DE19837599A1 - Wärmeübertragermodul - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragermodul, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer von Umgebungsluft beaufschlagten Wärmeübertragereinheit und einer Luftfördereinrichtung mit mindestens einem eine Lüfterebene aufweisenden Lüfter, wobei die Wärmeübertragereinheit Wärmeübertragerelemente aufweist, die eine räumliche Anordnung bilden. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein solches Wärmeübertragermodul derart weiterzubilden, daß die Wärmeübertragungsleistung bzw. die Wärmeübertragerfläche bei etwa gleichen Außenabmessungen des Wärmeübertragermoduls vergrößert wird. Um diese Aufgabe zu lösen, ist vorgesehen, daß die Wärmeübertragerelemente derart angeordnet sind, daß sie einen eine Öffnung aufweisenden schalenartigen Körper bilden, der ein Volumen umschließt, welches an die Lüfterebene anschließt, wobei die Öffnung des schalenartigen Körpers der Luftfördereinrichtung zugewandt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragermodul, insbesondere für Kraft­ fahrzeuge, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere solchen mit Brennstoffzellen-Ener­ gieversorgung, muß ein Teil der entstehenden Wärme als Verlustwärme ab­ geführt werden. Dieser zum Teil große Wärmeabfuhrbedarf stellt hohe An­ forderungen an die Wärmeübertrager. Eine Möglichkeit diesem Wärmeab­ fuhrbedarf gerecht zu werden, besteht darin, die Wärmeübertragerfläche entsprechend groß auszulegen. Dabei gibt allerdings der innerhalb des Kraftfahrzeuges zur Verfügung stehende Einbauraum Beschränkungen vor. Aus diesem Grunde werden für solche Anwendungen Wärmeübertragermo­ dule, die hinsichtlich Kompaktheit ausgelegt sind, verwandt.

Ein solches Wärmeübertragermodul ist aus der deutschen Auslegeschrift 22  44 842 bekannt. Dieses Wärmeübertragermodul dient zur Kühlung eines Verbrennungsmotors und besteht aus mehreren flachen, ebenen Wärme­ übertragerelementen, die W-förmig zueinander angeordnet sind. Durch die­ se Art der Anordnung wird die Wärmeübertragerfläche gegenüber einer kon­ ventionellen Anordnung mit einem ebenen, flachen Wärmeübertrager, des­ sen Stirnfläche senkrecht zur Lufteinströmungsrichtung ausgerichtet ist, er­ heblich vergrößert. Nachteilig an diesem bekannten Wärmeübertragermodul ist, daß sich durch die W-förmige Anordnung der Wärmeübertragerelemen­ te, in Einbaulage von oben bzw. unten gesehen, jeweils zwischen zwei Schenkeln etwa dreieckförmige Bereiche an der Ober- und Unterseite des Wärmeübertragermoduls ergeben. Diese Bereiche müssen entweder durch geeignete Abdeckungen abgedeckt werden, ansonsten würden sie eine Umströmung der Wärmeübertragerelemente und damit große Wärmeüber­ tragungsverluste begünstigen. In beiden Fällen wird die Fläche nicht weiter genutzt und trägt daher nicht zur Wärmeübertragung bei.

Die deutsche Offenlegungsschrift 40 37 622 offenbart einen ringförmigen Wärmeübertrager, der im wesentlichen in radialer Richtung von innen nach außen von Umgebungsluft durchströmt wird. Dabei wird die Umgebungsluft zunächst axial in einen inneren Bereich des ringförmigen Wärmeübertragers eingeleitet, dann im wesentlichen radial mit einer leichten tangentialen Kom­ ponente durch die Wärmeübertragerfläche hindurch nach außen geführt. Anschließend wird die Umgebungsluft tangential aus dem den ringförmigen Wärmeübertrager umgebenden Gehäuse herausgeführt. Ein Wärmeübertra­ germodul dieser Bauart bietet hinsichtlich des erforderlichen Bauraumes, der relativ gering ist, Vorteile. Nachteile ergeben sich aber insbesondere strö­ mungstechnischer Art aufgrund der starken Umlenkung der Umgebungsluft.

