Es
ist demgemäß Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher der eingangs genannten
Art derart weiterzubilden, dass dessen dynamisches Ansprechverhalten
verbessert wird, wobei vorzugsweise mit der Anpassung auch eine
Wirkungsgrad-Verbesserung im Betrieb als Kältemittelverdampfer einhergehen
sollte.
Die
obige Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Wärmetauscher
gelöst,
der die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, wobei bevorzugte Ausführungsformen
Gegenstand der abhängigen
Ansprüche
sind.
Insbesondere
schlägt
die vorliegende Erfindung bei einem Wärmetauscher, bekannt z.B. aus der
EP 1221389 A2 mit
mehreren zur Wärmetauscherfluizirkulation
vorgesehenen Rohren gegebener Wärmetauschfläche, zumindest
eine Latentspeichereinrichtung mit gegebener wirksamer Wärmetauschfläche und
Wärmetauschelementen,
insbesondere im Wesentlichen einer Oberflächenvergrößerung dienend, vor, dass die
wirksame Wärmetauschfläche der
Latentspeichereinrichtung zu mehr als 50 % an wirksame Wärmetauschfläche von
zur Wärmetauschfluidzirkulation
vorgesehenen Rohren angrenzt. Anders ausgedrückt schlägt die Erfindung in vollkommener
Abkehr zur bisherigen Praxis vor, dass der Latentwärmespeicher
maßgeblich
von Fluidzirkulation umgeben wird, indem die wirksame Wärmetauschfläche zu mehr
als 50% von wirksamer Wärmetauschfläche eines
oder mehrere Fluidfürender Rohre
bedeckt ist. Unter einer wirksamen Wärmetauschfläche ist diejenige Fläche einer
Komponente zu verstehen, die mit einer anderen in Wärmetauschender
Beziehung steht, bzw. eine Fläche
die zur Fluidbeauschlagung zum Zwecke des Wärmeaustauschs ausgeführt ist.
Im speziellen handelt es sich z.B um diejenigen Flächen, die
die Schnittstelle zwischen zwei Komponenten ausbilden oder z.B.
diejenigen, die senkrecht zu den Zirkulationsrichtungen vorliegen.
Das
Merkmal der maßgeblichen
Abdeckung des Latentspeichers mit Fluidführenden Rohrabschnitten führt dann
dazu, dass ein wesentlicher Teil der im Latentspeicher aufgenommenen
bzw. abgegebenen Wärme
durch Fluidzirkulationsvolumina treten muss, bevor die Wärmetauschelemente,
z.B. in der Form von Rippen oder Lamellen erreicht werden. Dies
stellt jedoch in äußerst überraschender
Weise keinen Nachteil dar, da die besondere Anwendung eines Latentspeichers
ja gerade in der kurzfristigen Bereitstellung von Kälte und/oder
Wärme liegt,
so dass zumindest nach kurzfristigem Unterbrechen der Wärmefluidzirkulation
das Fluid ebenfalls noch bei der vorgegebenen Soll-Temperatur vorliegt,
so dass hier keine nennenswerten Verluste induziert werden. Der Wärmestrom
durch die Fluidzirkulationsrohre bei abgeschaltetem Kältekreislauf
wird weiterhin dadurch berbessert, dass das in den Fluidzirkulationsrohren vorhandene
flüssige
Kältemittel
auf der wärmeren Lamellenseite
verdampft und auf der Speicherseite kondensiert und so im Sinne
einer Heatpipe zusätzlich
Wärme transportiert.
Gleichzeitig ermöglicht
diese Anordnung eine Vergrößerung der
freien Luftdurchtrittsfläche
zwischen Fluidzirkulationsrohren, da eine Zwischenlagerung der Latentspeichereinrichtung
zwischen den Fluidzirkulationsrohren und Wärmetauschelementen nur noch
in reduziertem Maß oder
auch gar nicht mehr gegeben ist, wodurch sich letztendlich das dynamische Ansprechverhalten deutlich
verbessern lässt,
da nach Wiederaufnehmen der Fluidzirkulation das Fluid direkt mit
den Wärmetauschelementen
in Verbindung steht und zudem eine ausreichend große wirksame
Fläche
der Fluidzirkulationsrohre bezüglich
der Wärmetauschelemente
verbleibt.
