CN102853514A - 传热单元,尤其用于汽车空调器的传热单元 - Google Patents

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J·霍彭
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Abstract

本发明的任务是，实现一种传热单元，使得在功能、形状和尺寸上不同的传热器模块能够快速互换。这种互换应当就各个传热器模块的顺序而言是可行的。发明通过一种传热单元实现，在该传热单元中，插入部分如此构造，使得相应构造的盒体可插入其内部，其中，盒体的内部形状分别这样构造：其中可插入不同的传热器模块。因此，盒体是根据传热器特定地实施的，其中，所有盒体的外部形状都根据统一构造的插入部分的形状实现。

Description

传热单元,尤其用于汽车空调器的传热单元
技术领域
本发明涉及一种具有可插入其内的传热模块的传热单元，尤其用于汽车的空调器中。
通过本发明，可以根据需要将单个的传热器作为模块集成到传热单元中，其中，传热器模块可以在顺序上改变和互换。
所有类型的适用于空气调节的传热器都可在此使用。
尤其是乙二醇加热传热器和电加热元件(例如PTC加热元件和高电压PTC)同样可以作为传热器或传热器模块使用，例如热泵冷凝器、热泵蒸发器或电冷却元件。
背景技术
从现有技术已知具有多个可互换的传热器的空调装置的不同实施方式。
用于带有内燃机的汽车的加热设备和空气调节设备一般具有乙二醇加热换热器以及可选地具有电加热器，例如PTC加热元件。这两个加热元件具有预给定的规格和布置。电加热器(PTC)在气流方向上设置在乙二醇加热换热器的后面。
US 2004/0256082公开了一种用于汽车的加热设备和空气调节设备，其中，压气机、冷凝器、压缩机和膨胀阀这些模块都设置在一个框架上。
在DE 10 2004 051 874 B3描述了用于构造汽车空气处理系统(空调器)的模块系统。在此，在壳体组合内设置一个构造为插入部分的扩展模块，其中，扩展模块可以装有不同的功能元件，并且由此通过可互换的扩展模块可以快速改变带有功能元件的结构。但在此要分别更换整套扩展模块以实现功能元件的新配置。为了快速更换，不能在两个插入部分内使用不同的功能元件。
在DE 10 2007 027 798 A1中建议，通过耦接模块将汽车的空调装置与至少一个温度调节模块耦接。但对于连接模块的结构和布局没有详细说明。
具有加热元件的固定尺寸和布置的空调器在多种不同汽型中不能使用，例如内燃机车、混合驱动车或电力驱动车。在混合驱动或纯电驱动的汽车中需要使用新的加热或取暖技术和与此相关的新型加热元件。这些新型加热元件一般在尺寸和布置上都不能与传统的用于内燃机车辆的加热元件兼容。因此需要不同的空调器壳体方案。
在US 2004/0256082 A1中仅提到了具有用于混合驱动车或燃料电池车的电空调系统的汽车。所述模块除加热器/空调器外还包括整个冷循环回路。但没有描述加热器/空调器本身的结构方案。
DE 10 2004 051 874 B3描述了一种可插入的扩展模块，该扩展模块可以装备有不同的功能元件。该扩展模块相当于一个插入到所设置的壳体开口中的唯一的大盒体。因此，具有不同传热器顺序或不同传热器实施方式的加热器/空调器的每种变型都要求专门适配这种大且贵的盒体。
DE 10 2005 029 774 A1描述了具有多件式构成的空气导流壳体和布置在该壳体内的部件(至少例如加热器)的汽车空调设备，其中，空气导流壳体在至少一个部件的区域内构造为插入部分。
由DE 10 2007 027 798 A1公开了一种很一般性地描述的温度控制模块，该模块可在汽车驾驶员不需要的情况下轻易拆卸，以减小重量及节省能源。但对于其结构设计没有任何说明。
发明内容
因此，本发明的任务是，实现一种传热单元，该传热单元使得能够以简易且成本低廉的方式将在功能、形状和规格上不同的传热器模块更换。该更换应当在各个传热器模块的顺序方面是可行的。同样应当也可以将这些传热器模块简易地用其它模块替代。在此，该传热单元应该可以简易且节约成本地实现。这些传热器模块应该可以在不同的依据本发明的传热单元之间兼容。
