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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, insbesondere eine Kühlvorrichtung für eine zu kühlende Einrichtung eines Fahrzeugs wie beispielsweise eine Bordküche eines Passagierflugzeugs.
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Zur Kühlung von Bordküchen von Passagierflugzeugen werden üblicherweise Kühlgeräte (Air Refrigeration Unit, ARU) in Form von Kompressionskältemaschinen eingesetzt. Solche Kompressionskältemaschinen haben typischerweise einen Kältemittelkreislauf, der einen Verdichter, einen hochdruckseitigen Wärmetauscher in Form eines Verflüssigers zur Wärmeabgabe des Kältemittels an einen Umgebungsluftstrom, ein Expansionsorgan und einen niederdruckseitigen Wärmetauscher in Form eines Verdampfers zur Wärmeaufnahme des Kältemittels von einem Kaltluftstrom der zu kühlenden Einrichtung enthält. Aufgrund der Abkühlung des Kaltluftstroms beim Durchströmen des Verdampfers kondensiert die im Kaltluftstrom enthaltene Luftfeuchte und lagert sich bei Unterschreiten des Gefrierpunkts in Form von Eis an den kalten Verdampferflächen ab. Da hierdurch die Kühlleistung des Verdampfers reduziert wird, werden regelmäßig Enteisungszyklen durchgeführt, in denen das abgeführte Kondensatwasser in einem Sammelbehälter aufgefangen wird. Das im Sammelbehälter aufgefangene Kondensatwasser wird dann herkömmlicherweise per Schwerkraft über Drainageports in einen Abfluss abgeleitet, was insbesondere im Anwendungsbereich von Flugzeugen technisch sehr aufwändig ist. Neben dem Kühlgerät wird in der Regel auch in der Bordküche durch feuchte Luftströme entlang kalter Oberflächen Kondensatwasser erzeugt, welches dann in einen Sammelbereich/-behälter in der Bordküche abgeführt werden kann. Darüber hinaus kann auch durch andere Kühlgeräte oder Geräte im Bereich der Bordküche Kondensatwasser oder Abwasser erzeugt werden, das in einen Sammelbehälter abgeführt wird.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Maßnahme zum Ableiten von in Sammelvorrichtungen aufgenommenem Wasser zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Kühlvorrichtung der Erfindung hat ein Kühlgerät mit einem Kältemittelkreislauf, der einen ersten Wärmetauscher zur Wärmeabgabe des Kältemittels an einen Umgebungsluftstrom und einen zweiten Wärmetauscher zur Wärmeaufnahme des Kältemittels von einem Kaltluftstrom einer zu kühlenden Einrichtung enthält, und wenigstens eine erste Sammelvorrichtung zum Aufnehmen von Wasser. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung hat ferner eine Fördereinheit zum Fördern von Wasser aus einer der wenigstens einen ersten Sammelvorrichtung in den Umgebungsluftstrom des Kühlgeräts und/oder eine Saugeinheit zum Saugen von Wasser aus wenigstens einer zweiten Sammelvorrichtung zum Aufnehmen von Wasser aus anderen Geräten oder Einrichtungen in eine der wenigstens einen ersten Sammelvorrichtung.
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Gemäß der Erfindung wird eine Kühlvorrichtung vorgeschlagen, mit welcher mittels einer Fördereinheit ein in Sammelvorrichtungen aufgenommenes Wasser (z.B. Wasser oder Kondensatwasser aus dem Kühlgerät, der zu kühlenden Einrichtung oder anderen Geräten oder Einrichtungen) eingeholt und in den warmen, trockenen Umgebungsluftstrom des ersten Wärmetauschers des Kühlgeräts eingeleitet werden kann. So muss das Wasser nicht mehr als Flüssigkeit abgeführt werden, sondern wird innerhalb des Systems weiterverarbeitet. Bei Anwendung in Bordküchen von Passagierflugzeugen können so aufwändige Konstruktionen zur Wasserabführung durch Bodenplatten oder ähnliche Anordnungen vermieden werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das Wasser eine Befeuchtung des Umgebungsluftstroms stattfindet. Der befeuchtete Umgebungsluftstrom kann beispielsweise der Kabinenluft oder einem Abluftschacht zugeführt werden.
