EP1717530B1 - Heat exchanger, more particularly rear evaporator for automotive vehicle - Google Patents
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- EP1717530B1 EP1717530B1 EP06005937.5A EP06005937A EP1717530B1 EP 1717530 B1 EP1717530 B1 EP 1717530B1 EP 06005937 A EP06005937 A EP 06005937A EP 1717530 B1 EP1717530 B1 EP 1717530B1
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- F28D1/047—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 the conduits being bent, e.g. in a serpentine or zig-zag
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- F28F9/0278—Header boxes; End plates with static flow control means, e.g. with means for uniformly distributing heat exchange media into conduits in the form of stacked distribution plates or perforated plates arranged over end plates
Description
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Heckverdampfer für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Aus der
Bei Heckverdampfern befindet sich häufig das Expansionsorgan vorn im Fahrzeug (z.B. im vorne liegenden Motorraum bzw. im Bereich der Kabinen-Spritzwand), so dass expandiertes Kältemittel im zweiphasigen Zustand über lange Leitungen, ggf. über 2 m, nach hinten zum Heckverdampfer geführt werden muss. Auf Grund der Länge der Leitung führt dies zu Problemen in Hinblick auf eine Entmischung der Gas- und Flüssigphase. Wird der Heckverdampfer überhitzt betrieben, so kann es bei herkömmlichen Bauformen dazu kommen, dass einzelne Stränge bevorzugt mit dem entmischten Gasanteil versorgt werden, so dass ein ungünstiges Temperaturprofil entstehen kann, wodurch die Leistung und der Wirkungsgrad des Heckverdampfers beeinträchtigt werden. Dies trifft beispielsweise auch im Falle einer Bauweise des Heckverdampfers gemäß der zuvor genannten
Eine ungleichmäßige Temperaturverteilung ist insbesondere bei den in der Regel relativ klein ausgebildeten Heckverdampfern (bspw. 10 cm hoch und 15 cm breit) unerwünscht, die insbesondere bei hochwertigen, mehrzonigen Klimaanlagen verwendet werden, wobei der Heckverdampfer der Kühlung zweier Zonen dient, da sie den Komfort der Insassen stark beeinträchtigen kann.An uneven temperature distribution is particularly undesirable in the generally relatively small designed Heckverdampfern (eg. 10 cm high and 15 cm wide), which are used in particular in high-quality, multi-zone air conditioning, the rear evaporator cooling the two zones, since they comfort can seriously affect the occupants.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager mit einem verbesserten Temperaturprofil zur Verfügung zu stellen, so dass auch bei einem am Wärmeübertragereintritt getrennt zweiphasig, d.h. nicht als feiner Nebel, vorliegenden Kältemittel eine möglichst gleichmäßige Temperaturverteilung sichergestellt werden kann.It is therefore an object of the invention to provide a heat exchanger with an improved temperature profile available, so that even when separated at the heat exchanger inlet two-phase, i. not as a fine mist, refrigerant present a uniform temperature distribution can be ensured.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a heat exchanger with the features of
Dazu wird ein Wärmeübertrager, insbesondere ein Heckverdampfer für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, der von Kältemittel durchströmbar ist, und der derart aufgebaut ist, dass der in den Wärmeübertrager einströmende Kältemittelstrom durch eine Verteileinrichtung auf genau zwei voneinander getrennte Stränge verteilt wird, derart, dass es zu keiner gegenseitigen Durchmischung des jeweils darin strömenden Kältemittelteilstroms kommt. Eine Zusammenführung der Kältemittelteilströme, insbesondere im Ausgangsbereich des Wärmeübertragers soll jedoch nicht ausgeschlossen werden. Diese Ausbildung ermöglicht insbesondere in Fällen, wenn das Kältemittel in einem zweiphasigen, entmischten Zustand am Verdampfereingang vorliegt, eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Wärmeübertrager hinweg, und damit auch eine möglichst große Kälteleistung bei geringen Abmessungen des Wärmeübertragers. Bei anderen Verdampfern führt ein solches zweiphasiges, entmischtes Kältemittel üblicherweise zu einem stark uneinheitlichen Temperaturprofil. Durch die gleichmäßige Kältemittelverteilung kann also der Komfort der hinteren Kraftfahrzeug-Insassen deutlich erhöht werden, wobei die Maßnahmen hierfür sehr kostengünstig sind. Das gesagte gilt insbesondere für R744 (Kohlendioxid) als Kältemittel, da es sich gezeigt hat, dass hier die Temperaturverteilung besonders gut homogenisiert werden kann.For this purpose, a heat exchanger, in particular a rear evaporator for a motor vehicle is proposed, which is flowed through by refrigerant, and which is constructed such that the refrigerant flowing into the heat exchanger refrigerant flow through a distributor to exactly two from each other separated strands is distributed, such that there is no mutual mixing of each flowing therein refrigerant partial flow. A combination of the refrigerant partial streams, in particular in the output region of the heat exchanger should not be excluded. This configuration makes it possible, in particular in cases when the refrigerant is in a two-phase, segregated state at the evaporator inlet, a uniform temperature distribution across the heat exchanger, and thus also the largest possible cooling capacity with small dimensions of the heat exchanger. In other evaporators, such a two-phase, demixed refrigerant usually leads to a highly non-uniform temperature profile. By the uniform distribution of refrigerant so the comfort of the rear vehicle occupants can be significantly increased, the measures for this are very inexpensive. The above applies in particular to R744 (carbon dioxide) as a refrigerant, since it has been shown that the temperature distribution can be homogenized particularly well here.
