DE102021113750A1 - Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102021113750A1
DE102021113750A1 DE102021113750.0A DE102021113750A DE102021113750A1 DE 102021113750 A1 DE102021113750 A1 DE 102021113750A1 DE 102021113750 A DE102021113750 A DE 102021113750A DE 102021113750 A1 DE102021113750 A1 DE 102021113750A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
line
liquid coolant
section
heat exchanger
refrigerant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021113750.0A
Other languages
English (en)
Inventor
Condro Sekti
Kamel Azzouz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Klimasysteme GmbH
Original Assignee
Valeo Klimasysteme GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Klimasysteme GmbH filed Critical Valeo Klimasysteme GmbH
Priority to DE102021113750.0A priority Critical patent/DE102021113750A1/de
Priority to CN202280051891.6A priority patent/CN117716198A/zh
Priority to PCT/EP2022/063989 priority patent/WO2022248441A1/en
Publication of DE102021113750A1 publication Critical patent/DE102021113750A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/005Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another the plates having openings therein for both heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00Evaporators; Condensers
    • F25B39/04Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F28D9/0056Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another with U-flow or serpentine-flow inside conduits; with centrally arranged openings on the plates
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0093Multi-circuit heat-exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat-exchangers for more than two fluids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/043Condensers made by assembling plate-like or laminated elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/044Condensers with an integrated receiver
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0061Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for phase-change applications
    • F28D2021/0063Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084Condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06Derivation channels, e.g. bypass

Abstract

Ein Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug hat einen Kern (12) mit einem Kondensatorabschnitt (36) und einem Unterkühlabschnitt (40). Der Kern (12) weist eine Flüssigkühlmittelleitung (16) und eine von der Flüssigkühlmittelleitung (16) separate Kältemittelleitung (18) auf. Der Wärmetauscher hat ferner eine Deckplatte (14) mit einem Flüssigkühlmitteleinlass (20), die an einer Endplatte (48) des Unterkühlabschnitts (40) angrenzt. Die Deckplatte (14) hat eine Vertiefung (50), die durch die Endplatte (48) unter Bildung einer Kammer (52) geschlossen ist. Hierbei erstreckt sich die Flüssigkühlmittelleitung (16) vom Flüssigkühlmitteleinlass (20) über eine Unterkühlleitung (62) durch den Unterkühlabschnitt (40) und hierzu parallel geschaltet über eine durch die Kammer (52) gebildete Bypassleitung (72) am Unterkühlabschnitt (40) vorbei zu einem Sammelabschnitt (66) des Kerns (12) sowie vom Sammelabschnitt (66) über den Kondensatorabschnitt (36) zu einem Flüssigkühlmittelauslass (22). Dabei münden die Unterkühlleitung (62) und die Bypassleitung (72) in eine gemeinsame Sammelleitung (64) des Sammelabschnitts (66).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Kern mit einem Kondensatorabschnitt und einem Unterkühlabschnitt. Der Kern weist dabei eine Flüssigkühlmittelleitung und eine von der Flüssigkühlmittelleitung separate Kältemittelleitung auf, die sich von einem Kältemitteleinlass über den Kondensatorabschnitt und durch den Unterkühlabschnitt zu einem Kältemittelauslass erstreckt.
  • Wärmetauscher für Kraftfahrzeuge sind bekannt.
  • Derartige Wärmetauscher, die beispielsweise für eine Klimaanlage im Kraftfahrzeug verwendet werden, bestehen üblicherweise aus einem Kern, der in seinem Inneren eine Flüssigkühlmittelleitung und eine separate Kältemittelleitung definiert. Im Betrieb fließt dabei ein Flüssigkühlmittel, beispielsweise Kühlwasser, eines Flüssigkühlmittelkreislaufs durch die Flüssigkühlmittelleitung und ein Kältemittel eines Kältemittelkreislaufs durch die Kältemittelleitung, um Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Flüssigkühlmittel auszutauschen.
  • Um die Effizienz des Wärmeaustauschs zu erhöhen und die Zeit zu verlängern, in der das Kältemittel und das Flüssigkühlmittel Wärme untereinander austauschen, ist der Kern üblicherweise in mehrere Strömungsabschnitte unterteilt, so dass die Flüssigkühlmittelleitung und die Kältemittelleitung verlängert sind.