Des weiteren ist es bekannt, mehrere Wärmeübertrager luftseitig hinterein­ ander anzuordnen, was ebenfalls zu einer Vergrößerung der Wärmeübertra­ gerfläche führt. Diese Art der Anordnung führt allerdings zu erhöhten Druck­ abfällen. Zudem werden die luftseitig hinten gelegenen Wärmeübertrager mit bereits vorgewärmter Luft der luftseitig davor angeordneten Wärmeüber­ trager beaufschlagt, was eine Verringerung der Wärmeübertragungsleistung zur Folge hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeübertrager entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Wärmeübertragungsleistung bzw. die Wärmeübertragerfläche bei etwa glei­ chen Außenabmessungen des Wärmeübertragermoduls vergrößert wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Wärmeübertragerelemente derart angeordnet sind, daß sie einen eine Öffnung aufweisenden schalenartigen Körper bilden, der ein Volumen umschließt, welches an die Lüfterebene an­ schließt, wobei die Öffnungen des schalenartigen Körpers der Luftförderein­ richtung zugewandt ist. Durch diese Anordnung wird die zur Wärmeübertra­ gung nutzbare Wärmeübertragerfläche gegenüber einer konventionellen Anordnung vergrößert. Dies führt zu einer verbesserten Ausnutzung des im Kraftfahrzeug vorhandenen Bauraumes für die Wärmeübertragereinheit. Des weiteren ist gegenüber der W-förmigen Anordnung der Wärmeübertragere­ lemente die gesamte Umgebungsluft, die durch die Lüfterebene tritt, zur Wärmeübertragung nutzbar. Ein weiterer Vorteil besteht gegenüber einer Hintereinanderschaltung der Wärmeübertrager darin, daß ein geringerer Druckabfall vorliegt, da die Wärmeübertragerelemente von Umgebungsluft durchströmt werden, die zuvor keinen anderen Wärmeübertrager durch­ strömt hat und somit nicht vorgewärmt ist.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Bereich zwischen der Öffnung des schalenartigen Körpers und der Lüfterebene wenigstens ein zargenartiges Dichtelement angeordnet. Dieses Dichtelement gewährleistet für den Fall, daß die Lüfterebene in einem Abstand zu dem schalenartigen Körper angeordnet ist, eine definierte Luftführung im Bereich zwischen der Luftfördereinrichtung und dem schalenartigen Körper.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Wärmeübertragereinheit gemäß Anspruch 3 wenigstens drei ebene Wärmeübertragerelemente auf. Dadurch ist der schalenartige Körper durch wenigstens drei ebene Wärme­ übertragerelemente gebildet. Eine Annäherung des schalenartigen Körpers durch einzelne ebene Wärmeübertragerelemente begünstigt dabei die Ferti­ gung des Wärmeübertragermoduls.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 bilden die Wärmeüber­ tragerelemente jeweils eine Anordnung von Flächen, die im wesentlichen einer Anordnung von wenigstens drei benachbarten Flächen eines konvexen Polyeders entspricht. Dabei wird unter dem Polyeder ein von ebenen Flä­ chen begrenzter Körper verstanden. Konvex ist ein solches Polyeder dann, wenn die Neigungswinkel benachbarter Ebenen, im Innern gemessen, klei­ ner als 180° sind. Dabei kann die Anzahl der Flächen des Polyeders variie­ ren, so daß eine große Vielfalt unterschiedlicher Körper zur Gruppe der Po­ lyeder zu zählen ist. Polyeder können relativ einfach aufgebaut sein oder auch recht komplexe Formen aufweisen. Zu den eher einfach aufgebauten Polyedern zählt beispielsweise ein Tetraeder, das aus lediglich vier Flächen, nämlich gleichseitigen Dreiecken, gebildet ist, sowie ein Prisma, das aus fünf Flächen besteht, von denen zwei Flächen eine dreieckige und drei Flä­ chen eine quadratische bzw. rechteckige Form aufweisen. Auch eine Pyra­ mide besteht aus fünf Flächen, von denen vier Flächen drei eckig und eine Fläche quadratisch bzw. rechteckig ist. Aus sechs Flächen aufgebaut ist ein Quader, der jeweils rechteckige bzw. teilweise auch quadratische Formen aufweisen kann, sowie ein Würfel, der aus sechs einzelnen Flächen, die Quadrate darstellen, besteht. Des weiteren besteht beispielsweise ein Ok­ taeder aus acht gleichseitigen Dreiecken, ein Dodekaeder aus zwölf regulä­ ren Fünfecken, ein Ikosaeder aus zwanzig gleichseitigen Dreiecken.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 5 ist das Polyeder im wesentlichen als Quader ausgebildet. Der relativ einfache geometrische Aufbau des Quaders bietet für den schalenartigen Körper insbesondere fer­ tigungstechnische Vorteile.