DE4037622A1 - Heat exchanger for motor vehicle - incorporates angled airflow control lamellae - Google Patents

Heat exchanger for motor vehicle - incorporates angled airflow control lamellae

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Abstract

The ring-shaped heat exchanger is esp. for a heater/air conditioner, in a motor vehicle. It has radial through flow (3), and a housing (4), which creates a tangential (5) air flow relative to the exchanger. The lamellae (7) of the heat exchanger are positioned at an angle, for radial orientation (8), to impart a tangential (5) speed component to the airflow. The housing is spiral-shaped and has individually closeable outlets (11a-d). USE - Heat exchanger for vehicle heater-air conditioner.

Description

Die Erfindung betrifft einen ringförmigen, von einem Luftstrom im wesentlichen in radialer Richtung durch­ strömten Wärmetauscher, insbesondere für ein Fahrzeug- Heiz- oder Klimagerät, mit einem den Luftstrom bereichs­ weise tangential zum Wärmetauscher führenden Gehäuse. Eine Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug mit die­ sen Merkmalen ist in der gattungsbildenden DE 37 38 425 A1 gezeigt. Bereits an dieser Stelle soll darauf hinge­ wiesen werden, daß ein erfindungsgemäßer ringförmiger Wärmetauscher keineswegs einen nahezu geschlossenen Kreisring beschreiben muß, ebenso bleibt die Erfindung auch nicht auf kreisförmige Ringwärmetauscher beschränkt.The invention relates to an annular one Air flow essentially in the radial direction flowed heat exchangers, especially for a vehicle Heater or air conditioner with a range of airflow wise tangential to the heat exchanger housing. An air conditioning device for a vehicle with the Sen features is in the generic DE 37 38 425th A1 shown. This should already depend on this be shown that an inventive ring Heat exchanger by no means an almost closed one Circular ring must describe, the invention remains also not limited to circular ring heat exchangers.

Wenngleich Anordnungen mit ringförmigen Wärmetauschern und diese umgebenden Gehäusen beispielsweise hinsichtlich des erforderlichen Bauraumes von Vorteil sind, so weisen diese doch unter strömungsdynamischen Gesichtspunkten Nachteile auf. Aufgabe der Erfindung ist es daher, an ei­ nem Wärmetauscher nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 Maßnahmen zur verbesserten Durchströmung auf­ zuzeigen. Although arrangements with ring-shaped heat exchangers and surrounding housings, for example of the required space are advantageous, so point these from a fluid dynamic point of view Disadvantages. The object of the invention is therefore to egg Nem heat exchanger according to the features of the preamble of Claim 1 measures for improved flow to show.  

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Lamellen des Wärmetauschers zur radialen Orientierung geneigt angeord­ net sind, um dem Luftstrom eine tangentiale Geschwindig­ keitskomponente zu ermöglichen. Die für eine hinreichende Wärmetauscherfunktion erforderlichen Lamellen übernehmen im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung somit gleichzeitig die Aufgabe, den Luftstrom in jene Richtung zu orientieren, in der er nach dem Durchströmen des Wärmetauschers in dem den Tauscher umgebenden Gehäuse ge­ führt wird. Ein von einem üblichen Radialgebläse geför­ derter Luftstrom besitzt neben einer radialen ohnehin be­ reits eine zusätzliche tangentiale Geschwindigkeitskompo­ nente. Letztere wird durch die tangential orientierten Lamellen nicht blockiert sondern vielmehr unterstützt, so daß vorteilhafterweise der Wirkungsgrad einer erfindungs­ gemäßen Anordnung gesteigert und deren Geräuschentwick­ lung reduziert wird.This object is achieved in that the slats of the Heat exchanger inclined to the radial orientation are net to make the airflow a tangential speed enable component. The one for a sufficient Take over the fins required heat exchanger function in the sense of an advantageous combination of functions at the same time the task of airflow in that direction to orientate in which he flows through the Heat exchanger in the housing surrounding the exchanger leads. One of the usual radial blowers derter airflow has a radial anyway an additional tangential speed compo nente. The latter is oriented by the tangential Slats not blocked but rather supported, see above that advantageously the efficiency of a fiction appropriate arrangement increased and their noise lung is reduced.