  • Nachteilig hierbei ist, dass diese Gestaltung zu einem vergleichsweise großen Druckabfall des Kältemittels und des Flüssigkühlmittel oder zu einer Erhöhung des Volumens und der Masse des Wärmetauschers führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, dessen Aufbau kompakt ist und zu einem geringeren Druckabfall führt.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug, der einen Kern mit einem Kondensatorabschnitt und einen Unterkühlabschnitt umfasst. Der Kern weist ferner eine Flüssigkühlmittelleitung und eine von der Flüssigkühlmittelleitung separate Kältemittelleitung auf, die sich von einem Kältemitteleinlass über den Kondensatorabschnitt und durch den Unterkühlabschnitt zu einem Kältemittelauslass erstreckt. Der Wärmetauscher hat eine Deckplatte mit einem Flüssigkühlmitteleinlass. Die Deckplatte grenzt hierbei an einer Endplatte des Unterkühlabschnitts an und hat auf der der Endplatte zugewandten Seite eine Vertiefung, die durch die Endplatte unter Bildung einer Kammer geschlossen ist. Die Flüssigkühlmittelleitung erstreckt sich dabei vom Flüssigkühlmitteleinlass über eine Unterkühlleitung durch den Unterkühlabschnitt und hierzu parallel geschaltet über eine durch die Kammer gebildete Bypassleitung am Unterkühlabschnitt vorbei zu einem Sammelabschnitt des Kerns sowie vom Sammelabschnitt über den Kondensatorabschnitt zu einem Flüssigkühlmittelauslass. Hierbei münden die Unterkühlleitung und die Bypassleitung in eine gemeinsame Sammelleitung des Sammelabschnitts.
  • Durch diese Gestaltung wird im Betrieb Flüssigkühlmittel, das über die Unterkühlleitung geströmt ist, und Flüssigkühlmittel, das über die Bypassleitung geströmt ist, im Sammelabschnitt gemischt und strömt zusammen durch die Sammelleitung. Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass auf diese Weise der Druckabfall in der Flüssigkühlmittelleitung reduziert werden kann. Ferner ist der Wärmetauscher durch die speziell gestaltete Deckplatte besonders kompakt ausgebildet. Insbesondere ist kein Rohr für die Bypassleitung erforderlich.
  • Der Wärmetauscher ist insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und entsprechend ausgebildet.
  • In einer Ausführungsform erstreckt sich die Deckplatte über mindestens 90% der Fläche einer Stirnseite der Endplatte des Unterkühlabschnitts und kann somit eine Abschlussplatte bzw. Endplatte des Kerns bilden. Ferner kann hierdurch das Design der Deckplatte mit geringem Aufwand an verschiedene Kerne mit unterschiedlich ausgebildeten Unterkühl- und/oder Sammelabschnitten angepasst werden, da im Wesentlichen nur die Vertiefung in der Deckplatte entsprechend angepasst werden muss.
  • Zusätzlich oder alternativ kann sich die Vertiefung über mindestens 50% der Fläche einer Stirnseite der Deckplatte und/oder einer Stirnseite der Endplatte erstrecken. Hierdurch kann die durch die Kammer gebildete Bypassleitung einen besonders großen Querschnitt aufweisen und somit einen geringen Druckabfall in diesem Abschnitt sicherstellen.
  • In einer weiteren Ausführungsform sind der Sammelabschnitt in einem Bodenbereich des Wärmetauschers und der Flüssigkühlmitteleinlass in einem Kopfbereich des Wärmetauschers vorgesehen. Mit anderen Worten sind der Sammelabschnitt und der Flüssigkühlmitteleinlass an entgegengesetzten Enden des Kerns oder des Wärmetauschers angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass der Unterkühlabschnitt und die Bypassleitung unmittelbar zwischen dem Flüssigkühlmitteleinlass und dem Sammelabschnitt angeordnet sein können, wodurch zusätzliche Leitungen nicht erforderlich sind und der Wärmetauscher besonders kompakt gestaltet sein kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Kältemittelauslass an einer Stirnseite der Deckplatte angeordnet ist, so dass kein separater Kältemittelauslass am Kern erforderlich ist.
  • Zusätzlich oder alternativ kann der Flüssigkühlmitteleinlass an einer Stirnseite der Deckplatte angeordnet sein. Dies hat den Vorteil, dass die Deckplatte mit geringem Aufwand herstellbar ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Flüssigkühlmitteleinlass derart angeordnet und die Unterkühlleitung oder die mehreren Unterkühlleitungen und die Bypassleitung so aufeinander abgestimmt, dass von einem Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass über die Flüssigkühlmittelleitung zum Flüssigkühlmittelauslass strömt, zwischen 40 bis 60% über die Bypassleitung in den Sammelabschnitt strömt.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind der Flüssigkühlmitteleinlass derart angeordnet und die Unterkühlleitung(en) und die Bypassleitung so aufeinander abgestimmt, dass von einem Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass über die Flüssigkühlmittelleitung zum Flüssigkühlmittelauslass strömt, maximal 20% oder mindestens 80% über die Bypassleitung in den Sammelabschnitt strömt.
