WÄRMETAUSCHEREINHEIT UND KÄLTEANLAGE MIT EINER WÄRMETAUSCHEREINHEIT

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschereinheit für eine ein Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf führende Kälteanlage, wobei die Wärmetauschereinheit einen wärmeabgebenden Wärmetauscher mit einem wärmeabgebenden Strömungspfad für das Kältemittel und einen wärmeaufnehmenden Strömungspfad für ein zweites Wärmetransportmedium sowie einen wärmeaufnehmenden Wärmetauscher mit einem wärmeaufnehmenden Strömungspfad für das Kältemittel und einem wärmeabgebenden Strömungs ^¬ pfad für ein erstes Wärmetauschermedium aufweist.

Derartige Wärmetauschereinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Bei diesen Wärmetauschereinheiten besteht das Problem, diese einerseits möglichst effizient und andererseits möglichst kompakt und kostengünstig zu gestalten.

Diese Aufgabe wird bei einer Wärmetauschereinheit der eingangs

beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Wärmetauscher ^¬ einheit in Stapelbauweise aufgebaut ist und in einer Stapelrichtung einander abwechselnd Strukturlagen und Decklagen aufweist, dass die Strukturlagen einen Verlauf der Strömungspfade für das Kältemittel beziehungsweise die Wärmetransportmedien quer zur Stapelrichtung festlegen und die Decklagen die Strömungspfade in Stapelrichtung überdecken, begrenzen und dass in mindestens einer der Strukturlagen mindestens einer der Strömungspfade für das Kältemittel und in mindestens einer anderen der Strukturlagen mindestens einer der Strömungspfade für eines der Wärmetransportmedien verläuft. - -

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass aufgrund der Stapelbauweise eine einfache Realisierung der Strömungspfade kombiniert mit einer effizienten Funktion, insbesondere einem effizienten Wärmeübertrag, bei kompakter Bauweise und somit geringem inneren Volumen für das Kältemittel möglich ist.

Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass ein für das Kältemittel vorgesehenes inneres Volumen der Wärmetauschereinheit kleiner ist als eintausend Kubikzentimeter.

Günstiger ist es, wenn das für das Kältemittel vorgesehene innere Volumen der Wärmetauschereinheit kleiner ist als achthundert Kubikzentimeter.

Noch besser ist es, wenn das für das Kältemittel vorgesehene innere Volumen der Wärmetauschereinheit kleiner ist als sechshundert Kubikzentimeter.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass ein für das Kältemittel vorgesehenes inneres Volumen des wärmeabgebenden Wärmetauschers der Wärmetauschereinheit kleiner ist als fünfhundert Kubikzentimeter.

Noch günstiger ist es, wenn das für das Kältemittel vorgesehene innere

Volumen des wärmeabgebenden Wärmetauschers kleiner ist als vierhundert Kubikzentimeter, noch besser kleiner als dreihundert Kubikzentimeter.

Hinsichtlich der Erfassung des für das Kältemittel vorgesehenen inneren Volumens des wärmeabgebenden Wärmetauschers der Wärmetauschereinheit ist vorzugsweise vorgesehen, dass hierbei das Volumen von dem Anschluss für die vom Kältemittelverdichter kommende Kältemittelleitung bis zu einer zum Expansionsorgan führenden Kältemittelleitung herangezogen wird, wobei das Expansionsorgan vorzugsweise ein externes, nicht in die Wärmetauschereinheit integriertes Expansionsorgan ist. - -

In diesem Fall wird - so vorhanden - auch das Volumen eines inneren

Wärmeübertragers mit einbezogen.

Besonders günstig lässt sich die Funktion des wärmeabgebenden Wärmetauschers in der Wärmetauschereinheit dadurch realisieren, dass der mindestens eine wärmeabgebende Strömungspfad für das Kältemittel und der mindestens eine wärmeaufnehmende Strömungspfad für das zweite Wärmetransportmedium einander überlappend auf einander gegenüberliegenden Seiten mindestens einer der Decklagen verlaufen und dass der Wärmetransport zwischen den Strömungspfaden durch diese Decklage hindurch erfolgt.

Mit dieser konstruktiven Lösung lässt sich insbesondere mit hoher Effizienz ein Wärmetransport zwischen den Strömungspfaden und dem wärmeabgebenden Wärmetauscher realisieren.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass in dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher der mindestens eine wärmeaufnehmende Strömungspfad für das Kältemittel und der mindestens eine wärmeabgebende Strömungspfad für das erste Wärmetransportmedium einander überlappend auf einander gegenüberliegenden Seiten mindestens einer der Decklagen verlaufen und dass der Wärmetransport durch diese Decklage hindurch erfolgt.

Damit steht auch für den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher eine besonders effiziente und kompakte Lösung zur Verfügung.

Besonders günstig ist eine Lösung, bei welcher der wärmeabgebende

Strömungspfad und der wärmeaufnehmende Strömungspfad für das Kälte ^¬ mittel jeweils in derselben Strukturlage verlaufen, so dass diese Strukturlage speziell für die Strömungspfade für das Kältemittel ausgelegt werden kann.

Eine weitere Vorteilhafte Lösung sieht vor, dass in einer der Strukturlagen ein innerer Wärmeübertrager vorgesehen ist. - -

Ein derartiger innerer Wärmeübertrager schafft die Möglichkeit, die Effizienz der erfindungsgemäßen Kälteanlage weiter zu steigern.

Insbesondere ist bei einem derartigen inneren Wärmeübertrager vorgesehen, dass dieser in derselben Strukturlage wie der wärmeabgebende Strömungspfad und der wärmeaufnehmende Strömungspfad für das Kältemittel angeordnet ist, so dass ein und dieselbe Strukturlage optimiert für die Führung des Kältemittels ausgebildet werden kann.

Hinsichtlich der Funktion des inneren Wärmeübertragers wurden bislang keine detaillierten Angaben gemacht.

Besonders günstig ist es, wenn in dem inneren Wärmeübertrager von dem wärmeabgebenden Strömungspfad kommendes und zum Expansionsorgan strömendes Kältemittel vor Erreichen des Expansionsorgans Wärme an das vom wärmeaufnehmenden Strömungspfad kommende Kältemittel abgibt.

Damit wird einerseits das Kältemittel vor dem Erreichen des Expansionsorgans zusätzlich gekühlt, so dass sich dadurch die Temperatur des Kältemittels nach der Expansion weiter reduzierend lässt und andererseits wird das vom wärmeaufnehmenden Strömungspfad kommende Kältemittel vor der Verdichtung durch den Kältemittelverdichter erwärmt, um sicherzustellen, dass dieses keine Anteile von flüssigem Kältemittel mehr zum Verdichter führt.

Eine besonders günstige Konstruktion sieht vor, dass der innere Wärmeübertrager einen ersten Abkühlpfad für das aus dem wärmeabgebenden Strömungspfad kommende Kältemittel aufweist und ein Aufwärmpfad für das aus dem wärmeaufnehmenden Strömungspfad kommende Kältemittel aufweist.

Dabei könnten diese Strömungspfade in beliebiger Weise in dem inneren Wärmeübertrager verlaufen. - -

Eine besonders effiziente Form des Aufbaus des inneren Wärmeübertragers sieht vor, dass in diesem der erste Abkühlpfad und der Aufwärmpfad für das Kältemittel durch eine Zwischenwand getrennt sind, durch welche der Wärme ^¬ übertrag erfolgt, wobei die Zwischenwand so gestaltet werden kann, dass ein möglichst günstiger Wärmeübertrag zwischen dem Abkühlpfad und dem

Aufwärmpfad erfolgt.

Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass sich an den Abkühlpfad des inneren Wärmeübertragers ein Zusatzabkühlpfad anschließt, wobei

insbesondere in dem Zusatzabkühlpfad ein Übertrag von Wärme aus dem in diesem geführten Kältemittel in das Kältemittel in dem wärmeaufnehmenden Strömungspfad erfolgt.

Insbesondere ist dabei auch der Zusatzabkühlpfad in dem den wärmeaufnehmenden Strömungspfad bildenden Strukturelement angeordnet.

Beispielsweise ist der Zusatzabkühlpfad so angeordnet, dass dieser neben dem wärmeaufnehmenden Strömungspfad verläuft und somit in der Lage ist, Wärme an den wärmeaufnehmenden Strömungspfad abzugeben .

