DE102004001786A1

DE102004001786A1 - Heat exchanger, especially for supercritical refrigeration cycle

Info

Publication number: DE102004001786A1
Application number: DE102004001786A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dr.-Ing. Molt; Gerrit Dr.-Ing. Wölk
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-01-12
Filing date: 2004-01-12
Publication date: 2005-08-04
Also published as: WO2005066565A1; EP1706695A1; US20070256823A1; CN1902453A; JP2007518051A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager (1), insbesondere für einen überkritischen Kältekreislauf, mit einem aus Rohren und Rippen bestehenden Block, wobei die Rippen von einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft, überströmbar und die in mindestens vier Reihen angeordneten Rohre insbesondere im Kreuzgegenstrom zum gasförmigen Medium von einem zweiten Medium, insbesondere einem Kältemittel, durchströmbar sind.The invention relates to a heat exchanger (1), in particular for a supercritical refrigeration cycle, with a block consisting of tubes and ribs, wherein the ribs of a gaseous medium, in particular air, overflow and arranged in at least four rows of tubes in particular in cross-countercurrent to the gaseous medium from a second medium, in particular a refrigerant, are flowed through.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für einen überkritischen Kältekreislauf nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The Invention relates to a heat exchanger, especially for a supercritical Refrigeration circuit according to the preamble of claim 1.

Wärmeübertrager für überkritische Kältekreisläufe erfordern eine druckfeste Bauweise für Rohre und Sammelbehälter, da der Kälteprozess bei hohen Drücken, bis zu etwa 120 bar abläuft. Derartige Wärmeübertrager wurden durch die DE-A 199 06 289, die DE-A 100 07 159 sowie die WO 98/51983 A bekannt. Diese bekannten Wärmeübertrager werden teilweise in einem mit CO2 (R 744) betriebenen überkritischen Kältekreislauf als Gaskühler eingesetzt; sie sind im Wesentlichen durch eine einreihige Bauweise mit zwei Sammelrohren gekennzeichnet, d. h. eine Reihe von Flachrohren, die als extrudierte Mehrkammerrohre ausgebildet und mit ihren Enden in den Sammelrohren befestigt und abgedichtet sind, beispielsweise durch Löten. Das Kältemittel durchströmt den Gaskühler dabei – wie in der DE-A 100 07 159 gezeigt – serpentinenförmig, d. h. mehrflutig, dabei wird das Kältemittel in einer Ebene, senkrecht zur Luftströmungsrichtung, umgelenkt, d. h. in der Höhe oder in der Breite des Gaskühlers.Heat exchanger for supercritical Require refrigeration circuits a flameproof construction for pipes and storage containers, because of the cold process at high pressures, runs up to about 120 bar. Such heat exchanger were described by DE-A 199 06 289, DE-A 100 07 159 and WO 98/51983 A known. These known heat exchangers become partial in a supercritical refrigeration cycle operated with CO2 (R 744) as a gas cooler used; They are essentially by a single-row design with two headers marked, d. H. a series of flat tubes, formed as extruded multi-chamber tubes and with their ends are secured and sealed in the headers, for example by soldering. The refrigerant flows through the gas cooler there - like shown in DE-A 100 07 159 - serpentine, d. H. mehrflutig, it is the refrigerant in a plane perpendicular to the direction of air flow, deflected, d. H. in height or in the width of the gas cooler.

Durch die EP-B 414 433 wurde ein Kältemittelkondensator bekannt, bei welchem zwei einreihige Wärmeübertrager in Luftströmungsrichtung hintereinander angeordnet und kältemittelseitig hintereinander geschaltet sind (so genannter Duplex-Wärmeübertrager). Bei dem bekannten Kondensator werden Kältemittel und Luft im Kreuzgegenstrom zueinander geführt, d. h. das Kältemittel tritt in den leeseitigen Wärmeübertrager (Rohrreihe) ein und verlässt den Kondensator über den luvseitigen Wärmeübertrager (Rohrreihe). Jede Rohrreihe eines Wärmeübertragers ist dabei in Rohrgruppen oder Rohrsegmente unterteilt, sodass sich für das kondensierende Kältemittel ein abnehmender Strömungsquerschnitt ergibt. Die Rohrreihen bestehen aus extrudierten Flachrohren; zwischen denen Wellrippen angeordnet sind. Jede Rohrreihe bildet zusammen mit Sammelrohren eine Wärmetauschereinheit, welche mit der anderen Wärmetauschereinheit durch Rohrstücke kältemittelseitig verbunden ist.By EP-B 414 433 became a refrigerant condenser known, in which two single-row heat exchanger in the air flow direction arranged one behind the other and on the refrigerant side connected in series (so-called duplex heat exchanger). In the known condenser, refrigerant and air are cross-countercurrent guided to each other, d. H. the refrigerant enters the leeward heat exchanger (Tube row) and leaves the Capacitor over the windward heat exchanger (Tube bank). Each tube row of a heat exchanger is in tube groups or subdivided pipe segments, allowing for the condensing refrigerant a decreasing flow cross-section results. The rows of tubes consist of extruded flat tubes; between them Corrugated ribs are arranged. Each row of tubes forms together with manifolds a heat exchanger unit, which with the other heat exchanger unit through pipe sections on the refrigerant side connected is.

Ein ähnlicher mehrreihiger Wärmeübertrager, ein Verflüssiger für ein Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, wurde durch die EP-B 401 752 bekannt. Auch hier werden Kältemittel, d. h. ein konventionelles Kältemittel wie R 134a im Kreuzgegenstrom mit Umgebungsluft geführt, wobei generell vier Rohrreihen luftseitig hintereinander angeordnet sind. Dabei handelt es sich um Rundrohre mit Flachrippen, d. h. um einen mechanisch gefügten Wärmeübertragerblock.A similar one multi-row heat exchanger, a liquefier for a refrigerant A vehicle air conditioning system has been disclosed by EP-B 401 752. Again, refrigerants, d. H. a conventional refrigerant as R 134a performed in cross-countercurrent with ambient air, wherein generally four rows of tubes are arranged on the air side one behind the other. These are round tubes with flat ribs, d. H. one mechanically joined Heat exchanger block.

