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Die Erfindung betrifft einen Außenluftwärmeübertrager für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10 und ein Verfahren zur Entfeuchtung eines Außenluftwärmeübertragers für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 11.
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Auf dem technischen Gebiet der Fahrzeuge ist es bekannt, Außenluftwärmeübertrager, meist in Kombination mit einem Kältekreis beziehungsweise im Rahmen einer Wärmepumpe, zur Klimatisierung eines Fahrzeugs zu verwenden. Ein bekanntes Problem stellt dabei die Anlagerung von Reif und Eis auf dem Außenluftwärmeübertrager dar, welches konventionell durch regelmäßiges Abtauen gelöst werden kann.
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Beim Abtauen entsteht Schmelzwasser. Das Schmelzwasser muss möglichst vollständig abgeführt werden, damit es sich nicht im Bereich eines Lamellenpakets des Außenluftwärmeübertragers ansammelt. Andernfalls besteht die Gefahr, dass der Außenluftwärmeübertrager beim erneuten Gefrieren des angesammelten Schmelzwassers verblockt. Auch sonst ist eine möglichst vollständige Abführung des Schmelzwassers anzustreben, damit dieses nicht am Lamellenpaket neu gefriert und die Wärmeübertragung behindert.
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Exemplarische Wärmepumpensysteme mit Wärmeübertragern sind beispielsweise in der
US 2016/0297283 A1 oder auch der
US 10,207,564 B2 beschrieben.
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Aus der
US 2016/0018153 A1 ist ein Klimagerät für ein Fahrzeug bekannt.
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Aus der
US 9,995,534 B2 ist ein weiterer Wärmeübertrager bekannt, der in einem Enteisungsbetrieb verwendet werden kann, um eine Verblockung des Wärmeübertragers zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Außenluftwärmeübertrager zu schaffen, bei dem Schmelzwasser besonders effektiv abgeführt werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 10 und 11 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen und der Beschreibung genannten Merkmalen.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Außenluftwärmeübertrager für ein Fahrzeug, umfassend ein zum Zwecke der Wärmeübertragung mit Außenluft durchströmbares Lamellenpaket.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass unterhalb des Lamellenpakets oder abschnittsweise entlang des Lamellenpakets eine Ausblasdüse für Wasseransammlungen ausgebildet oder ausbildbar ist.
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Als Ausblasdüse im Sinne der Erfindung wird ein Raumbereich verstanden, in dem Schmelzwasser und anströmende Außenluft gezielt miteinander in Kontakt gebracht werden. Dabei kann sowohl die Außenluft gezielt in einen Bereich mit Schmelzwasser geleitet werden, als auch Schmelzwasser gezielt in einen Bereich, durch den die Außenluft strömt, geleitet werden. Auch können beide Maßnahmen simultan genutzt werden. Vorzugsweise weist die Ausblasdüse zusätzlich einen verengten Strömungsquerschnitt für anströmende Außenluft auf. Angaben in Bezug auf die Richtungsangabe „unten“ meinen im Kontext der Erfindung stets „in Richtung des schwerkraftbedingten Teils der Flussrichtung des Schmelzwassers“.
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Der Außenluftwärmeübertrager der Erfindung ermöglicht vorteilhaft ein gezieltes Ausblasen von Schmelzwasser. Sekundär kann damit die Notwendigkeit eines erneuten Abtauzyklus verzögert werden und die Wärmeübertragung effizienter werden.
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In bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Ausblasdüse in Form eines Sammelraums unterhalb des Lamellenpakets gebildet ist.
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Das Schmelzwasser kann dadurch aus den Lamellen ungehindert und zügig nach unten ablaufen, ohne sich in den Lamellen nach oben aufzustauen, und dann effektiv durch die Außenluft ausgeblasen werden.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sammelraum nach oben durch das Lamellenpaket und nach unten durch ein Sammelrohr des Außenluftwärmeübertragers begrenzt ist.
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Mit anderen Worten wird also ein größerer Abstand zwischen dem Sammelrohr und dem Lamellenpaket vorgesehen, als bei bekannten Außenluftwärmeübertragern mit Sammelrohr. Somit lässt sich der Außenluftwärmeübertrager der Erfindung auch mit geringem Aufwand realisieren.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Ausblasdüse durch eine bauchige Querschnittsform eines Sammelrohrs des Außenluftwärmeübertragers gebildet ist.
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Dadurch wird einerseits ein schwerkraftgetriebenes Abfließen von Schmelzwasser unterstützt und andererseits eine Düsenwirkung erzeugt, da anströmende Außenluft über die bauchige Querschnittsform verdichtet wird.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass die Querschnittsform rund oder elliptisch ist.