Eine gleichmäßige Durchströmung des Wärmetauschers stellt sich ein, wenn das Gehäuse einen sich in Strömungsrich­ tung erweiternden Querschnitt aufweist, da dann für die zum bereits tangential vorbeiströmenden Luftstrom hinzu­ tretenden Luftmassen ein ausreichender zusätzlicher Strö­ mungsquerschnitt zur Verfügung steht. Ein besonders gleichmäßiger, strömungsgünstiger Verlauf ergibt sich da­ bei, wenn das Gehäuse spiralförmig ausgebildet ist. Dabei muß es sich - analog den obigen Anmerkungen - keineswegs um eine nahezu geschlossene Spirale handeln, vielmehr können, so beispielsweise die gezielte Ableitung zweier getrennter Luftströme erwünscht ist, zwei - insbesondere gleichsinnig orientierte - Halbkreis-Spiralen vorgesehen sein.An even flow through the heat exchanger provides one when the housing is in flow direction tion widening cross-section, because then for the to the air flow that is already flowing tangentially a sufficient additional flow cross-section is available. A special one there is a uniform, streamlined course at if the housing is spiral. Here it does not have to be - analogous to the comments above act almost a closed spiral, rather can, for example, the targeted derivation of two separate air flows is desirable, two - in particular oriented in the same direction - semicircle spirals provided be.

Bevorzugt befindet sich der Luftaustritt am Gehäuseende, da damit weitere Strömungsumlenkungen vermieden werden. Ist dabei für den Anwendungsfall in einem Fahrzeug-Heiz­ oder Klimagerät die Aufteilung des Luftstromes auf ver­ schiedene Austrittsöffnungen im Fahrzeug-Innenraum er­ wünscht, so kann der Gehäuse-Austrittsquerschnitt bereits in verschiedene Austrittsöffnungen unterteilt sein, die auch absperrbar sein können, um die jeweiligen Teil-Luft­ ströme gezielt steuern zu können. Sollen insbesondere im Anwendungsfall des Fahrzeug-Heiz- oder Klimagerätes ver­ schiedene Luftströme verschiedenartig temperiert werden, so empfiehlt es sich, hierfür verschiedene Wärmetauscher nebeneinander oder übereinander anzuordnen. Dies gilt auch bei Vorliegen unterschiedlicher Tauschermedien, wie beispielsweise im Fall eines Heizungs-Wärmetauschers und eines Klimaanlagen-Verdampfers.The air outlet is preferably located at the end of the housing, since this avoids further flow diversions. Is there for the application in a vehicle heater  or air conditioner the distribution of the air flow to ver different outlet openings in the vehicle interior wishes, the housing outlet cross-section can already be divided into different outlet openings that can also be shut off to the respective partial air to be able to control flows specifically. Should in particular Use case of the vehicle heater or air conditioner ver different air flows are tempered in different ways, it is advisable to use different heat exchangers to be arranged side by side or one above the other. this applies even with different exchange media, such as for example in the case of a heating heat exchanger and of an air conditioning evaporator.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigt:In the following, the invention is based on a preferred Exemplary embodiment explained. It shows:

Fig. 1 in einer Prinzipskizze einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher mit einem Gehäuse, Fig. 1 a schematic sketch of a section through a heat exchanger with a housing,

Fig. 2 den Schnitt B-B aus Fig. 1, Fig. 2 shows the section BB of Fig. 1,

Fig. 3 den Schnitt A-A aus Fig. 1, sowie Fig. 3 shows the section AA of Fig. 1, and

Fig. 4 die Prinzipskizze eines weiteren Ausführungs­ beispieles. Fig. 4 shows the schematic diagram of a further embodiment example.

