein.
Insbesondere kann ein Wärmetauscher
zur Kühlung
des Absorptionsmittels vorgesehen sein.
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Dabei
wird dem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf aus dem Desorber
Absorptionsmittel (genauer: eine Mischung, in der eine höhere Konzentration
an Absorptionsmittel enthalten ist als in der Mischung, die in dem
Absorptionsmitteltank enthalten ist) zugeführt. Ferner wird aus dem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf
Absorptionsmittel (genauer: eine Mischung, in der eine niedrigere
Konzentration an Absorptionsmittel enthalten ist als in der Mischung,
die in dem Desorber enthalten ist) in den Desorber geleitet. Das
Absorptionsmittel, das dem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf
(aus dem Desorber) zugeführt
wird, wird dabei in der Regel dem Absorptionsmitteltank über einen
hierfür
vorgesehenen Einlass zugeführt.
Das aus dem Desorber zugeführte
Absorptionsmittel hat in der Regel eine höhere Temperatur und einen höheren Druck
als das in dem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf, insbesondere
in dem Absorptionsmitteltank, enthaltene Absorptionsmittel. Je nachdem,
welches Absorptionsmittel eingesetzt wird, kann hier in entsprechender
Weise die oberhalb erläuterte
Problematik auftreten, dass beim Zusammentreffen des zugeführten Absorptionsmittels
mit dem in dem Absorptionsmitteltank gespeicherten Absorptionsmittel
eine ungewünschte
Verdampfung des Absorptionsmittels auftritt.
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Eine
Möglichkeit
zur Begrenzung der negativen Auswirkungen von Dampfblasen bestünde darin, jeweils
einen Entlüftungskanal
bzw. eine Entlüftungsöffnung von
dem jeweiligen Kältemitteltank
bzw. Absorptionsmitteltank in den (hierzu oberhalb anzuordnenden)
Verdampfer bzw. Absorber (bzw. gegebenenfalls in einen kombinierten
Verdampfer/Absorber) vorzusehen, so dass die Dampfblasen entweichen können. Hierbei
ist problematisch, dass insbesondere in einem ausgeschalteten Zustand
der mobilen Absorptionsklimaanlage der Kältemitteltank gegenüber dem
Verdampfer und dem Absorber möglichst
dicht abzuschließen
ist, um ein kontinuierliches Verdampfen des Kältemittels und Absorbieren
desselben in das Absorptionsmittel zu vermeiden. Dieser Vorgang führt nämlich zu
Effizienzeinbußen
der mobilen Absorptionsklimaanlage. Die Abdichtung des Kältemitteltanks
würde durch
solch einen Entlüftungskanal bzw.
solch eine Entlüftungsöffnung erschwert
werden. Ferner würde
durch einen Entlüftungskanal
bzw. eine Entlüftungsöffnung nicht
das Auftreten einer Verdampfung verhindert werden, so dass weiterhin Effizienzeinbußen bestehen
würden.
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Demgemäß besteht
die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Anordnung für eine mobile
Absorptionsklimaanlage bereitzustellen, durch die eine Zufuhr von
flüssigem
Kältemittel
von einem Kondensor in einen Kältemitteltank
bzw. eine Zufuhr von flüssigem
Absorptionsmittel von einem Desorber in einen Absorptionsmitteltank
derart ermöglicht
wird, dass das Auftreten einer ungewünschten Verdampfung von Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel in dem jeweiligen Flüssigkeitstank vermieden oder
zumindest reduziert wird.
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Die
Aufgabe wird durch einen Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstank
gemäß Anspruch
1 sowie durch ein Verfahren zum Zuführen von Kältemittel von einem Kondensor
einer mobilen Absorptionsklimaanlage in einen Kältemitteltank der mobilen Absorptionsklimaanlage
gemäß Anspruch
11 und ein Verfahren zum Zuführen
von Absorptionsmittel von einem Desorber einer mobilen Absorptionsklimaanlage
in einen Absorptionsmitteltank der mobilen Absorptionsklimaanlage
gemäß Anspruch
12 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstank zur Speicherung
von Kältemittel
oder von Absorptionsmittel mit einem Einlass zum Zuführen von
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel bereitgestellt. Das im Einsatz über den
Einlass zuzuführende
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel weist dabei eine höhere Temperatur als ein in
dem Flüssigkeitstank
gespeichertes Kältemittel bzw.
Absorptionsmittel auf. Der Einlass weist gemäß der vorliegenden Erfindung
eine Flüssigkeits-Führungsstrecke
auf, entlang derer zugeführtes
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel vor Erreichen des Tankinhalts räumlich getrennt
von dem Tankinhalt und in thermischer Ankopplung an denselben geführt wird.
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Durch
die erfindungsgemäße Bereitstellung der
Flüssigkeits-Führungsstrecke
wird eine Temperaturangleichung oder zumindest eine Temperaturannäherung des
zugeführten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels an die Temperatur des in dem Flüssigkeitstank
gespeicherten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels erzielt. Dadurch wird eine wesentliche Ursache
für ein
Verdampfen von Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel beim Zusammentreffen des zugeführten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels mit dem in dem Flüssigkeitstank gespeicherten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel (Tankinhalt) verringert bzw. eliminiert.
Solch eine Flüssigkeits-Führungsstrecke ist dabei durch
Bereitstellung einer entsprechenden Flüssigkeitsführung, wie beispielsweise durch
Vorsehung eines Kanals, einer durchströmbaren Kammer, etc. baulich
einfach und kostengünstig
zu realisieren. Gleichzeitig ist die Vorsehung solch einer Flüssigkeits-Führungsstrecke
verschleißarm
und unkritisch in Bezug auf eine Dichtheit des Flüssigkeitstanks
gegenüber
einem Verdampfer bzw. Absorber.