Der Erfindung folgend ist ein Wärmeübertrager vorgesehen, insbesondere ein Heckverdampfer für ein Kraftfahrzeug, mit Rohren und einem Sammelkasten, der eine Verteilerplatte, ein Umlenkblech und eine Bodenplatte umfasst, in welchem die Rohre mit mindestens einem ihrer Enden enden, und der von Kältemittel durchströmbar ist, wobei der Sammelkasten genau eine Öffnung in der Verteilerplatte aufweist, durch welche Kältemittel in den Sammelkasten gelangt und direkt nach welcher der Kältemittelstrom auf genau zwei Stränge verteilt wird. Die gleichmäßige Kältemittelverteilung in Folge der einen Öffnung in der Verteilerplatte, die mit einer Einspritz-Verteileröffnung in dem danach angeordneten Umlenkblech vorgesehen ist, ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung des Kältemittels, insbesondere auch, wenn das Kältemittel in einem zweiphasigen, entmischten Zustand vorliegt, der bei anderen Verdampfern zu einem stark uneinheitlichen Temperaturprofil führt. Durch die gleichmäßige Kältemittelverteilung wird also der Komfort der hinteren Kraftfahrzeug-Insassen deutlich erhöht, wobei die Maßnahmen hierfür sehr kostengünstig sind. Das gesagte gilt insbesondere für R744 (Kohlendioxid) als Kältemittel, da es sich gezeigt hat, dass hier die Temperaturverteilung besonders gut homogenisiert werden kann.According to the invention, a heat exchanger is provided, in particular a rear evaporator for a motor vehicle, with pipes and a collecting box, which comprises a distributor plate, a deflecting plate and a bottom plate, in which the tubes end with at least one of their ends, and which can be flowed through by refrigerant, wherein the collecting box has exactly one opening in the distributor plate, through which refrigerant passes into the collecting box and immediately after which the refrigerant flow is distributed to exactly two strands. The uniform refrigerant distribution due to the one opening in the distributor plate, which is provided with an injection distributor opening in the subsequently arranged baffle, allows a uniform distribution of the refrigerant, in particular even if the refrigerant is in a two-phase, segregated state, in others Evaporate to a strong inconsistent temperature profile leads. Due to the uniform distribution of refrigerant so the comfort of the rear vehicle occupants is significantly increased, the measures for this are very inexpensive. The above applies in particular to R744 (carbon dioxide) as a refrigerant, since it has been shown that the temperature distribution can be homogenized particularly well here.
Die an die Öffnung in der Verteilerplatte anschließende Einspritz-Verteileröffnung ist H-förmig ausgebildet. Diese Form ermöglicht auf besonders einfache und kostengünstige Weise eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Kältemittels auf die beiden Stränge.The injection distributor opening adjoining the opening in the distributor plate is H-shaped. This form allows in a particularly simple and cost-effective manner a uniform distribution of the refrigerant on the two strands.
Das Umlenkblech weist bevorzugt nicht nur eine H-förmige Einspritz-Verteileröffnung sondern auch mehrere H-förmige Öffnungen zur Umlenkung des Kältemittelstroms von einem Rohr zum benachbarten Rohr auf. Durch die H-förmige Ausgestaltung wird das Kältemittel bei jedem Umlenken im Sammelkasten vermischt, so dass das Temperaturprofil über die Flachrohre selbst sehr gleichmäßig ist.The baffle preferably has not only an H-shaped injection manifold opening but also a plurality of H-shaped openings for deflecting the flow of refrigerant from one pipe to the adjacent pipe. Due to the H-shaped configuration, the refrigerant is mixed with each deflection in the collecting box, so that the temperature profile on the flat tubes itself is very even.
Bevorzugt weist auch das Umlenkblech eine H-förmige Kältemittelauslass-Öffnung auf, welche nach der entsprechenden Öffnung in der Verteilerplatte angeordnet ist und durch die das Kältemittel aus dem Sammelkasten gesaugt wird. Die symmetrische Ausgestaltung der Auslassöffnung unterstützt ein gleichmäßiges Temperaturprofil.The baffle preferably also has an H-shaped refrigerant outlet opening, which is arranged after the corresponding opening in the distributor plate and through which the refrigerant is sucked out of the collecting box. The symmetrical design of the outlet opening supports a uniform temperature profile.