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Polyeder gemäß Anspruch 6 im we­ sentlichen als Quader ausgebildet, wobei abweichend von der Quaderform eine Stirnseite des Quaders mindestens zwei Teilflächen nach Art eines Prismas aufweist, die einen Winkel zwischen 90° und 180° untereinander aufweisen. Durch eine solche satteldachartige Ausbildung einer der Stirnsei­ ten des Quaders wird die nutzbare Wärmeübertragerfläche nochmals ver­ größert. Die sich dabei ergebenden giebelförmigen Flächen von zwei an diese beiden satteldachartigen Teilflächen angrenzenden Quaderflächen sind dabei entweder als Wärmeübertragerelement oder als Abdeckelement ausgebildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 7 weist die Wär­ meübertragereinheit wenigstens ein räumlich gekrümmtes Wärmeübertra­ gerelement auf. Räumlich gekrümmte Wärmeübertragerelemente haben ge­ genüber ebenen Wärmeübertragerelementen den Vorteil, daß sie den vor­ liegenden Strömungsbedingungen noch besser anpaßbar sind. Insbesonde­ re ein Wärmeübertragerelement gemäß Anspruch 8, das im wesentlichen als Kugelsegment bzw. gemäß Anspruch 9 in Form einer Halbkugel ausgebildet ist, erfüllt diese Anforderungen. In Weiterbildung der Erfindung gemäß An­ spruch 10 weist das Wärmeübertragerelement im wesentlichen die Form eines Zylinderabschnitts eines parallel zu seiner Hochachse geschnittenen Zylinders auf. Ein derartiger Zylinderabschnitt entsteht dabei geometrisch durch einen Schnitt durch den Zylinder parallel zu seiner Hochachse. Da­ durch zerfällt dieser in zwei Teile, wobei einer der beiden Teile den Zylin­ derabschnitt darstellt. Die über die Wärmeübertragerelemente nutzbare Flä­ che besteht dabei aus der gekrümmten Fläche des Zylinderabschnitts. Zu­ sätzlich können dazu zwei ebene Flächen jeweils endseitig des Zylinderab­ schnitts diesem zugeordnet und als Wärmeübertragerfläche genutzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Form des schalenartigen Körpers gemäß Anspruch 11 durch eine Vielzahl von benachbarten ebenen Wärmeübertragerelementen angenähert. Dadurch wird die stetige Krüm­ mung der räumlich gekrümmten Wärmeübertragerelemente durch einzelne ebene Flächen ersetzt, was insbesondere fertigungstechnische Vorteile hat.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ist die Luftfördereinrich­ tung drückend ausgebildet. Dies bedeutet, daß die Luftfördereinrichtung luft­ seitig vor den Wärmeübertragerelementen angebracht ist, so daß die Um­ gebungsluft zunächst die Luftfördereinrichtung und danach die Wärmeüber­ tragerelemente durchströmt. Dadurch wird der Lüfter mit nicht vorgewärmter Umgebungsluft beaufschlagt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 13 ist die Luftför­ dereinrichtung saugend ausgebildet. In diesem Fall ist die Luftfördereinrich­ tung luftseitig hinter den Wärmeübertragerelementen angeordnet.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 sind die Wärmeübertra­ gereinheit und die Luftfördereinrichtung bezüglich der Rotationsachse der Luftfördereinrichtung symmetrisch angeordnet. Dadurch wird eine gleich­ mäßige Durchströmung der einzelnen Wärmeübertragerelemente bewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 15 sind die Wär­ meübertragereinheit und die Luftfördereinrichtung bezüglich der Rotati­ onsachse der Luftfördereinrichtung asymmetrisch angeordnet. Dadurch wird insbesondere der Fall berücksichtigt, daß die Anforderungen bezüglich der Durchströmung der einzelnen Wärmeübertragerelemente verschieden sind, was beispielsweise durch unterschiedliche Rippendichten der einzelnen Wärmeübertragerelemente bedingt sein kann.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 ist die Durchtrittsebene der Öffnung des schalenartigen Körpers im wesentlichen senkrecht zur Luft­ anströmungsrichtung ausgerichtet, was eine gleichmäßige Durchströmung des gesamten Wärmeübertragermoduls bewirkt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 17 sind im Innern der Wärmeübertragereinheit Strömungsregelelemente angeordnet. Solche Strömungsregelelemente können beispielsweise Jalousien sein, die aus la­ mellenartigen Elementen aufgebaut sind und jeweils drehbar gelagert sind. Dadurch lassen sich Durchströmungen einzelner Wärmeübertragerelemente regeln.

In Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 18 sind im Inneren der Wärmeübertragereinheit Strömungsleitelemente angeordnet. Derartige Strömungsleitelemente leiten die durch die Lüftereinheit kommende Umge­ bungsluft derart um, daß die Luft im wesentlichen senkrecht in die einzelnen Wärmeübertragerelemente einströmt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben
Hierbei zeigt schematisch:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein quaderförmiges Wärmeübertra­ germodul;

Fig. 2 eine Vorderansicht der Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein erweitertes quaderförmiges Wär­ meübertragermodul;

Fig. 4 eine räumliche Ansicht der Fig. 3;

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein halbkugelförmiges Wärmeübertra­ germodul;

Fig. 6 eine räumliche Ansicht der Fig. 5;

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein halbzylinderförmiges Wärmeüber­ tragermodul;

Fig. 8 eine räumliche Ansicht der Fig. 7;

Fig. 9 eine Draufsicht auf ein Wärmeübertragermodul in drüc­ kender Anordnung;

Fig. 10 eine Draufsicht auf ein Wärmeübertragermodul in saugen­ der Anordnung;

Fig. 11 eine Draufsicht eines durch Luftleitelemente erweiterten Wärmeübertragermoduls

Fig. 12 eine Draufsicht eines durch Luftregelelemente erweiterten Wärmeübertragermoduls

Fig. 13 eine räumliche Ansicht eines polyederförmigen bzw. dode­ kaederförmigen Wärmeübertragermoduls.

Fig. 1 zeigt ein Wärmeübertragermodul 10, das eine Luftfördereinrichtung 12 und eine Wärmeübertragereinheit 14 aufweist. Dabei besteht die Wärme­ übertragereinheit 14 aus den Wärmeübertragerelementen 16, 18 und 20 sowie den in Fig. 2 dargestellten Wärmeübertragerelementen 22 und 24 sowie dazugehörigen Wasserkästen 30 und 32.

Die Wärmeübertragerelemente sind dabei im wesentlichen in Form von Flä­ chen eines Quaders angeordnet, wobei die Wärmeübertragerelemente 16, 18, 20, 22 und 24 fünf der sechs Flächen des Quaders entsprechen, so daß eine Öffnung verbleibt, die der sechsten Öffnung des Quaders entspricht. Diese Öffnung wird durch die Luftfördereinrichtung 12 geschlossen. Die Luftfördereinrichtung besteht dabei aus einem Lüfter 26 und einem Lüfteran­ trieb 28. Alternativ dazu wäre auch eine Luftfördereinrichtung bestehend aus zwei nebeneinander angeordneten Lüftern möglich. Dabei kann der Lüfter­ antrieb 28 sowohl elektrisch als auch direkt vom Motor eines nicht näher dargestellten Kraftfahrzeuges angetrieben sein. Bei dem Lüfter 26 handelt es sich um einen Lüfter in Axialbauweise, wobei ebenfalls ein Einsatz eines Lüfters mit radialer Strömungskomponente sinnvoll sein kann. Die Wärme­ übertragerelemente 16, 18 und 20 sind durch biegen eines Wärmeübertra­ gerelementes gefertigt. Ebenso ist es möglich, diese als einzelne Wärme­ übertragerelemente auszubilden, wie dieses bei den Wärmeübertragerele­ menten 22 und 24 der Fall ist. Die Wärmeübertragerelemente 16,18 und 20 weisen an ihren Enden die Wasserkästen 30 und 32 auf, wobei die Wasser­ kästen der Wärmeübertragerelemente 22 und 24 nicht dargestellt sind. Weiterhin weist die Luftfördereinrichtung 12 eine Lüfterhaube 34 auf, die die Öffnungen zwischen dem kreisrunden Lüfter und der quaderförmigen Wär­ meübertragereinheit abschließt. Somit ist das Volumen innerhalb der Wär­ meübertragerelemente 16, 18, 20, 22 und 24 sowie der Luftfördereinrichtung 12 von diesen Elementen vollständig umschlossen. Da die Wärmeübertra­ gerelemente aus Rohren mit dazwischen angeordneten Rippen bestehen, ergibt sich eine Verbindung zur Umgebungsluft lediglich durch die Rippen­ bereiche der Wärmeübertragerelemente sowie durch den Lüfter 26. Für den Fall, daß die Luftfördereinrichtung 12 in einem gewissen Abstand zu den Wärmeübertragerelementen 16, 20, 22 und 24 angeordnet ist, kann zur Ab­ dichtung des Wärmeübertragermoduls ein nicht näher dargestelltes zargen­ artiges Dichtelement dazwischen angebracht werden.

