DE112018002396T5 - Wärmetauscher als Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs - Google Patents

Wärmetauscher als Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs Download PDF

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Jérémy Blandin
Kamel Azzouz
Julien Tissot
Patrick Leblay
Olivier Maquin
Jérôme Mougnier
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Wärmetauscher (5), durch den ein Kältemittel (FR) strömen soll. Der Wärmetauscher (5) umfasst einen Sammeltank (8) und einen Rücklauftank (9), zwischen denen eine erste Schicht (11) von ersten Rohren (10a) und eine zweite Schicht (12) von zweiten Rohren (10b) angeordnet ist. Die ersten Rohre (10a) umfassen ein mit dem Rücklauftank (9) in Fluidverbindung stehendes erstes Ende (101) und ein mit dem Sammeltank (8) in Fluidverbindung stehendes zweites Ende (102). Die zweiten Rohre (10b) umfassen ein drittes Ende (103), das mit dem Rücklauftank (9) in Fluidverbindung steht, und ein viertes Ende (104), das mit dem Sammeltank (8) in Fluidverbindung steht. In dem Rücklauftank (9) befindet sich mindestens ein Kältemittelhomogenisierungselement (200).

Description

  • Das Gebiet der vorliegenden Erfindung ist das der Wärmetauscher, die Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs sind, mit dem ein Kraftfahrzeug ausgestattet ist. Gegenstand der Erfindung ist ein solcher Wärmetauscher.
  • Ein Kraftfahrzeug ist normalerweise mit einer Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage zur Wärmebehandlung der im Inneren des Kraftfahrzeugs vorhandenen oder darin eingeleiteten Luft ausgestattet. Zu diesem Zweck steht eine solche Anlage mit einem geschlossenen Kreislauf in Verbindung, in dem ein Kältemittel strömt. Der Kältemittelkreislauf umfasst nacheinander einen Kompressor, einen Gaskondensator oder -kühler, ein Expansionselement und einen Wärmetauscher. Der Wärmetauscher ist in der Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage aufgenommen, um einen Austausch von Wärme zwischen dem Kältemittel und einem durch die Anlage zirkulierenden Luftstrom zu erlauben, bevor der Luftstrom ins Fahrzeuginnere geleitet wird.
  • Gemäß einer Betriebsart des Kältemittelkreislaufs wird der Wärmetauscher als Verdampfer zum Kühlen des Luftstroms verwendet. In diesem Fall wird das Kältemittel in dem Kompressor komprimiert, dann wird das Kältemittel in dem Gaskondensator oder -kühler gekühlt, dann dehnt sich das Kältemittel in dem Expansionselement aus und schließlich nimmt das Kältemittel Wärmeenergie von dem Luftstrom in dem Wärmetauscher auf. Beim Verlassen des Expansionselements und beim Eintritt in den Wärmetauscher befindet sich das Kältemittel im zweiphasigen Zustand und liegt in einer Flüssigphase und einer Gasphase vor.
  • Der Wärmetauscher ist insbesondere ein Wärmetauscher, in dem das Kältemittel auf einem U-förmigen Weg strömt. Dazu umfasst der Wärmetauscher einen Sammeltank und einen Rücklauftank, zwischen denen ein Kernrohrbündel angeordnet ist. Der Rücklauftank ist aus einem Gehäuse gebildet, das eine Volumeneinheit begrenzt, die sich von einer Seite des Wärmetauschers zur anderen erstreckt. Die Rohre sind in zwei parallelen Schichten angeordnet, die sich zwischen zwei seitlichen Rändern des Wärmetauschers erstrecken. Eine erste Schicht von ersten Rohren steht mit dem Rücklauftank und einer im Inneren des Sammeltanks befindlichen ersten Kammer in Fluidverbindung. Eine zweite Schicht von zweiten Rohren steht mit dem Rücklauftank und einer ebenfalls im Inneren des Sammeltanks befindlichen zweiten Kammer in Fluidverbindung.
  • Während des Betriebs des Kältemittelkreislaufs wird das Kältemittel durch eine Einlassöffnung in der ersten Kammer in den Wärmetauscher eingeleitet. Das Kältemittel strömt dann unter Verwendung der ersten Rohre der ersten Schicht zwischen der ersten Kammer des Sammeltanks und dem Rücklauftank. Dann strömt das Kältemittel unter Verwendung der zweiten Rohre der zweiten Schicht zwischen dem Rücklauftank und der zweiten Kammer. Schließlich wird das Kältemittel durch eine in der zweiten Kammer gebildete Auslassöffnung aus dem Wärmetauscher ausgeleitet.
  • Ein dabei entstehendes allgemeines Problem liegt in der Schwierigkeit, die Rohre des Kernbündels im Hinblick auf die verschiedenen Phasen des Kältemittels gleichmäßig zu versorgen. Ein erstes Problem liegt in der Schwierigkeit, die zweiten Rohre gleichmäßig mit Kältemittel zu versorgen. Ein zweites Problem liegt in der Schwierigkeit, die ersten Rohre gleichmäßig mit Kältemittel zu versorgen.
  • Die Heterogenität bei der Zufuhr von Kältemittel zu den zweiten Rohren und, möglicherweise, zu den ersten Rohren, führt zu einer Heterogenität in der Temperatur des Luftstroms, der nacheinander über die erste Schicht und dann über die zweite Schicht strömt. Diese Heterogenität kann leicht zu unangebrachten und unerwünschten Temperaturunterschieden zwischen Zonen des Fahrzeuginnenraums führen, und dies ist von Nachteil.
  • In der US 2015/0121950 wird vorgeschlagen, ein mit einer Vielzahl von Öffnungen versehenes Rohr in der ersten Kammer des Sammeltanks anzuordnen. Das in Flüssigphase vorliegende Kältemittel wird dann in Form von Tröpfchen entlang der Länge des Rohres durch die Öffnungen gesprüht. In der US 2015/0121950 wird außerdem vorgeschlagen, den Rücklauftank in einem einzigen, mit allen Rohren des Kernbündels in Verbindung stehenden Gehäuse anzuordnen.
  • Eine solche Organisation ist im Hinblick auf die Homogenisierung der Verteilung von Kältemittel in dem Wärmetauscher, und insbesondere im Hinblick auf die Optimierung der Mischung einer Flüssigphase, die schwer ist, mit einer Gasphase, die leichter ist als die Flüssigphase, nicht optimal, wobei diese Phasen die Neigung haben, sich zu trennen. Dies führt zu einer Heterogenität bei der Zirkulation von Kältemittel in dem Wärmetauscher und zu einer Heterogenität der Oberflächentemperatur des Wärmetauschers, was zu einer Heterogenität der Temperatur des den Wärmetauscher verlassenden Luftstroms führt, und dies ist unbefriedigend.
  • Ein allgemeines Ziel der Erfindung ist es, die Homogenität der Verteilung von Kältemittel in dem Wärmetauscher und vor allem in den zweiten Rohren, die die zweite Schicht bilden, zu perfektionieren, um letztendlich dessen Leistung und Wirkungsgrad zu verbessern, sodass dem Fahrzeuginnenraum ein Luftstrom mit der gewünschten Temperatur zugeführt werden kann.
  • Ein spezielles Ziel der Erfindung ist es, die Mischung einer Flüssigphase des Kältemittels mit einer Gasphase des Kältemittels zu optimieren, um die Oberflächentemperatur des Wärmetauschers und infolgedessen die Temperatur des durch diesen Wärmetauscher strömenden Luftfluids zu optimieren, egal an welchem Punkt des Wärmetauschers der Luftstrom hindurchströmt und/oder mit welchem Punkt des Wärmetauschers der Luftstrom in Kontakt steht.
  • Bei dem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Wärmetauscher, durch den ein Kältemittel strömen soll; der Wärmetauscher umfasst einen Sammeltank und einen Rücklauftank, zwischen denen eine erste Schicht von ersten Rohren und eine zweite Schicht von zweiten Rohren angeordnet ist. Die ersten Rohre umfassen ein mit dem Rücklauftank in Fluidverbindung stehendes erstes Ende und ein mit dem Sammeltank in Fluidverbindung stehendes zweites Ende. Die zweiten Rohre umfassen ein mit dem Rücklauftank in Fluidverbindung stehendes drittes Ende und ein mit dem Sammeltank in Fluidverbindung stehendes viertes Ende.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich in dem Rücklauftank mindestens ein Kältemittelhomogenisierungselement.