  • Ferner kann der Kern derart gestaltet sein, dass ein Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass über die Flüssigkühlmittelleitung zum Flüssigkühlmittelauslass strömt, im Unterkühlabschnitt und im Kondensatorabschnitt in Gegenstromrichtung zu einem Kältemittel strömt, das vom Kältemitteleinlass über die Kältemittelleitung zum Kältemittelauslass strömt. Durch diese Gestaltung kann der Wärmetauscher eine besonders effiziente Wärmeübertragung sicherstellen sowie eine besonders hohe Leistungszahl bzw. COP (Coefficient of Performance) aufweisen.
  • Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass der Kern derart gestaltet ist, dass ein Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass über die Flüssigkühlmittelleitung zum Flüssigkühlmittelauslass strömt, im Unterkühlabschnitt in Gegenstromrichtung zum Kondensatorabschnitt strömt, und/oder ein Kältemittel, das vom Kältemitteleinlass über die Kältemittelleitung zum Kältemittelauslass strömt, im Unterkühlabschnitt in Gegenstromrichtung zum Kondensatorabschnitt strömt. Durch diese auch als „U-flow“ bezeichnete Fluid- bzw. Leitungsführung ist der Wärmetauscher besonders kompakt und gewährleistet eine wirkungsvolle Wärmeübertragung.
  • In einer Ausführungsform ist die Deckplatte ein zur Bildung der Vertiefung umgeformtes Blechteil und somit mit besonders geringem Aufwand herstellbar.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Deckplatte eine Abschlussplatte des Kerns bildet, wodurch der Wärmetauscher besonders kompakt gestaltet ist.
  • Alternativ kann die Endplatte eine Abschlussplatte des Kerns bilden. Das heißt, die Deckplatte ist eine zusätzliche Platte, die an der Abschlussplatte des Kerns angeordnet ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Abstand zwischen der Bypassleitung und der Unterkühlleitung geringer als der Abstand zwischen der Bypassleitung und der Kältemittelleitung im Unterkühlabschnitt. Mit anderen Worten ist die Unterkühlleitung bzw. der nächste Abschnitt der Unterkühlleitung näher an der Bypassleitung als die Kältemittelleitung bzw. der nächste Abschnitt der Kältemittelleitung. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Flüssigkühlmittel, das durch die Bypassleitung fließt, in der Bypassleitung möglichst wenig Wärme mit dem Kältemittel austauscht, das im Unterkühlabschnitt durch die Kältemittelleitung fließt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
    • - 1 in einer perspektivischen Darstellung einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit einem Kern und einer Deckplatte,
    • - 2 in einer schematischen Darstellung eine Flüssigkühlmittelleitung und eine Kältemittelleitung des Wärmetauschers aus 1,
    • - 3 in einer Explosionsdarstellung unterschiedliche Platten des Kerns und die Deckplatte des Wärmetauschers aus 1,
    • - 4 in einer schematischen Draufsicht die Deckplatte des Wärmetauschers aus 1,
    • - 5 in einer schematischen Darstellung eine Flüssigkühlmittelleitung und eine Kältemittelleitung eines Wärmetauschers gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform, und
    • - 6 in einer schematischen Draufsicht eine Deckplatte des Wärmetauschers aus 5.
  • In 1 ist ein Wärmetauscher 10 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, der einen Kern 12 und eine Deckplatte 14 aufweist.
  • Der Wärmetauscher 10 ist ein wassergekühlter Kondensator bzw. Verflüssiger, der im Englischen unter dem Begriff water-cooled condenser (WCC) bekannt ist.
  • Durch den Kern 12 und die Deckplatte 14 erstrecken sich eine Flüssigkühlmittelleitung 16 (siehe 2) und eine Kältemittelleitung 18 (in 2 gestrichelt dargestellt) des Wärmetauschers 10, die durch den Kern 12 zumindest abschnittsweise begrenzt und definiert werden.
  • Die Flüssigkühlmittelleitung 16 verläuft hierbei von einem Flüssigkühlmitteleinlass 20 bis zu einem Flüssigkühlmittelauslass 22 des Wärmetauschers 10, während sich die Kältemittelleitung 18 von einem Kältemitteleinlass 24 bis zu einem Kältemittelauslass 26 des Wärmetauschers 10 erstreckt.