Bei Kraftfahrzeug-Klimaanlagen wird der Kondensator im Motorraum des Kraftfahrzeuges vor dem Kühlmittel/Luftkühler angeordnet. Die aus dem Kondensator austretende erwärmte Luft durchströmt anschließend den Kühlmittel/Luftkühler. Eine derartige Anordnung ist auch für Gaskühler für CO2-Klimaanlagen der eingangs genannten Art vorgesehen – daher die einreihige Bauweise mit relativ großer Stirnfläche, welche an den dahinter liegenden Kühlmittel/Luftkühler angepasst ist. Diese Bauweise und Anordnung hat verschiedene Nachteile: einerseits behindert die Anordnung eines Gaskühlers vor dem Kühlmittelkühler die Leistungsfähigkeit des Kühlmittelkühlers, zum einen aufgrund des zusätzlichen druckseitigen Druckabfalls durch den Gaskühler und zum anderen aufgrund der Luftaufwärmung, verursacht durch die Wärmeabgabe vom Gaskühler an die durchströmende Luft. Andererseits erhält der vor dem Kühlmittelkühler angeordnete Gaskühler in bestimmten Fahrbetriebspunkten nur bestimmte Luftmengen in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bzw. von der Lüfterleistung. Die Klimatisierung des Kraftfahrzeuges ist also extrem abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeuges. Ein der Erfindung zugrunde liegendes Problem besteht also darin, einen Wärmeübertrager, insbesondere für einen überkritischen Kältekreislauf zu schaffen, welcher die vorgenannten Nachteile vermeidet.at Automotive air conditioning systems will be the condenser in the engine compartment of the Motor vehicle arranged in front of the coolant / air cooler. The exiting from the condenser heated air then flows through the Coolant / air cooler. A Such arrangement is also for gas cooler for CO2 air conditioning systems provided the type mentioned - therefore the single-row design with a relatively large face, which adapted to the underlying coolant / air cooler is. This construction and arrangement has several disadvantages: one hand disabled the arrangement of a gas cooler in front of the coolant cooler the capacity of the coolant cooler, to one due to the additional pressure side Pressure drop through the gas cooler and partly because of the air heating caused by the heat from the gas cooler to the flowing through Air. On the other hand receives arranged in front of the coolant radiator gas cooler in certain Fahrbetriebspunkte only certain amounts of air depending from the driving speed or the fan power. The air conditioning of the Motor vehicle is so extremely dependent on the driving condition of the vehicle. An underlying problem of the invention is therefore a heat exchanger, especially for a supercritical Refrigeration circuit to create, which avoids the aforementioned disadvantages.