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Mit
Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstank
(der teilweise kurz als „Flüssigkeitstank” bezeichnet
wird) wird ein Flüssigkeitstank
einer mobilen Absorptionsklimaanlage bezeichnet. Der erfindungsgemäße Flüssigkeitstank
kann zum Einen einen Kältemitteltank
zur Speicherung von Kältemittel
bilden. In diesem Fall ist in dem Kältemitteltank Kältemittel gespeichert
und über
dessen Einlass wird im Einsatz Kältemittel
zugeführt.
Insbesondere dann, wenn als binäre
Mischung Wasser als Kältemittel
und eine Salzlösung
als Absorptionsmittel, wie beispielsweise Lithiumbromidlösung (LiBr),
eingesetzt wird, ist die Ausbildung des Kältemitteltanks gemäß der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft. Zum Anderen kann der erfindungsgemäße Flüssigkeitstank
einen Absorptionsmitteltank zur Speicherung von Absorptionsmittel bilden.
In diesem Fall ist in dem Absorptionsmitteltank Absorptionsmittel
(bzw. genauer: eine mit Absorptionsmittel angereicherte Mischung)
gespeichert und über
dessen Einlass wird im Einsatz Absorptionsmittel (bzw. genauer:
eine mit Absorptionsmittel angereicherte Mischung, wobei die zugeführte Mischung
in der Regel eine höhere
Konzentration an Absorptionsmittel als die in dem Absorptionsmitteltank
gespeicherte Mischung aufweist) zugeführt. Insbesondere dann, wenn
als binäre
Mischung Ammoniak (NH3) als Kältemittel
und Wasser als Absorptionsmittel eingesetzt wird, ist die Ausbildung
des Absorptionsmitteltanks gemäß der vorliegenden
Erfindung vorteilhaft.
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Mit „mobiler
Absorptionsklimaanlage” wird
in dem vorliegenden Zusammenhang eine Absorptionsklimaanlage bezeichnet,
die für
mobile Anwendungen ausgelegt ist. Dies bedeutet insbesondere, dass die
Absorptionsklimaanlage transportabel ist (ggf. in einem Fahrzeug
eingebaut oder lediglich für
den Transport darin untergebracht) und nicht ausschließlich für einen
dauerhaften, stationären
Einsatz, wie es beispielsweise bei der dauerhaften Installation
einer Gebäudeheizung
in einem Gebäude
der Fall ist, ausgelegt ist. Die mobile Absorptionsklimaanlage ist
insbesondere zur Beheizung eines Fahrzeug-Innenraums, wie beispielsweise
eines Land-, Wasser- oder Luftfahrzeugs, oder auch eines teiloffenen
Raumes, wie er beispielsweise auf Schiffen, insbesondere Yachten,
aufzufinden ist, ausgelegt. Vorzugsweise ist die mobile Absorptionsklimaanlage
zur Beheizung eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges ausgelegt. Ferner
kann die mobile Absorptionsklimaanlage auch für einen vorübergehenden stationären Einsatz
ausgelegt sein, wie beispielsweise für eine Beheizung von Zelten,
Containern, etc..
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Als „Tankinhalt” wird in
dem vorliegenden Zusammenhang für
den Fall, dass der erfindungsgemäße Flüssigkeitstank
als Kältemitteltank
ausgebildet ist, Kältemittel
verstanden, das im Einsatz des Kältemitteltanks
in demselben gespeichert ist. Für
den Fall, dass der erfindungsgemäße Flüssigkeitstank
als Absorptionsmitteltank ausgebildet ist, wird in dem vorliegenden
Zusammenhang als „Tankinhalt” Absorptionsmittel
verstanden, das im Einsatz des Absorptionsmitteltanks in demselben
gespeichert ist. Ist der erfindungsgemäße Flüssigkeitstank leer, beispielsweise,
weil er nicht im Einsatz ist, so ist die Anordnung des Einlasses
und der Flüssigkeits-Führungsstrecke
gemäß der vorliegenden
Erfindung derart zu wählen,
dass bei einem vorgesehenen Füllstand
bzw. Füllstandsbereich
des Flüssigkeitstanks mit
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel das Kriterium erfüllt ist, dass das entlang der
Flüssigkeits-Führungsstrecke
zugeführte
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel vor Erreichen des Tankinhalts räumlich getrennt
von dem Tankinhalt und in thermischer Ankopplung an denselben geführt wird.
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Unter
einer „räumlich getrennten
Führung” des zugeführten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels von dem Tankinhalt wird eine Führung verstanden,
in der eine Vermischung des zugeführten Kältemittels bzw. Absorptionsmittels
mit dem in dem Flüssigkeitstank
gespeicherten Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel in dem Bereich der Flüssigkeits-Führungsstrecke verhindert wird.
Dies kann beispielsweise durch Vorsehung einer Führungswand als Flüssigkeitsführung entlang
der Flüssigkeits-Führungsstrecke
erreicht werden. Die Führungswand
kann dabei je nach Ausbildung der Flüssigkeits-Führungsstrecke beispielsweise
rohrförmig,
gekrümmt,
eben, etc. ausgebildet sein und eine Unterteilung zwischen dem entlang
der Flüssigkeits-Führungsstrecke
zugeführten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel und dem in dem Flüssigkeitstank gespeicherten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel bilden.
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Eine „thermische
Ankopplung” ist
dann gegeben, wenn im Bereich der Flüssigkeits-Führungsstrecke
Wärme von
dem zugeführten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel auf das in dem Flüssigkeitstank gespeicherte
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel (Tankinhalt) übertragbar ist. Dadurch wird
eine Angleichung bzw. Annäherung
der Temperatur des zugeführten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels an eine Temperatur des in dem Flüssigkeitstank
gespeicherten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels erzielt.