Ein
deutlich überraschender
Vorteil, der sich aus der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt, ist das
Potential Wandungsstärken
reduzieren zu können,
insbesondere im Bereich der Schnittstelle zwischen Latentspeicher
und Fluidzirkulationsvolumen. Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt es zudem, die
umfassenden Erfahrungen bezüglich
der Anordnung von Wärmetauschelementen,
z.B. in der Form von Rippen oder Lamellen bezüglich der Wärmetauscherfluidrohre beizubehalten,
ohne die deutlich komplexeren Temperaturübergänge berücksichtigen zu müssen, die
im Falle von statischen Latentspeichern anzutreffen sind. Demnach
lässt sich
auch die Ausbildung von sogenannten Temperaturnestern im sogenannten
Idlestop-Betrieb effektiv vermeiden, da die Wärmetauschelemente, also die
mit Luft beaufschlagbaren Rippen oder Lamellen maßgeblich,
jedoch zumindest zu mehr als 50 % mit Wandungen der Fluid führenden
Rohre in Verbindung stehen und somit eine maßgebliche dynamische Adaptation
ermöglichen.
Des
weiteren ermöglicht
die erfindungsgemäße Anordnung
die Verwendung von identischen Platten zur Ausbildung eines Wärmetauschers,
unabhängig
davon ob nun ein Latentspeicher vorzusehen ist oder nicht; bei früheren Wärmetauschern
mit Latentspeicher wurde es regelmäßig in Kauf genommen, dass
nur bedingt optimierbare Temperaturübergänge vorliegen, wenn man sogenannten
Standardplatten verwendet hat.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die zur Wärmetauscherfluidzirkulation
vorgesehenen Rohre Rohre, die mit jeweils einer ihrer Hauptflächen an
die Latentspeichereinrichtung angrenzen. Obwohl prinzipiell das
erfindungsgemäße Konzept auch
bei anderen Konfigurationen, wie z.B. einer Koaxialanordnung mit
innen liegendem Latentspeicher Verwendung finden kann, hat es sich
gezeigt, dass besonders gute Ergebnisse erzielbar sind, wenn man die
zur Wärmetauscherfluidzirkulation
vorgesehenen Rohre als Flachrohre ausbildet und eine Latentspeichereinrichtung
praktisch sandwich-artig zwischen zwei solche Flachrohre bringt.
Die dem Latentspeicher abgewandten Seiten der Flachrohre sind dann wie
bei einem herkömmlichen
Wärmetauscher
in Eingriff mit den rippen- oder lamellen-förmigen Wärmetauschelementen.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
die zur Wärmetauscherfluidzirkulation
vorgesehenen Rohre Flachrohre, in denen die Latentspeichereinrichtung
angeordnet ist, insbesondere im Wesentlichen mittig darin. Durch
eine Anordnung des Latentspeichers innerhalb eines Fluidzirkulationsflachrohres,
insbesondere mittig darin kann eine möglichst gleichförmige Be-
und Entladung des Latentspeichers gewährleistet werden. Diese Anordnung
ermöglicht
ferner die Darstellung einer höheren Packdichte
zumal üblicher
Weise die Latentspeicherfüllung
ein nicht komprimierbares Gel ist. Im Rahmen einer Wandungsreduzierung
zwischen Latentspeichermedium und thermodynamischem Fluid könnte man
ebenfalls eine Druckbeaufschlagung, beim Vorsehen eines entsprechenden
Gaspolsters oder dergleichen, vorsehen, so dass sowohl eine Optimierung
bezüglich
des Wärmedurchganges
zwischen Latentspeichermedium und thermodynamischem Fluid und vice
versa ermöglicht
ist. In dieser Ausgestaltung ist es insbesondere von Vorteil, dass
keine direkte Verbindung gehandhabt werden muss vom Latentspeicher
zu einem Wärmetauschelement,
so dass diese Schnittstelle in der an und für sich klassischen Weise lediglich
besteht zwischen Wärmetauscherfluidflachrohren
und Rippen oder Lamellen.