  • Das Kältemittelhomogenisierungselement besitzt vorteilhafterweise mindestens eines der folgenden Merkmale, allein oder in Kombination:
    • - das Kältemittelhomogenisierungselement ist dazu ausgelegt, eine Flüssigphase des Kältemittels mit einer Gasphase des Kältemittels zu mischen,
    • - das Kältemittelhomogenisierungselement ist dazu ausgelegt, das Kältemittel von einer Mitte des Rücklauftanks in Richtung zu dem dritten Ende der zweiten Rohre des Rücklauftanks zu lenken,
    • - das Kältemittelhomogenisierungselement umfasst mindestens eine Welle, die mit mindestens einer Zentrifugalwand ausgestattet ist,
    • - die Welle verläuft in der Mitte des Rücklauftanks,
    • - die Zentrifugalwand verläuft zwischen der Welle und einer Wand des Rücklauftanks,
    • - es gibt mehrere Zentrifugalwände, die alle miteinander identisch sind,
    • - die Zentrifugalwände verlaufen durchgehend zwischen zwei Längsenden des Kältemittelhomogenisierungselements,
    • - die Zentrifugalwand umfasst Mischelemente, die von der Welle getragen werden und die durch mindestens eine Aussparung voneinander getrennt sind,
    • - die Mischelemente wiederholen sich iterativ entlang der Welle,
    • - jedes Mischelement ist auf einer Schraubenlinie oder einem Abschnitt einer Schraubenlinie angeordnet,
    • - jedes Mischelement erstreckt sich zwischen einer ersten Kante und einer zweiten Kante, die zwischen sich einen ersten Winkel im Bereich zwischen 70° und 110° bilden,
    • - die erste Kante eines Mischelements bildet mit einer zweiten Kante eines angrenzenden Mischelements einen zweiten Winkel im Bereich zwischen 70° und 110°,
    • - jedes Mischelement umfasst mindestens zwei Mischmuster, die identisch sind und einander entgegengesetzt sind,
    • - das Mischmuster erstreckt sich zwischen einer ersten Lippe und einer zweiten Lippe, die zwischen sich einen Lippenwinkel bilden,
    • - der Lippenwinkel ist null,
    • - die erste Lippe eines Mischmusters bildet mit einer zweiten Lippe eines angrenzenden Mischmusters einen dritten Winkel im Bereich zwischen 70° und 110°,
    • - das Kältemittelhomogenisierungselement umfasst mindestens eine Zentrifugalwand, die dazu ausgebildet ist, eine Verteilung von Kältemittel entlang einer Ausdehnungsachse des Kältemittelhomogenisierungselements zu segmentieren,
    • - die Zentrifugalwand erstreckt sich zwischen einem ersten Längsende des Kältemittelhomogenisierungselements und einem zweiten Längsende des Kältemittelhomogenisierungselements,
    • - die Zentrifugalwand ist auf mindestens einem Abschnitt der Länge des Kältemittelhomogenisierungselements zwischen dem ersten Längsende des Kältemittelhomogenisierungselements und dem zweiten Längsende des Kältemittelhomogenisierungselement um die Welle gewunden,
    • - die Zentrifugalwand ist eine mit einer ersten Steigung um die Welle gewundene spiralförmige Wand,
    • - die Zentrifugalwand ist entweder zu dem ersten Längsende des Kältemittelhomogenisierungselements oder zu dem zweiten Längsende hin in einem Neigungswinkel im Bereich zwischen 45° und 80° geneigt,
    • - es gibt mehrere Zentrifugalwände, wobei diese entlang der Ausdehnungsachse des Kältemittelhomogenisierungselements gleich weit voneinander beabstandet sind,
    • - in einem Schnitt durch das Kältemittelhomogenisierungselement auf einer Querebene sind die Zentrifugalwände im gleichen Winkel um die Welle herum verteilt,
    • - die Zentrifugalwände sind symmetrisch um die Welle herum ausgebildet,
    • - die Zentrifugalwand umfasst mindestens ein erstes Mischmuster und mindestens ein zweites Mischmuster,
    • - das erste Mischmuster und das zweite Mischmuster sind identisch und von oben nach unten nacheinander entlang der Ausdehnungsachse angeordnet,
    • - das erste Mischmuster ist im Uhrzeigersinn um die Ausdehnungsachse verdreht, während das zweite Mischmuster gegen den Uhrzeigersinn um die Ausdehnungsachse verdreht ist,
    • - der Lippenwinkel liegt im Bereich zwischen 70° und 110°,
    • - das erste Mischmotiv und das zweite Mischmuster begrenzen einen Kanal,
    • - der Kanal erstreckt sich zwischen der Welle und der Umhüllung des Kältemittelhomogenisierungselements,
    • - der Lippenwinkel liegt im Bereich zwischen 0° und 90°,
    • - mindestens eine der Lippen wird durch einen Kamm und durch eine Mulde begrenzt, die sich in einer Ebene quer zu der Ausdehnungsachse zwischen zwei angrenzenden Mischmustern erstrecken,
    • - die Zentrifugalwand verläuft durchgehend von einem Mischmuster zu einem anderen,
    • - die erste Lippe eines ersten Mischmusters fällt mit der zweiten Lippe eines zweiten Mischmusters zusammen, das unmittelbar an das erste Mischmuster angrenzt,
    • - das erste Mischmuster ist im Uhrzeigersinn um die Ausdehnungsachse verdreht, während das zweite Mischmuster gegen den Uhrzeigersinn um die Ausdehnungsachse verdreht ist,
    • - das erste Mischmuster und das an das erste Mischmuster angrenzende zweite Mischmuster bilden zusammen ein Mischelement, das sich entlang der Ausdehnungsachse wiederholt,
    • - jedes Mischmuster ist auf einer Schraubenlinie oder einem Abschnitt einer Schraubenlinie angeordnet,
    • - das Kältemittelhomogenisierungselement umfasst mehrere durch eine Welle miteinander verbundene Muster, wobei mindestens zwei dieser Muster in Bezug auf die Welle einander gegenüberliegend angeordnet sind,
    • - ein erstes Muster erstreckt sich radial in einem ersten Winkelsektor, während sich ein zweites Muster radial in einem zweiten Winkelsektor erstreckt, der den ersten Winkelsektor komplementiert und von diesem verschieden ist, wobei sich jeder dieser Winkelsektoren über 180° erstreckt,
    • - mindestens zwei Mischmuster treten aus mindestens zwei verschiedenen Längssegmenten der Welle hervor, und zwar entlang einer Ausdehnungsachse der Welle, mit der die Muster verbunden sind,
    • - die Mischmuster haben ein U-förmiges oder V-förmiges Profil,
    • - das erste Mischmuster hat ein U-förmiges Profil,
    • - das zweite Mischmuster hat ein V-förmiges Profil,
    • - die Welle und die Zentrifugalwand sind als einstückiges Bauteil ausgebildet,
    • - das Kältemittelhomogenisierungselement besteht aus einem porösen Material.
  • Der mit der in dem Rücklauftank montierten Kältemittelhomogenisierungsvorrichtung versehene Wärmetauscher kann vorteilhafterweise auch mindestens ein Mischelement umfassen, das sich entlang und im Inneren des Sammeltanks des Wärmetauschers erstreckt, wobei ein solches Mischelement zum Beispiel eines der Merkmale der Kältemittelhomogenisierungsvorrichtung umfasst.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Kältemittelkreislauf mit mindestens einem solchen Wärmetauscher.
  • Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung eines solchen Wärmetauschers als Verdampfer, der sich in einem Gehäuse einer Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage befindet, mit der ein Kraftfahrzeug ausgestattet ist.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kältemittelhomogenisierungselements aus einer Form, die einen ersten Formhohlraum und einen zweiten Formhohlraum umfasst, die zusammen einen Formgebungsraum bilden, der mit dem in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Kältemittelhomogenisierungselement identisch ist.
  • Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden bei der Lektüre der nachfolgend zur Verdeutlichung vorgelegten ausführlichen Beschreibung und anhand der Zeichnungen der befestigten Platten offensichtlich. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1 eine schematische Darstellung eines Kältemittelkreislaufs mit einem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung,
    • - 2 eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten alternativen Ausführungsform des in 1 dargestellten Wärmetauschers,
    • - 3 eine schematische perspektivische Ansicht einer ersten alternativen Ausführungsform eines Kältemittelhomogenisierungselements, das in den in 2 dargestellten Wärmetauscher eingebaut werden soll,
    • - 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform eines Kältemittelhomogenisierungselements, das in den in 2 dargestellten Wärmetauscher eingebaut werden soll,
    • - 5 eine schematische Querschnittsansicht eines Abschnitts des in 4 dargestellten Kältemittelhomogenisierungselements,
    • - 6 eine schematische Draufsicht des in 4 und 5 dargestellten Kältemittelhomogenisierungselements,
    • - 7, 8 und 9 schematische perspektivische Ansichten einer dritten alternativen Ausführungsform eines Kältemittelhomogenisierungselements, das hier teilweise dargestellt ist und in den in 2 dargestellten Wärmetauscher eingebaut werden soll,
    • - 10 eine detaillierte Ansicht des in 7, 8 und 9 dargestellten Kältemittelhomogenisierungselements,
    • - 11 eine schematische perspektivische Ansicht einer vierten alternativen Ausführungsform eines Kältemittelhomogenisierungselements, das in den in 2 dargestellten Wärmetauscher eingebaut werden soll,
    • - 12 eine schematische Seitenansicht einer fünften alternativen Ausführungsform eines Kältemittelhomogenisierungselements, das in den in 2 dargestellten Wärmetauscher eingebaut werden soll,
    • - 13 eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten alternativen Ausführungsform des in 1 dargestellten Wärmetauschers.
  • Die Figuren und deren Beschreibung erläutern die Erfindung und die speziellen Möglichkeiten ihrer Implementierung im Einzelnen. Sie dienen bei Bedarf einer besseren Definition der Erfindung.
  • 1 zeigt einen geschlossenen Kreislauf 1, in dem ein Kältemittel FR zirkuliert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Kältemittelkreislauf 1 nacheinander in einer Richtung S1, in der das Kältemittel FR in dem Kältemittelkreislauf 1 zirkuliert, einen Kompressor 2 zum Komprimieren des Kältemittels FR, einen Gaskondensator oder -kühler 3 zum Kühlen des Kältemittels FR, ein Expansionselement 4, in dem das Kältemittel FR eine Ausdehnung erfährt, und einen Wärmetauscher 5. Der Wärmetauscher 5 befindet sich in einem Gehäuse 6 einer Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage 7, in der ein Luftstrom zirkuliert.
  • Der Wärmetauscher 5 erlaubt einen Wärmeübergang zwischen dem Kältemittel FR und dem damit in Kontakt kommenden und/oder durch ihn hindurchströmenden Luftstrom FA, wie in 2 dargestellt. Gemäß der oben beschriebenen Betriebsweise des Kältemittelkreislaufs 1 wird der Wärmetauscher 5 als Verdampfer zum Kühlen des Luftstroms FA verwendet, wenn der Luftstrom FA mit dem Wärmetauscher 5 in Kontakt kommt und/oder durch ihn hindurchströmt.
