EP1065454A1

EP1065454A1 - Luftgekühlter Kondensator

Info

Publication number: EP1065454A1
Application number: EP99112652A
Authority: EP
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Kalbacher
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Kondensator (1) der Parallelflußbauart als Bestandteil von Klimaanlagen in Fahrzeugen. Dieser Kondensator kann zur Kühlung anderer Betriebsstoffe, z.B. Lenkhilfeöl, herangezogen werden und wird gekennzeichnet dadurch, daß an das äußere Kondensator-Flachrohr (2) der Unterkühlungszone (U) mindestens ein Flachrohr (8) mit seiner einen Flachseite (9) metallisch verbunden angeordnet ist, das eine Vielzahl von Strömungskanälen (10) aufweist deren hydraulischer Durchmesser wesentlich größer ist als der der Kondensator-Flachrohre (2), wobei die andere Flachseite (11) des Flachrohres (8) metallisch mit einer Wellrippe (13) verbunden ist und daß das Flachrohr (8) mit seinen beiden Enden in gegenüberliegende Sammler (5;6) mündet, die über die Unterkühlungszone (U) hinaus verlängert sind und am Ende der Unterkühlungszone je eine zusätzliche Trennwand (12) aufweisen, um ein anderes Medium vom Kältemittel zu trennen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen luftgekühlten Kondensator der Parallelflußbauart als Bestandteil von Klimaanlagen in Fahrzeugen, der aus einer Vielzahl von Kondensator-Flachrohren besteht, mit einer Vielzahl von diskreten Strömungswegen relativ kleinen hydraulischen Durchmessers und mit zwischen den Flachrohren angeordneten Wellrippen, wobei die Flachrohre an beiden Enden in runde oder ovale Sammler münden, an denen zumindest ein Zufluß- und ein Abflußanschluß für das Kältemittel vorgesehen ist und bei dem zumindest einer der Sammler in seinem Inneren eine Trennwand aufweist, um den parallelen Fluß des Kältemittels von der Kondensationszone, gebildet durch eine oder mehrere Gruppen von Flachrohren, zur Unterkühlungszone, ebenfalls gebildet von einer oder mehreren Gruppen von Flachrohren, zu bewirken.
Der beschriebene Kondensator ist beispielsweise aus dem EP 219 974 B1 bekannt. Solche Kondensatoren, bei denen die diskreten Strömungskanäle für das Kältemittel mit sehr kleinen hydraulischen Durchmessern von 0,381 bis 1,778 mm in den Flachrohren ausgebildet sind, haben sich insbesondere im Fahrzeugbereich als Bestandteil von Klimaanlagen durchgesetzt, weil sie sehr effizient arbeiten und kompakt sind.
Aus der DE 41 39 767 A1 ist eine Verdampfungskühlung für eine mit einem Ölkühler ausgerüstete Brennkraftmaschine bekannt. Der dort vorhandene Kreislauf weist auch einen Kondensator auf, um den Kühldampf zu kondensieren. Ferner befindet sich in dem Kreislauf eine Kondensatpumpe, die das Kondensat nach dem Verlassen des Kondensators über eine Heizung zurück zur Brennkraftmaschine fördert. Ein Teil des Kondensats wird unmittelbar hinter der Pumpe abgezweigt und dient als Kühlmittel für einen Ölkühler, auf dessen Aufbau in der DE nicht eingegangen wurde. Damit wird in sehr vorteilhafter Weise von der relativ niedrigen Temperatur des flüssigen Kühlmittels zur Kühlung anderer Betriebsstoffe Gebrauch gemacht. Der Aufbau des Kondensators selbst ist hier ebenfalls nicht beschrieben worden. Der gezeigte Kreislauf ist sehr raumgreifend und speziell auf die Verdampfungskühlung zugeschnitten. Diese Art der Kühlung kommt aber eher selten zur Anwendung.
Zusätzlicher Stand der Technik geht aus der DE 41 00 483 C2 sowie aus dem deutschen Gebrauchsmuster 94 01 035.8 hervor.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Kondensator aus dem Oberbegriff so weiterzubilden, daß er zur Kühlung anderer Betriebsstoffe, z.B. Lenkhilfeöl, herangezogen werden kann und dabei weiterhin mit hoher Effizienz wirksam bleibt und seine günstige Herstellbarkeit nicht einbüßt.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß unmittelbar an das äußere Kondensator-Flachrohr der Unterkühlungszone mindestens ein Flachrohr mit seiner einen Flachseite metallisch verbunden angeordnet ist, das eine Vielzahl von Strömungskanälen aufweist deren hydraulischer Durchmesser wesentlich größer ist als der der Kondensator-Flachrohre, wobei die andere Flachseite des Flachrohres metallisch mit einer Wellrippe verbunden ist und daß das Flachrohr mit seinen beiden Enden in gegenüberliegende Sammler mündet, die über die Unterkühlungszone hinaus verlängert sind und am Ende der Unterkühlungszone je eine zusätzliche Trennwand aufweisen, um ein anderes Medium vom Kältemittel zu trennen.
Das andere Medium ist vorzugsweise Lenkhilfeöl. Andere Betriebsstoffe sind nicht ausgeschlossen.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Kondensators wird folgendes bewirkt. Ohne Klimabetrieb, bspw. in der kälteren Jahreszeit, wird das Lenkhilfeöl durch den Luftstrom gekühlt, der durch die benachbarten Wellrippen strömt. Die größere Wellrippe an der einen Flachseite, wie gemäß Anspruch 2 vorgesehen wurde, führt zu einer erhöhten Kühlwirkung. Die metallische Verbindung des Flachrohres mit dem benachbarten Kondensator-Flachrohr trägt zur Kühlung bei, weil das darin vorhandene Kältemittel eine relativ niedrige Temperatur aufweist. Bei höheren Außentemperaturen wird die Klimaanlage eingeschaltet, woduch der Kondensator in Betrieb ist. Da sich das Flachrohr am äußersten Kondensator-Flachrohr der Unterkühlungszone befindet, dort, wo sich bei Kondensatorbetrieb die "kälteste" Stelle am Kondensator befindet, mit einer Temperatur von etwa 50°C des Kältemittels bei einer Außentemperatur von etwa 40°C, wird für das Lenkhilfeöl ein zusätzlicher Kühleffekt erzeugt. Dies hat damit zu tun, daß die Kühlung zwischen Flüssigkeiten effizienter ist als eine Luftkühlung allein. Insgesamt wurde deshalb der Wirkungsgrad der Kühlung angehoben. Die Steuerung des Klimabetriebes kann problemlos zusätzlich über die Temperatur des beispielsweise Lenkhilfeöles erfolgen.

