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Die Erfindung betrifft ein Klimagerät gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Heutzutage werden Klimaanlagen nicht nur in Gebäuden, sondern auch in Fahrzeugen, wie z. B. in Kabinen von Arbeitsmaschinen, verwendet.
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Eine derartige Klimaanlage soll verschiedene Anforderungen in Fahrzeugen wie z. B. die Frischluftzufuhr und die Heizung/Kühlung der Innenraumluft erfüllen. Außerdem soll sie auch spezifisch bestimmte Bereiche von Fahrzeugen belüften, heizen und kühlen können. Beispielsweise soll der Fußraum alleine mit einer derartigen Klimaanlage erwärmt werden können oder es sollen die Fensterscheiben mit ihr defrostet werden können.
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Arbeitsmaschinen in verschiedenen Arten und/oder mit Kabinen in verschiedenen Größen erfordern unterschiedliche Leistungen von Klimaanalgen. Beispielsweise ist ein Baggerlader mit einer größeren Kabine mit einer Verdampferleistung von etwa 6 kW ausgelegt, und ein Minibagger mit einer relativ kleineren Kabine auf lediglich etwa 3,6 kW.
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Daher müssen verschiedene Klimaanlagen mit unterschiedlichen Leistungen in Arbeitsmaschinen je nach der Leistungsanforderung eingesetzt werden.
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Die Einbaustellen von Klimaanlagen in Arbeitsmaschinen sind auch je nach der Strukturauslegung von Kabinen und dem praktischen Bedarf unterschiedlich. Eine derartige Klimaanlage kann hinter oder unter dem Sitz, an der Seitenwand oder unter der Armaturentafel angebracht bzw. eingebaut werden.
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Dementsprechend ist es erforderlich, unterschiedliche Klimaanlagen zu verwenden.
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Im Hinblick auf das Gewicht werden Kupfer-Rohre von Heizungswärmetauschern und Verdampfern von Klimaanlagen in Fahrzeugen in den letzten Jahren durch Aluminium-Rohre ersetzt. Rundrohre aus Aluminium können etwa 20% leichter als solche aus Kupfer sein.
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Es wird stets versucht, nicht nur das Gesamtgewicht, sondern auch die Gesamtgröße einer Klimaanlage für Fahrzeuge bei gleicher Leistung weiter zu reduzieren, so dass z. B. eine leistungsstarke Klimaanlage in einem kleinen Fahrzeug eingesetzt werden kann. Eine kleinere Klimaanlage stört auch andere sich in Fahrzeug befindende Komponenten weniger.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Klimagerät, das insbesondere für Kabinen von Arbeitsmaschinen einsetzbar ist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, welches Klimagerät möglichst leicht und klein gebaut werden und sich an die üblichen Einbausituationen anpassen kann, damit es flexibel und universell insbesondere in Kabinen von unterschiedlichen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Überraschend kann das erfindungsgemäße Klimagerät bei Baustellen Kondenswasser besser als eine herkömmliche Klimaanlage sammeln und dann eine etwaige Verschmutzung der Kabinen von Arbeitsmaschinen vermeiden und insofern für längere Zeit funktionstüchtig bleiben.
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Wenn Arbeitsmaschinen auf Baustellen arbeiten, deren Straßenbeläge in der Regel uneben sind, neigt die Klimaanlage sich häufig mit den Arbeitsmaschinen.
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Eine herkömmliche Klimaanlage hat normalerweise ihre Kondenswasserwanne unter dem Verdampfer. Falls sich die Klimaanlage, und zwar der Verdampfer neigt, besteht die Gefahr, dass ein Teil des Kondenswassers nicht von der Kondenswasserwanne gesammelt wird. Dieser Teil des Kondenswassers strömt innerhalb der Klimaanlage und/oder ggf. aus der Klimaanlage aus und dann entlang der Innenwand oder Sitzrückseite zum Boden von Kabinen hin.
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Mit dem erfindungsgemäßen Klimagerät mit mindestens zwei Kondenswasserwannen – oder aber auch drei, oder vier, oder fünf, die zueinander quer ausgerichtet angeordnet sind, ist diese Gefahr ohne weiteres überraschend vermieden. Das Kondenswasser, das wegen der Neigung des Verdampfers nicht von der ersten Kondenswasserwanne gesammelt wird, wird von der anderen bzw. den anderen gesammelt.