Die
erfindungsgemäße Anordnung
kann sowohl bezüglich
des induzierten Druckabfall beim Anströmen mit Luft als auch bezüglich der
Packdichte effektiv optimiert werden, wenn man zwischen Wärmetauscherfluid
und Latentspeichermedium eine Wandung vorsieht, die eine reduzierte
Materialstärke aufweist
mit Bezug auf eine diesbezüglich
gegenüberliegende
Wandung der zur Wärmetauscherfluidzirkulation
vorgesehenen Rohre. Diese Zwischenwandung kann somit optimal für einen
Wärmedurchgang
ausgebildet werden, und zwar sowohl bezüglich der Materialauswahl,
der Dicke als auch der Konfiguration der Zwischenwandung selbst,
da bezüglich der
Auslegung keine weiteren konstruktiven Einschränkungen bestehen, wie z.B.
Eine Verlötbarkeit mit
Lamellen.
Die
Wandung zwischen Wärmetauscherfluid und
Latentspeichermedium kann auch als Doppelwandung ausgebildet sein,
die aus im Wesentlichen planparallelen Blechen ausgebildet ist.
Durch das Vorsehen einer Doppelwandung kann die Latentspeichereinrichtung
separat gefertigt und befüllt
werden, um dann entsprechend zwischen zwei Plattenelementen angeordnet
zu werden, die beiderseits der Latentspeichereinreichung Fluidzirkulationskanäle ausbilden
können.
Planparallele Bleche erlauben zudem eine innige Berührung mit
minimalen Verlusten beim Temperaturdurchgang, auftretend beim Be- oder
Entladen des Latentspeichers.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform sind
innerlich der zur Wärmeriauscherfluidzirkulation vorgesehenen
Rohre und/oder innerlich der Latentspeichereinrichtung oder -einrichtungen
innere Wärmeleitelemente
und/oder innere Strukturelemente ausgebildet. Das Vorsehen von inneren
Strukturen stellt bezüglich
des Latentspeichers verbesserte Be- und Entladecharakteristiken
bereit. Wärmeleitelemente
in den zur Fluidzirkulation vorgesehenen Volumina ermöglicht auch
bei nicht erfolgender Zirkulation eine zufriedenstellende Wärmeleitung
von dem Latentspeicher zu den Lamellen oder Rippen des Wärmetauschers.
Die Wärmeleitelemente
selbst können
auch als Strukturelemente dienen oder Strukturelemente können auch
zusätzlich
ausgebildet sein. Durch das Vorsehen von Strukturelementen ist eine
weitergehende Materialstärkenreduzierung möglich, da
z.B. durch Verwendung von sogenannten Inserts einerseits eine gleichmäßigere Druckverteilung
gewährleistet
werden kann, wie auch andererseits eine Versteifung von Flächen, die
mit Druck beaufschlagt werden. Die Wärmeleit- und/oder Strukturelemente
können
ferner, insoweit in den Fluidzirkulationsvolumina angeordnet, auch
Fluidumlenkmittel oder Trennwandungen bereitstellen, z.B. um eine U-förmige Zirkulation
zu bewirken.
