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Die
Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1, eine Kraftfahrzeugklimaanlage und
ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
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Kraftfahrzeugklimaanlagen
dienen dazu, die dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zuzuführende Luft
zu erwärmen und/oder zu kühlen. Die Kraftfahrzeugklimaanlage
weist eine Kälteanlage mit einem Kältemittelverdampfer
als Wärmeübertrager zum Kühlen der durch
die Kraftfahrzeugklimaanlage geleiteten Luft, einen Verdichter,
eine Expansionsvorrichtung und einen Kondensator als Wärmeübertrager auf.
Der Kältemittelverdampfer wird im Allgemeinen aus Aluminium
gefertigt und die Komponenten des Kältemittelverdampfers
werden im Allgemeinen mittels Löten in einem Lötofen
miteinander verbunden. Dabei weist der Kältemittelverdampfer
zwei Sammelrohre auf, die durch eine große Anzahl von Flachrohren
fluidleitend miteinander verbunden sind. Zwischen den Flachrohren
sind Wellrippen angeordnet, um die Oberfläche zur Übertragung
von Wärme zu vergrößern.
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Hersteller
von Kraftfahrzeugen haben das Ziel, den Kraftstoffverbrauch des
Kraftfahrzeuges möglichst gering zu halten bzw. diesen
zu reduzieren. Eine Maßnahme zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches
ist das Abschalten des Verbrennungsmotors bei vorübergehendem
Stillstand, beispielsweise beim Halten an einer Ampel. Dieses vorübergehende Abschalten
des Verbrennungsmotors wird auch als Idle-Stop-Betrieb bezeichnet.
Der Verdichter der Kraftfahrzeugklimaanlage wird dabei vom Verbrennungsmotor
angetrieben. Bei einem Stillstand des Verbrennungsmotors kann deshalb
auch der Verdichter der Kraftfahrzeuganlage nicht angetrieben werden,
so dass im Idle-Stop-Betrieb die Kraftfahrzeugklimaanlage keine
Kälteleistung zur Verfügung stellen kann. Aus
diesem Grund ist es bekannt, am Verdampfer der Kraftfahrzeugklimaanlage
einen Kältespeicher anzuordnen, um während des
kurzzeitigen Idle-Stopp-Betriebes Kälte zu speichern und
abgeben zu können.
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Der
Kältespeicher mit einem Speicherrohr, in dem ein Kältespeichermedium
angeordnet ist, ist dabei im Allgemeinen an einem Flachrohr des
Verdampfers angeordnet. Das Flachrohr und das Speicherrohr werden
dabei mittels Extrusion hergestellt. Das extrudierte Flachrohr sowie
das extrudierte Speicherrohr müssen dabei in einem aufwendigen
Prozess abgelenkt, zusammengesteckt und kalibriert werden. Das Flachrohr
und das Speicherrohr werden dabei zunächst separat extrudiert
und anschließend zusammengesteckt. Nach dem Zusammenstecken ist
das Kalibrieren, d. h. das Ausrichten gegeneinander für
geringe Toleranzen, erforderlich. Das Kalibrieren, z. B. ein Ausdehnen,
ist erforderlich, weil beim Extrudieren des Flachrohres und des
Speicherrohres keine ausreichende Fertigungsgenauigkeit für
die geometrische Anordnung des Flachrohres und des Speicherrohres
zueinander im verbundenen Zustand möglich ist.
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Die
Herstellung eines Sammelrohres mit einem Kältespeicher
ist damit technisch aufwendig und kostenintensiv. Das Flachrohr
kann auch als ein Innenrohr ausgebildet sein, um den das Speicherrohr als
Außenrohr angeordnet ist. Bei einer derartigen Anordnung
von Flachrohr als Innenrohr und Speicherrohr als Außenrohr
stellt die Abstützung des Speicherrohres in einem Abstand
zu dem Flachrohr in der Herstellung des Speicherrohres als extrudiertes
Rohr ein Problem dar, insbesondere wegen der nicht ausreichenden
Fertigungsgenauigkeit beim Extrudieren des Speicherrohres.
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Die
DE 10 2006 028 017
A1 zeigt einen Wärmeübertrager, insbesondere
einen Verdampfer, für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, mit
einer Mehrzahl nebeneinanderliegend angeordneter, kältemittelführender
Rohre und mit wenigstens einem Kältespeicher, in welchem
ein Kältespeichermedium angeordnet ist. Der Verdampfer
weist dabei zwei parallele zueinander angeordnete Bereiche auf,
wobei der erste Bereich in seinem Aufbau einem herkömmlichen
Verdampfer entspricht, der Kältespeicher in einem eigenständigen
zweiten Bereich angeordnet ist, der von zumindest einem Teil des
Kältemittelstromes durchströmbar ist, welcher
auch zumindest einen Teil des ersten Bereiches durchströmt
und beide Bereiche durch mindestens eine Überstromöffnung
miteinander verbunden sind.