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Dadurch wird sämtliches Kondenswasser während des Betriebs von Arbeitsmaschinen auf Baustellen aufgefangen. Eine etwaige Korrosion von Klimaanlagenkomponenten wegen der Feuchtigkeit, die vom nicht gesammelten Kondenswasser verursacht ist, und eine etwaige Verschmutzung der Kabine werden vermieden.
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Im Vergleich zum Rundrohr ist das Flachrohr aufgrund seiner rechteckigen Form kompakter anzuordnen. Wärmetauscher mit Flachrohren haben daher eine deutlich höhere Leistungsdichte. Damit ist das erfindungsgemäße Klimagerät mit Flachrohren im Fall der gleichen Leistung leichter und kleiner bauend als eine Klimaanlage mit Rundrohren.
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Die Flachrohre des Verdampfers und Heizungswärmetauschers des erfindungsgemäßen Klimagerätes bestehen – in an sich bekannter Weise – aus Leichtmetall, bevorzugt Aluminium, anstelle von Kupfer und reduzieren damit das Gesamtgewicht.
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Das Höhen/Breiten-Verhältnis des Flachrohrs des Heizungswärmetauschers bzw. der Heizungswärmetauscher beträgt etwa 1:20, insbesondere etwa 1:10, bevorzugt etwa 1:5.
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Der Verdampfer und der Heizungswärmetauscher des erfindungsgemäßen Klimagerätes weisen Lamellen zur Wärmeübertragung zu der durchströmenden Luft auf, welche Lamellen insbesondere auch aus Aluminium bestehen.
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Die Flachrohre sind übereinander und parallel zueinander liegend angeordnet und die Lamellen erstreckt sich in einer quasi ”W”-Form oder ”U”-Form miteinander zwischen diesen Flachrohren stehend oder schräg stehend.
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Wasser strömt durch die Flachrohre hindurch, und Luft durch die Lamellen, wobei die Strömungsrichtungen von Wasser und Luft auf der horizontalen Ebene etwa senkrecht zueinander sind.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass mindestens einer der Heizungswärmetauscher, mindestens einer der Verdampfer, mindestens zwei der Kondenswasserwannen und mindestens eines der Gebläse für den bzw. die Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher zusammen als ein Modul von einem der Gehäuse umgeschlossen sind.
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Die Luftanströmungsseiten des Heizungswärmetauschers und Verdampfers bzw. der Heizungswärmetauscher und Verdampfer sind parallel zueinander. Die Höhe des Heizungswärmetauschers und des Verdampfers ist etwa gleich und etwa 20% größer als die Höhe des Gebläses für den Verdampfer und/oder den Heizungswärmetauscher.
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Der Verdampfer und Heizungswärmetauscher realisieren jeweils beim Kühlen und Heizen einen Umluftbetrieb bzw. einen Heizbetrieb in der Kabine von Arbeitsmaschinen. Diese beiden Wärmetauscher mit den entsprechenden Gebläsen und den Kondenswasserwannen sind erfindungsgemäß modularisiert, was die Wartung und das Ersetzen vereinfacht.
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Ein erfindungsgemäßes Modul weist insbesondere eine Kälteleistung und eine Wärmeleistung jeweils in Höhe von etwa 4 kW bis etwa 8 kW bzw. von etwa 8 kW bis etwa 12 kW, bevorzugt von etwa 5 kW bis etwa 7 kW bzw. von etwa 9,5 kW bis etwa 11 kW, auf.
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Das erfindungsgemäße Modul ist 250 mm bis 350 mm lang, 320 mm bis 460 mm tief und 130 mm bis 200 mm hoch.
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Bei der Wartung und dem Ersetzen ist das modularisierte Design vorteilhaft: Es wird nur das entsprechende Modul gewartet und (teilweise) gewechselt, ohne die restlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Klimagerätes zu stören.