Die H-förmige Öffnung ist zur Lenkung und Optimierung der Strömung mit abgerundeten Ecken ausgebildet.The H-shaped opening is designed to guide and optimize the flow with rounded corners.
Die H-förmige Öffnung ist bevorzugt an ihren Schenkelenden abgerundet ausgebildet, wobei sich die Breite des Schenkels etwas erweitert. Der Schenkel selbst endet bevorzugt gerade.The H-shaped opening is preferably formed rounded at its leg ends, wherein the width of the leg slightly widened. The leg itself preferably ends straight.
Die H-förmige Öffnung weist bevorzugt eine Schenkelbreite auf, die etwa der Breite der Querverbindung zwischen den beiden Schenkeln entspricht. Diese Ausgestaltung ermöglicht zum Einen eine gute Vermischung des Kältemittels im Bereich der Umlenkung und zum Anderen ermöglicht sie eine ausreichend belastbare Ausgestaltung und Anlötbarkeit des Umlenkblechs.The H-shaped opening preferably has a leg width which corresponds approximately to the width of the transverse connection between the two legs. On the one hand, this embodiment enables a good mixing of the refrigerant in the region of the deflection and, on the other hand, it enables a sufficiently resilient design and solubility of the deflection plate.
Der Wärmeübertrager ist bevorzugt zweireihig ausgebildet, wobei er vorzugsweise auch sehr klein gebaut ist.The heat exchanger is preferably designed in two rows, wherein it is preferably also built very small.
Um ein möglichst gleichmäßiges Temperaturprofil und einen guten Wirkungsgrad des Wärmeübertragers zu ermöglichen, ist die Einspritz-Verteileröffnung - in Strömungsrichtung der den Wärmeübertrager durchströmenden Luft gesehen - vorzugsweise in der letzten Rohrreihe angeordnet. Entsprechend ist die Auslassöffnung gegenüberliegend auf der anderen Seite, d.h. in der - in Strömungsrichtung der den Wärmeübertrager durchströmenden Luft gesehen - ersten Rohrreihe angeordnet.In order to enable the most uniform possible temperature profile and a good efficiency of the heat exchanger, the injection manifold opening - seen in the flow direction of the heat exchanger through the air flowing - preferably arranged in the last row of tubes. Accordingly, the outlet opening is opposite on the other side, i. in the - viewed in the flow direction of the heat exchanger through the air flowing - arranged first row of tubes.
Der Wärmeübertrager ist, um ein möglichst gleichmäßiges Temperaturprofil zu erhalten, vorzugsweise spiegelbildlich zur Mittelquerachse und/oder punktsymmetrisch zur Mittelachse ausgebildet, wobei - im Falle einer hierfür ungeeigneten Rohranzahl - die entsprechenden Ein- und Auslassöffnungen auch jeweils um eine Reihe versetzt angeordnet sein können. Bei einer a-symmetrischen Luftanströmung kann es jedoch auch vorteilhaft sein, eine unterschiedliche Weglänge der beiden Stränge, durch welche dias Kältemittel den Wärmeübertrager durchströmt, vorzusehen. Entsprechendes gilt auch in anderen Fällen, z.B. wenn aufgrund der Verdampferbreite oder aufgrund der Einbaugegebenheiten keine symmetrische Aufteilung möglich ist.The heat exchanger is, in order to obtain a uniform temperature profile as possible, preferably mirror images to the central transverse axis and / or point symmetrical to the central axis formed, wherein - in the case of an unsuitable number of tubes - the corresponding inlet and outlet openings can also be arranged offset by one row. In the case of an a-symmetrical air inflow, however, it may also be advantageous to provide a different path length of the two strands through which the refrigerant flows through the heat exchanger. The same applies in other cases, for example, if due to the evaporator width or due to the installation conditions no symmetrical division is possible.
Das Einspritzrohr und/oder das Saugrohr sind vorzugsweise mit dem Wärmeübertrager verlötet, wodurch sich eine Komplettlösung mit möglichst wenig Löt-/Verbindungsstellen ergibt. Das Verlöten - einschließlich des Sammelkastens - kann in einem Schritt erfolgen, so dass die Herstellungskosten minimiert werden können.The injection tube and / or the suction tube are preferably soldered to the heat exchanger, resulting in a complete solution with as few soldering / connecting points. The soldering - including the collecting box - can be done in one step, so that the manufacturing costs can be minimized.
Die Anschlussstellen für das Einspritz- und Saugrohr sind vorzugsweise mittig bezüglich der Breite des Wärmeübertragers an demselben angeschlossen. Dabei verlaufen vorzugsweise zumindest eines, besonders beide Rohre parallel zur Luftströmungsrichtung.The connection points for the injection and suction pipe are preferably connected to the same center with respect to the width of the heat exchanger. In this case, preferably at least one, in particular both tubes run parallel to the direction of air flow.