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Die
DE 10 2004 055 340
A1 zeigt eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
mit einem Kältespeicher in einem Kältemittelkreislauf,
der einen Verdampfer aufweist zum Abkühlen von zu konditionierender
Luft eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges. In einem Kältespeicher
ist ein Kältespeichermedium enthalten, das im Bereich des
Verdampfers zwischen Kältemittel führenden Rohren
oder Scheiben und/oder Wellerippen angeordnet ist. Der Kältespeicher
ist dabei ausschließlich in einem luftaustrittsseitigen
Bereich des Verdampfers und beabstandet vom lufteintrittseitigen
Bereich des Verdampfers ausgebildet.
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Die
US 6 854 286 B1 zeigt
einen Verdampfer für eine Kraftfahrzeugklimaanlage. Durch
als Flachrohre ausgebildete Rohre strömt Kältemittel
zum Kühlen von zu konditionierender Luft. Das Kältemittel wird
durch an der Ober- und Unterseite angeordnete Sammelrohre in die
Flachrohre ein- und ausgeleitet. Dabei ist an einer Seite der Flachrohre
jeweils ein Kältespeicher angeordnet. Der Kältespeicher
besteht aus einem als Flachrohr ausgebildeten Speicherrohr mit einem
darin angeordneten Kältespeichermedium.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen
Wärmeübertrager, eine Kraftfahrzeugklimaanlage
und ein Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugklimaanlage
zur Verfügung zu stellen, bei der der Kältespeicher
in der Herstellung preiswert ist und unterschiedliche geometrische
Formen einfach zur Verfügung gestellt werden können.
Der Wärmeübertrager und die Kraftfahrzeugklimaanlage
sollen im Betrieb zuverlässig arbeiten.
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Diese
Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager
zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmenden
Fluides, insbesondere Kältemittelverdampfer einer Kraftfahrzeugklimaanlage
mit Kältemittel als zu erwärmendes Fluid, umfassend
wenigstens ein Sammelrohr, vorzugsweise wenigstens eine Rippe, insbesondere
Wellrippe, zur Vergrößerung der Oberfläche
des Wärmeübertragers, wenigstens ein Rohr, insbesondere
Flachrohr, das mit dem wenigstens einen Sammelrohr, insbesondere
fluidleitend, verbunden ist, wenigstens einen Kältespeicher mit
einem in wenigstens einem Speicherrohr angeordneten Kältespeichermedium,
wobei das wenigstens eine Speicherrohr ein Falzrohr ist. Insbesondere ist
an beiden Enden des wenigstens einen Rohres wenigstens ein Sammelrohr
angeordnet zum Verteilen des Kältemittels durch das wenigstens
eine Rohr.
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Falzrohre
werden durch Umformen eines Rohteils, z. B. einer Platte aus Aluminium,
hergestellt. Die Platte aus Aluminium wird dabei so umgeformt, dass
sich ein Rohr, z. B. ein im Querschnitt kreisförmiges oder
ellipsenförmiges Rohre bildet. Die Enden der gebogenen
Platte werden dabei durch Fügen, z. B. Löten oder
Schweißen, miteinander verbunden. Vorzugsweise ist dabei
die Platte mit einem Lot plattiert, so dass das Fügen mittels
Löten in einem Lötofen ausgeführt werden
kann. Das Speicherrohr als Falzrohr weist damit auch einen Falz,
d. h. die Verbindung der Enden der gebogenen Platte, auf.
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Insbesondere
ist der Kältespeicher an dem wenigstens einen Rohr angeordnet.
Die Wandung des Rohres, insbesondere Flachrohres, steht dabei in
thermischem Kontakt zu der Wandung des Speicherrohres, so dass dadurch
eine thermische Verbindung zwischen dem Rohr und dem Kältespeicher
besteht. Beim Durchleiten von Kältemittel durch das Rohr
wird damit von dem Kältemittel das Kältespeichermedium
in dem Kältespeicher abgekühlt. Dadurch kann bei
einem abgeschalteten Verdichter der Kältespeicher Wärme
aufnehmen, auch wenn kein Kältemittel durch das Rohr strömt.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist in einem Querschnitt das wenigstens
eine Rohr wenigstens teilweise, insbesondere vollständig,
von dem wenigstens einen Kältespeicher und/oder Speicherrohr
umgeben. Ist das Rohr als ein Innenrohr und das Speicherrohr als
ein Außenrohr ausgebildet, ist das Rohr vollständig
von dem Speicherrohr bzw. dem Kältespeicher umgeben. Abweichend
hiervon kann das Rohr als Flachrohr und auch das Speicherrohr als Flachrohr
ausgebildet sein. Dabei kann an einer Breitseite des Flachrohres
das Speicherrohr angeordnet sein. Die Breite des Speicherrohres
kann dabei genauso groß sein wie die Breite des Sammelrohres
oder kleiner. Darüber hinaus ist es möglich, dass an
beiden Breitseiten des Flachrohres jeweils ein Speicherrohr als
Kältespeicher angeordnet ist.
