PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69107799T2 07.09.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0487223
Titel Verdampfungskühler.
Anmelder DSB Engineering Ltd., Dania, Haifa, IL
Erfinder Vinokurov, Lev, Rishon Lezion, IL
Vertreter H. Weickmann und Kollegen, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69107799
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IT, LI, LU, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 04.11.1991
EP-Aktenzeichen 913101754
EP-Offenlegungsdatum 27.05.1992
EP date of grant 01.03.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.09.1995
IPC-Hauptklasse F24F 6/04
IPC-Nebenklasse B60H 3/00   F24F 5/00   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Umgebungskühlvorrichtungen und betrifft insbesondere Verdampfungskühler.

Systeme zum Kühlen oder sonstigen Steuern der Umgebungsbedingungen sind bekannt. Insbesondere Klimaanlagen sind weitverbreitet und werden durch Einziehen warmer Luft und Ausstoßen kühler trockener Luft in eine üblicherweise geschlossene Umgebung betrieben.

Ein Nachteil von Klimaanlagen besteht darin, daß sie zwar die Luft in einer geschlossenen Umgebung effektiv auf eine angenehme Temperatur kühlen können, daß sie jedoch gleichfalls die Feuchtigkeit der Luft verringern, wodurch dieser relativ trokkenen Luft ausgesetzte Personen an Halsschmerzen, Kopfschmerzen und weiteren, damit zusammenhängenden Beschwerden leiden. Ferner sind Klimaanlagen in Herstellung und Betrieb im allgemeinen teuer.

Von Klimaanlagen unterscheiden sich Verdampfungskühler, welche unter heißen und trockenen Klimabedingungen am effektivsten sind. Verdampfungskühler, welche auch als Kühlvorrichtungen der Wüste (desert cooler) bezeichnet werden, funktionieren durch das Einziehen trockener Luft, das beträchtliche Anheben von deren Feuchtigkeitsgehalt und die Wiederabgabe der feuchten Luft in die Umgebung. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt der in den Kühler hineingezogenen Luft angehoben wird, sinkt deren Temperatur.

Bei einem Verdampfungskühlertyp ist ein Gebläse in Strömungsrichtung nach einem wasserabsorbierenden Element oder in der "Feuchtzone" angeordnet. Die absorbierenden Polster, Bausche oder Gewebe werden für gewöhnlich aus einem Medium erzeugt, welches sehr wasserabsorbierend ist, aus welchem es jedoch schwierig ist, Wasser unter Anwendung eines Druckunterschieds, z.B. durch einen Luftverdichter, zu entfernen. Deshalb ist eine relativ starke Luftströmung über die Absorberelemente erforderlich, um das von diesen zurückgehaltene Wasser in die Atmosphäre freizusetzen. Es wäre also wünschenswert, eine Luftkühlvorrichtung des Verdampfertyps bereitzustellen, bei welcher die Wasserverdampfung über die Absorptionselemente vergrößert werden kann.

Es wurde auch herausgefunden, daß wasserabsorbierende Polster dazu neigen, ungleichförmig auszutrocknen, insbesondere an einem oberen Abschnitt eines absorbierenden Polsters, was zur Zerstörung des Polsters und allgemein zur fortschreitenden Verschlechterung des Polsters während des Gebrauchs führen kann. Es wäre auch wünschenswert, einen Verdampfungskühler bereitzustellen, welcher die absorbierenden Polster kontinuierlich und gleichmäßig feucht halten kann. Die vorliegende Erfindung erfüllt diese Anforderungen.

Eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung umfaßt ein Gehäuse; eine Mehrzahl von in dem Gehäuse angeordneten, im wesentlichen parallelen Platten, wobei die Mehrzahl der Platten eine Mehrzahl von parallelen Luftwegen zwischen den Platten festlegt; eine Mehrzahl von an wenigstens einer Seite jeder der Platten angebrachten und parallel zu einer Luftströmungsrichtung angeordneten Abstandelementen, wobei die Abstandelemente in Kontakt mit benachbarten Platten sind, wodurch die Breite jedes Luftwegs der Mehrzahl von Luftwegen durch die Dicke der Abstandelemente bestimmt ist; ein Mittel zum Zuführen einer Verdampfungsflüssigkeit zu der Mehrzahl von Platten; und ein Mittel zum Anlegen eines Druckgradienten über die Mehrzahl von parallelen Luftwegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten flüssigkeitsabsorbierend sind und verdichtete Fasern umfassen, welche Kapillarkanäle in den Platten zum Ziehen von Flüssigkeit durch die Platten bilden und eine Mehrzahl von Poren in den Platten in Verbindung mit den Kapillarkanälen zum Verdampfen von Flüssigkeit von den Platten bilden, wobei die Mehrzahl von Luftwegen die Poren schneidet und mit diesen in Verbindung steht; und die Abstandelemente porös sind und in Fluidverbindung mit wenigstens einer Seite jeder der Platten und mit benachbarten Platten zum Übertragen von Flüssigkeit zwischen den Platten angebracht sind, wobei die Abstandelemente derart bemessen sind, daß die Mehrzahl von Platten durch die Abstandelemente mit Abstand ausreichend nahe aneinander derart angeordnet sind, daß die Geschwindigkeit von in die Mehrzahl von Luftwegen eintretender Luft vergrößert ist und daß der Luftdruck entlang derselben verringert ist, wenn ein Druckgradient über die Luftwege angelegt ist, um dadurch die Verdampfungsrate der Flüssigkeit zu vergrößern und die Flüssigkeit aus den Poren zu entfernen.