Im Kältemittelkreislauf ist vorzugsweise CO2 als Kältemittel vorgesehen, jedoch kann auch ein beliebiges anderes Kältemittel verwendet werden.In the refrigerant circuit, CO 2 is preferably provided as the refrigerant, but any other refrigerant may be used.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit mehreren Varianten unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- eine Ansicht eines Heckverdampfers mit Expansionsventil, Einspritzrohr und Saugrohr,
- Fig. 2
- eine Seitenansicht des Heckverdampfers von
Fig. 1 mit Expansionsventil, Einspritzrohr und Saugrohr, - Fig. 3
- eine Ansicht von unten auf den Heckverdampfer von
Fig. 1 mit Expansionsventil, Einspritzrohr und Saugrohr, - Fig. 4
- eine Ansicht des Einspritzrohres,
- Fig. 5
- eine Ansicht von unten auf das Einspritzrohr von
Fig. 4 , - Fig. 6
- eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts entlang der Linie VI-VI von
Fig. 4 ,
- Fig. 7
- eine Detailansicht des Bereichs VII von
Fig. 6 , - Fig. 8
- eine Darstellung eines Schnitts entlang der Linie Vlll-Vlll von
Fig. 7 , - Fig. 9
- eine Ansicht des Saugrohrs,
- Fig. 10
- eine Ansicht von unten auf das Saugrohr von
Fig. 9 , - Fig. 11
- eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts entlang der Linie XI-XI von
Fig. 10 , - Fig. 12
- eine Detailansicht des Bereichs XII von
Fig. 11 , - Fig. 13
- eine Darstellung eines Schnitts entlang der Linie XIII-XIII von
Fig. 12 , - Fig. 14
- eine Draufsicht auf die Verteilerplatte des Heckverdampfers von
Fig. 1 , - Fig. 15
- einen Schnitt entlang der Linie XV-XV von
Fig. 14 , - Fig. 16
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech des Heckverdampfers von
Fig. 1 , - Fig. 17
- eine Detailansicht des Bereichs XVII von
Fig. 16 , - Fig. 18
- eine Seitenansicht des Umlenkblechs von
Fig. 16 , - Fig. 19
- eine Draufsicht auf die Bodenplatte des Heckverdampfers von
Fig. 1 , - Fig. 20
- eine Seitenansicht der Bodenplatte von
Fig. 19 , - Fig. 21
- eine Ansicht der Anschlüsse einer Variante eines Heckverdampfers mit einer Breite von zwölf Flachrohren,
- Fig. 22
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech des Heckverdampfers von
Fig. 21 mit durch Pfeilen angedeutetem Strömungsverlauf, - Fig. 23
- eine erste Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer von
Fig. 21 , - Fig. 24
- eine zweite Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer von
Fig. 21 , - Fig. 25
- eine dritte Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer von
Fig. 21 , - Fig. 26
- eine Ansicht der Anschlüsse einer zweiten Variante eines Heckverdampfers mit einer Breite von zwölf Flachrohren,
- Fig. 27
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech des Heckverdampfers von
Fig. 26 mit durch Pfeilen angedeutetem Strömungsverlauf, - Fig. 28
- eine erste Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer von
Fig. 26 , - Fig. 29
- eine zweite Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer von
Fig. 26 , - Fig. 30
- eine dritte Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer von
Fig. 26 , - Fig. 31
- eine Ansicht der Anschlüsse einer dritten Variante eines Heckverdampfers mit einer Breite von zwölf Flachrohren,
- Fig. 32
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech des Heckverdampfers von
Fig. 31 mit durch Pfeilen angedeutetem Strömungsverlauf, - Fig. 33
- eine Ansicht der Anschlüsse einer Variante eines Heckverdampfers mit einer Breite von zehn Flachrohren,
- Fig. 34
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech des Heckverdampfers von
Fig. 33 mit durch Pfeilen angedeutetem Strömungsverlauf, - Fig. 35
- eine Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer von
Fig. 33 , - Fig. 36
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech eines Heckverdampfers mit einer Breite von acht Flachrohren mit durch Pfeilen angedeutetem Strömungsverlauf,
- Fig. 37
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech eines Heckverdampfers mit einer Breite von acht Flachrohren mit durch Pfeilen angedeutetem Strömungsverlauf gemäß einer Anschlussvariante bezüglich des Heckverdampfers von
Fig. 36 , - Fig. 38
- eine Ansicht der Anschlüsse einer Variante eines Heckverdampfers mit zwölf Flachrohren, bei dem die beiden Stränge unterschiedlich lang sind,
- Fig. 39
- eine Draufsicht auf das Umlenkblech des Heckverdampfers von
Fig. 38 , - Fig. 40
- eine weitere Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer,
- Fig. 41
- eine
Fig. 40 entsprechende Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer mit umgekehrter Durchströmungsrichtung, - Fig. 42
- eine weitere Variante der Anschlüsse für den Heckverdampfer,
- Fig. 43
- eine perspektivische Ansicht des Umlenkblechs,
- Fig. 44
- eine Detailansicht eines Ausschnitts des Umlenkblechs von
Fig. 43 , - Fig. 45
- eine perspektivische Ansicht der Bodenplatte, und
- Fig. 46
- eine perspektivische Ansicht der Verteilerplatte.