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In
einer ergänzenden Ausführungsform ist das wenigstens
eine Speicherrohr mittels wenigstens eines Abstandselementes in
einem Abstand zu dem wenigstens einen Rohr angeordnet zur Ausbildung eines
Speichervolumens zwischen dem wenigstens einen Speicherrohr und
dem Rohr für das Kältespeichermedium. Mittels
des Abstandselementes wird das Speicherrohr zu dem Rohr ausgerichtet
und es entsteht ein Speichervolumen zwischen dem Rohr und dem Speicherrohr
zur Aufnahme des Kältespeichermediums.
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Vorzugsweise
ist das wenigstens eine Abstandselement und/oder das wenigstens
eine Speicherrohr mittels Umformen, insbesondere Tiefziehen und/oder
Streckziehen und/oder Biegen, aus einem Rohteil, insbesondere einer
Platte, hergestellt. Insbesondere besteht das Rohteil, insbesondere
die Platte aus Metall, insbesondere Aluminium. Das Rohteil kann
auch einen gekrümmten Querschnitt aufweisen.
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In
eine weiteren Ausgestaltung weist das wenigstens eine Speicherrohr
einen Falz auf.
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In
einer Variante sind die beiden Enden des Speicherrohres bzw. der
Falz durch Fügen, z. B. Löten und/oder Schweißen
und/oder Kleben, miteinander verbunden.
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Zweckmäßig
ist das wenigstens eine Abstandselement einteilig mit dem wenigstens
einen Speicherrohr ausgebildet oder das wenigstens eine Abstandselement
ist ein gesondertes Bauteil. Bei einer einteiligen Ausbildung des
wenigstens einen Abstandselementes mit dem wenigstens einem Speicherrohr
werden das Abstandselement und das Speicherrohr aus einem Rohteil
durch Umformen hergestellt. Ist das Abstandselement ein gesondertes
Bauteil werden das Abstandselement aus einem ersten Rohteil und
das Speicherrohr aus einem zweiten Rohteil gesondert durch Umformen
hergestellt.
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In
eine weiteren Ausführungsform ist das wenigstens eine Speicherrohr
mittels wenigstens eines Steges in Teilkammern unterteilt. Die Ausbildung
von Stegen in dem Speicherrohr hat den Vorteil, dass der wenigstens
eine Steg im Allgemeinen ein hohe Wärmeleitfähigkeit
besitzt, weil dieser im Allgemeinen wenigstens teilweise aus Metall
gefertigt ist. Dadurch kann Wärme gut von dem Speicherrohr
bzw. durch den Kältespeicher zu dem Rohr geleitet werden,
das von dem Kältemittel durchströmt ist. Bei der
in Inbetriebnahme der Kraftfahrzeugklimaanlage wird dadurch die
Luft schneller und besser gekühlt.
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In
eine weiteren Ausgestaltung liegt der Abstand zwischen zwei Stegen
im Bereich zwischen 0,5 und 4 mm, insbesondere zwischen 1 und 3
mm und vorzugsweise zwischen 1,2 und 1,6 mm. Die Dicke der Teilkammern
entspricht dem Abstand der Stege, so dass dadurch Teilkammern mit
den oben genannten Dicken ergeben. Diese Dicken sind für
die Aufnahme des Kältespeichermediums eine optimale Dicke
zur Optimierung der chemischen und physikalischen Vorgänge
in dem Kältespeicher.
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Insbesondere
ist der wenigstens eine Steg einteilig mit dem Speicherrohr ausgebildet.
Der Steg ist damit Bestandteil des Speicherrohres und somit in gleicher
Weise hergestellt wie das Speicherrohr.
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In
eine weiteren Ausgestaltung fungiert der wenigstens eine Steg als
wenigstens ein Abstandselement. Der wenigstens eine Steg dient damit
sowohl dazu, einerseits als Abstandselement zu fungieren, d. h.
das Speicherrohr in einem Abstand zu dem Rohr auszurichten und andererseits
dazu, Teilkammern innerhalb des Speicherrohres zu erzeugen.