Vorteilhafterweise
erstreckt sich die Latentspeichereinrichtunng im Wesentlichen über die
gesamte Höhe
des Wärmetauschers,
insbesondere unter Ausbildung einer Aufweitung, insbesondere auf dem
Niveau eines Sammlers, der zur Wärmetauscherfluidzirkulation
vorgesehenen Rohre. Anders ausgedrückt ist es bevorzugt, dass
entgegen bisherigen Anordnungen der Latentspeicher sich über den mit
Lamellen oder Rippen versehenen Abschnitt des Wärmetauschers hinaus erstreckt,
um zusätzliches Volumen
für Latentspeichermedium
bereitstellen zu können.
Diese Ausgestaltung sollte natürlich
gewährleisten,
dass entsprechende Durchtrittsöffnungen
in den Latentspeicherlementen vorgesehen sind, um die Fluidzirkulation,
z.B. auf dem Niveau des Sammlergehäuses nicht zu beeinträchtigen.
Alternativ
oder ergänzend
zu der Erstreckung der Latentspeichereinrichtung kann man vorsehen,
dass sich die Latentspeichereinrichtung über den gesamten Bereich der
zur Wärmetauschfluidzirkulation
vorgesehenen Rohre lediglich über
einen Teil der Wärmetauschertiefe erstreckt,
insbesondere über
den anströmseitigen
Teil davon. Eine solche Ausgestaltung kann einerseits bei einem
Teil der Wärmetauschertiefe,
z.B. dem abströmseitigen
Bereich ein großes
Durchströmvolumen
bereitstellen, wobei auch die Abströmcharakteristiken durch insgesamte
Reduzierung der Erstreckung der nicht mit Lamellen bereit gestellten
Durchtrittsabschnitte reduziert werden kann, so dass der Druckverlust
und die Neigung zum Mitreißen
von Kondenswasser Tröpfchen
verringert.
Um
die im Vergleich zu einem Wärmetauscher
ohne Latentspeicher induzierten Druckabfälle reduzieren zu können, ist
es ferner bevorzugt, dass die zur Wärmetauscherfluidzirkulation
vorgesehen Rohre und/oder die Latentspeichereinrichtung anströmseitig
des Wärmetauschers
sich verjüngend und/oder
abgerundet ausgebildet sind. Eine sich nach vorne hin verjüngende Konfiguration
mit ergänzend
oder alternativ abgerundeten Anströmkanten kann zu einer weiteren
Reduzierung der Luftströmungsbeeinträchtigung
führen,
zusätzlich
zu der bereits bestehenden Optimierungsmöglichkeit in Bezug auf die
zu verwendenden Materialstärken
für die Wandungen
im Übergangsbereich
zwischen Latenspeichermedium und thermodynamischem Fluid.
Besonders
vorteilhaft wirkt sich das erfindungsgemäße Konzept bei Anwendungen
aus, bei denen der Wärmetauscher
als Verdampfer ausgeführt
ist, insbesondere als Verdampfer, der mit einem Wärmetauscherfluid
mit Phasensübergangstemperaturen
von über
6° Celsius
betrieben wird, obwohl auch entsprechende Vorteile erzielbar sind
bei einem anderen Wärmetauscher,
z.B. einem Wärmetauscher,
in dem Wärme
für Motorvorwärmung oder
anderen Anwendungen zwischengespeichert werden kann.
Wesentlich
für die
Erfindung ist letztendlich beim Vergleich zwischen einem Wärmetauscher ohne
Latentspeicher und einem Wärmetauscher
mit Latentspeicher, dass üblicher
Weise Leistungsverluste von in etwa 10 % und ein um 60 % höherer Druckabfall
resultieren, wobei das erfindungsgemäße Konzept es ermöglicht,
diesen Nachteilen deutlich entgegenzuwirken. Im Betrieb zeichnet
sich ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher
durch überragende Be-
und Entladeeigenschaften des Latentspeichers und durch ein verbessertes
Ansprechverhalten beim Anfahren der Fluidzirkulation aus, sowie
durch gleichbleibend hohe Leistung, z. B. im Betrieb als Verdampfer
aus, da der Wegfall an Wärmetauchelementen
durch eine Vergrößerung der
inneren Wärmeübertragungsfläche zwischen
dem Wärmetauschfluid
und der inneren Rohrfläche
kompensiert wird.
Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ferner
deutlich beim Lesen der folgenden lediglich beispielhaft angegebenen
Beschreibung von einigen derzeit bevorzugten Ausführungsformen.
Die Beschreibung ist als nicht einschränkend zu erachten, sondern
lediglich zum Zwecke der Illustration angegeben, wobei auf die beiliegenden
Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen gilt:
1 zeigt
einen Wärmetauscher
mit Latentspeichereinrichtung gemäß einem internen Stand der
Technik.
2 zeigt
schematisch einen Regelalgorithmus für einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher,
der als Verdampfer einer Fahzeugklimaanlage ausgeführt ist.
3 zeigt
in schematischer Schnittansicht eine erste bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
wobei zur knapperen Darstellung zwei Varianten dargestellt sind.
4 zeigt
eine Detailausschnittsansicht gemäß einer weiteren Variante.
5 zeigt
eine Detailansicht bezüglich
des unteren Endabschnittes eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers, wobei wiederum
zwei verschiedene Varianten dargestellt sind.
6 zeigt
ausschnittsweise einen weiteren Wärmetauscher als Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemäß einer
weiteren Alternative.
7 zeigt
in einer Detailansicht eine der in 5 gezeigten
Varianten, jedoch ohne Verlagerung des Latentspeichers über den
Bereich der Wärmetauschelemente
hinaus.
8 zeigt
schematisch eine Platte, die geeignet ist zum Aufbau eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
wiederum zwei Alternativen darstellend.
1 zeigt
in schematischer Schnittansicht einen Ausschnitt bezüglich eines
Wärmetauschers mit
Latentspeicher entsprechend einem internen Stand der Technik der
Anmelderin, im Aufbau vergleichbar zu dem Wärmetauscher, wie er beschrieben
ist in dem
EP 1221389
A2 . Der Wärmetauscher umfasst
Flachrohre, wie sie beim Bezugszeichen
10 angegeben sind,
vom üblichen
Aufbau, d.h. gebildet durch zwei entsprechend geformte Platten,
die zwischen sich den Fluidzirkulationsraum ausbilden. In der Zeichnung
rechts gesehen bezüglich
des Flachrohres
10 sind für Wärmetauscher übliche Wärmetauschelemente
in Form von Lamellen oder Rippen
30 vorgesehen, die im
Wesentlichen zur Oberflächenvergrößerung auf
der Luftseite dienen. Auf der linken Seite der Darstellung von
1 des
Flachrohres
10 ist jeweils eine Latentspeichereinrichtung
20 ausgebildet.
An der dem Flachrohr abgewandten Seite des Latentspeichers sind
wiederum Wärmetauschelemente
30 angeordnet.
Im Betrieb zirkuliert demgemäß in den
Flachrohren
10 das Wärmetauschfluid,
wobei im Falle der Anwendung eines Verdampfers Kälteleistung bereitgestellt
wird, die auf der rechten Seite unmittelbar an die Lamellen abgegeben
und auf der linken Seite zum Aufladen des Speichers verwendet wird,
wonach diese Kälte
nach Durchtritt durch den Latentspeicher an die Lamellen
30 weitergegeben
werden kann.
Wie
deutlich zu erkennen, bringt das Vorsehen der Latentspeichereinrichtungen
eine Reduzierung der Durchtrittsfläche für Luftströmung durch die Wärmetauschelemente
mit sich, wobei erhebliche Druckverluste entstehen, insbesondere
bedingt auch durch die Verwendung der unterschiedlichen Wandungsmaterialien.