Hinsichtlich der Anordnung des wärmeabgebenden Strömungspfades und des wärmeaufnehmenden Strömungspfades relativ zueinander in der jeweiligen Strukturlage wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass der wärmeabgebende Strömungspfad und der wärmeaufnehmende Strömungspfad für das Kältemittel in derselben Strukturlage thermisch getrennt voneinander angeordnet sind, um einen Wärmeübertrag von dem wärmeabgebenden Strömungspfad zu dem wärmeaufnehmenden Strömungspfad möglichst stark zu unterdrücken oder zu vermeiden. - -

Dies lässt sich beispielsweise dadurch realisieren, dass der wärmeabgebende Strömungspfad und der wärmeaufnehmende Strömungspfad für das Kältemittel durch eine zwischen diesen angeordnete Isolierkammer voneinander getrennt sind .

Besonders günstig lässt sich die thermische Trennung des wärmeabgebenden Strömungspfades von dem wärmeaufnehmenden Strömungspfad dadurch realisieren, dass der wärmeabgebende Strömungspfad und der wärmeaufnehmende Strömungspfad für das Kältemittel durch einen zwischen diesen angeordneten inneren Wärmeübertrager voneinander getrennt sind .

Mit diesem inneren Wärmeübertrager besteht einerseits die Möglichkeit, die Effizienz der Kälteanlage zu steigern und andererseits die Möglichkeit, den wärmeabgebenden Strömungspfad und den wärmeaufnehmenden Strömungspfad in geeigneter Weise thermisch voneinander zu trennen.

Hinsichtlich der Ausbildung des wärmeabgebenden Strömungspfades in der jeweiligen Strukturlage wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine besonders günstige Lösung vor, dass der wärmeabgebende Strömungspfad für das Kältemittel in einer Kammer der Strukturlage angeordnet ist.

Vorzugsweise ist dabei die Kammer so ausgebildet, dass diese eine durch die an die jeweilige Strukturlage anschließende Decklage gebildete Grundfläche umschließt, welche größer ist als die Summe aller durch die Strukturlage gebildeten Wandflächen der Kammer, so dass dadurch die Kammer aufgrund der Grundfläche eine Ausdehnung über die jeweiligen Decklagen aufweist, die größer sind als die durch die Strukturlage gebildeten Wandflächen und somit ein möglichst effizienter Wärmeübertrag durch die jeweilige Decklage hindurch erfolgt. - -

Ferner ist zur Steigerung der Effizienz der Wärmeübertragung vorgesehen, dass in der Kammer Strömungsführungselemente angeordnet sind.

Derartige Strömungsführungselemente erlauben es, den Strömungspfad für das wärmeabgebende Kältemittel vorzugeben und somit ebenfalls die Wärme ^¬ übertragung durch die Decklage hindurch zu optimieren und außerdem die Strömungsverhältnisse in der Kammer definiert festzulegen.

Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Strömungsführungselemente mit den beiderseits der Strukturlage angeordneten Decklagen verbunden sind, so dass die Strömungsführungselemente gleichzeitig dazu dienen, die Decklagen miteinander zu verbinden und somit die Druckfestigkeit des Aufbaus der Wärmetauschereinheit zu verbessern, da durch die

Strömungsführungselemente die die jeweilige Kammer übergreifenden

Bereiche der Decklagen zusätzlich relativ zueinander stabilisiert werden.

Darüber hinaus ist vorzugsweise vorgesehen, dass der wärmeaufnehmende Strömungspfad für das Kältemittel in einer Kammer der Strukturlage angeordnet ist.

Auch bei dieser Kammer ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese über der jeweiligen Decklage eine Grundfläche aufweist, die größer ist als die durch die Strukturlage gebildeten Wandflächen der Kammer, so dass die Kammer in Richtung der Ausdehnung der Decklage eine möglichst große Ausdehnung aufweist, während die Ausdehnung quer zur Decklage signifikant geringer ist.

Besonders günstig ist es, wenn in der Kammer Strömungsführungselemente zur Festlegung des wärmeaufnehmenden Strömungspfades vorgesehen sind .

Diese Strömungsführungselemente legen einerseits den Verlauf des wärmeaufnehmenden Strömungspfades zur möglichst optimierten Strömungsführung fest und erlauben andererseits eine Verbesserung des Wärmeübertrages. - -

Die Strömungsführungselemente sind ferner noch dann von Vorteil, wenn diese mit den beiderseits der Strukturlage angeordneten Decklagen verbunden sind um somit die Bereiche der Decklagen, die die Kammer übergreifen relativ zueinander zusätzlich zu verbinden und zu stabilisieren, so dass insbesondere dadurch die Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Wärmetauschereinheit im Bereich der jeweiligen Kammer verbessert wird.

Bei der Ausbildung von Kammern für die Aufnahme des wärmeabgebenden und des wärmeaufnehmenden Strömungspfades hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die die Strömungspfade für das Kältemittel aufnehmenden Kammern in der Strukturlage durch eine zwischen diesen in der Strukturlage ausgebildete Isolierkammer thermisch getrennt sind.

Alternativ dazu ist vorgesehen, dass die die Strömungspfade aufnehmenden Kammern durch einen zwischen diesen angeordneten inneren Wärmeübertrager thermisch voneinander getrennt sind.

Beim Vorsehen von Kammern für die das Kältemittel führenden Strömungspfade wird insbesondere das für das Kältemittel vorgesehene innere Volumen der Wärmetauschereinheit durch die Summe der Volumina aller Kammern für das Kältemittel mit den Volumina der jeweiligen Durchführungen definiert.

Vorzugsweise sind außerdem lediglich die Kammer des wärmeaufnehmenden Strömungspfads für das Kältemittel und die Kammer des wärmeabgebenden Strömungspfads für das Kältemittel vorgesehen, jedoch keine zusätzliche Kammer, die als Kältemittelsammler zwischen dem wärmeabgebenden

Kältemittelpfad und dem wärmeaufnehmenden Kältemittelpfad dient.

Ferner sind vorzugsweise die Kammern so ausgebildet, dass diese eine Höhe zwischen den Decklagen von 4 mm oder weniger aufweisen.

Hinsichtlich der Strömungspfade für die Wärmetransportmedien wurden bislang keine weiteren Angaben gemacht. - -

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der wärmeaufnehmende

Strömungspfad für das zweite Wärmetransportmedium und der wärmeabgebende Strömungspfad für das erste Wärmetransportmedium in derselben Strukturlage angeordnet sind, so dass auch diese Strukturlage hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Ausbildung an die Bedingungen für die Wärmetransportmedien optimal angepasst werden.

Besonders günstig ist es, wenn der wärmeaufnehmende Strömungspfad für das zweite Wärmetransportmedium und der wärmeabgebende Strömungspfad für das erste Wärmetransportmedium durch eine in der Strukturlage angeordnete Zwischenstruktur thermisch voneinander getrennt sind .

Eine derartige Zwischenstruktur ist beispielsweise als Isolierkammer ausgebildet.

Die Isolierkammer kann dabei entweder ein Vakuum zur Isolation aufweisen oder eine ein isolierendes Gas, beispielsweise Stickstoff aufnehmende

Kammer.

Hinsichtlich der Ausbildung des wärmeaufnehmenden Strömungspfads für das zweite Wärmetransportmedium wurden ebenfalls keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass der wärmeaufnehmende

Störmungspfad für das zweite Wärmetransportmedium in einer Kammer der Strukturlage angeordnet ist.

Vorzugsweise ist dabei die Kammer so ausgebildet, dass sie über der jeweils angrenzenden Decklage eine Grundfläche umschließt, die größer ist als die Summe aller durch die Strukturlage gebildeten Wandflächen der Kammer, - - so dass die Kammer insbesondere eine signifikante Ausdehnung in Richtung der Erstreckung der angrenzenden Decklagen aufweist, um einen möglichst optimalen Wärmeübertrag durch mindestens eine der jeweiligen Decklagen zu erhalten.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass in der Kammer Strömungsführungs- elemente angeordnet sind, welche den Verlauf des Strömungspfades vorgeben.

Insbesondere ergeben sich aus der Verwendung von Strömungsführungs- elementen noch weitere Vorteile, wenn die Strömungsführungselemente mit den beiderseits der Strukturlage angeordneten Decklagen verbunden sind, da dadurch die Strömungsführungselemente die sich über die Kammer

erstreckenden Bereiche der Decklagen relativ zueinander stabilisieren.