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Erfindungsgemäßes
Verfahren zur Herstellung eines Wärmeübertragers
zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmendes
Fluides, insbesondere Kältemittelverdampfer einer Kraftfahrzeugklimaanlage
mit Kältemittel als zu erwärmendes Fluid, insbesondere
eines in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Wärmeübertragers
mit den Schritten: zur Verfügung stellen wenigstens eines Sammelrohres,
zur Verfügung stellen wenigstens eines Rohres, insbesondere
Flachrohres, Herstellen wenigstens eines Speicherrohres, Befüllen
des wenigstens einen Speicherrohres mit einem Kältespeichermedium,
vorzugsweise zur Verfügung stellen von Rippen, insbesondere
Wellrippen, zur Vergrößerung der Oberfläche
des Wärmeübertragers, Verbinden von Komponenten,
insbesondere das wenigstens eine Sammelrohr und/oder das wenigstens
eine Rohr und/oder das wenigstens einen Speicherrohr, des Wärmeübertragers,
vorzugsweise mittels Lot, insbesondere mittels Löten in
einem Lötofen, wobei das wenigstens eine Speicherrohr durch
Falzen hergestellt wird und/oder das wenigstens eine Speicherrohr
mittels Umformen, insbesondere Tiefziehen und/oder Streckziehen
und/oder Biegen, aus einem Rohteil, insbesondere einer Platte, hergestellt
wird.
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Unter
Falzen wird ein Verfahren verstanden, mittels dem ein Falzrohr hergestellt
wird. Bei der Herstellung eines Speicherrohres durch Falzen wird
zunächst ein Rohteil, insbesondere eine Platte zur Verfügung
gestellt. Die Platte wird anschließend umgeformt, z. B.
mittels Biegen, so dass sich ein Rohr ausbildet. Die Enden des Rohres
werden an einem Falz mittels Fügen, insbesondere Löten
und/oder Schweißen miteinander verbunden, so dass sich
ein fluiddichtes Rohr ausbildet zur Aufnahme eines Fluides.
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In
einer ergänzenden Variante werden Enden des umgeformten
Rohteiles mittels Fügen, insbesondere Löten und/oder
Schweißen und/oder Kleben, miteinander verbunden. Die umgeformten
Enden des Rohteiles werden somit an den Enden als Falz durch Fügen
miteinander verbunden.
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In
einer weiteren Variante wird das wenigstens eine Speicherrohr mittels
wenigstens eines Abstandselementes in einem Abstand zu dem wenigstens
einen Rohr ausgerichtet zur Ausbildung eines Speichervolumens zwischen
dem wenigstens einen Speicherrohr und dem Rohr zur Aufnahme eines
Kältespeichermediums.
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In
einer weiteren Ausgestaltung wird das wenigstens eine Abstandselement
durch Falzen hergestellt und/oder das wenigstens eine Abstandselement
wird mittels Umformen, insbesondere Tiefziehen und/oder Streckziehen
und/oder Biegen und/oder Durchdrücken, und/oder mittels
Trennen, insbesondere Bohren und/oder Fräsen und/oder Drehen
und/oder Stanzen, aus einem Rohteil, insbesondere einer Platte,
hergestellt.
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Insbesondere
wird das wenigstens eine Abstandselement einteilig mit dem wenigstens
einen Speicherrohr hergestellt oder das wenigstens eine Abstandselement
wird als gesondertes Bauteil hergestellt und/oder das wenigstens
eine Rohr wird mittels Extrudieren hergestellt.
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Durch
das wenigstens eine Rohr strömt das Kältemittel
unter einem hohen Druck, so dass die Herstellung des wenigstens
einen Rohres mittels Extrudieren notwendig ist, damit das wenigstens
eine Rohr dem hohen Druck Stand hält. Im Speicherrohr mit
dem Kältespeichermedium treten keine so hohen Drücke
auf wie in dem wenigstens einen Rohr mit dem Kältemittel,
so dass dieses preiswert als Falzrohr hergestellt wird.
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In
einer Variante ist das Speicherrohr ein Flachrohr und der wenigstens
eine Steg unterteilt in einem Querschnitt des Speicherrohres das
Speicherrohr senkrecht zu einer Richtung der größten
Ausdehnung des Querschnittes die Teilkammern, so dass die Teilkammern
in der Richtung der größten Ausdehnung des Querschnittes
nacheinander angeordnet sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung umfasst der Wärmeübertrager
zwischen wenigstens zwei Rohren angeordnete Rippen, insbesondere
Wellrippen, zur Vergrößerung der Oberfläche
des Wärmeübertragers.
