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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Raumes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Beispielsweise Arzneimittel werden oft von kleinen Lieferfahrzeugen an Apotheken ausgeliefert. Diese Lieferfahrzeuge müssen über einen kühlbaren Innenraum verfügen, da viele zu liefernde Medikamente gekühlt transportiert und gelagert werden müssen. Damit während des Ein- und Ausladens der Medikamente der Innenraum des Fahrzeugs sich nicht unzulässig erwärmt, muss im Stand der Motor des Kraftfahrzeugs weiterlaufen, damit die fahrzeugseitige Klimaanlage betrieben werden kann. Dies ist insbesondere aus ökonomischen und ökologischen Gesichtspunkten nicht wünschenswert.
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Die
JP 2012-154 595 A beschreibt eine Klimaanlage mit einer Wärmetauscherkammer und zwei in dieser angeordneten abgeschlossenen Behältern, die mit einem Phasenwechselmaterial gefüllt sind. Dieses kann durchströmende Luft kühlen, wenn ein Kompressor der Klimaanlage ausgeschaltet ist. Die
DE 103 18 655 C5 beschreibt eine Klimaanlage, in deren Verdampfer ein Kurzzeit-Kältespeicher vorhanden ist. Die
DE 10 2014 002 274 A1 beschreibt eine Klimaanlage mit einem Kältespeicherelement, welches vom Verdampfer gekühlt wird. Die
DE 10 2009 000 415 A1 beschreibt einen Wärmeübertrager mit einem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial. Die
DE 26 55 022 A1 offenbart einen Proviantbehälter, der an die Klimaeinrichtung eines Fahrzeugs angeschlossen werden kann. Die
DE 602 04 065 T2 beschreibt einen LKW-Laderaum mit einem darin angeordneten Wärmetauscher. Die
US 2014/0208794 A1 offenbart einen Wärmetauscher mit einer Heat Pipe.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Kühlen eines Raumes bereitzustellen, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug auch bei ausgeschaltetem Motor und selbst bei ausgeschalteter Zündung über einen längeren Zeitraum eine Kühlung des Innenraums gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Darüber hinaus finden sich für die Erfindung wesentliche Merkmale in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung. Die Merkmale können dabei für die Erfindung sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen wichtig sein.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist äußerst einfach aufgebaut. Der bei herkömmlichen Klimaanlagen erforderliche Kompressor und der bei herkömmlichen Klimaanlagen erforderliche Kühlmittelkreislauf sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht notwendig. Die Kälteleistung wird stattdessen durch eine stationär in der Aufnahmekammer aufgenommene Kühlmasse erbracht. Bei dieser kann es sich um eine Masse mit einer hohen Wärmespeicherkapazität handeln, die zuvor in einer externen Einrichtung gekühlt worden ist und danach, vor Betriebsbeginn der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in die Aufnahmekammer eingesetzt wurde. Oder es kann sich bei der Kühlmasse um Trockeneis oder Wassereis oder einen anderen Stoff handeln, der die Kühlleistung durch Energieaufnahme bei einer Phasenumwandlung erbringt. Auch eine solche Kühlmasse wird vor Betriebsbeginn der erfindungsgemäßen Vorrichtung in die Aufnahmekammer eingesetzt. Nach Betriebsende der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird, beispielsweise bei Wassereis, das dann geschmolzene Wasser einfach entsorgt, und für eine neue Betriebsphase der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine neue Kühlmasse eingesetzt.
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Somit bedeutet der Begriff „stationär“ im vorliegenden Falle nicht, dass die Kühlmasse dauerhaft in der Aufnahmekammer aufgenommen ist, sondern lediglich, dass es sich nicht, wie bei herkömmlichen Klimaanlagen, um ein zirkulierendes Kühlmittel handelt, sondern um eine vor Betriebsbeginn in die Aufnahmekammer stationär eingelagerte Kühlmasse, die sich während des Betriebs der Vorrichtung entweder verflüchtigt oder nach Betrieb der Vorrichtung entweder entsorgt oder ausgetauscht wird.