Der Wärmeübergang
zwischen Flachrohr 10 und Latentspeicher 20 erfolgt
nur bedingt zufriedenstellend und es hat sich insbesondere herausgestellt,
dass bei nicht vollständiger
Beladung des Latentspeichers sich in diesem ein Temperaturgadient
aufbauen kann, und zwar sowohl von links nach rechts als auch in
der Höhe
gesehen, wobei man im zuletzt genanntem Fall von sogenannten Temperaturnestern
spricht. Das zuvor beschriebene Verhalten resultiert maßgeblich
aus der üblicher
Weise statischen Füllung
der Latentspeichereinrichtung.
Wenn
man nun bestimmungsgemäß den Fall betrachtet,
der auch im Fahrzeugbereich Idlestop genannt wird, so wird der vorangehend
lediglich über eine
Fläche
beladene Latentspeicher 20 Wärme auf- oder abgeben, indem
z.B. im Fall einer Verdampferanwendung der Latentspeicher an der
linken Seite Kälte
unmittelbar an Lamellen oder Rippen abgeben kann, während er
auf der rechten Seite Kälte
an das nunmehr nicht mehr zirkulierende Fluid in dem Flachrohr 10 abgeben
wird, wonach diese Kälteleistung wiederum
an die rechts liegend der Anordnung Flachrohr Latentspeicher gelegenen
Lamellen oder Rippen abgegeben wird. Insbesondere in dem Fall, in dem
der Latentspeicher nicht vollständig
beladen ist, wie vorangehend beschrieben, führt dies zu einer ungenügenden Kühlleistung,
der man bis Dato versucht hat, dahingehend entgegenzuwirken, dass
man den Latentspeicher noch voluminöser ausgebildet hat, was jedoch
bezüglich
der Luftströmungsdynamik kaum
realisierbar ist, insbesondere in Anbetracht der geringen verfügbaren Bauräume in KFZ-Anwendungen.
Beim
erneuten Start des Fahrzeuges, respektive beim Wiederbeginn der
Zirkulation des Fluides in den Flachrohren 10 wird wiederum
ein Teil der thermischen Leistung auf der rechten Seite unmittelbar
an die Wärmetauschelemente
abgegeben, während
ein Teil durch den Latentwärmespeicher
treten muss, bevor er die entsprechenden linksseitig befindlichen
Lamellen 30 erreichen kann. Es wurde nunmehr jedoch erkannt,
dass das Ansprechverhalten in dieser genannten Situation unzufriedenstellend
sein kann, insbesondere, da nach Unterbrechung der Fluidzirkulation
es häufig
gewünscht
ist, eine maximale thermische Leistung für die hindurch tretende Luft
bereitstellen zu können.
In
Anbetracht der obigen Ausführungen
zum Stand der Technik schlägt
die Erfindung in vollkommener Abkehr zum Stand der Technik, bei
dem die Flachrohre und der Latentspeicher nebeneinander vorgesehen
sind, vor, die gemeinsame Fläche
zwischen Latentspeicher und Fluidzirkulationsvolumen zu erhöhen und
den mittelbaren Wärmeleitweg
von Fluidzirkulationsvolumen zu den Wärmetauschelementen zu reduzieren,
ohne zusätzlichen
Bauraum zu benötigen.
3 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
eines erfidungsgemäßen Wärmetauschers
in schematischer Schnittdarstellung, ähnlich zu der Darstellung von 1,
wobei prinzipiell zwei Alternativen zur knapperen Darstellung in
ein und derselben Zeichnung dargestellt sind. Wie vorangehend sind Fluidzirkulationsrohre 10,
Latentspeicherelemente 20 und Wärmetauschelemente 30 vorgesehen,
wobei jedoch die Latentspeichereinrichtung 20 sandwichartig
von zwei Fluidzirkulationsvolumina umfasst wird. Diese Darstellung
kann einerseits erzielt werden, indem zwei separate Volumina zur
Fluidzirkulation rechts und links des Latentspeichers ausgebildet sind,
wobei auch alternativ eine Integration des Latentspeichers in ein
so gebildetes Flachrohrvolumen möglich
ist. In der konkret dargestellten Ausführungsform wer den die Fluidzirkulationsvolumina
z.B. dadurch ausgebildet, dass an den Latentspeicher 20 Standardverdampferplatten
mit Strukturelementen 16 angebracht werden. Alternativ
ist wie dargestellt beim Bezugszeichen 14 es auch möglich, das
Zirkulationsvolumen mittels einer im Wesentlichen ebenen Platte
zu definieren mit Bezug auf die Latentspeichereinrichtung und zusätzlich darin,
eine Wärmeleit- und/oder
-struktureinrichtung 14 vorzusehen, z.B. wie dargestellt
in der Form von gestapelten zick-zack-förmigen Einsätzen.