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Insbesondere
besteht das wenigstens eine Rohr und/oder das wenigstens eine Sammelrohr und/oder
das wenigstens eine Speicherrohr, wenigstens teilweise aus Metall,
insbesondere Aluminium, und/oder Kunststoff.
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In
einer zusätzlichen Variante umfasst das wenigstens eine
Abstandselement Pins oder Bolzen, welche zwischen dem wenigstens
einen Speicherrohr und dem wenigstens einen Rohr, insbesondere Flachrohr,
angeordnet sind zur Beabstandung des wenigstens einen Speicherrohres
von dem wenigstens einen Rohr, insbesondere Flachrohr.
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Zweckmäßig
umfasst das Abstandselement Ausstanzungen oder ist ein Lochblech
oder ein Gittergeflecht.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist das wenigstens eine Speicherrohr
und/oder das wenigstens eine Abstandselement mehrteilig, d. h. aus
mehreren Rohteilen zusammengesetzt.
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Erfindungsgemäße
Kraftfahrzeugklimaanlage, wobei die Kraftfahrzeugklimaanlage wenigstens einen
in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Wärmeübertrager
umfasst.
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Erfindungsgemäßes
Verfahren zur Herstellung einer Kraftfahrzeugklimaanlage, wobei
ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren zur
Herstellung eines Wärmeübertragers ausgeführt
wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kraftfahrzeugklimaanlage
einen Kältemittelverdampfer und/oder eine Luftklappe und/oder
ein Gebläse und/oder eine Heizvorrichtung zum Erwärmen
der Luft und/oder einen Luftfilter und/oder einen Verdichter und/oder
einen Kondensator als Wärmeübertrager.
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Im
Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Vorderansicht eines Wärmeübertragers in einem
ersten Ausführungsbeispiel,
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2 eine
perspektivische Ansicht des Wärmeübertragers gemäß 1,
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3 einen
Querschnitt eines Flachrohres und eines Kältespeichers
des Wärmeübertragers gemäß 1,
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4 einen
Teillängsschnitt des Wärmeübertrages
gemäß 1 im Bereich eines Sammelrohres,
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5 einen
Querschnitt des Flachrohres und des Kältespeichers des
Wärmeübertragers in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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6 einen
Querschnitt des Flachrohres und des Kältespeichers des
Wärmeübertragers in einem dritten Ausführungsbeispiel,
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7 einen
Querschnitt des Flachrohres und des Kältespeichers des
Wärmeübertragers in einem vierten Ausführungsbeispiel,
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8 einen
Querschnitt des Flachrohres und des Kältespeichers des
Wärmeübertragers in einem fünften Ausführungsbeispiel,
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9 einen
Querschnitt des Flachrohres und des Kältespeichers des
Wärmeübertragers in einem sechsten Ausführungsbeispiel,
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10 einen
Querschnitt eines Falzes in einem ersten Ausführungsbeispiel
und
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11 einen
Querschnitt des Falzes in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In 1 und 2 ist
ein Wärmeübertrager 1 eine Kraftfahrzeugklimaanlage
dargestellt. Der Wärmeübertrager 1 ist
ein Kältemittelverdampfer 24 und dient zum Kühlen
von Luft. Die zu kühlende Luft wird durch ein Gehäuse
der Kraftfahrzeugklimaanlage geleitet, in dem der Wärmeübertrager 1 angeordnet
ist (nicht dargestellt).
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Der
Wärmeübertrager 1 weist an der Oberseite
ein erstes Sammelrohr 2 und ein zweites Sammelrohr 3 auf.
In analoger Weise ist der Wärmeübertrager 1 auch
an der Unterseite mit einem ersten Sammelrohr 2 und einem
zweiten Sammelrohr 3 versehen. In der Darstellung in 2 ist
an dem ersten Sammelrohr 2 eine Eintrittsöffnung 4 zum
Einleiten von Kältemittel und an dem zweiten Sammelrohr 3 eine
Austrittsöffnung 5 zum Ausleiten des Kältemittels
angeordnet. Vorzugsweise kann durch nicht dargestellte Verbindungsausnehmungen
Kältemittel von dem ersten Sammelrohr 2 zu dem
zweiten Sammelrohr 3 geleitet werden. Die beiden oberen
Sammelrohre 2, 3 und die beiden unteren Sammelrohre 2, 3 sind
dabei fluidleitend durch als Flachrohre 11 ausgebildete
Rohre 10 miteinander verbunden. Durch die Flachrohre 11 strömt
das Kältemittel. Die Flachrohre 11 weisen dabei
eine Breitseitenwandung 26 und eine Schmalseitenwandung 25 auf.