Da die Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators mit dem Flachrohr für das vorzugsweise Lenkhilfeöl im selben Herstellungsprozeß mit nur sehr geringem zusätzlichen Aufwand erfolgen kann, entsteht durch die Erfindung eine wesentliche Senkung des Montageaufwandes für diese Komponenten in einem Kraftfahrzeug. Im Stand der Technik werden Lenkhilfeölkühler gewöhnlich als einzelne Rohrschleifen an von Kühlluft beströmte Stellen - also in der Nähe anderer Kühler - placiert, was einen deutlich größeren Aufwand erfordert. Ein solches Beispiel geht aus der DE 41 00 483 C2 hervor, die gut geeignet ist, um den wesentlichen Unterschied bzw. die wesentlichen Vorteile zu verdeutlichen.
Selbstverständlich gehört die Zusammenfassung verschiedener Kühler zu einer Einheit zum Stand der Technik (DE-Gbm 94 01 035.8), jedoch bringt im Fall der Erfindung diese Zusammenfassung neben den baulichen Vorteilen auch noch die beschriebenen Vorteile im Wirkungsgrad des Wärmeaustausches, die nicht erwartet werden konnten und die beim Stand der Technik nicht vorhanden sind. Im Vergleich mit dem Gebrauchsmuster ist die Herstellung deutlich vereinfacht worden, weil gemäß der Erfindung zwischen dem Kondensator-Flachrohr und dem Flachrohr für das vorzugsweise Lenkhilfeöl keine Wellrippe vorgesehen ist. Diese Maßnahme erhöht weiterhin die kompakte Bauweise.
Andere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen. Ferner gehen die Merkmale und ihre Wirkungen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor.
Die Figuren zeigen folgendes:

Fig. 1: einen Kondensator aus dem Stand der Technik;
Fig. 2: ein Flachrohr mit Inneneinsatz des Kondensators in Fig. 1;
Fig. 3: Teilansicht des erfindungsgemäßen Kondensators;

