EP2049859A1 - Kraftfahrzeugklimaanlage, wärmeübertrager, insbesondere heizkörper, für eine derartige kraftfahrzeugeklimaanlage sowie verfahren zum betreiben eines wärmeübertragers einer kraftfahrzeugklimaanlage - Google Patents

Kraftfahrzeugklimaanlage, wärmeübertrager, insbesondere heizkörper, für eine derartige kraftfahrzeugeklimaanlage sowie verfahren zum betreiben eines wärmeübertragers einer kraftfahrzeugklimaanlage

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EP2049859A1
EP2049859A1 EP07801424A EP07801424A EP2049859A1 EP 2049859 A1 EP2049859 A1 EP 2049859A1 EP 07801424 A EP07801424 A EP 07801424A EP 07801424 A EP07801424 A EP 07801424A EP 2049859 A1 EP2049859 A1 EP 2049859A1
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EP
European Patent Office
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coolant
heat exchanger
tube
box
air
Prior art date
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EP07801424A
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English (en)
French (fr)
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EP2049859B1 (de
Inventor
Matthias Traub
Frederik GÖTZ
Christoph Walter
Michael Kohl
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Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP2049859B1 publication Critical patent/EP2049859B1/de
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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
    • F28D1/053—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 straight
    • F28D1/0535—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 straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • 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
    • F28F9/0202—Header boxes having their inner space divided by partitions
    • F28F9/0204—Header boxes having their inner space divided by partitions for elongated header box, e.g. with transversal and longitudinal partitions
    • 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
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0091—Radiators
    • F28D2021/0096—Radiators for space heating

Definitions

  • Automotive air conditioning system heat exchanger, in particular radiator, for such a motor vehicle air conditioning system and method for
  • the invention relates to an automotive air conditioning system, a heat exchanger, in particular radiator, for such a motor vehicle air conditioning system, and a method for operating a heat exchanger of a motor vehicle air conditioning system.
  • Heat exchangers are often designed so that when a deflection of the gas or fluid takes place in the interior of the tubes in the depth, the flow direction of the heat exchanger flowing through the air over the entire heat exchanger network is the same.
  • volume flow is deflected on the inside of a heat exchanger in depth, this is done in hitherto known embodiments throughout the heating network throughout.
  • the direction of flow of the air through the heat exchanger network in the known heat exchangers is such that the volume flow in the interior of the tubes with respect to the air flow through is or produces a cross-counterflow.
  • This is also thermodynamically appropriate, since the air in this way in the embodiment as a radiator highest or a high or in the embodiment as an evaporator reaches the lowest or a low desired outlet temperature.
  • the invention is based on the object to provide a powerful heat exchanger, in particular a powerful heat exchanger, which can be used as a radiator for an air conditioning system of a motor vehicle.
  • a heat exchanger device for a motor vehicle air conditioning system which is designed, for example, as a radiator device for a motor vehicle air conditioning system.
  • the heat transfer device has a first coolant box and a second coolant box spaced from this first coolant box.
  • the heat exchanger device has a multiplicity of tubes, which are designed, for example, as flat tubes and by means of which the first coolant box and the second coolant box are fluidically connected. It can be provided that these tubes, which may be formed in particular as flat tubes, are aligned parallel to each other. It can be provided that the each other opposite end faces of these flat tubes are open and formed between these end faces a respective continuous, straight channel in the tubes.
  • the flat tubes are arranged relative to one another such that they form tube interstices for an air flow.
  • corrugated ribs are provided in such intermediate tube spaces.
  • the arrangement of the tubes thus forms a tube block or is formed by the arrangement of tubes and corrugated fins a tube / rib block.
  • the coolant boxes with the tubes connecting these coolant boxes are for the formation of a - in an air flow of the given in a first portion of the pipe or tube / fin block pipe interspaces and at the same time oppositely directed air flow in a second section of this Rohroder tube / Rib block given pipe interstices - in these two sections, ie formed in the first and in the second section, each acting on the cross-countercurrent principle heat exchanger.
  • the tubes or flat tubes may also have a plurality of channels formed parallel to each other.
  • the tubes or flat tubes can for example be arranged so that they form a (flat) tube row. It can also be provided that the tubes or flat tubes are arranged so that they form a plurality of mutually parallel (flat) rows of tubes.
  • the heat exchanger is designed so that coolant flows into one of the two coolant boxes flows from this through pipes or flat tubes in the other of the two coolant boxes, is deflected there and flows through pipes or flat tubes back into the first coolant box, which it then leaves through appropriate outlet openings.
  • the tubes or flat tubes are arranged relative to one another such that they form tube interspaces for an air flow.
  • corrugated ribs are provided in such pipe interstices.
  • a plurality of rows of tubes or channel rows are provided, it may be provided that separate corrugated ribs are provided for each of these rows of tubes or channels, or it may be provided that common corrugated ribs are provided for these rows of tubes or channels.
  • all inlet ports, one or more of which are provided in an expedient embodiment, and all outlets, of which one or more are also provided in an expedient design, are arranged on the same coolant box or in the same Open coolant box.
  • the heat exchanger is designed so that the media flowing through it cause at least in one section a cross counterflow and in at least one section a cross flow.
  • the heat exchanger is designed so that, despite differently oriented air flow, it does not cause or can effect both a cross countercurrent and a crosscurrent flow.
  • At least one of the two coolant boxes is divided in an advantageous embodiment by means of one or more partitions into several chambers.
  • the number of inlet nozzles deviates from the number of outlet nozzles.
  • at least the connecting pieces, of which two or more are provided, lead into different chambers separated from one another by means of partitions.
  • a given in the width direction imaginary or physical (eg dividing wall) level is given in the (first) coolant tank, wherein at least two of these nozzles of the same type, so two outlet nozzle or two inlet nozzles, on different Sides of this imaginary or physical level are provided. It can also be provided that this plane is formed by a (longitudinal) partition wall, which is the case in an advantageous embodiment.
  • Such a (longitudinal) partition wall may extend continuously over the entire width of the respective coolant box.
  • a plurality of longitudinal dividing walls are provided, which lie in the same plane, but are arranged offset from one another within this plane, and in particular are offset relative to one another in the width direction.
  • the heat exchanger or radiator is traversed in opposite directions of air. This is especially so that different, each flowing into the depth of the heat exchanger air currents are given, which are oriented differently.
  • appropriate air-guiding means may be provided which, for example - e.g. when integrated into an air conditioning system - can be provided by a ducting system.
  • a motor vehicle air conditioning system which has a heat exchanger according to the invention.
  • This heat exchanger is advantageously designed as a radiator.
  • the system of coolant boxes and tubes or flat tubes is thereby flowed through by a coolant, wherein the heat transfer between the coolant and the air takes place both in the first section and in the second section of the pipe or pipe / rib block according to the cross-countercurrent principle ,
  • the heat transfer between the coolant and the air takes place in a third, different from the first portion and the second portion portion of the pipe or tube / fin block on the cross-flow principle.
  • This third section may be traversed in the direction of air, in which the air flows through the first section, or in the direction in which the air flows through the second section, or in different sections in opposite or opposite directions.