In der Darstellung in 1 steht dabei die Breitseitenwandung 26 senkrecht
auf der Zeichenebene von 1 und die Schmalseitenwandung 25 ist
dabei im Wesentlichen parallel zur Zeichenebene von 1.
An einer Breitseitenwandung 26 der Flachrohre 11 ist
dabei ein Kältespeicher 14 ausgebildet (1 und 3).
Der Kältespeicher 14 umfasst ein Speicherrohr 15,
das ein Speichervolumen 16 einschließt. Dabei
ist an jedem der Flachrohre 11 je ein Speicherrohr 15 angeordnet.
In dem Speichervolumen 16 ist ein Kältespeichermedium
angeordnet.
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In 1 ist
der Wärmeübertrager 1 oben rechts und
unten rechts nicht in einer Vorderansicht, sondern in einem Längsschnitt
dargestellt. Der in 1 mit einer Ellipse 6 eingekreiste
Längsschnitt ist in detaillierter Darstellung in 4 abgebildet.
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Als
Kältespeichermedium handelt es sich bevorzugt um ein PCM-Material
(phase change material), das bevorzugte kongruent schmelzende Medien, insbesondere
Decanol, Tetra-, Penta- oder Hexadecan, LiClO3·3H2O, wässriges Salzlösungen
oder organische Hydrate enthält oder hieraus gebildet ist.
Im Kältespeichermedium können auch Keimbildner
vorgesehen sein, welche die Kristallbildung beschleunigen. Die Phasenumwandlungstemperatur
des Kältespeichermediums zwischen einem flüssigen
und festen Zustand liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0 und
30°C, insbesondere zwischen und 2 und 15°C und
ganz insbesondere zwischen 4 und 12°C sowie beispielsweise
im Bereich von 10°C.
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Zwischen
den Flachrohren 11 mit dem Kältespeicher 14 sind
als Wellrippen 13 ausgebildete Rippen 12 angeordnet
(1). Die Wellrippen 13 sind nur in 1 und
hier auch nur teilweise dargestellt. Die Wellrippen 13 haben
die Aufgabe, die Oberfläche des Wärmeübertragers 11 zu
erhöhen, welche zur Verfügung steht, um die Luft
zu kühlen, welche durch den Wärmeübertrager 1 geleitet
wird. Dabei wird die zu kühlende Luft in einer Richtung
durch den Wärmeübertrager 1 geleitet,
die senkrecht auf der Zeichenebene von 1 steht.
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Das
Flachrohr 11 ist ein Extrusionsrohr, d. h. das Flachrohr 11 wird
mittels Extrusion hergestellt, vorzugsweise mit dem Werkstoff Metall,
insbesondere Aluminium.
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Das
Speicherrohr 15 ist ein Falzrohr. Ein Falzrohr wird mittels
Falzen hergestellt. Dabei wird aus einem Rohteil, insbesondere einer
Platte, vorzugsweise aus Metall, insbesondere Aluminium, das Speicherrohr 15 hergestellt,
indem die Platte umgeformt, insbesondere gebogen wird. Das Herstellen des
Speicherrohres 15 als Falzrohr bzw. mittels Falzen wirkt
sich auch auf die konstruktiven bzw. strukturellen Merkmale des
Speicherrohres 15 aus. Ein Speicherrohr 15, das
ein Falzrohr ist, weist im Allgemeinen einen Falz 22 (10 und 11)
auf. Das Speicherrohr 15 ist mit Stegen 19 versehen,
die das Speicherrohr 15 in Teilkammern 20 unterteilen
zur Aufnahme des Kältespeichermediums. Die Stege 19 als
Bestandteil des Speicherrohres 15 sind dabei einteilig
aus dem Rohteil bzw. der Platte hergestellt, so dass die Stege 19 lediglich
Ausstülpungen oder Umformungen des ursprünglich
ebenen Rohteils bzw. der Platte darstellen. Dies geht aus dem Querschnitt in 3 hervor.
Der Abstand zwischen zwei Stegen des Speicherrohrs 15 in 3,
d. h. die Dicke oder die Höhe der Teilkammern 20,
beträgt dabei ungefähr 1,4 bis 1,5 mm. Dadurch
können die physikalischen und chemischen Vorgänge
zur Speicherung von Wärme bzw. Kälte in dem Kältespeicher 14 optimiert werden.