- Fig. 1
- a view of a rear evaporator with expansion valve, injection pipe and intake manifold,
- Fig. 2
- a side view of the rear evaporator of
Fig. 1 with expansion valve, injection pipe and intake manifold, - Fig. 3
- a view from below of the rear evaporator of
Fig. 1 with expansion valve, injection pipe and intake manifold, - Fig. 4
- a view of the injection tube,
- Fig. 5
- a view from below of the injection pipe of
Fig. 4 . - Fig. 6
- an enlarged view of a section along the line VI-VI of
Fig. 4 .
- Fig. 7
- a detailed view of the area VII of
Fig. 6 . - Fig. 8
- a representation of a section along the line VIII-VIII of
Fig. 7 . - Fig. 9
- a view of the suction tube,
- Fig. 10
- a view from below of the suction pipe of
Fig. 9 . - Fig. 11
- an enlarged view of a section along the line XI-XI of
Fig. 10 . - Fig. 12
- a detailed view of the area XII of
Fig. 11 . - Fig. 13
- a representation of a section along the line XIII-XIII of
Fig. 12 . - Fig. 14
- a plan view of the distributor plate of the rear evaporator of
Fig. 1 . - Fig. 15
- a section along the line XV-XV of
Fig. 14 . - Fig. 16
- a plan view of the baffle of the rear evaporator of
Fig. 1 . - Fig. 17
- a detailed view of the area XVII of
Fig. 16 . - Fig. 18
- a side view of the baffle of
Fig. 16 . - Fig. 19
- a plan view of the bottom plate of the rear evaporator of
Fig. 1 . - Fig. 20
- a side view of the bottom plate of
Fig. 19 . - Fig. 21
- a view of the connections of a variant of a rear evaporator with a width of twelve flat tubes,
- Fig. 22
- a plan view of the baffle of the rear evaporator of
Fig. 21 with flow path indicated by arrows, - Fig. 23
- a first variant of the connections for the rear evaporator of
Fig. 21 . - Fig. 24
- a second variant of the connections for the rear evaporator of
Fig. 21 . - Fig. 25
- a third variant of the connections for the rear evaporator of
Fig. 21 . - Fig. 26
- a view of the connections of a second variant of a rear evaporator with a width of twelve flat tubes,
- Fig. 27
- a plan view of the baffle of the rear evaporator of
Fig. 26 with flow path indicated by arrows, - Fig. 28
- a first variant of the connections for the rear evaporator of
Fig. 26 . - Fig. 29
- a second variant of the connections for the rear evaporator of
Fig. 26 . - Fig. 30
- a third variant of the connections for the rear evaporator of
Fig. 26 . - Fig. 31
- a view of the connections of a third variant of a rear evaporator with a width of twelve flat tubes,
- Fig. 32
- a plan view of the baffle of the rear evaporator of
Fig. 31 with flow path indicated by arrows, - Fig. 33
- a view of the connections of a variant of a rear evaporator with a width of ten flat tubes,
- Fig. 34
- a plan view of the baffle of the rear evaporator of
Fig. 33 with flow path indicated by arrows, - Fig. 35
- a variant of the connections for the rear evaporator of
Fig. 33 . - Fig. 36
- a plan view of the baffle of a rear evaporator with a width of eight flat tubes with flow indicated by arrows,
- Fig. 37
- a plan view of the baffle of a rear evaporator with a width of eight flat tubes with flow indicated by arrows according to a connection variant with respect to the rear evaporator of
Fig. 36 . - Fig. 38
- a view of the connections of a variant of a rear evaporator with twelve flat tubes, in which the two strands are of different lengths,
- Fig. 39
- a plan view of the baffle of the rear evaporator of
Fig. 38 . - Fig. 40
- another variant of the connections for the rear evaporator,
- Fig. 41
- a
Fig. 40 corresponding variant of the connections for the rear evaporator with reverse flow direction, - Fig. 42
- another variant of the connections for the rear evaporator,
- Fig. 43
- a perspective view of the baffle,
- Fig. 44
- a detailed view of a section of the baffle of
Fig. 43 . - Fig. 45
- a perspective view of the bottom plate, and
- Fig. 46
- a perspective view of the distributor plate.