  • the third section is preferably located between the first and second sections.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a heat exchanger according to the invention, which may be part of an exemplary air conditioning system according to the invention, in a schematic representation;
  • FIG. 2 shows the design according to FIG. 1 in a partially exploded view
  • FIGS. 3 a to 3 c show a second exemplary embodiment of a heat exchanger according to the invention which is similar to the first exemplary embodiment
  • Part of an exemplary air conditioning system according to the invention can, in a schematic representation. 1 to 3c show an exemplary inventive heat exchanger devices 1 (in short: heat exchanger 1), which is designed here in each case as a radiator device 1 (in short: radiator 1), in various schematic views.
  • This radiator 1 is part of an exemplary, inventive air conditioning system in an advantageous embodiment.
  • Such an exemplary air conditioning system according to the invention can, for example, in addition to the radiator 1 shown by way of example in FIGS. 1 to 3 have an evaporator.
  • such an air conditioner additionally has a condenser. It may also be provided that such an air conditioning system has an expansion valve.
  • the heating element 1 is arranged in a preferred embodiment downstream of the evaporator. Alternatively, however, it can also be provided that the radiator is arranged parallel to the evaporator or is connected.
  • the radiator 1 has a first - in the figures upper - coolant box 10, and a second - lower in the figures - coolant box 12.
  • the first coolant box 10 is connected to the second coolant box 12 via a plurality of tubes 14, here as flat tubes are formed.
  • These flat tubes 14 may for example be folded or welded or made in other ways.
  • the flat tubes are formed in this embodiment as two-chamber tubes or as two-channel tubes. For example, they can consist of two single or one combined tube. This is in particular such that they form two channels, in particular two continuously extending substantially straight extending channels 16,18.
  • the first, here upper coolant box 10 of the two coolant boxes 10, 12 here has a longitudinal partition wall 20, which extends here over the entire width of the first coolant box 10 and the interior of this coolant box 10. In the first - here upper - coolant box 10, two transverse partitions 22, 24 are also provided.
  • the two transverse dividing walls 22, 24 extend on opposite sides of the longitudinal dividing wall 20.
  • the transverse dividing walls 20, 24 extend essentially parallel to each other. Seen transverse to their extension direction or in the width or longitudinal direction of the first coolant box 10, the two transverse partition walls 22, 24 are arranged offset from one another.
  • the longitudinal partition wall 20 is here designed and arranged such that it respectively separates the two chambers 16, 18 of the flat tubes 14 from each other. It is provided that the flat tubes 14 form a row of tubes 60. It is further provided that the channels 18 of the flat tubes 14 form a channel row 62 and the respective other channels 16 of the flat tubes 14 form a further channel row 64.
  • the longitudinal dividing wall 20 is aligned such that it runs between the channel row 64 formed by the channels 16 and the channel row 62 formed by the channels 18 or separates these two channel rows 62, 64 from one another.
  • a plurality of longitudinal dividing walls 20 arranged in series with a respective intermediate space in their longitudinal direction can also be provided.
  • a first longitudinal dividing wall is provided, which extends substantially from a location lying in the longitudinal or width direction of the first coolant box 10 substantially or at least to the position at which the first transverse partition wall 22 is provided, and that another longitudinal partition wall is provided in this widthwise direction spaced from the first longitudinal partition wall extending from the widthwise longitudinal end of this first coolant box 10 at least to the position, where the second transverse partition 24 is given.
  • the coolant boxes 10, 12 each have a tube bottom 34 and 38 and a lid 36 and 40, respectively. This is so here that the tube plate 34 on or on or in the lid 36 on one side of this cover 36 on or on or is attached and the tube sheet 38 in or on or on one side of the Cover 40 on or set up.
  • the tube plates 34 and 38 each have openings, here slot-shaped openings, for receiving a respective end of the flat tubes 14, so that the corresponding flat tubes 14 are inserted with their ends in the corresponding openings of the tubesheets.
  • the tubesheets 34 and 38 are soldered to the covers 36 and 40 associated therewith and the flat tubes 14 inserted into the tubesheets 34 and 38 are respectively soldered to these tubesheets 34 and 38, respectively.
  • the respective tube sheet 34 or 36 may also be omitted, and instead at the corresponding, the respective coolant box 10 and 12 facing side, the respective ends of Flat tubes 14 can be widened for a flat abutment.
  • the adjoining flat tubes or flat tube end portions can be soldered together.
  • tube interspaces 42 are formed for an air flow. It can be provided that 42 corrugated ribs are provided in these tube interspaces; such corrugated fins can be soldered, for example, with the respective adjacent tubes or flat tubes 14.
  • Flowing air is indicated schematically in the figures by the arrows 44, which have transverse strips on the side facing away from their arrowhead.
  • the coolant flow is indicated schematically in the figures and by the arrows 46 by way of example.
  • the flat tubes 14 are substantially aligned so that the respective planes spanned by them are located parallel to each other.
  • the radiator 1 also has a plurality of openings 48, 50, 52, via which coolant can flow into the radiator 1 or from the radiator 1 or should, or wherein this takes place during operation.
  • this is such that the openings 48, 50 are openings for the inflow of coolant and the opening 52 is an opening for the outflow of coolant.
  • connecting pieces 54, 56, 58 are formed in the region of the openings 48, 50, 52 or for these openings 48, 50, 52.
  • the connecting piece 54 is associated with the opening 48 for the inflow of coolant
  • the connecting piece 56 of the opening 50 for the inflow of coolant and the connecting piece 58 of the opening 52 for the outflow of coolant.
  • the radiator device 1 has two inlets 70, 72 or two inlet openings 48, 58 or two connecting pieces 54, 56 for an inflow of coolant and a drain 68 or an opening 52 for the Outflow of coolant or a connection piece 58 for the flow of coolant.
  • the number of inlets 70, 72 or inlet openings 48, 50 or connecting pieces 54, 56 for the inflow of coolant which is "two" here by way of example, thus deviates from the number of outlets 68 or drainage openings 52 or connection piece 58 for the flow of coolant, which is "one" here by way of example.
  • the second coolant box 12 is used in particular or in particular for a deflection of the coolant.
  • the coolant in the second coolant box 12 is deflected in depth.
  • a certain deflection takes place in the width in the radiator device 1, which is particularly due to the fact that the two transverse partitions 22, 24 are arranged offset in the longitudinal direction or width direction of the first coolant tank 1 in the first coolant box.
  • the second coolant box 12 in the embodiments shown in the figures is free of partitions arranged in its interior, i. In particular, free from longitudinal and transverse partitions.
  • the heat exchanger or radiator 1 or its tube or tube / fin block 66 is flowed through during operation of air, partially in a first flow direction and partially in a second, the first opposite Flow direction flows. This is in particular such that in the width direction of the radiator 1, two-in particular adjacent-regions are formed, which are flowed through in opposite directions in the operation of air.
  • a correspondingly suitable means for generating and / or directing air for an air flow through the radiator is provided, which is such that air the pipe block or pipe / rib block 66 in two different areas opposite flows through each other.
  • a device may include one or more means for generating an airflow, such as fans, and / or means for directing air. It can be provided that the relative speed of the flow menden air to the device or to the heat exchanger 1 by the movement of a motor vehicle, in which this heat exchanger 1 is installed, is effected, and the addressed device thus has only means for directing or guiding air.
  • These means for directing or guiding air can be formed, for example, by a type of duct system which is part of an air conditioning system.
  • the air caused by the airstream or these forming air can be directed on the one hand, that it flows through the radiator from the "front" in a section and flows through the mentioned radiator 1 in another section of "back".
  • the different flow directions of the air in the region of the radiator 1 in the manner of a series connection are interconnected such that the air flows through the radiator 1 first in one direction and then in the other, opposite direction.