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Derartige Sammelrohre lassen sich besonders einfach herstellen, verarbeiten und montieren.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Ausblasdüse durch eine Jalousie ausbildbar ist, indem das Lamellenpaket abschnittsweise mit der Jalousie gegen die Außenluft abgesperrt wird.
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Je großflächiger das Lamellenpaket an einer Anströmseite des Außenluftwärmeübertragers ist, desto größer wird auch die Wirkung der Ausblasdüse. Die Lage der Ausblasdüse und die Intensität der Ausblasdüsenwirkung lassen sich somit flexibel einstellen. Die Jalousie kann vorzugsweise angetrieben verfahrbar sein.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass das Lamellenpaket derart mit der Jalousie absperrbar ist, dass in einem unteren Bereich des Lamellenpakets ein definierter Spalt verbleibt, der nicht abgesperrt ist.
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Auf diese Weise wird die Ausblasdüse genau in jenem Bereich gebildet, wohin das Schmelzwasser schwerkraftbedingt fließt. Dies mach die Wirkung der Ausblasdüse besonders effektiv.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass die Jalousie einen Strömungsausschnitt aufweist, der entlang des Lamellenpakets verfahrbar ist.
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Der Strömungsausschnitt kann beispielsweise als Ausschnitt im Material der Jalousie realisiert werden.
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Dies ermöglicht eine beliebige und flexible Positionierung der Ausblasdüse an der Anströmseite des Außenluftwärmeübertragers.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Außenluftwärmeübertragers der Erfindung ist vorgesehen, dass eine jeweils unterste Lamelle des Lamellenpakets eine nach unten geschlossene Oberfläche und eine Ausblasdüse bildet.
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Die untersten Lamellen können somit selbst als Sammelrohre fungieren und zugleich eine Ausblasdüse formen, was den Aufbau des Außenluftwärmeübertragers stark vereinfacht.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, umfassend einen erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Elektrofahrzeug.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfeuchtung eines Außenluftwärmeübertragers in einem Fahrzeug, umfassend folgende Schritte:
- - Betreiben des Außenluftwärmeübertragers in einem Abtaumodus;
- - zumindest abschnittsweise Durchströmen eines Lamellenpakets des Außenluftwärmeübertragers mit Außenluft.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Außenluft unterhalb des Lamellenpakets oder abschnittsweise entlang des Lamellenpakets durch eine Ausblasdüse strömt und dadurch Wasseransammlungen austrägt.
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Bei dem verwendeten Außenluftwärmeübertrager handelt es sich bevorzugt um einen erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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Bei dem verwendeten Fahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein erfindungsgemäßes Fahrzeug gemäß der vorhergehenden Beschreibung.
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In bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Ausblasdüse durch eine Jalousie ausgebildet wird, indem das Lamellenpaket abschnittsweise mit der Jalousie gegen die Außenluft abgesperrt wird.
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Vorzugsweise fährt die Jalousie von oben an einer Anströmseite des Außenluftwärmeübertragers herab und verdeckt dabei zunehmend das Lamellenpaket, vorzugsweise bis hin zu einem einstellbaren Grad an Verdeckung.
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Bevorzugt wird die Jalousie entlang des Lamellenpakets nach unten verfahren, bis in einem unteren Bereich des Lamellenpakets ein definierter Spalt verbleibt, der nicht abgesperrt ist.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Jalousie einen Strömungsausschnitt aufweist, der entlang des Lamellenpakets verfahren wird.
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Hier wird die Ausblasdüse sozusagen selbst am Lamellenpaket entlang bewegt. Vorzugsweise fährt die Ausblasdüse den Außenluftwärmeübertrager in einem relativ kurzen Zeitabschnitt einmal von oben nach unten ab. Der Zeitabschnitt kann beispielsweise 10 Sekunden betragen.
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Somit wird das Lamellenpaket auf seiner gesamten vertikalen Länge von Schmelzwasser freigeblasen.
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung des Verfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Außenluft zusätzlich zu einer Fahrtbewegung des Fahrzeugs mit einem Ventilator durch das Lamellenpaket des Außenluftwärmeübertragers getrieben wird.
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Vorzugsweise wird dazu ein Kühlerventilator des Fahrzeugs verwendet.
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Die Außenluft kann mit dem zusätzlichen Ventilator besonders effektiv auf den Außenluftwärmeübertrager wirken und besonders viel Schmelzwasser in kurzer Zeit ausblasen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Außenluftwärmeübertrager nach dem Stand der Technik;
- 2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug;
- 3 einen erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager;
- 4 einen weiteren erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager;
- 5A einen weiteren erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager;
- 5B einen weiteren erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager; und
- 5C den erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager aus den 5A und 5B in einer weiteren Ansicht.