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Alternativ oder bevorzugt zusätzlich enthält die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung eine Saugeinheit, mit welcher Wasser, das in anderen Geräten oder Einrichtungen anfällt oder erzeugt wird und in einer zweiten Sammelvorrichtung gesammelt worden ist, in eine der ersten Sammelvorrichtungen gesaugt wird. Die Verwendung einer solchen Saugeinheit ist insbesondere von Vorteil, wenn sich die zweite Sammelvorrichtung in Bodennähe befindet und daher das Wasser nicht per Schwerkraft in einen anderen (zum Beispiel zentralen) Sammelbehälter ablaufen kann. Durch das Saugen des Wassers anderer Geräte oder Einrichtungen in eine der ersten Sammelvorrichtungen werden die vorhandenen Wassermengen zusammengeführt und können dann gemeinsam abgeleitet werden. Hierdurch können die technischen Maßnahmen im Vergleich zum getrennten Ableiten der verschiedenen Wassermengen deutlich vereinfacht werden. Falls die Saugeinheit zusätzlich zur Fördereinheit vorgesehen ist, können die Wassermengen aus den ersten Sammelvorrichtungen und aus den zweiten Sammelvorrichtungen in den Umgebungsluftstrom eingeleitet werden.
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In beiden alternativen oder kombinierten Varianten hat die Kühlvorrichtung neben ihrer Basisfunktion zum Kühlen eines Kaltluftstroms einer zu kühlenden Einrichtung eine Zusatzfunktion zum Ableiten von Wasser. Durch die multifunktionale Kühlvorrichtung kann auf zusätzliche Geräte oder Maßnahmen zum Ableiten von Wasser verzichtet werden und/oder können Nachteile durch zu große Wassermengen in den Sammelvorrichtungen vermieden werden.
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Die wenigstens eine erste Sammelvorrichtung dient allgemein dem Aufnehmen von Wasser. Vorzugsweise dient wenigstens eine der wenigstens einen ersten Sammelvorrichtungen dem Aufnehmen von Wasser aus dem Kühlgerät, insbesondere von durch das Kühlgerät bei Enteisungszyklen erzeugtem Kondensatwasser. Die wenigstens eine zweite Sammelvorrichtung dient dem Aufnehmen von Wasser aus anderen Geräten oder Einrichtungen wie beispielsweise anderen Kühlgeräten oder der durch das Kühlgerät zu kühlenden Einrichtung (z.B. Bordküche eines Fahrzeugs, insbesondere Flugzeugs). Es handelt sich dabei zum Beispiel um Kondensatwasser oder Abwasser, das durch das jeweilige andere Gerät bzw. die jeweilige andere Einrichtung erzeugt wird.
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Das Kühlgerät der Kühlvorrichtung ist vorzugsweise als eine Kompressionskältemaschine mit einem einen Verdichter bzw. Kompressor enthaltenden Kältemittelkreislauf ausgestaltet. Der erste Wärmetauscher ist vorzugsweise ein hochdruckseitiger Wärmetauscher in Form eines Verflüssigers bzw. Kondensators; der zweite Wärmetauscher ist vorzugsweise ein niederdruckseitiger Wärmetauscher in Form eines Verdampfers.
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Die ersten und zweiten Sammelvorrichtungen sind vorzugsweise so angeordnet, dass das Wasser mittels Schwerkraft oder durch einen Luftstrom in sie läuft. Vorzugsweise können Tropfkanten vorgesehen sein, die das Wasser zur Sammelvorrichtung leiten. Besonders geeignet sind die tiefsten Punkte der zu kühlenden Einrichtung, d.h. zum Beispiel der Bordküche (sog. Galley) oder einem Bereich der Bordküche oder einem Trolley in der Bordküche.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Sammelbehälter (erste und zweite Sammelvorrichtungen) zum Aufnehmen von (Kondensat-)Wasser aus Teilbereichen des Kühlgeräts oder der zu kühlenden Einrichtung sowie wenigstens ein zentraler Sammelbehälter als erste Sammelvorrichtung) zum Aufnehmen des Wassers aus den mehreren Sammelbehältern vorgesehen. Der zentrale Sammelbehälter kann wahlweise innerhalb des Kühlgeräts oder innerhalb der zu kühlenden Einrichtung angeordnet sein.