Konzentrisch innerhalb eines ringförmigen Wärmetauschers 1 ist ein aus einem Gebläserad 2a sowie einem Gebläsemo­ tor 2b bestehendes Radialgebläse angeordnet. Dieses för­ dert gemäß Pfeilrichtung 3 einen Luftstrom durch den Wär­ metauscher 1. Umgeben ist der Wärmetauscher 1 von einem Gehäuse 4, das den Luftstrom nach Durchdringen des Wärme­ tauschers 1 gemäß Pfeilrichtung 5 tangential zum Wär­ metauscher führt. A radial fan consisting of a fan wheel 2 a and a fan motor 2 b is arranged concentrically within an annular heat exchanger 1 . This för changes an air flow through the heat exchanger 1 in the direction of arrow 3 . The heat exchanger 1 is surrounded by a housing 4 , which leads the air flow tangentially to the heat exchanger after penetration of the heat exchanger 1 in the direction of the arrow 5 .

Der Wärmetauscher 1 ist aus mehreren, ein Wärmeträger­ medium führenden Rohren 6 sowie aus Lamellen 7 aufgebaut, die mit den Rohren 6 verbunden sind und den Luftstrom ge­ mäß Pfeilrichtung 3 durch den Wärmetauscher führen. Um die Umlenkung der Luftströmung von Pfeilrichtung 3 in Pfeilrichtung 5 zu unterstützen, sind die Lamellen 6 ge­ genüber einer exakt radialen Orientierung - für eine La­ melle durch den Pfeil 8 dargestellt - derart geneigt an­ geordnet, daß sie dem Luftstrom eine in Pfeilrichtung 5 ausgerichtete, tangentiale Geschwindigkeitskomponente er­ lauben.The heat exchanger 1 is composed of several, a heat transfer medium leading tubes 6 and fins 7 , which are connected to the tubes 6 and lead the air flow ge according to the arrow direction 3 through the heat exchanger. In order to support the deflection of the air flow from the direction of arrow 3 in the direction of arrow 5 , the fins 6 are arranged inclined to an exactly radial orientation - for a La melle represented by the arrow 8 - in such a way that the air flow is oriented in the direction of the arrow 5 , allow tangential speed component.

Das Gehäuse 4 ist spiralförmig ausgebildet und weist eine sich in Strömungsrichtung bzw. in Pfeilrichtung 5 erwei­ ternde Querschnittsfläche 9 des Luftführungskanales auf, um die in Pfeilrichtung 5 stets zusätzlich hinzukommenden Luftmassen strömungsgünstig aufnehmen zu können. Diese Luftmassen treten am Gehäuseende ohne weitere Umlenkung über einen Luftaustrittsquerschnitt 10 aus, der in vier voneinander getrennte Austrittsöffnungen 11a, 11b, 11c, 11d unterteilt ist. Ist der erfindungsgemäße Wärmetau­ scher Bestandteil eines Fahrzeug-Klimagerätes, so führen diese Austrittsöffnungen 11a bis 11d zu verschiedenen Luftausströmern im Fahrzeug-Innenraum. Um diese Luftaus­ strömer individuell beaufschlagen zu können, ist eine verschwenkbare Klappe 12 vorgesehen, die in Fig. 3 in zwei verschiedenen Positionen dargestellt ist und mit Hilfe derer einzelne Austrittsöffnungen 11a bis 11d ab­ sperrbar bzw. temperierbar sind.The housing 4 is of spiral design and has a cross-sectional area 9 of the air guide channel which widens in the direction of flow or in the direction of the arrow 5 in order to be able to accommodate the air masses which are always additionally added in the direction of the arrow 5 . These air masses exit at the end of the housing without further deflection via an air outlet cross section 10 which is divided into four separate outlet openings 11 a, 11 b, 11 c, 11 d. If the inventive Wärmetau shear component of a vehicle air conditioner, so perform these outlet openings 11 a to 11 d to various air outlets in the vehicle interior. To be able to apply these air vents individually, a pivotable flap 12 is provided, which is shown in Fig. 3 in two different positions and which by means of individual outlet openings 11 a to 11 d are blocked off or temperature-controlled.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete Wärmetauscher aus zwei nebeneinander angeord­ neten Einzel-Wärmetauschern 1a, 1b. Im Anwendungsfall ei­ nes Fahrzeug-Klimagerätes stellen diese beispielsweise einen Heizungswärmetauscher sowie einen Klimaanlagen-Ver­ dampfer dar. Mit der gezeigten Ausbildung des Wärmetau­ schers 1 sowie des Gehäuses 4 ergibt sich nicht nur eine optimierte Durchströmung, sondern auch - unabhängig von der Anzahl der geöffneten Luftaustritte - eine gleich­ mäßige Beaufschlagung des Wärmetauschers, wobei auch der Luftstrom gleichmäßig temperiert und strömungsgünstig verschiedenen Luftausströmern zugeführt werden kann.As shown in Fig. 2, the heat exchanger designated in its entirety with 1 consists of two juxtaposed individual heat exchangers 1 a, 1 b. In the application of a vehicle air conditioning unit, these represent, for example, a heating heat exchanger and an air conditioning evaporator. With the design of the heat exchanger 1 and the housing 4 shown , not only does an optimized flow result, but also - regardless of the number of open air outlets - A uniform loading of the heat exchanger, wherein the air flow can be evenly tempered and aerodynamically supplied to different air vents.