  • Der Wärmetauscher 10 hat ferner Flüssigkühlmittelanschlüsse 28 sowie Kältemittelanschlüsse 30, mittels denen der Wärmetauscher 10 an einen Flüssigkühlmittelkreislauf und einen Kältemittelkreislauf des Kraftfahrzeugs angeschlossen werden kann, um die Flüssigkühlmittelleitung 16 über den Flüssigkühlmitteleinlass 20 und den Flüssigkühlmittelauslass 22 mit den Flüssigkühlmittelkreislauf sowie die Kältemittelleitung 18 über den Kältemitteleinlass 24 und dem Kältemittelauslass 26 mit dem Kältemittelkreislauf strömungsmäßig zu verbinden.
  • Ferner hat der Wärmetauscher 10 einen Aufnahmebehälter 32, der an die Kältemittelleitung 18 angeschlossen und dazu eingerichtet ist, Kältemittel in bekannter Weise aufzunehmen, um die Leistung des Wärmetausches 10 zu verbessern.
  • Der Kern 12 hat mehrere Kondensationsplatten 34 (siehe 3), die einen Kondensatorabschnitt 36 bilden, sowie mehrere Unterkühlplatten 38, die einen Unterkühlabschnitt 40 bilden.
  • Des Weiteren hat der Kern 12 eine Trennplatte 42, die den Kondensatorabschnitt 36 vom Unterkühlabschnitt 40 trennt, sowie eine Basisplatte 44, die entgegengesetzt zur Trennplatte 42 den Kondensatorabschnitt 36 begrenzt und eine Abschlussplatte 46 des Kerns 12 bildet.
  • Der Unterkühlabschnitt 40 grenzt unmittelbar an die Deckplatte 14 an. Hierbei bildet die Unterkühlplatte 38, die der Deckplatte 14 direkt gegenüberliegt, eine Endplatte 48 des Unterkühlabschnitts 40.
  • In der vorliegenden Ausführungsform bildet die Endplatte 48 eine weitere Abschlussplatte 49 des Kerns 12, die entgegengesetzt zur ersten Abschlussplatte 46 angeordnet ist.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die Deckplatte 14 selbst die Abschlussplatte 49 des Kerns 12 bilden und somit Teil des Kerns 12 sein.
  • Die Kondensationsplatten 34 und die Unterkühlplatten 38 können jeweils unterschiedlich zueinander gestaltet sein.
  • Insbesondere ist die Endplatte 48 unterschiedlich zu den Unterkühlplatten 38 gestaltet, die zwischen der Endplatte 48 und der Trennplatte 42 angeordnet sind.
  • Die Deckplatte 14 hat dabei eine der Endplatte 48 gegenüberliegende Vertiefung 50, die zusammen mit der Endplatte 48 eine Kammer 52 (siehe 2) begrenzt.
  • Die Basisplatte 44, die Kondensationsplatten 34, die Trennplatte 42, die Unterkühlplatten 38 inklusive der Endplatte 48 sowie die Deckplatte 14 sind umgeformte Blechteile, die in axialer Richtung Z stapelförmig angeordnet und miteinander verbunden sind.
  • Die Vertiefung 50 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine Wölbung der Deckplatte 14 gebildet.
  • Grundsätzlich kann die Vertiefung 50 jedoch auf beliebige Weise ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Ausnehmung.
  • Die Deckplatte 14 erstreckt sich hierbei vollständig über eine Stirnseite 54 (siehe 3) der Endplatte 48.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann die Deckplatte 14 eine beliebige Größe aufweisen, vorzugsweise erstreckt sie sich jedoch über mindestens 90 % der Fläche der Stirnseiten 54 der Endplatte 48.
  • Wie in 4 dargestellt, erstreckt sich die Vertiefung 50 über 75 % der Fläche einer Stirnseite 56 (siehe 3) der Deckplatte 14. Die 4 zeigt hierbei die Deckplatte 14 in der Draufsicht mit Blickrichtung in axialer Richtung Z. Das bedeutet, in 4 ist die der Stirnseite 56 entgegengesetzte Stirnseite 58 mit der Wölbung zu sehen, die eine entsprechend große Vertiefung 50 auf der Stirnseite 56 bildet.
  • In einer alternativen Ausführungsform kann sich die Vertiefung 50 über einen beliebig großen Anteil der Fläche der Stirnseite 56 der Deckplatte 14 erstrecken.