  • the air flowing through the radiator 1 in different directions is connected in the manner of a parallel connection, so that parallel flowing air streams in operation flow through the heat exchanger 1 in opposite directions.
  • the radiator 1 is divided so that up to the middle of the heating network, the air flows in one direction and mirror-symmetrically on the other side the air flows through the radiator 1 opposite.
  • a different type of division may be given, in particular an asymmetric type of division.
  • the division of the areas through which air flows in different directions or opposite directions are adapted to individual conditions or requirements of the intended use.
  • such a radiator 1 has an inlet and two processes.
  • the respective coolant outlet 68 or the opening 52 for the outflow of coolant or the connecting piece 58 for the discharge of coolant in the longitudinal direction or width direction of the radiator 1 between the two inlets 70th , 72 or inlet openings 48, 58 or connecting piece 54, 56 is arranged for an inlet of coolant.
  • flat tubes are not supplied with coolant via the connecting pieces 54, 56 over the entire width of the radiator.
  • two transverse partitions 22, 44 in the first, here upper, coolant box 10 additionally provided.
  • the already mentioned connecting piece 58 for the outflow of coolant which can also be referred to as drain pipe 58, is arranged between the two transverse walls 22, 24, viewed in the longitudinal direction or width direction of the heat exchanger 1.
  • This outlet pipe 58 is here arranged so that it extends in the depth direction of the heat exchanger 1 via the longitudinal partition wall 20 so that it or the opening thus formed in chambers 26, 28 opens, which are arranged on different sides of the longitudinal partition wall 20.
  • the respective same flat tube associated channels or chambers is in the region which is located in the width direction between the two transverse partition walls 22, 24, the flow direction in these two channels 16, 18 and chambers equal. As can be seen in FIG. 2, the direction of flow in the area addressed is such that it is directed in the direction of the downcomer.
  • the flow direction in the two chambers or channels 16, 18 of the respective flat tubes 14 is different or the direction of flow in the in the depth arranged flat tubes opposite.
  • the accumulated flat tube cross-section, which is traversed before the coolant leaves the radiator 1 is greater than the accumulated flat tube cross-section, which is flowed through, after coolant has entered the radiator 1 is.
  • the flat tube cross section through which the first coolant box 10 flows into the second coolant box 12 when coolant flows is less than the accumulated flat tube cross section through which coolant flows from the second coolant box 12 into the first coolant box 10 ,
  • the invention provides the basis for a large number of advantages, some of which are to be explained below by way of example, wherein it should be noted that not all of the embodiments according to the invention achieve all or more or at least one of these advantages got to. It is a cross counterflow allows, which is thermodynamically better than a DC cross-flow, in spite of different air flow direction. This in turn allows for higher performance. Furthermore, a variable distribution over the heat exchanger network is made possible, in particular adapted to the air flow. Moreover, no additional space of the heat exchanger is necessary. In known devices some areas are cross-connected in the DC cross, which represents a performance penalty in contrast to the cross countercurrent.
  • the heat exchangers explained with reference to the figures can be used for all possible heat exchangers, provided that a deflection takes place at depth.
  • volumetric flow in the interior of the air direction is adapted in such a way that there is always cross countercurrent or, if appropriate, sections of additional crossflow.
  • the designs of a heat exchanger 1 shown in FIGS. 1 to 3c can be designed, for example, as a soldering construction. For example, they can be solder-plated and soldered in a soldering oven during production.
  • heat exchangers 1 shown in the figures are used for carrying out an exemplary method according to the invention. can be. From the above description, there are also developments of such a method according to the invention.

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Description

Kraftfahrzeugklimaanlage, Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper, für eine derartige Kraftfahrzeugklimaanlage sowie Verfahren zum
Betreiben eines Wärmeübertragers einer Kraftfahrzeugklimaanlage
Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugklimaanlage, einen Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper, für eine derartige Kraftfahrzeugklimaanlage, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmeübertragers einer Kraftfahr- zeugklimaanlage.
Wärmeübertrager sind häufig so ausgelegt, dass dann, wenn eine Umlenkung des Gases bzw. Fluids im Inneren der Rohre in der Tiefe erfolgt, die Strömungsrichtung der den Wärmeübertrager durchströmenden Luft, über das gesamte Wärmeübertragernetz gleich ist.
Wird der Volumenstrom auf der Innenseite eines Wärmeübertragers in der Tiefe umgelenkt, so geschieht dies bei bisher bekannten Ausführungsformen über das gesamte Heiznetz durchgängig.
In der Regel ist die Strömungsrichtung der Luft durch das Wärmeübertragernetz in den bekannten Wärmeübertragern so, dass der Volumenstrom im Inneren der Rohre bezüglich der durchströmten Luft eine Kreuzgegenströmung darstellt bzw. bewirkt. Dies ist auch thermodynamisch zweckmäßig, da die Luft auf diese Art und Weise bei der Ausgestaltung als Heizkörper die höchste bzw. eine hohe oder bei der Ausgestaltung als Verdampfer die geringste bzw. eine geringe gewünschte Austrittstemperatur erreicht.
Für bestimmte Anwendungsfälle kann es allerdings zweckmäßig oder gar notwendig sein, den Wärmeübertrager, speziell das Wärmeübertragernetz, "aufzuteilen" und unter unschiedlichen Luftrichtungen zu durchströmen.
Ein Beispiel für eine solche Ausgestaltung ist in der DE 100 57 039 A1 (vgl. insbesondere Fig. 3) offenbart. Bei derartigen Ausgestaltungen sind einige Bereiche des Wärmeübertragers im Kreuzgleichstrom verschaltet und andere Bereiche des Wärmeübertragers im Kreuzgegenstrom verschaltet.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen leistungsfähigen Wärmeübertrager zu schaffen, und zwar insbesondere einen leistungsfähigen Wärmeübertrager, welcher sich als Heizkörper für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs einsetzen lässt.
Erfindungsgemäß wird nun ein Wärmeübertrager gemäß Anspruch 1 oder gemäß Anspruch 4 vorgeschlagen. Eine erfindungsgemäße Klimaanlage ist Gegenstand des Anspruchs 12. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 14. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird nun insbesondere eine Wärmeübertrager-Vorrichtung für eine Kraftfahrzeugklimaanlage vorgeschlagen, die beispielsweise als Heizkörper-Vorrichtung für eine Kraftfahrzeugklimaanlage ausgebildet ist. Die Wärmeübertrager-Vorrichtung weist einen ersten Kühlmittelkasten und einen von diesem ersten Kühlmittelkasten beabstandeten zweiten Kühlmittelkasten auf. Ferner weist die Wärmeübertrager-Vorrichtung eine Vielzahl von Rohren auf, die beispielsweise als Flachrohre ausgebildet sind und mittels welchen der erste Kühlmittelkasten und der zweite Kühlmittelkasten strömungstechnisch verbunden sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass diese Rohre, die insbesondere als Flachrohre ausgebildet sein können, parallel zueinander ausgerichtet sind. Es kann vorgesehen sein, dass die einander gegenüberliegenden Stirnseiten dieser Flachrohre offen ausgebildet sind und zwischen diesen Stirnseiten ein jeweils durchgehender, gerader Kanal in den Rohren ausgebildet wird.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Flachrohre so zueinander angeordnet sind, dass sie Rohrzwischenräume für eine Luftdurchströmung ausbilden. In zweckmäßiger Weiterbildung ist vorgesehen, dass in derartigen Rohrzwischenräumen Wellrippen vorgesehen sind. Die Anordnung der Rohre bildet somit einen Rohr-Block bzw. wird von der Anordnung von Rohren und Wellrippen ein Rohr/Rippen-Block gebildet.
