DE19839992A1 - Eisspeicherelement-Baueinheit mit mehreren Profilkörper-Eisspeicherelementen - Google Patents

Abstract

Eisspeicher-Baueinheit, insbesondere für eine Standklimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mehreren Eisspeicherelementen (28) mit Profilkörpern (29A, 29B, 29C, 29D) zur Bildung von Speicherräumen für ein im aufgetauten Zustand flüssiges Eisspeichermedium, das in wärmeleitende Verbindung mit einem in zumindest einem Kältemittelrohr (30) strömenden Kältemittel bringbar ist, welches Kältemittelrohr (30) in einem Aufnahmeprofilabschnitt des Profilkörpers (29A, 29B, 29C, 29D) angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein durchgehendes Kältemittelrohr (30) im Preß-Sitz in den Aufnahmeprofilen sämtlicher Profilkörper (29A, 29B, 29C, 29D) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Eisspeicher-Baueinheit, insbesondere für eine Standklimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mehreren Eisspeicherelementen mit Profilkörpern zur Bildung von Speicherräumen für ein im aufgetauten Zustand flüssiges Eisspeichermedium, das in wärmeleitende Verbindung mit einem in zumindest einem Kältemittelrohr strömenden Kältemittel bringbar ist, welches Kältemittelrohr in einem Aufnahmeprofilabschnitt des Profilkörpers angeordnet ist.

Die Eisspeicherelemente in Gestalt von Profilkörpern entsprechend der einleitend genannten Eisspeicher-Baueinheit sind als Strangpreßprofilen, beispielsweise aus Aluminium gebildet. Bislang war es üblich, die Kältemittelleitungen integral mit dem Profil der Eisspeicherelemente herzustellen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß bei Verwendung mehrerer Eisspeicherelemente die Kältemittelleitungen untereinander mehrfach und in aufwendiger Weise verbunden werden müssen, nämlich üblicherweise mittels Anschlußverschraubungen oder Alu-Verschweißungen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, eine Eisspeicher- Baueinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die kostengünstig und problemlos gefertigt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, ein durchgehendes Kältemittelrohr im Preßsitz in den Aufnahmeprofilabschnitten sämtlicher Profilkörper anzuordnen. Die Herstellung erfolgt dabei derart, daß das Kältemittelrohr in der Geometrie der Aufnahmeprofile gleichzeitig sauber angelegt wird, woraufhin der Preßsitz hergestellt wird, entweder auf einmal durch einen Preßstempel, eine extern entlang dem Kältemittelrohr geführten Walze oder einem durch dieses Rohr gezogenen Dorn mit Übermaß. Der Anschluß an den Kältemittelkreislauf kann nunmehr in einfacher Weise an lediglich zwei Verbindungsstellen mittels gängiger bewährter Anschlußtechnik ausgeführt werden. Die Anzahl möglicher Undichtigkeitsstellen wird dadurch im Vergleich zum Stand der Technik mit zahlreichen Verbindungsstellen drastisch reduziert. Außerdem entfallen Kosten für zahlreiche Verbindungselemente.

Insbesondere bei externer Anordnung des durchgehenden Kältemittelrohrs an den Profilkörpern ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß diese übereinander angeordnet sind, daß die Aufnahmeprofilabschnitte sämtliche auf derselben Seite der übereinander angeordneten Profilkörper liegen, und daß das Kältemittelrohr mäanderförmig gebildet und mit seinen Abschnitten zwischen den Mäanderwändeabschnitten in die Aufnahmeprofilabschnitte eingesetzt ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Kältemittelrohr einen umfangsmäßig geschlossenen Aufnahmeprofilabschnitt, insbesondere im Profilkörper-Innern durchsetzen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Fahrerkabine eines Lastkraftwagens mit einer Kompressionskälteanlage und mehreren Eisspeicher-Baueinheiten,

Fig. 2 eine Ansicht einer Eisspeicher-Baueinheit, umfassend vier Eisspeicher­ profilkörper vor dem Anbringen des durchgehenden Kältemittelrohrs,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch zwei Profilkörper-Eisspeicherelemente von Fig. 2 zur Verdeutlichung des Montageprozesses des Kältemittelrohrs in den Aufnahmeprofilabschnitten der Profilkörper,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht durch eine weitere Ausführungsform des Profilkörper- Eisspeicherelements mit entlang der Mittenlängsachse angeordnetem Aufnahmeprofilabschnitt für das Kältemittelrohr,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A von Fig. 4 zur Erläuterung des Montageprozesses des Kältemittelrohrs im Aufnahmeprofilabschnitt des Eisspeicherelements von Fig. 4, und

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5 nach Beendigung des Montageprozesses.