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Erfindungsgemäß sind im Modul mindestens zwei Kondenswasserwannen vorgesehen, die zueinander quer ausgerichtet angeordnet sind, damit sämtliches Kondenswasser bei unterschiedlichen Einbausituationen des erfindungsgemäßen Klimagerätes, wie z. B. stehend hinter Sitzen, liegend unter Sitzen, sich neigend an Seitenwänden und unter einer Armaturentafel, aufgefangen werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass im Modul mindestens eine der Kondenswasserwannen an einer der Stirnseiten und/oder einer der geschlossenen Seiten des Verdampfers bzw. der Verdampfer angeordnet ist. Die Fläche der Kondenswasserwanne bzw. Kondenswasserwannen ist etwas größer als die Fläche der Stirnseite und/oder der geschlossenen Seite des Verdampfers bzw. der Verdampfer.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass im Modul mindestens eine der Kondenswasserwannen mit einem Abstand an der Luftabströmungsseite des Verdampfers bzw. der Verdampfer angeordnet ist, welcher Abstand insbesondere das Dreifache bis das Fünffache der Breite des Verdampfers bzw. der Verdampfer ist, so dass der Luftwiderstand nicht wegen einer zu nah angeordneten Kondenswasserwanne ungewünscht zu groß ist. Die Fläche der Kondenswasserwanne bzw. Kondenswasserwannen ist deutlich größer als diejenige der Luftabströmungsseite des Verdampfers bzw. der Verdampfer. Das gewährleistet, dass alles Kondenswasser, zwar mit einem relativ großen Abstand zur Kondenswasserwanne, von der größeren Kondenswasserwanne aufgefangen werden kann.
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Wenn z. B. das erfindungsgemäße Klimagerät in einer kleineren Kabine von Arbeitsmaschinen eingesetzt wird, bei der eine kleinere Leistung erforderlich ist, sind erfindungsgemäßder Kompressor und/oder das Expansionsventil und/oder die Gebläse für den bzw. die Verdampfer und/oder den bzw. die Heizungswärmetauscher austauschbar.
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Erfindungsgemäß ist auch die Leistung dieser Gebläse in Anpassung and die Erfordnisse durch die Pulsweitenmodulation änderbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass im Modul der Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher bei einem kleineren Leistungsbedarf gegen einen kleineren Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher austauschbar ist, wobei der kleinere Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher insbesondere eine gleiche Höhe und Breite wie der ausgetauschte Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher, aber auch eine kürzere Länge als der ausgetauschte Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher aufweist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass mindestens eine drehbare Klappe, die insbesondere von einem Motor betrieben ist, am Modul angeordnet ist, mit der bzw. denen die Luftströmung zwischen Frisch- und Umluft umschaltbar ist.
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Die Klappe bzw. Klappen weist bzw. weisen eine etwa gleiche Länge wie der bzw. die Heizungswärmetauscher oder Verdampfer auf.
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Die Längsseite der Klappe bzw. Klappen bei der Frischluft oder Umluft bildet einen Winkel mit der Luftanströmungsseite des Heizungswärmetauschers oder Verdampfers bzw. der Heizungswärmetauscher oder Verdampfer, welcher Winkel insbesondere 30° bis 60° beträgt.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform, bei der die Klappe bzw. Klappen länger ist bzw. sind, ist es vorgesehen, dass sich mindestens ein Steg entlang der longitudinalen Achse der Längsseite der Klappe bzw. Klappen etwa senkrecht zu der Klappe bzw. den Klappen an die Klappe bzw. Klappen erstreckt und mit dieser bzw. diesen verbunden ist. Der Steg bzw. die Stege ist bzw. sind etwa gleich lang und etwa halb so breit wie die Klappe bzw. Klappen und steifen die lange Klappe bzw. langen Klappen aus.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass ein Ansaugkasten am Modul vorgesehen und mit diesem in an sich bekannter Weise, insbesondere mittels Flansch, abgedichtet verbunden ist. Der erfindungsgemäße Ansaugkasten weist mindestens zwei Stutzen auf, die jeweils etwa an der Mitte einer Fläche des Ansaugkastens angeordnet sind, wobei mittels der Stutzen die Umluft- und Frischluftansaugung angedockt werden können.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die oben genannten Stutzen durch Flansche in an sich bekannter Weise ersetzbar.
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In einer Ausführungsform ist die erfindungsgemäße Klappe bzw. sind die erfindungsgemäßen Klappen in diesem Ansaugkasten angeordnet.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass mindestens eine Kondenswasserwanne an der Klappe bzw. Klappen angeordnet ist. Die Klappe bzw. Klappen ist bzw. sind zwischen dem Verdampfer bzw. den Verdampfern und der Kondenswasserwanne bzw. den Kondenswasserwannen angeordnet, und die Fläche der Kondenswasserwanne bzw. Kondenswasserwannen ist deutlich größer als diejenige der Luftabströmungsseite des Verdampfers bzw. der Verdampfer. Das gewährleistet, dass sämtliches Kondenswasser aufgefangen werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der bzw. die Heizungswärmetauscher bzw. Verdampfer in Luftströmungsrichtung zwischen den Gebläsen für den bzw. die Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher und der Klappe bzw. den Klappen angeordnet ist bzw. sind. In diesem Fall saugen die Gebläse die durch den bzw. die Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher durchströmende Luft an und geben sie an Luftverteilungselemente ab.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Gebläse für den bzw. die Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher in Luftströmungsrichtung zwischen dem Verdampfer oder Heizungswärmetauscher bzw. den Verdampfern oder Heizungswärmetauschern und der Klappe bzw. den Klappen angeordnet sind. In diesem Fall blasen die Gebläse die Luft zum Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher bzw. zu den Verdampfern und/oder Heizungswärmetauschern hin.