Die Fig. 1 und 2 entsprechen dem EP 219 974. Zusätzlich wurde in dem Sammler 5 eine Trennwand 7 eingesetzt, so daß der Kondensator 1 eine Kondensationszone K und eine Unterkühlungszone U aufweist. Ansonsten besteht der Kondensator 1 aus einer Vielzahl von Flachrohren 2 und dazwischen angeordneten Wellrippen 4. Die Enden der Flachrohre 2 sitzen in Schlitzen 18, die in den Sammlern 5 und 6 vorgesehen sind. Seitenteile 15 bilden den oberen und unteren Abschluß des aus Flachrohren 2 und Wellrippen 4 bestehenden Paketes. Die Enden des Sammlers 6 sind mittels Platten 17 verschlossen. Der Sammler 5 besitzt einen Einlaßanschluß 19 und einen Auslaßanschluß 20. Das Kältemittel tritt gemäß dem Pfeil 21 in den Sammler 5 ein und strömt im Bereich der Kondensationszone K durch die Flachrohre 2 zum gegenüberliegenden Sammler 6, wie durch die Pfeile angedeutet wurde. Im Sammler 6 wird das Kältemittel umgelenkt, um durch die Flachrohre 2 der Unterkühlungszone U zum Sammler 5 zurückzuströmen und den Kondensator 1 gemäß Pfeil 22 zu verlassen. In den Flachrohren 2 befinden sich Einsätze 23. Sämtliche Einzelteile sind mittels Löten metallisch verbunden. Auch die Einsätze 23 sind über die Gesamtlänge der Flachrohre 2 im Inneren mit den Flachrohren verbunden, so daß einzelne Strömungskanäle 3 sehr geringen hydraulischen Durchmessers gebildet werden, die innerhalb der Flachrohre 2 voneinander abgeschottet sind. Im übrigen wird auf den Inhalt des EP 219 974 verwiesen.
Die Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Weiterbildung des Kondensators 1 im Prinzip und zwar lediglich eine Seite der Unterkühlungszone U. Die gegenüberliegende Seite kann identisch ausgebildet sein. Das unterste Flachrohr 2 der Unterkühlungszone U ist mit seiner Flachseite direkt mit der Flachseite 9 des Flachrohres 8 verbunden. Das Flachrohr 8 dient zur Kühlung des Lenkhilfeöles. Das Lenkhilfeöl tritt in den Sammelraum 23 ein, wie das die gestrichelten Pfeile andeuten, strömt durch die Strömungskanäle 10 des Flachrohres 8 und verläßt das Flachrohr 8 auf der gegenüberliegenden Seite, um dort über den nicht gezeichneten Sammelraum 23 in den Kreislauf zurückzufließen. Die Sammelräume 23 werden durch je eine Trennwand 12 vom Sammler 5 bzw. 6 abgetrennt. Die Trennwand 12 kann identisch mit der Trennwand 7 sein und in einem Schlitz eingefügt werden, um eine flüssigkeitsdichte Trennung zwischen Kältemittel und Öl herzustellen. Es versteht sich von selbst, daß die Sammelräume 23 geeignete Anschlüsse für das Ein-und Abführen des Öles aufweisen müssen, die jedoch ebenfall nicht zeichnerisch dargestellt worden sind. Die Wellrippen 4 zwischen den Flachrohren 2 weisen eine geringere Wellenhöhe auf als die Wellrippe 13, die zwischen dem Flachrohr 8 und dem Seitenteil 15 angeordnet ist. Der hydraulische Durchmesser der Strömungskanäle 3 in den Flachrohren 2 ist wesentlich kleiner als der hydraulische Durchmesser der Strömungskanäle 10 im Flachrohr 8. Darüber hinaus ist der kleine Durchmesser d des Flachrohres 8 wesentlich kleiner als der kleine Durchmesser der Flachrohre 2. Das Flachrohr 8 des Ausführungsbeispiels ist ein stranggepreßtes Mehrkammerrohr. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt das Flachrohr 8 einen Inneneinsatz. Die Enden 16 des Flachrohres 8 sind abgebogen worden, so daß sie am Seitenteil 15 anliegen, mit dem sie verlötet sind. Der Abstand a des Flachrohres 8 vom benachbarten Flachrohr 2 ist wesentlich größer als die Abstände a1 zwischen den Flachrohren 2. Die Enden des Flachrohres 8 befinden sich, gegebenenfalls gemeinsam mit den Enden des Seitenteiles 15, in einem Schlitz, der in den Sammlern 5 und 6 vorgesehen ist. Diese Verbindungsart entspricht der der Flachrohre 2 in den Schlitzen 18. Auf jeden Fall ist auch hier eine flüssigkeitsdichte Verbindung gewährleistet.
Die relativ niedrige Temperatur des Kältemittels im äußeren Flachrohr 2 bewirkt einen zusätzlichen Kühleffekt für das Lenkhilfeöl. Das wird durch die direkte metallische Verbindung des das Lenkhilfeöl führenden Flachrohres 8 mit dem das Kältemittel führende Flachrohr 2 erreicht.