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Es versteht sich, dass die Aufnahmekammer auch so ausgestaltet sein kann, dass gleichzeitig unterschiedliche Kühlmassen in ihr aufgenommen werden können. Auch kann die Aufnahmekammer so ausgestaltet sein, dass für eine erste Betriebsphase ein erster Typ einer Kühlmasse und für eine zweite Betriebsphase ein zweiter Typ einer Kühlmasse in ihr aufgenommen werden können.
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Für die ausreichende Durchströmung des Wärmetauschers mit Luft ist nur ein sehr kleines Gebläse erforderlich, welches beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug auch bei ausgeschaltetem Motor oder sogar bei ausgeschalteter Zündung weiter betrieben werden kann. Hierzu ist es beispielsweise möglich, die Vorrichtung mit einer eigenen Stromversorgung in Form eines Akkus oder einer Batterie zu versehen.
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Dabei kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als mobile Einheit ausgestaltet sein, die nur dann, wenn es erforderlich ist, beispielsweise in das Kraftfahrzeug gestellt, gelegt oder in diesem befestigt wird, und die problemlos auch in unterschiedlichen Kraftfahrzeugen oder an sonstigen Einsatzorten, beispielsweise Zelten, mobilen Containern, oder ähnlichem verwendet werden kann.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse eine Staudruckkammer umfasst, die im Fluidweg zwischen dem Einlass und dem Auslass des Gehäuses und stromaufwärts vom Wärmetauscher liegt. Hierdurch wird die durch das elektrische Gebläse angesaugte Luft dem Wärmetauscher besonders gleichmäßig zugeführt, wodurch der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung optimiert wird.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Gebläse ein handelsüblicher PC-Lüftermotor ist. Dies reduziert die Herstellkosten, und ein solcher PC-Lüfter Motor arbeitet besonders leise und energiesparend.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmekammer von dem Wärmetauscher durchsetzt wird. Hierdurch wird die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung nochmals optimiert.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse wenigstens bereichsweise aus einem geschäumten Kunststoffmaterial hergestellt ist. Ein solches Gehäuse ist sehr preiswert und verhindert aufgrund seiner guten Isolierwirkung unnötige Kühlverluste, was letztendlich die mögliche Einsatzdauer der erfindungsgemäßen Vorrichtung verlängert.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmekammer mit einem Entlüftungskanal verbunden ist. Dies ist insbesondere bei der Verwendung von Trockeneis sinnvoll. Durch den Entlüftungskanal kann das bei der Sublimierung entstehende Gas beispielsweise nach außen geleitet werden. Der Auslass des Entlüftungskanals liegt vorzugsweise an einer vergleichsweise hohen Stelle, von der ein Weg beispielsweise in einem Bogen nach unten zum Fahrzeug heraus führt. Der bei der Sublimierung von Trockeneis entstehende CO2-Gasdruck leitet das Gas, das schwerer ist als Luft, nach unten weg.
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Bei einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass in dem Entlüftungskanal ein Rückschlagventil vorhanden ist. Hierdurch wird der Tatsache Rechnung getragen, dass Trockeneis bzw. das hieraus entstehende CO2-Gas für den menschlichen Organismus unter Umständen schädlich sein kann. Das Ventil bewirkt, dass nicht unnötig kaltes Gas nach außen gelangt. Als Ventil kann beispielsweise ein solches Ventil verwendet werden, wie es aus den Verpackungen von Bohnenkaffee bekannt ist, und welches dort von außen keine Luft in die Packung lässt.