Fig. 3 zeigt eine gegenüber Fig. 1 und 2 etwas abgeänderte Ausführungs­ form, wobei sich die Änderung im wesentlichen auf das Wärmeübertragere­ lement 18 aus Fig. 1 bezieht, das durch zwei Wärmeübertragerelemente 38 und 40 ersetzt ist. Diese beiden Wärmeübertragerelemente 38 und 40 wei­ sen untereinander einen Winkel 42 auf, der zwischen 90° und 180° liegt. Damit weisen die Wärmeübertragerelemente 38 und 40 eine etwa sattel­ dachförmige Anordnung aus. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Wär­ meübertragerelemente 16, 20, 38, 40, 44 und 46 jeweils als einzelne Wär­ meübertragerelemente ausgeführt. Sie weisen Wasserkästen 30, 32, 48, 50 und 52 auf. Die Wasserkästen der Wärmeübertragerelemente 44 und 46 sind in den Zeichnungen nicht dargestellt. Die sich zwischen den Wärme­ übertragerelementen 44, 40 und 38 ergebene etwa dreieckförmige bzw. gie­ belförmige Fläche 54 kann entweder ebenfalls als Wärmeübertragerelement ausgeführt sein, oder aber durch ein Abdeckelement, beispielsweise aus Kunststoff, luftdicht bedeckt sein. Gleiches gilt für das sich Unterseite der Fig. 4 ergebene giebelförmige Element zwischen den Wärmeübertragere­ lementen 46, 40 und 38.

Die Fig. 5 und 6 zeigen ein Wärmeübertragermodul, das ein räumlich ge­ krümmtes Wärmeübertragerelement 56 aufweist. Dieses Wärmeübertragere­ lement 56 ist in Form einer Halbkugel ausgeführt. Ebenso kann es sinnvoll sein, die Schnittebene zur Bildung einer Teilkugel nicht in die Mitte der Ku­ gel, sondern in die eine oder andere Richtung versetzt anzuordnen, so daß das räumlich gekrümmte Wärmeübertragerelement 56 entweder eine Fläche aufweist, die kleiner als eine Halbkugel ist, oder eine Fläche aufweist, die größer als eine Halbkugel ist.

Die Figur .7 und 8 zeigen eine weitere geänderte Ausführungsform des Wär­ meübertragermoduls. Im Unterschied zu den zuvor genannten Wärmeüber­ tragermodulen weist dieses Wärmeübertragermodul ein räumlich gekrümm­ tes Wärmeübertragerelement 58 auf, das die Form eines Zylinderabschnitts eines parallel zu seiner Hochachse 60 geschnittenen Zylinders aufweist. Dieser geschnittene Zylinderabschnitt 58 entsteht durch einen Schnitt eines Zylinders oder Kreiszylinders parallel zur Hochachse 60, wobei einer der durch den Schnitt verbleibenden Teilbereiche dem Wärmeübertragerelement 58 entspricht. Dabei kann die Schnittebene ebenfalls derart versetzt sein, daß ein Zylinderabschnitt entsteht, der im Querschnitt kleiner oder größer einer halbkreisförmigen Fläche ist. Des weiteren weist das Wärmeübertra­ germodul zwei Wärmeübertragerelemente 62 und 64 auf, die jeweils end­ seitig des Zylinderabschnitts 58 angeordnet sind und deren Flächen jeweils dem Querschnitt des Zylinderabschnitts 60 angepaßt sind, so daß sie in die­ sem Fall eine halbkreisförmige Fläche aufweisen.