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Die Höhe der Ausblasöffnung des Ausblaskanals der Gebläse ist etwa 2/3, insbesondere etwa 1/2 der Höhe des Verdampfers und/oder Heizungswärmetauschers bzw. der Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher.
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Erfindungsgemäß vergrößert sich die Querschnittsfläche des Ausblaskanals der Gebläse in der Richtung zur Ausblasöffnung, so dass die ausgeblasene Luft durch eine möglichst große Fläche der Flachrohre hindurchströmt.
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Die Längsachse des Ausblaskanals der Gebläse und die horizontale Koordinatenachse, welche beide Achsen eine vertikale Ebene aufspannen, bilden einen Winkel, der insbesondere zwischen 0° bis 45° beträgt. Die Längsachse des Ausblaskanals der Gebläse auf dieser vertikalen Ebene ist in Richtung des Mittelpunkts des Verdampfers oder Heizungswärmetauschers bzw. der Verdampfer oder Heizungswärmetauscher versetzt.
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Der Abstand zwischen der Ausblasöffnung der Gebläse und des Heizungswärmetauschers bzw. Verdampfers beträgt mehr als 3 cm, insbesondere etwa 5 cm, bevorzugt etwa 10 cm, um eine bessere Vergleichmäßigung der ausgeblasenen Luft zu erzielen.
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In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Gebläse nicht nah an dem Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher bzw. den Verdampfern und/oder Heizungswärmetauschern, sondern mittels beispielsweise eines rohrförmigen Verbindungselements, das in an sich bekannter Weise abgedichtet an die Gebläse und den bzw. die Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher angeschlossen ist, getrennt von diesem bzw. diesen eingebaut sind.
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Diese getrennte Ausgestaltung ist besonders günstig, wenn die Abmessungen des erfindungsgemäßen Klimagerätes an einer gewünschten Montagestelle einer Arbeitsmaschine nicht passen. Dann lässt sich die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Moduls passend ändern, insbesondere durch die vom Heizungswärmetauscher und/oder Verdampfer abgetrennten Gebläse.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Modul an ein Adapterelement mit Anschlüssen insbesondere für Schläuche, Klappen und Düsen anschließbar. Dieses Adapterelement ist etwa gleich lang und hoch wie der bzw. die Heizungswärmetauscher und/oder Verdampfer und weist insbesondere eine Tiefe von 100 mm bis 180 mm auf.
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Im erfindungsgemäßen Modul ist ein Motor für den Betrieb der Gebläse für den bzw. die Verdampfer und/oder Heizungswärmetauscher vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Gebläse und dieser Motor insbesondere wegen der räumlichen Begrenzung des Moduls übereinander angeordnet sind. Das Lager des Motors ist dementsprechend in an sich bekannter Weise verstärkt, so dass der Motor beim Betrieb von Arbeitsmaschinen auch hohe Vertikalbeschleunigungen aushalten kann.
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Es ist es vorgesehen, dass der bzw. die Heizungswärmetauscher und/oder Verdampfer Lamellen und mindestens einen Wasserkasten aufweist bzw. aufweisen, wobei die Lamellen zwischen den Flachrohren angeordnet und mit diesen in Wärmeleitverbindung stehend sind und der Wasserkasten bzw. die Wasserkästen senkrecht zu den Flachrohren und/oder den Lamellen stehend angeordnet ist bzw. sind.
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Die Verbindungen zwischen den Flachrohren und den Lamellen, zwischen den Flachrohren und dem Wasserkasten bzw. den Wasserkästen sind erfindungsgemäß unter Verwendung der One-Shot-Brazing-Technologie gelötet.