Ein Wärmeübertrager 1, vorliegend ein Heckverdampfer eines Kraftfahrzeugs, der über ein Einspritzrohr 2 und ein Saugrohr 3 mit einem Expansionsorgan 4 verbunden ist, weist gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Sammelkasten 5 und eine Mehrzahl von zweireihig angeordneten, U-förmig gebogenen Flachrohren 6 auf. Der Sammelkasten 5 weist eine Verteilerplatte 7 mit je einer Öffnung 8 mit nach außen leicht überstehendem Rand 9 für das Einspritzen und Absaugen des Kältemittels mit Hilfe des Einspritzrohres 2 bzw. des Saugrohres 3, ein mit der Verteilerplatte 7 verlötetes Umlenkblech 10 und eine mit dem Umlenkblech 10 verlötete Bodenplatte 11 mit einer Mehrzahl von langlochförmigen Öffnungen 12 auf, in welche die Enden der Flachrohre 6 eingeführt sind.A
Das Einspritzrohr 2 ist an seinem Ende mit einem Verschlussdeckel 13 verschlossen. Der Kältemittelaustritt aus dem Einspritzrohr 2 in den Wärmeübertrager 1 ist in Form genau einer Bohrung 14 vorgesehen, die in der Fügenaht des Rohres angeordnet ist und einen Bohrungsdurchmesser aufweist, der kleiner als der Innendurchmesser des Einspritzrohres 2 ist (vgl.
Das Saugrohr 3 ist entsprechend dem Einspritzrohr 2 ausgebildet und bezüglich der Verteilerplatte 7 angeordnet, jedoch weist die Bohrung 14 am Ende des Saugrohres 3 einen Bohrungsdurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des Saugrohres 3 entspricht (vgl.
Das Einspritzrohr 2 wie auch das Saugrohr 3 sind vorliegend direkt mit der Verteilerplatte 7 fest verbunden, wofür der jeweilige nach außen leicht überstehende Rand 9 der Öffnungen 8 in der Verteilerplatte 7 in die entsprechende Bohrung 14 im jeweiligen Rohr ragt. Hierbei entspricht die Höhe des Randes etwa der Rohrwandstärke.The
Alternativ können die Rohre auch in die Verteilerplatte mit ihren Enden eingeführt sein oder kann eine mehrteilige Ausführungsform vorgesehen sein, wobei in diesem Fall der mit der Verteilerplatte fest verbundene oder ggf. auch einstückig ausgebildete Teil in Hinblick auf seine Funktion noch als ein Teil des Einspritzrohres bzw. Saugrohres bezeichnet wird.Alternatively, the tubes can also be introduced into the distributor plate with their ends or can be provided a multi-part embodiment, in which case the firmly connected to the distributor plate or possibly also integrally formed part in terms of its function as a part of the injection tube or Suction tube is called.
Im Folgenden wird das Umlenkblech 10 näher erläutert. Die Funktion des Umlenkblechs 10 ist in erster Linie die Umlenkung des von einem Flachrohr 6 ausströmenden Kältemittels zum benachbarten Flachrohr 6, wobei das Kältemittel zusätzlich gemischt werden soll, damit ein möglichst gleichmäßiges Temperaturprofil vorliegt. Dies erfolgt vorliegend innerhalb der Reihen mit Hilfe der zweireihig angeordneten H-förmigen Öffnungen 15 im Umlenkblech 10. Prinzipiell wäre jedoch auch eine andere Ausgestaltung der Öffnungen 15, die nur der Umlenkung von einem Flachrohr 6 zum benachbarten Flachrohr 6 und ggf. auch der Ausleitung aus den letzten zwei durchströmten Flachrohren 6 in das Saugrohr 3 dienen, möglich. Auf Grund der in Folge der hohen Drücke erforderlichen Festigkeit ist jedoch eine H-förmige Ausgestaltung besonders vorteilhaft.In the following, the
An beiden längsseitigen Enden des Umlenkblechs 10 ist jeweils eine langlochartig ausgebildete Öffnung 16 vorgesehen, welche sich in ihrer Länge über beide Reihen von H-förmigen Öffnungen 15 erstreckt und das Kältemittel von einer Reihe in die andere Reihe leitet (siehe
Die H-förmige Ausgestaltung einer Einspritz-Verteiferöffnung 15a, die gegenüber dem Kältemitteleinlass der Verteilerplatte 7 angeordnet ist, entspricht vorliegend exakt derjenigen der anderen Öffnungen 15, wobei genau diese Ausgestaltung in Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung des Kältemittels auf die beiden Stränge besonders vorteilhaft ist. Vorliegend ist auch die dem Kältemittelauslass der Verteilerplatte 7 gegenüberliegende Auslassöffnung 15b des Umlenkblechs 10 entsprechend ausgebildet.The H-shaped configuration of an injection Verteiferöffnung 15 a, which is arranged opposite to the refrigerant inlet of the
Die H-Form der Öffnungen 15, 15a und 15b weist abgerundete Kanten in allen Bereichen auf, wobei die Enden der Schenkel mit nach außen überstehenden Abrundungen versehen sind, so dass die Schenkelbreite an den Enden etwas vergrößert ist (vgl.
