EP1182334B1 - Kühleranordnung - Google Patents

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EP1182334B1
EP1182334B1 EP20010115149 EP01115149A EP1182334B1 EP 1182334 B1 EP1182334 B1 EP 1182334B1 EP 20010115149 EP20010115149 EP 20010115149 EP 01115149 A EP01115149 A EP 01115149A EP 1182334 B1 EP1182334 B1 EP 1182334B1
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EP
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inlet
outlet
cooler
coolers
pipes
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EP20010115149
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Michael Ehlers
Wolfgang Knecht
Daniela Welchner
Roland STRÄHLE
Jörg Soldner
Werner Zobel
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Modine Manufacturing Co
Original Assignee
Modine Manufacturing Co
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/04—Arrangements of liquid pipes or hoses
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P3/00—Liquid cooling
    • F01P3/18—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0246—Arrangements for connecting header boxes with flow lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01P3/00—Liquid cooling
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    • F01P2003/182—Arrangements or mounting of liquid-to-air heat-exchangers with multiple heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
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    • F28D2021/0091—Radiators
    • F28D2021/0094—Radiators for recooling the engine coolant

Definitions

  • the invention relates to a radiator arrangement, consisting of two headers each having coolers, for cooling various fluids, arranged in at least one row, the manifolds connecting flat tubes extending transversely to the fan axis of the radiator arrangement arranged inside the radial fan, with a front wall and a rear wall and with Inlet and outlet and with inlet and outlet pipes for fluid flowing through at least two radiators, which are connected to collection boxes.
  • the cooler arrangement is apparent from the previously unpublished patent application DE 199 50 753.8 of the applicant.
  • the inflow and outflow lines are relatively flat and therefore space-saving. They connect in the local Fig. 1, the two lateral and the bottom arranged radiator, which are there cooling liquid cooler.
  • the object of the invention is to design the cooler arrangement so that it is suitable for other application or connection conditions, the compact and space-saving design being retained and efficient heat exchange being able to take place in the coolers connected to the inlet and outlet lines.
  • the solution according to the invention is that one inlet or outlet at the back, preferably in a corner region of the rear wall, and the other inlet or outlet at the front, preferably in the diagonal corner region of the front wall, is arranged, wherein the length and the cross section of the inlet and outlet pipes is approximately the same for each connected cooler and the inlet and outlet pipes can be assembled in a modular manner.
  • the arrangement of the inlets and outlets ensures a uniform distribution of the amount of coolant on the radiator, without having to arrange regulation elements in the lines.
  • the length of the inlet and outlet lines to and from the coolers is at least about the same size.
  • the flow resistance is about the same, which means that all connected radiator receive approximately equal amounts of coolant and in all connected coolers are the same temperature differences between the cooling air and the cooling liquid, whereby an efficient heat exchange is achieved.
  • the inlet or outlet on the rear wall has two long supply or discharge lines for the entry or exit of two radiators and a short supply or discharge line to the third radiator and the inlet.
  • or drain on the front wall has a long supply or discharge line and two short supply or discharge lines, the length of the supply or discharge lines for all three coolers is about the same.
  • the radiator assembly is box-shaped and intended for motor vehicles. 1 and 2, the upper radiator 1, a charge air cooler and the two lateral radiator 2 and 4 and the lower radiator 3 of the radiator assembly can be seen, as well as an enclosed by the radiator assembly radial fan 7 with a fan axis V.
  • the radiator assembly has a front wall F and a rear wall R.
  • the flat tubes 8 of all radiators 1, 2, 3, 4 extend transversely to the fan axis V. They were shown in Fig. 1 only in the side cooler 2 partially.
  • On the rear wall R are inlet or outlet lines L and on the front wall F also.
  • the coolers 2, 3 and 4 are cooling liquid coolers, which are connected by means of the inlet and outlet lines L.
  • arrows 6 have been drawn, which indicate the flow direction of the lines L and the radiators 2, 3 in the flat tubes 8 .
  • the flat tubes 8 thus extend in the direction of the arrows 6 , which are shown in the radiators 2, 3 and 4, and thus transversely to the displacer axis V drawn in FIG. 1.