In dem Aufsatz „Design Strategies for R744 Gas Coolers" von J. M. Yin, C.W. Bullard an P. S. Hrnjak (veröffentlicht in IIF-IIR Commission B1, B2, Purdue University USA-2000) werden zwei Konfigurationen von Gaskühlern gegenüber gestellt und verglichen, nämlich der so genannte multi-pass heat exchanger, der einreihige, mehrflutig durchströmte Wärmeübertrager, und der mehrreihige Gegenstromwärmeübertrager, wobei hierbei drei kältemittelseitig hintereinander geschaltete Rohrreihen vorgesehen sind. Da das Kältemittel CO2 (R 744) im überkritischen Zustand, d. h. einphasig in den Gaskühler eintritt, weist es einen relativ hohen Temperaturgradienten auf, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Kältemittel (R134a), welches bei konstanter Temperatur kondensiert. Dieser Temperaturgradient kann wirksam in einem dreireihigen Gegenstromwärmeübertrager abgebaut werden, weshalb die Verfasser dieser Lösung den Vorzug geben. Zu einem ähnlichen Ergebnis kommen die Verfasser J. Peterson, A. Hafner, und G. Skaugen in ihrem Aufsatz „Development of compact heat exchangers für CO2 air-conditioning systems" (veröffentlicht in Int. J. Refrig. Vol. 21, No. 3 pp. 180–193, 1998). Auch hier wird der Gegenstromwärmeübertrager (counter flow heat exchanger) mit verringerter Stirnfläche und erhöhter Tiefe in Luftströmungsrichtung als vorteilhafter Gaskühler beschrieben.In the essay "Design Strategies for R744 Gas Coolers "by J.M. Yin, C.W. Bullard to P. S. Hrnjak (published in IIF-IIR Commission B1, B2, Purdue University USA-2000) will be two configurations of gas coolers across from asked and compared, namely the so-called multi-pass heat exchanger, the single-row, multi-flow flowed through heat exchanger, and the multi-row countercurrent heat exchanger, in this case, three refrigerant side by side switched rows of tubes are provided. As the refrigerant CO2 (R 744) in the supercritical State, d. H. single-phase enters the gas cooler, it has a relatively high temperature gradient, in contrast to a conventional refrigerant (R134a), which condenses at a constant temperature. This temperature gradient can be effectively degraded in a three-row countercurrent heat exchanger, why the authors of this solution give preference. To a similar result the authors J. Peterson, A. Hafner, and G. Skaugen come in theirs Essay "Development of compact heat exchangers for CO2 air-conditioning systems "(published in Int. J. Refrig. Vol. 21, no. 3 pp 180-193, 1998). Here too will the countercurrent heat exchanger (counter flow heat exchanger) with reduced frontal area and increased Depth in air flow direction as an advantageous gas cooler described.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeübertrager der eingangs genannten Art zu konzipieren, der den Bedingungen eines superkritischen Kältekreislaufes hinsichtlich Druck und Temperaturgradient Rechnung trägt und einen möglichst hohen Wirkungsgrad (COP, d. h. Coefficient of Performance) aufweist. Darüber hinaus soll dieser Wärmeübertrager hinsichtlich seiner Abmessungen so beschaffen sein, dass er im Motorraum eines Kraftfahrzeuges einfach untergebracht und hinreichend mit Kühlluft versorgt werden kann.It Object of the present invention, a heat exchanger of the aforementioned Art to conceive of the conditions of a supercritical refrigeration cycle in terms of pressure and temperature gradient and one highest possible Efficiency (COP, that is, coefficient of performance). Furthermore should this heat exchanger in terms of its dimensions be such that it is in the engine compartment a motor vehicle simply accommodated and sufficient with cooling air can be supplied.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patenanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Wärmeübertrager, der vorzugsweise im Gegenstrom betrieben wird, mindestens vier Rohrreihen aufweist, die in Luftströmungsrichtung hintereinander angeordnet sind. Gegenstrom heißt hier, dass das Strömungsmedium, vorzugsweise CO2 zunächst in die leeseitige Rohrreihe eintritt und aus der luvseitigen Rohrreihe wieder austritt. Damit trifft die in den Wärmeübertrager eintretende Kühlluft auf ein bereits in mindestens drei Rohrreihen ab- bzw. vorgekühltes Strömungsmedium. In diesen vier Rohrreihen, die nacheinander von dem Medium durchströmt werden, lässt sich der Temperaturgradient mit einer Temperaturdifferenz von ca. 100 Grad Celsius bei hinreichend niedrigem Druckabfall auf der Luftseite wirkungsvoll abbauen. Durch die mindestens vierreihige Ausbildung des Wärmeübertragers lässt sich die Stirnfläche verkleinern, sodass der Wärmeübertrager kompakte Abmessungen in Richtung auf einen Würfel erhält. Damit wird der Vorteil erreicht, dass der Wärmeübertrager, insbesondere, wenn er als Gaskühler einer CO2-Klimaanlage im Kraftfahrzeug eingesetzt wird, an beliebiger Stelle im Motorraum des Fahrzeuges untergebracht werden kann. Eine Anordnung vor dem Kühlmittelkühler, verbunden mit den oben genannten Nachteilen, entfällt. Die Kühlung des Wärmeübertragers kann durch zusätzliche Luftkanäle und ein spezielles Gebläse erfolgen. Damit wird auch eine Unabhängigkeit von den Fahrzuständen des Kraftfahrzeuges erreicht, womit auch eine gleich bleibende Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes gewährleistet ist. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass der Wirkungsgrad (COP) des erfindungsgemäßen Wärmeübertragers kaum schlechter als der vergleichbare Wärmeübertrager nach dem Stand der Technik ist.These Task is solved by the features of claim 1. According to the invention, it is provided that the heat exchanger, which is preferably operated in countercurrent, at least four rows of tubes has, in the air flow direction arranged one behind the other. Countercurrent here means that the flow medium, preferably CO2 first enters the leeward pipe line and from the windward pipe row exits again. Thus, the cooling air entering the heat exchanger strikes an already in at least three rows of tubes off or pre-cooled flow medium. In these four rows of tubes, which are successively flowed through by the medium, let yourself the temperature gradient with a temperature difference of about 100 Degrees Celsius with a sufficiently low pressure drop on the air side effectively degrade. Due to the at least four-row training of the heat exchanger let yourself the face reduce the size of the heat exchanger gets compact dimensions towards a cube. This will be the advantage achieved that the heat exchanger, especially if he is a gas cooler a CO2 air conditioning system is used in the motor vehicle, at any Location can be accommodated in the engine compartment of the vehicle. A Arrangement in front of the coolant radiator, connected with the above-mentioned disadvantages, deleted. The cooling of the heat exchanger can be achieved by additional air ducts and a special blower respectively. This is also an independence of the driving conditions of the Motor vehicle achieved, which also a constant air conditioning the vehicle interior guaranteed is. About that In addition, it has been shown that the efficiency (COP) of the heat exchanger according to the invention hardly worse than the comparable heat exchanger according to the state of Technology is.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens fünf bzw. optimal sechs Rohrreihen hintereinander angeordnet. Damit wird der Vorteil einer weiteren Leistungssteigerung des Wärmeübertragers erreicht, ohne dass der luftseitige Druckabfall und das Gewicht zu stark ansteigen.To An advantageous embodiment of the invention are at least five or optimally arranged six rows of tubes one behind the other. This will be the Advantage of a further increase in performance of the heat exchanger achieved without the airside pressure drop and the weight increase too much.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohre als Flachrohre, vorzugsweise als extrudierte Mehrkammerrohre und die Rippen als Wellrippen ausgebildet, welche zusammen einen gelöteten, druckfesten Wärmeübertragerblock hoher Leistung ergeben.To a further advantageous embodiment of the invention are the Tubes as flat tubes, preferably as extruded multi-chamber tubes and the ribs formed as corrugated fins, which together a soldered, pressure-resistant heat exchanger block high performance.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden alle Rohre einer Reihe parallel durchströmt, und vorzugsweise werden diese Rohrreihen nacheinander durchströmt, wobei jeweils von Rohrreihe zu Rohrreihe eine so genannte Umlenkung in der Tiefe erfolgt. Die einzelnen Rohrreihen werden somit abwechselnd von oben nach unten und von unten nach oben durchströmt. Dadurch ergibt sich ein langer Weg für das Strömungsmedium in den Rohren und eine wirksame Abkühlung.In Another advantageous embodiment of the invention are all tubes flows through a row in parallel, and preferably these rows of tubes are flowed through successively, wherein in each case from tube row to tube row a so-called deflection in the depth is done. The individual rows of tubes are thus alternately flows from top to bottom and from bottom to top. Thereby There is a long way to go the flow medium in the pipes and an effective cooling.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weisen die einzelnen Rohrreihen Rohrssegmente oder Rohrgruppen auf, die nacheinander durchströmbar sind – das Strömungsmedium wird „in der Breite" einer Rohreihe umgelenkt. Dadurch erreicht man den Vorteil eines längeren Strömungsweges und einer stärkeren Abkühlung des Strömungsmediums.In advantageous embodiment of the invention, the individual rows of tubes Pipe segments or pipe groups, which can be flowed through successively - the flow medium is in the width of "one Pipe row deflected. This achieves the advantage of a longer flow path and a stronger one Cooling of the flow medium.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können nur einzelne oder alle Rohrreihen in Rohrsegmente aufgeteilt werden, sodass der Strömungsweg noch weiter verlängert wird. Die Anzahl der Rohre in den Rohrsegmenten entspricht ungefähr der Hälfte der Anzahl der Rohre einer Rohrreihe, sie kann aber auch abweichen, sodass sich unterschiedliche Rohrsegmente ergeben. Man kann somit, z. B. bei waagerecht angeordneten Rohren die Strömungsgeschwindigkeit im unteren oder im oberen Bereich des Blockes variieren und damit auch den Wärmeübergang.In Advantageous development of the invention can only be individual or all Pipe rows are divided into pipe segments, so the flow path extended even further becomes. The number of tubes in the tube segments is about half of the Number of tubes in a row of tubes, but it may also differ so that different pipe segments arise. So you can z. B. in horizontally arranged pipes, the flow velocity in the lower or vary in the upper part of the block and thus also the heat transfer.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist jede Rohrreihe eigene Wellrippen auf, d. h. die Wellrippen benachbarter Rohrreihen sind thermisch entkoppelt bzw. thermisch isoliert. Damit ergibt sich eine maximale Abkühlung des Strömungsmediums.In Advantageous embodiment of the invention, each tube row has its own Corrugated ribs on, d. H. the corrugated ribs of adjacent rows of tubes are thermally decoupled or thermally isolated. This results in a maximum cooling of the flow medium.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es jedoch auch von Vorteil sein, für benachbarte Rohrreihen, beispielsweise zwei Rohrreihen eine gemeinsame, d. h. durchgehende Wellrippe vorzusehen. Dies bedeutet vor allem fertigungstechnische Vorteile.In However, further embodiment of the invention, it may also be advantageous be, for adjacent rows of tubes, for example two rows of tubes a common, d. H. provide continuous corrugated fin. This means above all manufacturing advantages.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist für alle Rohrreihen eine gemeinsame durchgehende Wellrippe vorgesehen, d. h. eine thermi sche Koppelung zwischen den einzelnen Rohrreihen. Damit ergibt sich ein anderes Temperaturprofil für das Strömungsmedium.In Another advantageous embodiment of the invention is for all rows of tubes a common continuous corrugated rib provided, d. H. a thermal cal Coupling between the individual pipe rows. This results in a different temperature profile for the flow medium.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Rohre benachbarter Rohrreihen fluchtend angeordnet, was z. B. für durchgehende Wellrippen Voraussetzung ist. Daraus ergibt sich ein geringerer luftseitiger Druckabfall.In an advantageous embodiment of the invention the tubes of adjacent rows of tubes are arranged in alignment, which z. B. is required for continuous corrugated ribs. This results in a lower air-side pressure drop.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Rohre jedoch auch versetzt zueinander angeordnet sein, was zwar einen höheren luftseitigen Druckabfall, jedoch eine höhere Leistung des Wärmeübertragers erbringt.In Another advantageous embodiment of the invention, the However, pipes may also be arranged offset from one another, which is true a higher airside Pressure drop, but higher Performance of the heat exchanger he brings.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Stirnfläche des Wärmeübertragers quadratisch oder hinsichtlich ihrer Abmessungen in Höhe und Breite einem Quadrat angenähert. Ein vorteilhaftes Verhältnis für Breite zu Höhe liegt im Bereich von 0,8 bis 1,2. Dies hat den Vorteil, dass ein Lüfter hinter oder vor der Stirnfläche für die Förderung der Kühlluft ausreichend ist, da er die Stirnfläche hinreichend überdeckt.In Another advantageous embodiment of the invention is the end face of Heat exchanger square or in terms of their dimensions in height and width, a square approximated. An advantageous ratio for width to height is in the range of 0.8 to 1.2. This has the advantage of having a fan behind or in front of the face for the advancement the cooling air is sufficient, since it covers the front surface sufficiently.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Stirnfläche eine Fläche im Bereich von 4 bis 16 dm² auf. Damit erreicht man gegenüber den herkömmlichen Wärmeübertragern eine verringerte Stirnfläche bei gleichzeitig vergrößerter Tiefe, d. h. der Wärmeübertrager hat eine kompakte, einem Würfel angenäherte Form und kann damit an beliebigen Stellen im Motorraum angeordnet werden. Der Kühlmittelkühler dagegen wird in seiner Leistung nicht mehr durch einen vorgeschalteten Kondensator oder Gaskühler beeinträchtigt.In a further advantageous embodiment of the invention, the end face has an area in the range of 4 to 16 dm ² . This is achieved over the conventional heat exchangers, a reduced end face at the same time increased depth, ie the heat exchanger has a compact, a cube approximate shape and can thus be placed anywhere on the engine compartment. The coolant cooler, on the other hand, is no longer affected in its performance by an upstream condenser or gas cooler.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der oben erwähnte Wärmeübertrager mit der Vielzahl seiner Weiterbildungen als Gaskühler in einem überkritischen Kältekreislauf einer mit CO2 betriebenen Kraftfahrzeug-Klimaanlage verwendet. Damit werden alle oben genannten Vorteile erreicht.In Another advantageous embodiment of the invention is the above mentioned Heat exchanger with the variety of its further developments as a gas cooler in a supercritical Refrigeration circuit used a CO2-powered automotive air conditioning. With that achieved all the above benefits.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenembodiments The invention are illustrated in the drawings and are in Following closer described. Show it

