DE10259572B4 - The heat exchanger assembly - Google Patents

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Abstract

Wärmetauscheranordnung (1) mit zumindest zwei in einem Luftstrom hintereinander angeordneten Wärmetauschern (2, 3), welche jeweils eine separate Einlassflut (4, 5) und Auslassflut (6, 7) aufweisen, wobei die Einlassfluten (4, 5) Verzweigungen einer gemeinsamen Haupteinlassflut (8) sind und die Auslassfluten (6, 7) in einer gemeinsamen Hauptauslassflut (9) fluidisch zusammengeführt sind dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Wärmetauscher (2, 3) einen Latentwärmespeicher aufweist, wobei der Wärmetauscher selber als Latentwärmespeicher ausgebildet ist.Heat exchanger arrangement (1) with at least two in a stream of air successively arranged heat exchangers (2, 3), each having a separate inlet port (4, 5) and outlet port (6, 7), wherein the inlet ports (4, 5) branches a common main inlet (8) and the outlet flows (6, 7) in a common Hauptauslassflut (9) are merged fluidically characterized in that one of the two heat exchangers (2, 3) has a latent heat storage, wherein the heat exchanger itself is designed as a latent heat storage.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauscheranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a heat exchanger arrangement according to the generic term of claim 1.

Eine gattungsgemäße Anordnung ist aus der DE 690 31 047 T2 bekannt. Diese offenbart eine Wärmetauscheranordnung mit zwei in einem Luftstrom hintereinander angeordneten Wärmetauschern, welche jeweils eine Einlassflut und Auslassflut aufweisen. Zur Reduzierung des mediumsseitigen Druckabfalls sind die Einlassfluten Verzweigungen einer gemeinsamen Haupteinlassflut und die Auslassfluten in einer gemeinsamen Hauptauslassflut fluidisch zusammengeführt.A generic arrangement is from the DE 690 31 047 T2 known. This discloses a heat exchanger arrangement with two heat exchangers arranged one behind the other in an air flow, which each have an inlet flow and an outlet flow. In order to reduce the pressure drop on the medium side, the inlet troughs are merged fluidically branches of a common main inlet trough and the outlet troughs in a common main outlet trough.

Die DE 689 05 753 T2 offenbart die Anordnung zweier in separate Kreisläufe integrierte Wärmetauscher, einen Motorkühler und einen Kondensor, die beide im Luftstrom hintereinander positioniert sind. Die Wärmetauscher weisen gleichgroße Wärmetauschflächen auf, mit welchen sie aneinander anliegen. Ober- und unterseitig sind die beiden Wärmetauscher durch Klammern miteinander verbunden und besitzen seitliche Sammelkästen, wobei an den Sammelkästen der einen Seite jeweils eine Einlassflut und an den Sammelkästen der anderen Seite jeweils eine Auslassflut angeschlossen ist.The DE 689 05 753 T2 discloses the arrangement of two integrated in separate circuits heat exchanger, a radiator and a condenser, both of which are positioned behind each other in the air flow. The heat exchangers have the same size heat exchange surfaces, with which they abut each other. Upper and lower sides of the two heat exchangers are connected by brackets and have lateral collecting boxes, wherein the collection boxes one side of each inlet flood and the collection boxes on the other side each have an outlet is connected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anordnung dahingehend weiterzubilden, den Luftstrom ohne über das Wärmetauschmedium zu- oder abgeführte Wärme zumindest über einen gewissen Zeitraum heizen oder kühlen zu können, wobei die Wärmetauscheinrichtung insbesondere bei häufig wech selndem Betriebszustand eines zugehörigen Latentwärmespeichers möglichst einfach aufgebaut und betreibbar ist.Of the Invention is based on the object, a generic arrangement to further develop, the air flow without on the heat exchange medium supplied or dissipated heat at least over a heat or cool for a period of time to be able to wherein the heat exchange device in particular at frequent Wech selndem the operating state of an associated latent heat storage possible is simple and operable.

Eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist einen Wärmetauscher mit einem Latentwärmespeicher auf, wobei der Wärmetauscher selber als Latentwärmespeicher ausgebildet ist. Dadurch kann einerseits über den anderen, konventionellen Wärmetauscher eine Grundwärmetauschleistung sichergestellt werden, während der durchströmte als Latentwärmespeicher ausgeführte Wärmetauscher beladen wird. Lässt die durch das Wärmetauschmedium zur Verfügung stehende Wärme- oder Kälteleistung nach oder wird der Massenstrom des Mediums verringert oder unterbrochen, kann der im Luftstrom in Reihe zum konventionellen Wärmetauscher angeordnete als Latentwärmespeicher ausgeführte Wärmetauscher ohne weitere Massnahmen oder einzurichtenden Betrieb eine gespeicherte Wärmemenge abgeben oder bei Verwendung der Wärmetauscheranordnung im Kältemittelkreislauf eine abgegebene Wärmemenge aufnehmen. Eine derart einfache Ausgestaltung einer Wärmetauscheranordnung ist insbesondere für zyklisch belastete oder betriebene Klimatisierungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise bei Hybridfahrzeugen oder „StartStop”-betriebenen Fahrzeuge mit Startergenerator vorteilhaft.A Arrangement with the features of claim 1 has a heat exchanger with a latent heat storage on, with the heat exchanger itself as latent heat storage is trained. This can on the one hand over the other, conventional heat exchangers a basic heat exchange performance be assured while which flowed through as latent heat storage executed heat exchangers is loaded. Leaves through the heat exchange medium to disposal standing heat or cooling capacity after or the mass flow of the medium is reduced or interrupted, can the arranged in the air stream in series with the conventional heat exchanger as Latent heat storage executed heat exchangers without further action or operation to be set up a stored heat give or when using the heat exchanger assembly in the refrigerant circuit a given amount of heat take up. Such a simple design of a heat exchanger assembly is especially for cyclically loaded or operated air conditioning equipment of motor vehicles, such as in hybrid vehicles or "StartStop" -driven Vehicles with starter generator advantageous.

Dabei ist eine Parallelschaltung der Wärmetauscher vorgesehen, wodurch die Nutzung nur eines einzigen Kreislaufes mit einem einzigen Medium ermöglicht wird. Mittels der anspruchsgemäßen Flutenverzweigung wird damit eine sehr einfache Ausbildung des Kreislaufes erzielt, die bauraum –und bauteile – sowie kostensparend ist, obwohl zumindest zwei Wärmetauscher im Kreislauf verbleiben, die im gleichen Luftstrom angeordnet sind.there is a parallel connection of the heat exchangers provided, allowing the use of only a single circuit with a single medium becomes. By means of the claimed flood branching is thus achieved a very simple training of the circuit, the installation space-and components - as well is cost-saving, although at least two heat exchangers remain in the circuit, which are arranged in the same air flow.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele nachfolgend näher erläutert; dabei zeigt:Advantageous embodiments of the invention the dependent claims be removed; Furthermore the invention with reference to several shown in the drawings embodiments below explains; showing:

1 in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Wärmetauscheranordnung mit zwei Einlass- und zwei Auslassfluten, 1 3 shows a perspective view of a heat exchanger arrangement according to the invention with two inlet and two outlet flows,

2 in einer perspektivischen Ansicht die Wärmetauscheranordnung aus 1 mit in die Einlassfluten integrierten Ventilen. 2 in a perspective view of the heat exchanger assembly 1 with valves integrated in the inlet floods.

In 1 ist eine Wärmetauscheranordnung 1 einer Klimatisierungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges mit zwei in einem Luftstrom YL hintereinander angeordneten Wärmetauschern 2, 3 dargestellt, die jeweils eine separate Einlassflut 4, 5 und eine separate Auslassflut 6, 7 aufweisen. Die Wärmetauschfläche der Wärmetauscher 2, 3 ist hier gleichgroß, wobei es auch denkbar ist, die Wärmetauscher 2, 3 mit voneinander verschiedener Flächengröße zu gestalten. An den einander zugewandten Wärmetauschflächen liegen die beiden Wärmetauscher 2, 3 aneinander unmittelbar an und sind in dieser Lage miteinander lösbar oder unlösbar verbunden, wodurch die Anordnung 1 sehr kompakt und daher besonders bauraumsparend ausgebildet ist.In 1 is a heat exchanger assembly 1 an air conditioning device of a motor vehicle with two in an air flow YL successively arranged heat exchangers 2 . 3 each showing a separate inlet flood 4 . 5 and a separate outlet tide 6 . 7 exhibit. The heat exchange surface of the heat exchangers 2 . 3 Here is the same size, and it is also conceivable, the heat exchanger 2 . 3 to design with each other different area size. At the mutually facing heat exchange surfaces are the two heat exchangers 2 . 3 directly to each other and are connected to each other in this position detachable or non-detachable, whereby the arrangement 1 very compact and therefore designed to save space.