  • Insbesondere erstreckt sich die Vertiefung 50 in einer Ausführungsform über mindestens 50% der Fläche der Stirnseite 56 der Deckplatte 14 und/oder über mindestens 50% der Fläche der Stirnseite 54 der Endplatte 48.
  • Der Flüssigkühlmitteleinlass 20 und der Kältemittelauslass 26 sind in der dargestellten Ausführungsform an der Stirnseite 58 der Deckplatte 14 angeordnet und erstrecken sich in axialer Richtung Z durch die Deckplatte 14.
  • Selbstverständlich können in einer alternativen Ausführungsform der Flüssigkühlmitteleinlass 20 und/oder der Kältemittelauslass 26 an einer beliebigen Stelle an der Deckplatte 14 angeordnet sowie beliebig gestaltet sein.
  • Ferner kann der Kältemittelauslass 26 direkt an der Endplatte 48 angeordnet sein, insbesondere bei Ausführungsformen bei denen sich die Deckplatte 14 nicht vollständig über die Stirnseite 54 der Endplatte 48 erstreckt.
  • Anhand der 2 wird nachfolgend der Verlauf der Flüssigkühlmittelleitung 16 sowie der Kältemittelleitung 18 erläutert. Die Pfeile der Leitungen 16, 18 zeigen hierbei an, in welcher Richtung im Betrieb des Wärmetauschers 10 das Flüssigkühlmittel durch die Flüssigkühlmittelleitung 16 bzw. das Kältemittel durch die Kältemittelleitung 18 strömt.
  • Die Flüssigkühlmittelleitung 16 erstreckt sich vom Flüssigkühlmitteleinlass 20 durch eine Öffnung 60 in der Endplatte 48 über eine Unterkühlleitung 62 in vertikaler Richtung Y durch den Unterkühlabschnitt 40. Die Unterkühlleitung 62 mündet anschließend in einer Sammelleitung 64, die in einem Sammelabschnitt 66 des Kerns 12 angeordnet ist.
  • Der Sammelabschnitt 66 ist hierbei in einem Bodenbereich 68 des Kerns 12 angeordnet, der entgegengesetzt zu einem Kopfbereich 70 des Kerns 12 angeordnet ist.
  • In der vorliegenden Ausführungsform sind der Flüssigkühlmitteleinlass 20, der Flüssigkühlmittelauslass 22, der Kältemitteleinlass 24 sowie der Kältemittelauslass 26 im Kopfbereich 70 angeordnet.
  • Parallel zur Unterkühlleitung 62 erstreckt sich ein Teil der Flüssigkühlmittelleitung 16 in Form einer Bypassleitung 72, die durch die Kammer 52 gebildet ist, vom Flüssigkühlmitteleinlass 20 am Unterkühlabschnitt 40 vorbei in vertikaler Richtung Y durch einen Bypassabschnitt 74 in den Sammelabschnitt 66, in dem die Bypassleitung 72 in die Sammelleitung 64 mündet.
  • Von der Sammelleitung 64 erstreckt sich die Flüssigkühlmittelleitung 16 in vertikaler Richtung Y durch den Kondensatorabschnitt 36 zum Flüssigkühlmittelauslass 22.
  • Die Kältemittelleitung 18 erstreckt sich von dem Kältemitteleinlass 24 in vertikaler Richtung Y durch den Kondensatorabschnitt 36 bis zum Bodenbereich 68, von dort in axialer Richtung Z in den Unterkühlabschnitt 40 und in vertikaler Richtung Y zum Kältemittelauslass 26.
  • Die Flüssigkühlmittelleitung 16 und die Kältemittelleitung 18 erstrecken sich somit jeweils U-förmig durch den Kern 12.
  • Der Aufnahmebehälter 32 ist beispielsweise im Bodenbereich 68 an die Kältemittelleitung 18 angeschlossen, d.h. Kältemittel, das im Betrieb durch die Kältemittelleitung 18 strömt, strömt vom Kondensatorabschnitt 36 über den Aufnahmebehälter 32 in den Unterkühlabschnitt 40.
  • An dieser Stelle wird darauf hingewiesen, dass in der 2 die Flüssigkühlmittelleitung 16 und die Kältemittelleitung 18 lediglich schematisch dargestellt sind. Insbesondere bedeutet die Darstellung der Leitungen 16, 18 als Linie nicht, dass diese in den entsprechenden Abschnitten lediglich aus einem Kanal gebildet sein müssen. In diesem Zusammenhang zeigen die Pfeile 76, 78 an, dass insbesondere im Kondensatorabschnitt 36 sowie im Unterkühlabschnitt 40 die Flüssigkühlmittelleitung 16 und die Kältemittelleitung 18 jeweils eine Vielzahl von Kanälen aufweisen, durch die das Kältemittel bzw. Flüssigkühlmittel im Betrieb parallel strömt.