Im folgenden wird eine Anzahl von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Figur 1 eine teilweise weggebrochene, perspektivische Darstellung eines Verdampfungskühlers ist, welcher entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und betrieben wird;

Figur 2 eine Darstellung eines in dem Kühler von Figur 1 verwendeten Befeuchtungselements ist;

Figur 3A eine teilweise weggebrochene Vorderansicht eines Verdampfungskühlers ist, welcher entsprechend einer alternativen Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist;

Figur 3B ein Querschnitt des Kühlers von Figur 3A entlang der Linie B-B ist;

Figur 3C eine schematische Darstellung einer Wasserversorgungsanordnung für den in Figur 3A gezeigten Kühler ist;

Figur 3D eine schematische Darstellung einer alternativen Wasserversorgungsanordnung für den in Figur 3A dargestellten Kühler ist;

Figur 3E eine schematische Darstellung eines in dem Kühler der Figuren 3A und 3B verwendeten, großformatigen Kühlelements und einer Wasserversorgung dafür ist;

Figur 3F eine schematische Ansicht eines weiteren, in dem Kühler der Figuren 3A und 3B verwendbaren, großformatigen Kühlelements und einer Wasserversorgung für dieses ist;

Figur 4A eine teilweise weggebrochene Vorderansicht eines Verdampfungskühlers ist, welcher gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist;

Figur 4B ein Querschnitt des Kühlers von Figur 4A entlang der Linie B-B ist;

Figur 4C ein Querschnitt des Kühlers von Figur 4A entlang der Linie C-C ist;

Figur 5A ein Querschnitt in Seitenansicht einer Kühlereinheit ist, welche gemäß einer alternativen Ausführungsform dieser Erfindung aufgebaut ist;

Figur 5B eine teilweise weggebrochene perspektivische Teilansicht eines vorderen Abschnitts der Kühlereinheit von Figur 5A ist;

Figur 6A ein Querschnitt in Seitenansicht einer Kühlereinheit ist, welche gemäß einer zusätzlichen Ausführungsform dieser Erfindung aufgebaut ist;

Figur 6B eine teilweise weggebrochene, perspektivische Teilansicht eines vorderen Abschnitts einer Kühlereinheit ist, welche derjenigen von Figur 6A ähnelt;

Figur 7 eine schematische Darstellung einer in einem Kraftfahrzeug angebrachten Kühlvorrichtung ist, die gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist und betrieben wird;

Figur 8 eine schematische Darstellung einer Wasserversorungsanordnung für die in Figur 7 dargestellte, in dem Fahrzeug angebrachte Kühleinheit ist;

Figur 9 eine schematische Darstellung einer alternativen Wasserversorgungsanordnung für die in Figur 7 dargestellte, in dem Fahrzeug angebrachte Kühlereinheit ist;

Figur 10 eine alternative Ausführungsform einer Kühlereinheit zeigt, welche gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist und betrieben wird;

Figur 11 eine schematische Darstellung einer alternativen, horizontalen Anordnung der Kühlplatten zwischen zwei Speichern ist;

Figur 12 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen, vertikalen Anordnung der Kühlplatten ist, welche von oben mit Flüssigkeit versorgt werden; und

Figur 13 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform der vertikal angeordneten Kühlplatten ist, welche von oben mit Flüssigkeit versorgt werden.

In Figur 1 ist ein allgemein mit 10 bezeichneter Verdampfungskühler dargestellt, welcher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung aufgebaut ist und betrieben wird.

Der Kühler 10 umfaßt ein Gehäuse 12, welches einen Lufteinlaß 14 festlegt, welchem eine Lufttransportvorrichtung 16, vorzugsweise ein Gebläse, zugeordnet ist, welches über einen mit einem Motor 20 zusammenhängenden Schalter 18 betrieben wird.

Das Gebläse 16 zieht im Betrieb Luft durch den Einlaß 14 und durch einen diesem zugeordneten Filter 15 in den Kühler und leitet die Luft durch ein Befeuchtungselement 22, wobei die aus dem Kühler 10 entlassene Luft durch ein Auslaßgitter 24 austritt. Es ist zu beachten, daß der Kühler 10 vorzugsweise für die Verwendung in warmen und trockenen Umgebungen vorgesehen ist und dazu betrieben wird, die Feuchtigkeit der durch den Einlaß 14 eingezogenen Luft durch Leiten der Luft über ein Befeuchtungselement 22 zu erhöhen. Wenn die feuchte Luft durch das Element 22 geleitet wird, sorgt die vergrößerte Feuchtigkeit der Luft dafür, daß sie abkühlt, worauf sie aus dem Auslaßgitter 24 als kühle, relativ feuchte Luft austritt.