1a, 1b, 1c einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit vier, fünf, und sechs Reihen in schematischer Darstellung, 1a . 1b . 1c a heat exchanger according to the invention with four, five, and six rows in a schematic representation,

2a, 2b den erfindungemäßen Wärmeübertrager mit vier Reihen, wobei die letzten zwei bzw. drei Reihen in Rohrsegmente aufgeteilt sind, 2a . 2 B the heat exchanger according to the invention with four rows, wherein the last two or three rows are divided into pipe segments,

3a, 3b einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit vier Reihen, wobei sämtliche Reihen in Rohrsegmente gleicher und ungleicher Anordnung aufgeteilt sind, 3a . 3b a heat exchanger according to the invention with four rows, wherein all rows are divided into pipe segments of the same and unequal arrangement,

4 einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit Flachrohren und thermisch entkoppelten Wellrippen, 4 a heat exchanger according to the invention with flat tubes and thermally decoupled corrugated fins,

5 einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager mit vier Rohrreihen, wobei jeweils zwei benachbarte Rohrreihen eine gemeinsame Wellrippe aufweisen, 5 a heat exchanger according to the invention with four rows of tubes, wherein each two adjacent rows of tubes have a common corrugated fin,

6 einen erfindungsgemäßen vierreihigen Wärmeübertrager mit durchgehender Wellrippe, 6 a four-row heat exchanger according to the invention with a continuous corrugated fin,

7 einen erfindungsgemäßen vierreihigen Wärmeübertrager mit versetzt angeordneten Rohren, 7 a four-row heat exchanger according to the invention with staggered tubes,

8 ein Diagramm für die Leistung des Wärmeübertragers in Abhängigkeit von der Anzahl der Rohreihen, wobei jede Rohrreihe ein Segment aufweist, 8th a diagram for the performance of the heat exchanger as a function of the number of rows of tubes, each row of tubes having a segment,

9 ein Diagramm wie in 8, jedoch mit nur je zwei Segmenten pro Rohrreihe. 9 a diagram like in 8th , but with only two segments per tube row.

1a, 1b und 1c zeigen in schematischer Darstellung erste Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, der als Gaskühler für einen überkritischen Kältekreislauf konzipiert und einsetzbar ist. Insbesondere ist dieser Gaskühler für eine mit dem Kältemittel CO2 (R744) betriebene Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug verwendbar. 1a . 1b and 1c show a schematic representation of first embodiments of a heat exchanger according to the invention, which is designed and used as a gas cooler for a supercritical refrigeration cycle. In particular, this gas cooler is suitable for use with a vehicle with the refrigerant CO2 (R744) air conditioning.

1a zeigt ein vierreihiges Rohrsystem für einen Gaskühler 1, der von dem Kältemittel CO2 durchströmt und von Umgebungsluft gekühlt wird, wobei die Luftströmungsrichtung durch Pfeile L dargestellt ist. Der Gaskühler 1 weist vier in Luftströmungsrichtung L hintereinander angeordnete Rohrreihen 1.1, 1.2, 1.3, 1.4 auf, die jeweils parallel zueinander verlaufende Rohre, dargestellt durch Pfeile R, aufweisen. Jede Rohrreihe 1.1 bis 1.4 weist die gleiche Anzahl von Rohren auf, die jeweils parallel durchströmt werden. Die einzelnen Rohrreihen sind kältemittelseitig hintereinander geschaltet, d. h. sie sind durch Kältemittelverbindungen, dargestellt durch punktierte Pfeile V, miteinander verbunden. Diese Verbindung V wird als Umlenkung des Kältemittels „in der Tiefe" bezeichnet, wobei die Tiefenrichtung der Luftrichtung L entgegengesetzt ist. Das Kältemittel tritt zunächst in die leeseitige Reihe 1.1 ein, dargestellt durch einen punktierten Pfeil E, wird dann nach Durchströmen der einzelnen Reihen dreimal in der Tiefe umgelenkt und verlässt den Gaskühler nach Durchströmen der luvseitigen Reihe 1.4 über den Austritt A, dargestellt durch einen punktierten Pfeil A. Dieses Strömungsmodell von Luft und Kältemittel wird als Kreuzgegenstrom bezeichnet. Das Kältemittel CO2 tritt etwa mit einem Druck von 125 bar und einer Temperatur von ca. 130 Grad Celsius in den Gaskühler, d. h. in die Rohrreihe 1.1. ein. Die Temperatur der Luft, die durch die Rohrreihe 1.4 in den Gaskühler 1 eintritt, beträgt etwa 45 Grad. Da die CO2-Klimaanlage im überkritischen Bereich arbeitet, erfolgt die Wärmeabfuhr nicht durch Kondensation bei konstanter Temperatur – wie dies beim Kältekreislauf mit R134a der Fall ist – sondern bei fallender Temperatur, d. h. einem Temperaturgradienten von 130 Grad Celsius bis etwa 50 Grad Celsius. Diese Temperaturdifferenz von 80 Grad Celsius wird sukzessive beim Durchströmen der einzelnen Rohrreihen 1.1 bis 1.4 abgebaut. Die Zahlen sind als Beispiele genannt, zum Teil ist die Temperaturdifferenz noch größer, d. h. ca. 100° Celsius. Der Gaskühler 1 weist eine so genannte berippte Stirnfläche auf, das ist die Fläche der Rohrreihe 1.4, die von Luft beaufschlagt wird und die Abmessungen B × H (Breite × Höhe) aufweist. Die Definition gilt für alle erfindungsgemäßen Gaskühler. 1a shows a four-row pipe system for a gas cooler 1 flowing through the refrigerant CO2 and cooled by ambient air, wherein the air flow direction is represented by arrows L. The gas cooler 1 has four pipe rows arranged one behind the other in the direction of air flow L. 1.1 . 1.2 . 1.3 . 1.4 on, each having mutually parallel tubes, represented by arrows R, have. Each row of pipes 1.1 to 1.4 has the same number of tubes, which are flowed through in parallel. The individual rows of tubes are connected in series on the refrigerant side, ie they are connected to each other by refrigerant connections, represented by dotted arrows V. This connection V is referred to as the deflection of the refrigerant "in the depth", wherein the depth direction is opposite to the air direction L. The refrigerant first enters the leeward row 1.1 A, represented by a dotted arrow E, is then deflected three times in depth after flowing through the individual rows and leaves the gas cooler after flowing through the windward row 1.4 via the outlet A, represented by a dotted arrow A. This flow model of air and refrigerant is referred to as cross counterflow. The refrigerant CO2 enters the gas at a pressure of about 125 bar and a temperature of about 130 degrees Celsius cooler, ie in the tube row 1.1 , one. The temperature of the air flowing through the tube row 1.4 in the gas cooler 1 enters, is about 45 degrees. Since the CO2 air conditioning system operates in the supercritical range, the heat dissipation does not occur by condensation at constant temperature - as is the case with the refrigeration cycle with R134a - but with falling temperature, ie a temperature gradient of 130 degrees Celsius to about 50 degrees Celsius. This temperature difference of 80 degrees Celsius is successively flowing through the individual rows of tubes 1.1 to 1.4 reduced. The numbers are given as examples, in part, the temperature difference is even greater, ie about 100 ° Celsius. The gas cooler 1 has a so-called ribbed end face, that is the surface of the tube row 1.4 , which is acted upon by air and has the dimensions B × H (width × height). The definition applies to all gas coolers according to the invention.