Fig. 4 zeigt die Prinzipskizze eines weiteren Ausfüh­ rungsbeispieles. Vorgesehen sind hier zwei halbkreisför­ mige Wärmetauscher 1a, 1b mit erfindungsgemäß orientier­ ten Lamellen. Vorgesehen sind ferner zwei halbspiralför­ mige Gehäuse 4a, 4b. Je eine Segmenthälfte des Heizungs­ wärmetauschers 1a sowie des Klimaanlagen-Wärmetauschers 1b sind jeweils einem Gehäuse 4a, 4b zugeordnet. Mit Hilfe zweier Klappen 12 - je einem Spiralgehäuse 4a bzw. 4b zugeordnet und ausgebildet entsprechend den Fig. 1 bzw. 3 - lassen sich hiermit zwei verschiedenartig tempe­ rierte Luftströme erzeugen. Fig. 4 shows the schematic diagram of another exemplary embodiment. Two semicircular heat exchangers 1 a, 1 b with lamellae oriented according to the invention are provided here. There are also two semi-spiral housings 4 a, 4 b. Each segment half of the heating heat exchanger 1 a and the air conditioning heat exchanger 1 b are each assigned to a housing 4 a, 4 b. With the help of two flaps 12 - each assigned to a spiral housing 4 a or 4 b and designed according to FIGS. 1 and 3 - can be used to generate two differently tempered air flows.

Claims (4)

1. Ringförmiger, von einem Luftstrom im wesentlichen in radialer Richtung (3) durchströmter Wärmetauscher (1), insbesondere für ein Fahrzeug-Heiz- oder Klima­ gerät, mit einem den Luftstrom bereichsweise tangen­ tial (5) zum Wärmetauscher (1) führenden Gehäuse (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen (7) des Wärmetauschers (1) zur radialen Orientierung (8) ge­ neigt angeordnet sind, um dem Luftstrom eine tangen­ tiale (5) Geschwindigkeitskomponente zu ermöglichen.1. Ring-shaped heat exchanger ( 1 ) through which an air flow flows essentially in the radial direction ( 3 ), in particular for a vehicle heating or air-conditioning device, with a housing that leads to the heat exchanger ( 1 ) in a tangential direction ( 5 ) to the heat exchanger ( 1 ). 4 ), characterized in that the fins ( 7 ) of the heat exchanger ( 1 ) for radial orientation ( 8 ) are arranged inclined to enable the air flow a tangent ( 5 ) speed component. 2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) einen sich in Strömungsrichtung (5) erweiternden Quer­ schnitt (9) aufweist und spiralförmig ausgebildet ist.2. Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the housing ( 4 ) has a widening in the flow direction ( 5 ) cross-section ( 9 ) and is spiral. 3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseende einen Luftaustrittsquerschnitt (10) bestimmt, der in ver­ schiedene absperrbare Austrittsöffnungen (11a bis 11d) unterteilt ist. 3. Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the housing end determines an air outlet cross-section ( 10 ) which is divided into different lockable outlet openings ( 11 a to 11 d). 4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch mehrere nebeneinander angeord­ nete Wärmetauscher (1a, 1b).4. Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized by several juxtaposed heat exchangers ( 1 a, 1 b).
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