Trotzdem die durch die Kühlereinheit 10 geleitete und von dieser gelieferte Luft kühl ist, ist zu beachten, daß die relativ hohe Feuchtigkeit derselben von einer sich in der Nähe der Einheit aufhaltenden Person als übermäßig empfunden werden kann. Deshalb ist ein Regler 21 vorgesehen, welcher durch Drehen eines Handbetätigungselements 23 eingeschaltet wird, um es in die Kühleinheit gezogener, warmer und trockener Luft zu ermöglichen, unter Umgehung des Elements 22 direkt zu dem Auslaß 24 geliefert zu werden. Die relative Feuchtigkeit der aus dem Auslaß 24 austretenden Luft wird deshalb auf ein akzeptierbares Niveau verringert, wobei jedoch die Temperatur der Luft geringfügig erhöht ist.

Wie in Figur 2 gezeigt ist, umfaßt das Befeuchtungselement 22 eine Mehrzahl paralleler Platten 26, auf denen eine Mehrzahl von parallelen Abstandelementen 28 zwischen den Platten ausgebildet ist. Die Abstandelemente können als parallele Rippen an wenigstens einer Seite der Absorberplatten ausgebildet sein. Eine gegenwärtig bevorzugte Form der Abstandelemente besteht aus dünnen, langgestreckten Streifen gepreßten Glasfasermaterials in engem Fluidkontakt mit der Oberfläche einer Plattenseite, welche vorzugsweise an der Absorberplatte anhaften, um Fluid von der einen Absorberplatte zu den eine benachbarte Absorberplatte berührenden Abstandelementen leiten zu können. Die Platten 26 sind aus festem, wasserabsorbierendem Material gebildet. Obwohl irgendein geeignetes Erzeugnis für die Platten 26 verwendet werden kann, sind die Platten 26 vorzugsweise aus gepreßten, feinen Glasfasern gebildet, welche Kapillarkanäle durch die Absorberplatten und Oberflächenporen bilden. Wenn das Element 22, wie in Figur 1 dargestellt, in einem Wasserspeicher 32 angeordnet wird, neigen die Platten dazu, Wasser nach oben zu ziehen, und bilden deshalb mit 30 bezeichnete Wasserdurchlaßwege.

Mit 34 bezeichnete Luftwege sind zwischen Platten 26 gebildet und schneiden Wasserwege 30 und stehen in Verbindung mit Wasserwegen 30. Wenn durch das Gebläse 16 Luft über das Element 22 geblasen wird, wird sie entlang der Wege 34 geleitet und bewirkt die teilweise Verdampfung von Wasser von den Platten 26, wobei die relative Feuchtigkeit der durch diese gehenden Luft deshalb sehr hoch wird, wobei ein typischer Wert 95 % ist.

Die Platten 26 sind mit relativ geringem Abstand voneinander angeordnet. Aufgrund der dadurch gebildeten Einschnürung der Luftwege 34 wird zusammen mit einem Luftdruckabfall die Geschwindigkeit der durch diese gehenden Luft vergrößert. Dies ist der bekannte Bernoulli-Effekt. Die Vergrößerung der Luftströmungsgeschwindigkeit und die resultierende Verringerung des Luftdrucks bewirken eine Vergrößerung der Verdampfungsgeschwindigkeit von Feuchtigkeit aus den Platten 26 in die Luftströmung und eine entsprechende Vergrößerung der Rate, mit welcher Wasser nach oben in die Platten gezogen wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gebläse 16 in Strömungsrichtung oberhalb eines Befeuchtungselements 22 in der "Trocken"-Zone angeordnet. Dies unterscheidet sich von herkömmlichen Kühlvorrichtungen, bei welchen das Gebläse in Strömungsrichtung nach dem Befeuchtungselement in der "Naß"-Zone angeordnet ist. Durch das Anordnen in der Trokkenzone ist das Gebläse 16 nicht den Problemen ausgesetzt, welche anderenfalls durch den Betrieb unter den sehr feuchten Bedingungen in der Naßzone verursacht werden könnten.

Der Wasserspeicher 32 umfaßt einen Wassereinlaß 35, wobei auch eine mit 37 bezeichnete Wasserpegelmeßeinrichtung vorgesehen ist.

Der dargestellten Ausführungsform gemäß ist ferner eine schematisch bei 36 dargestellte Vorrichtung zum Hinzufügen negativer Ionen zu der durch den Kühler 10 gehenden Luft vorgesehen. Es wurde herausgefunden, daß das Hinzufügen negativer Ionen in eine Umgebung für Personen in dieser Umgebung einen vorteilhaften therapeutischen Effekt hat.

Mit 38 bezeichnete und der Vorrichtung 36 zugeordnete Elektroden sind in Strömungsrichtung nach dem Element 22 angeordnet. Es ist zu beachten, daß aufgrund der sehr großen Feuchtigkeit der durch das Element 22 gehenden Luft die Dielektrizitätskonstante der Luft relativ zu derjenigen trockener Luft hoch ist und daß deshalb die erforderliche Energie kleiner sein kann als es sonst erforderlich wäre.