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Die Fördereinheit weist vorzugsweise wenigstens einen Saugkanal, der mit der ersten Sammelvorrichtung verbunden ist, und wenigstens eine Pumpe (z.B. Membranpumpe) auf. Die Pumpe kann zum Beispiel innerhalb oder außerhalb des Kühlgeräts angebracht sein. Die Energieversorgung der Pumpe wird vorzugsweise vom Kühlgerät bereitgestellt, insbesondere auch für außerhalb des Kühlgeräts angeordnete Pumpen.
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Die Saugeinheit weist vorzugsweise wenigstens einen Saugkanal, der mit der zweiten Sammelvorrichtung verbunden ist, und wenigstens eine Pumpe (z.B. Membranpumpe) auf. Die Pumpe kann zum Beispiel innerhalb oder außerhalb des Kühlgeräts angebracht sein. Die Energieversorgung der Pumpe(n) wird vorzugsweise vom Kühlgerät bereitgestellt, insbesondere auch für außerhalb des Kühlgeräts angeordnete Pumpen.
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Vorzugsweise weist die Kühlvorrichtung ferner wenigstens einen ersten Sensor (z.B. Flüssigkeitspegelsensor oder Feuchtigkeitsratensensor) zum Erfassen einer Wassermenge in der wenigstens einen ersten Sammelvorrichtung und/oder wenigstens einen zweiten Sensor (z.B. Flüssigkeitspegelsensor oder Feuchtigkeitsratensensor) zum Erfassen einer Wassermenge in der wenigstens einen zweiten Sammelvorrichtung auf. In diesem Fall werden die Fördereinheit (insbesondere ihre Pumpe) bzw. die Saugeinheit (insbesondere ihre Pumpe) bevorzugt in Abhängigkeit von der jeweils erfassten Wassermenge betrieben.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Fördereinheit mit einer Verdunstungseinheit zur Verdunstung des Wassers vor oder bei seiner Einleitung in den Umgebungsluftstrom versehen. Durch das Überführen des Wassers in den gasförmigen Aggregatszustand kann das Einleiten in den Umgebungsluftstrom effizienter durchgeführt werden.
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Für die Überführung des Wassers in den gasförmigen Aggregatszustand sind verschiedene Ausführungsvarianten der Verdunstungseinheit möglich. Die Verdunstungseinheit enthält vorzugsweise eine oder mehrere der folgenden Komponenten:
- - eine Sprühvorrichtung zum Eindüsen des Wassers in den Umgebungsluftstrom stromab des ersten Wärmetauschers;
- - ein Heizelement zum Erwärmen des Wassers vor seiner Einleitung in den Umgebungsluftstrom;
- - einen Wärmetauscher zur Wärmeaufnahme des Wassers von dem Kältemittelkreislauf des Kühlgeräts, vorzugsweise vom Verdichter des Kältemittelkreislaufs;
- - einen offenen Behälter (z.B. Tropfschale) für das Wasser, der von dem Umgebungsluftstrom überströmt wird;
- - eine Sprühvorrichtung zum Eindüsen des Wassers in den Umgebungsluftstrom stromauf des ersten Wärmetauschers.
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Je nach Ausführungsvariante der Verdunstungseinheit können verschiedene zusätzliche Vorteile der Kühlvorrichtung erzielt werden. Im Fall der Eindüsung des Wassers in den Umgebungsluftstrom stromauf des ersten Wärmetauschers wird der Umgebungsluftstrom durch die adiabate Verdunstung gekühlt, was die Effizienz des ersten Wärmetauschers und damit des gesamten Kühlgeräts steigern kann. Im Fall einer Wärmeaufnahme des Wassers vom Kältemittelkreislauf, vorzugsweise vom Verdichter des Kältemittelkreislaufs, wird ein Kühleffekt für den Kältemittelkreislauf bzw. seinen Verdichter erzielt, was ebenfalls die Effizienz des gesamten Kühlgeräts steigern kann.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die wenigstens eine erste Sammelvorrichtung einen zentralen Sammelbehälter in der zu kühlenden Einrichtung auf. Der zentrale Sammelbehälter ist vorzugsweise mit der Fördereinheit und/oder einem Wasserablauf verbunden. Vorzugsweise weist die wenigstens eine erste Sammelvorrichtung ferner wenigstens einen Kühlgerät-Sammelbehälter im oder am Kühlgerät auf, der mit dem zentralen Sammelbehälter über einen Ablaufkanal verbunden ist, um (Kondensat-)Wasser aus dem Kühlgerät-Sammelbehälter vorzugsweise per Schwerkraft in den zentralen Sammelbehälter ablaufen zu lassen. Bei dieser Ausgestaltung saugt die Saugeinheit vorzugsweise Wasser aus der wenigstens einen zweiten Sammelvorrichtung in den Kühlgerät-Sammelbehälter oder den zentralen Sammelbehälter.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die wenigstens eine erste Sammelvorrichtung wenigstens einen Kühlgerät-Sammelbehälter im oder am Kühlgerät auf, der mit der Fördereinheit und/oder einem Wasserablauf verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung saugt die Saugeinheit vorzugsweise Wasser aus der wenigstens einen zweiten Sammelvorrichtung in den Kühlgerät-Sammelbehälter oder den zentralen Sammelbehälter, falls ebenfalls vorhanden.