Im Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 ein Teil eines Lastkraftwagens 1 dargestellt, bei dem innerhalb einer Fahrerkabine 2 ein Fahrzeuginnenraum ausgebildet ist. Die Fahrerkabine 2 wird nach oben von einem Dach 3 und nach hinten von einer Rückwand 4 begrenzt. Innerhalb des hinteren Teils der Kabine ist eine horizontale Trennwand 5 vorgesehen, wie sie als Liegefläche zur Aufteilung von Schlafkojen in einem Lastkraftwagen des Fernverkehrs üblich ist, bei dem der hintere Teil der Fahrerkabine 2 als Schlafkabine 6 ausgebildet ist.

In einem Motorraum 7 des Lastkraftwagens 1 ist ein Kompressor 8 angeordnet, der mittels einer Magnetkupplung 9 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor des Fahrzeugs über Keilriemen verbindbar ist. Der Kompressor 8 ist in einen ersten Kältemittelkreislauf eingebunden, wobei er über eine Vorlaufleitung 11 mit einem Verflüssiger 10, einem Sammler 12 und einem ersten Verdampfer 13 mit Expansionsorgan verbunden ist. Das im ersten Kältemittelkreislauf kursierende Kältemittel wird vom ersten Verdampfer 13 über eine Rücklaufleitung 14 zum Kompressor 8 zurückgeleitet.

Zwischen Sammler 12 und erstem Verdampfer 13 ist ein Umschaltventil 15 vorgesehen, bei dem von der Vorlaufleitung 11 eine Zweig-Vorlaufleitung 16 abzweigt, die zu einem zweiten Kältemittelkreislauf gehört. In diesen zweiten Kältemittelkreislauf sind eine oder mehrere Eisspeicher-Baueinheiten integriert, welche jeweils aus einem zweiten Verdampfer mit Expansionsorgan mit damit in Kontakt befindlichem Eisspeicher bestehen. Eine erste Eisspeicher-Baueinheit 17 ist im Bereich der Rückwand 4 des Lastkraftwagens 1 angeordnet. Das über die Zweig-Vorlaufleitung 16 zuströmende Kältemittel kann über eine Zweigleitung 18, parallel oder alternativ mittels eines oder weiterer nicht dargestellter Umschaltventile zu einer zweiten Eisspeicher-Baueinheit 19 und einer dritten Eisspeicher- Baueinheit 21 geleitet werden. Die zweite Eisspeicher-Baueinheit 19 ist dabei in der horizontalen Trennwand 5 im Bereich der Schlafkabine 6 vorgesehen.

Die dritte Eisspeicher-Baueinheit 21 ist im Bereich des Daches 3 vorgesehen. Sie steht über eine weitere Zweigleitung 18 in Verbindung mit der Zweig-Vorlaufleitung 16 des Kältemittels. Die Eisspeicher-Baueinheiten 17, 19 bzw. 21 sind an eine gemeinsame Rücklaufleitung 22 angeschlossen, welche ihrerseits mit der Rücklaufleitung 14 des Kältemittels zum Kompressor 8 verbunden ist. Ein in der Rücklaufleitung 22 angeordnetes Rückschlagventil 27 unterbindet dabei das Zurückströmen von Kältemittelgas zu den Eisspeicher-Baueinheiten 17, 19 bzw. 21 und das dortige Auskondensieren.

Die Eisspeicher-Baueinheit 17 ist in einem Aufnahmeraum 23 angeordnet, welcher von der Rückwand 4 der Fahrerkabine 2 und einer davor mit Abstand angeordneten Zwischenwand 24 vorgesehen ist. Wahlweise kann die Eisspeicher-Baueinheit auch in einen Ausschnitt der Rückwand eingesetzt werden. Ebenso sind die optional oder alternativ vorgesehene Eisspeicher-Baueinheit 21 im Dachbereich und die weitere optional oder alternativ vorgesehene Eisspeicher-Baueinheit 19 im Bereich der horizontalen Trennwand 5 jeweils in einem Aufnahmeraum 23 vorgesehen, der durch eine Doppelwandigkeit hergestellt wird.