In den Figuren 3A und 3B ist ein allgemein mit 40 bezeichneter Verdampfungskühler dargestellt, welcher gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist.

Der Kühler 40 ist dem in Figur 1 dargestellten Kühler 10 im allgemeinen ähnlich. Ahnliche Bauteile sind deshalb durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und im folgenden nicht speziell beschrieben.

Der Kühler 40 ist zum permanenten Anbringen an einer Wand oder jeder anderen geeigneten festen Oberfläche bestimmt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist ein mit 42 bezeichneter Wassereinlaßkanal vorgesehen, über welchen die Einheit mit einer Wasserversorgung (nicht dargestellt) verbindbar ist.

Dem Fachmann ist es klar, daß das Gebläse 16 (Figur 1) nicht notwendigerweise innerhalb des Gehäuses 12 (Figur 1) angeordnet sein muß. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung wird das Gebläse 16 in einem von dem Gehäuse 12 entfernten, gesonderten Gehäuse angeordnet und steht mit dem Gehäuse 12 über einen Kanal (nicht dargestellt) in Verbindung.

Obwohl ein einzelner Auslaß 24 dargestellt ist, kann der Kühler 40 gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung ein zentrales Kühlsystem für ein Gebäude, z.B. ein Wohnhaus oder ein Bürogebäude, bilden, wobei eine Mehrzahl ähnlicher Auslässe in jedem Raum des Gebäudes vorgesehen sein kann und ein einzelnes Befeuchtungselement 22 zentral oder an jedem Auslaß ein einzelnes Element vorgesehen sein kann.

Figur 3C zeigt eine schematische Darstellung einer Wasserversorgungsanordnung für den in Figur 3A gezeigten Kühler. Eine Wasserversorungsleitung 44 bildet einen mit einem Speicher 32 verbundenen Auslaß. Ein entlang der Versorgungsleitung 44 angeordnetes Magnetventil 46 steht mit einem ersten und einem zweiten, mit 50 bzw. 52 bezeichneten Tiefensensor in Verbindung, welche in dem Speicher 32 angebracht sind.

Wenn der Wasserpegel in dem Speicher den ersten Sensor 50 erreicht, wird zu dem Magnetventil 46 ein Schließsignal gesendet. Wenn der Wasserpegel jedoch unter den zweiten Sensor 52 fällt, wird zu dem Magnetventil 46 ein Öffnungssignal gesendet, wodurch der Speicher wieder aufgefüllt wird. Es wird dem Speicher somit Wasser zugeführt, bis der Wasserpegel den Sensor 50 erreicht, worauf die Wasserzuführung wiederum gestoppt wird.

In Figur 3D ist eine alternative Wasserversorgungsanordnung für den in Figur 3A gezeigten Kühler schematisch dargestellt. Gemäß der dargestellten Ausführungsform bleibt ein Ventil 48 kontinuierlich offen. Es ist ein Schwimmer 54 vorgesehen, welcher an einem an dem Auslaß einer Versorgungsleitung 44 vorgesehenen Ventil 56 befestigt ist. Beim Ansteigen des Wasserpegels auf ein vorbestimmtes Niveau steigt auch der Schwimmer 54, bis das Ventil 56 schließlich geschlossen wird, wodurch ein weiteres Einströmen von Wasser in den Speicher 32 verhindert wird. Wenn der Wasserpegel sinkt, wird das Ventil 56 wieder geöffnet.

In den Figuren 3E und 3F sind zwei alternative Ausführungsformen von Kühlern dargestellt, welche dem Kühler 40 ähneln, jedoch in größerem Maßstab gebaut sind, welcher z.B. für industrielle Zwecke erforderlich sein kann. Der erforderlichen Abgabe entsprechend kann ein großformatiges Befeuchtungselement vorgesehen sein, welches allgemein durch das Bezugszeichen 121 bezeichnet ist.

Aufgrund der vergrößerten Luftströmung und deshalb der verstärkten Verdampfung von Wasser von dem großformatigen Element 121, muß diesem Wasser mit einer Geschwindigkeit zugeführt werden, welche größer ist als in dem Fall, in welchem es in einen einzelnen Wasserspeicher eingetaucht wäre, wie bei anderen kleinformatigeren Ausführungsformen der Erfindung. Dementsprechend ist eine Mehrzahl von Wasserspeichern vorgesehen. Insbesondere in Figur 3E ist gezeigt, daß das großformatige Befeuchtungselement 121 aus einer Mehrzahl von modularen Elementen 123 besteht. Die Elemente 123 sind aufeinander gestapelt, wobei jedes teilweise in einen Wasserspeicher 126 eingetaucht ist. Ein Wasserversorgungsrohr 128 führt jedem der Speicher Wasser zu und umfaßt ein Ventil 130, welches dazu betreibbar ist, die Wasserströmung in die Speicher in einer zu der in Figur 3D gezeigten Weise ähnlichen Weise zuzulassen, wenn der Wasserpegel darin erschöpft wird.