  • Die Flüssigkühlmittelleitung 16 und die Kältemittelleitung 18 sind ferner so gestaltet, dass der kleinste Abstand zwischen der Bypassleitung 72 und der Unterkühlleitung 62 geringer ist als der kleinste Abstand zwischen der Bypassleitung 72 und der Kältemittelleitung 18 im Unterkühlabschnitt 40.
  • Der Wärmetauscher 10 ist dazu eingerichtet, Flüssigkühlmittel und Kältemittel im Gegenstrom durch den Kern 12 zu leiten. Das bedeutet, im Betrieb fließt das Flüssigkühlmittel vom Flüssigkühlmitteleinlass 20 über die Flüssigkühlmittelleitung 16 zum Flüssigkühlmittelauslass 22 und strömt dabei im Unterkühlabschnitt 40 und im Kondensatorabschnitt 36 in entgegengesetzter Richtung zum Kältemittel, das vom Kältemitteleinlass 24 über die Kältemittelleitung 18 zum Kältemittelauslass 26 strömt.
  • Ferner ist der Wärmetauscher 10 dazu eingerichtet, dass im Betrieb des Wärmetauschers 10 das Kältemittel im Kondensatorabschnitt 36 kondensiert und im Unterkühlabschnitt 40 unterkühlt bzw. weiter abgekühlt wird.
  • Aufgrund der Bypassleitung 72 strömt im Betrieb nur ein Teil des Flüssigkühlmittels, das durch den Flüssigkühlmitteleinlass 20 strömt, über den Unterkühlabschnitt 40, während der andere Teil über die Bypassleitung 72 am Unterkühlabschnitt 40 vorbei strömt. Hierdurch wird das Kältemittel im Unterkühlabschnitt 40 nur durch den Teil des Flüssigkühlmittels effektiv gekühlt, der durch die Unterkühlleitung 62 strömt, während im Kondensatorabschnitt 36 das Kältemittel durch das gesamte Flüssigkühlmittel effektiv gekühlt wird, das im Kondensatorabschnitt 36 aus der Mischung aus dem Teil des Flüssigkühlmittels, der über die Bypassleitung 72 geströmt ist, und dem Teil des Flüssigkühlmittels besteht, der über die Unterkühlleitung 62 geströmt ist.
  • In der in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist der Flüssigkühlmitteleinlass 20 in einer Höhe H in vertikaler Richtung Y sowie in axialer Richtung Z unmittelbar gegenüberliegend zur Öffnung 60 angeordnet. Diese Anordnung des Flüssigkühlmitteleinlass 20 in Kombination mit der Gestaltung der Unterkühlleitung 62 und der Bypassleitung 72 führt dazu, dass im Betrieb 80% des Flüssigkühlmittels, das durch den Flüssigkühlmitteleinlass 20 strömt, über die Unterkühlleitung 62 und 20% über die Bypassleitung 72 zur Sammelleitung 64 strömt.
  • Eine alternative Ausführungsform ist den 5 und 6 dargestellt. Für die Bauteile, die von der obigen Ausführungsform bekannt sind, werden dieselben Bezugszeichen verwendet und es wird insoweit auf die vorangegangenen Erläuterungen verwiesen.
  • Im Unterschied zur in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist der Flüssigkühlmitteleinlass 20 in einer Höhe h in vertikaler Richtung Y sowie nicht unmittelbar gegenüberliegend zur Öffnung 60 angeordnet.
  • Diese Anordnung des Flüssigkühlmitteleinlass 20 in Kombination mit der Gestaltung der Unterkühlleitung 62 und der Bypassleitung 72 führt dazu, dass im Betrieb 50% des Flüssigkühlmittels, das durch den Flüssigkühlmitteleinlass 20 strömt, über die Unterkühlleitung 62 und 50% über die Bypassleitung 72 zur Sammelleitung 64 strömt.
  • Selbstverständlich kann die Deckplatte 14 in Kombination mit der Unterkühlleitung 62 und der Bypassleitung 72 so gestaltet und aufeinander abgestimmt sein, dass ein beliebiger Anteil über die Bypassleitung 72 strömt, insbesondere maximal 20%, 40 bis 60% oder mindestens 80% des Flüssigkühlmittels, das durch den Flüssigkühlmitteleinlass 20 strömt.