Die Aufnahmeräume 23 sind jeweils durch einen Eintritt 23A und einen Austritt 23 B mit der Fahrerkabine 2 verbunden, so daß eine Luftströmung durch den doppelwandigen Aufnahmeraum 23 stattfinden kann. Diese Luftdurchströmung, die entweder durch Konvektion aufgrund der temperaturbedingten Dichteunterschiede der Luft in der Fahrerkabine 2 stattfindet oder aber durch ein optional vorgesehenes Gebläse 25 zwangsweise stattfindet, kann mittels eines Absperrorgans 26 geregelt werden. Das Absperrorgan 26 ist beispielsweise als schwenkbare Klappe ausgebildet, welche beispielhaft am oberen Ende des Aufnahmeraums 23 für die Eisspeicher-Baueinheit 17 dargestellt ist. Die Klappe kann manuell oder motorisch betätigt werden und durch entsprechende andere Absperrorgane, wie verschiebbare Gitter oder Schieber ersetzt werden. Auch wenn dies in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, versteht sich, daß auch die anderen Aufnahmeräume 23 für die Eisspeicher-Baueinheiten 19 bzw. 21 jeweils mit einem entsprechenden Absperrorgan und/oder einem Gebläse ausgestattet sein können. Durch den Eintritt 23A strömt Luft entsprechend dem Pfeil A in den Aufnahmeraum 23, wird an der betreffenden Eisspeicher-Baueinheit 17, 19 bzw. 21 vorbeigeleitet und dabei abgekühlt und verläßt durch die Austrittsöffnungen 23B entsprechend dem Pfeil B als abgekühlte Luft die Aufnahmeräume 23 in Richtung zur Fahrerkabine 2.

Die Anlage ist vorzugsweise so ausgelegt, daß der Kompressor 8 genügend Leistung aufweist, um auch bei großem Kältebedarf während des Betriebes des Fahrzeugmotors nicht nur genügend Kälteleistung für den ersten Verdampfer 13 zur normalen Abkühlung der Fahrerkabine 2 während der Fahrt bereitzustellen, sondern zusätzlich einen oder mehrere der Eisspeicher-Baueinheiten 17, 19, 21 durch Umwandlung von Wasser in Eis aufzuladen, so daß bei einer anschließenden Pause durch eine einfache Durchströmung der betreffenden Aufnahmeräume 23 mit Luft eine Abkühlung der Fahrerkabine 2 erreicht werden kann. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Fahrer während seiner Ruhe- bzw. Schlafpausen auch in wärmeren Ländern ein angenehmes Klima in der Fahrerkabine 2 vorfindet.

Die Eisspeicher-Baueinheiten 17, 19, 21 umfassen beispielsweise vier Eisspeicherelemente 28, wie in Fig. 2 gezeigt. Als Bezugszahl wurde dabei exemplarisch die 17 verwendet. Die Eisspeicher-Baueinheit umfaßt außerdem ein nicht dargestelltes Gehäuse, in welches die Eisspeicherelemente 28 eingesetzt sind, wobei das Gehäuse idealerweise als Isoliergehäuse ausgeführt ist. Die Eisspeicherelemente 28 sind über- bzw. nebeneinander liegend angeordnet und umfassen jeweils einen Profilkörper 29A, 29B, 29C, 29D, dessen Profilelemente zum Teil zur gegenseitigen Verrastung der Profilkörper bzw. Eisspeicherelemente ausgelegt sind, wie aus Fig. 3 hervorgeht. Die Eisspeicherelemente 28 stehen beidseitig in Kontakt mit jeweils einem erfindungsgemäß einstückig gebildeten mäanderförmigen Kältemittelrohr 30, 30'. Wie nachfolgend im einzelnen erläutert, steht jedes Kältemittelrohr 30, 30' im Preßsitzkontakt mit den Profilkörpern, und zwar in Aufnahmeprofilabschnitten der Profilkörper, die speziell gebildet sind, um das verformte, ursprünglich im Querschnitt kreisrunde Kältemittelrohr 30, 30' nach einer Verformung dauerhaft aufzunehmen, wie nachfolgend erläutert.