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Bei
der Gestaltung des erfindungsgemäßen Flüssigkeitstanks
sind insbesondere in Abhängigkeit von
zu erwartenden Betriebs- bzw. Einsatzbedingungen eines oder mehrere
der nachfolgenden Kriterien so anzupassen, dass durch die Flüssigkeits-Führungsstrecke
eine Angleichung bzw. Annäherung
der Temperatur des zugeführten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmitels an die Temperatur des in dem Flüssigkeitstank
gespeicherten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels derart erfolgt, dass das Auftreten einer ungewollten
Verdampfung vermieden oder auf ein akzeptables Ausmaß reduziert
wird:
- • ein
durch die Flüssigkeits-Führungsstrecke
bereitgestellter Strömungsquerschnitt;
- • eine
Länge (insbesondere
bei einem kanalförmigen
Strömungsweg)
bzw. eine Fläche
(insbesondere bei einem über
eine Fläche
verlaufenden Strömungsweg)
der Flüssigkeits-Führungsstrecke;
- • eine
Wandstärke
einer Flüssigkeitsführung, insbesondere
einer Führungswand,
durch die zugeführtes
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel entlang der Flüssigkeits-Führungsstrecke
von in dem Flüssigkeitstank
gespeicherten Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel unterteilt wird;
- • ein
Material der Flüssigkeitsführung, insbesondere
eine Wärmeleitfähigkeit
dieses Materials, durch die entlang der Flüssigkeits-Führungsstrecke zugeführtes Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel von in dem Flüssigkeitstank gespeichertem Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel unterteilt wird; und
- • Vorsehung
weiterer baulicher Maßnahmen, durch
welche die Wärmeübertragung
von dem zugeführten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel auf das in dem Flüssigkeitstank gespeicherte
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel beeinflusst wird; hierbei können bau liche
Maßnahmen,
wie sie aus dem Bereich von Wärmetauschern
bekannt sind, wie beispielsweise eine schleifenförmige Anordnung des Strömungsweges
des zugeführten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels, waben- oder lamellenförmige Strukturen zur Vergrößerung der Oberfläche, etc.
vorgesehen werden.
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Bei
den zu erwartenden Einsatz- bzw. Betriebsbedingungen sind insbesondere
die zu erwartenden Temperatur- und Druckbereiche des zuzuführenden
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels sowie die zu erwartenden Temperatur- und
Druckbereiche des in dem Flüssigkeitstank
gespeicherten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels zu berücksichtigen.
Relevante Kenngrößen bezüglich der
Einsatz- bzw. Betriebsbedingungen sind insbesondere ein Temperaturunterschied
(ΔT = T1 – T2) und
ein Druckunterschied (Δp
= p1 – p2)
zwischen der Temperatur (T1) und dem Druck (p1) des zugeführten Kältemittels bzw.
Absorptionsmittels und der Temperatur (T2) und dem Druck (p2) des
in dem Flüssigkeitstang
gespeicherten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels. Ferner können auch eine Strömungsgeschwindigkeit
des zuzuführenden
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels und Eigenschaften des jeweils verwendeten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels (insbesondere dessen Dampfdruckkurve) berücksichtigt
werden.
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Ein
erfindungsgemäßer Kältemitteltank
ist im Einsatz in einer mobilen Absorptionsklimaanlage derart eingebunden,
dass der Einlass mit einem Kondensor (direkt oder über weitere
Bauteile) verbunden ist. Ferner ist der Kältemitteltank im Einsatz mit
einem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
derart verbunden, dass Kältemittel über einen
in dem Kältemitteltank
vorgesehenen Rezirkulations-Auslass in den Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
ableitbar und über einen
in dem Kältemitteltank
vorgesehenen Rezirkulations-Einlass in den Kältemitteltank rückführbar ist. Ein
erfindungsgemäßer Absorptionsmitteltank
ist im Einsatz in einer mobilen Absorptionsklimaanlage derart eingebunden,
dass der Einlass mit einem Desorber (direkt oder über weitere
Bauteile) verbunden ist. Ferner ist der Absorptionsmitteltank im
Einsatz mit einem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf derart verbunden,
dass Absorptionsmittel über
einen in dem Absorptionsmitteltank vorgesehenen Rezirkulations-Auslass
in den Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf ableitbar und über einen
in dem Absorptionsmitteltank vorgesehenen Rezirkulations-Einlass in
den Absorptionsmitteltank rückführbar ist.
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In
der Regel weist das von dem Kondensor bzw. dem Desorber über den
Einlass in den Flüssigkeitstank
zugeführte
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel auch einen höheren Druck als das in dem
Flüssigkeitstank
gespeicherte Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel auf. Durch diesen Druckunterschied wird ein Verdampfen
des Kältemittels
bzw. des Absorptionsmittels beim Zusammentreffen des zugeführten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels mit dem in dem Flüssigkeitstank gespeicherten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel gefördert.
Um diesen Druckunterschied zu verringern, ist gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass die Flüssigkeits-Führungsstrecke
derart ausgebildet ist, dass beim Durchtritt von Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel eine Drosselwirkung erzeugt wird.
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Eine
Drosselwirkung wird dadurch erzeugt, dass eine Verengung des Strömungsquerschnittes, die
im Verhältnis
zum Strömungsweg
der zugeführten
Flüssigkeit
lokal (begrenzt) ist, vorgesehen ist. Durch die Drosselwirkung wird
der Druck des zugeführten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels verringert. Dabei kann die Flüssigkeits-Führungsstrecke insgesamt
solch eine lokale Verengung des Strömungsquerschnittes im Verhältnis zum
gesamten Strömungsweg,
insbesondere im Verhältnis
zu einer Zuleitung, die zu dem Flüssigkeitstank führt, bilden. Ferner
kann die Flüssigkeits-Führungsstrecke
eine lokale Verengung im Verhältnis
zu dem verbleibenden Teil der Flüssigkeits-Führungsstrecke
aufweisen. Solch eine lokale Verengung kann integral in der Flüssigkeits-Führungsstrecke
ausgebildet sein oder es kann eine Drossel als separates Bauteil,
wie beispielsweise in Form eines (verstellbaren) Ventils, in der
Flüssigkeits-Führungsstrecke
vorgesehen sein.