  • In 2 umfasst der Wärmetauscher 5 einen Sammeltank 8 und einen Rücklauftank 9, zwischen denen ein Kernbündel von Rohren 10, 10a, 10b angeordnet ist. Insgesamt erstreckt sich der Wärmetauscher 5 parallel zu einer ersten Ebene P1, die den Sammeltank 8, das Kernbündel von Rohren 10, 10a, 10b und den Rücklauftank 9 enthält. Der Sammeltank 8 überragt das Kernbündel von Rohren 10, 10a, 10b, die sich selbst über dem Rücklauftank 9 befinden, vor allem wenn sich der in dem Gehäuse 6 montierte Wärmetauscher 5 in seiner Gebrauchsstellung befindet. Mit anderen Worten, in dieser Gebrauchsstellung ist der Sammeltank 8 ein oberer Tank des Wärmetauschers 5, während der Rücklauftank 9 ein unterer Tank des Wärmetauschers 5 ist. Der Luftstrom FA strömt durch den Wärmetauscher 5 in einer Richtung, die vorzugsweise zu der ersten Ebene P1 orthogonal ist, zwischen dem oberen Tank und dem unteren Tank.
  • Die Rohre 10, 10a, 10b sind zum Beispiel geradlinig und erstrecken sich entlang einer ersten Haupterstreckungsachse A1 zwischen dem Sammeltank 8 und dem Rücklauftank 9. Der Sammeltank 8 erstreckt sich entlang einer zweiten Haupterstreckungsachse A2 und der Rücklauftank 9 erstreckt sich entlang einer dritten Haupterstreckungsachse A3. Vorzugsweise sind die zweite Haupterstreckungsachse A2 und die dritte Haupterstreckungsachse A3 zueinander parallel, wobei sie zu der ersten Haupterstreckungsachse A1 orthogonal sind.
  • Das Kernbündel von Rohren 10, 10a, 10b ist mit Rippen 15 versehen, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rohren 10, 10a, 10b angeordnet sind, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Luftstrom FA und den Rohren 10, 10a, 10b zu unterstützen, wenn der Luftstrom FA durch den Wärmetauscher 5 strömt, wobei der Luftstrom FA in einer zu der ersten Ebene P1 im Wesentlichen orthogonalen Richtung zirkuliert.
  • Der Wärmetauscher 5 umfasst eine erste Öffnung 16, durch die das Kältemittel FR in den Wärmetauscher 5 eintritt. Die erste Öffnung 16 stellt eine Einlassöffnung dar, die das Kältemittel FR in eine erste Kammer 13 eintreten lässt, die in dem Sammeltank 8 abgegrenzt ist. Der Wärmetauscher 5 umfasst eine zweite Öffnung 17, durch die das Kältemittel FR aus dem Wärmetauscher 5 entfernt wird.
  • Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist ein Wärmetauscher, in dem das Kältemittel FR auf einem U-förmigen Weg strömt. Die Rohre 10a, 10b sind parallel zueinander angeordnet und dabei auf zwei Schichten 11, 12 verteilt, wobei diese eine erste Schicht 11 von ersten Rohren 10a und eine zweite Schicht 12 von zweiten Rohren 10b umfassen. Die erste Schicht 11 und die zweite Schicht 12 sind jeweils in Ebenen gebildet, die zueinander und zu der ersten Ebene P1 parallel sind.
  • Die ersten Rohre 10a der ersten Schicht 11 umfassen ein mit dem Rücklauftank 9 in Fluidverbindung stehendes erstes Ende 101 und ein mit der ersten Kammer 13 in Fluidverbindung stehendes zweites Ende 102. Die zweiten Rohre 10b der zweiten Schicht 12 umfassen ein mit dem Rücklauftank 9 in Fluidverbindung stehendes drittes Ende 103 und ein mit einer zweiten Kammer 14, die ebenfalls in dem Sammeltank 8 abgegrenzt ist, in Fluidverbindung stehendes viertes Ende 104. Die erste Kammer 13 und die zweite Kammer 14 grenzen aneinander an und sind relativ zueinander abgedichtet.
  • Die erste Kammer 13 erstreckt sich entlang einer vierten Haupterstreckungsachse A4 und die zweite Kammer 14 erstreckt sich entlang einer fünften Haupterstreckungsachse A5. Vorzugsweise sind die vierte Haupterstreckungsachse A4 und die fünfte Haupterstreckungsachse A5 zueinander parallel und sind zu der zweiten Haupterstreckungsachse A2 parallel. Die vierte Haupterstreckungsachse A4 und die fünfte Haupterstreckungsachse A5 definieren zusammen eine zweite Ebene P2, die vorzugsweise zu der ersten Ebene P1 orthogonal ist. Mit anderen Worten, der Rücklauftank 9 bildet den Boden des U, während die erste Schicht 11 und die zweite Schicht 12 von Rohren 10a, 10b die Schenkel des U bilden, wobei die erste Kammer 13 und die zweite Kammer 14 die Enden des U bilden. Bei dieser zweiten alternativen Form befindet sich die zweite Öffnung 17 in der zweiten Kammer 14 des Sammeltanks 8.
  • Während des Gebrauchs des Kältemittelkreislaufs 1 tritt das Kältemittel FR durch die erste Öffnung 16 in der ersten Kammer 13 in den Wärmetauscher 5 ein, wobei es möglicherweise durch eine Verteilungshomongenisierungsvorrichtung 18 entlang der zweiten Haupterstreckungsachse A2 über den Sammeltank 8 verteilt wird. Die Verteilungshomogenisierungsvorrichtung 18 ist optional vorhanden, was bedeutet, dass der Wärmetauscher 5 der vorliegenden Erfindung entweder ein einziges in dem Rücklauftank platziertes Kältemittelhomogenisierungselement 200 oder ein in dem Rücklauftank in Kombination mit einer in der ersten Kammer 13 und/oder auf der Höhe der zweiten Rohre 10b montierten Verteilungshomogenisierungsvorrichtung 18 platziertes Kältemittelhomogenisierungselement umfasst. In 2 ist der Wärmetauscher 5 somit ohne Verteilungshomogenisierungsvorrichtung 18, während in 13 der Wärmetauscher 5 mit einer Verteilungshomogenisierungsvorrichtung 18 versehen ist, die sich in der ersten Kammer 13 des Sammeltanks 8 befindet.
  • Unabhängig von der alternative Ausführungsform des Wärmetauschers 5 strömt das Kältemittel FR unter Verwendung der ersten Rohre 10a der ersten Schicht 11 zwischen der ersten Kammer 13 des Sammeltanks 8 und dem Rücklauftank 9. Das Kältemittel FR strömt dann unter Verwendung der zweiten Rohre 10b der zweiten Schicht 12 zwischen dem Rücklauftank 9 und der zweiten Kammer 14. Schließlich wird das Kältemittel FR durch die zweite Öffnung 17 aus dem Wärmetauscher 5 ausgeleitet, nachdem es durch die zweite Kammer 14 zirkuliert ist.
  • Vorzugsweise ist ein erstes Rohr 10a der ersten Schicht 11 auf ein zweites Rohr 10b der zweiten Schicht 12 in einer dritten Ebene P3 ausgerichtet, die zu der ersten Ebene P1 senkrecht ist und die zu der ersten Haupterstreckungsachse A1 parallel ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung befindet sich in dem Rücklauftank 9 ein Homogenisierungselement 200 zum Homogenisieren des Kältemittels in dem Rücklauftank 9 und/oder in den zweiten Rohren 10b. Mit einem solchen Kältemittelhomogenisierungselement 200 soll das Kältemittel FR im zweiphasigen Flüssig-Gas-Zustand entlang des Rücklauftanks 9 und letztendlich in der Sammlung von zweiten Rohren 10b homogen verteilt werden. Mit einem solchen Kältemittelhomogenisierungselement 200 soll außerdem das Kältemittel FR in dem Wärmetauscher 5 homogen verteilt werden, auch wenn das Kältemittel FR in zwei verschiedenen Phasen, flüssig und gasförmig, in jeweils veränderlichen Anteilen in dem Wärmetauscher 5 vorhanden ist. Genauer gesagt sollen die Phasen des Kältemittels FR in dem Rücklauftank 9 mit einem solchen Kältemittelhomogenisierungselement 200 verrührt werden, sodass das Kältemittel FR homogen ist, sobald es in die zweiten Rohre 10b eingeleitet wird.
  • Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 soll die Mischung zwischen der Flüssigphase und der Gasphase des Kältemittels FR unterstützen. Dazu handelt es sich bei dem Kältemittelhomogenisierungselement 200 um ein Element, das als Hindernis wirkt, durch das die Flüssigphase des Kältemittels FR und die Gasphase des Kältemittels FR so verrührt werden können, dass diese miteinander vermischt werden. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ist auch dazu ausgelegt, jegliche Ansammlung von Kältemittel im flüssigen Zustand in einem unteren Bereich des Rücklauftanks 9 zu vermeiden, wenn letzterer sich in der Gebrauchsstellung befindet. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ist auch dazu ausgelegt, den Strom von Kältemittel FR in dem Rücklauftank 9 zu unterbrechen, um die Flüssigphase und die Gasphase des Kältemittels FR zu mischen. Mit anderen Worten, das Kältemittelhomogenisierungselement 200 bildet mindestens ein Ablenkblech und vorzugsweise eine Vielzahl von Ablenkblechen, die eine Laminarströmung parallel zu der dritten Haupterstreckungsachse A3 unterbinden. Allgemein gesagt wirkt das Kältemittelhomogenisierungselement 200 als Hindernis für den Strom von Kältemittel FR in dem Rücklauftank 9.
  • Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 erstreckt sich in Längsrichtung entlang einer Ausdehnungsachse A6, die vorzugsweise zu der dritten Haupterstreckungsachse A3 des Rücklauftanks 9 parallel ist oder sogar mit dieser zusammenfällt.
  • Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 kann sich in dem Rücklauftank 9 und über dessen gesamte Länge erstrecken. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 kann zudem das gesamte von dem Rücklauftank 9 begrenzte Volumen ausfüllen. Bei den nachfolgend beschriebenen alternativen Formen ist das Kältemittelhomogenisierungselement 200 vorzugsweise insgesamt zylindrisch oder alternativ von jeder anderen Form, die um die Ausdehnungsachse A6 herum gebildet ist. Es versteht sich, dass eine solche Form insgesamt durch eine Umhüllung 201 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 definiert wird. Die Umhüllung 201 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 ist aus jenen Flächen des Kältemittelhomogenisierungselements 200 gebildet, die gegenüber Wänden positioniert sind, die den Rücklauftank 9 begrenzen.
  • Aus diesen Maßnahmen folgt, dass das in den Wärmetauscher 5 über die erste Öffnung 16 eintretende Kältemittel FR in den Sammeltank 8 strömt. Das Kältemittel FR strömt dann durch das Kernbündel von ersten Rohren 10a bis zu dem Rücklauftank 9. Im Inneren des Rücklauftanks 9 werden die Flüssigphase und die Gasphase des Kältemittels FR durch das Kältemittelhomogenisierungselement 200 miteinander gemischt. Das so gemischte Kältemittel FR erreicht dann über die zweiten Rohre 10b die zweite Kammer 14 und wird schließlich über die zweite Öffnung 17 aus dem Wärmetauscher 5 ausgeleitet.
  • Wenn das Kältemittel FR durch den so mit dem Kältemittelhomogenisierungselement 200 ausgestatteten Rücklauftank 9 strömt, trifft das Kältemittel FR auf eine Vielzahl von Hindernissen, die eine Mischung zwischen seinen flüssigen und gasförmigen Phasen unterstützen. Außerdem folgt dann daraus, dass das Kältemittelhomogenisierungselement 200 die Homogenisierung der Verteilung von Kältemittel FR in den Rohren 10b der zweiten Schicht 12 unterstützt.
  • In 3 bis 12 umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 eine Welle 202, die mindestens eine Zentrifugalwand 203 trägt.
  • Die Welle 202 erstreckt sich vorzugsweise in Längsrichtung in einer Mittel C des Rücklauftanks 9 entlang der Ausdehnungsachse A6 des Kältemittelhomogenisierungselements 200. Die Mitte C des Rücklauftanks 9 entspricht einer mittigen Zone desselben, vor allem einer Zone, die in Bezug auf eine Einlassfläche, über die der Luftstrom FA in den Wärmetauscher 5 eintritt, und eine Auslassfläche, über die der Luftstrom FA den Wärmetauscher 5 verlässt, mittig angeordnet ist, das heißt in der Dicke des Wärmetauschers 5.
  • Die Welle 202 ist ebenfalls zylindrisch und in der Mitte C des Rücklauftanks 9 ausgebildet. Die Welle 202 besteht aus einem mittigen Kern des Kältemittelhomogenisierungselements 200, der eine Fortsetzung des Materials von einem ersten Längsende 204a zu einem zweiten Längsende 204b bildet, wie in 4 dargestellt. Die Welle 202 ist zum Beispiel quer zu dem Schwerpunkt des Kältemittelhomogenisierungselements 200 angeordnet. Die Welle 202 ist vorzugsweise zu einer geradlinigen Stange geformt, von der die Zentrifugalwand 203 ausgeht. Die Zentrifugalwand 203 erstreckt sich von der Welle 202 bis zu der Umhüllung 201 des Kältemittelhomogenisierungselements 200.
  • In 3 bis 6 und 11 ist die Zentrifugalwand 203 eine einzige Wand und erstreckt sich von einem ersten Längsende 204a des Kältemittelhomogenisierungselements 200 bis zu dem zweiten Längsende 204b des Kältemittelhomogenisierungselements 200. In einem solchen Fall wird die Zentrifugalwand 203 als durchgehend zwischen den beiden Längsenden 204a, 204b des Kältemittelhomogenisierungselements 200 verlaufend angesehen. In dem Fall von 4 umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 eine Vielzahl von auf diese Weise gebildeten Zentrifugalwänden 203.
  • In den 7 bis 10 und 12 ist die Zentrifugalwand 203 unterbrochen. Es versteht sich hier, dass die Mischelemente 205, die die Zentrifugalwand 203 bilden, durch Aussparungen 206 voneinander getrennt sind. Die Mischelemente 205 sind zum Beispiel miteinander identisch und wiederholen sich iterativ entlang der Ausdehnungsachse A6. Mit anderen Worten, die Mischelemente 205 sind zum Beispiel einander ähnlich und können einander in geometrischer Hinsicht ersetzen, ohne dass dabei die Ausbildung des Kältemittelhomogenisierungselements 200 modifiziert wird. Außerdem wiederholen sich die Mischelemente 205 zum Beispiel nacheinander und sind dabei miteinander identisch, wodurch das Kältemittelhomogenisierungselement 200 von dem ersten Längsende 204a zu dem zweiten Längsende 204b geometrische Homogenität erhält. Jedes Mischelement 205 ist zudem zum Beispiel aus zwei Mischmustern 207 gebildet, die miteinander identisch sind, aber von oben nach unten entlang der Ausdehnungsachse A6 aneinandergefügt sind.
  • Gemäß einer in 3 dargestellten alternativen Ausführungsform des Kältemittelhomogenisierungselements 200 umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 eine einzige Zentrifugalwand 203, die sich in Längsrichtung um die Welle 202 windet. Die Zentrifugalwand 203 ist in mindestens einer Windung, und vorzugsweise einer Vielzahl von Windungen, angeordnet, die beispielsweise miteinander identisch sind, aber auch voneinander verschieden sein können. Insbesondere können zwei aufeinanderfolgende Windungen in ihrer jeweiligen Form und Größe oder in ihrer räumlichen Anordnung voneinander verschieden sein. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ist vor allem in Form einer spiralförmigen Schnecke ausgebildet, die einen einzigen aus der Zentrifugalwand 203 und einem mittigen Kern der Welle 202 gebildeten Gewindegang umfasst. Die Steigung der Schraubenlinie wird zum Beispiel so ermittelt, dass eine Steigung in das zweite Rohr 10b mündet. Mit anderen Worten, die Steigung der Schraubenlinie ist gleich einem Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten zweiten Rohren.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform des in 4 dargestellten Kältemittelhomogenisierungselements 200 umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 eine Vielzahl von Zentrifugalwänden 203, die durchgehend über mindestens einen Abschnitt der Länge des Kältemittelhomogenisierungselements 200 verlaufen, zum Beispiel von dem ersten Längsende 204a bis zu dem zweiten Längsende 204b. Diese Zentrifugalwände 203 sind somit in Längsrichtung um die Welle 202 gewunden. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 sechs Zentrifugalwände 203, die in Längsrichtung gleich weit voneinander beabstandet sind. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ist in Form einer spiralförmigen Schnecke ausgebildet, die zum Beispiel sechs durch die sechs Zentrifugalwände 203 und einen durch die Welle 202 gebildeten mittigen Kern gebildete Gewindegänge umfasst. In diesem Fall ist die Steigung der Schraubenlinien von einer Schraubenlinie zur anderen gleich. Die Steigung der Schraubenlinien ist gleich einem Abstand zwischen zwei unmittelbar benachbarten zweiten Rohren 10b des Wärmetauschers 5.
  • Wie in 5 dargestellt erstrecken sich die Zentrifugalwände 203 von der Welle 202 bis zu der Umhüllung 201 des Kältemittelhomogenisierungselements 200. Die Zentrifugalwände 203 erstrecken sich von dem ersten Längsende 204a bis zu dem zweiten Längsende 204b und sind in Längsrichtung um die Welle 202 gewunden. Die Zentrifugalwände 203 sind zum Beispiel entlang der Ausdehnungsachse A6 gleich weit voneinander entfernt, und zwei aufeinanderfolgende Zentrifugalwände 203 sind in einem ersten Abstand D1 ausgebildet, der konstant ist. Jede Zentrifugalwand 203 ist zu einem in einer ersten Steigung X1 gebildeten spiralförmigen Streifen geformt. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 sechs Zentrifugalwände 203, und das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ist zu einer spiralförmigen Schnecke mit sechs Gewindegängen ausgebildet, die durch die sechs Zentrifugalwände 203 und einen durch die Welle 202 gebildeten mittigen Kern gebildet werden. In diesem Fall haben die Gewindegänge eine erste Steigung X1, die von einem Gewindegang zum anderen gleich ist. Jede Zentrifugalwand 203 ist zum Beispiel zu dem ersten Längsende 204a des Kältemittelhomogenisierungselements 200 in einem Neigungswinkel α1 im Bereich zwischen 45° und 90° geneigt, um den Strom des Kältemittels entlang der Welle 202 zu erleichtern.