Die Kühlmittelkästen mit den diese Kühlmittelkästen strömungstechnisch verbindenden Rohren sind für die Bildung eines - bei einer Luftdurchströmung der in einem ersten Abschnitt des Rohr- oder Rohr/Rippenblockes ge- gebenen Rohrzwischenräume und einer zeitgleich hierzu entgegengesetzt gerichteten Luftdurchströmung der in einem zweiten Abschnitt dieses Rohroder Rohr/Rippenblockes gegebenen Rohrzwischenräume - in diesen beiden Abschnitten, d.h. im ersten und im zweiten Abschnitt, jeweils nach dem Kreuzgegenstrom-Prinzip wirkenden Wärmeübertragers ausgebildet.
Die Rohre bzw. Flachrohre können auch mehrere parallel zueinander ausgebildete Kanäle aufweisen.
Die Rohre bzw. Flachrohre können beispielsweise so angeordnet sein, dass sie eine (Flach-)Rohrreihe ausbilden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Rohre bzw. Flachrohre so angeordnet sind, dass sie mehrere parallel zueinander angeordnete (Flach-)Rohrreihen ausbilden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Wärmeübertrager so gestaltet, dass Kühlmittel in den einen der beiden Kühlmittelkästen zuströmt, von diesem über Rohre bzw. Flachrohre in den anderen der beiden Kühlmittelkästen strömt, dort umgelenkt wird und über Rohre bzw. Flachrohre zurück in den ersten Kühlmittelkasten strömt, den es dann durch entsprechende Austrittsöffnungen verlässt. - A -
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Rohre bzw. Flachrohre so zueinander angeordnet sind, dass sie Rohrzwischenräume für eine Luftdurch- strömung ausbilden. In zweckmäßiger Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in derartigen Rohrzwischenräumen Wellrippen vorgesehen sind.
Sofern mehrere Rohrreihen oder Kanalreihen vorgesehen sind, kann vorgesehen sein, dass für jede dieser Rohr- oder Kanalreihen separate Wellrippen vorgesehen sind, oder es kann vorgesehen sein, dass für diese Rohr- oder Kanalreihen gemeinsame Wellrippen vorgesehen sind.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sämtliche Zulaufstutzen, von denen in zweckmäßiger Ausgestaltung einer oder mehrere vorgesehen sind, und sämtliche Ablaufstutzen, von denen in zweckmäßiger Aus- gestaltung ebenfalls einer oder mehrere vorgesehen sind, an dem gleichen Kühlmittelkasten angeordnet sind bzw. in den gleichen Kühlmittelkasten münden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Wärmeübertrager so ausgebildet ist, dass die ihn durchströmenden Medien zumindest in einem Abschnitt einen Kreuzgegenstrom bewirken und in zumindest in einem Abschnitt einen Kreuzstrom. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass der Wärmeübertrager so ausgebildet ist, dass er trotz unterschiedlich orientierter Luftdurchströmung nicht sowohl einen Kreuzgegenstrom als auch einen Kreuzgleichstrom bewirkt bzw. bewirken kann.
Zumindest einer der beiden Kühlmittelkästen ist in vorteilhafter Ausgestaltung mittels einer oder mehrerer Trennwände in mehrere Kammern unterteilt. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass die Anzahl der Zulaufstutzen von der Anzahl der Ablaufstutzen abweicht. Insbesondere bei einer solchen Ausgestaltung, bei der die Anzahl der Zulaufstutzen von der Anzahl der Ablaufstutzen abweicht und bei der sämtliche dieser Stutzen in den gleichen Kühlmittelkasten münden, ist zwangsläufig vorgesehen, dass entweder wenigstens zwei Ablaufstutzen oder wenigstens zwei Zulaufstutzen vorgesehen sind. In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass zumindest die Stutzen, von denen zwei oder mehr vorgesehen sind, in unterschiedliche, mittels Trennwänden voneinander abgetrennte Kammern münden.
In vorteilhafter Weiterbildung ist dabei vorgesehen, dass eine in Breitenrichtung gegebene gedachte oder körperliche (z.B. Trennwand) Ebene in dem (ersten) Kühlmittelkasten gegeben ist, wobei zumindest zwei dieser Stutzen der gleichen Art, also zwei Ablaufstutzen bzw. zwei Zulaufstutzen, auf unter- schiedlichen Seiten dieser gedachten oder körperlichen Ebene vorgesehen sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass diese Ebene von einer (Längs- )Trennwand gebildet wird, was in vorteilhafter Ausgestaltung der Fall ist.
Eine solche (Längs-)Trennwand kann sich durchgehend über die gesamte Breite des betreffenden Kühlmittelkastens erstrecken.
Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Längstrennwände vorgesehen sind, die in der gleichen Ebene liegen, allerdings innerhalb dieser Ebene versetzt zueinander angeordnet sind, und zwar insbesondere in Breitenrich- tung versetzt zueinander angeordnet sind.
Der Wärmeübertrager bzw. Heizkörper wird in entgegengesetzten Richtungen von Luft durchströmt. Dies ist insbesondere so, dass unterschiedliche, jeweils in die Tiefe des Wärmeübertragers strömende Luftströme gegeben sind, die unterschiedlich orientiert sind. Zum entsprechenden Leiten können entsprechende Luftleitmittel vorgesehen sein, die beispielsweise - z.B. bei Integration in eine Klimaanlage - durch ein Kanalsystem bereitgestellt werden können.
Erfindungsgemäß ist ferner eine Kraftfahrzeugklimaanlage vorgesehen, die einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager aufweist. Dieser Wärmeübertrager ist dabei vorteilhafter Weise als Heizkörper ausgebildet. Ferner wird ein Verfahren zum Betreiben eines Wärmeübertragers einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, wie Heizkörper einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, vorgeschlagen, bei dem der Rohr- bzw. Rohr/Rippen-Block in einem ersten Abschnitt von Luft in einer ersten Richtung und in einem vom ersten Ab- schnitt verschiedenen zweiten Abschnitt von Luft in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung durchströmt wird. Das System aus Kühlmittelkästen und Rohren bzw. Flachrohren wird dabei von einem Kühlmittel durchströmt, wobei die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Luft sowohl im ersten Abschnitt als auch im zweiten Abschnitt des Rohr- bzw. Rohr/Rippen-Block nach dem Kreuzgegenstrom-Prinzip erfolgt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Luft in einem dritten, vom ersten Abschnitt und vom zweiten Abschnitt verschiedenen Abschnitt des Rohr- bzw. Rohr/Rippen-Blocks nach dem Kreuzstrom-Prinzip erfolgt. Dieser dritte Abschnitt kann dabei in der Richtung Luft durchströmt sein, in der die Luft durch den ersten Abschnitt strömt, oder in der Richtung, in der die Luft durch den zweiten Abschnitt strömt, oder in verschiedenen Teilabschnitten in gegenläufigen bzw. entgegengesetzten Richtungen. Der dritte Abschnitt ist bevorzugt zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt gelegen.