  • the inlet Z of the cooling liquid is arranged in the corner region E on the rear wall R.
  • the drain A is located in the diagonal corner region E on the front wall F.
  • the radiators 1, 2, 3 and 4 each have two headers 5, wherein two headers 5 of adjacent coolers 1 and 2, 2 and 3 and 4 and 1 form an edge of the cooler assembly where they are close together to complete the cooler assembly and thereby force the cooling air drawn by the radial fan 10 (Figure 7) between the flat tubes 8 to flow through the radiator.
  • the inlet or outlet lines L have an approximately rectangular cross-section. Their length is about the same - based on each individual cooler.
  • the vertical supply or discharge line L leads to the cooler 3 and the horizontal to the cooler 5.
  • the lengths of the supply or discharge lines L of these two coolers 3 and 5 are approximately equal. From Fig. 2 it is apparent that the longer curved line 12 is associated with the radiator 2 , so that a total of approximately equal line lengths for each radiator 2, 3, 4 are present.
  • the inflow or outflow lines L consist of straight duct sections 11, bent duct sections 12, elbows 13 and crosspieces 14 which are connected by means of connecting sleeves 15 . They are plugged together using seals 16 .
  • the straight and bent pipe sections 11; 12 are made of extruded aluminum profiles.
  • the manifold 13 and the cross pieces 14 are molded plastic parts. With such a configuration, any circuit variants, ie fluidic connections of several coolers, can be realized cost-effectively.
  • the lateral radiator 2 and the lower radiator 3 are connected by means of the supply and discharge lines L. These are also provided asdeckenkeitkühler.
  • the other side radiator 4 may, for. B. serve the oil cooling.
  • FIG. 3 The vertical line L in FIG. 3 leads to the lower cooler 3.
  • a crosspiece 14 (FIG. 7) is arranged at the inlet Z , so that the cooling liquid can also reach the lateral cooler 2 via a short line approach.
  • Fig. 4 shows that the longer, curved line 12 leads from the side radiator 2 to the outlet A.
  • An inlet or outlet Z, A is located in a corner region E of the rear wall R and the other inlet or outlet Z, A can be found in the diagonal corner region E of the front wall F.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühleranordnung, bestehend aus je zwei Sammelkästen aufweisenden Kühlern, zur Kühlung verschiedener Fluide, deren in mindestens einer Reihe angeordnete, die Sammelkästen verbindende Flachrohre quer zur Lüfterachse des im Inneren der Kühleranordnung angeordneten Radialventilators verlaufen, mit einer Frontwand und einer Rückwand sowie mit Zu - und Ablauf und mit Zu - und Ablaufleitungen für durch mindestens zwei Kühler strömendes Fluid, die an Sammelkästen angeschlossen sind.
    Die Kühleranordnung geht aus der bisher unveröffentlichten Patentanmeldung DE 199 50 753.8 der Anmelderin hervor.
    Die Zu - und Abflußleitungen sind dort relativ flach und damit platzsparend ausgebildet. Sie verbinden in der dortigen Fig. 1 die beiden seitlichen und den unten angeordneten Kühler, die dort Kühlflüssigkeitskühler sind. Der Ein - bzw. der Austritt der Zu - oder Abflußleitungen in bzw. aus dem Sammelkasten erfolgt dort über die Stirnseiten des Sammelkastens. Der Zulauf und der Ablauf der Kühlflüssigkeit befinden sich an der Rückwand. Mit einer solchen Ausbildung kann nicht allen Einsatz - bzw. Anschlußbedingungen entsprochen werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kühleranordnung so auszubilden, daß sie für andere Einsatz - bzw. Anschlußbedingungen geeignet ist, wobei die kompakte und raumsparende Gestalt erhalten bleiben soll und ein effizienter Wärmeaustausch in den mit den Zu - und Abflußleitungen verbundenen Kühlern stattfinden kann.
    Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der eine Zu - oder Ablauf an der Rückseite, vorzugsweise in einem Eckbereich der Rückwand, und der andere Zu- oder Ablauf an der Frontseite, vorzugsweise im dazu diagonalen Eckbereich der Frontwand, angeordnet ist, wobei die Länge und der Querschnitt der Zu - und Ablaufleitungen für jeden angeschlossenen Kühler etwa gleich ist und die Zu - und Ablaufleitungen baukastenartig zusammensteckbar sind.