Die Einlassfluten 4, 5 bilden Verzweigungen einer gemeinsamen Haupteinlassflut 8, während die Auslassfluten 6, 7 in einer gemeinsamen Hauptauslassflut 9 fluidisch zusammengeführt sind. Dabei wird der Hauptstrom XG des Kühlmediums durch die Gabelung 10 der Einlassfluten 4, 5 in zwei Teilströme X1 und X2 aufgespalten, die jeweils einen Wärmetauscher 2, 3 durchfluten. Nach der Durchflutung und – je nach Kühl- oder Heiz bedarf – nach der dabei erfolgenden Wärmeaufnahme oder -abgabe aufgrund der Durchsetzung der Wärmetauscher 2, 3 mittels des Luftstromes YL fließen die Teilströme X1 und X2 durch die Auslassfluten 6, 7 hindurch und vereinigen sich infolge deren Zusammenführung 11 wieder zum Hauptstrom XG. Durch diese Strömungsführung ist es möglich, ein einzelnen dickeren Wärmetauscher in eine Vielzahl von dünnen nach Art eines Lamellenpaketes angeordneten Wärmetauschern zu unterteilen, die bei gleicher Verdichtungsleistung und bei gleichem Gesamtvolumen im Kreislauf schneller als einzelner dicker Wärmetauscher durchflossen werden können. Somit kann die Wärmeabführung oder -zuführung über den Luftstrom YL wesentlich schneller erfolgen, wodurch die Ansprechzeit der Heizungs- bzw. Kühlanlage oder der Klimaanlage des Fahrzeuges unter Erreichung eines gesteigerten Klimatisierungskomforts verringert wird. Des weiteren nehmen mehrere kleine Ströme schneller Wärme auf bzw. geben schneller Wärme ab als ein einziger großer Strom gleichen Volumens. Damit wird durch die erfindungsgemäße Anordnung die Effizienz der Klimaanlage erheblich gesteigert.The inlet floods 4 . 5 form ramifications of a common main inlet tide 8th while the outlet tides 6 . 7 in a common major outlet flood 9 are merged fluidly. In this case, the main flow XG of the cooling medium through the fork 10 the inlet floods 4 . 5 split into two partial streams X1 and X2, each having a heat exchanger 2 . 3 flood. After the flooding and - depending on the need for cooling or heating - after doing heat absorption or release due to the enforcement of the heat exchanger 2 . 3 By means of the air flow Y L , the partial flows X 1 and X 2 flow through the outlet flows 6 . 7 through and unite as a result of their merger 11 again to Main flow X G. By this flow guidance, it is possible to divide a single thicker heat exchanger into a plurality of thin arranged in the manner of a disk pack heat exchangers, which can be traversed faster than single thick heat exchanger with the same compression performance and the same total volume in the circulation. Thus, the heat dissipation or supply via the air flow Y L can be done much faster, whereby the response time of the heating or cooling system or the air conditioning system of the vehicle is reduced to achieve increased air conditioning comfort. Furthermore, several small streams absorb heat more quickly, or release more heat than a single large stream of the same volume. Thus, the efficiency of the air conditioner is significantly increased by the inventive arrangement.

Zur weiteren Steigerung des Klimatisierungskomforts ist es denkbar, einen der Wärmetauscher 2, 3 als Latentwärmespeicher auszubilden. Dieser wird während des Betriebes des jeweils anderen Wärmetauschers ebenfalls durchflossen und dabei geladen oder entladen, wobei er auch bei Nichtbenutzung des Kraftfahrzeuges von einer externen Ladeeinrichtung mit Kälte oder Wärme beladen werden kann. Des weiteren kann der Latentwärmespeicher auch nur Teil des Wärmetauschers 2, 3 sein, der diesen beispielsweise nur zur Hälfte ausfüllt.To further increase the air conditioning comfort, it is conceivable, one of the heat exchanger 2 . 3 form as latent heat storage. This is also traversed during operation of the other heat exchanger and thereby charged or discharged, whereby it can be loaded even when not using the motor vehicle by an external charger with cold or heat. Furthermore, the latent heat storage only part of the heat exchanger 2 . 3 For example, it only fills half of it.