Der vorliegende Heckverdampfer weist, wie allgemein üblich, im Verhältnis zu üblichen Verdampfern, wie sie für frontseitige Kraftfahrzeugklimaanlagen verwendet werden, verringerte Abmessungen auf. Während übliche Abmessungen für Frontverdampfer im Bereich von 180 mm bis 310 mm für die Breite, 180 mm bis 260 mm für die Höhe und 40 mm bis 50 mm für die Tiefe liegen, weist der vorliegende Verdampfer eine Breite von 130 mm und eine Höhe von 130 mm bei einer Tiefe von 40 mm auf. Es sind jedoch alle Werte im Bereich von 100 mm bis 160 mm, insbesondere 110 mm bis 150 mm, besonders 120 mm bis 140 mm für Höhe und/oder Breite des Heckverdampfers besonders günstig.The present rear evaporator has, as is common practice, compared to conventional evaporators, as used for front-side motor vehicle air conditioners, reduced dimensions. While conventional front evaporator dimensions are in the range of 180 mm to 310 mm for the width, 180 mm to 260 mm for the height, and 40 mm to 50 mm for the depth, the present evaporator has a width of 130 mm and a height of 130 mm at a depth of 40 mm. However, all values in the range of 100 mm to 160 mm, in particular 110 mm to 150 mm, especially 120 mm to 140 mm for height and / or width of the rear evaporator are particularly favorable.
Die
Die
In den
In den
Die
Wie aus sämtlichen zuvor beschriebenen Varianten ersichtlich, ist die Einspritz-Verteileröffnung 15a bevorzugt in Luftströmungsrichtung gesehen in zweiter (bzw. der hintersten) Reihe angeordnet, die Auslassöffnung 15b jedoch in der ersten Reihe. Dies ermöglicht eine Optimierung der Kühlleistung.As can be seen from all the variants described above, the
Der Wärmeübertrager gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auf Betriebsdrücke von vorliegend 90 bar, mindestens jedoch 50 bar, ausgelegt (Prüfdruck vorliegend 160 bar), so dass als Kältemittel insbesondere auch R744, also CO2, verwendet werden kann.The heat exchanger according to the embodiment described above is at operating pressures of 90 bar here, but at least 50 bar, designed (test pressure in this case 160 bar), so that in particular R744, ie CO 2 , can be used as a refrigerant.
In der
Gemäß der Darstellung von
Beliebige andere Anordnungen der Einspritz- und Saugrohre sind möglich, wobei jedoch eine (möglichst) mittige Anordnung der Anschlussstellen in Hinblick auf eine gleichmäßige Temperaturverteilung vorteilhaft ist.Any other arrangements of the injection and suction pipes are possible, but a (possible) central arrangement of the connection points in terms of a uniform temperature distribution is advantageous.
Im Folgenden wird das Umlenkblech 10 und dessen Funktion im Sammelkasten 5 näher erläutert. Die Funktion des Umlenkblechs 10 ist in erster Linie die Umlenkung des von einem Flachrohr 6 ausströmenden Kältemittels zum benachbarten Flachrohr 6, wobei das Kältemittel zusätzlich gemischt werden soll, damit ein möglichst gleichmäßiges Temperaturprofil vorliegt. Dies erfolgt vorliegend innerhalb der Reihen mit Hilfe der zweireihig angeordneten H-förmigen Öffnungen 15 im Umlenkblech 10, wobei das Kältemittel durch einen Schenkel der H-förmigen Öffnung 15 ein-, durch den Verbindungssteg über- und durch den zweiten Schenkel der H-förmigen Öffnung 15 wieder in das benachbarte U-förmig gebogene Flachrohr 6 ausströmt. An beiden längsseitigen Enden des Umlenkblechs 10 ist jeweils eine langlochartig ausgebildete Öffnung 16 vorgesehen, welche sich in ihrer Länge über beide Reihen von H-förmigen Öffnungen 15 erstreckt und das Kältemittel von einer Reihe in die andere Reihe leitet.In the following, the
Prinzipiell wäre jedoch auch eine andere Ausgestaltung der Öffnungen 15, die nur der Umlenkung von einem Flachrohr 6 zum benachbarten Flachrohr 6 und ggf. auch der Ausleitung aus den letzten zwei durchströmten Flachrohren 6 in das Saugrohr dienen, möglich. Auf Grund der in Folge der hohen Drücke erforderlichen Festigkeit ist jedoch eine H-förmige Ausgestaltung besonders vorteilhaft.In principle, however, would also be another embodiment of the
Die H-förmige Ausgestaltung einer Einspritz-Verteileröffnung 15a, die gegenüber dem Kältemitteleinlass der Verteilerplatte 7 angeordnet ist, entspricht vorliegend exakt derjenigen der anderen Öffnungen 15, wobei genau diese Ausgestaltung in Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung des Kältemittels auf die beiden Stränge besonders vorteilhaft ist. Vorliegend ist auch die dem Kältemittelauslass der Verteilerplatte 7 gegenüberliegende Auslassöffnung 15b des Umlenkblechs 10 entsprechend ausgebildet.The H-shaped configuration of an
Die H-Form der Öffnungen 15, 15a und 15b weist abgerundete Kanten in allen Bereichen auf, wobei die mittig angeordneten Enden der Schenkel mit nach außen überstehenden Abrundungen versehen sind, so dass die Schenkelbreite an den Enden etwas vergrößert ist (vgl.