  • Auf diese Weise ist ein Wärmetauscher 10 bereitgestellt, der eine besonders hohe Leistungszahl bzw. COP hat.
  • Ferner ist der Wärmetauscher 10 aufgrund der Deckplatte 14 besonders kompakt.
  • Die Gestaltung der Bypassleitung 72 sowie das Zusammenführen der Unterkühlleitung 62 und der Bypassleitung 72 in der Sammelleitung 64 gewährleisten einen besonders günstigen Strömungsverlauf. Hierdurch weist der Wärmetauscher 10 einen besonders geringen Druckabfall in der Flüssigkühlmittelleitung 16 auf.
  • Tests haben ergeben, dass der Druckabfall in der Flüssigkühlmittelleitung 16 durch die spezielle Gestaltung des Wärmetauschers 10 um mehr als 4% gegenüber einem vergleichbaren Wärmetauscher aus dem Stand der Technik reduziert werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass die Eigenschaften des Wärmetauschers 10 mit geringem Aufwand allein durch die Gestaltung der Deckplatte 14 an verschiedene Anforderungen angepasst werden können.
  • Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.

Claims (12)

  1. Wärmetauscher (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Kern (12) mit einem Kondensatorabschnitt (36) und einem Unterkühlabschnitt (40), wobei der Kern (12) eine Flüssigkühlmittelleitung (16) und eine von der Flüssigkühlmittelleitung (16) separate Kältemittelleitung (18) aufweist, und sich die Kältemittelleitung (18) von einem Kältemitteleinlass (24) über den Kondensatorabschnitt (36) und durch den Unterkühlabschnitt (40) zu einem Kältemittelauslass (26) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (10) eine Deckplatte (14) mit einem Flüssigkühlmitteleinlass (20) hat, wobei die Deckplatte (14) an einer Endplatte (48) des Unterkühlabschnitts (40) angrenzt und die Deckplatte (14) auf der der Endplatte (48) zugewandten Seite (56) eine Vertiefung (50) hat, die durch die Endplatte (48) unter Bildung einer Kammer (52) geschlossen ist, dass sich die Flüssigkühlmittelleitung (16) vom Flüssigkühlmitteleinlass (20) über eine Unterkühlleitung (62) durch den Unterkühlabschnitt (40) und hierzu parallel geschaltet über eine durch die Kammer (52) gebildete Bypassleitung (72) am Unterkühlabschnitt (40) vorbei zu einem Sammelabschnitt (66) des Kerns (12) sowie vom Sammelabschnitt (66) über den Kondensatorabschnitt (36) zu einem Flüssigkühlmittelauslass (22) erstreckt, und dass die Unterkühlleitung (62) und die Bypassleitung (72) in eine gemeinsame Sammelleitung (64) des Sammelabschnitts (66) münden.
  2. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (14) sich über mindestens 90% der Fläche einer Stirnseite (54) der Endplatte (48) erstreckt.
  3. Wärmetauscher (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (50) sich über mindestens 50% der Fläche einer Stirnseite (56) der Deckplatte (14) und/oder einer Stirnseite (54) der Endplatte (48) erstreckt.
  4. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelabschnitt (66) in einem Bodenbereich (68) des Wärmetauschers (10) und der Flüssigkühlmitteleinlass (20) in einem Kopfbereich (70) des Wärmetauschers (10) vorgesehen sind.
  5. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelauslass (26) und/oder der Flüssigkühlmitteleinlass (20) an einer Stirnseite (58) der Deckplatte (14) angeordnet sind.
  6. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkühlmitteleinlass (20) derart angeordnet und die Unterkühlleitung (62) und die Bypassleitung (72) so aufeinander abgestimmt sind, dass von einem Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass (20) über die Flüssigkühlmittelleitung (16) zum Flüssigkühlmittelauslass (22) strömt, zwischen 40 bis 60% über die Bypassleitung (72) in den Sammelabschnitt (66) strömt.
  7. Wärmetauscher (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkühlmitteleinlass (20) derart angeordnet und die Unterkühlleitung (62) und die Bypassleitung (72) so aufeinander abgestimmt sind, dass von einem Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass (20) über die Flüssigkühlmittelleitung (16) zum Flüssigkühlmittelauslass (22) strömt, maximal 20% oder mindestens 80% über die Bypassleitung (72) in den Sammelabschnitt (66) strömt.
  8. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (12) derart gestaltet ist, dass ein Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass (20) über die Flüssigkühlmittelleitung (16) zum Flüssigkühlmittelauslass (22) strömt, im Unterkühlabschnitt (40) und im Kondensatorabschnitt (36) in Gegenstromrichtung zu einem Kältemittel strömt, das vom Kältemitteleinlass (24) über die Kältemittelleitung (18) zum Kältemittelauslass (26) strömt.