Die Stege 19 aus dem gut leitenden Metall Aluminium haben
den Vorteil, dass bei einem eingeschalteten Verdichter der Kraftfahrzeugklimaanlage (nicht
dargestellt) das durch Kanäle 9 des Flachrohres 11 strömende
Kältemittel Wärme sowohl an der in 3 links
dargestellten Breitseitenwandung 26 als auch in der in 3 rechts
dargestellten Breitseitenwandung 26 mit dem Kältespeicher 14 aufnehmen kann,
weil die Stege 19 die Wärme gut durch den Kältespeicher 14 leiten
können.
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In
einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch
eine Anbindung des Kältespeichers 14 an beiden
Seiten 26 des Flachrohres 11 denkbar, wobei das
Speicherrohr 15 als Falzrohr oder als extrudiertes Rohr
ausgeführt sein kann.
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In 4 ist
ein Teilschnitt des Wärmeübertragers 1 gemäß 1 im
Bereich des Sammelrohres 21 dargestellt. 4 zeigt
dabei lediglich einen oberen Abschnitt des Wärmeübertragers 1 mit
nur einem Sammelrohr 21 an der Oberseite. Die Flachrohre 11 münden
dabei in das Sammelrohr 21 und die Speicherrohre 15 mit
dem Kältespeichermedium münden in ein Verbindungsrohr 17 für
die Speicherrohre 15. Die Enden der Speicherrohre 15 sind
nicht verschlossen, so dass eine fluidleitende Verbindung zwischen
den Speicherrohren 15 und dem Verbindungsrohr 17 mit
dem Kältespeichermedium besteht. Zwischen dem Sammelrohr 21 und
dem Verbindungsrohr 17 besteht ein Abstand. Dadurch kann aufgrund
von Undichtigkeiten in dem Sammelrohr 21 austretendes Kältemittel
nicht in das Kältespeichermedium gelangen. Undichtigkeiten,
z. B. an den Ausnehmungen in dem Sammelrohr 21 in denen
die Flachrohre 11 angeordnet sind, leiten damit austretendes
Kältemittel in die Umgebung des Wärmeübertragers 1 und
nicht in das Kältespeichermedium des Kältespeichers 14.
In 4 sind zwischen den Flachrohren 11 und
den Kältespeichern 14 angeordneten Wellrippen 13 nicht
abgebildet.
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In 5 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel des Flachrohres 11 und
des Kältespeichers 14 dargestellt. Das Flachrohr 11 ist
ein extrudiertes Rohr mit Kanälen 9 zum Durchleiten
des Kältemittels. Das Flachrohr 11 ist dabei vollständig
von dem Speicherrohr 15 umschlossen, da das Flachrohr 11 ein
Innenrohr ist und das Speicherrohr 15 ein Außenrohr
zu dem Flachrohr 11 als Innenrohr ist. Das Speicherrohr 15 ist
ein Falzrohr und weist Abstandselemente 18 auf. Mittels
der Abstandselemente 18 wird das Speicherrohr 15 in
einer bestimmten Position bzw. Geometrie zu dem Flachrohr 11 ausgerichtet.
Zwischen dem Speicherrohr 15 und dem Flachrohr 11 bildet sich
somit das Speichervolumen 16 aus, in dem das Kältespeichermedium
angeordnet ist. Im Bereich der Schmalseitenwandung 25 des
Flachrohres 11 bzw. der Radien im Querschnitt des Flachrohres 11 sind keine
Abstandselemente 18 an dem Speicherrohr 15 vorhanden.
Dadurch kontaktiert die Außenwandung des Speicherrohres 15 unmittelbar
die Schmalseitenwandung 25 des Fachrohres 11.
Das Flachrohr 11 ist mittels Extrusion hergestellt und
das Speicherrohr 15 ist ein Falzrohr. Zur Verbindung des
Flachrohres 11 mit dem Speicherrohr 15 sind sowohl
das Flachrohr 11 als auch das Speicherrohr 15 mit
einem Lot 23 plattiert. Nach dem Ineinanderschieben bzw.
dem Einschieben des Flachrohr 11 in das Speicherrohres 15 werden
das Flachrohr 11 und das Speicherrohres 15 in
einen Lötofen eingebracht, so dass beide an den Kontaktstellen
miteinander verlötet werden.
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Das
in 6 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel
gemäß 5 lediglich nur dadurch, dass
das Speicherrohr 15 auch im Bereich der Breitseitenwandung 16 des
Flachrohres 11 Abstandselemente 18 aufweist.