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Bei
der Gestaltung des erfindungsgemäßen Flüssigkeitstanks
gemäß dieser
Weiterbildung sind in Abhängigkeit
von zu erwartenden Betriebs- bzw. Einsatzbedingungen neben den oberhalb
angegebenen Kriterien (siehe Punkte der oberhalb angegebenen Auflistung)
insbesondere eines oder mehrere der nachfolgenden Kriterien so anzupassen,
dass durch die Flüssigkeits-Führungsstrecke
eine Angleichung bzw. Annäherung
der Temperatur und des Drucks des zugeführten Kältemittels bzw. Absorptionsmitels an
die Temperatur und den Druck des in dem Flüssigkeitstank gespeicherten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels derart erfolgt, dass das Auftreten einer
ungewollten Verdampfung vermieden oder auf ein akzeptables Ausmaß reduziert
wird:
- • Länge der
lokalen Verengung; und
- • Strömungsquerschnitt
im Bereich der lokalen Verengung sowie dessen Verhältnis zu
dem Strömungsquerschnitt
des verbleibenden Teils des Strömungsweges
der zugeführten
Flüssigkeit.
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In
einer mobilen Absorptionsklimaanlage ist in der Regel zwischen dem
Kondensor und dem Kältemitteltank
sowie zwischen dem Desorber und dem Absorptionsmitteltank jeweils
ein Ventil vorzusehen. Durch solch ein Ventil wird zum Einen der
in dem Kondensor bzw. Desorber vorliegende, höhere Druck auf einen reduzierten
Druck abgebaut. Gleichzeitig kann über solch ein Ventil die Zufuhr
von Kältemittel bzw.
Absorptionsmittel in den jeweiligen Flüssigkeitstank eingestellt bzw.
geregelt werden. Diese Wirkungen können auch durch eine entsprechende Anpassung
der durch die Flüssigkeits-Führungsstrecke
erzeugten Drosselwirkung erzielt werden. Dadurch kann auf die Vorsehung
dieses Ventils verzichtet werden, wodurch die Kosten reduziert werden.
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Die
Druckverhältnisse
sind vorzugsweise durch die Drosselwirkung der Flüssigkeits-Führungsstrecke (und gegebenenfalls
durch das Ventil in der Zuleitung) derart anzupassen, dass unter
Berücksichtigung
der weiteren Betriebsbedingungen (insbesondere eines Temperaturunterschieds
der zusammenzuführenden
Flüssigkeiten)
der Druckunterschied zwischen dem zugeführten Kältemittel bzw. Absorptionsmittel
und dem in dem Flüssigkeitstank gespeicherten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel so klein ist, dass beim Zusammentreffen der
beiden Flüssigkeiten
ein Verdampfen vermieden beziehungsweise auf ein akzeptables Ausmaß reduziert wird.
Gleichzeitig ist der Druckunterschied der zusammenzuführenden
Flüssigkeiten
vorzugsweise so groß,
dass weiterhin (gegebenenfalls in Kombination mit der Schwerkraft,
die auf das zugeführte
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel wirkt) eine Ansaugwirkung von Kältemittel
bzw. von Absorptionsmittel von dem Kondensor bzw. Desorber in Richtung
zu dem jeweiligen Flüssigkeitstank
erzeugt wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist ein Strömungsquerschnitt der Flüssigkeits-Führungsstrecke an zumindest
einem Abschnitt derselben einstellbar. Hierdurch kann die durch
die Flüssigkeits-Führungsstrecke
bereitgestellte Drosselwirkung eingestellt und insbesondere an die
jeweils vorliegenden Betriebsbedingungen angepasst werden. Beispielsweise
kann die Einstellung des Strömungsquerschnittes
durch ein im Bereich der Flüssigkeits-Führungsstrecke vorgesehenes,
verstellbares Ventil bereitgestellt werden. Solch ein verstellbares Ventil
kann beispielsweise über
eine Steuerungseinheit in Abhängigkeit
von den jeweiligen Betriebsbedingungen angesteuert werden. Alternativ
kann im Bereich der Flüssigkeits-Führungsstrecke auch ein Material
mit einer starken Wärmeausdehnung
derart vorgesehen werden, dass bei hohen Temperaturen des zugeführten Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels aufgrund der Wärmeausdehnung des Materials
der Strömungsquerschnitt
der Flüssigkeits- Führungsstrecke kleiner als bei
niedrigen Temperaturen des zugeführten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels ist. Hierdurch kann eine automatische Anpassung
der Drosselwirkung an die vorliegenden Betriebsbedingungen (insbesondere
an die Temperatur des zugeführten
Kältemittels
bzw. Absorptionsmittels) realisiert werden, ohne dass hierfür eine Steuerungseinheit
vorzusehen ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist eine Führungswand oder ein Abschnitt
einer Führungswand,
durch die das Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel entlang der Flüssigkeits-Führungsstrecke geleitet
wird, direkt angrenzend an den Tankinhalt des Flüssigkeitstanks ausgebildet.
Dadurch kann eine effektive Wärmeübertragung
von dem zugeführten
Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel über
die Führungswand
auf den Tankinhalt erzielt werden. Je nach Ausbildung der Flüssigkeits-Führungsstrecke kann
diese Führungswand
z. B. als Rohr, als ebene Fläche,
als Begrenzung eines oder mehrerer Strömungskanäle, etc. ausgebildet sein.
Die Parameter dieser Führungswand,
wie zum Beispiel deren Dicke, Material (insbesondere deren Wärmeleitfähigkeit), und/oder
Kontaktfläche
mit dem Tankinhalt werden vorzugsweise in Abhängigkeit von den zu erwartenden
Betriebsbedingungen angepasst.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ragt zumindest ein Abschnitt der Flüssigkeits-Führungsstrecke in den Innenraum
des Flüssigkeitstanks.