Claims

Luftgekühlter Kondensator (1) der Parallelflußbauart als Bestandteil von Klimaanlagen in Fahrzeugen, der aus einer Vielzahl von Kondensator-Flachrohren (2) besteht, mit einer Vielzahl von diskreten Strömungswegen (3) relativ kleinen hydraulischen Durchmessers und mit zwischen den Kondensator-Flachrohren (2) angeordneten Wellrippen (4), wobei die Flachrohre (2) an beiden Enden in runden oder ovalen Sammlern (5; 6) münden, an denen zumindest ein Zufluß- und ein Abflußanschluß (19; 20) für das Kältemittel vorgesehen ist und bei dem zumindest einer der Sammler (5) in seinem Inneren eine Trennwand (7) aufweist, um den parallelen Fluß des Kältemittels von der Kondensationszone (K), gebildet durch eine oder mehrere Gruppen von Flachrohren (2), zur Unterkühlungszone (U), ebenfalls gebildet von einer oder mehreren Gruppen von Flachrohren (2), zu bewirken,
dadurch gekennzeichnet, daß
unmittelbar an das äußere Kondensator-Flachrohr (2) der Unterkühlungszone (U) mindestens ein Flachrohr (8) mit seiner einen Flachseite (9) metallisch verbunden angeordnet ist, das eine Vielzahl von Strömungskanälen (10) aufweist deren hydraulischer Durchmesser wesentlich größer ist als der der Kondensator-Flachrohre (2), wobei die andere Flachseite (11) des Flachrohres (8) metallisch mit einer Wellrippe (13) verbunden ist und daß das Flachrohr (8) mit seinen beiden Enden in gegenüberliegende Sammler (5;6) mündet, die über die Unterkühlungszone (U) hinaus verlängert sind und am Ende der Unterkühlungszone je eine zusätzliche Trennwand (12) aufweisen, um ein anderes Medium vom Kältemittel zu trennen.
Luftgekühlter Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (16) des in den Sammlern (5; 6) mündenden Flachrohres (8) einen größeren Abstand (a) zum Ende des äußeren Kondensator-Flachrohres (2) der Unterkühlungszone aufweist als der Abstand (a1) zwischen den anderen Kondensator-Flachrohren (2) und die Wellenhöhe der Wellrippen (4) dem Abstand (a1) entspricht sowie die Wellenhöhe der Wellrippe (13) gleich dem Abstand (a) ist.
Luftgekühlter Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden (16) des Flachrohres (8) nach außen abgekröpft sind.
Luftgekühlter Kondensator nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (10) innerhalb des Flachrohres (8) diskret sind oder untereinander in hydraulischer Verbindung stehen und daß der kleine Durchmesser (d) des Flachrohres (8) deutlich größer ist als der kleine Durchmesser der Kondensator-Flachrohre (2).
Luftgekühlter Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachrohr (8) ein Mehrkammer-Strangpreßrohr ist.
Luftgekühlter Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenlamelle in dem Flachrohr (8) angeordnet ist, die mit der Wandung des Flachrohres (8) metallisch verbunden ist.
Luftgekühlter Kondensator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachrohr (8) vorzugsweise zur Kühlung von Lenkhilfeöl vorgesehen ist.
Luftgekühlter Kondensator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Flachrohr (8) ein Seitenteil (15) verläuft, das mit der Wellrippe (13) sowie mit den abgekröpften Enden (16) des Flachrohres (8) metallisch verbunden ist, wobei die Enden des Seitenteiles (15) gemeinsam mit den Enden (16) des Flachrohres (8) in einer Öffnung (18) der Sammler (5; 6) stecken und dort dicht verbunden sind.
Luftgekühlter Kondensator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwände (12) eine an das Innere der Sammler (5;6) angepaßte Kontur aufweisen und in einem in den Sammlern (5; 6) vorgesehenen Schlitz einführbar sind, um darin dicht metallisch verbunden zu sein.
Luftgekühlter Kondensator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Unterkühlungszone (U) hinaus verlängerten Sammler (5; 6), Sammelräume (23) für das vorzugsweise Lenkhilfeöl bilden, wobei einer dieser Sammelräume (23) einen Zuflußanschluß und der andere einen Abflußanschluß besitzt.