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, der Bestandteil einer beispielhaften erfindungsgemäßen Klimaanlage sein kann, in schematischer Darstellung;
Fig. 2 die Gestaltung gemäß Fig. 1 in einer teilweisen Explosionsansicht; und
Fig. 3a bis 3 c eine dem ersten Ausführungsbeispiel ähnliches zweites Aus- führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, der
Bestandteil einer beispielhaften erfindungsgemäßen Klimaanlage sein kann, in schematischer Darstellung. Die Fig. 1 bis 3c zeigen eine beispielhafte erfindungsgemäße Wärmeübertrager-Vorrichtungen 1 (kurz: Wärmeübertrager 1), die hier jeweils als Heizkörper-Vorrichtung 1 (kurz: Heizkörper 1 ) gestaltet ist, in verschiedenen, schematischen Ansichten. Dieser Heizkörper 1 ist in vorteilhafter Ausgestal- tung Bestandteil einer beispielhaften, erfindungsgemäßen Klimaanlage. Eine solche beispielhafte erfindungsgemäße Klimaanlage kann beispielsweise zusätzlich zu dem beispielhaft in den Fig. 1 bis 3c gezeigten Heizkörper 1 einen Verdampfer aufweisen. In vorteilhafter Weiterbildung weist eine solche Klimaanlage zusätzlich einen Kondensator auf. Es kann ferner vorgesehen sein, dass eine solche Klimaanlage ein Expansionsventil aufweist.
Der Heizköper 1 ist dabei in bevorzugter Gestaltung stromabwärts des Verdampfers angeordnet. Alternativ kann allerdings auch vorgesehen sein, dass der Heizkörper parallel zum Verdampfer angeordnet ist bzw. verschaltet ist.
Der Heizkörper 1 weist einen ersten - in den Figuren oberen - Kühlmittelkasten 10 auf, sowie einen zweiten - in den Figuren unteren - Kühlmittelkasten 12. Der erste Kühlmittelkasten 10 ist mit dem zweiten Kühlmittelkasten 12 über eine Vielzahl von Rohren 14 verbunden, die hier als Flachrohre ausge- bildet sind. Diese Flachrohre 14 können beispielsweise gefalzt oder geschweißt oder auf andere Weise hergestellt sein. Die Flachrohre sind in diesem Ausführungsbeispiel als Zwei-Kammer-Rohre bzw. als Zwei-Kanal- Rohre ausgebildet. Sie können beispielsweise aus zwei einzelnen oder aus einem kombinierten Rohr bestehen. Dies ist insbesondere so, dass sie zwei Kanäle ausbilden, und zwar insbesondere zwei sich durchgehend wesentlichen gerade erstreckende Kanäle 16,18. Der erste, hier obere Kühlmittelkasten 10 der beiden Kühlmittelkasten 10, 12 weist hier eine Längstrennwand 20 auf, die sich hier über die gesamte Breite des ersten Kühlmittelkastens 10 bzw. des Innenraums dieses Kühlmittelkastens 10 erstreckt. In dem ersten - hier oberen - Kühlmittelkasten 10 sind ferner zwei Quertrennwände 22, 24 vorgesehen.
Die beiden Quertrennwände 22, 24 erstrecken sich auf entgegengesetzten Seiten der Längstrennwand 20. Die Quertrennwände 20, 24 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander. Quer zu ihrer Erstreckungsrichtung bzw. in Breiten- bzw. Längsrichtung des ersten Kühlmittelkastens 10 gesehen sind die beiden Quertrennwände 22, 24 versetzt zueinander angeordnet.
Die Längstrennwand 20 ist hier so ausgebildet und angeordnet, dass sie jeweils die beiden Kammern 16, 18 der Flachrohre 14 strömungstechnisch voneinander trennt. Dabei ist vorgesehen, dass die Flachrohre 14 eine Rohrreihe 60 bilden. Ferner ist vorgesehen, dass die Kanäle 18 der Flachrohre 14 eine Kanalreihe 62 bilden und die jeweils anderen Kanäle 16 der Flachrohre 14 eine weitere Kanalreihe 64 bilden.
Die Längstrennwand 20 ist dabei so ausgerichtet, dass sie zwischen der von den Kanälen 16 gebildeten Kanalreihe 64 und der von den Kanälen 18 gebildeten Kanalreihe 62 verläuft bzw. diese beiden Kanalreihen 62, 64 von- einander trennt.
Anzumerken ist, dass in alternativer Ausgestaltung auch mehrere in ihrer Längsrichtung mit einem jeweiligen Zwischenraum in Reihe angeordneter Längstrennwände 20 vorgesehen sein können. Beispielweise kann vorgese- hen sein, dass an Stelle einer durchgehenden Längstrennwand 20 eine erste Längstrennwand vorgesehen ist, die sich von einer in Längs- bzw. Breitenrichtung des ersten Kühlmittelkastens 10 endseitig gelegenen Stelle im Wesentlichen bzw. zumindest bis zu der Position erstreckt, an der die erste Quertrennwand 22 gegeben ist, und dass eine weitere Längstrennwand in dieser Längs- bzw. Breitenrichtung beabstandet zu der ersten Längstrennwand vorgesehen ist, die sich von dem in Breitenrichtung bzw. in Längsrichtung anderen Ende dieses ersten Kühlmittelkastens 10 zumindest bis zu der Position erstreckt, an der die zweite Quertrennwand 24 gegeben ist.
Während bei der Gestaltung mit durchgehender Quertrennwand 20 im Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 ebenso wie in den Figuren 3a bis 3c ein System gebildet wird, bei der erste Kühlmittelkasten 10 in vier Kammern 26, 28, 30, 32 unterteilt ist, würde bei der zweiten - zuvor angesprochenen - Ausgestaltung dieser ersten Kühlmittelkasten 10 in nur drei Kammern unterteilt, wobei im Vergleich zum Vier-Kammer-Kühlmittelkasten die dortigen Kammern 26, 28 eine gemeinsame Kammer bilden würden.
Gemäß den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen weisen die Kühlmittelkästen 10, 12 jeweils einen Rohrboden 34 bzw. 38 sowie einen Deckel 36 bzw. 40 auf. Dies ist hier so, dass der Rohrboden 34 an bzw. auf bzw. in den Deckel 36 auf der einen Seite dieses Deckels 36 ein- bzw. auf- bzw. angesetzt ist und der Rohrboden 38 in bzw. auf bzw. an eine Seite des Deckels 40 ein- bzw. auf- bzw. angesetzt ist.
Die Rohrböden 34 und 38 weisen jeweils Öffnungen, hier schlitzförmige Öffnungen, zur Aufnahme eines jeweiligen Endes der Flachrohre 14 auf, so dass die entsprechenden Flachrohre 14 mit ihren Enden in den entsprechenden Öffnungen der Rohrböden eingesetzt sind.
Die Rohrböden 34 bzw. 38 sind dabei mit den ihn jeweils zugeordneten Deckeln 36 bzw. 40 verlötet und die in die Rohrböden 34 bzw. 38 eingesetzten Flachrohre 14 sind jeweils mit diesen Rohrböden 34 bzw. 38 verlötet.
Anzumerken ist allerdings, dass in Bezug auf den ersten Kühlmittelkasten 10 und / oder den zweiten Kühlmittelkasten 12 der betreffende Rohrboden 34 bzw. 36 auch weggelassen sein kann, und stattdessen an der entsprechenden, dem betreffenden Kühlmittelkasten 10 bzw. 12 zugewandten Seite die jeweiligen Enden der Flachrohre 14 für ein flächiges Aneinanderliegen auf- geweitet sein können. Die aneinander anliegenden Flachrohre bzw. Flachrohr-Endbereiche können dabei miteinander verlötet sein.