Fig. 9 zeigt ein Wärmeübertragermodul 10, wobei die Luftfördereinrichtung drückend angeordnet ist. Dieses ergibt sich daraus, daß die Umgebungsluft 66 zunächst die Lüftereinheit 12 durchströmt, bevor sie die einzelnen Wär­ meübertragerelemente durchströmt. Dabei ist die Durchströmung der Wär­ meübertragerelemente durch die Pfeile 68 symbolisiert. Fig. 9 macht noch einmal deutlich, was für die zuvor genannten Anordnungen ebenfalls gilt, daß die Umgebungsluft 66, die durch die Lüftereinheit 12 hindurch das Vo­ lumen 36 erreicht, zwangsweise durch die Wärmeübertragerelemente wie­ der nach außen geführt werden muß. Für den Fall einer saugenden Anord­ nung gilt dies entsprechend umgekehrt. Leckluft, d. h. Luft, die die Wär­ merübertragerelemente nicht durchströmt, wird somit vermieden. Es wird also sämtliche Umgebungsluft 66, die durch die Luftfördereinrichtung 12 das Volumen 36 erreicht, zur Wärmeübertragung genutzt.

Fig. 10 zeigt eine der Fig. 9 ähnliche Ausführungsform, wobei die Luftför­ dereinrichtung saugend angeordnet ist. Dies bedeutet, daß die Umgebungs­ luft 66 zunächst die Wärmeübertragerelemente durchströmt und das Volu­ men 36 erreicht, bevor es durch die Luftfördereinrichtung strömt. Die Luftför­ dereinrichtung saugt somit die Umgebungsluft 66 an, in dem sie Luft aus dem Volumen 36 herausfördert, somit einen Unterdruck erzeugt und damit die Umgebungsluft 66 von außen durch die Wärmeübertragerelemente in das Volumen 36 gedrückt wird.

Fig. 11 zeigt ein Wärmeübertragermodul, das im wesentlichen dem aus Fig. 9 entspricht, wobei zusätzlich Luftleitelemente 70 innerhalb des Volumens 36 angeordnet sind. Diese Luftleitelemente 70 sorgen dafür, daß die Umge­ bungsluft 66, die durch die Luftfördereinrichtung 12 geleitet wird, zu den seitlich gelegenen Wärmeübertragerelementen 16 und 20 derart geführt wird, daß sie diese im wesentlichen senkrecht zu deren Stirnflächen durch­ strömt, wie dies durch die Pfeile 72 angedeutet ist.

Fig. 12 zeigt ein Wärmeübertragermodul, das im wesentlichen dem Wärme­ übertragermodul aus Fig. 3 entspricht. Zusätzlich dazu sind in diesem geän­ derten Ausführungsbeispiel Luftregelelemente 74 innerhalb des Volumens 36 vor den Wärmeübertragerelementen 40 und 38 angeordnet. Diese Luf­ tregelelemente 74 sind jalousienartig um dies Achse 76 drehbar angeordnet und miteinander gekoppelt. Eine Anordnung solcher jalousienartigen Luftre­ gelelemente ist dabei grundsätzlich sowohl auf der Innenseite der Wärme­ übertragereinheit als auch auf der Außenseite möglich. Die Luftregelelemen­ te ermöglichen insbesondere für den Fall, daß einzelne oder alle Wärme­ übertragerelemente in besonderen Betriebssituationen eine individuellen Wärmeübertragungsbedarf aufweisen, eine individuelle Regelung des Luft­ durchsatzes durch die jeweiligen Wärmeübertragerelemente.