该任务通过权利要求1所述特征加以解决。从属权利要求给出本发明的改进方案。
本发明通过一种传热单元实现，该传热单元包括一个具有插入部分的壳体，其中，该壳体内的所述插入部分如此构造，使得可插入与所述插入部分相应兼容的盒体，其中，所述盒体的内部形状分别如此构造，使得在其内部可以装入不同的传热器模块。
盒体构造为根据传热器而特定的或者能适配于不同的传热器，其中，所有盒体的外部形状相应于统一构造的插入部分的形状实现。插入部分是适配于传热单元的壳体内的适配于盒体容纳部分的槽口(Ausnehmung)和导向装置。
因此，通过集成于空调器内的传热单元可以实现，可以更换相应的车型所需要的装备，并且，传热器能够可变地以在气流方向上所要求的顺序装入。通过标准化，盒体也可以互换，因而也可以用于其它相应实施的传热单元，也就是其它空调装置、通风装置或加热装置。
在有利的方案中，传热器模块实施为热泵冷凝器、热泵蒸发器、加热传热器或者实施为电的加热或冷却元件。最后，可以考虑使用所有类型的传热器用于调节温度，例如乙二醇加热传热器、辅助电加热器(如PTC加热元件)、完全电加热器(如所谓高电压PTC)或电冷却元件。
通过不同的传热器模块可以用一个传热单元实现不同的传热方案。
根据本发明方案，不同的传热模块如热泵冷凝器、热泵蒸发器、加热传热器或电的加热或冷却元件，在它们在气流方向上的顺序方面可互换地设置在壳体内。顺序的可互换性是通过盒体的统一外形得出的。通过这一方式，传热器可以根据汽车驱动方式、空调使用范围、汽车装备和其它运行条件来相应地优化和配置。甚至可以通过可互换的传热器来适应随季节变化的不同的能力。这样可以实现每种车型能够被最优地装备，为此不需要不同的空调器壳体型式。附加还有一个优点，也就是可以最优地使用各个传热器并且可以通过这一方式相应地实现总效率的最大化。
根据本发明的一种方案，根据传热器特定地构造盒体，也就是说，盒体的用于该或这些传热器的内部容纳部分适配于传热器。
作为替换方案，盒体可以通过适当的适配元件来适配不同的传热器，因此而是可通用的。
根据本发明的一个有利方案，所述插入部分作为一个插入部分通过分格(Rasterung)这样构型：使得高度变化的盒体能够以不同的顺序插入。因此，在传热单元中可以使用这样的传热器盒体：这些传热器盒体在高度上适应具有与该插入部分的分格相应的分格等级的不同的传热器模块。由此最终可以将不同结构高度的传热器模块以节省空间且可互换的方式组合到传热单元中。
按照符合目的改进方案，盒体在流体技术方面被优化。这可以简单地通过在避免棱边的情况下使盒体相应地适配对应的传热器横截面来实现。最优的是，在盒体的入流区域和出流区域设置必要时带有拱曲的斜面。通过适配于对应的传热器的大小，可以让气流最优地流过这些传热器。流体技术上的优化可减弱气流噪音和减小风扇的能量消耗。这种适配也可以通过用于将传热器接收到盒体内的适配元件实现，其中，适配元件具有双重作用，即用于使传热器配合到盒体内和从流体技术上优化传热器在传热单元内的位置。
依据一个改进方案，传热单元的壳体的横截面由最大的传热器的大小确定。由此得出盒体的大小。所有在横截面上较小的传热器可以相应地通过盒体内部形状的构造和大小来适配插入部分的大小。
根据本发明的一个方案，壳体是汽车空调器的一部分。通过传热单元与空调器的结构组合能够实现一种紧凑的并且特别节省空间的结构方式，这一方式尤其适用于汽车。
根据本发明的一个方面，提供一种盒体，该盒体可以插入到设置在传热单元壳体内的插入部分中，其中，盒体的外部形状分别与插入部分相对应，盒体的内部形状如此构造，使得它们分别与可置入到其中的传热器的外部形状相对应。盒体起到适配器的作用，它使得分别特定构造的传热器能够适应传热单元的统一构造的插入部分。因此可以用不同的传热器组合成具有高度灵活性的传热单元。