In 4 ist
eine weitere Alternative dargestellt. Der Aufbau ist im Prinzip
vergleichbar zu der in 3 gezeigten, jedoch ist in den
Fluidzirkulationsvolumina jeweils eine rechteckförmig gestaltete Wärmeleit-
und -stützstruktur
eingebracht, während
auch die Latentspeichereinrichtung 20 mit einer entsprechender
Wärmeleit-
und/oder Struktur erhöhenden Einrichtung 22 ausgestattet
ist, im vorliegenden Fall einem einfachen Wärmeleitblech. Die somit ausgebildete
Lamellenstruktur ist bereitgestellt mit einem Abstand von 0,5 bis
1 mm. Es ist anzumerken, dass durch die Struktureigenschaften verbessernden Merkmale
eines solchen Einsatzes es möglich
ist, die Wandungsdicke von den üblicher
Weise 0,52 mm zu reduzieren auf 0,25 mm bis 0,35 mm, ohne dass sich die
Druckbeständigkeit
verändern
würde.
Ein
erfindungsgemäßer Wärmetauscher, kann
z.B. als Verdampfer dienend mit dem folgenden, u.A. in 2 dargestellten
Algorithmus betrieben werden, um in jedem Zustand zu gewährleisten, dass
die Verdampfungstemperatur mindestens 1 bis 2 K unter der Solidustemperatur
des Phasenübergangsmateriales
liegt. Die Anpassung der Kühlleistung,
ausgehend von einer Einstellung auf maximale Leistung kann derart
erfolgen, dass in einem ersten Schritt der Luftmassenstrom bis zum
Minimalwert zur Komfortsteuerung reduziert wird, z.B. von etwa 450 bis
750 kg/h auf einen Mindestluftmassenstrom von 180 bis 320 kg/h.
Hieran anschließend
kann man die Lustauslasstemperatur bei konstant gehaltener minimaler
Komfortluftströmrate
anheben, bis die Verdampfertemperatur die Phasenübergangstemperatur geade erreicht.
Durch die innerhalb der Fluidzirkulation 10 befindliche
Latentspreichereinrichtung 20 können die einem üblichen
Wärmetauscherwirkungsgrand
von 70 % Luftaustrittstemperaturen erreicht werden, die 4 – 6 K über der
Liquidustemperatur des Latentspeichermaterials liegen. Hieran anschließend kann
eine Nacherwärmung
der Luft oder Wiedererwärmung
der Luft vorgesehen werden.
Die
erfindungsgemäße Konfiguration
erlaubt durch die beispielsweise sandwichartige Zwischenlagerung
des Latentspeichers zwischen zwei Fluidzirkulationsvolumina die
Latentspeichereinrichtung so auszubilden, dass sie sich über die
gesamte Höhe des
Wärmetauschers
erstreckt, d.h. auch über
den mit Wärmetauschelementen
versehenen Bereich, wie dies z.B. in 5 und 6 dargestellt
ist. Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform
bildet die Latentspeichereinrichtung 20 im unteren Bereich oder
in Luftein- bzw. Austrittsbereich eine Aufweitung aus, die mit dem
Bezugszeichen 24 angedeutet ist, um das Latentspeichermediumsvolumen
vergrößern zu
können.