In Figur 3F umfaßt das großformatige Befeuchtungselement 121 eine einzelne Mehrzahl von relativ großen, vertikal angeordneten Platten 132. Es ist ein mit 134 bezeichneter oberer und ein mit 136 bezeichneter unterer Wasserspeicher und ein dazwischenliegender Wasserspeicher 138 vorgesehen. Wie dargestellt, gehen die einzelnen Platten 132 durch den oberen und den dazwischenliegenden Speicher 134 bzw. 138. Obwohl Spalte in den Speichern 134 und 138, durch welche die Platten 132 hindurchgehen, gegen Leckage abgedichtet sind, wird immer noch Wasser an beiden Seiten des Speichers zur Absorption durch die Platten 132 geliefert, wo dies machbar ist. Es ist deshalb anzumerken, daß der Speicher 134 zum Zuführen von Wasser zu einem oberen Abschnitt 140 des Elements 121 betrieben wird und der Speicher 138 zum Zuführen von Wasser zu einem oberen Abschnitt 140 und einem unteren Abschnitt 142 des Elements 121 betrieben wird.

Gemäß der dargestellten Ausführungsform wird jedem der drei Speicher Wasser durch ein Versorgungsrohr 144 zugeführt, wobei ein Sensor 137 zum Erfassen des Wasserpegels in dem Speicher 136 vorgesehen ist, welcher zum Erfassen eines ein Ventil 139 entsprechend dem erfaßten Wasserpegel öffenden oder schließenden Signals betrieben wird. Ferner ist ein zwischen dem oberen Speicher 134 und dem zwischenliegenden Speicher 138 eine Verbindung herstellender Überlauf 146 und ein Überlauf 148 vorgesehen, welcher eine Verbindung zwischen dem Speicher 138 und dem unteren Speicher 136 herstellt.

Es ist zu beachten, daß in jeder in den Figuren 3E und 3F gezeigten Anordnungen die Anzahl der Speicher und im Falle von Figur 3E die Anzahl der modularen Elemente 123 nicht auf die dargestellte Anzahl begrenzt ist und bedarfsweise erhöht werden kann.

In den Figuren 4A, 4B und 4C ist ein allgemein mit 60 bezeichneter Verdampfungskühler dargestellt, welcher entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist. Der Kühler 60 ähnelt im allgemeinen dem in den Figuren 3A und 3B dargestellten Kühler 40, wobei er sich von diesem jedoch dadurch unterscheidet, daß er kompakter ist und deshalb als tragbare, persönliche Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Den in den Figuren 3A und 3B dargestellten Teilen ähnliche Teile sind durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und werden im folgenden nicht ausführlich beschrieben.

In den Figuren 5A und 5B ist eine allgemein mit 70 bezeichnete Kühleinheit dargestellt, welche gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Kühleinheit 70 umfaßt ein Gehäuse 72 mit einem Lufteinlaß 74 und einem Luftauslaß 76.

Stromabwärts des Einlasses 74 ist ein Filter 78 vorgesehen. In der Nähe des Filters 78 und stromaufwärts des Befeuchtungselements 22 (wie in Figur 2 dargestellt und in dieser detailliert beschrieben) ist ein Verdampfer 80 vorgesehen, welcher einen Teil einer Klimaanlage bildet. Der Verdampfer 80 ist betriebsmäßig (durch nicht dargestellte Mittel) mit einem Kondensator 82 verbunden. Ein Kompressor ist bei 87 dargestellt.

Ein von einem Motor 86 angetriebenes Gebläse 84 ist zum Hineinziehen von Luft durch den Einlaß 74 betreibbar. Wenn die Luft über den Verdampfer 80 zirkuliert und deshalb gekühlt wird, sammelt sich in dem Speicher 88 auf der Oberfläche des Verdampfers kondensierende Feuchtigkeit an. Das Befeuchtungselement 22 ist in das in dem Speicher 88 angesammelte Wasser eingetaucht, weshalb dann, wenn die durch die Zirkulation über den Verdampfer 80 abgekühlte Luft durch das Element 22 tritt, seine relative Feuchtigkeit vor dem Wieder-in-den-Kreislauf-bringen durch den Auslaß 76 beträchtlich erhöht ist. Ein Ventilator 89 ist vorgesehen, um den Kondensator 82 durch Überströmen mit Umgebungsluft abzukühlen.

In den Figuren 6A und 6B ist eine allgemein mit 90 bezeichnete Kühleinheit dargestellt, welche gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist. Die Kühleinheit 90 ist der in den Figuren 5A und 5B dargestellten Kühleinheit 70 generell ähnlich. Deshalb sind ähnliche Teile durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet und werden im folgenden nicht ausführlich beschrieben. Der Kondensator 82, der Kompressor 87 und der Ventilator 89 (wie in der Ausführungsform der Figuren 5A und 5B gezeigt) sind in den Figuren 6A und 6B nicht dargestellt, wobei die in diesen Figuren dargestellte Kühleinheit einen Abschnitt einer tragbaren, geteilten Klimaanlage bildet, wobei der dargestellte Abschnitt und die nicht dargestellten Abschnitte im allgemeinen entfernt voneinander angeordnet sind und mittels Leitungen miteinander verbunden sind.