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Die Energieversorgung für die Fördereinheit und/oder die Saugeinheit werden vorzugsweise durch das Kühlgerät bereitgestellt.
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Die oben beschriebene Kühlvorrichtung der Erfindung kann in besonders vorteilhafter Weise für eine zu kühlende Einrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere eines Flugzeugs, insbesondere für eine Bordküche eines Flugzeuges, eingesetzt werden. Die Erfindung ist aber nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt.
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Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
- 1 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 3 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 4 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 5 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 6 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 7 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 8 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
- 9 den Aufbau einer Kühlvorrichtung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bezugnehmend auf 1 werden nun Aufbau und Funktionsweise eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung näher beschrieben.
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Die Kühlvorrichtung umfasst insbesondere ein Kühlgerät 10 für eine zu kühlende Einrichtung 12. Bei der zu kühlenden Einrichtung 12 handelt es sich zum Beispiel um eine Bordküche (sog. Galley) eines Passagierflugzeugs oder um einen Bordküchenbereich oder um einen Trolley.
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Im Ausführungsbeispiel von 1 ist das Kühlgerät 10 beispielhaft als Kompressionskältemaschine ausgestaltet. Das Kühlgerät 10 hat insbesondere einen Kältemittelkreislauf 14 für ein Kältemittel (z.B. R134a), der einen Verdichter bzw. Kompressor 15, einen hochdruckseitigen Wärmetauscher in Form eines Verflüssigers bzw. Kondensators (erster Wärmetauscher der Erfindung) 16, ein Expansionsorgan (z.B. Expansionsventil oder Drossel) 18 und einen niederdruckseitigen Wärmetauscher in Form eines Verdampfers (zweiter Wärmetauscher der Erfindung) 19 aufweist. Das gasförmige Kältemittel wird zunächst im Verdichter 15 komprimiert und dann im ersten Wärmetauscher 16 unter Wärmeabgabe an einen Umgebungsluftstrom 17 verflüssigt. Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel durch das Expansionsorgan 18 entspannt. Im anschließenden zweiten Wärmetauscher 19 verdampft das Kältemittel unter Wärmeaufnahme bei niedriger Temperatur, um dann wieder im Verdichter 15 komprimiert zu werden. Der zweite Wärmetauscher 19 steht mit einem Kaltluftstrom 20 in Wärmeaustausch, um die zu kühlende Einrichtung 12 durch die Wärmeaufnahme des Kältemittels zu kühlen.
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Die Kühlvorrichtung ist ferner mit einem Kühlgerät-Sammelbehälter (erste Sammelvorrichtung im Sinne der Erfindung) 22 in oder an dem Kühlgerät 10 ausgestattet, in der ein durch das Kühlgerät 10 erzeugtes Kondensatwasser abgeleitet und gesammelt werden kann. Das Kondensatwasser entsteht beispielsweise an den kalten Oberflächen des zweiten Wärmetauschers 19 durch die im Kaltluftstrom enthaltene Luftfeuchte und wird dann in Enteisungszyklen des Kühlgeräts 10 abgetaut und in den Kühlgerät-Sammelbehälter 22 geleitet. Der Kühlgerät-Sammelbehälter 22 ist zum Beispiel in Bodennähe des zweiten Wärmetauschers 19 oder des Kühlgeräts 10 angebracht.