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1 zeigt einen Außenluftwärmeübertrager 10 für ein Fahrzeug nach dem Stand der Technik. Der Außenluftwärmeübertrager 10 umfasst eines oder mehrere Lamellenpakete 12, die auf vielfältige Weise gestaltet sein können. Seitlich ist der Außenluftwärmeübertrager 10 durch Flachrohre 14 begrenzt, wobei sich auch zwischen einzelnen Lamellen 16 solche Flachrohre 14 befinden können. Muss der Außenluftwärmeübertrager 10 abgetaut werden, sammelt sich Schmelzwasser 18 zwischen den Lamellen 16 oder zwischen diesen und einem oder mehreren Flachrohren 14.
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Zwar kann das Schmelzwasser 18 nach unten 20 abfließen und über ein dafür vorgesehenes Sammelrohr 22 nach vorne 24 oder hinten 26 abgeführt werden, jedoch bildet sich aufgrund der Trägheit dieser Vorgänge zunächst eine Wassersäule 28, die sich nach oben 30 aufstaut. Wird der Abtaubetrieb beendet, kann noch ein Teil der Wassersäule 28 wieder gefrieren und den Außenluftwärmeübertrager 10 verblocken.
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Die in 1 gezeigte prinzipskizzenhafte Darstellung zeigt den konventionellen Außenluftwärmeübertrager 10 in Ansicht von vorne 24, was zugleich einer Anströmrichtung 32 für die Außenluft 34 entspricht.
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Im Folgenden werden die beschriebenen Richtungsangaben und teils auch die prinziphaften Darstellungen entsprechend weiterverwendet.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 36, vorliegend ein Elektrofahrzeug 38. Das Fahrzeug 36 umfasst einen in den nachfolgenden Figuren beschriebenen erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager 40.
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3 zeigt einen erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager 40 in einer ersten Ausführungsform.
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Der Außenluftwärmeübertrager 40 umfasst, gezeigt in einer an die 1 angelehnten Darstellung, zum Zwecke der Wärmeübertragung ein mit der Außenluft 34 durchströmbares Lamellenpaket 42 sowie beispielsweise Flachrohre 44.
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Gemäß der Erfindung ist unterhalb des Lamellenpakets 42 eine Ausblasdüse 46 ausgebildet. In der Ausblasdüse 46 kann sich eine Wasseransammlung 48 von Schmelzwasser 18 anlagern und dadurch schnell aus Lamellen 50 des Lamellenpakets 42 ablaufen. Die Wasseransammlung 48 kann dann durch die Außenluft 34 nach hinten 26 effektiv ausgeblasen werden.
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Die erste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine solche Ausblasdüse 46 in Form eines Sammelraums 52 unterhalb des Lamellenpakets 42 gebildet ist. Der Sammelraum 52 kann nach oben 30 durch das Lamellenpaket 42 und nach unten 20 durch ein Sammelrohr 54 des Außenluftwärmeübertragers 40 begrenzt sein.
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4 zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager 40. Die Perspektive ist hier mit Blick von rechts 56 auf eine Schnittdarstellung des Sammelrohrs 54 und mit Blick auf ein in dieser Ansicht nicht geschnittenes Flachrohr 44. Die vor dem Flachrohr 44 vorhandenen Lamellen 50 sind in diesen Ansicht ausgeblendet.
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Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Außenluftwärmeübertrager 40 eine Ausblasdüse 46 aufweist, die durch eine bauchige Querschnittsform 58 des Sammelrohrs 54 gebildet ist. Wasseransammlungen 48 können dadurch leicht ausgeblasen werden und zusätzlich ablaufen.
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Wie angedeutet, kann die Querschnittsform 58 beispielsweise rund 60 oder elliptisch 62 sein.
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5A zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager 40. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Ausblasdüse 46 durch eine Jalousie 64 ausbildbar ist, indem das Lamellenpaket 42 abschnittsweise mit der Jalousie 64 gegen die Außenluft 34 abgesperrt wird.
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Vorzugsweise ist das Lamellenpaket 42 derart mit der Jalousie 64 absperrbar, dass in einem unteren Bereich 66 des Lamellenpakets 42 ein definierter Spalt 68 verbleibt, der nicht abgesperrt ist.
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5B zeigt einen weiteren erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager 40. Auch in dieser Ausführungsform ist eine Jalousie 64 vorgesehen. Die Jalousie 64 weist nun einen Strömungsausschnitt 70 auf, der die Ausblasdüse 46 bildet. Der Strömungsausschnitt 70 ist entlang des Lamellenpakets 42 nach oben 30 oder unten 20 verfahrbar.