Dementsprechend verläuft
die Flüssigkeits-Führungsstrecke
nicht ausschließlich
entlang einer Wand. Dadurch wird eine große Kontaktfläche mit
dem Tankinhalt und somit eine effektive Wärmeübertragung erzielt. Dabei kann
auch die gesamte Flüssigkeits-Führungsstrecke
von dem Einlass in den Innenraum des Flüssigkeitstanks ragen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung verläuft
zumindest ein Abschnitt der Flüssigkeits-Führungsstrecke, insbesondere
die gesamte Flüssigkeits-Führungsstrecke,
entlang mindestens einer Tankwand des Flüssigkeitstanks. Die Flüssigkeits-Führungsstrecke
kann dabei beispielsweise kanalförmig
entlang der Tankwand, wie beispielsweise in einer Schleifenform,
oder auch flächig,
beispielsweise innerhalb einer flächig, entlang der Tankwand verlaufenden
Kammer, verlaufen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist der Flüssigkeitstank ein Rohr, durch
das Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel entlang der Flüssigkeits-Führungsstrecke geleitet wird,
auf. Das Rohr kann dabei geradlinig oder auch gekrümmt ausgebildet
sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Rohr in Schleifenform
entlang einer Tankwand des Flüssigkeitstanks
verläuft.
Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung erstreckt sich das Rohr in den Innenraum
des Flüssigkeitstanks
und dessen Auslassöffnung
ist in dem Innenraum des Flüssigkeitstanks
angeordnet. Dies ist eine baulich besonders einfach realisierbare
Ausführung
der Flüssigkeits-Führungsstrecke.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung weist der Flüssigkeitstank einen Rezirkulations-Auslass zum Ableiten
von Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel aus dem Flüssigkeitstank in einen Rezirkulationskreislauf
und einen Rezirkulation-Einlass zum Rückführen von Kältemittel bzw. Absorptionsmittel aus
dem Rezirkulationskreislauf in den Flüssigkeitstank auf.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner eine mobile Absorptionsklimaanlage,
die einen Desorber, einen Kondensor, einen Verdampfer, einen Absorber, einen
mit dem Verdampfer verbundenen Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
zur Rezirkulation von Kältemittel
durch den Verdampfer und einen mit dem Absorber verbundenen Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf
zur Rezirkulation von Absorptionsmittel durch den Absorber aufweist.
Dabei weisen der Kältemittel-Rezirkulationskreislauf
und der Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf jeweils eine Pumpe und
einen Flüssigkeitstank
zur Speicherung von Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel auf und der Kondensor ist mit einem Einlass
des Flüssigkeitstanks
des Kältemittel-Rezirkulationskreislaufs
(Kältemitteltank) zur
Zuführung
von Kältemittel
in den Flüssigkeitstank verbunden
und der Desorber ist mit einem Einlass des Flüssigkeitstanks des Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislaufs
(Absorptionsmitteltank) zur Zuführung
von Absorptionsmittel in den Flüssigkeitstank verbunden.
Ferner ist/sind der Flüssigkeitstank
des Kältemittel-Rezirkulationskreislaufs
und/oder der Flüssigkeitstank
des Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislaufs
als Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstank
gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgebildet. Unter „verbunden” werden
Anordnungen umfasst, in denen die jeweiligen Bauteile direkt, über eine
Leitung und/oder über
weitere Bauteile, wie beispielsweise Ventile, einen Tank, etc.,
miteinander verbunden sind. Ferner können der Verdampfer und der
Absorber auch als kombinierter Verdampfer/Absorber ausgebildet sein.
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Bei
der vorliegenden Erfindung (und den jeweiligen Weiterbildungen)
können
der Verdampfer und der Absorber auf unterschiedliche Weise ausgebildet
sein. Insbesondere können
der Verdampfer und der Absorber als separate Bauteile oder vorzugsweise
auch als kombinierter Verdampfer/Absorber ausgebildet sein. In einem
Typ solch eines kombinierten Verdamp fer/Absorbers sind in einem
Behälter, der
unter Vakuum (in der Regel 5–17
mbar) gehalten wird, mindestens ein Verdampferelement und mindestens
ein Absorptionselement untergebracht. Vorzugsweise sind dabei jeweils
eine Mehrzahl von Verdampferelementen und Absorptionselementen vorgesehen,
die jeweils plattenförmig
ausgebildet sind und alternierend in dem Behälter angeordnet sind. Hierbei
sind die plattenförmigen
Verdampferelemente und Absorptionselemente im Wesentlichen parallel zueinander
angeordnet und gleichartig aufgebaut. Durch die Verdampferelemente
wird Kältemittel
geleitet, das an der plattenförmigen
Oberfläche
derselben zumindest teilweise verdampft. Durch die Absorptionselemente
wird Absorptionsmittel (bzw. genauer eine mit Absorptionsmittel
angereicherte Mischung) geleitet, wobei das Kältemittel über die plattenförmige Oberfläche derselben
in das Absorptionsmittel absorbiert. Je nach Typ des kombinierten
Verdampfers/Absorbers können
die Verdampferelemente und Absorptionselemente Platten aus porösem Material
aufweisen, durch welche die jeweilige Flüssigkeit (Kältemittel oder Absorptionsmittel)
geleitet und auf deren Oberfläche
verteilt wird.
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Bei
einem anderen Typ eines kombinierten Verdampfer/Absorbers, bei dem
die Verdampferelemente und Absorptionselemente für einen höheren Durchsatz an Flüssigkeit
bzw. Fluid ausgelegt sind (z. B. ca. 200 l/h (Liter pro Stunde)),
weisen die Verdampferelemente und Absorptionselemente jeweils zwei
Gitter auf, deren Flächen
einander zugewandt und im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind,
so dass zwischen den beiden Gittern ein freier Zwischenraum zur
Führung
der jeweiligen Flüssigkeit gebildet
wird. Vorzugsweise weist die mobile Absorptionsklimaanlage, bei
der ein erfindungsgemäßer Flüssigkeitstank
vorgesehen ist, einen kombinierten Verdampfer/Absorber dieses Typs
auf. Besonders vorteilhaft hat sich der Einsatz eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitstanks
als Kältemitteltank
in einer mobilen Absorptionsklimaanlage, in der ein kombinierter
Verdampfer/Absorber dieses Typs und Wasser als Kältemittel sowie eine Salzlösung, wie
beispielsweise eine Lithiumbromidlösung als Absorptionsmittel
eingesetzt wird, erwiesen.