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Unter der ”One-Shot-Brazing-Technologie” versteht man eine Technik, bei der alle oder viele Verbindungen eines Geräts gleichzeitig in lediglich einem Lötzyklus gelötet werden. Der entsprechende Prozess läuft wie folgt:
Alle zu lötenden Komponenten werden zunächst miteinander in an sich bekannter Weise verbunden. An den Verbindungen zwischen Komponenten werden Lote in an sich bekannter Weise angeordnet. Anschließend wird diese Zusammenstellung bzw. Anordnung in einen speziellen Lötofen eingebracht, damit sich die entsprechenden Verbindungen löten lassen. Dadurch werden starke, einheitliche und dichte Verbindungen ausgeformt. Es ist unter anderem vorteilhaft, dass kein weiteres Befestigungsmittel oder Hartlöten etc. während oder nach dem One-Shot-Brazing-Prozess erforderlich ist.
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Da das One-Shot-Brazing in der Regel nicht von einem ausgebildeten Löter, sondern von einem speziellen Lötofen halbautomatisch erledigt wird, ist dadurch ein sicheres Lötergebnis gegenüber z. B. den etwaigen versehentlich falschen Handhabungen gewährleistet, und weiter eine gute Leistung, Druckfestigkeit und Dichtigkeit des Wärmetauschers sichergestellt:
Beim manuellen Löten kann der Löter gegebenenfalls vergessen, einige Verbindungen zwischen Lamellen und Flachrohren und zwischen Flachrohren und dem Wasserkasten zu löten, was jeweils zur Verschlechterung der Wärmeleitung zwischen Lamellen und Flachrohren und gegebenenfalls sogar zum Auslaufen des Wassers bei ungelöteten Verbindungen zwischen Flachrohren und dem Wasserkasten führt.
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Der Löter könnte auch nach einer vorherigen Lötarbeit, bei der die Löttemperatur der Lötpistole höher als den Schmelzpunkt des Aluminiums ist, die Löttemperatur versehentlich nicht richtig eingestellt haben, was zum Schmelzen der Flachrohre aus Aluminium und dann zum Auslaufen von Kältemittel oder Wasser führen könnte.
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Ferner ist das Löten in One-Shot-Brazing zeitsparend, weil die benötigte Lötzeit in One-Shot-Brazing – lediglich ein Lötzyklus – deutlich kürzer als beim normalen Löten ist.
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Darüber hinaus ist das Löten in One-Shot-Brazing überraschend auch wirtschaftlich attraktiv. Ein ausgebildeter Löter muss nicht zur Handhabung des Lötofens eingestellt werden. Es bedarf nur eines Arbeiters, der Parameter an dem Lötofen eingeben kann.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Flachrohre in Strangpress-Technologie hergestellt sind. Bevorzugt ist erfindungsgemäß mindestens ein Steg im Flachrohr des Heizungswärmetauschers vorgesehen, welcher Steg den Innenraum des Flachrohrs in sogenannte ”Microchannels” teilt.
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Der Steg erhöht einerseits erfindungsgemäß deutlich die Druckfestigkeit der Flachrohre, so dass diese mehr als 3,5 bar, bevorzugt etwa 6 bar, erreichen kann, während die Druckfestigkeit eines Standard-Flachrohrs ohne eine derartige Struktur lediglich etwa 1,5 bis 2 bar beträgt.
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Andererseits vergrößert erfindungsgemäß dieser Steg die Kontaktoberfläche der Flachrohre mit (Heizungs-)Wasser, so dass die Wärmetausch-Leistung des Heizungswärmetauschers des erfindungsgemäßen Klimageräts noch weiter erhöht ist.
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Bevorzugt beträgt die Dicke bzw. Breite des Stegs zum besseren Widerstand gegenüber den Zugspannungen von Wasser in der horizontalen Ebene etwa 1/10, insbesondere etwa 1/7, der Dicke des Flachrohrs.
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Besonders bevorzugt erstreckt sich der Steg an vorgegebenen Stellen über die gesamte Länge der Strangpressprofile zwischen der oberen Wand und der unteren Wand der Flachrohre, damit der Steg auch gegenüber den Biegespannungen auf die Längsseite des Flachrohrs in der vertikalen Ebene wirken kann; gegenüber diesen wirkt er wie eine Armierung.