Es ist zu beachten, daß das Befeuchtungselement 22 bei der Ausführungsform von Figur 6A in Strömungsrichtung oberhalb des Verdampfers 80 angeordnet ist, obwohl die in den Figuren 6A und 6B dargestellten Kühler im allgemeinen ähnlich sind. Die über den Verdampfer umgewälzte Luft ist deshalb sehr feucht. Obwohl ein gewisser Teil der Feuchtigkeit auskondensiert, wenn die Luft über dem Verdampfer 80 umgewälzt wird, behält die durch den Auslaß 76 ausgegebene kühle Luft dennoch ein so hohes Feuchtigkeitsniveau bei, daß es für Personen in der Nähe der Kühleinheit nicht unangenehm ist.

Bei der in Figur 6B dargestellten Ausführungsform des Kühlers 90 ist das Befeuchtungselement jedoch in Strömungsrichtung nach dem Verdampfer 80 angeordnet. In Figur 7 ist eine allgemein mit 100 bezeichnete, in einem Kraftfahrzeug angeordnete Kühlvorrichtung schematisch dargestellt, welche gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung aufgebaut ist und betrieben wird. Die vorrichtung 100 umfaßt ein Befeuchtungselement 102, welches teilweise in Wasser eintaucht, das in einem an einem Fahrzeug 106 angebrachten Speicher 104 enthalten ist.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Ventilator 108 vorgesehen. Luft wird durch das Element 102 geleitet und tritt in ein Gehäuse 110 ein, welches es über in dem Fahrzeug 106 angeordnete Luftkanäle 112 verläßt.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist das Gebläse 108 nicht vorgesehen, wobei die Luftströmung nur durch die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs erzeugt wird.

In Figur 8 ist eine Wasserversorgungsanordnung für die in dem Kraftfahrzeug angebrachte Kühleinheit 100 schematisch dargestellt. Es ist ein Wasserbehälter 114 vorgesehen, welcher an irgendeiner geeigneten, das schwerkraftgetriebene Strömen von Wasser zu dem Speicher 104 ermöglichenden Stelle in dem Fahrzeug 106 (Figur 7) angebracht sein kann. Eine Wasserleitung 116 bildet einen Auslaß in dem Speicher 104. Ein entlang der Leitung 116 angeordnetes Magnetventil 118 ist einem ersten mit 120 bezeichneten und einem zweiten mit 122 bezeichneten, in dem Speicher 104 angebrachten Wassertiefesensor zugeordnet.

Wenn der Wasserpegel in dem Speicher den ersten Sensor 120 erreicht, wird zu dem Magnetventil 118 ein Schließsignal gesendet. Wenn der Wasserpegel jedoch unter den zweiten Sensor 122 fällt, wird ein Öffnungssignal zu dem Magnetventil 118 gesendet, wodurch der Speicher wieder aufgefüllt wird. Es wird dem Reservoir somit Wasser zugeführt, bis der Wasserpegel den Sensor 120 erreicht, worauf die Zufuhr wieder gestoppt wird.

In Figur 9 ist eine Wasserversorgungsanordnung für die in einem Fahrzeug angebrachte Kühleinheit 100 dargestellt, welche im allgemeinen der in Figur 8 dargestellten Anordnung ähnlich ist, abgesehen davon, daß eine Pumpe 124 vorgesehen ist und die Notwendigkeit des Anordnens des Behälters 114 an einer eine schwerkraftgetriebene Wasserströmung ermöglichenden Stelle beseitigt wird.

In Figur 10 ist eine mit 150 bezeichnete Kühleinheit dargestellt, welche z.B. in einem Computerraum verwendet werden kann, in welchem das Beibehalten einer kühlen Umgebung wünschenswert ist und in welchem es auch notwendig ist, aus der Umgebung aufgrund der Wärme der Computer verschwundene Feuchtigkeit nachzuliefern.

Die Einheit 150 umfaßt ein Gehäuse 152, in welchem ein Befeuchtungselement 22 vorgesehen ist (wie im Zusammenhang mit Figur 2 dargestellt und beschrieben), welches teilweise in einen Wasserspeicher 154 eintaucht. Das Gehäuse umfaßt einen Lufteinlaß 156 und einen Auslaß 158, in dessen Nähe sich eine Kühlschlange geeigneter Bauart befindet.

Durch den Einlaß 156 wird mit Hilfe eines Gebläses 162 Luft hineingezogen und entlang eines von zwei, mit Hilfe von Ventilen 164 und 166 öffen- und schließbaren Wegen geleitet. Die Ventile sind mit einer Steuereinheit (nicht dargestellt) verbunden, welche mit einem typischerweise in der Nähe des Einlasses 156 angeordneten Feuchtigkeitssensor (nicht dargestellt) verbunden ist.

Falls die Steuereinheit mittels der Feuchtigkeitssensoren erfaßt, daß die Luftfeuchte geringer ist als ein vorbestimmter Wert, wird, wie dargestellt, das Ventil 164 geschlossen und das Ventil 166 geöffnet, wodurch zu kühlende Luft durch das Element 22 hindurchgeht und deshalb durch den Auslaß 158 als kühle, feuchte Luft austritt, nachdem sie von der Kühlschlange 160 gekühlt worden ist.