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Ferner
kann beispielsweise auch ein kombinierter Verdampfer/Absorber verwendet
werden, in dem das Kältemittel
bzw. Absorptionsmittel jeweils über
Düsen zugeführt wird.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zuführen von
Kältemittel
von einem Kondensor einer mobilen Absorptionsklimaanlage in einen
Kältemitteltank
der mobilen Absorptionsklimaanlage, wobei das zugeführte Kältemittel
eine höhere Temperatur
als ein in dem Kältemitteltank
gespeichertes Kältemittel
aufweist und wobei das Kältemittel
vor Erreichen des Tankinhalts entlang einer Flüssigkeits-Führungsstrecke geführt wird,
in der das Kältemittel
räumlich
getrennt von dem Tankinhalt und in thermischer Ankopplung an denselben
geführt
wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum
Zuführen
von Absorptionsmittel von einem Desorber einer mobilen Absorptionsklimaanlage
in einen Absorptionsmitteltank der mobilen Absorptionsklimaanlage,
wobei das zugeführte
Absorptionsmittel eine höhere
Temperatur als ein in dem Absorptionsmitteltank gespeichertes Absorptionsmittel
aufweist und wobei das Absorptionsmittel vor Erreichen des Tankinhalts
entlang einer Flüssigkeits-Führungsstrecke
geführt
wird, in der das Absorptionsmittel räumlich getrennt von dem Tankinhalt
und in thermischer Ankopplung an denselben geführt wird.
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Durch
die erfindungsgemäßen Verfahren werden
die oberhalb, in Bezug auf den erfindungsgemäßen Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstank erläuterten
Vorteile erzielt. Ferner sind die in Bezug auf den erfindungsgemäßen Absorptionsklimaanlagen-Flüssigkeitstank
erläuterten
Weiterbildungen in entsprechender Weise realisierbar.
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Weitere
Vorteile und Zweckmäßigkeiten
der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren.
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Von
den Figuren zeigen:
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1:
eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer Absorptionsklimaanlage;
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2:
eine schematische Querschnittansicht eines Flüssigkeitstanks gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3:
eine schematische Querschnittansicht eines Flüssigkeitstanks gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4:
eine schematische Querschnittansicht eines Flüssigkeitstanks gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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5:
eine schematische Querschnittansicht eines Flüssigkeitstanks gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Darstellung in 1 zeigt schematisch den Aufbau
einer mobilen Absorptionsklimaanlage 2. Der Aufbau der
einzelnen Komponenten, die Anordnung der Verbindungsleitungen sowie
die vorzusehenden Ventile und Pumpen sind nur teilweise, soweit
sie für
die erläuterte
Funktionsweise relevant sind, dargestellt. Die Absorptionsklimaanlage 2 weist einen
Desorber 4, einen Kondensor 6 und einen kombinierten
Verdampfer/Absorber 8 auf. Als binäre Mischung wird in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
Lithiumbromidlösung
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 Kondensor 6 geleitet, in dem das Kältemittel
wieder in die flüssige
Phase zurückgeführt wird.
Das flüssige
Kältemittel
wird anschließend,
wie nachfolgend noch detaillierter erläutert wird, in den kombinierten
Verdampfer/Absorber 8 geleitet.
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Der
kombinierte Verdampfer/Absorber 8 wird unter Vakuum, insbesondere
bei einem Druck von 5–17
mbar, gehalten. 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.
Der Verdampfer 10 und der Absorber 12 sind in 1 schematisch
als getrennt voneinander angeordnete Boxen dargestellt. In dem Verdampfer 10 wird
ein Teil des Kältemittels verdampft,
wodurch Kälte
erzeugt wird. Der entstandene Kältemitteldampf
wird anschließend
in dem Absorber 12 in das Absorptionsmittel absorbiert.
Dies ist in 1 schematisch durch den Pfeil 14 dargestellt.
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In
dem Bereich des Verdampfers 10 ist ein Kältemittel-Rezirkulationskreislauf 16 zur
Rezirkulation von Kältemittel
durch den Verdampfer 10 vorgesehen. Der Kältemittel-Rezirkulationskreislauf 16 ist
dabei derart ausgebildet, dass Kältemittel
aus einem Kältemitteltank 18 durch
eine Pumpe 20, die an einem tief gelegenen Punkt (bezüglich einer
Einsatzstellung der Absorptionsklimaanlage 2) des Kältemittel-Rezirkulationskreislaufs 16 angeordnet
ist, über einen
Wärmetauscher 22 dem
Verdampfer 10 zugeführt
wird. Das nicht verdampfte Kältemittel
wird von dem Verdampfer 10 wieder zurück in den Kältemitteltank 18 geführt. Der
Kältemitteltank 18 kann
beispielsweise ein Fassungsvermögen
von 0,5 bis 2 Liter aufweisen. Über
den Wärmetauscher 22 wird durch
den Verdampfungsvorgang erzeugte Kälte abgeführt. Über ein Ventil 24 (Absperrventil)
ist die Verbindung zwischen dem Kältemitteltank 18 und
dem kombinierten Verdampfer/Absorber 8 trennbar. Durch Schließen des
Ventils 24 kann verhindert werden, dass in Zeiten, in denen
die mobile Absorptionsklimaanlage 2 außer Betrieb ist, Kältemittel
aus dem Kältemitteltank 18 kontinuierlich
verdampft und über
den kombinierten Verdampfer/Absorber 8 in das Absorptionsmittel
absorbiert. Zum Ausgleich des aus dem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf 16 verdampften Kältemittels
wird aus dem Konden sor 6 flüssiges Kältemittel über eine Kältemittel-Zuleitung 26,
ein Ventil 28 und einen in dem Kältemitteltank 18 hierfür vorgesehenen
Einlass 30 in den Kältemitteltank 18 nachgeführt. Wie
oberhalb erläutert
wird, weist das aus dem Kondensor 6 zugeführte Kältemittel
in der Regel eine höhere
Temperatur und einen höheren
Druck als das in dem Kältemitteltank 18 enthaltene
Kältemittel auf.