  • Mit anderen Worten, jede Zentrifugalwand 203 ist als spiralförmiger Streifen ausgebildet, der von dem ersten Längsende 204a bis zu dem zweiten Längsende 204b um die Welle 202 gewunden ist. Eine solche Windung erfolgt gleichmäßig mit einer ersten Steigung X1, die entlang der Ausdehnungsachse A6 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 konstant ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform des Kältemittelhomogenisierungselements 200, die in 7 bis 10 dargestellt ist, umfasst die Zentrifugalwand 203 eine Vielzahl von Mischelementen 205, die durch Aussparungen 206 voneinander getrennt sind. Die Mischelemente 205 sind miteinander identisch und wiederholen sich iterativ entlang der Ausdehnungsachse A6. Mit anderen Worten, die Mischelemente 205 sind, beginnend an der Welle 202, nacheinander aneinandergefügt.
  • Jedes Mischelement 205 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen einer ersten Kante 208 und einer zweiten Kante 209. Die erste Kante 208 und die zweite Kante 209 sind jeweils aus einer Kantenecke der Zentrifugalwand 203 gebildet, die zu der Welle 202 im Wesentlichen orthogonal ist und die die Zentrifugalwand 203 gegenüber den Aussparungen 206 begrenzt. Die erste Kante 208 und die zweite Kante 209 liegen einander entlang der Ausdehnungsachse A6 in Längsrichtung gegenüber.
  • Jedes Mischelement 205 umfasst ein erstes Mischmuster 207a und ein zweites Mischmuster 207b, die fortlaufend angeordnet sind, wie im Falle von 11, oder voneinander getrennt sind, wie dies in den 7 bis 9 und 12 der Fall ist.
  • Gemäß diesen alternativen Formen bilden die erste Kante 208 und die zweite Kante 209 eines Mischelements 205 zwischen sich einen ersten Winkel α im Bereich zwischen 70° und 110°, vorzugsweise gleich 90°. Wieder als Beispiel bildet eine erste Kante 208 eines Mischelements 205 mit einer zweiten Kante 209 eines angrenzenden Mischelements 205 einen zweiten Winkel β im Bereich zwischen 70° und 110°, vorzugsweise gleich 90°. Dieser erste Winkel und dieser zweite Winkel werden zwischen den relevanten Kanten gemessen, sobald sie auf eine Projektionsebene senkrecht zu der Ausdehnungsachse A6 projiziert wurden.
  • Jedes Mischelement 205 ist zum Beispiel aus zwei Mischmustern 207 gebildet, die miteinander identisch sind, aber von oben nach unten entlang der Ausdehnungsachse A6 aneinandergefügt sind. Mit anderen Worten, eine Windungsrichtung eines Mischmusters 207 ist der Windungsrichtung eines angrenzenden Mischmusters 207 entgegengesetzt, wobei diese Muster das Mischelement 205 bilden. Nochmal anders ausgedrückt, wenn man zwei aufeinanderfolgende Mischmuster 207 betrachtet, dreht sich die Zentrifugalwand 203 des einen im Uhrzeigersinn und die Zentrifugalwand 203 des anderen dreht sich gegen den Uhrzeigersinn.
  • Jedes Mischelement 205 ist aus zwei Mischmustern 207 gebildet, die miteinander identisch sind und von oben nach unten entlang der Ausdehnungsachse A6 aneinandergefügt sind. Unter einer Anordnung, bei der zwei Mischmuster 207 von oben nach unten aneinandergefügt sind, ist eine Anordnung zu verstehen, bei der zwei Mischmuster 207 in einer identischen Ausführung einander überlagert werden können, nachdem sie in einer vierten Ebene P4, die die Ausdehnungsachse A6 enthält, um 180° zueinander verschwenkt wurden.
  • Darüber hinaus ist eine Windungsrichtung eines ersten Mischmusters 207 einer Windungsrichtung eines angrenzenden zweiten Mischmusters 207 entgegengesetzt, wobei diese Muster ein und dasselbe Mischelement 205 bilden. Mit anderen Worten, wenn man zwei aufeinanderfolgende Mischmuster 207 betrachtet, dreht sich die Zentrifugalwand 203 des einen im Uhrzeigersinn und die Zentrifugalwand 203 des anderen dreht sich gegen den Uhrzeigersinn. Wieder anders ausgedrückt ist eine Krümmung eines ersten Mischmuster 207 die Umkehrung der Krümmung des zweiten Mischmusters 207, das direkt daran anliegt. Es versteht sich daher, dass bei Betrachtung des Kältemittelhomogenisierungselements 200 entlang der Ausdehnungsachse A6 ein erstes Mischmuster 207 im Uhrzeigersinn verdreht ist, während das nächste, zweite Mischmuster 207, das unmittelbar folgt, gegen den Uhrzeigersinn verdreht ist.
  • 10 zeigt ein erstes Mischmuster 207a des in 7 bis 9 dargestellten Mischelements 205, dessen Zentrifugalwand 203 zu einem Abschnitt einer um die Welle 202 herum gebildeten Schraubenlinie ausgebildet ist. Jedes Mischelement 205 erstreckt sich in Längsrichtung zwischen einer ersten Lippe 210 und einer zweiten Lippe 211. Die erste Lippe 210 und die zweite Lippe 211 sind jeweils aus einer Kantenecke der Zentrifugalwand 203 gebildet, die zu der Welle 202 im Wesentlichen orthogonal ist und die die Zentrifugalwand 203 gegenüber einem zwischen zwei Mischmustern 207 gebildeten Kanal 212 begrenzt. Die erste Lippe 210 und die zweite Lippe 211 liegen einander in Bezug zu der Ausdehnungsachse A6 in Längsrichtung gegenüber.
  • Wie aus 7 oder 9 hervorgeht, sind die erste Lippe 210 und die zweite Lippe 211 eines Mischmusters 207 zum Beispiel parallel. Wieder als Beispiel bildet eine erste Lippe 210 eines Mischmusters 207 mit einer zweiten Lippe 211 eines angrenzenden Mischmusters 207, das Bestandteil desselben Mischelements 205 ist, einen dritten Winkel γ im Bereich zwischen 70° und 110°, vorzugsweise gleich 90°. Dieser dritte Winkel wird zwischen den relevanten Lippen gemessen, sobald sie auf eine Projektionsebene senkrecht zu der Ausdehnungsachse A6 projiziert wurden.
  • Diese Maßnahmen sind dergestalt, dass das in den Rücklauftank 9 eintretende Kältemittel FR homogen auf alle zweiten Rohre 10b verteilt wird, selbst wenn ein Kältemittel FR in zwei Phasen, flüssig und gasförmig, in dem Wärmetauscher 5 vorhanden ist.
  • Außerdem wird durch das Vorhandensein eines solchen Kältemittelhomogenisierungselements 200 jegliche Ansammlung der Flüssigphase des Kältemittels FR in einem unteren Bereich des Rücklauftanks 9 vermieden, wenn letzterer sich in der Gebrauchsstellung befindet.
  • In 11 umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 eine Wand 203, die sich kontinuierlich über mindestens einen Abschnitt der Länge des Kältemittelhomogenisierungselements 200 und insbesondere zwischen dem ersten Längsende und dem zweiten Längsende des Kältemittelhomogenisierungselements 200 erstreckt. Eine solche Wand 203, die als Zentrifugalwand 203 bezeichnet wird, ist so ausgebildet, dass sie das Kältemittel FR, das mit ihr in Kontakt kommt, in eine Richtung lenkt, die zu dem Kältemittelhomogenisierungselement 200 radial verläuft.
  • Die Zentrifugalwand 203 ist teilweise oder vollständig zwischen dem ersten Längsende und dem zweiten Längsende verdreht. Die Zentrifugalwand 203 hat eine Dicke, die vorzugsweise zwischen dem ersten Längsende und dem zweiten Längsende konstant ist. Die Zentrifugalwand 203 ist zum Beispiel in einer Schicht angeordnet, die die Form einer Verwindung annimmt.
  • Wenn sich das Kältemittelhomogenisierungselement 200 in seiner Gebrauchsstellung in dem Rücklauftank 9 befindet, wie in 2 und 13 dargestellt, erstreckt sich das Kältemittelhomogenisierungselement 200 vorzugsweise in Längsrichtung in einer Mitte C des Rücklauftanks 9 entlang der Ausdehnungsachse A6 des Kältemittelhomogenisierungselements 200. Die Mitte C des Rücklauftanks 9 entspricht einer mittigen, zum Beispiel zylindrischen Zone desselben.
  • Was hier mit dem kontinuierlichen Verlauf der Zentrifugalwand 203 zwischen dem ersten Längsende und dem zweiten Längsende des Kältemittelhomogenisierungselements 200 gemeint ist, ist die Tatsache, dass das Kältemittelhomogenisierungselement 200 aus einer Vielzahl von Mischelementen 205 besteht, die aneinandergefügt sind. Die Mischelemente 205 sind zum Beispiel miteinander identisch und wiederholen sich iterativ entlang der Ausdehnungsachse A6. Mit anderen Worten, die Mischelemente 205 sind zum Beispiel einander ähnlich und können einander in geometrischer Hinsicht ersetzen, ohne dass die Ausführung des Kältemittelhomogenisierungselements 200 modifiziert wird. Außerdem wiederholen sich die Mischelemente 205 zum Beispiel nacheinander, da sie miteinander identisch sind, und liefern oder brauchen die Fertigungstoleranzen, wodurch das Kältemittelhomogenisierungselement 200 von dem ersten Längsende zu dem zweiten Längsende geometrische Konstanz erhält.