Darüber hinaus sieht eine weitere vorteilhafte Lösung vor, dass der wärmeabgebende Strömungspfad für das erste Wärmetransportmedium in einer Kammer der Strukturlage angeordnet ist, welche insbesondere in der jeweiligen Strukturlage ausgebildet ist.

Auch hinsichtlich der Ausbildung der Kammer für das erste Wärmetransportmedium ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese über den angrenzenden Decklagen eine Grundfläche aufweist, die größer ist als durch die Strukturlage gebildete Wandflächen der Kammer, so dass ebenfalls in dieser Kammer eine effiziente Wärmeübertragung durch die mindestens eine angrenzende Decklage hindurch möglich ist.

Ferner ist es zur Führung der Strömung des ersten Wärmetransportmediums günstig, wenn in der Kammer Strömungsführungselemente vorgesehen sind, welche den Verlauf des Strömungspfades vorgeben. - -

Die Strömungsführungselemente lassen sich ebenfalls vorteilhaft noch zusätzlich dazu einsetzen, die Decklagen relativ zueinander zu stabilisieren, wenn die Strömungsführungselemente mit den beiderseits der Strukturlage angeordneten Decklagen verbunden sind.

Ferner ist zweckmäßigerweise vorgesehen, dass die den wärmeaufnehmenden Strömungspfad aufnehmende Kammer thermisch von der den wärmeabgebenden Strömungspfad aufnehmenden Kammer durch eine den Wärmeübertrag unterdrückende Zwischenstruktur thermisch getrennt ist.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Zwischenstruktur als Isolierkammer ausgebildet ist.

Hinsichtlich der Kammern für die Wärmetransportmedien wurden ebenfalls keine näheren Angaben gemacht.

Vorzugsweise sind auch die Kammern für die Wärmetransportmedien so ausgebildet, dass diese eine Höhe zwischen den Decklagen von weniger als 4 mm aufweisen.

Hinsichtlich der Ausbildung des Expansionsorgans wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, dass das Expansionsorgan ein außerhalb der jeweiligen Strukturlage angeordnetes Expansionselement ist.

Vorzugsweise ist das Expansionsorgan auf der obersten Decklage der

Wärmetauschereinheit angeordnet.

Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, dass das Expansionsorgan auf der obersten Decklage fixiert ist. - -

Zur einfachen Erfassung einer zur Steuerung des Expansionsorgans

erforderlichen Temperatur des expandierten Kältemittels ist vorzugsweise vorgesehen, dass auf einer dem Expansionsorgan gegenüberliegenden Seite der obersten Decklage, an welcher das Expansionsorgan angeordnet ist, die den wärmeaufnehmenden Strömungspfad für das Kältemittel aufweisende Strukturlage angeordnet ist, so dass eine der Temperatur des expandierten Kältemittels entsprechende Temperatur mit einem Fühler einfach erfasst werden kann, beispielsweise in einem an den Strom des expandierten Kältemittels angrenzenden Bereich der Decklage.

Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Expansionsorgan ein Gehäuse aufweist, das einen Durchlass aufweist, der von dem zum Kältemittelverdichter geführten Kältemittel durchströmt ist und in dem ein temperaturerfassendes Element angeordnet ist, welches ein Expansionsventilelement steuert, so dass mit dem in dem Gehäuse angeordneten temperaturerfassenden Element die Temperatur des Kältemittels zur Steuerung der Expansionsventileinheit erfasst werden kann, ohne dass die Montage eines Fühlers notwendig ist.

Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Gehäuse insbesondere als

Gehäuseblock ausgebildet, und auf der Decklage angeordnet ist und dass mindestens eine Anschlussöffnung des Gehäuseblocks einen Anschluss der Wärmetauschereinheit übergreifend angeordnet ist.

Damit lässt sich die Verbindung zwischen der Wärmetauschereinheit und dem Expansionsorgan besonders einfach herstellen und gleichzeitig eine stabile und kompakt bauende Einheit schaffen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens zwei Anschlussöffnungen des Gehäuseblocks zwei Anschlüsse der Wärmetauschereinheit übergreifend angeordnet sind. - -

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass das Expansionsorgan in die Strukturlage integriert ist.

Ferner wurden hinsichtlich der Ausbildung der Strukturlagen und der

Decklagen keine näheren Angaben gemacht.

Beispielsweise wäre es denkbar, die Strukturlagen und die Decklagen aus den verschiedensten Materialien herzustellen.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, im Hinblick auf eine möglichst einfache Herstellbarkeit und einen optimalen Wärmeübertrag, wenn die Strukturlagen und die Decklagen aus Metall sind.

Als vorteilhafte Materialien für die Strukturlagen und/oder die Decklagen haben sich Aluminium oder Stahl erwiesen.

Ferner wurden hinsichtlich der Verbindung der Strukturlagen und der Decklagen keine näheren Angaben gemacht.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Strukturlagen und die Decklagen stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Insbesondere ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Strukturlagen und die Decklagen durch Löten miteinander verbunden sind.

Alternativ dazu wäre es denkbar, dass die Strukturlagen und die Decklagen durch Kleben miteinander verbunden sind.

Darüber hinaus betrifft die erfindungsgemäße Lösung eine Kälteanlage, umfassend einen Kältemittelkreislauf, in welchem eine Wärmetauschereinheit angeordnet ist, die außerdem in einem ersten Wärmetransportkreislauf angeordnet ist, in welchem ein erstes Wärmetransportmedium umläuft, und in einen zweiten Wärmetransportkreislauf angeordnet ist, in welchem ein zweites - -

Wärmetransportmedium umläuft, wobei sowohl der erste Wärmetransportkreislauf als auch der zweite Wärmetransportkreislauf mittels der Wärmetransportmedien einen phasenübergangsfreien Wärmetransport zu jeweils in diesen angeordneten Wärmeübertragern durchführen und wobei die Wärmetauschereinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn sowohl das erste Wärmetransportmedium als auch das zweite Wärmetransportmedium auf Wasser basieren.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kälteanlage sieht vor, dass der Kältemittelkreislauf mit der Wärmetauschereinheit und einem Kältemittelverdichter eine Moduleinheit bildet und dass die Moduleinheit in den ersten Wärmetransportkreislauf und/oder den zweiten Wärmetransportkreislauf lösbar einbindbar ausgebildet ist, das heißt, dass die Wärmetauschereinheit mitsamt dem Kältemittelverdichter als einfach ausbaubare Einheit vorgesehen ist.

Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn die Moduleinheit die Wärmetauschereinheit, den Kältemittelverdichter und das Expansionsorgan umfasst, die zur Bildung der Moduleinheit miteinander verbunden sind und somit eine einheitlich austauschbare Einheit bilden.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Wärmetauschereinheit über lösbare und insbesondere einen Verlust des jeweiligen Wärmetransportmediums verhindernde Verbindungselemente mit dem ersten und dem zweiten Wärmetransportkreislauf verbunden sind.

Derartige Verbindungselemente sind beispielsweise Schnellverschlusskupplungen, die gleichzeitig einen Verlust des Wärmetransportmediums durch entsprechende Rückschlagventile verhindern. - -

Diese Lösung hat den großen Vorteil, dass damit in einfacher Weise die Modul ^¬ einheit von dem ersten Wärmetransportkreislauf und/oder dem zweiten Wärmetransportkreislauf gelöst werden kann.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Lösung beispielsweise bei einer Kälteanlage, bei welcher der Kältemittelkreislauf und der erste Wärmetransportkreislauf an einem einen zu kühlenden Raum aufweisenden stationären Objekt angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Kälteanlage lässt sich insbesondere auch zur

Klimatisierung und/oder Heizung im mobilen Sektor, das heißt bei Wohnwagen oder Wohnmobilen oder Wohnabteilen von Fahrzeugen oder Wohncontainern oder mobilen Gebäuden einsetzen.

Ein weiteres vorteilhaftes Einsatzgebiet sind zu klimatisierende oder zu heizende temperatursensitive Anlagen oder Güter aufnehmende Räume oder Behältnisse, wie beispielsweise Räume oder Behältnisse für elektrische oder mechanische Anlagen oder leicht verderbliche Güter wie biologisches Material oder Lebensmittel.

Weitere Merkmale und Vorteile sind Gegenstand der nachfolgenden

Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.