    Die erfindungsgemäße Anordnung der Zu - und Abläufe gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Kühlmittelmenge auf die Kühler, ohne Regulierungselemente in den Leitungen anordnen zu müssen. Die Länge der Zu- und Ablaufleitungen zu und von den Kühlern ist zumindest etwa gleich groß. Somit sind die Strömungswiderstände etwa gleich, was dazu führt, daß alle angeschlossenen Kühler in etwa gleich große Kühlmittelmengen erhalten und in allen angeschlossenen Kühlern gleich große Temperaturunterschiede zwischen der Kühlluft und der Kühlflüssigkeit vorliegen, wodurch ein effizienter Wärmeaustausch erreicht ist.
  • Die erfindungsgemäße Kühleranordnung ist für verschiedenartige Anschlußvarianten geeignet, die einen Zu - oder Ablauf an der Frontwand und den anderen Zu - oder Ablauf an der Rückwand erfordern. Wegen der baukastenartigen Zusammensteckbarkeit der Zu - und Ablaufleitungen können unterschiedliche Schaltungsvarianten wirtschaftlich unter Verwendung vieler Gleichteile realisiert werden.
    Die Zu - oder Abflußleitungen weisen einen flachen, vorzugsweise rechteckigen, Querschnitt auf, wodurch die Kühleranordnung kompakt bleibt. Sie bestehen aus Krümmern, Muffen, T - Stücken und Kreuzstücken aus Kunststoff - Spritzguss und aus geraden und/oder gebogenen Leitungsabschnitten, vorzugsweise aus Aluminium, beispielsweise als Strangpressprofil hergestellt.
  • Gemäß Anspruch 4, der sich auf die Schaltungsvariante für drei Kühler bezieht, besitzt der Zu - oder Ablauf an der Rückwand zwei lange Zu - oder Ablaufleitungen zum Ein - oder Austritt zweier Kühler und eine kurze Zu - oder Ablaufleitung zum dritten Kühler und der Zu - oder Ablauf an der Frontwand besitzt eine lange Zu- oder Ablaufleitung und zwei kurze Zu - oder Ablaufleitungen, wobei die Länge der Zu -oder Ablaufleitungen für alle drei Kühler etwa gleich ist.
  • Im Gegensatz dazu schreibt Anspruch 5 für zwei Kühler vor, daß der Zu - oder Ablauf an der Rückwand eine lange und eine kurze Zu - oder Ablaufleitung aufweist und der Zu - oder Ablauf an der Frontwand ebenfalls, wobei die Länge der Zu - oder Ablaufleitungen zweier Kühler etwa gleich ist.
    Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen beschrieben, wozu auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird.
    Die Figuren zeigen folgendes:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht auf die Kühleranordnung schräg von hinten;
    Fig. 2
    eine Ansicht auf die Frontwand der Kühleranordnung aus Fig. 1;
    Fig. 3
    eine Ansicht auf die Rückwand eines zweiten Ausführungsbeispiels;
    Fig.4
    die zu Fig. 3 gehörende Ansicht auf die Frontwand;
    Fig.5
    perspektivische Ansicht, schräg von hinten, einer dritten Ausführung;
    Fig. 6
    die Ansicht der dritten Ausführung von vorne gesehen;
    Fig. 7
    ein T - Stück;
    Fig. 8
    zusammensteckbare Zu - oder Ablaufleitung;
  • Die Kühleranordnung ist kastenförmig ausgebildet und für Kraftfahrzeuge vorgesehen. In den Fig. 1 und 2 ist der obere Kühler 1, ein Ladeluftkühler und die beiden seitlichen Kühler 2 und 4 sowie der untere Kühler 3 der Kühleranordnung zu erkennen, sowie ein von der Kühleranordnung eingeschlossener Radialventilator 7 mit einer Ventilatorachse V. Die Kühleranordnung hat eine Frontwand F und eine Rückwand R. Die Flachrohre 8 sämtlicher Kühler 1, 2, 3, 4 verlaufen quer zur Ventilatorachse V. Sie wurden in Fig. 1 lediglich im seitlichen Kühler 2 teilweise eingezeichnet. An der Rückwand R befinden sich Zu - oder Ablaufleitungen L und an der Frontwand