EP3491323B1 - Wärmetauscher mit mikrokanal-struktur oder flügelrohr-struktur - Google Patents

Wärmetauscher mit mikrokanal-struktur oder flügelrohr-struktur Download PDF

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EP3491323B1
EP3491323B1 EP17749468.9A EP17749468A EP3491323B1 EP 3491323 B1 EP3491323 B1 EP 3491323B1 EP 17749468 A EP17749468 A EP 17749468A EP 3491323 B1 EP3491323 B1 EP 3491323B1
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EP
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tube
wing
lamellar structure
region
structures
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Matteo Codecasa
Sascha WIELAND
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Grandholm Production Services Ltd
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    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
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    • F28F1/16—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending longitudinally the means being integral with the element, e.g. formed by extrusion

Definitions

  • the present invention relates to a component composite comprising a microchannel structure or wing tube structure and a fin structure, a heat exchanger with the component composite and the respective manufacturing methods.
  • Microchannel structures for example for heat exchangers, are known in the prior art.
  • An exemplary embodiment of a microchannel structure 1 according to the prior art is shown in the Figures 1 and 2
  • the microchannel structure 1 consists of four microchannels 3 and has an overall rectangular cross-sectional shape with a width B M and a height H M (cf. Fig. 2 ). Therefore, only the outer surface of the microchannel structure is available for heat exchange with a medium flowing around the microchannel structure.
  • lamella structure 10 In order to increase the outer surface of the microchannel structure 1, which is available for heat dissipation, the Figures 3 and 4 shown lamella structure 10 is used.
  • the lamella structure 10 has the shape of an accordion with a width B L and a height H L .
  • the lamella structure 10 in combination with two microchannel structures 1 running parallel to one another results in a component assembly 20, wherein in a heat exchanger the component assembly 20 can also have a plurality of microchannel structures 1 which are connected to one another via corresponding lamella structures 10.
  • the surface area of the microchannel structure 1 which is available for heat dissipation is thus increased accordingly by the lamella structure 10.
  • a heat exchanger with a wing tube structure is in EN 10 2012 005 513 A1
  • the heat exchanger for removing heat from a medium has at least one serpentine-shaped wing tube arranged in a housing, the straight wing sections of which are arranged such that the wings of the wing sections enclose an angle in the range of 10° ⁇ ⁇ ⁇ 30° with a flow direction.
  • WO 2012/142070 A1 describes a component assembly according to the preamble of claim 2 in a heat exchanger with a plurality of tubes which are arranged substantially transversely to a direction of air flow through the heat exchanger and are arranged in a plurality of rows of tubes which extend substantially along the direction of air flow.
  • the heat exchanger further comprises a plurality of webs which are formed substantially integrally with two or more tubes of the plurality of tubes, each web extending between and being connected to adjacent tubes of the plurality of tubes. At least one tube of the plurality of tubes has a cross-section with an aspect ratio of more than 1:1 relative to a substantially horizontal web.
  • a heat exchanger with microchannel structure goes out EP 2 966 391 A1
  • the heat exchanger comprises a gas circuit and a coolant circuit enclosed in a vessel, and turbulators or turbulence generators arranged in the coolant circuit between tubes to generate turbulence of the coolant flow in use, which improves the thermal efficiency of the heat exchanger.
  • the turbulators are integrally formed in a single turbulator plate that extends across a plurality of tubes.
  • WO 2014/103268 A1 a component assembly according to the preamble of claim 1. This is to provide a heat exchange tube with a water drainage function that facilitates the assembly of a heat exchanger, and also a method for producing a heat exchange tube that facilitates the processing of the heat exchange tube.
  • a corrugated fin heat exchanger is provided. This is obtained by arranging a plurality of flat heat exchanger tubes arranged parallel to one another in the horizontal direction and between a pair of opposing distribution tubes and connecting corrugated fins between the heat exchanger tubes in which mountain-valley folds are alternately and repeatedly formed.