1b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich einen Gaskühler 2 mit fünf Rohrreihen 2.1, 2.2., 2.3, 2.4, 2.5, die in Luftströmungsrichtung L hintereinander angeordnet und auch kältemittelseitig hintereinander geschaltet sind. Es werden die gleichen Buchstaben für gleiche Teile wie in 1a verwendet: der Eintritt des Kältemittels erfolgt bei E, der Austritt bei A, die Verbindung der einzelnen Rohrreihen erfolgt durch eine Verbindungsleitung V. Der Gaskühler 2 unterscheidet sich somit vom Gaskühler 1 nur durch eine zusätzliche Rohrreihe, wodurch eine Leistungssteigerung des Gaskühlers 2 gegenüber dem Gaskühler 1 erreicht wird (vergleiche auch 8). 1b shows a further embodiment of the invention, namely a gas cooler 2 with five rows of tubes 2.1 . 2.2 ., 2.3 . 2.4 . 2.5 , which are arranged in the air flow direction L one behind the other and are also connected in series on the refrigerant side. It will be the same letters for the same parts as in 1a used: the entry of the refrigerant takes place at E, the outlet at A, the connection of the individual rows of tubes takes place through a connecting line V. The gas cooler 2 thus differs from the gas cooler 1 only through an additional row of pipes, which increases the performance of the gas cooler 2 opposite the gas cooler 1 is reached (compare also 8th ).

1c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich einen Gaskühler 3 mit sechs Rohreihen 3.1 bis 3.6. Es liegt wiederum dasselbe Strömungsmodell wie in den 1a und 1b, d. h. Kreuzgegenstrom zugrunde. Nach dem Eintritt des Kältemittels bei E erfolgt bis zum Austritt des Kältemittels bei A eine fünfmalige Umlenkung V in der Tiefe entgegen der Luftströmungsrichtung L. Die konstruktive Ausbildung der hier schematisch dargestellten Gaskühler 1, 2, 3 erfolgt mit Mitteln, die aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt sind, also beispielsweise durch parallel geschaltete extrudierte Mehrkammerrohre, die mit ihren Rohrenden in Sammelrohren gehalten und abgedichtet sind. Die Verbindung V kann durch Rohrbögen oder Umlenkkammern erfolgen. 1c shows a further embodiment of the invention, namely a gas cooler 3 with six rows of pipes 3.1 to 3.6 , Again, there is the same flow model as in the 1a and 1b , ie cross countercurrent basis. After the refrigerant has entered at E, until the refrigerant leaves the outlet at A, there is a five-fold deflection V in the depth opposite to the direction of air flow L. The structural design of the gas coolers shown schematically here 1 . 2 . 3 takes place by means which are known from the aforementioned prior art, that is, for example, by parallel-connected extruded multi-chamber tubes, which are held and sealed with their tube ends in headers. The connection V can be done by pipe bends or deflection chambers.

Die 2a und 2b zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem innerhalb einer Rohrreihe eine Umlenkung in der Breite erfolgt (oder auch in der Höhe), d. h. in der Ebene der Rohrreihe.The 2a and 2 B show a further embodiment of the invention, in which within a row of tubes a deflection in the width takes place (or in the amount), ie in the plane of the row of tubes.

2a zeigt einen Gaskühler 4 in schematischer Darstellung mit vier Rohrreihen 4.1, 4.2, 4.3, 4.4 mit einem Kältemitteleintritt E, einem Kältemittelaustritt A und Verbindungen V zwischen den einzelnen Rohrreihen 4.1 bis 4.4, d. h. drei Umlenkungen in der Tiefe. Die beiden zuerst vom Kältemittel durchströmten Rohrreihen 4.1, 4.2 werden parallel durchströmt, in den anschließenden Rohrreihen 4.3, 4.4 erfolgt für das Kältemittel eine Umlenkung in der Breite (bezogen auf die waagerecht dargestellten Rohre ist es eine Umlenkung in der Höhe). Die Rohreihe 4.3 ist in zwei Rohrsegmente (Rohrgruppen) 3a, 3b, jeweils dargestellt durch drei bzw. zwei Pfeile entgegengesetzter Richtung, aufgeteilt, die Rohrreihe 4.4 ist in zwei Rohrsegmente 4a, 4b aufgeteilt. Die Umlenkung vom Rohrsegment 3a zum Rohrsegment 3b ist durch einen Pfeil U und die Umlenkung vom Rohrsegment 4a zum Rohrsegment 4b durch eine weiteren Pfeil U dargestellt. Das Kältemittel liegt also in den beiden Rohrreihen 4.3, 4.4 den doppelten Weg wie in den Rohreihen 4.1, 4.2 zurück, wobei die Aufteilung der Rohrreihen 4.3, 4.4 im Rohrseg mente – wie aus der zeichnerischen Darstellung ersichtlich – unterschiedlich gewählt ist. 2a shows a gas cooler 4 in a schematic representation with four rows of tubes 4.1 . 4.2 . 4.3 . 4.4 with a refrigerant inlet E, a refrigerant outlet A and connections V between the individual rows of tubes 4.1 to 4.4 ie three deflections in depth. The two pipe rows first flowed through by the refrigerant 4.1 . 4.2 are flowed through in parallel, in the subsequent tube rows 4.3 . 4.4 For the refrigerant, there is a deflection in the width (relative to the horizontally illustrated tubes, it is a deflection in height). The pipe series 4.3 is in two pipe segments (pipe groups) 3a . 3b , each represented by three or two arrows of opposite direction, split, the row of tubes 4.4 is in two pipe segments 4a . 4b divided up. The deflection of the pipe segment 3a to the pipe segment 3b is by an arrow U and the deflection of the pipe segment 4a to the pipe segment 4b represented by a further arrow U. The refrigerant is therefore in the two rows of tubes 4.3 . 4.4 the double way as in the rows of pipes 4.1 . 4.2 back, taking the division of the tube rows 4.3 . 4.4 in Rohrseg elements - as can be seen from the graphic representation - is chosen differently.