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Im
Bereich des Absorbers 12 ist ein Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf 32 zur
Rezirkulation von Absorptionsmittel durch den Absorber 12 vorgesehen.
Der Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf 32 ist
dabei derart ausgebildet, dass Absorptionsmittel aus einem Absorptionsmitteltank 34 durch eine
Pumpe 36, die an einem tief gelegenen Punkt (bezüglich einer
Einsatzstellung der Absorptionsklimaanlage 2) des Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislaufs 32 angeordnet
ist, über
einen Wärmetauscher 38 dem
Absorber 12 zugeführt
wird. Das Absorptionsmittel, in das Kältemittel absorbiert wurde, wird
von dem Absorber 12 wieder zurück in den Absorptionsmitteltank 34 geführt. Der
Absorptionsmitteltank 34 kann beispielsweise ein Fassungsvermögen von
0,5 bis 2 Liter aufweisen. Über
den Wärmetauscher 38 wird
das Absorptionsmittel gekühlt. Über ein
Ventil 40 (Absperrventil) ist die Verbindung zwischen dem
Absorptionsmitteltank 34 und dem kombinierten Verdampfer/Absorber 8 trennbar.
Zur Aufrechterhaltung des Betriebs muss dem Desorber 4 eine
Mischung mit einer relativ niedrigen Konzentration an Absorptionsmittel
(und entsprechend hoher Konzentration an Kältemittel) und dem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf 32 eine
Mischung mit einer relativ hohen Konzentration an Absorptionsmittel
nachgeführt
werden. Hierzu wird Absorptionsmittel (bzw. genauer eine Mischung
mit einer relativ hohen Konzentration an Absorptionsmittel) aus
dem Desorber 4 über
eine Absorptionsmittel-Zuleitung 42 und einen in dem Absorptionsmitteltank 34 hierfür vorgesehenen
Einlass 44 in den Absorptionsmitteltank 34 nachgeführt. Wie
oberhalb erläutert
wird, weist das aus dem Desorber 4 zugeführte Absorptionsmittel
in der Regel eine höhere
Temperatur und einen höheren
Druck als das in dem Absorptionsmitteltank 34 enthaltene
Absorptionsmittel auf. Ferner wird Absorptionsmittel (bzw. genauer
eine Mischung mit einer relativ niedrigen Konzentration an Absorptionsmittel)
aus dem Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf 32 über eine
Leitung 46 und ein Ventil 48 dem Desorber 4 zugeführt.
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In 2 sind
ein Kältemitteltank 18,
der gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ausgebildet ist, ein Kondensor 6 und eine
Kältemittel-Zuleitung 26,
die von dem Kondensor 6 über ein Ventil 28 zu
einem Einlass 30 des Kältemitteltanks 18 führt, in
einer schematischen Querschnittansicht dargestellt. Durch das Ventil 28 wird
der in dem Kondensor 6 vorliegende, höhere Druck auf einen gewünschten,
reduzierten Druck abgebaut. Ferner wird über das Ventil 28 die
Zufuhr von Kältemittel
in den Kältemitteltank 18 eingestellt.
Der Kältemitteltank 18 weist einen
Rezirkuations-Auslass 50 zum Ableiten von Kältemittel
in den Kältemittel-Rezirkulationskreislauf 16 und
einen Rezirkulations-Einlass 52 zum Rückführen von Kältemittel aus dem Kältemittel-Rezirkulationskreislauf 16 in
den Kältemitteltank 18 auf.
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Das über die
Kältemittel-Zuleitung 26 zugeführte Kältemittel
weist dabei jeweils einen höheren Druck
und eine höhere
Temperatur (p1, T1) als das in dem Kältemitteltank 18 gespeicherte
Kältemittel
(p2, T2) auf. Um beim Zusammentreffen des zugeführten Kältemittels mit dem in dem Kältemitteltank 18 gespeicherten
Kältemittel
(Tankinhalt 54) das Auftreten einer Verdampfung zu vermeiden,
weist der Einlass 30 eine Flüssigkeits-Führungsstrecke 56 auf.
Zugeführtes
Kältemittel
wird dabei vor Erreichen des Tankinhalts 54 entlang der
Flüssigkeits-Führungsstrecke 56,
die geradlinig in einen Innenraum des Kältemitteltanks 18 ragt,
räumlich
getrennt von dem Tankinhalt 54 und in thermischer Ankopplung
an denselben geführt.
Eine Flüssigkeitsführung, durch
die das zugeführte
Kältemittel
entlang der Flüssigkeits-Führungsstrecke 56 geleitet
wird, wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Rohr 58,
das sich geradlinig in den Innenraum des Kältemitteltanks 18 erstreckt
und dessen Auslassöffnung 60 in
dem Innenraum des Kältemitteltanks 18 angeordnet
ist, gebildet.
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Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 weitere
Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung erläutert.
Gleiche Bauteile, die bereits in den 1 und/oder 2 dargestellt
sind, sind dabei wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Auf eine Beschreibung dieser Bauteile wird verzichtet und es wird
vorwiegend auf die Unterschiede gegenüber der ersten, in 2 dargestellten
Ausführungsform
eingegangen.