  • Was 11 betrifft, so erstreckt sich jedes Mischelement 205 in Längsrichtung zwischen einer ersten Kante 208 und einer zweiten Kante 209. Die erste Kante 208 und die zweite Kante 209 sind jeweils aus einem Kamm 50 der Zentrifugalwand 203 gebildet. Der Kamm 50 und eine Mulde 51 sind im Wesentlichen orthogonal zu der Ausdehnungsachse A6. Der Kamm 50 bildet eine Umkehrlinie der Steigung, mit der eine konvexe Krümmung der Verwindung umgekehrt wird. Die Mulde 51 bildet eine Umkehrlinie der Steigung, mit der eine konkave Krümmung der Verwindung umgekehrt wird. Mit anderen Worten, auf beiden Seiten des Kamms 50 und der Mulde 51 ändert die Zentrifugalwand 203 ihre Windungsrichtung, wobei sie von einer Richtung im Uhrzeigersinn in eine Richtung gegen den Uhrzeigersinn übergeht oder alternativ von einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn in eine Richtung im Uhrzeigersinn.
  • Was 7 bis 11 angeht, so hat jedes Mischelement 205 eine erste Länge L1, gemessen parallel zur Ausdehnungsachse A6, zwischen der ersten Kante 208 und der zweiten Kante 209. Zwei aufeinanderfolgende Mischelemente 205 können im Anschluss an eine translatorische Bewegung entlang der Ausdehnungsachse A6 um eine Strecke gleich der ersten Länge L1 einander überlagert werden.
  • Gemäß dieser alternativen Form sind die erste Kante 208 und die zweite Kante 209 zueinander parallel und zu der Ausdehnungsachse A6 orthogonal. Gleiches gilt für die Mulden 51 in 11.
  • Wieder als Beispiel bildet eine erste Kante 208 eines Mischelements 205 mit einer zweiten Kante 209 eines angrenzenden Mischelements 205 einen Nullwinkel, weil die erste Kante 208 eines Mischelements 205 eine zweite Kante 209 eines angrenzenden Mischelements 205 bildet bzw. damit zusammenfällt. Dieser Winkel wird zwischen den relevanten Kanten gemessen, sobald sie auf eine Projektionsebene senkrecht zu der Ausdehnungsachse A6 projiziert wurden.
  • Jedes Mischelement 205 ist aus zwei Mischmustern 207a, 207b gebildet, die miteinander identisch sind, die Fertigungstoleranzen liefern oder brauchen und von oben nach unten entlang der Ausdehnungsachse A6 aneinandergefügt sind. Unter einer Anordnung, bei der zwei Mischmuster 207a, 207b von oben nach unten aneinandergefügt sind, ist eine Anordnung zu verstehen, bei der die zwei Mischmuster 207a, 207b in einer identischen Ausführung einander überlagert werden können, nachdem sie in einer vierten Ebene P4, die die Ausdehnungsachse A6 enthält, um 180° zueinander verschwenkt wurden.
  • Wie aus 7 bis 11 hervorgeht, ist eine Windungsrichtung eines ersten Mischmusters 207a einer Windungsrichtung eines angrenzenden zweiten Mischmusters 207b entgegengesetzt, wobei diese Muster ein und dasselbe Mischelement 205 bilden. Mit anderen Worten, wenn man zwei aufeinanderfolgende Mischmuster 207a, 207b betrachtet, dreht sich die Zentrifugalwand 203 des einen im Uhrzeigersinn und die Zentrifugalwand 203 des anderen dreht sich gegen den Uhrzeigersinn. Wieder anders ausgedrückt ist eine Krümmung eines ersten Mischmusters 207a die Umkehrung der Krümmung des zweiten Mischmusters 207b. Es versteht sich daher, dass bei Betrachtung des Kältemittelhomogenisierungselements 200 entlang der Ausdehnungsachse A6 ein erstes Mischmuster 207a im Uhrzeigersinn verdreht ist, während das nächste, zweite Mischmuster 207b, das unmittelbar folgt, gegen den Uhrzeigersinn verdreht ist.
  • Ein Mischmuster, das genauso gut das erste Muster 207a wie auch das zweite Muster 207b sein kann, des in 11 dargestellten Mischelements 205 ist zu einem Abschnitt einer sich um die Ausdehnungsachse A6 windenden Schraubenlinie ausgebildet. Jedes Mischmuster 207a, 207b erstreckt sich in Längsrichtung entlang der Ausdehnungsachse A6 zwischen einer ersten Lippe 210 und einer zweiten Lippe 211. Die erste Lippe 210 und die zweite Lippe 211 sind jeweils aus einem Kamm 50 und einer Mulde 51 der Zentrifugalwand 203 gebildet, wobei sich die Krümmung dieser Wand an diesen Merkmalen umkehrt.
  • Die erste Lippe 210 und die zweite Lippe 211 sind zusammengefügt, um die Kontinuität der Zentrifugalwand 203 sicherzustellen. Eine erste Lippe 210 eines ersten Mischmusters 207a ist mit einer zweiten Lippe 211 eines angrenzenden zweiten Mischmusters 207b Bestandteil desselben Mischelements 205, weil die erste Lippe 210 eines ersten Mischmusters 207a und die zweite Lippe 211 eines angrenzenden zweiten Mischmusters 207b aneinanderstoßen.
  • Die erste Lippe 210 und die zweite Lippe 211 ein und desselben Mischmusters 205 bilden zwischen sich einen Lippenwinkel δ. Der Lippenwinkel δ liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 0° und 90°, oder sogar im Bereich zwischen 0° und 20°, und wird zwischen Lippen gemessen, sobald sie auf eine Projektionsebene senkrecht zur Ausdehnungsachse A6 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 projiziert wurden.
  • Die erste Kante 208 und/oder die zweite Kante 209, die ein Mischelement 205 begrenzt, und eine erste Lippe 210 und/oder eine zweite Lippe 211, die ein Mischmuster 207a, 207b begrenzt, ist aus einem Kamm 50 und einer Mulde 51 gebildet. Genauer gesagt erstrecken sich Kamm und Mulde in einem komplementären Halbschnitt des Kältemittelhomogenisierungselements 200 und fluchten vorteilhafterweise miteinander. Der Kamm 50 erstreckt sich daher entlang einer radial verlaufenden Geraden, die an der Ausdehnungsachse A6 beginnt, während sich die Mulde 51 entlang einer radial verlaufenden Geraden erstreckt, die an der Ausdehnungsachse A6 beginnt. Diese beiden Geraden können zusammenfallen.
  • Im Falle von 7 bis 11 ermöglichen die Formen dieser Mischmuster 207a, 207b und ihre Anordnung entlang der Ausdehnungsachse A6 der Welle 202 eine Verbesserung der Homogenisierung des Kältemittels FR und machen es möglich, dieses Kältemittel FR von einer Mittel C des Kältemittelhomogenisierungselements 200 zu der Umhüllung 201 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 zu lenken.
  • In 12 umfasst das Kältemittelhomogenisierungselement 200 die Welle 202, an der mindestens zwei Mischmuster 207a und 207b angebracht sind. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 erlaubt eine Vermischung der Flüssig- und Gasphasen, die das Kältemittel FR bilden, wenn dieses im Inneren des Rücklauftanks 9 ankommt. Somit wird das Kältemittel FR homogenisiert, wenn dieses Kältemittel an dem Kernbündel von zweiten Rohren 10b ankommt.
  • Die Welle 202 und die Mischmuster 207a, 207b können in einem Stück hergestellt werden, das vorteilhafterweise in den Rücklauftank 9 eingesetzt werden kann. Wenn dieses einstückige Bauteil entlang der Ausdehnungsachse A6 geschnitten wird, ist festzustellen, dass die Mischmuster 207a, 207b U-förmige und V-förmige Profile besitzen, die sich entlang der Ausdehnungsachse A6 abwechseln.
  • Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 hat Mischmuster 207a, 207b, die in einer U-Form oder in einer V-Form angeordnet sind. Die ersten Mischmuster 207a haben ein U-förmiges Profil und sind in einem ersten Halbabschnitt 213 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 angeordnet, während die zweiten Mischmuster 207b mit einem V-förmigen Profil in einem Halbabschnitt 214 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 angeordnet sind. Der erste Halbabschnitt 213 zeigt daher eine Folge von Mischmustern 207a, die in einer U-Form entlang der Ausdehnungsachse A6 der Welle 202 angeordnet sind, während der zweite Halbabschnitt 214 eine Folge von zweiten Mischmustern 207b zeigt, die in einer V-Form entlang dieser Ausdehnungsachse A6 der Welle 202 angeordnet sind.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Welle 202 mit den Mischmustern 207a, 207b so angeordnet werden, dass ihre Ausdehnungsachse A6 zwischen den zwei Halbabschnitten 213, 214 angeordnet ist.
  • Die Mischmuster 207a, 207b liegen einander in Bezug auf die Welle 202 gegenüber. Mit anderen Worten, mindestens ein erstes Mischmuster 207a, das in einer U-Form angeordnet ist, erstreckt sich radial in einem ersten Winkelsektor 215 der Welle 202, und mindestens ein zweites Mischmuster 207b, das in einer V-Form angeordnet ist, erstreckt sich radial in einem zweiten Winkelsektor 216 und in einer entgegengesetzten Richtung in Bezug auf eine radiale Erstreckungsrichtung des in einer U-Form angeordneten ersten Mischmusters 207a. Dies resultiert in einem Wechsel von U-förmigen ersten Mischmustern 207a und V-förmigen zweiten Mischmustern 207b entlang der Ausdehnungsachse A6 der Welle 202.
  • Der erste Winkelsektor 215 ist auf der Welle 202 zentriert und erstreckt sich um letztere über einen Winkel von 180°. Der zweite Winkelsektor 216 ist auf der Welle 202 zentriert und erstreckt sich um letztere über einen Winkel von 180° gegenüber dem ersten Winkelsektor 215.
  • Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung treten mindestens zwei Mischmuster 207 aus mindestens zwei verschiedenen Längssegmenten der Welle 202 entlang ihrer Ausdehnungsachse A6 hervor, und somit überlappen sich die U-förmigen ersten Mischmuster 207a und die V-förmigen zweiten Mischmuster 207b gemäß dieser Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung nicht axial.