Um den Einsatz der Wärmetauscher 2, 3 möglichst variabel zu halten, ist gemäß 2 in beiden Einlassfluten 4, 5 ein Ventil 12 integriert, das je nach Anforderung die jeweilige Flut 4, 5 öffnet oder sperrt. Denkbar sind auch Ventile, mittels deren der Querschnitt der jeweiligen Flut 4, 5 regulierbar ist. Durch die dabei erzielte kontinuierliche Einstellbarkeit der Kühlmediumszufuhr wird eine sehr feinfühlige Klimatisierung ermöglicht. Weiterhin kann dem Wärme- oder Kältebedarf durch Zuschalten oder Stilllegen eines der Wärmetauscher 2, 3 oder aller Wärmetauscher 2, 3 in einfacher Weise und schnell Genüge getan werden. Natürlich kann auch nur eine einzige Einlassflut mit dem Ventil 12 versehen sein. Ebenso ist die Anordnung des Ventiles 12 in den Auslassfluten 6, 7 alternativ zu der Anordnung in den Einlassfluten 4, 5 oder zusätzlich möglich. Besonders in Verbindung mit der Verwendung eines Wärmetauschers als Latentwärmespeicher ist die Ventilanordnung günstig, da diese die Beaufschlagung des Latentwärmespeichers bei Nichtgebrauch des Speichers sperren, jedoch bei Bedarf beispielsweise bei einem Kaltstart des Motors öffnen kann, so dass sofort die gewünschte Wärme- oder Kältezufuhr für den Fahrgastraum zur Verfügung steht.To use the heat exchanger 2 . 3 to keep as variable as possible 2 in both inlet floods 4 . 5 a valve 12 integrated, depending on the requirement of the respective flood 4 . 5 opens or locks. Also conceivable are valves, by means of which the cross section of the respective flood 4 . 5 is adjustable. By the thereby achieved continuous adjustability of the cooling medium supply a very sensitive air conditioning is possible. Furthermore, the heat or cooling demand by connecting or shut down one of the heat exchanger 2 . 3 or all heat exchangers 2 . 3 be easily and quickly done. Of course, only a single inlet flood with the valve 12 be provided. Likewise, the arrangement of the valve 12 in the outlet floods 6 . 7 alternatively to the arrangement in the inlet floods 4 . 5 or additionally possible. Especially in connection with the use of a heat exchanger as latent heat storage, the valve assembly is low because they lock the exposure of the latent heat storage when not in use of the memory, but can open when needed, for example, a cold start of the engine, so that immediately the desired heat or cold supply for the Passenger space is available.

Claims (3)

Wärmetauscheranordnung (1) mit zumindest zwei in einem Luftstrom hintereinander angeordneten Wärmetauschern (2, 3), welche jeweils eine separate Einlassflut (4, 5) und Auslassflut (6, 7) aufweisen, wobei die Einlassfluten (4, 5) Verzweigungen einer gemeinsamen Haupteinlassflut (8) sind und die Auslassfluten (6, 7) in einer gemeinsamen Hauptauslassflut (9) fluidisch zusammengeführt sind dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Wärmetauscher (2, 3) einen Latentwärmespeicher aufweist, wobei der Wärmetauscher selber als Latentwärmespeicher ausgebildet ist.Heat exchanger arrangement ( 1 ) with at least two in a stream of air successively arranged heat exchangers ( 2 . 3 ), each of which has a separate inlet ( 4 . 5 ) and outlet tide ( 6 . 7 ), the inlet floods ( 4 . 5 ) Branches of a common main inlet tide ( 8th ) and the outlet floods ( 6 . 7 ) in a common main outlet flood ( 9 ) are fluidically combined, characterized in that one of the two heat exchangers ( 2 . 3 ) has a latent heat storage, wherein the heat exchanger itself is designed as a latent heat storage. Wärmetauscheranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer der Einlassfluten (4, 5) und/oder Auslassfluten (6, 7) ein Ventil (12) angeordnet ist, mittels dessen die jeweilige Flut (4, 5, 6, 7) öffen- oder sperrbar ist.Heat exchanger arrangement according to claim 1, characterized in that in at least one of the inlet floods ( 4 . 5 ) and / or outlet floods ( 6 . 7 ) a valve ( 12 ) is arranged, by means of which the respective flood ( 4 . 5 . 6 . 7 ) is openable or lockable. Wärmetauscheranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer der Einlassfluten (4, 5) und/oder Auslassfluten (6, 7) ein Ventil (12) angeordnet ist, mittels dessen der Querschnitt der jeweiligen Flut (4, 5, 6, 7) regulierbar ist.Heat exchanger arrangement according to one of claims 1 or 2, characterized in that in at least one of the inlet floods ( 4 . 5 ) and / or outlet floods ( 6 . 7 ) a valve ( 12 ) is arranged, by means of which the cross section of the respective flood ( 4 . 5 . 6 . 7 ) is adjustable.
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