F ebenfalls. Die Kühler 2, 3 und 4 sind Kühlflüssigkeitskühler, die mittels der Zu - und Ablaufleitungen L verbunden sind. In den Fig. 1 und 2 wurden Pfeile 6 eingezeichnet, welche die Durchströmungsrichtung der Leitungen L und der Kühler 2, 3 in den Flachrohren 8 anzeigen. Die Flachrohre 8 verlaufen also in Richtung der in den Fig. in den Kühlern 2, 3 und 4 eingezeichneten Pfeile 6 und damit quer zur in Fig. 1 eingezeichneten Vertilatorachse V. Der Zulauf Z der Kühlflüssigkeit ist im Eckbereich E an der Rückwand R angeordnet. (Fig. 1) Der Ablauf A befindet sich im diagonalen Eckbereich E an der Frontwand F. (Fig. 2) Wie aus der Fig. ferner zu sehen ist, haben die Kühler 1, 2, 3 und 4 jeweils zwei Sammelkästen 5, wobei jeweils zwei Sammelkästen 5 benachbarter Kühler 1 und 2, 2 und 3 sowie 4 und 1 eine Kante der Kühleranordnung ausbilden, wo sie eng aneinanderliegen, um die Kühleranordnung abzuschließen und dadurch die vom Radialventilator 10 (Fig. 7) angesaugte Kühlluft zwingen, zwischen den Flachrohren 8 der Kühler hindurchzuströmen. Aus den Fig. 1 bis 6 sind die aneinanderliegenden Sammelkästen 5 zu erkennen. Die Zu - oder Ablaufleitungen L haben einen etwa rechteckigen Querschnitt. Ihre Länge ist etwa gleich - auf jeden einzelnen Kühler bezogen. In Fig. 1 führt die vertikale Zu - oder Ablaufleitung L zum Kühler 3 und die horizontale zum Kühler 5. Die Längen der Zu - oder Ablaufleitungen L dieser beiden Kühler 3 und 5 sind etwa gleich. Aus Fig. 2 geht hervor, daß die längere gebogene Leitung 12 dem Kühler 2 zugeordnet ist, so daß insgesamt für jeden Kühler 2, 3, 4 etwa gleiche Leitungslängen vorliegen.
  • Bezug nehmend auf die Fig. 1 bis 6 kann erkannt werden, daß die Zu- oder Abflußleitungen L aus geraden Leitungsabschnitten 11, aus gebogenen Leitungsabschnitten 12, aus Krümmern 13 und Kreuzstücken 14 bestehen, die mittels Anschlußmuffen 15 verbunden sind. Sie sind unter Verwendung von Dichtungen 16 zusammensteckbar. Die geraden und gebogenen Leitungsabschnitte 11; 12 bestehen aus stranggepreßten Aluminiumprofilen. Die Krümmer 13 sowie die Kreuzstücke 14 sind Kunststofformteile. Mit einer solchen Ausbildung lassen sich beliebige Schaltungsvarianten, d. h. strömungstechnische Verbindungen mehrerer Kühler, kostengünstig realisieren.
    In der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Schaltungsvariante ist der seitliche Kühler 2 und der untere Kühler 3 mittels der Zu - und Ablaufleitungen L verbunden. Diese sind ebenfalls als Kühlflüssigkeitskühler vorgesehen. Der andere seitliche Kühler 4 kann z. B. der Ölkühlung dienen. Die vertikale Leitung L in Fig. 3 führt zum unteren Kühler 3. Am Zulauf Z ist ein Kreuzstück 14 (Fig. 7) angeordnet, damit die Kühlflüssigkeit über einen kurzen Leitungsansatz auch zum seitlichen Kühler 2 gelangen kann. Die Fig. 4 zeigt, daß die längere, gebogene Leitung 12 vom seitlichen Kühler 2 zum Auslauf A führt. Auch hier sind die jedem Kühler 2 und 3 zugeordneten Längen der Zu - oder Ablaufleitungen L etwa gleich. Ein Zu - oder Ablauf Z, A ist in einem Eckbereich E der Rückwand R und der andere Zu - oder Ablauf Z, A ist im diagonalen Eckbereich E der Frontwand F zu finden. Diese allen Varianten gemeinsamen Merkmale besitzt auch das Ausführungsbeispiel aus den Fig. 5 und 6, bei dem die beiden seitlichen Kühler 2 und 4 miteinander verbunden sind. In Fig. 5 wurde die Rückwand R nicht gezeichnet und in Fig. 6 die Frontwand F ebenfalls weggelassen. Dadurch wird der Radialventilator 7, der sich im Inneren der Kühleranordnung befindet sichtbar.