Fig. 13 zeigt ein Wärmeübertragermodul, bei dem die einzelnen Wärme­ übertragerelemente eine Anordnung von Flächen bilden, die eine Anord­ nung von benachbarten Flächen eines konvexen Polyeders, in diesem Fall insbesondere einen Dodekaeder, entsprechen. Dabei entsprechen die Wärmeübertragerelemente 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96 und 98 Flä­ chen des Dodekaeders. Die verbleibende Fläche des Dodekaeders ist durch die Luftfördereinrichtung 12 ausgefüllt, wobei die verbleibenden Öffnungen durch die Lüfterhaube 100 bedeckt sind.

Claims (18)

1. Wärmeübertragermodul, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einer von Umgebungsluft (66) beaufschlagten Wärmeübertrager­ einheit (14) und einer Luftfördereinrichtung (12) mit mindestens einem eine Lüfterebene (11) aufweisenden Lüfter (26), wobei die Wärmeüber­ tragereinheit (10) Wärmeübertragerelemente (16, 18, 20, 22, 24, 38, 40, 56, 58, 62, 64, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98) aufweist, die eine räumliche Anordnung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragerelemente (16, 18, 20, 22, 24, 38, 40, 56, 58, 62, 64, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92, 94, 96, 98) derart angeordnet sind, daß sie einen eine Öffnung aufweisenden schalenartigen Körper bilden, der ein Volumen (36) umschließt, welches an die Lüfterebene (11) an­ schließt, wobei die Öffnung des schalenartigen Körpers der Luftför­ dereinrichtung (12) zugewandt ist.

2. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen der Öffnung des schalenartigen Körpers und der Lüfterebene (11) wenigstens ein zargenartiges Dichtelement ange­ ordnet ist.

3. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmeübertragereinheit (14) wenigstens drei ebene Wärmeübertragerelemente aufweist.

4. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragerelemente jeweils eine Anordnung von Flächen bilden, die im wesentlichen einer Anordnung von wenigstens drei be­ nachbarten Flächen eines konvexen Polyeders entspricht.

5. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyeder im wesentlichen als Quader ausgebildet ist.

6. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyeder im wesentlichen als Quader ausgebildet ist, wobei abweichend von der Quaderform eine Stirnseite des Quaders minde­ stens zwei Teilflächen (38, 40) nach Art eines Prismas aufweist, die ei­ nen Winkel (42) zwischen 90° und 180° untereinander aufweisen.

7. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wärmeübertragereinheit wenigstens ein räumlich ge­ krümmtes Wärmeübertragerelement aufweist.

8. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragerelement im wesentlichen als Kugelsegment ausgebildet ist.

9. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugelsegment angenähert in Form einer Halbkugel (56) aus­ gebildet sind.

10. Wärmeübertragermodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragerelement im wesentlichen die Form eines Zy­ linderabschnitts (58) eines parallel zu seiner Hochachse (60) geschnit­ tenen Zylinders aufweist.

11. Wärmeübertragermodul nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des schalenartigen Körpers durch eine Vielzahl von benachbarten ebenen Wärmeübertragerelementen ange­ nähert ist.

12. Wärmeübertragermodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfördereinrichtung (12) drückend ausgebil­ det ist.

13. Wärmeübertragermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfördereinrichtung (12) saugend ausgebil­ det ist.

14. Wärmeübertragermodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragereinheit (14) und die Luftför­ dereinrichtung (12) bezüglich der Rotationsachse (13) der Luftförderein­ richtung (12) symmetrisch angeordnet sind.

15. Wärmeübertragermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeübertragereinheit (14) und die Luftför­ dereinrichtung (12) bezüglich der Rotationsachse (13) der Luftförderein­ richtung (12) asymmetrisch angeordnet sind.

16. Wärmeübertragermodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsebene (11) der Öffnung des scha­ lenartigen Körpers im wesentlichen senkrecht zur Luftanströmungsrich­ tung (66) ausgerichtet ist.

17. Wärmeübertragermodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Wärmeübertragereinheit (14) Strö­ mungsregelelemente (70) angeordnet sind.

18. Wärmeübertragermodul nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der Wärmeübertragereinheit (14) Strö­ mungsleitelemente (74) angeordnet sind.