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Die Kühlvorrichtung ist außerdem mit einem Kühleinrichtungssammler (zweite Sammelvorrichtung im Sinne der Erfindung) 23 in oder an der Bordküche 12 ausgestattet, in die ein Kondensatwasser oder Abwasser abgeleitet und gesammelt werden kann, das in/an der Bordküche 12 erzeugt wird. Das Kondensatwasser entsteht beispielsweise an kalten Oberflächen der Bordküche 12 durch feuchte Luft, die beispielsweise durch Leckagen oder häufiges Öffnen der Türen ins Innere der Bordküche strömt.
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Die beiden Sammelbehälter 22, 23 sind mit einem zentralen Sammelbehälter (erste Sammelvorrichtung im Sinne der Erfindung) 24 verbunden, in den das (Kondensat-)Wasser aus dem Kühlgerät-Sammelbehälter 22 und dem Kühleinrichtungssammler 23 per Schwerkraft abläuft und in dem es dann zwischenlagert wird.
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Wie in 1 dargestellt, ist das Kühlgerät 10 ferner mit einer Fördereinheit 25 ausgestattet. Diese Fördereinheit 25 weist einen Saugkanal (z.B. Schlauch) 26 auf, der einerseits mit dem zentralen Sammelbehälter 24 verbunden ist und andererseits an einen Umgebungsluftkanal 28 des Kühlgeräts 10 angeschlossen ist. Die Fördereinheit 25 weist außerdem eine Pumpe (z.B. Membranpumpe) 27 auf, um Wasser aus dem zentralen Sammelbehälter 24 in den Umgebungsluftstrom 17 zu fördern. Die Pumpe 27 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Kühlgeräts 10 angeordnet und wird vom Kühlgerät 10 mit Energie versorgt.
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Im Ausführungsbeispiel von 1 ist der zentrale Sammelbehälter 24 mit einem ersten Sensor (z.B. Flüssigkeitspegelsensor) 35 versehen, um die Wassermenge im zentralen Sammelbehälter 24 zu erfassen. Die Pumpe 27 der Fördereinheit 25 wird immer dann aktiviert, wenn die Wassermenge im zentralen Sammelbehälter 24 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Alternativ kann auch auf den ersten Sensor 35 verzichtet werden und kann die Pumpe 27 das Wasser kontinuierlich oder periodisch in vorgegebenen Zeitabständen fördern.
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Das Kühlgerät 10 ist ferner mit einer Verdunstungseinheit 29 ausgestattet. Die Verdunstungseinheit 29 ist vorgesehen, um das von der Pumpe 27 durch den Saugkanal 26 in Richtung zum Umgebungsluftkanal 28 geförderte Wasser in einen gasförmigen Aggregatszustand zu überführen.
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Im Ausführungsbeispiel von 1 enthält die Verdunstungseinheit 29 eine Sprühvorrichtung (z.B. kleine Düse) 30 zum Eindüsen des Wassers in den Umgebungsluftstrom 17 stromab des ersten Wärmetauschers 16 und einen Wärmetauscher 31 in Kontakt zum Verdichter 15 des Kältemittelkreislaufs 14. Durch den Wärmetauscher 31 wird dem Wasser etwas Wärmeenergie zugeführt, bevor es in den Umgebungsluftkanal 28 eingespritzt wird, um mit dem Umgebungsluftstrom 17 vermischt und weiter erwärmt zu werden. Es erfolgt vorzugsweise eine hundertprozentige Verdunstung des Wassers, sodass der Umgebungsluftstrom 17 das Wasser als erhöhte Luftfeuchtigkeit abführt, zum Beispiel in die Kabinenluft des Flugzeugs. Durch den Wärmetauscher 31 wird außerdem der Verdichter 15 des Kältemittelkreislaufs 14 etwas gekühlt, wodurch die Effizienz des Kältemittelkreislaufs 14 erhöht werden kann. Durch die Eindüsung des Wassers in den warmen, trockenen Umgebungsluftstrom 17 wird dieser befeuchtet und kann zum Beispiel der Kabinenluft zugeleitet werden.