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5C zeigt den erfindungsgemäßen Außenluftwärmeübertrager 40 aus den 5A und 5B in einer weiteren Ansicht, deren prinziphafte Darstellung von den übrigen Figuren abweicht und die konstruktive Einbettung und Funktion des Außenluftwärmeübertragers 40 im Kontext des Fahrzeugs 36 näher erläutert. Die gezeigte konstruktive Einbettung in das Fahrzeug 36 und die prinzipielle Funktion kann natürlich ebenso für die übrigen Ausführungsbeispiele zutreffend sein.
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Gezeigt ist ein vorderer Bereich des Fahrzeugs 36, in dem ein Motor 72, ein Ventilator 74 und der Außenluftwärmeübertrager 40 hinter einem Kühlergrill 76 unterhalb einer Motorhaube 78 angeordnet sind.
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Ferner ist zwischen dem Kühlergrill 76 und dem Außenluftwärmeübertrager 40 die Jalousie 64 angeordnet.
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Die Jalousie 64 ist rechts unten in 5C lediglich exemplarisch mit dem Strömungsausschnitt 70 dargestellt. Die Beschreibung zu 5C gilt aber auch für den Fall, dass eine Ausführungsform der Jalousie 64 ohne Strömungsausschnitt 70 verwendet wird.
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Die Jalousie 64 ist hier rein exemplarisch auf einer angetriebenen Rolle 80 gespeichert und von dieser auf- und abwickelbar.
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Zur Entfeuchtung des Außenluftwärmeübertragers 40, wenn oder nachdem dieser in einem Abtaumodus betrieben worden ist, erfolgt zumindest abschnittsweise ein Durchströmen des hier nicht gezeigten Lamellenpakets 42 des Außenluftwärmeübertragers 40 mit Außenluft 34.
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Die Außenluft 34 strömt, je nach Stellung der Jalousie 64, unterhalb des Lamellenpakets 42 oder abschnittsweise entlang des Lamellenpakets 42 durch die Ausblasdüse 46 und trägt dadurch etwaige Wasseransammlungen 48 nach hinten 26 aus.
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Links oben in 5C ist gezeigt, wie die Ausblasdüse 46 durch die Jalousie 64 ohne Strömungsausschnitt 70 ausgebildet wird, indem der Außenluftwärmeübertrager 40 beziehungsweise das Lamellenpaket 42 abschnittsweise mit der Jalousie 64 gegen die Außenluft 34 abgesperrt wird, bis nur noch der definierte Spalt 68 verbleibt (wie auch in 5A gezeigt).
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Wird hingegen die in 5C rechts unten abgebildete Jalousie 64 mit dem Strömungsausschnitt 70 verwendet (wie auch in 5B gezeigt), kann die Ausblasdüse 46 bei konstanter Größe und Düsenwirkung beliebig entlang dem Lamellenpaket 42 beziehungsweise dem Außenluftwärmeübertrager 40 positioniert und verfahren werden.
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Es ist auch möglich, die Außenluft 34 zusätzlich zur Fahrtbewegung des Fahrzeugs 36 mit dem Ventilator 74 durch das Lamellenpaket 42 des Außenluftwärmeübertragers 40 zu treiben.
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Alle Ausführungsformen sind ganz oder auch durch auszugsweise Verwendung einzelner Merkmale miteinander kombinierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Außenluftwärmeübertrager
- 12
- Lamellenpaket
- 14
- Flachrohr
- 16
- Lamelle
- 18
- Schmelzwasser
- 20
- unten
- 22
- Sammelrohr
- 24
- vorne
- 26
- hinten
- 28
- Wassersäule
- 30
- oben
- 32
- Anströmrichtung
- 34
- Außenluft
- 36
- Fahrzeug
- 38
- Elektrofahrzeug
- 40
- Außenluftwärmeübertrager
- 42
- Lamellenpaket
- 44
- Flachrohr
- 46
- Ausblasdüse
- 48
- Wasseransammlung
- 50
- Lamelle
- 52
- Sammelraum
- 54
- Sammelrohr
- 56
- rechts
- 58
- Querschnittsform
- 60
- rund
- 62
- elliptisch
- 64
- Jalousie
- 66
- unterer Bereich
- 68
- Spalt
- 70
- Strömungsausschnitt
- 72
- Motor
- 74
- Ventilator
- 76
- Kühlergrill
- 78
- Motorhaube
- 80
- Rolle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2016/0297283 A1 [0004]
- US 10207564 B2 [0004]
- US 2016/0018153 A1 [0005]
- US 9995534 B2 [0006]