Ansonsten ist der Aufbau ähnlich
zu den vorbeschriebenen Ausführungsvarianten,
wobei auf der rechten Seite wiederum eine rechteckförmige Einsatzstruktur
für das
Fluidzirkulationsvolumen vorgesehen ist, während auf der linken Seite
der Latentspeichereinrichtung ein Fluidzirkulationsvolumen mit einem
waben- oder maschenförmigen
Wärmeleit- und/oder
-struktur erhöhenden
Einsatz 18 dargestellt ist.
In 6 ist
angedeutet, wie bei einer Erstreckung der Latentspeichereinrichtung über die
gesamte Höhe
die Montage einfach realisiert werden kann, indem man entsprechend
in den die Latentspeichereinrichtung ausbildenden Blechen auf dem Niveau
der Sammlereinheit 40 des Fluidzirkulationsvolumens entsprechende
Aussparungen vorsieht, die Durchtrittsöffnungen für das Fluid in den Verdampferplatten 11,
angedeutet mit dem Bezugszeichen 49, entsprechen im Wesentlichen
den Durchtritten, die bei dem Bezugszeichen 29 angedeutet
sind, ausgebildet in den Platten, die das Latentspeichervolumen
zwischen sich definieren.
In 7 ist
noch angedeutet, wie mit einer Struktur in dem Fluidzirkulationsvolumen
beim Bezugszeichen 19 die U-förmig gewünschte Fluidzirkulation erreicht
werden kann, indem man die entsprechenden Wandungen der Verstärkungs-
und/oder Wärmeleitstrukturen
dazu verwendet, Untervolumina zu definieren.
In 8 sind
schließlich
noch verschiedene Konfigurationsmöglichkeiten für eine Verdampferplatte
angedeutet, nämlich
einerseits mit sogenannten Dimpels beim Bezugszeichen 16 oder
mit einer Einsatzstruktur wie beim Bezugszeichen 17 angedeutet.
Die Konfiguration entspricht demnach für das Bezugszeichen 17 z.B.
den Einsätzen 12, 14, 18, während die
angedeuteten Verformungen mit dem Bezugszeichen 16 im Wesentlichen
einer Konfiguration genügen,
wie sie auf der linken Seite des Latentwärmespeichers in 3 angedeutet
ist.
Obwohl
die vorliegende Erfindung vorangehend vollständig unter Bezugnahme auf derzeit
bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben wurde, sollte der Fachmann erkennen, dass verschiedenste Veränderungen
und Modifikationen im Rahmen der Ansprüche möglich sind. Insbesondere sollte
der Fachmann erkennen, dass die Latentspeichereinrichtung auch derart
ausgebildet sein kann, dass sie sich nicht über die gesamte Tiefe des Wärmetauschers
erstreckt um z.B. die Luftströmungsdynamik verbessern
zu können,
da es in diesem Fall besonders einfach ist, das anströmseitige
Verhalten des Wärmetauschers
zu optimieren, und zwar mit oder ohne zusätzlichen Einsatz von Abrundungen
oder sich verjüngenden
Abschnitten. Ferner sollte der Fachmann erkennen, dass verschiedenste
Merkmale, die mit Bezug auf eine spezifische Ausführungsform
beschrieben wurden, beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen
kombinierbar sind. Wesentlich ist letztendlich, dass zumindest die
den Übergang
zwischen Fluidzirkulationsvolumen und Latentspeicher bildende Fläche vergrößert ist,
wobei vorzugsweise auch die entsprechende Luftdurchtrittsläche zwischen
den Fluidzirkulationsvolumen vergrößert sein sollte, so dass ein
größeres Volumen für die Wärmetauschelemente
in From von Rippen oder Lamellen in Wärmetauscher bei gleichem Volumen
untergebracht werden kann.