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Bei dieser Konstruktion der Kühlvorrichtung, bei der das gesammelte Wasser von dem Kühlgerät 10 (zurück-)geholt und dann in den gasförmigen Aggregatszustand überführt wird, um es in den Umgebungsluftstrom 17 einzuleiten, kann auf eine konstruktiv aufwändige Wasserableitung aus zum Beispiel dem Flugzeug verzichtet werden.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 2 unterscheidet sich von jener des ersten Ausführungsbeispiels insbesondere durch die Ausführungsform der Verdunstungseinheit 29. Wie in 2 veranschaulicht, weist die Verdunstungseinheit 29 in diesem Ausführungsbeispiel einen offenen Behälter 32 auf, der einerseits thermisch mit dem Verdichter 15 des Kältemittelkreislaufs 14 gekoppelt ist und andererseits zum Umgebungsluftkanal 28 hin offen ist. Durch den Wärmeaustausch mit dem Verdichter 15 wird dem Wasser Wärmeenergie zugeführt, um es zu verdampfen, bevor es von dem Umgebungsluftstrom 17 mitgerissen wird. Durch den Wärmeaustausch wird außerdem der Verdichter 15 des Kältemittelkreislaufs 14 etwas gekühlt, wodurch die Effizienz des Kältemittelkreislaufs 14 erhöht werden kann.
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Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise der Kühlvorrichtung von 2 jenen des ersten Ausführungsbeispiels von 1.
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3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 3 unterscheidet sich von jener des ersten Ausführungsbeispiels insbesondere durch die Ausführungsform der Verdunstungseinheit 29. Wie in 3 veranschaulicht, weist die Verdunstungseinheit 29 in diesem Ausführungsbeispiel neben der Sprühvorrichtung 30 ein zusätzliches Heizelement (z.B. elektrisches Heizelement, Heizpatrone) 33 auf, um das von der Pumpe 27 geförderte Wasser zum Beispiel nach dem Prinzip eines Durchlaufverdampfers hinreichend zu erwärmen und eine Verdunstung zu gewährleisten. Das Heizelement 33 ist vorzugsweise stromab der Pumpe 27 angeordnet. Es erfolgt vorzugsweise eine hundertprozentige Verdunstung des Wassers, sodass der Umgebungsluftstrom 17 das Wasser als erhöhte Luftfeuchtigkeit abführt, zum Beispiel in die Kabinenluft des Flugzeugs.
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Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise der Kühlvorrichtung von 3 jenen des ersten Ausführungsbeispiels von 1.
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4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie im ersten Ausführungsbeispiel gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 4 unterscheidet sich von jenen der vorherigen Ausführungsbeispiele ebenfalls durch die Ausführungsform der Verdunstungseinheit 29. Wie in 4 veranschaulicht, weist die Verdunstungseinheit 29 in diesem Ausführungsbeispiel eine Sprühvorrichtung 34 auf, um das von der Pumpe 27 geförderte Wasser stromauf des ersten Wärmetauschers 16 (die Strömungsrichtung des Umgebungsluftstroms 17 ist in 4 entgegengesetzt zu jener von 1 bis 3) in den Umgebungsluftkanal 28 einzudüsen. Durch das Eindüsen des Wassers in den Umgebungsluftstrom 17 stromauf des ersten Wärmetauschers 16 wird der Umgebungsluftstrom 17 durch die adiabate Verdunstung gekühlt, wodurch zusätzlich die Effizienz des ersten Wärmetauschers 16 und damit des gesamten Kältemittelkreislaufs 14 gesteigert werden kann.
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Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise der Kühlvorrichtung von 4 jenen des ersten Ausführungsbeispiels von 1.
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Die Ausführungsbeispiele der 1 bis 4 können auch beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die verschiedenen Ausführungsvarianten der Verdunstungseinheit 29 beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können die Verdunstungseinheiten 29 der Kühlvorrichtungen von 1 und 2 auch zusätzlich mit einem Heizelement 33 gemäß der Ausführungsvariante von 3 ausgestattet werden.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 ist die Fördereinheit 25 jeweils mit dem zentralen Sammelbehälter 24 verbunden, um vom Kühlgerät 10 erzeugtes Kondensatwasser und von der Bordküche 12 erzeugtes Kondensatwasser oder Abwasser in den Umgebungsluftstrom 17 zu fördern. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann die Fördereinheit 25 auch mit dem Kühlgerät-Sammelbehälter 22 verbunden sein, um das vom Kühlgerät 10 erzeugte Kondensatwasser in den Umgebungsluftstrom 17 zu fördern. In diesem Fall läuft das von der Bordküche 12 erzeugte Kondensatwasser oder Abwasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 in den zentralen Sammelbehälter 24 und kann aus diesem in flüssiger Form abgeleitet werden oder kann das Wasser direkt aus dem Kühleinrichtungssammler 23 in flüssiger Form aus dem Flugzeug abgeleitet werden.