Der vorliegende Heckverdampfer weist, wie allgemein üblich, im Verhältnis zu üblichen Verdampfern, wie sie für frontseitige Kraftfahrzeugklimaanlagen verwendet werden, verringerte Abmessungen auf. Während übliche Abmessungen für Frontverdampfer im Bereich von 180 mm bis 310 mm für die Breite, 180 mm bis 260 mm für die Höhe und 40 mm bis 50 mm für die Tiefe liegen, weist der vorliegende Wärmeübertrager eine Breite von 130 mm und eine Höhe von 130 mm bei einer Tiefe von 40 mm auf. Es sind jedoch alle Werte im Bereich von 100 mm bis 160 mm, insbesondere 110 mm bis 150 mm, besonders 120 mm bis 140 mm für Höhe und/oder Breite des Heckverdampfers besonders günstig.The present rear evaporator has, as is common practice, compared to conventional evaporators, as used for front-side motor vehicle air conditioners, reduced dimensions. While conventional front evaporator dimensions range from 180 mm to 310 mm for the width, 180 mm to 260 mm for the height and 40 mm to 50 mm for the depth, the present heat exchanger has a width of 130 mm and a height of 130 mm at a depth of 40 mm. However, all values in the range of 100 mm to 160 mm, in particular 110 mm to 150 mm, especially 120 mm to 140 mm for height and / or width of the rear evaporator are particularly favorable.
Der Wärmeübertrager gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auf Betriebsdrücke von vorliegend 90 bar, mindestens jedoch 50 bar, ausgelegt (Prüfdruck vorliegend 160 bar), so dass als Kältemittel insbesondere auch R744, also CO2, verwendet werden kann.The heat exchanger according to the embodiment described above is at operating pressures of 90 bar here, but at least 50 bar, designed (test pressure in this case 160 bar), so that in particular R744, ie CO 2 , can be used as a refrigerant.
Der Wärmeübertrager gemäß dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auf Betriebsdrücke von vorliegend 90 bar, mindestens jedoch 50 bar, ausgelegt (Prüfdruck vorliegend 160 bar), so dass als Kältemittel insbesondere auch R744, also CO2, verwendet werden kann.The heat exchanger according to the embodiment described above is at operating pressures of 90 bar here, but at least 50 Bar, designed (test pressure in this case 160 bar), so that in particular R744, ie CO 2 , can be used as a refrigerant.
Claims (12)
- A heat exchanger, in particular a rear evaporator for a motor vehicle, with tubes (6) and a collecting tank (5) which comprises a distributor plate (7), a baffle (10) and a bottom plate (11), in which the tubes (6) terminate with at least one of their ends, and which can be flowed through by refrigerant, characterised in that the collecting tank (5) has exactly one opening (8) in the distributor plate (7) through which refrigerant passes into the collecting tank (5) and directly after which the refrigerant flow is distributed between exactly two strands, wherein the refrigerant is evenly distributed between exactly two strands, wherein a distributor injection opening (15a) is formed in the baffle (10) and wherein the distributor injection opening (15a) adjacent to the opening (8) is H-shaped, wherein the two strands are respectively formed by at least one of the tubes (6) to which the refrigerant can be supplied via the common H-shaped distributor injection opening (15a).
- The heat exchanger according to claim 1, characterised in that the baffle (10) has several H-shaped openings (15) for redirecting the refrigerant flow from one of the tubes (6) to the adjacent tube (6).
- The heat exchanger according to one of the preceding claims, characterised in that the baffle (10) has an H-shaped refrigerant outlet opening (15b).
- The heat exchanger according to one of claims 2 to 3, characterised in that the H-shaped openings (15, 15a, 15b) are formed with rounded corners.
- The heat exchanger according to one of claims 2 to 4, characterised in that the H-shaped openings (15, 15a, 15b) are rounded on their leg ends, wherein the width of the leg expands.
- The heat exchanger according to one of claims 2 to 5, characterised in that the H-shaped openings (15, 15a, 15b) have a leg width which corresponds to the width of the cross connection between the two legs.
- The heat exchanger according to one of the preceding claims, characterised in that the heat exchanger is formed in two rows.
- The heat exchanger according to one of the preceding claims, characterised in that the distribution injection opening (15a), as seen in the flow direction of the air flowing through the heat exchanger, is arranged in the last tube row.
- The heat exchanger according to one of the preceding claims, characterised in that exactly one refrigerant outlet opening (15b) is provided, which, as seen in the flow direction of the air flowing through the heat exchanger, is arranged in the first tube row.
- The heat exchanger according to one of the preceding claims, characterised in that the heat exchanger (1) is formed inversely to the central transverse axis and/or point-symmetrically to the central axis.
- The heat exchanger according to one of the preceding claims, characterised in that an injection tube (2) and/or a suction tube (3) is soldered to the heat exchanger (1).
- The heat exchanger according to claim 11, characterised in that the connection points of the injection tube (2) and/or of the suction tube (3) are centrally connected to the heat exchanger (1) with respect to the width thereof.
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