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In
den 7 bis 9 ist ein viertes, fünftes und
sechstes Ausführungsbeispiel des Flachrohres 11 und
des Kältespeichers 14 dargestellt. In dem zweiten
und dritten Ausführungsbeispiel gemäß 5 und 6 ist
das Abstandselement 18 Bestandteil des Speicherrohres 15 und
einteilig mit diesem hergestellt. Anders in den Ausführungsbeispielen
vier, fünf und sechs; hier sind das Speicherrohr 15 und
das Abstandselement 18 gesonderte getrennt hergestellte
Bauteile. Dabei ist das Abstandselement 18 in analoger
Weise zu dem Speicherrohr 15 mittels Falzen hergestellt
bzw. ein Falzrohr. Das ebenfalls aus Aluminium bestehende Abstandselement 18 ist dabei
zwischen dem Speicherrohr 15 und dem Flachrohr 11 angeordnet,
so dass das Speicherrohr 15 in einem Abstand zu dem Flachrohr 11 ausgerichtet
ist und sich dadurch ebenfalls ein Speichervolumen 16 für
das Kältespeichermedium ausbildet.
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Im
vierten Ausführungsbeispiel gemäß 7 sind
im Bereich der Schmalseitenwandung 25 des Flachrohres 11 im
Wesentlichen keine Abstandselemente angeordnet, weil das die Abstandselemente 18 bildende
Rohr eine entsprechende Geometrie aufweist, so dass im Bereich der
Schmalseitenwandung 25 des Flachrohres 11 der
Abstand zwischen dem Speicherrohr 15 und der Schmalseitenwandung 25 des
Flachrohres 11 im Wesentlichen nur der Dicke der Wandung
des Rohres darstellt, das die Abstandselemente 18 bildet.
In dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß 8 sind
auch im Bereich der Schmalseitenwandung 25 des Flachrohres 11 Abstandselemente
mit einer Geometrie vorhanden, so dass dadurch der Abstand des Speicherrohres 15 zu der
Schmalseitenwandung 25 des Flachrohres 11 wesentlich
größer ist als die Dicke des Rohres, welche die
Abstandselemente 18 bildet. Dies gilt analog auch für
das sechste Ausführungsbeispiel gemäß 9.
Im sechsten Ausführungsbeispiel weisen die Abstandselemente 18 eine
andere Geometrie auf als die Abstandselemente 18 in dem
vierten und fünften Ausführungsbeispiel.
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In 10 und 11 sind
zwei Ausführungsbeispiele eines Falzes 22 dargestellt.
Bei der Herstellung eines Falzrohres, z. B. des Speicherrohres 15 oder
des Rohres zur Ausbildung der Abstandselemente 18, wird
eine Platte aus Aluminium durch Biegen zu einem Rohr umgeformt.
Die Enden dieser Platte müssen dabei miteinander verbunden
werden, so dass sich ein fluiddichtes Rohr ausbildet. Diese Enden
werden dabei mittels eines Falzes 22 mit einer bestimmten
Geometrie, die beispielhaft in 10 und 11 dargestellt
ist, miteinander verbunden. Dabei ist die Platte aus Aluminium mit
einem Lot plattiert, so dass im Bereich der Falze 22 die
Enden der Platte mittels Lot in einem Lötofen miteinander
verlötet werden können. Das Lot 23 ist
in 10 und 11 strichliert
dargestellt. Die Enden der Platte können dabei anstelle
von Löten mittels Lot 23 auch durch Schweißen
miteinander verbunden werden.
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Insgesamt
betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 1 und
der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage
wesentliche Vorteile verbunden. Das Speicherrohr 15 zur Ausbildung
des Kältespeichers 14 ist ein Falzrohr. Dadurch
können die Herstellungskosten für das Speicherrohr 15 gesenkt
werden und Probleme der Kalibrierung des Speicherrohres 15 zu
dem Flachrohr 11 bzw. dem Rohr 10 vermieden werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wärmeübertrager
- 2
- Erstes
Sammelrohr
- 3
- Zweites
Sammelrohr
- 4
- Eintrittsöffnung
- 5
- Austrittsöffnung
- 6
- Ellipse
- 7
- -
- 8
- -
- 9
- Kanal
- 10
- Rohr
- 11
- Flachrohr
- 12
- Rippe
- 13
- Wellrippe
- 14
- Kältespeicher
- 15
- Speicherrohr
- 16
- Speichervolumen
- 17
- Verbindungsrohr
für Speicherrohr
- 18
- Abstandselement
- 19
- Steg
- 20
- Teilkammer
- 21
- Sammelrohr
- 22
- Falz
- 23
- Lot
- 24
- Kältemittelverdampfer
- 25
- Schmalseitenwandung
- 26
- Breitseitenwandung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006028017
A1 [0006]
- - DE 102004055340 A1 [0007]
- - US 6854286 B1 [0008]