Die Profilkörper 29A, 29B, 29C, 29D bestehen vorzugsweise aus einem Strangpreßprofil aus Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium und können je nach Bedarf auf die benötigte Länge abgeschnitten werden. Die Profilkörper 29A, 29B, 29C, 29D basieren auf einem kreisförmigen Rohr, das sowohl am Innenumfang wie am Außenumfang mit unterschiedlich ausgebildeten Rippen versehen ist, um einerseits einen optimalen Wärmeübergang mit der Umgebung bzw. dem im Speicherraum 34, 34' im Profilinnern befindlichen Eisspeichermedium zu schaffen, und um andererseits eine gegenseitige Verklipsung der Profilkörper in einfacher Weise zu gewährleisten. Im Innern umfassen die Profilkörper 29A, 29B, 29C, 29D z. B. vier vom Innenumfang aufeinanderzuverlaufende, mit ihren freien Enden voneinander beabstandete Innenrippen 33 sowie eine Vielzahl von außen angeordneten Rippen einschließlich solchen Rippen, die zur gegenseitigen Verrastung der Profilkörper dienen. Zu diesen Rippen gehört eine Haken- Rippenanordnung 31, von denen jeweils eine Rippe von dem einen Profilkörper und eine weitere Rippe von dem anderen Profilkörper vorsteht und komplementär gebildete Hakenenden aufweist, und eine Nut-Steg-Rippenanordnung 32 mit einer stegförmigen Rippe und einer eine Aufnahmenut festlegenden Rippe. Diese beiden Rippenanordnungen sind, wie aus Fig. 3 hervorgeht, beidseits von Mantellinien der Profilkörper 29A, 29B angeordnet, an welchen Mantellinien die beiden Profilkörper 29A, 29B aneinander anliegen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird jedes mäanderförmig gebildete Kältemittelrohr 30, 30' zur Montage der Einheit aus Kältemittelrohren und Profilkörpern seitlich an die Profilkörper herangeführt und, wie aus dem rechten oberen Teil von Fig. 3 hervorgeht, in einen seitlich an den Profilkörpern gebildeten Aufnahmeprofilabschnitt 35, 35' eingeführt, der im Querschnitt als seitlich auf einer Teilellipse gebildet ist. Wie aus dem unteren Teil von Fig. 3 hervorgeht, wird daraufhin beim Fertigungsprozeß eine Walze 36 von außen an das Kältemittelrohr 30 angestellt und unter Drehung um ihre Längsmittenachse und Preßanlage an dem Kältemittelrohr 30 sowie gegen den Außenrand des Aufnahmeprofilabschnitts 35 relativ entlang diesem geführt, wodurch das Kältemittelrohr 30 in den Aufnahmeprofilabschnitt 35 durch Einwalzen verpreßt wird, woraufhin die nach außen freiliegende Seite des Kältemittelrohrs 30 einen flachen Verlauf aufweist, wie in Fig. 3 auf der linken Seite für das Kältemittelrohr 30' gezeigt. Wahlweise wird das Kältemittelrohr 30 in einem Arbeitsschritt durch einen Preßstempel über die ganze Rohrlänge eingepreßt. Auch eine Schrumpfverbindung durch Zusammenfügen des erwärmten Aufnahmeprofil­ abschnitts 35 und ggf. zusätzlich abgekühlten Kältemittelrohres 30 ist optional möglich.