  • the heat exchanger tubes are equipped with a flat tube body having a passage for a heating medium, a pair of flanges extending at both ends in the direction of the width of the tube body, and cut and raised parts obtained when the two flanges are cut and raised into an inclined shape and provided in a row at an appropriate distance along the longitudinal direction of the tube body.
  • the two cut and raised parts have the same inclination angle and the inclination directions of the two cut and raised parts are asymmetrical at the two ends in the width direction of the pipe body.
  • the object of the present invention is to provide a component composite consisting of a micro-channel or wing tube structure in combination with a fin structure that is optimized with regard to heat transfer, so that it can also be used in high-performance devices, such as a heat exchanger of a motor vehicle, can be used cost-effectively. Furthermore, it is an object of the present invention to describe a corresponding heat exchanger and the associated manufacturing methods.
  • the above object is achieved by a component composite comprising a microchannel structure and a fin structure according to patent claim 1 and a wing tube structure and a fin structure according to patent claim 2, as well as by a heat exchanger according to dependent patent claims 7 and 8.
  • the object is also achieved by a manufacturing method for a microchannel structure according to independent patent claim 9, a manufacturing method for a fin structure according to independent patent claim 10, a manufacturing method for a component composite according to independent patent claim 11, and a manufacturing method for a heat exchanger according to independent patent claims 12 and 13.
  • the above object is achieved by a condenser according to dependent patent claim 14 and an evaporator according to dependent patent claim 15. Further advantageous embodiments emerge from the following description, the drawings, and the appended patent claims.
  • a microchannel structure for a heat exchanger or the like comprises a plurality of microchannels extending parallel to one another, defining a first region of the microchannel structure, and at least one, preferably two, wings extending laterally outwardly from a surface surrounding the first region and extending parallel to a longitudinal axis of the first region.
  • the first region consists of a plurality of microchannels running parallel to one another, which define a fluid flow direction.
  • Microchannels in the sense of the present invention are channels with a diameter ⁇ 1 mm.
  • the first region is usually produced by extrusion, for example from aluminum.
  • At least one wing is provided which extends laterally outwards from a surface enveloping the first region. Lateral in this context means that the at least one wing extends transversely to the flow direction or the direction of the microchannels. The at least one wing preferably extends continuously over essentially the entire length of the first region.
  • One advantage is therefore that a larger surface area is provided for heat transfer compared to known microchannel structures, so that the efficiency of the microchannel structure according to the invention is also increased compared to known microchannel structures.
  • a disadvantage to be mentioned is the larger installation space that the microchannel structure according to the invention requires due to the at least one wing for the same number of microchannels.
  • the microchannel structure has two wings. It is particularly advantageous if the wings extend laterally outwards from opposite sides of the surface enveloping the first region. In this way, a further increase in the surface area for heat transfer can be achieved.
  • the first region has an approximately rectangular cross-sectional shape, which has a greater width compared to a height
  • the at least one wing extends from the surface enveloping the first region from a side wall that determines the height, preferably in the middle.
  • one wing extends from a side wall, preferably in the middle.
  • the above effect is further improved by rounding the edges of the approximately rectangular cross-sectional shape according to a further embodiment. In this way, in particular, a turbulent flow of the heat transfer medium around the microchannel structure according to the invention and a possible resulting flow separation can be avoided.
  • the lateral extension of the at least one wing outwards corresponds to approximately half the width of the first region.
  • a thickness of the at least one wing is preferably equal to a quarter of the height of the first region.
  • An advantageous lamellar structure for a microchannel structure comprises: at least one first region in a first plane, which provides a first connecting surface for a first microchannel structure, at least one second region in a second plane, which preferably provides a second connection surface for a second microchannel structure, at least one first obliquely running region, which is arranged with a first end on the first region and with an opposite second end on the second region, and at least one second obliquely running region, which is arranged with a first end on the first region or another, preferably adjacent, first region and with an opposite second end on the second region, wherein the at least one first obliquely running region encloses a first angle ⁇ of less than 90° with the first region on a first side and a second angle ⁇ of less than 90° with the second region on a second side opposite the first side.