  • Die Formen dieser Mischmuster 207a, 207b und ihre Anordnung entlang der Ausdehnungsachse A6 der Welle 202, die alle in 12 dargestellt sind, ermöglichen eine Verbesserung der Homogenisierung des Kältemittels FR und machen es möglich, dieses Kältemittel FR von einer Mitte C des Kältemittelhomogenisierungselements 200 zu der Umhüllung 201 des Kältemittelhomogenisierungselements 200 zu lenken.
  • Der Wechsel von ersten Mischmustern 207a und zweiten Mischmustern 207b erstreckt sich von einem ersten Längsende zu einem zweiten Längsende der Welle 202.
  • Der Wechsel von ersten und zweiten Mischmustern 207a, 207b, die jeweils in einer U-Form bzw. in einer V-Form angeordnet sind, führt zu Modifikationen des Querschnitts für den Durchgang des Kältemittels FR entlang der Ausdehnungsachse A6 der Welle 202, und dies trägt ebenfalls zu einer Verbesserung der Homogenität des Kältemittels FR bei. Dieser Durchgangsquerschnitt wird im Bereich der U-förmigen ersten Mischmuster sowie im Bereich der V-förmigen zweiten Mischmuster wirksam verringert, während er zwischen diesen Mischmustern 207a, 207b größer ist.
  • Außerdem ermöglicht das Kältemittelhomogenisierungselement 200 dank all seiner Merkmale eine Verbesserung der Verteilung von Kältemittel FR in dem Kernbündel von zweiten Rohren 10b, unabhängig von dem Abstand, der diese von der zweiten Öffnung 17 für Kältemittel FR trennt.
  • Unabhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Kältemittelhomogenisierungselement 200 gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem synthetischen Material oder aus einem metallischen Material gebildet sein.
  • Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ist somit zum Beispiel nach einem Verfahren hergestellt, mit dem es durch Formen eines Polymermaterials erhalten wird. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 soll durch Formen ohne Freiwinkel erhalten werden. Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 wird zum Beispiel unter Verwendung einer Form erhalten, die einen ersten Formhohlraum und einen zweiten Formhohlraum umfasst, die zusammen einen Formgebungsraum bilden, der in seiner Form mit dem Kältemittelhomogenisierungselement 200 identisch ist.
  • Vorzugsweise ist das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ein einstückiges Element, das die Welle 202, die Zentrifugalwände 203 und die Mischelemente 205 in einem Stück kombiniert, das nicht in mehrere Elemente zerlegt werden kann, ohne das Kältemittelhomogenisierungselement 200 zu zerstören.
  • Wenn das Kältemittelhomogenisierungselement 200 aus einem metallischen Material besteht, ist es angebracht, ein Metallblech zu verwenden, das aus mindestens zwei Schichten von Metallen mit unterschiedlichen Eigenschaften besteht. In diesem speziellen Fall umfasst das verwendete Metallblech einen Kern und mindestens eine Hartlötschicht, vorteilhafterweise zwei Hartlötschichten, also eine auf jeder Seite des Kerns. Diese beiden Hartlötschichten und der Kern des Metallblechs haben unterschiedliche Schmelzpunkte, wobei die Hartlötschicht oder -schichten einen Schmelzpunkt haben, der niedriger ist als der Schmelzpunkt des Kerns. Während eines Hartlötvorgangs werden die Komponenten somit erhitzt, bis der Schmelzpunkt der Hartlötschicht erreicht ist, sodass die Teile ohne eine Änderung oder mechanische Verformung des Kerns zusammengefügt werden können.
  • Bei dem zur Bildung des Kältemittelhomogenisierungselements 200 mit der Welle 202 und den ersten und zweiten Mischmustern 207a, 207b verwendeten Metallblech bzw. bei den Metallblechen kann es sich um ein Blech aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung mit mindestens einer Hartlötschicht handeln, wie oben beschrieben.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in dem zu ihrer Herstellung verwendeten Verfahren.
  • Durch die Gestalt des Kältemittelhomogenisierungselements 200 kann eine Form wirksam geschaffen werden, und somit können die Teile durch Spritzgießen von Kunststoff oder durch Pressen massen produziert werden, je nach der gewählten Ausführungsform. Es ist auch denkbar, eine Form zu schaffen, die die Herstellung des Kältemittelhomogenisierungselements 200 in verschiedenen Größen erlaubt, sodass sie für verschiedene Arten von Wärmetauscher 5 passen.
  • Infolgedessen wird die mit der Herstellung dieser Kältemittelhomogenisierungselemente 200 verbundene Profitabilität verbessert, wie bei den Elementen, in denen diese Kältemittelhomogenisierungselemente 200 enthalten sein können, vor allem bei dem Wärmetauscher 5.
  • Das Kältemittelhomogenisierungselement 200 ermöglicht daher eine Verbesserung der Verteilung des Kältemittels FR in dem Kernbündel der zweiten Rohre 10b des Wärmetauschers 5 und somit den Erhalt einer leichter kontrollierbaren Temperatur im Inneren des mit diesem Wärmetauscher 5 ausgestatteten Fahrzeugs. Außerdem macht es die Form dieses Kältemittelhomogenisierungselements 200 möglich, dank der Fertigung von einfach gebauten Formen an eine Massenproduktion zu denken.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann das Kältemittelhomogenisierungselement 200 auch aus einem porösen Material hergestellt werden. Mit anderen Worten, die Dicke und die Länge dieses Kältemittelhomogenisierungselements 200 sind aus dem porösen Material gebildet. Es versteht sich hier, dass ein poröses Material insbesondere ein zelluläres Material ist, das eine geordnete oder ungeordnete Diffusion und Zirkulation des Kältemittels FR durch das Kältemittelhomogenisierungselement 200 erlaubt. Das zelluläre Material hat somit offene Zellen, wodurch es eine Vielzahl von Zirkulationswegen durch das Kältemittelhomogenisierungselement 200 bietet. Das poröse Material ist zum Beispiel ein Schaumstoff aus metallischen und/oder synthetischen Fasern, die die Kältemittelzirkulationswege begrenzen. Das poröse Material ist zum Beispiel wiederum ein Agglomerat aus grob eiförmigen oder kugelförmigen Körnchen, die die Zirkulationswege begrenzen. Das poröse Material kann genauso gut aus einem metallischen Material, insbesondere Aluminium, bestehen wie auch aus einem keramischen Material, dessen Elemente miteinander verschweißt und/oder verklebt sind. Weiterhin handelt es sich bei dem porösen Material beispielsweise um Stahlwolle.
  • In 13 ist in dem Sammeltank 8 möglicherweise eine Verteilungshomogenisierungsvorrichtung 18 untergebracht. Die Verteilungshomogenisierungsvorrichtung 18 umfasst insbesondere ein Rohr 19, das sich entlang einer Symmetrieachse A7 erstreckt, die zu der zweiten Haupterstreckungsachse A2 und/oder der vierten Haupterstreckungsachse A4, zwischen einem ersten Endstück 20 und einem zweiten Endstück 21 des Rohres 19, parallel ist oder sogar damit zusammenfällt.
  • Es sei angemerkt, dass jedes Element, das sich entlang der Symmetrieachse A7 erstreckt, die durch die längste Abmessung des Rohres 19 definiert ist, als längsverlaufend bezeichnet wird. Jedes Element, das sich in einer Querebene Pt erstreckt, die zu der Symmetrieachse A7 orthogonal ist, wird als querverlaufend bezeichnet.
  • Insbesondere mit Bezug auf 13 ist das erste Endstück 20 aus einem Ende des Rohres 19 gebildet, während das zweite Endstück 21 aus dem anderen Ende des Rohres 19 gebildet ist, das in Längsrichtung dem ersten Endstück 20 entgegengesetzt ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform soll das erste Endstück 20 des Rohres 19 mit der ersten Öffnung 16 des Wärmetauschers 5 in Fluidverbindung gebracht werden. Gemäß einer weiteren alternativen Ausführungsform nimmt die erste Öffnung 16 das Rohr 19 auf, dessen erstes Endstück 20 mit einer Rohrleitung des Kältemittelkreislaufs 1 in Fluidverbindung steht. Bei diesen zwei alternativen Formen ist das zweite Endstück 21 blind und bildet ein totes Ende im Hinblick auf die Zirkulation des Kältemittels FR in dem Rohr 19.
  • Das Rohr 19 ist zum Beispiel zu einem Zylinder oder alternativ zu einem Parallelepiped geformt, oder alternativ auch zu jeder anderen um die Ausdehnungsachse A7 herum gebildeten Form. Das Rohr 19 umfasst eine Umfangswand 23, die im Querschnitt zylindrisch ist, wenn das Rohr 19 zu einem Zylinder geformt ist, und im Querschnitt rechteckig, wenn das Rohr 19 ein Parallelepiped ist. Die Umfangswand 23 ist eine Wand, die dem Rohr 19 seine Form insgesamt verleiht.
  • Die Umfangswand 23 umfasst Öffnungen 22, die in der Umfangswand 23 des Rohres 19 gebildet sind. Die Öffnungen 22 sind vorzugsweise entlang einer Ausrichtungsachse ausgerichtet, die zu der Symmetrieachse A7 parallel ist.
  • Gemäß einer alternativen Form sind die Öffnungen 22 gleich weit voneinander beabstandet. Gemäß einer weiteren alternativen Form sind die Öffnungen 22 durch einen variablen Abstand voneinander getrennt. Die Öffnungen 22 sind zum Beispiel Öffnungen von kreisrundem Querschnitt, könnten aber auch von jeder anderen Form sein, insbesondere rechteckig, elliptisch, länglich.