In der Zeichnung zeigen :

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kälteanlage;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit des ersten Ausführungsbeispiels längs Linie 2-2 in Fig. 3; - -

Fig. 3 einen Schnitt durch eine kältemittelführende Strukturlage längs Linie

3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine wärmetransportmedienführende Strukturlage längs Linie 4-4 in Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine kältemittelführende Strukturlage ähnlich

Fig. 3 bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer Wärmetauschereinheit einer erfindungsgemäßen Kälteanlage;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine wärmetauschermedienführende Strukturlage ähnlich Fig. 4 bei dem zweiten Ausführungsbeispiels einer Wärmetauschereinheit einer erfindungsgemäßen Kälteanlage;

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 1 eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kälteanlage;

Fig. 8 einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch eine Wärmetauschereinheit des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kälteanlage;

Fig. 9 einen Schnitt durch eine kältemittelführende Strukturlage längs Linie

9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 ein schematisches, den Druck über der Enthalpie darstellendes

Diagramm zur Erläuterung der Funktionsweise eines inneren Wärmetauschers bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 einen Schnitt durch eine wärmetauschermedienführende Strukturlage längs Linie 11-11 in Fig. 8;

Fig. 12 einen Schnitt ähnlich Fig . 9 durch eine Strukturlage einer Wärmetauschereinheit gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kälteanlage; - -

Fig. 13 einen Schnitt ähnlich Fig. 12 durch eine Strukturlage einer Wärmetauschereinheit eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kälteanlage;

Fig. 14 einen Schnitt ähnlich Fig . 9 durch eine Strukturlage einer Wärmetauschereinheit eines sechsten Ausführungsbeispiels;

Fig. 15 einen Schnitt längs Linie 15-15 durch Fig . 14;

Fig. 16 einen Schnitt ähnlich Fig . 12 durch eine Strukturlage einer Wärmetauschereinheit eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Kälteanlge;

Fig. 17 eine vergrößerte Schnittdarstellung durch ein Expansionsorgan des siebten Ausführungsbeispiels und

Fig. 18 eine perspektivische Darstellung der Wärmetauschereinheit mit dem auf dieser montierten Expansionsorgan.

Eine in Fig. 1 dargestellte und als Ganzes mit 10 bezeichnete Kälteanlage ist beispielsweise als stationäre Kälteanlage ausgebildet und einem einen zu kühlenden Raum 12 umfassenden stationären Objekt 14 zugeordnet.

Beispielsweise ist die Kälteanlage 10 fest an dem Objekt 14 installiert.

Eine andere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Kälteanlage 10 als Modul ausgebildet ist, das austauschbar ist. - -

Die Kälteanlage 10 umfasst dabei einen Kältemittelkreislauf 20 mit einem Kältemittelverdichter 22, einem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24, welchem vom Kältemittelverdichter 22 verdichtetes Kältemittel zugeführt wird, einen wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26, welchem über ein

Expansionsorgan 28 Kältemittel von dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 zugeführt wird, das nach Durchströmen des wärmeaufnehmenden Wärmetauschers 26 wiederum durch den Kältemittelkreislauf 20 dem Kältemittelverdichter 22 zugeführt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Kälteanlage 10 wird der zu kühlende Raum 12 nicht durch den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26 unmittelbar gekühlt, sondern der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 26 ist so aufgebaut, dass dieser nicht nur von dem Kältemittel des Kältemitteilkreislaufs 20 durchströmt ist, sondern ebenfalls von einem ersten Wärmetransportmedium, welches in einem ersten Wärmetransportkreislauf 30 geführt ist, wobei der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 26 seinerseits nicht nur in dem Kältemittelkreislauf 20 angeordnet ist, sondern ebenfalls in dem ersten Wärmetransportkreislauf 30, in welchem außerdem ein in dem zu kühlenden Raum 12 angeordneter Wärmeübertrager 32 angeordnet ist, dem vorzugsweise noch eine Gebläseeinheit 34 zugeordnet ist, welche ein in dem zu kühlenden Raum 12 angeordnetes Kühlmedium umwälzt, um den Raum 12 gleichmäßig zu kühlen.

Ferner ist in dem ersten Wärmetransportkreislauf 30 noch eine Umwälzpumpe 36 vorgesehen, welche das erste Wärmetransportmedium im ersten Wärmetransportkreislauf 30 so umwälzt, dass dieses Wärme von dem Wärmeübertrager 32 zu dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26 transportiert und in diesem an das im Kältemittelkreislauf 20 umgewälzte Kältemittel abgibt.

Vorzugsweise ist die Umwälzpumpe 36 in das von der Kälteanlage 10 gebildete Modul eingebaut. - -

Auch der wärmeabgebende Wärmetauscher 24 gibt die Wärme nicht direkt an die Umgebung ab, sondern ist in einem zweiten Wärmetransportkreislauf 40 angeordnet, in welchem ein zweites Wärmetransportmedium umläuft, wobei der zweite Wärmetransportkreislauf 40 einen Wärmeübertrager 42 aufweist, welcher in geeigneter Entfernung von dem den zu kühlenden Raum 12 umfassenden Objekt 14 angeordnet ist, wobei dem Wärmeübertrager 42 ebenfalls eine Gebläseeinheit 44 zugeordnet ist.

Der Wärmeübertrager 42 gibt dabei die Wärme an ein diese aufnehmendes Medium, beispielsweise Umgebungsluft, ab, die von dem zweiten Wärmetransportkreislauf 40 in dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 des Kältemittelkreislaufs 20 aufgenommen und durch das zweite Wärmetranspottmedium zum Wärmeübertrager 42 transportiert wird.

Dabei kann in dem zweiten Wärmetransportkreislauf 40 gegebenenfalls eine Umwälzpumpe 46 vorgesehen sein oder es ist vorgesehen, dass in diesem das zweite Wärmetransportmedium 40 aufgrund der Schwerkraft umläuft.

Bei der erfindungsgemäßen Kälteanlage 10 ist vorzugsweise vorgesehen, dass diese am Objekt 14 und somit nahe an dem zu kühlenden Raum 12

angeordnet ist, so dass der erste Wärmetransportkreislauf 30 in der Lage ist, über möglichst kurze Wege und möglichst effektiv die Wärme von dem

Wärmeübertrager 32 zu dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26 zu transportieren, während die Leitungen im zweiten Wärmetransportkreislauf 40 zwischen dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 und dem wärmeabgebenden Wärmeübertrager 42 im Betrieb eine Temperatur aufweisen, die höher ist als eine übliche Umgebungstemperatur, so dass die thermische Isolation derselben für die Leistungsfähigkeit der Kälteanlage 10 unkritisch sind, und folglich die Möglichkeit besteht, den Wärmeübertrager 42 in nahezu beliebiger Entfernung relativ zum wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 anzuordnen und auch die Leitungen zwischen dem wärmeabgebenden - -

Wärmetauscher 24 und dem wärmeabgebenden Wärmeübertrager 42 entsprechend der Entfernung zwischen dem Wärmeübertrager 42 und dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 ohne nennenswerte Beeinflussung des Wirkungsgrads des Kältemittelkreislaufs 20 zu verlegen.

Somit stellt letztlich die Entfernung des Wärmeübertragers 42 von dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 einen im Wesentlichen frei wählbaren Parameter bei der Auslegung der Kälteanlage 10 dar.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind der wärmeabgebende Wärmetauscher 24 und der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 26 in einer als Ganzes mit 50 bezeichneten Wärmetauschereinheit integriert, so dass der Kältemittelkreislauf 20 einerseits die Wärmetauschereinheit 50 und andererseits die von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26 zum Kältemittelverdichter 22 führende Kältemittelleitung 52 und die von dem Kältemittelverdichter 22 zum wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 führende Kältemittelleitung 54 aufweist so dass dadurch der Kältemittelkreislauf 20 eine geringe räumliche

Ausdehnung aufweist und bedingt dadurch auch ein geringes Kältemittelvolumen benötigt. Die Wege von dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26 zu dem Wärmeübertrager 32 in dem zu kühlenden Raum 12 und zwischen dem wärmeabgebenden Wärmetauscher 24 und dem wärmeabgebenden Wärmeübertrager 42, werden durch den ersten Wärmetransportkreislauf 30 beziehungsweise den zweiten Wärmetransportkreislauf 40 realisiert, in denen jeweils das erste Wärmetransportmedium beziehungsweise das zweite

Wärmetransportmedium fließt, das ein einfach zu führendes und nicht unter großem Druck stehendes oder auch nicht umweltrelevantes Medium ist, wie insbesondere ein Medium auf Wasserbasis, zum Beispiel eine Mischung aus Wasser und Glykol oder Wasser und Salz etc. - -

Die erfindungsgemäße Kälteanlage erlaubt somit einerseits eine Minimierung des Volumens des Kältemittels im Kältemittelkreislauf 20 bei gleichzeitiger großer räumlicher Flexibilität hinsichtlich des in dem zu kühlenden Raum 12 angeordneten wärmeaufnehmenden Wärmeübertragers 32 und des wärmeabgebenden Wärmeübertragers 42 bei technisch unaufwändiger Leitungsführung für das erste Wärmetransportmedium und das zweite Wärmetransportmedium.