因此，本发明的构想是，传热器模块放入盒体内。在此，盒体的内部形状分别根据传热器模块的外部形状来实施。所有盒体都如此构造，使得它们在外部形状上与壳体插入部分相对应，最终能够将不同的传热器模块装入到在壳体插入部分内。如果传热器基于其大小并且由于相邻盒体的存在而能够直接安装在具有相应密封的壳体插入部分内，那么可以对该传热器放弃使用盒体。
通过盒体可以有利地实现，外形不同的传热器模块具有统一的外部形状并由此可以在传热单元内简单地互换。通过借助盒体实现的统一的传热器模块外形，传热器模块能够可互换地装入壳体插入部分中。
由此，传热单元能够最优地适应不同的车型和使用领域，而不需要加热/空调器的不同的壳体变型方案。传热器模块的互换或顺序的改变因而也与其大小无关。
附图说明
从下面参考附图对实施例的说明中得知本发明方案的其它细节、特征和优点。附图中示出：
图1：带有固定装入的传热器的空调器；
图2：带有多个传热器模块的空调器；
图3：带有盒体的插入部分的细节图；
图4：带有盒体和传热器模块的插入部分的剖面图；
图5：带有PTC的盒体；
图6：带有冷凝器的盒体；
图7：带有用于PTC加热器的盒体的空调器的安装图；
图8：带有用于冷凝器的盒体的空调器的安装图。
具体实施方式
图1示出依据现有技术的带有固定安装的加热传热器4的空调器9。风扇10首先输送气流11通过蒸发器5，气流11在该蒸发器处被除湿并冷却。随后气流经过加热传热器4，在该处空气被加热至希望的温度。和蒸发器5一样，传热器4也固定安装在通过壳体2构成的空气通道中。
图2示出空调器9的依据本发明的实施方式，其中，多个传热器4、6、7模块式地设置在壳体2的插入部分3内。在此，传热器4、6、7被未详细示出的、起适配器作用的盒体容纳。传热器4、6、7的更换通过更换带有设置在其中的传热器4、6、7的盒体实现。盒体的外形与插入部分3的构型相适应。
图3示出壳体2中的插入部分3的细节，带有插入到插入部分3中的盒体8。盒体8在此具有与空调器的壳体2内的插入部分3兼容的外形。这些盒体8用于与抽屉类似地被容纳到壳体2的插入部分3中。这样，如同抽屉里的内容物与插入部分无关一样，可以将不同的传热器(未示出)-尤其是不同高度的传热器-装入到盒体8内。在最简单的情况下，通过盒体8的高度实现分格。标准是，插入的盒体8的总高度与该或这些插入部分3的总高度相符。在插入部分3的总高度例如为12cm并且分格为2cm情况下，例如可以将一个高度为6cm、一个高度为2cm和一个高度为4cm的盒体8装入到插入部分中。在此，不同高度的盒体8的顺序可变。为相对于壳体2密封，插入部分可以通过覆盖物12、例如门密封。盒体8也可以这样构造：集成有相对于壳体2的覆盖物12，包括密封物。
图4中以剖面图示出壳体2中的插入部分3的细节，带有盒体8和传热器4、6、7。
传热器模块4、6、7在此例如是热泵冷凝器4、加热传热器6和电加热或冷却元件7。
为此，盒体8的内部形状根据传热器4、6、7的外部形状构造。盒体8的内部形状与传热器模块4、6、7的外形对应。最终能够通过该方式将不同的传热器4、6、7配合精确地、紧密地嵌入到壳体2内。附加地，可以在不同的盒体8之间、在盒体8与插入物3之间、在壳体2内以及在传热器模块4、6、7上相应地设置密封元件，例如密封唇口(未示出)。
应当力求传热器模块4、6、7的标准化，使得盒体8可以分别用于多个结构大小类似的传热器模块4、6、7。
例如可以通过插入或放入到盒体8中的方式来安装传热器模块4、6、7。同样可以将盒体8实施为两件式或多件式构成(未示出)，其中，例如盒体8的一个上部件和一个下部件可以通过夹子或者螺钉连接并容纳和保持传热器模块4、6、7。
由于传热器4、6、7可能具有不同的结构高度，对应的盒体8要分别根据相应传热器4、6、7的结构高度实施。插入部分2相应地这样构造，使得它们具有与盒体8的高度分级相符的分格尺寸。这样就可以，与盒体8的结构高度并从而与传热器4、6、7的结构高度无关地将它们设置在壳体2内。
如果例如只需要一个高度为8cm的传热器4、6、7，则可以相应地插入一个具有4cm高度的、不带有传热器的盒体8。通过移除不必要的传热器，可以降低气流噪声、压力损失以由此导致的风扇功率消耗。