2b zeigt eine Weiterbildung der in 2 dargestellten Ausführungsform für einen Gaskühler 5, ebenfalls mit vier Rohrreihen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4. Es werden wiederum die gleichen Buchstaben für gleiche Teile bzw. Symbole verwendet. Die erste Rohrreihe 5.1 wird parallel durchströmt, während in den kältemittelseitig folgenden Rohrreihen 5.2 bis 5.4 jeweils eine Umlenkung U im der Breite erfolgt; dabei ist die Aufteilung der Rohrreihen 5.2 bis 5.4 symmetrisch in gleiche Rohrsegmente 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b vorgenommen. Im unteren Bereich 2a, 3a, 4a ist die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels niedriger als im oberen Bereich 2a, 3b, 4b – infolge der unterschiedlichen Strömungsquerschnitte. Durch diese Aufteilung von Rohrreihen in Rohrsegmente, verbunden mit einer Umlenkung in der Breite, lässt sich eine weitere Leistungssteigerung für den Gaskühler erreichen (vgl. 9). 2 B shows a further education in 2 illustrated embodiment for a gas cooler 5 , also with four rows of tubes 5.1 . 5.2 . 5.3 . 5.4 , Again, the same letters are used for the same parts or symbols. The first row of pipes 5.1 is flowed through in parallel, while in the refrigerant side following rows of tubes 5.2 to 5.4 in each case a deflection U in the width takes place; Here is the division of the rows of tubes 5.2 to 5.4 symmetrical in the same pipe segments 2a . 2 B . 3a . 3b . 4a . 4b performed. In the area below 2a . 3a . 4a the flow rate of the refrigerant is lower than in the upper range 2a . 3b . 4b - Due to the different flow cross sections. Through this division of pipe rows in pipe segments, combined with a deflection in the width, a further increase in performance for the gas cooler can be achieved (see. 9 ).

3a und 3b zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, wobei jede Rohrreihe in Rohrsegmente unterteilt ist und in jeder Rohrreihe eine Umlenkung in der Breite erfolgt. 3a and 3b show further embodiments of the invention, wherein each row of tubes is divided into tube segments and in each row of tubes is a deflection in the width.

3a zeigt einen vierreihigen Gaskühler 6 mit Rohrreihen 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, wobei die einzelnen Rohreihen jeweils in ungleiche Rohrsegmente 1a, 1b, 2a, 2b, 3a, 3b und 4a, 4b unterteilt sind. Die Zahl der Pfeile symbolisiert die Anzahl der Rohre pro Rohrsegment, d. h. es liegen hier Rohrsegmente mit jeweils zwei und drei Rohren vor, die ständig miteinander abwechseln. Innerhalb einer Rohrreihe erfolgt eine Umlenkung in der Breite von einem dreirohrigen zu einem zweirohrigen Rohrsegment und von diesem eine Umlenkung in der Tiefe zu einem dreirohrigen und so weiter, entsprechend der Zeichnung, die hinreichend aussagefähig ist. Von Umlenkung zu Umlenkung wechselt also ständig der Strömungsquerschnitt und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, wodurch sich innerhalb des Gaskühlers 6 örtlich unterschiedliche Wärmeübergangsverhältnisse ergeben. 3a shows a four-row gas cooler 6 with rows of pipes 6.1 . 6.2 . 6.3 . 6.4 , wherein the individual rows of pipes each in unequal pipe segments 1a . 1b . 2a . 2 B . 3a . 3b and 4a . 4b are divided. The number of arrows symbolizes the number of tubes per tube segment, ie here there are tube segments with two and three tubes before, which alternate constantly. Within a row of tubes, there is a deflection in the width of a three-pipe to a two-pipe segment and from this a deflection in depth to a three-pipe and so on, according to the drawing, which is sufficiently meaningful. From diversion to Um Steering thus constantly changes the flow cross-section and thus the flow velocity of the refrigerant, which is within the gas cooler 6 give locally different heat transfer conditions.

3b zeigt einen Gaskühler 7, der eine Abwandlung des Gaskühlers 6 darstellt, und zwar im Hinblick auf die Anordnung der Rohrsegmente pro Rohrreihe. Der Unterschied gegenüber dem Gaskühler 6 besteht lediglich darin, dass die Rohrsegmente mit zwei Rohren jeweils oben und die Rohrsegmente mit drei Rohren unten liegen. Dabei erfolgt die Umlenkung V in der Tiefe jeweils von einem oben liegenden Zweirohrsegment 1b, 2b, 3b zu einem unten liegenden Dreirohrsegment 2a, 3a, 4a. Durch die Aufteilung jeder Rohrreihe in zwei Rohrsegmente lässt sich eine weitere Leistungssteigerung des Gaskühlers erreichen (vgl. 9). 3b shows a gas cooler 7 , which is a modification of the gas cooler 6 represents, with regard to the arrangement of the pipe segments per pipe row. The difference from the gas cooler 6 consists only in that the tube segments with two tubes each at the top and the tube segments with three tubes below. In this case, the deflection V in depth takes place in each case from an overhead two-pipe segment 1b . 2 B . 3b to a lower three-pipe segment 2a . 3a . 4a , By dividing each row of pipes into two pipe segments, a further increase in performance of the gas cooler can be achieved (cf. 9 ).