  9. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern derart gestaltet ist, dass ein Flüssigkühlmittel, das vom Flüssigkühlmitteleinlass (20) über die Flüssigkühlmittelleitung (16) zum Flüssigkühlmittelauslass (22) strömt, im Unterkühlabschnitt (40) in Gegenstromrichtung zum Kondensatorabschnitt (36) strömt, und/oder ein Kältemittel, das vom Kältemitteleinlass (24) über die Kältemittelleitung (18) zum Kältemittelauslass (26) strömt, im Unterkühlabschnitt (40) in Gegenstromrichtung zum Kondensatorabschnitt (36) strömt.
  10. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (14) ein zur Bildung der Vertiefung (50) umgeformtes Blechteil ist.
  11. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckplatte (14) oder die Endplatte (48) eine Abschlussplatte (49) des Kerns (12) bildet.
  12. Wärmetauscher (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Bypassleitung (72) und der Unterkühlleitung (62) geringer ist als der Abstand zwischen der Bypassleitung (72) und der Kältemittelleitung (18) im Unterkühlabschnitt (40).
DE102021113750.0A 2021-05-27 2021-05-27 Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug Pending DE102021113750A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021113750.0A DE102021113750A1 (de) 2021-05-27 2021-05-27 Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug
CN202280051891.6A CN117716198A (zh) 2021-05-27 2022-05-24 用于机动车辆的热交换器
PCT/EP2022/063989 WO2022248441A1 (en) 2021-05-27 2022-05-24 Heat exchanger for a motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021113750.0A DE102021113750A1 (de) 2021-05-27 2021-05-27 Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021113750A1 true DE102021113750A1 (de) 2022-12-01

Family

ID=82058109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021113750.0A Pending DE102021113750A1 (de) 2021-05-27 2021-05-27 Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN117716198A (de)
DE (1) DE102021113750A1 (de)
WO (1) WO2022248441A1 (de)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013209157A1 (de) * 2013-05-16 2014-12-04 Behr Gmbh & Co. Kg Kondensator
JP6569855B2 (ja) * 2015-08-05 2019-09-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 熱交換装置
FR3059400A1 (fr) * 2016-11-25 2018-06-01 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur entre un fluide refrigerant et un liquide caloporteur
JP7400234B2 (ja) * 2019-07-16 2023-12-19 株式会社デンソー 熱交換器

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022248441A1 (en) 2022-12-01
CN117716198A (zh) 2024-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010048015B4 (de) Anlage mit einem Wärmeübertrager
DE102005058769B4 (de) Ladeluftkühler
EP1724536B1 (de) Wärmetauscher mit Akkumulator
DE102006048667A1 (de) Wärmeübertrageranordnung und Verfahren zur Wärmeübertragung
DE102015105093A1 (de) Kondensator
DE102012105481A1 (de) Kondensator für ein Fahrzeug
DE102008017113A1 (de) Verdampfer
DE102016007089A1 (de) Flanschplatte mit Unterkühlfunktion
DE102007013125A1 (de) Wärmeübertrager
DE102016123904A1 (de) Interne Entlüftungsvorrichtung für Lamellenwärmeübertrager
DE102011080673B4 (de) Kältemittelkondensatorbaugruppe
EP2606292B1 (de) Kältemittelkondensatorbaugruppe
EP2107328B1 (de) Verdampfer
DE102021113750A1 (de) Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug
DE102019119124A1 (de) Kombinationswärmetauscher mit einem Chiller und einem inneren Wärmetauscher sowie Kühl-Kälte-Kreislaufsystem und Kraftfahrzeug mit einem solchen
DE102019132955B4 (de) Wärmeübertrager mit integriertem Trockner und Platte für einen Plattenwärmeübertrager
EP2606291B1 (de) Kältemittelkondensatorbaugruppe
DE102022211047A1 (de) Wärmeübertrager
DE102011089091A1 (de) Wärmeübertrager
EP2818817B1 (de) Kondensatorbaugruppe
EP1553273B1 (de) Kühlsystem
DE102004054440A1 (de) Kondensator für eine Klimaanlage, insbesondere eines Kraftfahrzeuges
DE112022002950T5 (de) Verbundwärmetauscher für elektrofahrzeuge
DE112016002286T5 (de) Wärmetauscher mit Flüssigkeitsbehälter
DE202022104321U1 (de) Rohrbündelwärmetauscher