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Bei einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse einen Basiskörper und einen Deckel umfasst, und dass Basiskörper und Deckel im Betrieb - beispielsweise mittels eines Riemens - miteinander verspannt sind. Ein solches Gehäuse baut besonders einfach und kann leicht verschlossen und auch wieder geöffnet werden
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Bei einer Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass Basiskörper und Deckel mittels mindestens eines Riemens miteinander verspannt sind, der gleichzeitig auch zur Befestigung des Gehäuses in dem zu kühlenden Raum dient. Damit wird eine einfache Befestigungsmöglichkeit für die erfindungsgemäße Vorrichtung beispielsweise in einem Innenraum eines Kraftfahrzeugs geschaffen.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem zu kühlenden Innenraum und einer Vorrichtung zum Kühlen dieses Innenraums;
- 2 eine erste perspektivische Darstellung der Vorrichtung von 1;
- 3 eine zweite perspektivische Darstellung der Vorrichtung von 1;
- 4 eine dritte perspektivische Darstellung der Vorrichtung von 1;
- 5 eine Ansicht von oben auf die offene Vorrichtung von 1;
- 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 von 5; und
- 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 von 5.
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Eine Vorrichtung zum Kühlen eines Raumes trägt in den Figuren insgesamt das Bezugszeichen 10. Wie aus 1 ersichtlich ist, dient sie vorliegend zum Kühlen eines Innenraums 12 eines Kraftfahrzeugs 14. Der Innenraum 12 kann der gesamte Innenraum des Kraftfahrzeugs 14 sein, oder aber auch nur ein Teilbereich, beispielsweise ein Laderaum des Kraftfahrzeugs 14.
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Wie aus der schematischen Darstellung von 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 10 ein Gehäuse 16, in dem ein Wärmetauscher 18 und ein elektrisches Gebläse 20 angeordnet sind. Das Gebläse 20 fördert im Betrieb Luft längs eines Fluidwegs 22 von einem Einlass 24 zu einem Auslass 26 des Gehäuses 16. Man erkennt aus 1, dass der Wärmetauscher 18 im Fluidweg 22 zwischen Einlass 24 und Auslass 26 liegt.
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Das Gehäuse 16 weist eine Aufnahmekammer 28 auf, in der eine Kühlmasse 30 stationär aufgenommen ist. Der Wärmetauscher 18 begrenzt die Aufnahmekammer 28 zumindest bereichsweise. Im Fluidweg 22 zwischen dem Einlass 24 und dem Auslass 26 des Gehäuses 16 und stromaufwärts vom Wärmetauscher 18 ist im Gehäuse 16 eine Staudruckkammer 32 vorhanden.
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Die Aufnahmekammer 28 ist mit einem Entlüftungskanal 34 verbunden, in dem ein einseitig wirkendes Ventil 36, beispielsweise ein Rückschlagventil, angeordnet ist. Der Entlüftungskanal 34 mündet in die freie Umgebung außerhalb des Fahrzeuginnenraums.
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Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit ist in 1 die Vorrichtung 10 außerhalb des Kraftfahrzeugs 14 gezeichnet. Es versteht sich jedoch, dass diese Vorrichtung 10 im Regelfall beispielsweise in dem Innenraum 12 angeordnet sein kann.
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Eine konkrete Ausführungsform der Vorrichtung 10 wird nun unter Bezugnahme auf die 2-7 erläutert. Danach umfasste das Gehäuse 16 einen, einen rechteckigen Grundriss aufweisenden kastenförmigen Basiskörper 38, der in den Figuren nach oben hin durch einen Deckel 40 verschließbar ist. Der Deckel 40 ist in 2 nur durch gestrichelte Linien angedeutet, und er ist in den 6 und 7 gezeichnet. Dort ist erkennbar, dass der Deckel 40 und der Basiskörper 38 mittels einer Nut-Federverbindung dicht miteinander zusammenwirken. Sowohl der Basiskörper 38 als auch der Deckel 40 sind aus einem geschäumten Kunststoffmaterial hergestellt. Zur Verbindung des Basiskörpers 38 mit dem Deckel 40 dient ein Riemen oder ein Spanngurt, der in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist. Zur sicheren Halterung des Riemens am Gehäuse 16 dient eine umlaufende kerbenartige Vertiefung 42, die beispielsweise in 5 gut sichtbar ist. Mittels des Riemens kann die Vorrichtung 10 auch im Innenraum 12 des Kraftfahrzeugs 14 befestigt werden.