插入部分3的分格可以例如通过插入部分3内的间隔相应距离的导轨13实现。相应地，在盒体8内设置与其对应的导向槽14。
插入部分3的分格使得能够改变传热器4、6、7顺序。
盒体8以有利方式这样构造，使得空气的通流得到优化。这可以例如通过相应设置的入流斜面15实现。这样可以在减小气流噪声和风扇(未示出)动力消耗的同时实现优化的热传递。盒体8的内部形状如此构造，使得相应的连接元件例如管线或电缆可以组合于其中。各个传热器模块4、6、7的连接导线相应地在工厂铺设。电缆铺设可以通过插接连接并且介质管道可以通过软管连接来进行简化。
图5示出带有PTC加热元件7的盒体。从中可见，在传热单元(未示出)的通流横截面方面明显较小的PTC加热元件7通过盒体8适配于插入部分(未示出)的大小。
图6示出带有冷凝器4的盒体8。冷凝器4在此具有几乎与盒体8的大小相当的规格。盒体8在此仅有的任务是，对于这里未示出的插入部分形状起到适配器的作用。
图7和图8示出具有用于PTC加热器7或冷凝器4的盒体8的空调器9的安装可能性。这些分解图显示出，分别如此构造盒体8的外部形状，使得空调器9的壳体的插入部分3内的盒体8可以互换。在此盒体8的内部形状这样构造，使得它与传热器-PTC加热器7或冷凝器4-的外形相对应。这样最终能够将传热器4、7互换。
乙二醇加热传热器6在此分别固定安装在空调器9内。也可以是，传热器4、6、7已经如此构造，使得外部形状与空调器的壳体的插入部分3相对应。在这些专门制造的传热器4、6、7中，实际上已集成了盒体8。由此这些传热器4、6、7就也可以互换，与组合到盒体8中的传热器一样。
图8中的冷凝器4在气流方向上设置在乙二醇加热传热器6的前面。但这一顺序可以容易地调换。
通过这些插入部分3的布置和数目，传热器4、6、7在顺序上可以改变，并且可以例如在固定安装传热器之前或之后定位。
附图标记列表
1   传热单元
2   壳体
3   插入部分
4   传热器、热泵冷凝器、加热传热器
5   传热器、热泵蒸发器
6   传热器、加热传热器
7   传热器、电加热或冷却元件、PTC加热元件
8   盒体
9   空调器
10  风扇
11  气流
12  密封物
13  导轨
14  导向槽
15  气流流入斜面、气流流出斜面

Claims (8)

1.用于汽车中的空调器(9)的传热单元(1)，包括带有多个插入部分(3)的壳体(2)和一些可插入到所述插入部分中并带有一个或多个传热器(4、5、6、7)的盒体(8)，其中，所述盒体(8)的外部形状与所述插入部分(3)相对应，所述盒体(8)的内部形状如此构造，使得所述内部形状分别与所述传热器(4、5、6、7)的外部形状相对应，其中，所述插入部分(3)在空气流通方向上先后设置，所述盒体(8)具有相同的外部尺寸，使得不同的盒体(8)可彼此互换位置地设置在所述壳体(2)中。
2.根据权利要求1所述的传热单元(1)，其特征在于，所述传热器(4、5、6、7)构造为热泵冷凝器(4)、热泵蒸发器(5)、加热传热器(6)或电加热或冷却元件(7)。
3.根据权利要求1或2所述的传热单元(1)，其特征在于，所述盒体(8)根据传热器特定地构造。
4.根据权利要求1或2所述的传热单元(1)，其特征在于，用于盒体(8)内的传热器(4、5、6、7)的所述盒体(8)构造得可通过适配元件互换。
5.根据权利要求1至4之一所述的传热单元(1)，其特征在于，所述插入部分(3)作为带有分格的一个插入部分如此构造，使得在高度上变化的盒体(8)能够以不同的顺序插入。
6.根据权利要求1至5之一所述的传热单元(1)，其特征在于，所述盒体(8)在流体技术上优化地构造。
7.根据权利要求6所述的传热单元(1)，其特征在于，所述盒体(8)通过盒体(8)内的适配元件在流体技术上优化地构造。
8.根据权利要求1至6之一所述的传热单元(1)，其特征在于，所述壳体(2)是空调器(9)的一部分。
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