Zwischen Flachrohren 14 bzw. zwischen jeweils benachbarten Flachrohren 14 werden Rohrzwischenräume 42 für eine Luftdurchströmung ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass in diesen Rohrzwischenräume 42 Wellrippen vorgesehen sind; solche Wellrippen können beispielsweise mit den jeweils benachbarten Rohren bzw. Flachrohren 14 verlötet sein. Strömende Luft ist in den Figuren schematisch durch die Pfeile 44 angedeutet, die auf der ihrer Pfeilspitze abgewandten Seite Querstreifen aufweisen. Der Kühlmittelstrom ist in den Figuren schematisch und beispielhaft durch die Pfeile 46 angedeutet.
Die Flachrohre 14 sind im Wesentlichen so ausgerichtet, dass die von ihnen jeweils aufgespannten Ebenen parallel zueinander gelegen sind.
Sie erstrecken sich also mit den angesprochenen Ebenen im Wesentlichen quer zur Breitenrichtung des Wärmeübertragers bzw. Heizkörpers 1.
Der Heizkörper 1 weist ferner mehrere Öffnungen 48, 50, 52 auf, über welche Kühlmittel in den Heizkörper 1 zu- bzw. aus dem Heizkörper 1 abströmen kann bzw. soll, bzw. wobei dieses im Betrieb erfolgt. In den Ausfüh- rungsbeispielen gemäß den Figuren ist dieses so, dass die Öffnungen 48, 50 Öffnungen für den Zufluss von Kühlmittel sind und die Öffnung 52 eine Öffnung für den Abfluss von Kühlmittel ist.
Im Bereich der Öffnungen 48, 50, 52 bzw. für diese Öffnungen 48, 50, 52 werden Anschlussstutzen 54, 56, 58 ausgebildet. So ist der Anschlussstutzen 54 der Öffnung 48 für den Zufluss von Kühlmittel zugeordnet, der Anschlussstutzen 56 der Öffnung 50 für den Zufluss von Kühlmittel und der Anschlussstutzen 58 der Öffnung 52 für den Abfluss von Kühlmittel.
Wie den Figuren gut zu entnehmen ist, weist die Heizkörper-Vorrichtung 1 zwei Zuläufe 70, 72 bzw. zwei Zulauföffnungen 48, 58 bzw. zwei Anschlussstutzen 54, 56 für einen Zulauf von Kühlmittel auf sowie einen Ablauf 68 bzw. eine Öffnung 52 für den Abfluss von Kühlmittel bzw. einen Anschlussstutzen 58 für den Ablauf von Kühlmittel. Die Anzahl der Zuläufe 70, 72 bzw. Zulauföffnungen 48, 50 bzw. Anschlussstutzen 54, 56 für den Zulauf von Kühlmittel, die hier beispielhaft "zwei" ist, weicht somit von der Anzahl der Abläufe 68 bzw. Ablauföffnungen 52 bzw. Anschlussstutzen 58 für den Ablauf von Kühlmittel, die hier beispielhaft "eins" ist, ab. In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren sind sämtliche der angesprochenen Zuläufe 70, 72 bzw. Zulauföffnungen 48, 50 bzw. Anschlussstutzen 54, 56 für den Zulauf von Kühlmittel und sämtliche der angesprochenen Abläufe 68 bzw. Ablauföffnungen 52 bzw. Anschlussstutzen 58 für den Ab- lauf von Kühlmittel an dem ersten Kühlmittelkasten 10 angeordnet.
Der zweite Kühlmittelkasten 12 dient insbesondere bzw. insbesondere auch für eine Umlenkung des Kühlmittels. In den Ausführungsbeispielen wird das Kühlmittel in dem zweiten Kühlmittelkasten 12 in der Tiefe umgelenkt. Ferner findet in der Heizkörper-Vorrichtung 1 eine gewisse Umlenkung in der Breite statt, die insbesondere darauf zurückzuführen ist, dass die beiden Quertrennwände 22, 24 im ersten Kühlmittelkasten 10 in Längs- bzw. Breitenrichtung des ersten Kühlmittelkastens 1 versetzt angeordnet sind. Der zweite Kühlmittelkasten 12 ist in den in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen frei von in seinem Inneren angeordneten Trennwänden, d.h. insbesondere frei von Längs- und Quertrennwänden.
Wie durch die bereits angesprochenen Pfeile 44 schematisch angedeutet, wird der Wärmeübertrager bzw. Heizkörper 1 bzw. dessen Rohr- oder Rohr/Rippen-Block 66 im Betrieb von Luft durchströmt, die teilweise in einer ersten Strömungsrichtung und teilweise in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Strömungsrichtung strömt. Dies ist insbesondere so, dass in Breitenrichtung des Heizkörpers 1 zwei - insbesondere benachbarte - Bereiche ausgebildet werden, die in einander entgegengesetzter Richtung im Be- trieb von Luft durchströmt werden.
Für das Erzeugen bzw. Erreichen dieser entgegengesetzten Luftströmung ist eine entsprechend geeignete Einrichtung zum Erzeugen und / oder Lenken von Luft für eine Luftdurchströmung des Heizkörpers vorgesehen, die so ist, dass Luft den Rohrblock bzw. Rohr/Rippen-Block 66 in zwei verschiedenen Bereichen entgegengesetzt zueinander durchströmt. Eine derartige Einrichtung kann eine oder mehrere Mittel zum Erzeugen eines Luftstroms aufweisen, wie beispielsweise Lüfter, und/oder Mittel zum Lenken bzw. Leiten von Luft. Es kann vorgesehen sein, dass die Relativgeschwindigkeit der strö- menden Luft zu der Einrichtung bzw. zu dem Wärmeübertrager 1 durch die Bewegung eines Kraftfahrzeugs, in dem dieser Wärmeübertrager 1 verbaut ist, bewirkt wird und die angesprochene Einrichtung somit nur Mittel zum Lenken bzw. Leiten von Luft aufweist. Diese Mittel zum Lenken bzw. Leiten von Luft können beispielsweise von einer Art Kanalsystem gebildet werden, das Bestandteil einer Klimaanlage ist. So kann die durch den Fahrtwind bewirkte bzw. diesen bildende Luft einerseits so gelenkt werden, dass sie den Heizkörper von "vorne" in einem Abschnitt durchströmt und den angesprochenen Heizkörper 1 in einem anderen Abschnitt von "hinten" durchströmt.
Es kann vorgesehen sein, dass die unterschiedlichen Strömungsrichtungen der Luft im Bereich des Heizkörpers 1 nach Art einer Reihenschaltung derart miteinander verschaltet sind, dass die Luft den Heizkörper 1 zunächst in der einen Richtung durchströmt und anschließend in der anderen, entgegenge- setzten Richtung.
Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die den Heizkörper 1 in unterschiedlichen Richtungen durchströmende Luft nach Art einer Parallelschaltung verschaltet ist, so dass parallel strömende Luftströme in Betrieb den Wärmeübertrager 1 in entgegengesetzten Richtungen durchströmen.