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In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 läuft das Wasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 jeweils per Schwerkraft in den zentralen Sammelbehälter 24 ab. Falls sich der Kühleinrichtungssammler 23 jedoch in Bodennähe der Bordküche 12 befindet, ist dies nicht möglich und das Wasser muss aus dem Kühleinrichtungssammler 23 entweder abgesaugt werden oder direkt in flüssiger Form aus dem Flugzeug abgeleitet werden.
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5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 5 unterscheidet sich von jenen der vorherigen Ausführungsbeispiele insbesondere dadurch, dass keine Fördereinheit 25 vorgesehen ist, sondern eine Saugeinheit 36. Diese Saugeinheit 36 weist einen Saugkanal (z.B. Schlauch) 37 auf, der einerseits mit einem z.B. in Bodennähe der Bordküche 12 positionierten Kühleinrichtungssammler 23 und andererseits mit einem höher positionierten Kühlgerät-Sammelbehälter 22 des Kühlgeräts verbunden ist. Die Saugeinheit 36 weist außerdem eine Pumpe (z.B. Membranpumpe) 38 auf, um das von der Bordküche 12 erzeugte (Kondensat-)Wasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 in den Kühlgerät-Sammelbehälter 22 zu saugen, der auch das vom Kühlgerät 10 erzeugte Kondensatwasser aufnimmt. Die Pumpe 38 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des Kühlgeräts 10 angeordnet und wird vom Kühlgerät 10 mit Energie versorgt. Außerdem ist der Kühleinrichtungssammler 23 mit einem zweiten Sensor (z.B. Flüssigkeitspegelsensor) 39 versehen, um die Wassermenge zu erfassen. Die Pumpe 38 der Saugeinheit 36 wird immer dann aktiviert, wenn die Wassermenge im Kühleinrichtungssammler 23 einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Alternativ kann auch auf den zweiten Sensor 39 verzichtet werden und kann die Pumpe 38 das Wasser kontinuierlich oder periodisch in vorgegebenen Zeitabständen fördern.
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Das im Kühlgerät-Sammelbehälter 22 aufgenommene Kondensatwasser des Kühlgeräts 10 und das mittels der Saugeinheit 36 in den Kühlgerät-Sammelbehälter 22 gesaugte Wasser der Bordküche 12 können dann gemeinsam per Schwerkraft in den zentralen Sammelbehälter 24 ablaufen. Aus diesem kann das Wasser dann zum Beispiel in flüssiger Form über Drainageports abgeleitet werden.
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Das Kühlgerät 10 entspricht in Aufbau und Funktionsweise im Übrigen dem Kühlgerät der vorherigen Ausführungsbeispiele von 1 bis 4.
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Alternativ oder zusätzlich zum Kühleinrichtungssammler 23 kann die Saugeinheit 36 auch mit einer anderen zweiten Sammelvorrichtung zum Aufnehmen von Wasser (z.B. Kondensatwasser oder Abwasser) aus anderen Kühlgeräten wie beispielsweise anderen Kühlgeräten verbunden sein, um das darin gesammelte Wasser über den Kühlgerät-Sammelbehälter 22 in den zentralen Sammelbehälter 24 zu leiten.
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6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie im fünften Ausführungsbeispiel gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 6 unterscheidet sich von jener des fünften Ausführungsbeispiels dadurch, dass die Pumpe 38 der Saugeinheit 36 außerhalb des Kühlgeräts 10 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform weist das Kühlgerät 10 eine Energieversorgung 40 für die externe Pumpe 38 auf.
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Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise der Kühlvorrichtung von 6 jenen des fünften Ausführungsbeispiels von 5.
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In den beiden Ausführungsbeispielen von 5 und 6 wird das Wasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 von der Saugeinheit 36 jeweils in den Kühlgerät-Sammelbehälter 22 gesaugt. In anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Saugeinheit 36 auch so ausgestaltet sein, dass sie das Wasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 in den zentralen Sammelbehälter 24 saugt.