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Zur weiteren Vergrößerung der Kontaktoberfläche der Flachrohre mit Wasser können die Flachrohre erfindungsgemäß Profile parallel zu der Flachrohrhöhe aufweisen. Die Höhe dieser Profile beträgt 1/3, bevorzugt 1/4 der Flachrohrhöhe.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Abstand zwischen zwei übereinander angeordneten Flachrohren zur Vergleichmäßigung der Temperatur der durch die Lamellen hindurch strömenden Luft weniger als 8 cm, insbesondere weniger als 5 cm, bevorzugt weniger als 3 cm beträgt.
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Zur weiteren Reduzierung des Gewichts des erfindungsgemäßen Klimageräts besteht das Gehäuse des Moduls aus expandiertem Polypropylen (EPP).
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In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass kein Verdampfer und keine entsprechende Kondenswasserwanne im erfindungsgemäßen Modul vorgesehen sind. Dann dient dieses Modul insofern lediglich als Heizung.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1 eine schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimagerätes mit einem Adapterelement;
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2 die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimagerätes gemäß 1 in Seitenansicht;
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3 eine andere schematisch dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimagerätes mit einer Klappeneinheit;
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4 die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimagerätes gemäß 3 in Seitenansicht;
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5 ein schematisch dargestellter Verdampfer mit zwei Kondenswasserwannen einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimagerätes in Seitenansicht;
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6 ein schematisch dargestellter Verdampfer mit einer Klappe und einer an der Klappe angeordneten Kondenswasserwanne einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimagerätes in Seitenansicht;
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7A eine schematische Ansicht des Heizungswärmetauschers der Ausführungsform gemäß 1;
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7B eine schematische Ansicht eines vergrößerten ausgewählten Teils des Heizungswärmetauschers gemäß 7A;
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7C eine schematische Vorderansicht eines vergrößerten Flachrohrs des Heizungswärmetauschers gemäß 7A; und
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8 eine schematisch dargestellte Ausführungsform mit den vom Heizungswärmetauscher oder Verdampfer bzw. von den Heizungswärmetauschern oder Verdampfern getrennten Gebläsen.
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Die in 1 dargestellte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimageräts 100 weist unter anderem einen Kompressor, ein Expansionsventil, zwei Verdampfer 16, einen Heizungswärmetauscher 18, zwei Gebläse 20 für die Verdampfer 16 und/oder den Heizungswärmetauscher 18, einen Motor 22 zum Antrieb dieser Gebläse 20, zwei Kondenswasserwannen (nicht in 1 dargestellt) und ein Gehäuse 10 für die Aufnahme aller Komponenten des Klimageräts 100 auf.
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Der Heizungswärmetauscher 18, die Verdampfer 16, zwei Kondenswasserwannen und die Gebläse 20 mit dem Motor 22 sind erfindungsgemäß zusammen als ein Modul 2 von einem Gehäuse, das in 1 nicht dargestellt ist, umgeschlossen.
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In der gemäß 1 dargestellten Ausführungsform ist an das Modul 2 ein Adapterelement 13 mit drei Anschlüssen für drei Schläuche 15 angeschlossen, durch die die aus dem Heizungswärmetauscher 18 und/oder den Verdampfern 16 herausströmende Luft verteilt wird. Dieses Adapterelement 13 ist etwa gleich lang und hoch wie der Heizungswärmetauscher 18 und/oder die Verdampfer 16 und weist eine Tiefe 3 von 100 mm bis 180 mm auf.
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Diese Tiefe ist etwa das Vierfache bis etwa das Sechsfache der Tiefe/Breite des Heizungswärmetauschers 18, so dass der Luftwiderstand nicht wegen der zu nah angeordneten Schläuche 15 oder anderen Luftverteilungselemente wie z. B. Düsen oder Klappen unerwünscht zu groß ist.
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Zur Reduzierung des Gewichts des erfindungsgemäßen Klimagerätes 100 besteht das Gehäuse des Moduls 2 aus expandiertem Polypropylen (EPP).
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Gemäß 2 ist die Höhe 40 des Heizungswärmetauschers 18 und diejenige der Verdampfer 16 etwa gleich und etwa 20% größer als die Höhe 42 der Gebläse 20.
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Die Gebläse 20 weisen je einen Ausblaskanal 24 auf, der eine Ausblasöffnung 48 aufweist. Die Höhe 46 dieser Ausblasöffnung 48 ist gemäß 2 etwa 1/2 der Höhe 40 der Verdampfer 16 und/oder des Heizungswärmetauschers 18.