Bei einer Ausbildung der Kälteanlage als Modul ist beispielsweise vorgesehen, dass das Modul den Kältemittelkreislauf 20 mit dem Kältemittelverdichter 22 dem wärmeabgebenden Wärmetauschrohr 24 und dem wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26 umfasst, wobei der wärmeabgebende Wärmetauscher 24 und der wärmeaufnehmende Wärmetauscher 26 über lösbare Anschlusselemente, beispielsweise Schnellkupplungen, mit den in dem zweiten Wärmetransportkreislaufs 40 bzw. in dem ersten Wärmetransportkreislaufs 30 vorgesehenen Komponenten, wie Umwälzpumpe und Wärmetauscher, verbindbar sind .

Der kompakte Aufbau der Wärmetauschereinheit 50 resultiert daraus, dass diese, wie in Fig. 2 dargestellt, in Stapelbauweise aufgebaut ist, wobei in einer Stapelrichtung 62 Strukturlagen 64 und Decklagen 66 einander abwechseln.

Durch die Strukturlagen 64 sind zumindest zu einem nennenswerten Teil die Strömungspfade für das Kältemittel, das erste Wärmetransportmedium und das zweite Wärmetransportmedium realisiert, während die Decklagen 66 jede der Strukturlagen 64 in der Stapelrichtung 62 gesehen auf beiden einander gegenüber liegenden Seiten abdecken und verschließen. - -

Dabei erstrecken sich die Strukturlagen 64 in Richtung quer, vorzugsweise senkrecht zur Stapelrichtung 62 und bilden damit sich in einer Ebene quer, insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung 62 erstreckende Strömungspfade, welche die Strukturlagen 64 in Stapelrichtung 62 vollständig durchsetzen, so dass die Strömungspfade in Stapelrichtung 62 gesehen auf der Unterseite und der Oberseite offen sind.

Auch die Decklagen 66 erstrecken sich quer, vorzugsweise senkrecht zur Stapelrichtung 62 und verschließen dadurch, dass beiderseits jeder Strukturlage 64 eine Decklage 66 angeordnet ist, die Strömungspfade in Stapelrichtung .

Ferner umfassen die Decklagen 66 vorzugsweise noch Öffnungen, welche einen Zugang zu den Strömungspfaden in den Strukturlagen 64 erlauben.

Wie in Fig . 3 dargestellt, umfasst beispielsweise die Strukturlage 64K eine Kammer 72, welche allseits von Kammerwänden 74 umschlossen ist, die sich zwischen den Strukturlage 64K in der Stapelrichtung 62 beiderseits

abdeckenden Decklagen 66 erstrecken und damit die Kammer 72 umgrenzen, welche beispielsweise eine rechteckähnliche Form hat.

Die Kammer 72 kann dabei aber auch in jeder beliebigen Form ausgebildet sein, wobei die Kammer 72 in der Ebene quer zur Stapelrichtung 62 eine Grundfläche GF aufweist, die insbesondere größer ist, vorzugsweise ein Vielfaches größer ist, als die Summe aller durch die Strukturlage 64K gebildeten Wandflächen WF der die Kammer 72 umschließenden Kammerwände 74.

Die Kammer 72 ist somit in der Lage, einen Strömungspfad 76 für das erhitzte und somit wärmeabgebende Kältemittel zu bilden, der von einer Einlassöffnung 82 zu einer Auslassöffnung 84 der Kammer 72 verläuft. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Auslassöffnung 84 in einem Bereich der Kammer 72 vorgesehen, der in einem maximalen Abstand von der Einlassöffnung 82 angeordnet ist. - -

Die Auslassöffnung 84 ist verbunden mit einer durch die Decklage 66W, die Strukturlage 64T und die oberste Decklage 66AO hindurchgeführten Kältemittelleitung 86, in welcher ein externes Expansionselement 88, beispielsweise ein auf der obersten Decklage 66AO der Wärmetauschereinheit 50

angeordnetes Expansionsorgan 28, angeordnet ist und welche zu einer weiteren Kammer 92 führt, die ebenfalls von von der Strukturlage 64K gebildeten Kammerwänden 94 umgeben ist.

Dabei liegt die Kammer 92 in einer quer zur Stapelrichtung 62 verlaufenden Querrichtung im Abstand von der Kammer 72, so dass jede der Kammern 72 und 92 von eigenen Kammerwänden 74 beziehungsweise 94 umschlossen ist. Auch die Kammer 92 weist in Richtung quer zur Stapelrichtung 62 eine Grundfläche GF auf, welche größer ist als die Summe aller Wandflächen WF der durch die Strukturlage 64K gebildeten Kammerwände 94, die sich zwischen den in Stapelrichtung 62 einander gegenüberliegenden Decklagen 66 erstrecken.

Somit bildet die Kammer 92 ebenfalls einen Strömungspfad 96, welcher von einer Einlassöffnung 102, die in diesem Fall ebenfalls mit der Kältemittelleitung 86 verbunden ist, bis zu einer Auslassöffnung 104 verläuft.

Insbesondere sind die Kammern 72 und 92 durch eine zwischen diesen liegende und in der Strukturlage 64K realisierte Isolierkammer 100 thermisch voneinander entkoppelt.

Zur Einbindung in den Kältemittelkreislauf 20 ist die Auslassöffnung 104 der Kammer 92 mit der Kältemittelleitung 52 verbunden, die zu dem Kältemittelverdichter 22 führt und die Einlassöffnung 82 ist mit der Kältemittelleitung 54 verbunden, welche von dem Kältemittelverdichter 22 kommt. - -

Somit ist in der Strukturlage 64K sowohl der Strömungspfad 76 für das wärmeabgebende verdichtete Kältemittel realisiert und auch der Strömungspfad 94 für das wärmeaufnehmende und durch das Expansionselement 88 expandierte Kältemittel realisiert.

Beispielsweise ist in der Stapelrichtung 62 beiderseits der Strukturlage 64K die zusätzlich noch durch Decklagen 66W in Stapelrichtung 62 beiderseits abgedeckt ist, eine Strukturlage 64T angeordnet, welche in Fig . 4 dargestellt ist.

Jede der Strukturlagen 64T umfasst eine in der Wärmetauschereinheit 50 mit der Kammer 72 zumindest überlappend auf einer der Kammer 72 abgewandten Seite der jeweiligen Decklage 66W angeordnete Kammer 112, welche ebenfalls von Kammerwänden 114 umgeben ist, die sich in der Stapelrichtung 62 zwischen einander gegenüberliegenden Decklagen 66 erstrecken, wobei zwischen der Kammer 112 und der Kammer 72 die Decklagen 66W angeordnet sind, die einen guten Wärmefluss zwischen der Kammer 72 und den Kammern 112 zulassen.

Auch die Kammern 112 haben eine der Ausdehnung quer zur Stapelrichtung 62 entsprechende Grundfläche GF, die größer ist als die Summe aller Wandflächen WF der durch die Strukturlage 64T gebildeten Kammerwände 114, wobei vorzugsweise, wie in Fig . 2 dargestellt, die Grundfläche GF der

Kammern 112 gleichgroß ist wie die Grundfläche GF der Kammer 72.

Die Kammern 112 sind mit Einlassöffnungen 122 und Auslassöffnungen 124 versehen, die mit dem zweiten Wärmetransportkreislauf 40 verbunden sind, so dass das zweite Wärmetransportmedium des zweiten Wärmetransportkreislaufs 40 durch die Kammer 112 entlang eines von der Kammer 112 gebildeten Strömungspfads 116 strömen kann. - -

Somit besteht die Möglichkeit, dass das zweite Wärmetransportmedium in den Kammern 112 über die Decklagen 66W übertragene Wärme aus dem längs des Strömungspfads 76 strömenden Kältemittel aufnehmen kann und zu dem Wärmeübertrager 42 transportieren kann, welcher die Wärme beispielsweise an die Umgebung abgibt.

Zum beiderseitigen Abschluss der Strukturlagen 64T sind diese auf ihren den Decklagen 66W abgewandten Seiten mit Decklagen 66A verschlossen.