  • Das Rohr 19 stellt ein Gehäuse dar, welches einen Innenraum 24 begrenzt, um den herum das Rohr 19 gebildet ist. Mit anderen Worten, das Rohr 19 begrenzt den Innenraum 24, den das Rohr 19 umgibt. Die Umfangswand 23 des Rohres 19 umfasst eine Innenfläche, die den Innenraum 24 begrenzt, wobei die Innenfläche vorzugsweise im Querschnitt kreisrund ist.
  • Das Rohr 19 nimmt ein Mischelement 25 auf, das sich in dem Innenraum 24 erstreckt. Das Mischelement 25 soll die Mischung zwischen der Flüssigphase und der Gasphase des Kältemittels FR unterstützen. Das Mischelement 25 ist insbesondere dazu ausgelegt, das Kältemittel FR zu der Innenfläche des Rohres 19 zu lenken, sodass dieses Kältemittel gegen dieses Rohr stößt, wodurch die Vermischung der Flüssigphase und der Gasphase des Kältemittels erhöht wird. Das Mischelement 25 soll auch wenigstens einen Teil des Kältemittels in den von der ersten Öffnung 16 am weitesten entfernten Rohren 10a lenken.
  • Das Mischelement 25 kann auch eines der Merkmale des oben beschriebenen Kältemittelhomogenisierungselements 200 aufweisen. Darunter ist zu verstehen, dass das Mischelement 25 mindestens einem der obengenannten Merkmale entspricht, wie zum Beispiel der gesamten oder einem Teil der Form, dem geometrischen Detail, der Abmessung oder Anordnung des Kältemittelhomogenisierungselements 200, oder sogar einer der möglichen Kombinationen der Merkmale des Kältemittelhomogenisierungselements 200, die oben dargelegt wurden. Mit anderen Worten, das Mischelement 25 ist mit dem Kältemittelhomogenisierungselement 200 identisch, das eben in seinen alternativen Formen oder in einer der Kombinationen dieser alternativen Formen beschrieben wurde. Daher kann auf die ausführliche Beschreibung einer der Ausführungsformen des Kältemittelhomogenisierungselements 200 verwiesen werden, die für das Mischelement 25 hinsichtlich seiner Implementierung, seiner Montage und seiner technischen Wirkungen gelten.
  • Allgemein gesagt ist das Mischelement 25 ein Element, das eine Wirbelströmung, insbesondere eine Zentrifugalströmung des Kältemittels FR zur Innenfläche des Rohres 19 erzeugt. Das Mischelement 25 ist auch dazu ausgelegt, eine Laminarströmung des Kältemittels FR in dem Rohr 19 zu unterbrechen, um die Flüssigphase und die Gasphase des Kältemittels FR zu mischen. Mit anderen Worten, das Mischelement 25 bildet mindestens ein Ablenkblech und vorzugsweise eine Vielzahl von Ablenkblechen, die eine Laminarströmung des Kältemittels FR parallel zu der Erstreckungsachse A7 unterbinden. Allgemein gesagt wirkt das Mischelement 25 als Hindernis für die Laminarströmung von Kältemittel FR in dem Innenraum 24.
  • Aus diesen Maßnahmen folgt, dass das in den Wärmetauscher 5 eintretende Kältemittel FR über die in einer Endwand des Sammeltanks 8 gebildete erste Öffnung 16 in den Innenraum 24 des Rohres 19 eintritt. Das Kältemittel FR breitet sich dann in dem Innenraum 24 aus, wobei es durch das Mischelement 25 vermischt wird. Dies führt insbesondere zu einer Vermischung der Flüssigphase und der Gasphase des Kältemittels FR, das dann in Längsrichtung entlang des Rohres 19 homogenisiert wird. Das Kältemittel FR nutzt dann die Öffnungen 22, um aus dem Rohr 19 in Richtung zu der ersten Kammer 13 auszuströmen. Das Kältemittel FR strömt dann durch das Kernbündel von ersten Rohren 10a, wie oben beschrieben, bis zu dem Rücklauftank 9. Die Kältemittelhomogenisierungsvorrichtung 200 verrührt dann dieses Kältemittel, um seine Flüssig- und Gasphasen zu vermischen. Das so vermischte Kältemittel zirkuliert dann durch die zweiten Rohre 10b, um in die zweite Kammer 14 des Sammeltanks 8 auszutreten. Schließlich wird das Kältemittel FR durch die zweite Öffnung 17 aus dem Wärmetauscher 5 ausgeleitet.
  • Wenn das Kältemittel FR durch das so mit dem Mischelement 25 ausgestattete Rohr 19 strömt, trifft das Kältemittel FR auf eine Vielzahl von Hindernissen, die ebenfalls eine Mischung zwischen seinen Flüssig- und Gasphasen unterstützen. Außerdem unterstützt ein solches Rohr 19 die Homogenisierung der Verteilung von Kältemittel FR in den Rohren 10, 10a, 10b.
  • Außerdem sei angemerkt, dass je besser die zwei, flüssigen und gasförmigen, Phasen des Kältemittels FR durch das Mischelement 25 in dem Innenraum 24 des Rohres 19 vermischt werden, umso besser und homogener wird dieses Kältemittel FR versprüht, wenn es durch die Öffnungen 22 strömt, um danach dem Kernbündel von Rohren 10, 10a, 10b homogen zugeführt zu werden. Mit anderen Worten, das Mischelement 25 erlaubt zunächst in Längsrichtung eine Verteilung von Kältemittel FR, das entlang der Symmetrieachse A7 homogen ist, wobei das Sprühen des Kältemittels FR durch die Öffnungen 22 in einer zweiten Phase erfolgt, nachdem das Kältemittel FR in dem Innenraum 24 homogenisiert wurde, womit eine homogenere Verteilung des Kältemittels FR garantiert ist, wenn dieses das Rohr 19 verlässt, und anschließend in dem Wärmetauscher 5.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hierin beschriebenen und dargestellten Mittel und Ausführungen beschränkt und erstreckt sich ebenso auf alle äquivalenten Mittel oder Ausführungen und auf jede technisch machbare Kombination solcher Mittel. Insbesondere können die Formen und die Anordnung der Mischelemente 205 und/oder der zu der Welle 202 gehörigen Mischmuster 207a, 207b ohne Nachteile für die Erfindung modifiziert werden, soweit sie die in dem vorliegenden Dokument beschriebenen Funktionalitäten bereitstellen.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind in keiner Weise einschränkend; man kann sich insbesondere alternative Ausführungsformen der Erfindung vorstellen, die nur eine Auswahl der nachfolgend beschriebenen Merkmale umfassen, isoliert von den anderen in diesem Dokument beschriebenen Merkmalen, wenn diese Auswahl von Merkmalen ausreicht, um einen technischen Vorteil zu gewähren oder die Erfindung vom Stand der Technik zu unterscheiden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2015/0121950 [0008]

Claims (10)

  1. Wärmetauscher (5), durch den ein Kältemittel (FR) strömen soll, wobei der Wärmetauscher (5) einen Sammeltank (8) und einen Rücklauftank (9) umfasst, zwischen denen eine erste Schicht (11) von ersten Rohren (10a) und eine zweite Schicht (12) von zweiten Rohren (10b) angeordnet sind, wobei die ersten Rohre (10a) ein erstes Ende (101) umfassen, das mit dem Rücklauftank (9) in Fluidverbindung steht, und ein zweites Ende (102), das mit dem Sammeltank (8) in Fluidverbindung steht, wobei die zweiten Rohre (10b) ein drittes Ende (103) umfassen, das mit dem Rücklauftank (9) in Fluidverbindung steht, und ein viertes Ende (104), das mit dem Sammeltank (8) in Fluidverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass sich in dem Rücklauftank (9) mindestens ein Kältemittelhomogenisierungselement (200) befindet.
  2. Wärmetauscher (5) nach Anspruch 1, bei dem das Kältemittelhomogenisierungselement (200) dazu ausgelegt ist, eine Flüssigphase des Kältemittels (FR) mit einer Gasphase des Kältemittels (FR) zu mischen.
  3. Wärmetauscher (5) nach einem der Ansprüche 1 und 2, bei dem das Kältemittelhomogenisierungselement (200) dazu ausgelegt ist, das Kältemittel (FR) von einer Mitte (C) des Rücklauftanks (9) in Richtung zu dem dritten Ende (103) der zweiten Rohre (10b) des Rücklauftanks (9) zu lenken.
  4. Wärmetauscher (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Kältemittelhomogenisierungselement (200) mindestens eine Welle (202) umfasst, die mit mindestens einer Zentrifugalwand (203) ausgestattet ist.
  5. Wärmetauscher (5) nach Anspruch 4, bei dem sich die Welle (202) in der Mitte (C) des Rücklauftanks (9) erstreckt.
  6. Wärmetauscher (5) nach einem der Ansprüche 5 und 6, bei dem sich die Zentrifugalwand (203) zwischen der Welle (202) und einer Wand des Rücklauftanks (9) erstreckt.
  7. Wärmetauscher (5) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem es eine Vielzahl von Zentrifugalwänden (203) gibt, die alle miteinander identisch sind.
  8. Wärmetauscher (5) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Zentrifugalwand oder -wände (203) durchgehend zwischen zwei Längsenden (204a, 204b) des Kältemittelhomogenisierungselements (200) verlaufen.
  9. Wärmetauscher (5) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem die Zentrifugalwand (203) Mischelemente (205) umfasst, die von der Welle (202) getragen werden und die durch mindestens eine Aussparung (206) voneinander getrennt sind.
  10. Wärmetauscher (5) nach Anspruch 9, bei dem sich die Mischelemente (205) iterativ entlang der Welle (202) wiederholen.
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