    In Fig. 7 ist ein als Spritzgussteil herstellbares T -Stück 14 abgebildet und in Fig. 8 eine Zu - oder Ablaufleitung L. Das Kreuzstück hat einen runden Zu - oder Ablaufanschluß und drei flache Abzweige, die mittels der Muffen 16 (Fig.8) mit den Krümmern 13 oder den geraden 11 oder gebogenen Leitungsabschnitten 12 je nach Bedarf zusammengesteckt werden können. Dazu werden Dichtungen 16 verwendet.

Claims (5)

  1. Kühleranordnung bestehend aus je zwei Sammelkästen (5) aufweisenden, Kühlern (1, 2, 3, 4), zur Kühlung verschiedener Fluide, deren in mindestens einer Reihe angeordnete, die Sammelkästen (5) verbindende Flachrohre quer zur Ventilatorachse (V) des im Inneren der Kühleranordnung angeordneten Radialventilators (7) verlaufen, mit einer Frontwand (F) und einer Rückwand (R) sowie mit Zu - und Ablauf (Z; A) und Zu - und Ablaufleitungen (L) für durch mindestens zwei Kühler strömendes gleiches Fluid, die an Sammelkästen (5) angeschlossen sind,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der eine Zu - oder Ablauf (Z; A) an der Rückseite und der andere Zu - oder Ablauf (Z; A) an der Frontseite (F) angeordnet ist, wobei die Länge und der Querschnitt der Zu - und Ablaufleitungen (L) für jeden angeschlossenen Kühler etwa gleich ist und die Zu - und Ablaufleitungen (L) baukastenartig zusammensteckbar sind.
  2. Kühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Zu- oder Ablauf (Z; A) in einem Eckbereich (E) der Rückwand (R) angeordnet ist und der andere Zu - oder Ablauf (Z; A) im dazu diagonalen Eckbereich (E) der Frontwand (F).
  3. Kühleranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zu- oder Abflußleitungen (L) flachen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt, aufweisen und aus Krümmern (13), Muffen (15), T - Stücken und Kreuzstücken (14) aus Kunststoff - Spritzguss und aus geraden und/oder gebogenen Leitungsabschnitten (11; 12) aus Aluminium, beispielsweise aus Strangpressprofil, bestehen.
  4. Kühleranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu - oder Ablauf (Z, A) an der Rückwand (R) zwei lange Zu - oder Ablaufleitungen (L) zum Ein - oder Austritt zweier Kühler (3, 4) und eine kurze Zu - oder Ablaufleitung (L) zum dritten Kühler (2) aufweist und der Zu - oder Ablauf (Z, A) an der Frontwand (F) eine lange Zu - oder Ablaufleitung (L) und zwei kurze Zu - oder Ablaufleitungen (L) besitzt, wobei die Länge der Zu -oder Ablaufleitungen (L) für alle drei Kühler (2, 3, 4) etwa gleich ist.
  5. Kühleranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu - oder Ablauf (Z, A) an der Rückwand (R) eine lange und eine kurze Zu - oder Ablaufleitung (L) aufweist und der Zu - oder Ablauf (Z, A) an der Frontwand (F) ebenfalls, wobei die Länge der Zu - oder Ablaufleitungen (L) zweier Kühler (2, 4 oder 2, 3) etwa gleich ist.
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EP1182334A3 EP1182334A3 (de) 2003-10-15
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Also Published As

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EP1182334A3 (de) 2003-10-15
DE50112000D1 (de) 2007-03-22
DE10041795A1 (de) 2002-04-25
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