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Bei
der zweiten, in 3 dargestellten Ausführungsform
wird durch die Flüssigkeits-Führungsstrecke 62 beim
Durchtritt von Kältemittel
gleichzeitig eine Drosselwirkung erzeugt. Hierzu ist ein verstellbares
Ventil 64 in der Flüssigkeits-Führungsstrecke 62 angeordnet. Über das
Ventil 64, insbesondere durch eine entsprechende Ansteuerung
des Ventils 64, kann der Strömungsquerschnitt desselben
in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen eingestellt und damit eine gewünschte Drosselwirkung
erzeugt werden. Die Druckverhältnisse
können
dadurch derart angepasst werden, dass unter Berücksichtigung der weiteren Betriebsbedingungen
der Druckunterschied zwischen dem zugeführten Kältemittel (nach Durchtritt
durch das verstellbare Ventil 64) und dem in dem Kältemitteltank 18 gespeicherten
Kältemittel so
klein ist, dass beim Zusammentreffen der beiden Flüssigkeiten
ein Verdampfen vermieden wird. Gleichzeitig ist der Druckunterschied
vorzugsweise so groß,
dass weiterhin eine Ansaugwirkung von Kältemittel von dem Kondensor 6 in
Richtung zu dem Kältemitteltank 18 erzeugt
wird. Durch eine entsprechende Anpassung dieser Drosselwirkung kann
auf die Vorsehung eines Ventils in der Kältemittel-Zuleitung 26,
wie es bei der ersten Ausführungsform
vorgesehen ist, verzichtet werden.
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Bei
der dritten, in 4 dargestellten Ausführungsform
wird ähnlich
zu der ersten Ausführungsform
eine Flüssigkeitsführung, durch
die das zugeführte
Kältemittel
entlang der Flüssigkeits-Führungsstrecke 66 geleitet
wird, durch ein Rohr 58, das sich geradlinig in den Innenraum
des Kältemitteltanks 18 erstreckt
und dessen Auslassöffnung 60 in dem
Innenraum des Kältemitteltanks 18 angeordnet ist,
gebildet. Dabei wird durch die Flüssigkeits-Führungsstrecke 66 beim
Durchtritt von Kältemittel gleichzeitig
eine Drosselwirkung erzeugt. Durch den, im Verhältnis zu der Kältemittel-Zuleitung 26 kleineren
Strömungsquerschnitt
des Rohres 58 bildet die gesamte Flüssigkeits-Führungsstrecke 66 eine
lokale Verengung des Strömungsquerschnittes
im Verhältnis
zum gesamten Strömungsweg,
insbesondere im Verhältnis
zu der Kältemittel-Zuleitung 26.
Die Abmessungen, insbesondere die Verhältnisse der Strömungsquerschnitte
der Kältemittel-Zuleitung 26 und des
Rohres 58, können
dabei derart angepasst werden, dass dadurch die Druckverhältnisse
gemäß den oberhalb
in Bezug auf die zweiten Ausführungsform angegebenen
Kriterien angepasst werden. Wiederum kann auf die Vorsehung eines
Ventils in der Kältemittel-Zuleitung 26,
wie es bei der ersten Ausführungsform
vorgesehen ist, verzichtet werden.
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Bei
der vierten, in 5 dargestellten Ausführungsform
verläuft
die Flüssigkeits-Führungsstrecke 68 flächig entlang
einer Tankwand 69 des Kältemitteltanks 18.
Als Flüssigkeitsführung ist
hierbei eine flache, entlang der Tankwand 69 angeordnete Kammer 70 mit
einem Auslass 72, der in den Innenraum des Kältemitteltanks 18 führt, vorgesehen.
Eine Führungswand 74 (doppelte
Wand) der Kammer 70, durch die Kältemittel entlang der Flüssigkeits-Führungsstrecke 68 geleitet
wird, ist dabei direkt angrenzend an den Tankinhalt 54 ausgebildet.
Die Abmessungen der Kammer 70 und des Auslasses 72 sind (im
Verhältnis
zu den Abmessungen der Kältemittel-Zuleitung 26)
derart gewählt,
dass durch die Flüssigkeits-Führungsstrecke 68 beim
Durchtritt von Kältemittel
gleichzeitig eine Drosselwirkung erzeugt wird. Wiederum können die
Druckverhältnisse
gemäß der oberhalb,
in Bezug auf die zweite Ausführungsform,
angegebenen Kriterien angepasst werden. Dadurch kann auf die Vorsehung
eines Ventils in der Kältemittel-Zuleitung 26,
wie es bei der ersten Ausführungsform
vorgesehen ist, verzichtet werden.
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Die
in den 2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen
zeigen jeweils einen Kältemitteltank.
In gleicher Weise kann auch ein Absorptionsmitteltank ausgebildet
sein. In diesem Fall sind in den jeweiligen Darstellungen anstelle
des Kondensors 6 ein Desorber 4, anstelle der
Kältemittel-Zuleitung 26 eine
Absorptionsmittel-Zuleitung 42 und anstelle des Kältemittel-Rezirkulationskreislaufes 16 ein
Absorptionsmittel-Rezirkulationskreislauf 32 vorzusehen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen
beschränkt.
Insbesondere kann die Kälteabführung auch
auf andere Weise als über
den in 1 dargestellten Wärmetauscher 22 erfolgen.
Beispielsweise kann auch der Verdampfer selbst mit entsprechenden
Leitungen durchsetzt sein, die von Fluid zur Abführung der Kälte durchströmt werden.
Ferner kann anstelle des Wärmetauschers 38 zur
Kühlung
des Absorptionsmittels auch der Absorber mit entsprechenden Leitungen
durchsetzt sein, die von Fluid zur Kühlung des Absorbers durchströmt werden.
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Alternativ
zu der in 1 dargestellten Anordnung können der
Kältemitteltank
und der Absorptionsmitteltank auch direkt angrenzend und unterhalb von
dem kombinierten Verdampfer/Absorber angeordnet sein. Auch die Pumpen
können
jeweils direkt angrenzend an dem Kältemitteltank und dem Absorptionsmitteltank
angeordnet sein.