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Gemäß 2 ist die Querschnittsfläche des Ausblaskanals 24 in der dargestellten Ebene in der Richtung zur Ausblasöffnung 48 in an sich bekannter Weise vergrößert. Allerdings ist es bevorzugt, die Querschnittsfläche des Ausblaskanals 24 in allen Ebenen in der Richtung zur Ausblasöffnung zu vergrößern, so dass die ausgeblasene Luft durch eine möglichst große Fläche der Rohre der Verdampfer 16 und/oder des Heizungswärmetauschers 18 hindurchströmt.
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Die Längsachse 52 des Ausblaskanals 24 und die horizontale Koordinatenachse 54 in der gemäß 3 dargestellten Ebene bilden einen Winkel 44, der insbesondere zwischen 0° bis 45° beträgt.
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Die Längsachse 52 des Ausblaskanals 24 der Gebläse 20 auf dieser vertikalen Ebene ist in Richtung des Mittelpunkts 4 der Verdampfer 16 oder des Heizungswärmetauschers versetzt.
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Der Abstand 50 zwischen der Ausblasöffnung 48 der Gebläse 20 und des näheren Verdampfers 16 beträgt mehr als 3 cm, insbesondere etwa 5 cm, bevorzugt etwa 10 cm, um eine bessere Vergleichmäßigung der ausgeblasenen Luft zu erzielen.
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Gemäß 3 ist eine Klappeneinheit, die unter anderem eine drehbare Klappe 21, einen Steg 25 zum Aussteifen der Klappe 21 und einen Motor 23 zum Betrieb der Klappe 21 aufweist, am Modul 2 des erfindungsgemäßen Klimageräts angeschlossen, um die Luftströmung zwischen Frisch- und Umluft umzuschalten.
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In dieser Ausführungsform sind der Heizungswärmetauscher 18 und die Verdampfer 16 in Luftströmungsrichtung zwischen den Gebläsen 20 und der Klappe 21 angeordnet. In diesem Fall saugen die Gebläse 20 die durch die Verdampfer 16 und/oder den Heizungswärmetauscher 18 durchströmende Luft an und geben sie an Luftverteilungselemente ab.
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Die Klappe 21 weist eine etwa gleiche Länge wie der Heizungswärmetauscher 18 oder die Verdampfer 16 auf.
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Der Steg 25 erstreckt sich entlang der longitudinalen Achse der Längsseite der Klappe 21 etwa senkrecht zu der Klappe 21 und ist mit dieser verbunden. Der Steg 25 ist etwa gleich lang und etwa halb so breit wie die Klappe 21.
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Gemäß 4 bildet die Längsseite der Klappe 21 einen Winkel 6 mit der Luftanströmungsseite des näheren Verdampfes 16, welcher Winkel 6 insbesondere 30° bis 60° beträgt.
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Die Klappe 21 ist vom Motor 23 betrieben und dreht sich um die Achse 27. Die vier Anschläge 29, die insbesondere aus Material mit einer guten Elastizität bestehen, helfen der Klappe 21, in den Positionen für Frischluft bzw. Umluft sicher zu halten und dem Steg 25, die Klappe 21 auszusteifen.
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In der Ausführungsform gemäß 5 sind erfindungsgemäß zwei Kondenswasserwannen 7 und 8 zur Sammlung von Kondenswasser aus dem Verflüssiger 16 vorgesehen.
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Diese beiden Kondenswasserwannen 7 und 8 sind zueinander quer ausgerichtet angeordnet und fangen Kondenswasser jeweils beim liegend eingebauten erfindungsgemäßen Klimagerätes (wie der Fall gemäß 5 dargestellt) und stehend eingebauten erfindungsgemäßen Klimagerätes auf.
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Die Kondenswasserwanne 7 ist gemäß 5 nah unter dem Verdampfer 16 angeordnet. Die Fläche der Kondenswasserwanne 7 ist etwas größer als die Fläche der geschlossenen Seite 73 des Verdampfers 16.