Eine alternative Anordnung des Kältemittelrohrs, und zwar innerhalb des Profilkörpers 29C ist in Fig. 4 gezeigt. Dieser Profilkörper 29C weist anstelle der mit ihren freien Enden voneinander beabstandeten Innenrippen 33 beispielsweise vier derartige Innenrippen 33' auf, die einstückig mit einem zentralen Innenrohr 37 verbunden sind. Wie aus den Schnittdarstellungen gemäß Fig. 5 und 6 hervorgeht, erfolgt die Vereinigung des Kältemittelrohrs 30'' mit dem Innenrohr 37 dadurch, daß erstgenanntes in letztgenanntes eingeführt wird, was deshalb möglich ist, weil der Außendurchmesser des Kältemittelrohrs 30'' kleiner ist als der Innendurchmesser des Innenrohrs 37. Daraufhin wird ein Dorn 38 mit Übermaß in bezug auf den Innendurchmesser des Kältemittelrohrs 30' durch dieses gezogen, wodurch das Kältemittelrohr 30'' aufgeweitet und dadurch mit dem Innenrohr 37 dauerhaft verpreßt wird. Ebenso denkbar ist eine hydraulische oder pneumatische Aufweitung durch Überdruck im Kältemittelrohr 30'' oder eine Schrumpfverbindung durch Erwärmen des Profilkörpers 29C sowie ggf. durch zusätzliches Abkühlen des Kältemittelrohres 30'.

Bezugszeichenliste

1

Lastkraftwagen

2

Fahrerkabine

3

Dach

4

Rückwand

5

(horizontale) Trennwand

6

Schlafkabine

7

Motorraum

8

Kompressor

9

Magnetkupplung

10

Verflüssiger

11

Vorlaufleitung

12

Sammler

13

Verdampfer

14

Rücklaufleitung

15

Umschaltventil

16

Zweig-Vorlaufleitung

17

Eisspeicher-Baueinheit

18

Zweigleitung

19

Eisspeicher-Baueinheit

20

Zweigleitung

21

Eisspeicher-Baueinheit

22

Rücklaufleitung

23

Aufnahmeraum

23

A Eintritt (zu

23

)

23

B Austritt (zu

23

)

24

Zwischenwand

25

Gebläse

26

Absperrorgan

27

Rückschlagventil

28

Eisspeicherelement

29

A, B, C, D Profilkörper

30

,

30

',

30

'' Kältemittelrohr

31

Hakenrippenanordnung

32

Nut-Steg-Rippenanordnung

33

,

33

' Innenrippen

34

,

34

' Speicherraum

35

,

35

' Aufnahmeprofilabschnitt

36

Walze

37

Innenrohr

38

Dorn

Claims (5)

1. Eisspeicher-Baueinheit, insbesondere für eine Standklimaanlage eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus mehreren Eisspeicherelementen (28) mit Profilkörpern (29A, 29B, 29C, 29D) zur Bildung von Speicherräumen (34, 34') für ein im aufgetauten Zustand flüssiges Eisspeichermedium, das in wärmeleitende Verbindung mit einem in zumindest einem Kältemittelrohr (30, 30', 30'') strömenden Kältemittel bringbar ist, welches Kältemittelrohr (30, 30', 30'') in einem Aufnahmeprofilabschnitt (35, 35') des Profilkörpers (29A, 29B, 29C, 29D) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein durchgehendes Kältemittelrohr (30, 30', 30'') im Preß-Sitz in den Aufnahmeprofilen (35, 35') sämtlicher Profilkörper angeordnet ist.

2. Eisspeicher-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkörper (29A, 29B, 29C, 29D) übereinander angeordnet sind, daß die Aufnahmeprofilabschnitte (35, 35') sämtliche auf derselben Seite der übereinander angeordneten Profilkörper (29A, 29B, 29C, 29D) liegen, und daß das Kältemittelrohr (30, 30', 30'') mäanderförmig gebildet und mit seinen Abschnitten zwischen den Mäanderwendeabschnitten in die Aufnahmeprofilabschnitte (35, 35') eingesetzt ist.

3. Eisspeicher-Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittelrohr (30, 30', 30'') einen umfangsmäßig geschlossenen Aufnahmeprofilabschnitt (37), insbesondere im Profilkörper-Innern durchsetzt.

4. Eisspeicher-Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittelrohr (30, 30', 30'') in die Aufnahmeprofilabschnitte (35, 35') eingewalzt bzw. verpreßt ist.

5. Eisspeicher-Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittelrohr (30, 30', 30'') durch Aufweitung mittels eines Dorns (38) mit dem Aufnahmeprofilabschnitt (37) verbunden ist, bzw. mittels Aufweitung durch pneumatischen oder hydraulischen Überdruck oder durch eine Schrumpfverbindung.