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Das Gehäuse 16 weist zwei entgegengesetzte Stirnseiten (ohne Bezugszeichen) auf. Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, ist in der dort sichtbaren Stirnseite ungefähr in deren Mitte eine, einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Öffnung 44 vorhanden. Wie aus 4 ersichtlich ist, ist in der dort sichtbaren Stirnseite eine, einen kreisrunden Querschnitt aufweisende Öffnung 46 vorhanden.
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Das Innere des Basiskörpers 38 wird durch eine Wand 48 einerseits in die bereits oben erwähnte Aufnahmekammer 28 und andererseits in die ebenfalls bereits oben erwähnte Staudruckkammer 32 unterteilt. In der Wand 48 ist eine ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt aufweisende Öffnung 50 vorhanden, die insoweit ähnlich ist zur Öffnung 44, und die zu dieser fluchtend angeordnet ist. Die beiden Öffnungen 44 und 50 haltern den Wärmetauscher 18. Auf diese Weise wird die Aufnahmekammer 28 von dem Wärmetauscher 18 durchsetzt. In die Öffnung 46 ist das elektrische Gebläse 20 eingesetzt, welches vorliegend ein handelsüblicher PC-Lüfter Motor ist.
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Im Betrieb der Vorrichtung 10 bildet die Öffnung 46 den Einlass 24. Über das Gebläse 20 wird (relativ warme) Luft aus dem Innenraum 12 des Kraftfahrzeugs 14 in die Staudruckkammer 32 gesaugt. Von dort gelangt die Luft über die Öffnung 50 in der Wand 48 in den Wärmetauscher 18. Sie verlässt den Wärmetauscher 18 im Bereich der Öffnung 44, welche insoweit den Auslass 26 bildet.
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Im Betrieb der Vorrichtung 10 ist in der Aufnahmekammer 28 die bereits oben im Zusammenhang mit 1 erwähnte Kühlmasse 30 aufgenommen, die in den 2-7 jedoch nicht dargestellt ist, wobei die Kühlmasse 30 beispielsweise aus Wassereisstücken oder Trockeneisstücken besteht. Die Kühlmasse 30 umgibt also den Wärmetauscher 18 in der Aufnahmekammer 28 oben und unten sowie seitlich.
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Zum Einbringen der Kühlmasse 30 in die Aufnahmekammer 28 wird der Deckel 40 abgehoben, dann wird die Kühlmasse 30 eingefüllt, und anschließend wird der Deckel 40 wieder aufgesetzt und befestigt. Durch die Kühlmasse 30 wird die durch den Wärmetauscher 18 strömende Luft gekühlt. Sie verlässt den Auslass 26 somit mit einer Temperatur, die niedriger ist als die Temperatur der Luft am Einlass 24.
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Zum Antrieb des Gebläses 20 kann im Falle eines Kraftfahrzeugs 14 die elektrische Energie beispielsweise der Fahrzeugbatterie verwendet werden. Möglich ist aber auch, dass in oder an dem Gehäuse 16 eine eigene Stromversorgung vorhanden ist, beispielsweise in Form einer Batterie oder eines Akkus, welche zur Energieversorgung des Gebläses 20 dient. Möglich ist auch, im oder am Gehäuse 16 einen Temperaturfühler und eine elektronische Steuereinrichtung unterzubringen, durch welche das Gebläse 20 abhängig von einer Differenz zwischen einer Ist-Temperatur und einer gewünschten Soll-Temperatur angesteuert wird. Auch ist es möglich, eine Ausgabeeinrichtung für ein Signal vorzusehen, welches einem Benutzer signalisiert, wenn die Kühlmasse 30 aufgebraucht ist oder in Kürze aufgebraucht sein wird. Dies kann beispielsweise ein akustisches oder ein optisches Signal sein.