4 zeigt ein konstruktives Ausführungsbeispiel für einen vierreihigen Gaskühler 8 mit den Rohrreihen 8.1, 8.2, 8.3, 8.4, welche von Luft in der Strömungsrichtung der Pfeile L durchströmt werden. Entsprechend den vorherigen Ausführungen durchströmt das Kältemittel also zunächst die Rohrreihe 8.1 und zuletzt die Rohrreihe 8.4. Jede Rohrreihe 8.1 bis 8.4 weist fluchtend zueinander angeordnete Flachrohre 9 auf, die aufgrund der systembedingten hohen Drücke vorzugsweise als extrudierte Mehrkammerkammerflachrohre ausgebildet sind, wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt. Zwischen den Flachrohren jeder Reihe 8.1 bis 8.4 sind Wellrippen 10 angeordnet, welche von der Luft überströmt werden. Zwischen den einzelnen Rohrreihen sind jeweils durchgehende Spalte s angeordnet, d. h. sowohl die Wellrippen 10 als auch die Flachrohre 9 sind thermisch entkoppelt, zwischen ihnen besteht keine direkte wärmeleitende Verbindung. Der Abstand h wird als Rippenhöhe, der Abstand b als Rohrbreite bezeichnet. Die so genannte Querteilung t_R der Flachrohre 9 beträgt t_R = h + b Die Rohrteilung t_R ist für alle vier Rohrreihen gleich. 4 shows a constructive embodiment of a four-row gas cooler 8th with the rows of pipes 8.1 . 8.2 . 8.3 . 8.4 , which are traversed by air in the flow direction of the arrows L. According to the previous statements, the refrigerant thus first flows through the row of tubes 8.1 and finally the row of pipes 8.4 , Each row of pipes 8.1 to 8.4 has flush with each other arranged flat tubes 9 on, which are preferably formed as extruded multi-chamber chamber flat tubes due to the system-related high pressures, as known from the aforementioned prior art. Between the flat tubes of each row 8.1 to 8.4 are corrugated ribs 10 arranged, which are overflowed by the air. Between the individual rows of tubes each continuous column s are arranged, that is, both the corrugated fins 10 as well as the flat tubes 9 are thermally decoupled, between them there is no direct heat-conducting connection. The distance h is referred to as the rib height, the distance b as the tube width. The so-called transverse pitch t _{R of} the flat tubes 9 is t _R = h + b The pipe pitch t _R is the same for all four pipe rows.

5 zeigt ein weiteres konstruktives Ausführungsbeispiel eines vierreihigen Gaskühlers 11 mit den Rohrreihen 11.1, 11.2, 11.3, 11.4. Die Luftströmungsrichtung ist wiederum durch Pfeile L dargestellt. Zwei Reihen, nämlich die ersten beiden Rohrreihen 11.1. 11.2, und die letzten beiden Rohrreihen 11.3 und 11.4 weisen jeweils gemeinsame, durchgehende Wellrippen 12, 13 auf. Die Flachrohre 9 der Rohreihen 11.1, 11.2 sind somit über die durchgehende Wellrippe 12 thermisch gekoppelt, ebenso liegt eine thermische Kopplung bei den Reihen 11.3 und 11.4 durch die durchgehende Wellrippe 13 vor. Zwischen beiden Doppelreihen befindet sich dagegen ein quer zur Luftströ mungsrichtung verlaufender Spalt s, der eine thermische Entkopplung bewirkt. 5 shows a further constructive embodiment of a four-row gas cooler 11 with the rows of pipes 1.11 . 11.2 . 11.3 . 11.4 , The air flow direction is again shown by arrows L. Two rows, namely the first two rows of tubes 1.11 , 11.2 , and the last two rows of pipes 11.3 and 11.4 each have common, continuous corrugated ribs 12 . 13 on. The flat tubes 9 the row of pipes 1.11 . 11.2 are thus on the continuous corrugated fin 12 thermally coupled, as is a thermal coupling in the rows 11.3 and 11.4 through the continuous corrugated rib 13 in front. On the other hand, there is a gap s extending transversely to the direction of the flow of air flow between the two double rows, which causes thermal decoupling.

6 zeigt ein weiteres konstruktives Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich einen vierreihigen Gaskühler 14. Die vier Rohrreihen 14.1 bis 14.4 weisen gemeinsame, durchgehende Wellrippen 15 auf, d. h. alle Rohreihen sind thermisch miteinander gekoppelt. Bei Eintritt des heißen Kältemittels in die erste Rohrreihe 14.1 kann somit Wärme in Richtung des Temperaturgefälles über die Wellrippen 15 abströmen, d. h. entgegen der Luftströmungsrichtung L. 6 shows a further constructive embodiment of the invention, namely a four-row gas cooler 14 , The four rows of pipes 14.1 to 14.4 have common, continuous corrugated ribs 15 on, ie all rows of tubes are thermally coupled together. When the hot refrigerant enters the first row of pipes 14.1 can thus heat in the direction of the temperature gradient across the corrugated fins 15 outflow, ie opposite to the air flow direction L.

7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, nämlich einen vierreihigen Gaskühler 16 mit vier Rohrreihen 16.1, 16.2, 16.3, 16.4, deren Flachrohre 9, in Luftströmungsrichtung L gesehen, versetzt zueinander angeordnet sind. Die einzelnen Rohrreihen 16.1 bis 16.4 weisen daher – wie in 4 – separate Wellrippen 10 auf, d. h. die Rohrreihen sind über Spalte s thermisch entkoppelt. Durch die versetzte Anordnung ergibt sich ein verbesserter Wärmeübergang für die von der Luft angeströmte Schmalseite der Flachrohre 9. 7 shows a further embodiment of the invention, namely a four-row gas cooler 16 with four rows of tubes 16.1 . 16.2 . 16.3 . 16.4 , their flat tubes 9 , Seen in the direction of air flow L, offset from one another. The individual rows of pipes 16.1 to 16.4 therefore have - as in 4 - separate corrugated ribs 10 on, ie the rows of tubes are thermally decoupled over column s. The staggered arrangement results in an improved heat transfer for the air flowed through the narrow side of the flat tubes 9 ,

8 zeigt ein Diagramm, bei welchem die Leistung des erfindungsgemäßen Gaskühlers mit unterschiedlichen Stirnflächen über der Anzahl der Rohrreihen aufgetragen ist, wobei eine Rohrreihe parallel durchströmt wird, also ein einziges Segment bildet. Die aufsteigenden Kurvenäste stehen für verschiedene Stirnflächen, deren Größe aus der Legende rechts oben neben dem Diagramm hervorgeht. Der Gaskühler mit der höchsten Leistung weist auch die größte Stirnfläche, nämlich 302 × 300 mm² = 9,06 dm² auf. Der unterste Kurvenast (Sternchen) weist die geringste Stirnfläche von 202 × 200 mm² = 4,04 dm² auf. Die Leistung des erfindungsgemäßen Gaskühlers steigt jeweils mit der Anzahl der Rohrreihen, wobei Werte für vier- bis achtreihige Systeme ermittelt und aufgetragen sind. Als Vergleichsbasis für den erfindungsgemäßen Gaskühler wurde ein zweireihiges System mit einer Stirnfläche von 20 dm² und einer Tiefe von 16 mm gewählt. Für die Leistung dieses bekannten Gaskühlers nach dem Stand der Technik sind zwei horizontale Geraden im Diagramm eingezeichnet, und zwar eine untere Horizontale bei 7,7 kW für den Leerlauf und eine darüber liegende Horizontale bei etwa 8,2 kW für eine Fahrzeuggeschwindigkeit von 32 km/h im 2. Gang. Aus diesem Vergleich ist ersichtlich, dass mit dem erfindungsgemäßen Gaskühler, zumindest bei den größeren Stirnflächen eine höhere Leistung gegenüber dem Stand der Technik erzielbar ist. 8th shows a diagram in which the performance of the gas cooler according to the invention is applied with different end faces over the number of rows of tubes, wherein a row of tubes is flowed through in parallel, that forms a single segment. The ascending curve branches represent different faces whose size can be seen from the legend on the top right next to the diagram. The gas cooler with the highest power also has the largest end face, namely 302 × 300 mm ² = 9.06 dm ² . The lowest curve branch (asterisk) has the smallest end face of 202 × 200 mm ² = 4.04 dm ² . The performance of the gas cooler according to the invention increases in each case with the number of rows of tubes, wherein values for four- to eight-row systems are determined and plotted. As a comparison basis for the gas cooler according to the invention, a double-row system with a frontal area of 20 dm ² and a depth of 16 mm was chosen. For the performance of this known gas cooler according to the prior art, two horizontal lines are shown in the diagram, namely a lower horizontal at 7.7 kW for idling and an overlying horizontal at about 8.2 kW for a vehicle speed of 32 km / h in 2nd gear. It can be seen from this comparison that with the gas cooler according to the invention, at least in the case of the larger end faces, a higher power can be achieved than with the prior art.