Wenn das erfaßte Feuchtigkeitsniveau jedoch einen vorbestimmten Wert erreicht, wird das Ventil 166 geschlossen und das Ventil 164 geöffnet, wodurch die Luft auf ihrem Kühlweg das Element 22 umgeht. Ferner ist ein Bad 168 vorgesehen, um auf der Kühlschlange 160 gebildetes Kondenswasser aufzusammeln, wobei dieses Wasser dem Speicher 154 mittels eines im wesentlichen vertikalen Kanals 170 wieder zugeführt wird.

Einer alternativen Ausführungsform gemäß wird dem Speicher 154 Wasser ferner mittels einer externen Wasserversorgungsanordnung zugeführt, welche den in den Figuren 3C oder 3D dargestellten ähnlich ist.

Bei einer weiteren, in Figur 11 dargestellten Ausführungsform einer Anordnung von Kühlplatten für die Kühlvorrichtung 40 sind die in den im Vorhergehenden besprochenen anderen Ausführungsformen verwendeten Absorberplatten 172 als Aufeinanderfolge horizontaler Platten angeordnet, welche dicht gepackt sind, wobei die benachbarte Platten berührenden Abstandelemente den Abstand der Luftwege zwischen den Platten festlegen. Die Platten werden zwischen einem ersten Wasserspeicher 174 und einem zweiten Wasserspeicher 176 gehalten, z.B. durch Einstecken in entsprechende Schlitze in den inneren Seitenwandungen der Speicher, um kontinuierlich flüssiges Wasser aufgrund der Kapillarwirkung der Absorberplatten zu erhalten. Den Speichern wird flüssiges Wasser über eine Versorgungsleitung 178 zugeführt, wobei die Wasserversorgung durch ein Ventil 180 von der Wasserversorgungsquelle 181 gesteuert wird. Es sind vorzugsweise Sensoren (nicht dargestellt) vorgesehen, um den Wasserpegel in jedem der Speicher über dem Niveau der obersten Absorberplatte zu halten, wodurch flüssiges Wasser gleichmäßig auf die gestapelten Absorberplatten verteilt wird. In Figur 12 ist eine weitere bevorzugte alternative Anordnung der Absorberplatten dargestellt, welche für eine Kühlvorrichtung 40 geeignet sein würde. Bei dieser Anordnung sind die Absorberplatten 182 fest gepackt, wobei der Abstand der Luftwege zwischen den Platten durch die benachbarte Platten berührenden Abstandelemente festgelegt ist, wobei alle Absorberplatten vertikal von einem oberen Speicher 184 gehalten sind. Die Absorberplatten können in Schlitzen der Bodenwandung des oberen Speichers angebracht sein, um dauernd mit dem flüssigen Wasser in dem oberen Speicher in Kontakt zu stehen. Eine Versorgungsleitung 186 liefert unter Steuerung von dem Ventil 188 und der Flüssigwasserversorgungsquelle 189 dem Speicher flüssiges Wasser. Es ist zu beachten, daß die Kapillarwirkung der Absorberplatten Wasser aus dem oberen Speicher entziehen wird und bewirken wird, daß eine bestimmte Menge nicht verdampften Wassers von den unteren Abschnitten der Absorberplatten in das Überlaufbekken 190 tropft, welches einen Überlaufausgang 192 aufweist. Die konstante Strömung von flüssigem Wasser durch die vertikal aufgehängten Platten sorgt für eine Reinigungswirkung, welche die höheren Mineralkonzentrationen entfernt, welche sich auf der Außenfläche der Platten ablagern können, wenn das Wasser verdampft. Diese konstante Reinigungswirkung trägt deshalb dazu bei, die Verdampfungseffizienz der Absorberplatten zu gewährleisten und zu verlängern. Die konstante Versorgung der oberen Abschnitte der Absorberplatten mit flüssigem Wasser verhindert ferner das Austrocknen und darauffolgende Zerstören der Absorberplatten, wodurch eine Verschlechterung der Betriebseffizienz der Absorberplatten verhindert wird, welche anderenfalls durch das wiederholte Befeuchten und Trocknen des Absorptionsmaterials auftreten kann.

Eine weitere, in Figur 13 gezeigte alternative Ausführungsform einer vertikalen Anordnung von Absorberplatten, welche z.B. für eine Kühlvorrichtung 40 geeignet ist, beinhaltet die vertikale Anordnung der porösen, fasrigen Absorberplatten 194, wobei die Platten derart dicht gepackt sind, daß die Abstandelemente mit benachbarten Platten in Kontakt sind, wobei die oberen Enden der Platten zur und in Fluidverbindung mit einem oberen porösen Block 196 angebracht sind, welcher vorzugsweise aus dem gleichen Typ von porösem, fasrigem Material wie die Absorberplatten hergestellt ist. Dem porösen Block wird flüssiges Wasser durch einen oberen Speicher 198 mit verschiedenen Tropfauslaßöffnungen 200 entlang seiner Bodenwandung zugeführt, wobei die Auslaßöffnungen kontinuierlich Wasser auf den porösen Block tropfen lassen. Die unteren Abschnitte der vertikal aufgehängten porösen Platten befinden sich in einem unteren Überlaufbecken 199, welches das flüssige Überlaufwasser über eine Rückkehrleitung 202 und eine Überlaufpumpe 204 durch die Überlaufversorgungsleitung 206 zurückbringt. Bei dieser Ausführungsform wird der obere Abschnitt der Absorberplatten somit kontinuierlich mit flüssigem Wasser versorgt, um eine gleichmäßige Verteilung von Wasser zu den Platten zu gewährleisten und ein Austrocknen und Zerstören der Platten zu verhindern.