Die entsprechende Einrichtung ist - wie bereits erwähnt - in den Figuren nicht explizit dargestellt, und zwar insbesondere aus Gründen der Übersichtlichkeit. In den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren ist der Heizkörper 1 so aufgeteilt, dass bis zur Mitte des Heiznetzes die Luft in die eine Richtung strömt und spiegelsymmetrisch auf der anderen Seite die Luft entgegengesetzt durch den Heizkörper 1 strömt. In diesem Zusammenhang sei allerdings angemerkt, dass selbstverständlich auch eine andere Art der Aufteilung gegeben sein kann, und zwar insbesondere eine asymmetrische Art der Aufteilung. Es kann insbesondere dabei vorgesehen sein, dass die Aufteilung der Bereiche, die in unterschiedlichen Richtungen bzw. entgegengesetzten Richtungen von Luft durchströmt sind, an individuelle Bedingungen bzw. Anforderungen des Einsatzzweckes angepasst sind. Wie angesprochen ist gemäß den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren ein Heizkör- per 1 gezeigt, der zwei Kühlmittelzuläufe 70, 72 und einen Kühlmittelablauf 68 besitzt. Alternativ kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass ein derartiger Heizkörper 1 einen Zulauf und zwei Abläufe aufweist. Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen ist vorgesehen, dass der dor- tige Kühlmittelablauf 68 bzw. die Öffnung 52 für den Abfluss von Kühlmittel bzw. der Anschlussstutzen 58 für den Ablauf von Kühlmittel in Längsrichtung bzw. Breitenrichtung des Heizkörpers 1 zwischen den beiden Zuläufen 70, 72 bzw. Zulauföffnungen 48, 58 bzw. Anschlussstutzen 54, 56 für einen Zulauf von Kühlmittel angeordnet ist.
Die beiden Zuläufe bzw. Anschlussstutzen 54, 56 bzw. Öffnungen 48, 50 für den Zulauf von Kühlmittel münden bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren auf unterschiedlichen Seiten der Längstrennwand 20 bzw. der hierdurch gebildeten Ebene in den ersten Kühlmittelkasten 10. Somit werden über den einen 54 dieser beiden Anschlussstutzen 54, 56 für den Zulauf von Kühlmittel Kanäle 16 einer ersten 64 der beiden Kanalreihen 62, 64 der Kanäle 16, 18 der Flachrohre 14 versorgt, und über den anderen 56 dieser beiden Anschlussstutzen 54, 56 Kanäle 18 der anderen Kanalreihe 62 der Flachrohre 14 mit Kühlmittel versorgt. Über die Anschlussstutzen 54, 56 werden jedoch nicht jeweils über die gesamte Breite des Heizkörpers Flachrohre mit Kühlmittel versorgt. Wie bereits angesprochen sind hier zwei Quertrennwände 22, 44 im ersten, hier oberen, Kühlmittelkasten 10 zusätzlich vorgesehen.
Der bereits angesprochene Anschlussstutzen 58 für den Abfluss von Kühlmittel, der auch als Ablaufstutzen 58 bezeichnet werden kann, ist - in Längsrichtung bzw. Breitenrichtung des Wärmeübertragers 1 gesehen - zwischen den beiden angesprochenen Querwänden 22, 24 angeordnet. Dieser Ablaufstutzen 58 ist hier so angeordnet, dass er sich in Tiefenrichtung des Wärmeübertragers 1 über die Längstrennwand 20 so erstreckt, dass er bzw. die hierdurch gebildete Öffnung in Kammern 26, 28 mündet, die auf unterschiedlichen Seiten der Längstrennwand 20 angeordnet sind. In den jeweiligen, dem jeweils gleichen Flachrohr zugeordneten Kanälen bzw. Kammern ist in dem Bereich, der in Breitenrichtung zwischen den beiden Quertrennwänden 22, 24 gelegen ist, die Strömungsrichtung in diesen beiden Kanälen 16, 18 bzw. Kammern gleich. Wie gut Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die Strömungsrichtung in dem angesprochenen Bereich so, dass sie in Richtung des Ablaufstutzens gerichtet ist.
In dem Bereich, der außerhalb des Zwischenbereichs zwischen den beiden Quertrennwänden 22, 24 - in Breitenrichtung gesehen - gelegen ist, ist die Strömungsrichtung in den beiden Kammern bzw. Kanälen 16, 18 der jeweils gleichen Flachrohre 14 unterschiedlich bzw. ist die Strömungsrichtung in den in der Tiefe angeordneten Flachrohren entgegengesetzt.
Bei den anhand der Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen ist vorgese- hen, dass sich die Kanäle der Flachrohre 14, die - in Strömungsrichtung gesehen - jeweils den Zulaufstutzen 54, 56 zugewandt sind, nicht über die gesamte Breite des Heizkörpers 1 erstrecken und dass die Kanäle der Flachrohre 14, die dem Ablaufstutzen zugewandt sind, so angeordnet sind, dass entlang der gesamten Breite solche Kanäle gegeben sind. Dies ist hier so, dass ein Abschnitt der beiden Kanalreihen 62, 64 überlappend angeordnet ist und somit im Wesentlichen die gesamte Breite des Heizkörpers 1 überdeckt.
Von außen bis zur Position der Quertrennwände 22, 24 besteht zwischen dem Kühlmittel in den Flachrohren 14 und der Luft eine Kreuzgegenströmung. Zwischen den Quertrennwänden 22, 24 - in Breitenrichtung des Heizkörpers 1 gesehen - erfolgt eine Kreuzströmung. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren ist dieser letztgenannte Bereich allerdings deutlich geringer.
Gemäß den anhand der Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele ist der akkumulierte Flachrohrquerschnitt, der durchströmt wird, bevor das Kühlmittel den Heizkörper 1 verlässt, größer als der akkumulierte Flachrohrquerschnitt, der durchströmt wird, nachdem Kühlmittel in den Heizkörper 1 eingetreten ist. Dies ist hier so, dass der Flachrohrquerschnitt, der beim Strömen von Kühlmittel von dem ersten Kühlmittelkasten 10 in den zweiten Kühlmittelkasten 12 durchströmt wird, geringer ist als der akkumulierte Flachrohrquerschnitt, der durchströmt wird, wenn Kühlmittel vom zweiten Kühlmittelkasten 12 in den ersten Kühlmittelkasten 10 strömt.
Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, wird durch die Erfindung die Basis für eine Vielzahl von Vorteilen gelegt, von denen einige beispielhaft im Folgenden erläutert werden sollen, wobei anzumerken ist, dass nicht bei jeder er- findungsgemäßen Ausführungsform sämtliche oder mehrere oder zumindest einer dieser Vorteile erreicht werden muss. Es wird eine Kreuzgegenströmung ermöglicht, die in der Regel thermodynamisch besser als ein Kreuzgleichstrom ist, und zwar trotz unterschiedlicher Luftdurchströmungsrichtung. Dies ermöglicht wiederum eine höhere Leistung. Ferner wird eine variable Aufteilung über das Wärmeübertragernetz ermöglicht, und zwar insbesondere angepasst an die Luftströmung. Überdies wird kein zusätzlicher Bauraum des Wärmeübertragers notwendig. Bei bekannten Vorrichtungen sind einige Bereiche im Kreuzgleichstrom verschaltet, was im Gegensatz zum Kreuzgegenstrom eine Leistungseinbuße darstellt. Die anhand der Figuren erläuter- ten Wärmeübertrager sind für alle möglichen Wärmeübertrager einsetzbar, sofern eine Umlenkung in der Tiefe erfolgt.
Es iost insbesondere vorgesehen, dass der Volumenstrom im Inneren der Luftrichtung derart angepasst ist, dass immer Kreuzgegenstrom - bzw. ge- gebenenfalls abschnittsweise zusätzlich Kreuzstrom - gegeben ist.