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Die Kondenswasserwanne 8 ist mit einem Abstand 71 an der Luftabströmungsseite 74 des Verdampfers 16 angeordnet. Der Abstand 7 ist etwa das Dreifache bis etwa das Fünffache der Breite/Tiefe 70 des Verdampfers 16, so dass der Luftwiderstand nicht wegen einer zu nah angeordneten Kondenswasserwanne 8 unerwünscht zu groß ist. Die Fläche der Kondenswasserwanne 8 ist deutlich größer als diejenige der Luftabströmungsseite 74 des Verdampfers 16. Das gewährleistet, dass sämtliches Kondenswasser, zwar mit einem relativ großen Abstand 71 zur Kondenswasserwanne 8, von der größeren Kondenswasserwanne 8 aufgefangen werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform gemäß 6 ist das erfindungsgemäße Klimagerätes stehend eingebaut. Eine Kondenswasserwanne 8, die eine deutlich größere Fläche als die Luftanströmungsseite 75 des Verdampfers 16 aufweist, ist unter der Klappe 21 angeordnet. Das gewährleistet, dass sämtliches Kondenswasser aufgefangen werden kann.
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Gemäß 7A und 7B weist der Heizungswärmetauscher 18 eine Vielzahl von Flachrohren 34, Lamellen 32 und an den beiden Enden des Heizungswärmetauschers 18 in der Längsrichtung je einen Wasserkasten 30 auf. Wegen der höheren Leistungsdichte von Flachrohren ist das erfindungsgemäße Klimagerät 100 im Fall der gleichen Leistung leichter und kleiner bauend als eine Klimaanlage mit Rundrohren.
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Die Flachrohre 34 und Lamellen 32 des Heizungswärmetauschers 18 bestehen – in an sich bekannter Weise – aus Leichtmetall, bevorzugt Aluminium, anstelle von Kupfer und reduzieren damit ebenfalls das Gesamtgewicht.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Verbindungen zwischen den Flachrohren 34 und den Lamellen 32, zwischen den Flachrohren 32 und dem Wasserkasten 30, unter Verwendung der One-Shot-Brazing-Technologie gelötet sind. Dadurch werden zahlreiche Vorteile, wie oben bereits erläutet, erreicht.
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Erfindungsgemäß ist es ferner vorgesehen, dass die Flachrohre 34 in Strangpress-Technologie hergestellt sind. Bevorzugt ist gemäß 7C erfindungsgemäß eine Vielzahl von Stegen 36 im Flachrohr 34 des Heizungswärmetauschers 18 vorgesehen. Diese Stege 36 teilen den Innenraum des Flachrohrs 34 in sogenannte ”Microchannels”.
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Die Stege 36 erhöhen einerseits erfindungsgemäß deutlich die Druckfestigkeit der Flachrohre 34, so dass diese mehr als 3,5 bar, bevorzugt etwa 6 bar erreichen kann.
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Andererseits vergrößern erfindungsgemäß die Stege 36 die Kontaktoberfläche der Flachrohre 34 mit (Heizungs-)Wasser, so dass die Wärmetausch-Leistung des Heizungswärmetauschers 18 noch weiter erhöht ist.
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In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Dicke bzw. Breite 33 der Stege 36 zum besseren Widerstand gegenüber den Zugspannungen durch den Innendruck in der horizontalen Ebene etwa 1/10, insbesondere etwa 1/7, der Dicke 31 des Flachrohrs 34.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Stege 36 an vorgegebenen Stellen (eine dieser Stellen als Beispiel gemäß 7C mit dem Bezugszeichen 39 bezeichnet) über die gesamte Länge der Strangpressprofile zwischen der oberen Wand 56 und der unteren Wand 58 der Flachrohre 34, damit die Stege 36 auch gegenüber den Biegespannungen auf die Längsseiten der Flachrohre 34 in der vertikalen Ebene wirken können.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die Flachrohre 34 zur weiteren Vergrößerung der Kontaktoberfläche der Flachrohre 34 mit Wasser die Profile 38 parallel zu der Flachrohrhöhe auf. Die Höhe dieser Profile 38 beträgt 1/3, bevorzugt 1/4 diejenige des Innenraums der Flachrohrhöhe.
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8 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimageräts, wobei die Gebläse 20 mittels eines rohrförmigen Verbindungselements 90 von den Verdampfern 16 und vom Heizungswärmetauscher 18 getrennt angeordnet sind. Die Anschlüsse des Verbindungselements 90 an die Verdampfer 16 und die Gläse 20 sind in an sich bekannter Weise abgedichtet vorgesehen.
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Diese getrennte Ausgestaltung ist besonders günstig, wenn die Abmessungen des erfindungsgemäßen Klimagerätes an einer gewünschten Montagestelle einer Arbeitsmaschine nicht passen. Dann lässt sich die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Moduls 2 passend ändern, insbesondere durch die vom Heizungswärmetauscher 18 und/oder von den Verdampfern 16 abgetrennten Gebläse 20.