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7 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 7 ist eine Kombination der Ausführungsbeispiele von 1 bis 3 mit dem Ausführungsbeispiel von 5. D.h. die Kühlvorrichtung weist sowohl eine Fördereinheit 25 mit einer Verdunstungseinheit 29 als auch eine Saugeinheit 36 zum Saugen von Wasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 in den Kühlgerät-Sammelbehälter 22 auf. Die Verdunstungseinheit 29 ist in 7 allgemein angedeutet und kann insbesondere gemäß einem der Ausführungsbeispiele von 1 bis 3 ausgestaltet sein.
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Alternativ kann das Ausführungsbeispiel von 5 auch mit dem vierten Ausführungsbeispiel von 4 kombiniert werden.
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Als weitere Alternative der Erfindung kann auch das Ausführungsbeispiel von 6 mit den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 kombiniert werden, d.h. die Pumpe 38 der Saugeinheit 36 im Unterschied zum Ausführungsbeispiel von 7 außerhalb des Kühlgeräts 10 angeordnet sein.
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8 zeigt ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie im fünften Ausführungsbeispiel gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 8 unterscheidet sich von jener des sechsten Ausführungsbeispiels dadurch, dass die Saugeinheit 36 das Wasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 nicht in einen Kühlgerät-Sammelbehälter 22, sondern direkt in den zentralen Sammelbehälter 24 saugt. Bei dieser Ausführungsform ist die Pumpe 38 der Saugeinheit 36 bevorzugt außerhalb des Kühlgeräts 10 angeordnet.
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Im Übrigen entsprechen Aufbau und Funktionsweise der Kühlvorrichtung von 8 jenen des sechsten Ausführungsbeispiels von 6.
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9 zeigt ein neuntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung. Dabei sind gleiche bzw. entsprechende Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen gekennzeichnet.
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Die Kühlvorrichtung von 9 ist eine Kombination der Ausführungsbeispiele von 1 bis 3 mit dem Ausführungsbeispiel von 8. D.h. die Kühlvorrichtung weist sowohl eine Fördereinheit 25 mit einer Verdunstungseinheit 29 als auch eine Saugeinheit 36 zum Saugen von Wasser aus dem Kühleinrichtungssammler 23 in den Kühlgerät-Sammelbehälter 22 auf. Die Verdunstungseinheit 29 ist in 7 allgemein angedeutet und kann insbesondere gemäß einem der Ausführungsbeispiele von 1 bis 3 ausgestaltet sein.
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Alternativ kann das Ausführungsbeispiel von 8 auch mit dem vierten Ausführungsbeispiel von 4 kombiniert werden.
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Als weitere Alternativen der Erfindung können die in 8 und 9 dargestellten Kühlvorrichtungen zusätzlich einen Kühlgerät-Sammelbehälter 22 im oder am Kühlgerät 10 aufweisen, aus dem das (Kondensat)Wasser aus dem Kühlgerät 10 über einen Ablaufkanal in den zentralen Sammelbehälter 24 ablaufen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kühlgerät, insbes. Kompressionskältemaschine
- 12
- zu kühlende Einrichtung, z.B. Bordküche eines Flugzeuges
- 14
- Kältemittelkreislauf
- 15
- Verdichter bzw. Kompressor
- 16
- erster Wärmetauscher (Verflüssiger / Kondensator)
- 17
- Umgebungsluftstrom
- 18
- Expansionsorgan
- 19
- zweiter Wärmetauscher (Verdampfer)
- 20
- Kaltluftstrom
- 22
- Kühlgerät-Sammelbehälter
- 23
- Kühleinrichtungssammler
- 24
- zentraler Sammelbehälter
- 25
- Fördereinheit
- 26
- Saugkanal
- 27
- Pumpe
- 28
- Umgebungsluftkanal
- 29
- Verdunstungseinheit
- 30
- Sprühvorrichtung
- 31
- Wärmetauscher
- 32
- offener Behälter
- 33
- Heizelement
- 34
- Sprühvorrichtung
- 35
- erster Sensor
- 36
- Saugeinheit
- 37
- Saugkanal
- 38
- Pumpe
- 39
- zweiter Sensor
- 40
- Energieversorgung