Die in den Fig. 1 bis 3c gezeigten Gestaltungen eines Wärmeübertrager 1 können beispielsweise als Lötkonstruktion gestaltet sein. Im Rahmen der Herstellung können sie beispielsweise lotplattiert und in einem Lötofen verlö- tet sein.
Anzumerken ist, dass die in den Fig. gezeigten Wärmeübertrager 1 für die Durchführung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verfahrens verwen- det werden können. Aus der vorstehenden Beschreibung ergeben sich auch Weiterbildungen eines derartigen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Wärmeübertrager-Vorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, insbesondere Heizkörper-Vorrichtung (1 ) für eine Kraftfahrzeug- Klimaanlage, welche Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) einen ersten Kühlmittelkasten (10) und einen von diesem ersten Kühlmittelkasten (10) beabstandeten zweiten Kühlmittelkasten (12) aufweist, sowie ei- ne Vielzahl von Rohren (14), mittels welchen der erste Kühlmittelkasten (10) und der zweite Kühlmittelkasten (12) strömungstechnisch verbunden sind, wobei zwischen diesen Rohren (14) Rohrzwischenräume (42) für eine Luftdurchströmung ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Kühlmittelkästen (10, 12) mit den diese Kühlmittelkästen (10, 12) strömungstechnisch verbindenden Rohren (14) für die Bildung eines bei einer Luftdurchströmung der in einem ersten Abschnitt des Rohr- oder Rohr/Rippenblockes (66) gegebenen Rohrzwischenräume (42) und einer zeitgleich hierzu entgegengesetzt gerichteten Luftdurchströmung der in einem zweiten Abschnitt dieses Rohr- oder Rohr/Rippenblockes (66) gegebenen Rohrzwischenräume (42) in diesem ersten Abschnitt und diesem zweiten Abschnitt jeweils nach dem Kreuzgegenstrom-Prinzip wirkenden Wärmeübertragers ausgebildet sind.
2. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager-Vorrichtung (1) eine Einrichtung zum Erzeugen und / oder Leiten von den Wärmeübertrager (1 ) im Betrieb in verschiedenen Abschnitten seines Rohr- oder Rohr/Rippenblockes (66) zeitgleich in entgegengesetzten Orientierungen durchströmenden Luftströmen aufweist.
3. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Erzeugen und / oder Leiten von den Wärmeübertrager (1 ) im Betrieb in verschiedenen Abschnitten seines Rohr- oder Rohr/Rippenblockes (66) zeitgleich in entgegenge- setzten Orientierungen durchströmenden Luftströmen derart ausgebildet ist, dass die den Rohr- oder Rohr/Rippenblockes (66) zeitgleich in entgegengesetzten Orientierungen bzw. Richtungen durchströmenden Luftströme parallelgeschaltet sind.
4. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 , insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere an dem gleichen Kühlmittelkasten (10), zumindest ein Anschlussstutzen (54, 56) für den Zufluss von Kühlmittel und zumindest ein Anschlussstutzen (58) für den Abfluss von Kühlmittel vorgesehen ist, wobei die Anzahl des bzw. der Anschlussstutzen (54, 56) für den Zufluss von Kühlmittel von der Anzahl des bzw. der Anschlussstutzen (58) für den Abfluss von Kühlmittel abweicht.
5. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Anschlussstutzen (54, 56) für den Zufluss von Kühlmittel und genau ein Anschlussstutzen (58) für den Abfluss von Kühlmittel vorgesehen ist, wobei diese insbesondere an dem gleichen Kühlmittelkasten (10) vorgesehen sind.
6. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und / oder der akkumulierte, insbesondere durchschnittliche, Strömungsquerschnitt der dem oder den Anschlussstut- zen (54, 56) für den Zufluss von Kühlmittel zugewandeten Kanäle der Flachrohre (14) kleiner ist als die Anzahl und / oder der akkumulierte, insbesondere durchschnittliche, Strömungsquerschnitt der dem oder den Anschlussstutzen (58) für den Abfluss von Kühlmittel ist.
7. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) zusätzlich zu der mittels des ersten und des zweiten Abschnitts des Rohr- oder Rohr/Rippen-Blocks (66) gegebenen Aus- bildung für eine Wärmeübertragung nach Kreuzgegenstrom-Prinzip mittels eines vom ersten und zweiten Abschnitt des Rohr- oder Rohr/Rippen-Blocks (66) verschiedenen dritten Abschnitts des Rohroder Rohr/Rippen-Blocks (66) für eine Wärmeübertragung nach Kreuzstrom-Prinzip ausgebildet ist.
8. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kühlmittelkasten (10) zumindest eine Längstrennwand (20) gegeben ist.
9. Wärmeübertrager-Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussstutzen (58) für den Abfluss von Kühlmittel derart in den ersten Kühlmittelkasten (10) mündet, dass er über seinen Öffnungsquerschnitt in auf unterschiedlichen Seiten der Längstrennwand (20) angeordneten Kammern (26, 28) des ersten Kühlmit- telkastens (10) mündet.
10. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Kühlmittelkasten (10) zwei in Breiten- bzw. Längsrichtung dieses ersten Kühlmittel- kastens (10) voneinander beabstandete Quertrennwände (22, 24) vorgesehen sind.
11. Wärmeübertrager- Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussstutzen (58) für den Abfluss von Kühlmit- tel - in Breiten- bzw. Längsrichtung dieses ersten Kühlmittelkastens (10) gesehen - zwischen diesen beiden Quertrennwänden (22, 24) in den ersten Kühlmittelkasten (10) mündet.
12. Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Wärmeübertrager- Vorrichtung (1 ) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
13. Klimaanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese Klimaanlage einen Verdampfer und einen von dieser Wärmeübertra- ger-Vorrichtung (1 ) ausgebildeten Heizkörper aufweist.
14. Verfahren zum Betreiben eines Wärmeübertragers (1 ), insbesondere Heizkörper, einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage, welcher Wärmeübertrager (1 ) zwei von einander beabstandete, über eine Vielzahl von Roh- ren (14), insbesondere Flachrohren (14), strömungstechnisch verbundene Kühlmittelkästen (10, 12) aufweist, wobei zwischen den Rohren (14) Rohrzwischenräume (42) für eine Luftdurchströmung ausgebildet sind, und insbesondere zum Betreiben eines Wärmeübertragers (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , mit den, insbesondere zeit- gleich oder zeitlich überlappend durchgeführten, Schritten:
Aufbringen von Kühlmittel, so dass das System aus Kühlmittelkästen (10, 12) und Flachrohren (14) von diesem Kühlmittel durchströmt wird;
- Aufbringen von Luft derart, dass der von den die Kühlmittelkästen (10, 12) strömungstechnisch verbindenden Rohren (14) gebildete
Rohrblock (66) bzw. ein von diesen Rohren (14) und in den dazwischen ausgebildeten Rohrzwischenräumen (42) vorgesehenen Wellrippen ausgebildeter Rohr/Rippen-Block (66) in einem ersten Abschnitt von Luft in einer ersten Richtung durchströmt wird und in einem von diesem ersten Abschnitt verschiedenen zweit
- en Abschnitt von Luft in einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung durchströmt wird; wobei die Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel und der Luft sowohl im ersten Abschnitt als auch im zweiten Abschnitt nach dem Kreuzgegenstrom-Prinzip erfolgt.
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