Somit bilden die Strukturlage 64K, die beiderseits derselben angeordneten Decklagen 66W, die Strukturlagen 64T und die diese Strukturlagen 64T abschließenden Decklagen 66A im Bereich der Kammern 72 und 112 den wärmeabgebenden Wärmetauscher 24, welcher die von dem Kältemittel in der Kammer 72 mitgeführte Wärme in die Kammern 112 transferiert, von welchen aus diese Wärme mittels des zweiten Wärmetransportmediums in dem zweiten Wärmetransportkreislauf 40 zu dem Wärmeübertrager 42 transportiert werden kann, der diese Wärme dann an die Umgebung abgibt, wobei das zweite Wärmetransportmedium vorzugsweise eine Flüssigkeit ist, die nicht umweltkritisch ist und somit in einfacher Weise von dem ersten Wärmetauscher 24 zu dem Wärmeübertrager 42 geführt werden kann.

Die Strukturlagen 64T umfassen, wie in Fig. 4 dargestellt noch eine weitere Kammer 132 die ebenfalls von durch die Strukturlagen 64T gebildeten

Kammerwänden 134 umschlossen sind, wobei die Kammern 132 jeweils vorzugsweise auf einer der Kammer 92 gegenüberliegenden Seite der jeweiligen Decklage 66W angeordnet sind.

Auch die Kammer 132 weist eine Grundfläche GF in einer Richtung quer zur Stapelrichtung 62 auf, die größer ist als die Summe aller durch die Strukturlage 64T gebildeten Wandflächen WF der Kammerwände 134. - -

Vorzugsweise ist die Grundfläche GF der Kammer 132 ungefähr gleich groß oder gleich groß wie die Grundfläche GF der Kammer 92 und die Kammern 132 sind auf gegenüberliegenden Seiten der Decklagen 66W überlappend, vorzugsweise deckungsgleich überlappend, zu der Kammer 92 angeordnet.

Die Kammer 132 bildet ebenfalls einen Strömungspfad 136, welcher von einer Einlassöffnung 142 zu einer Auslassöffnung 144 führt, wobei die Kammer 132 in dem ersten Wärmetransportkreislauf 30 angeordnet ist, in welchem das erste Wärmetransportmedium geführt wird, welches in der Kammer 132 auf seinem Weg längs des Strömungspfads 136 Wärme abgibt, die durch die Decklagen 66W hindurch in die Kammer 92 eintritt und dort von dem Kältemittel aufgenommen wird, das die Kammer 92 längs des Strömungspfads 96 durchströmt.

Somit bilden die Kammern 132 und die zwischen diesen liegende Kammer 92 den wärmeaufnehmenden Wärmetauscher 26 der Wärmetauschereinheit 50, welcher dem ersten Wärmetransportmedium Wärme entzieht, die das erste Transportmedium dann wiederum über den Wärmeübertrager 32 innerhalb des zu kühlenden Raums 12 aufnimmt und somit dem zu kühlenden Raum 12 entzieht.

Im Zusammenhang mit der bisherigen Erläuterung des ersten Ausführungsbeispiels wurde nicht näher dargelegt, wie ein Anschluss der Einlassöffnung 82 und der Auslassöffnung 104 für das Kältemittel erfolgen soll .

Vorzugsweise erfolgt der Anschluss der Einlassöffnung 82 und der Auslassöffnung 104 über eine der Decklagen 66A, beispielsweise die oberste Decklage 66AO sowie über in den Strukturlagen 64T vorgesehene Durchführungen 152 und 154, die es erlauben, von Anschlüssen 162 und 164, angeordnet an der obersten Decklage 66AO ausgehend, das Kältemittel über die Durchführungen 152 und 154 durch die Strukturlage 64T, welche an die Decklage 66AO angrenzt, hindurchzuführen und zwar bis zu der in der Decklage 66W zwischen - - der Strukturlage 64T und der Strukturlage 64K liegenden Einlassöffnung 82 und Auslassöffnung 104.

Außerdem sind in der Strukturlage 64T noch Durchführungen 156 und 158 für die das Expansionselement 88 aufweisende Kältemittelleitung 86 vorgesehen, um diese durch die Decklage 66W und die oberste Decklage 66 AO hindurchzuführen.

In gleicher Weise ist die Strukturlage 64K, wie in Fig . 3 dargestellt, mit Durchführungen 172 und 174 versehen, die die Einlassöffnung 122 und die Auslassöffnung 124 der Kammern 112 miteinander verbinden und außerdem ist die Decklage 64AO mit entsprechenden Anschlüssen 182 und 184 für den zweiten Wärmetransportkreislauf 40 versehen.

Darüber hinaus ist die Strukturlage 64K mit Durchführungen 192 und 194 versehen, die die jeweilige Einlassöffnung 142 und die Auslassöffnung 144 der Kammer 132 miteinander verbinden und außerdem sind in der Decklage 66AO Anschlüsse 202 und 204 für den ersten Wärmetransportkreislauf 30 vorgesehen.

Somit besteht die Möglichkeit, ausgehend von einer Decklage, in diesem Fall der Decklage 66AO, die Anschlüsse zu den Kammern 72 und 92 beziehungsweise 112 und 132 zu führen.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wärmetauschereinheit 50', dargestellt in den Fig. 5 und 6 durch die Darstellung der Strukturlagen 64K und 64T, sind die Kammern 72, 92 sowie 112 und 132 mit Strömungsführungselementen 212 und 214 beziehungsweise 222 und 224 beziehungsweise 232 beziehungsweise 242 versehen, die den Verlauf der Strömungspfade 76 beziehungsweise 96 beziehungsweise 116 beziehungsweise 136 vorgeben, wobei die Strömungsführungselemente 212 beziehungsweise 222, 224 beziehungsweise 232 beziehungsweise 242 parallele

Strömungsverläufe für die Strömungspfade 76, beziehungsweise 96, - - beziehungsweise 116 beziehungsweise 136 vorgeben und beispielsweise die Strömungsführungselemente 214 einen mäanderähnlichen Verlauf unter Verlängerung der Strömungspfade vorgeben.

Die Strömungsführungselemente 212, 214 beziehungsweise 222, 224 beziehungsweise 232 beziehungsweise 242 können dabei in verschiedenster Ausrichtung in den jeweiligen Kammern 72, 92, 112 und 132 angeordnet werden und je nach konstruktiver Auslegung und Durchströmung an die gewünschten Verhältnisse angepasst sein.

Die Strömungsführungselemente 212, 214 beziehungsweise 222, 224 beziehungsweise 232 beziehungsweise 242 dienen außerdem noch dazu, die beiderseits der Strukturlagen 64K und 64T angeordneten Decklagen 66 miteinander zu verbinden und ermöglichen es somit, die Wandstärke der Decklagen 66 trotz der Druckverhältnisse insbesondere in den Kammern 72 und 92 möglichst gering zu halten, um dadurch den Wärmeübergang von den Kammern 72 und 92 in die Kammern 112 und 132 zu verbessern.

Darüber hinaus sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel alle diejenigen Elemente, die mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch sind mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen werden kann.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kälteanlage 10", dargestellt in Fig. 7 und Fig. 8, sind diejenigen Teile, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass auf die Ausführungen zu diesen vollinhaltlich Bezug genommen werden kann. - -

Insbesondere ist beim dritten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Wärmetauschereinheit 50" der Kältemittelverdichter 22 und das in Fig. 7 zeichnerisch nicht dargestellte Expansionsorgan 28 eine als Ganzes mit 250 bezeichnete Moduleinheit bilden, welche eine austauschbare Einheit darstellt, die insbesondere in den ersten Wärmetransportkreislauf 30 und den zweiten Wärmetransportkreislauf 40 lösbar einbindbar ausgebildet ist.

Insbesondere umfasst die Moduleinheit 250 auch die Umwälzpumpe 36.

Hierzu ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Moduleinheit 250 über lösbare Verbindungselemente 252 und 254 sowie 256 und 258 in den ersten Wärmetransportkreislauf 30 bzw. den zweiten Wärmetransportkreislauf 40 einbindbar ist, wobei die lösbaren Verbindungselemente 252 bis 258 vorzugsweise mit Rückschlagventilen versehen sind, die einen Verlust des jeweiligen Wärmetransportmediums in dem jeweiligen Wärmetransportkreislauf 30 bzw. 40 beim Lösen der Verbindung verhindern.

Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen umfasst die Wärmetauschereinheit 50", wie in Fig . 7 und Fig . 8 dargestellt, eine Vielzahl von in der Stapelrichtung aufeinanderfolgend angeordneten Strukturlagen 64 und Decklagen 66.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Wärmetauschereinheit 50" beispielsweise drei identisch aufgebaute und in Fig . 9 dargestellte Strukturlagen 64K die ebenfalls jeweils die Kammer 72, umgeben von Kammerwänden 74 sowie die Kammer 92, ebenfalls umgeben von Kammerwänden 94, aufweisen.

Im Übrigen haben die Kammern 72 und 92 ebenfalls jeweils eine Grundfläche GF, die größer ist als die Summe der Wandflächen WF derselben. - -

Im Gegensatz zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen ist jedoch zwischen den Kammern 72 und 92 - wie in Fig. 9 dargestellt - ein als Ganzes mit 260 bezeichneter innerer Wärmeübertrager in die Strukturlage 64 integriert, welcher einen sich an die Auslassöffnung 84" in den Kammerwänden 74 der Kammer 72 anschließenden Abkühlpfad 262 aufweist, der durch eine Zwischenwand 264 von einem Aufwärmpfad 266 für das Kältemittel getrennt ist, wobei der Aufwärmpfad 266 von der in den Kammerwänden 204 vorgesehenen Auslassöffnung 104 der Kammer 92 bis zu einem Anschluss 268 für die Kältemittelleitung 52 entlang der Zwischenwand 264 verläuft.

Somit erfährt einerseits das von der Kammer 72 kommende und in Richtung der Kammer 92 strömende Kältemittel in dem Abkühlpfad 262 eine Abkühlung dadurch, dass durch die Zwischenwand 264 ein Wärmeübertrag zu dem in dem Aufwärmpfad 266 von der Kammer 92 in Richtung des Kältemittelverdichters 22 strömenden Kältemittels folgt, wobei in dem Aufwärmpfad 266 das Kältemittel eine weitere Aufwärmung durch die durch die Zwischenwand 264 übertragene Wärme erfolgt.

Der Effekt dieses inneren Wärmeübertragers 260 ist in Fig. 10 in dem

Diagramm des Drucks über der Enthalpie dargestellt, wobei aus der Fig. 10 zu erkennen ist, welche Wirkung der Innere Wärmeübertrager 260 durch den ersten Abkühlpfad 262 und den Aufwärmpfad 266 auf die Druck- und

Entropieverhältnisse im Kältemittelkreislauf 20 hat.

Insbesondere erlaubt der innere Wärmeübertrager 260 nach der Enthalpiezunahme des Kältemittels längs des Strömungspfads 96 in der Kammer 92 die Enthalpie des Kältemittels weiter zu erhöhen, bevor die Verdichtung des Kältemittels durch den Kältemittelverdichter 22 erfolgt. - -

Nach dem Verdichten erfolgt die Reduzierung der Enthalpie des Kältemittels durch den Strömungspfad 76 in der Kammer 72 und eine zusätzliche weitere Reduzierung der Enthalpie des Kältemittels vor der Expansion desselben durch das Expansionsorgan 28 erfolgt durch den ersten Abkühlpfad 262 des inneren Wärmeübertragers 260.

Darüber hinaus ist bei der erfindungsgemäßen Lösung vorzugsweise der innere Wärmeübertrager 260 so angeordnet, dass dieser zwischen den Kammerwänden 74 der Kammer 72 und den Kammerwänden 94 der Kammer 92 liegt und somit eine thermische Barriere zwischen dem wärmeabgebenden

Strömungspfad 76 für das Kältemittel und dem wärmeaufnehmenden

Strömungspfad für das Kältemittel darstellt.

Im einfachsten, in Fig . 9 dargestellten Fall verläuft der erste Abkühlpfad 262 zwischen der Zwischenwand 264 und einer der Kammerwände 74 der Kammer 72 und außerdem verläuft der Aufwärmpfad 266 zwischen der Zwischenwand 264 und einer der Kammerwände 94 der Kammer 92, so dass die Kammern 72 und 92 mit ihren Kammerwänden 74c und 94c unmittelbar auch Wände für den ersten Abkühlpfad 262 beziehungsweise den Aufwärmpfad 266 darstellen.

Eine weitere Steigerung der Effizienz des Kältemittelkreislaufs erfolgt dadurch, dass im Anschluss an den Abkühlpfad 262 des inneren Wärmeübertragers 260 ein zusätzlicher Abkühlpfad 272 vorgesehen ist, welcher längs einer Außenseite von mindestens einer oder mehreren Kammerwänden, in diesem Fall längs der Kammerwände 94a und 94b bis zu dem Expansionsorgan 28" verläuft, so dass durch die Außenwände 94a und 94b hindurch ebenfalls noch ein Wärmeübertrag von dem Kältemittel im zweiten Abkühlpfad 272 zu dem Kältemittel in dem Strömungspfad 96 erfolgt, bis eine Expansion des Kältemittels durch das Expansionsorgan 28" stattfindet. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist das Expansionsorgan 28" derart aus ^¬ gebildet, dass dieses eine in die Strukturlage 64K" integrierte Drosselstelle darstellt, so dass im Gegensatz zu den ersten beiden Ausführungsbeispielen kein externes Expansionselement 88 erforderlich ist.

Wie außerdem in Fig . 9 dargestellt, sind in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel in der Kammer 72 die Durchführungen 172 und 174 und in der Kammer 92 die Durchführungen 192 und 194 vorgesehen, die dazu dienen, das zweite Wärmetransportmedium beziehungsweise das erste Wärmetransportmedium durch das Strukturelement 64K" hindurchzuführen.

Wie ferner in Fig . 11 dargestellt, umfasst das Strukturelement 64T" beim dritten Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungs ^¬ beispiel die Kammer 112, die von Kammerwänden 114 umgeben ist, sowie die Kammer 132 die von Kammerwänden 134 umgeben ist.

Die Kammer 112 bildet dabei den Strömungspfad 116 für das zweite Wärmetransportmedium des zweiten Wärmetransportkreislaufs 40, während die Kammer 132 den Strömungspfad 136 für das erste Transportmedium des ersten Wärmetransportkreislaufs 30 bildet, die in gleicher weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet sind.

Ferner ist - genau wie beim ersten Ausführungsbeispiel zwischen den beiden Kammern 112 und 132 die Isolierkammer 140 vorgesehen, welche je nach Aufbau der Wärmetauschereinheit entweder mit Stickstoff gefüllt ist oder ein Vakuum aufweist, um die Kammern 112 und 132 thermisch voneinander zu trennen.

Vorzugsweise ist die Isolierkammer 140 so angeordnet, dass die Isolier ^¬ kammer 140 und der innere Wärmeübertrager 260 auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Decklage 66 angeordnet sind und vorzugsweise dieselbe Flächenausdehnung quer zur Stapelrichtung 62 aufweisen. - -

Darüber hinaus ist bei diesem Ausführungsbeispiel in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Durchführung 152 in der Kammer 112 vorgesehen und in Abwandlung zum ersten Ausführungsbeispiel die Durchführung 154 für das expandierte Kältemittel in der Isolierkammer 140 angeordnet.

Bei einem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kälteanlage 10 ist, wie in Fig . 12 dargestellt, die Strukturlage 64K'" in Abwandlung zum dritten Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass der innere Wärmeübertrager 260"' sich von der Auslassöffnung 84 der Kammer 72 die Kammer 92 auf mehreren Seiten, beispielsweise drei Seiten, umschlingend bis zum

Expansionsorgan 28 erstreckt, so dass der erste Abkühlpfad 262"' bis zum Expansionsorgan reicht und sich der Aufwärmpfad 266 im Wesentlichen von einer dem Expansionsorgan gegenüberliegenden Seite der Zwischenwand 264 ausgehend von der Auslassöffnung 104 ebenfalls die Kammer 92 auf mehreren Seiten umgebend erstreckt, und den Anschluss 268 für das dem Kältemittelverdichter 22 zuzuführende Kältemittel erreicht.

Zusätzlich ist vorzugsweise im Anschluss an das Expansionsorgan 28 noch ein Strömungsführungspfad 282 vorgesehen, welcher das expandierte Kältemittel zu der Wand 94c der Kammer 92 führt, die die Kammer 92 von dem Aufwärmpfad 266 trennt, so dass das expandierte und teilweise Flüssigkeitsanteile aufweisende Kältemittel auf einer dem Auslass 268 gegenüberliegenden Seite der Kammerwand 94c auf diese auftrifft und somit auf den Abschnitt 94 auf die Kammerwand 94c trifft, die am stärksten erwärmt ist, so dass die Flüssigkeitsanteile in dem expandierten Kältemittel möglichst rasch verdampfen.