Es wird deshalb von den Fachleuten erkannt, daß die beschriebenen Ausführungsformen eine Kühlvorrichtung mit verbesserter Verdampfungseffizienz und verbesserter Gleichförmigkeit der Befeuchtung der absorbierenden Verdampfungselemente für verlängerte Effizienz der Verdampfungseigenschaften der Kühlvorrichtung bereitstellt.


Anspruch[de]

1. Kühlvorrichtung umfassend ein Gehäuse (12); eine Mehrzahl von in dem Gehäuse (12) angeordneten, im wesentlichen parallen Platten (26), wobei die Mehrzahl der Platten (26) eine Mehrzahl von parallelen Luftwegen (34) zwischen den Platten (26) festlegt; eine Mehrzahl von an wenigstens einer Seite jeder der Platten (26) angebrachten und parallel zu einer Luftströmungsrichtung angeordneten Abstandelementen (28), wobei die Abstandelemente (28) in Kontakt mit benachbarten Platten (26) sind, wodurch die Breite jedes Luftwegs der Mehrzahl von Luftwegen (34) durch die Dicke der Abstandelemente (28) bestimmt ist; ein Mittel (32) zum Zuführen einer Verdampfungsflüssigkeit zu der Mehrzahl von Platten (26); und ein Mittel (16) zum Anlegen eines Druckgradienten über die Mehrzahl von parallelen Luftwegen (34), dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (26) flüssigkeitsabsorbierend sind und verdichtete Fasern umfassen, welche Kapillarkanäle in den Platten (26) zum Ziehen von Flüssigkeit durch die Platten (26) bilden und eine Mehrzahl von Poren in den Platten (26) in Verbindung mit den Kapillarkanälen zum Verdampfen von Flüssigkeit von den Platten (26) bilden, wobei die Mehrzahl von Luftwegen (34) die Poren schneidet und mit diesen in Verbindung steht; und die Abstandelemente (28) porös sind und in Fluidverbindung mit wenigstens einer Seite jeder der Platten (26) und mit benachbarten Platten (26) zum Übertragen von Flüssigkeit zwischen den Platten (26) angebracht sind, wobei die Abstandelemente (28) derart bemessen sind, daß die Mehrzahl von Platten (26) durch die Abstandelemente (28) mit Abstand ausreichend nahe aneinander derart angeordnet sind, daß die Geschwindigkeit von in die Mehrzahl von Luftwegen (34) eintretender Luft vergrößert ist und daß der Luftdruck entlang derselben verringert ist, wenn ein Druckgradient über die Luftwege (34) angelegt ist, um dadurch die Verdampfungsrate der Flüssigkeit zu vergrößern und die Flüssigkeit aus den Poren zu entfernen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Platten (26) in horizontalen Ebenen in dem Gehäuse (12) angeordnet sind und das Mittel zum Zuführen von Verdampfungsflüssigkeit zwei Flüssigkeitsspeicher (174, 176) in dem Gehäuse (12) umfaßt, welche an entgegengesetzten Seiten der Platten (26) und in Fluidverbindung mit den Platten (26) angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das Mittel zum Zuführen einer Verdampfungsflüssigkeit einen Flüssigkeitsspeicher (198) umfaßt, welcher in dem Gehäuse (12) über der Mehrzahl von Platten (26) angeordnet ist und zum Tropfen von Flüssigkeit auf einen oberen Bereich derselben betreibbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Platten (26) in dem Gehäuse (12) in vertikalen Ebenen angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner umfassend einen unterhalb der Platten (26) angeordneten unteren Speicher (199) und Mittel (202, 204) zum Wiederzurückführen von in dem unteren Flüssigkeitsspeicher (199) angesammelter Flüssigkeit zu dem oberen Flüssigkeitsspeicher (198)

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Mittel zum Anlegen eines Druckgradienten über die Platten (26) ein Lufttransportmittel (16) mit einem Einlaß und einem Auslaß umfaßt und bei welcher die Platten (26) stromabwärts des Lufttransportmittels (16) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das Gehäuse (12) ferner einen stromaufwärts des Lufttransportmitteleinlasses angeordneten Einlaß umfaßt und wenigstens eine stromabwärts der Platten (26) angeordnete Auslaßöffnung.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher das Gehäuse (12) ferner Auslaßleitungsmittel mit einer Mehrzahl von Auslaßöffnungen umfaßt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Kühlvorrichtung an einem Fahrzeug angebracht ist.







IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com