9 zeigt ein ähnliches Diagramm wie 8, allerdings basieren die hier dargestellten Werte auf Gaskühlern mit jeweils zwei Rohrsegmenten pro Reihe, d. h. in jeder Rohrreihe eines vier-, fünf-, sechs-, sieben- oder achtreihigen Systems ist jeweils eine Umlenkung in der Breite vorgenommen. Die Stirnflächen für die einzelnen Kurvenäste ergeben sich wiederum aus der Legende; es sind dieselben Stirnflächen wie im Diagramm gemäß 8. Der Vergleich beider Diagramme zeigt deutlich, dass bei gleicher Stirnfläche, jedoch Umlenkung in der Breite bzw. zwei Rohrsegmenten pro Reihe eine höhere Gaskühlerleistung erzielbar ist, die bei höheren Stirnflächen deutlich über dem Stand der Technik liegt, der derselbe wie im Diagramm der 8 ist. Die zugrunde gelegten Stirnflächen sind im Übrigen nahezu quadratisch und liegen in einem bevorzugten Flächenbereich von 4 bis 9 dm² – mit anderen Worten: es liegen. „handliche" Abmessungen für den erfindungsgemäßen Gaskühler vor. 9 shows a similar diagram as 8th However, the values shown here are based on gas coolers with two pipe segments per row, ie in each row of four-, five-, six-, seven- or eight-row system a deflection in the width is made. The end faces for the individual curve branches result in turn, from the legend; they are the same faces as in the diagram according to 8th , The comparison of the two diagrams clearly shows that with the same end face, but deflection in the width or two pipe segments per row a higher gas cooler performance can be achieved, which is significantly higher than the prior art at higher end faces, the same as in the diagram of 8th is. Incidentally, the underlying end surfaces are almost square and lie in a preferred surface area of 4 to 9 dm ² - in other words, they are. "Handy" dimensions for the gas cooler according to the invention.

Claims

Heat exchanger, in particular for supercritical refrigeration cycle, with a consisting of pipes and fins block, wherein the ribs of a gaseous medium, in particular air overflow and the tubes arranged in several rows, in particular in cross countercurrent to the gaseous medium of a second medium, in particular a refrigerant can be flowed through characterized ge denotes that at least four rows of tubes ( 1.1 . 1.2 . 1.3 . 1.4 ) are arranged one behind the other in the flow direction L of the gaseous medium.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least five rows of tubes ( 2.1 . 2.2 . 2.3 . 2.4 . 2.5 ) are arranged one behind the other.

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that six rows of tubes ( 3.1 . 3.2 . 3.3 . 3.4 . 3.5 . 3.6 ) are arranged one behind the other.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tubes as flat tubes ( 9 ) and the ribs as corrugated ribs ( 10 . 12 . 13 . 15 ) are formed.

Heat exchanger according to claim 4, characterized in that the flat tubes ( 9 ) are formed as extruded multi-chamber tubes.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tubes R a tube row ( 1.1 . 1.2 . 1.3 . 1.4 ) can be flowed through in parallel.

Heat exchanger according to claim 6, characterized in that the rows of tubes ( 1.1 to 1.4 ; 2.1 to 2.5 ; 3.1 to 3.6 ) can be flowed through one behind the other.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 5, characterized in that at least one row of tubes ( 4.3 . 4.4 ) in pipe segments ( 3a . 3b . 4a . 4b ) is divided with individual tubes, which are flowed through successively.

Heat exchanger according to claim 8, characterized in that in pipe segments ( 3a . 3b . 4a . 4b ) subdivided rows of pipes ( 4.3 . 4.4 ) in the flow direction L of the gaseous medium in front of the non-subdivided rows of tubes ( 4.1 . 4.2 ) are arranged.

Heat exchanger according to claim 8, characterized in that all rows of tubes ( 6.1 to 6.4 ; 7.1 to 7.4 ) in pipe segments ( 1a . 1b . 2a . 2 B . 3a . 3b . 4a . 4b ) are divided, which are flowed through one behind the other.

Heat exchanger according to claim 10, characterized in that the pipe segments ( 1a to 4b ) have different numbers of tubes.

Heat exchanger according to claim 10, characterized in that the pipe segments ( 1a to 4b ) have approximately equal numbers of tubes.

Heat exchanger according to claim 10, characterized in that the ratio a / b of the numbers (a, b) of the tubes of two tube segments ( 1a . 1b ; 2a . 2 B ) of a row of pipes ( 6.1 ; 6.2 ) is in a range of 0.7 to 1.35.

Heat exchanger according to one of claims 8 to 13, characterized in that the pipe segments ( 1a . 1b ; 2a . 2 B ; 3a . 3b ; 4a . 4b ) are connected by manifolds and separated by partitions in the headers.

Heat exchanger according to one of claims 1 to 14, characterized in that adjacent rows of tubes with each other By deflecting (V) are connected.

Heat exchanger according to one of claims 4 to 15, characterized in that the corrugated fins ( 10 ) of the individual rows of tubes ( 8.1 to 8.4 ) are thermally decoupled.

Heat exchanger according to claim 4 to 15, characterized in that in each case two rows of tubes ( 1.11 . 11.2 ; 11.3 . 11.4 ) common, continuous corrugated ribs ( 12 . 13 ) exhibit.

Heat exchanger according to claim 4 to 15, characterized in that all rows of tubes ( 14.1 to 14.4 ) common, continuous corrugated ribs ( 15 ) exhibit.

Heat exchanger according to one of claims 4 to 18, characterized in that the flat raw re ( 9 ) of different rows of pipes ( 1.11 to 11.4 ) are arranged in alignment with each other.

Heat exchanger according to one of claims 4 to 18, characterized in that the flat tubes ( 9 ) of different rows of tubes ( 16.1 to 16.4 ) are offset from each other.

Heat exchanger according to one of claims 4 to 20, characterized in that the transverse distribution t _{R of} the flat tubes ( 9 ) in all rows of tubes ( 16.1 to 16.4 ) is equal to.

Heat exchanger according to claim 4 to 20, characterized in that the transverse pitch t _{R of} adjacent rows of tubes is different.

Heat exchanger according to one of the preceding claims, characterized that the block has a ribbed face with a height H and has a width B and that the ratio of B / H is in the range of 0.8 to 1.2.

Heat exchanger according to claim 23, characterized in that the end face approximately square is trained.

Heat exchanger according to claim 23 or 24, characterized in that the end face has an area A in a range of 4 dm ² to 16 dm ² .

Use of the heat exchanger according to any one of the preceding claims as a gas cooler in a supercritical Refrigeration circuit a preferably with R744 (CO2) operated air conditioning in motor vehicles.