Darüber hinaus ist in der Kammer 92 noch ein Strömungsführungselement 222"' vorgesehen, welches den Strömungspfad 96"' für das Kältemittel in Form einer U-förmigen Schleife innerhalb der Kammer 92 vorgibt. - -

Auch bei dem vierten Ausführungsbeispiel ist das Strukturelement 64T entsprechend dem dritten Ausführungsbeispiel ausgebildet, wobei die

Kammern 92 und 112 sowie 92 und 132 jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der zwischen diesen Strukturelementen 64K'" und 64T liegenden Decklage angeordnet sind und vorzugsweise dieselbe Ausdehnung aufweisen.

Ferner sind vorzugsweise auch der innere Wärmeübertrager 260 und die Isolierkammer 140 auf gegenüberliegenden Seiten der zwischen dieser liegenden Decklage 66W angeordnet und weisen den gleichen Verlauf in einer senkrecht zur Stapelrichtung 62 verlaufenden Ebene auf.

Im Übrigen sind diejenigen Teile des vierten Ausführungsbeispiels, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.

Bei einem fünften Ausführungsbeispiel, dargestellt in Fig . 13, umfasst die Strukturlage 64K'" ebenfalls die Kammern 72 und 92 sowie den inneren Wärmeübertrager 260"", allerdings ist die Ausbildung derselben in der quer oder insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung 62 verlaufenden Ebene in der Abstandsrichtung der Kammern 72 und 92 gedehnt, um die Wärmeübertragung von der Kammer 72 in die Kammer 92 zu reduzieren.

Ferner ist der Wärmeübertrager 260"" so ausgebildet, dass der erste Abkühlpfad 262"" und der Aufwärmpfad 266"" sowie die zwischen diesen liegende Zwischenwand 264"" mäanderförmig im Bereich zwischen den Kammern 72 und 92 verlaufen, um ebenfalls die thermische Entkopplung der Kammern 72 und 92 zu verbessern. - -

Im Übrigen sind diejenigen Teile des fünften Ausführungsbeispiels, die mit denen der voranstehenden Ausführungsbeispiele identisch sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.

Bei einem sechsten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den Fig . 14 und 15 ist das Strukturelement 64K"" in gleicher Weise ausgebildet, wie beim vierten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12, so dass auf die Ausführungen hierzu sowie auf die voranstehenden Ausführungsbeispiele vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.

Im Gegensatz zum vierten Ausführungsbeispiel ist allerdings bei dem sechsten Ausführungsbeispiel das Expansionsorgan 28 nicht in die Strukturlage 64K integriert, sondern die Strukturlage 64K ist so ausgebildet, dass der erste Abkühlpfad 262 durch eine Abschlusswand 292 verschlossen ist.

Ferner ist vorzugsweise die Strukturlage 64K an die Decklage 66AO angrenzend angeordnet, so dass die Möglichkeit besteht, durch die Decklage 66AO eine Kältemittelleitung 302 mit dem ersten Abkühlpfad 262 zu verbinden, die ihrerseits dann wiederum durch die Decklage 66AO mit dem Strömungsführungspfad 282 verbunden ist und in welcher das Expansions ^¬ organ 28 als externes Expansionsorgan angeordnet ist.

Durch die Kältemittelleitung 302 besteht somit die Möglichkeit, in einfacher Weise das integrierte Expansionsorgan 28 zu vermeiden.

Darüber hinaus hat der Aufbau des Strukturelements 64K noch den Vorteil, dass ein Fühler 89 für das externe Expansionselement 88 in einfacher Weise nahe der Auslassöffnung 104 der Kammer 92 ebenfalls durch die Decklage 66AO hindurch oder auf der Decklage 66AO im Bereich des Aufwärmpfades 266 angeordnet werden kann. - -

Ferner ist bei dieser Lösung beispielsweise ein Strukturelement 64T

vorgesehen, welches in gleicher Weise wie beim vierten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist und auf einer dem externen Expansionselement 88 gegenüberliegenden Seite des Strukturelements 64K , jedoch getrennt durch die Decklage 66W angeordnet ist.

Alternativ dazu besteht auch die Möglichkeit, eine Vielzahl von einander abwechselnden Strukturlagen 64K , 64T und Decklagen 66T

vorzusehen, bei welchen auf die oberste die Decklage 66AO die Strukturlage 64K folgt, wobei die Temperatur in der an die Decklage 66AO angrenzenden Strukturlage 64K durch den Fühler 89 als für alle weiteren Strukturlagen 64K repräsentative Temperatur für die Steuerung des Expansionselements 88 herangezogen wird und im Übrigen die Kältemittelleitung 302 zu allen Strukturlagen 64K geführt wird.

Im Übrigen sind bei diesem Ausführungsbeispiel diejenigen Elemente, die mit denen der voranstehenden Elemente identisch oder funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.

Bei einem siebten Ausführungsbeispiel, welches auf dem vierten Ausführungsbeispiel basiert und in Fig . 16 bis 19 dargestellt ist, ist der erste Abkühlpfad 262 bis nahe an den Anschluss 268 geführt, so dass ein zu dem

Expansionsorgan 28 führender Kältemittelanschluss 312 in geringem Abstand neben dem Anschluss 268 liegt und ein vom Expansionsorgan 28

kommender Kältemittelanschluss 314 der Kammer 92 auf einer der Zwischenwand 264 gegenüberliegenden Seite angeordnet werden kann, wie in Fig . 16 dargestellt. - -

Dies ermöglicht den Einsatz eines in Fig . 17 dargestellten Expansionselements 322 in Blockbauweise, dessen Gehäuseblock 324 einen Durchlass 326 aufweist, dessen eine Anschlussöffnung 328 den Anschluss 268 übergreifend, insbesondere fluchtend mit diesem, angeordnet ist und dessen andere

Anschlussöffnung 332 mit der zum Kältemittelverdichter 22 führenden Leitung 52 verbunden ist, so dass das den Aufwärmpfad 266 verlassende und zum Kältemittelverdichter 22 strömende Kältemittel den Durchlass 326 durchströmt.

In dem Durchlass 326 und somit im Gehäuseblock 324 ist ein temperaturerfassendes Element 334 angeschlossen, welches einerseits eine im Gehäuse ^¬ block 324 angeordnete Expansionsventileinheit 336 betätigt und andererseits durch eine Einstelleinheit 338 einstellbar ist.

Zur Expansionsventileinheit 336 führt ein im Gehäuseblock 324 vorgesehener Einströmkanal 342, dessen Anschlussöffnung 344 vorzugsweise den Kälte- mittelanschluss 312 übergreifend, insbesondere fluchtend mit diesen, angeordnet ist.

Ferner führt von der Expansionsventileinheit 336 ein im Gehäuseblock 324 vorgesehener Ausströmkanal 346 zu einer Anschlussöffnung 348, welche zum Beispiel über ein Leitungsstück 352 mit dem Kältemittelanschluss 314 verbunden ist.

Der Gehäuseblock 324 kann aber auch so modifiziert ausgebildet sein, dass die Öffnungen 344 und 348 auf derselben Seite des Gehäuseblocks 324 liegen und die Kältemittelanschlüsse 312 und 314 diese Öffnungen 344, 348 übergreifend angeordnet werden können. - -

Ein derartiges Expansionselement 322 in Blockbauweise hat den Vorteil, dass es sich günstig bei einer Wärmetauschereinheit 50 mit einer Vielzahl von Strukturlagen 64K einsetzen lässt, da eine Erfassung der Temperatur in dem Kältemittelstrom der zusammengefassten Anschlüsse 268 aller Strukturlagen 64K und somit der gemittelten Temperatur des Kältemittels aus allen Strukturlagen 64K erfolgt, so dass es nicht notwendig ist, wie beispielsweise beim sechsten Ausführungsbeispiel, einen Fühler für die Temperatur nahe der Auslassöffnung 104 anzuordnen.

Im Übrigen sind bei diesem Ausführungsbeispiel diejenigen Elemente, die mit denen der voranstehenden Elemente identisch oder funktionsgleich sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zu den voranstehenden Ausführungsbeispielen vollinhaltlich Bezug genommen werden kann.