  • the first angle ⁇ and the second angle ⁇ are therefore alternating angles.
  • the contact area with the first region preferably with the entire microchannel structure, is increased by the first and/or the second region. In this way, the heat from the first area or the microchannel structure can be dissipated better compared to the known lamellar structures.
  • the at least one second obliquely running region forms a third angle ⁇ of less than 90° on a first side with the first region or the further first region, and a fourth angle ⁇ of less than 90° on a second side opposite the first side with the second region. It is also advantageous if the second obliquely running region has a second inclination direction opposite to a first inclination direction of the first obliquely running region in relation to a plane perpendicular to the first and/or second plane. The first and second inclination directions are preferably mirrored on the vertical plane, but this is not a mandatory requirement.
  • An advantage of this embodiment is that there are now at least two obliquely running regions which have different inclination directions and different or identical inclination angles in relation to the vertical plane. In this way, the surface area available for heat dissipation can be further increased when used with a microchannel structure.
  • the lamella structure has a plurality of first and second regions as well as a plurality of first obliquely running regions and a plurality of second obliquely running regions.
  • first obliquely running region is arranged with the first end at the first end of the first region and with the opposite second end at the first end of the second region
  • second obliquely running region is arranged with the first end at the second end of the adjacent first region from the plurality of first regions and with the opposite second end at the second end of the second region.
  • the lamella structure is constructed in such a way that a distance between two first regions is covered by a second region when the arrangement is viewed perpendicular to the first or second plane.
  • the distance between the two first regions is smaller than the length of the second region. This also applies in reverse for a distance between two second regions and the length of a first region.
  • the dimensions of the first and second regions are preferably the same.
  • the dimensions of the first and second oblique regions are preferably the same.
  • the first angle ⁇ and the second angle ⁇ and/or the third angle ⁇ and the fourth angle ⁇ are the same size. This means that the at least one first region and the at least one second region are arranged in planes that run parallel to one another. In this way, a particularly uniform structure is created, which has a beneficial effect on heat transfer.
  • the first, the second, the first slanted and/or the second slanted area are straight, wave-shaped or accordion-shaped or these areas each have any other shape or combinations thereof. Due to these design options, the areas can be specifically adapted to the requirements of the respective applications with regard to heat dissipation.
  • a central depression is provided in the first and/or second region, which is preferably adapted to a microchannel structure, in particular to a first region of a microchannel structure described above, or to a wing tube structure.
  • the lamella structure is adapted in a particularly advantageous manner to the microchannel structure and the wing tube structure, so that contact for heat exchange between the lamella structure and the microchannel/wing tube structure is achieved as far as possible over the entire width of the microchannel/wing tube structure and/or the lamella structure.
  • the heat exchanger is further supported by the fact that the depression is provided as an opening or as a flat shape.
  • the depression is formed in the lamella material without breaking through the lamella surface. This provides a certain size of a contact surface.
  • the contact surface is reduced to the edge of the breakthrough, which is connected to the microchannel structure or the wing tube structure.
  • a component assembly according to the invention consists of at least two microchannel structures, in particular the microchannel structures described above, or at least one wing tube structure and an inventive Lamellar structure, wherein the two microchannel structures or the wing tube structures are at least partially connected to one another via the lamellar structure, and wherein the microchannel structures or wing tube structures preferably run parallel to one another.
  • the component composite produced in this way has the advantages of the above microchannel structure and/or the above lamellar structure. In this regard, reference is made to the corresponding explanations.
  • the component assembly in the two embodiments according to the invention can be summarized as follows:
  • the component assembly consists of a plurality of microchannel structures, each of which has a plurality of microchannels running parallel to one another, which define a first region of the microchannel structure, which has an approximately rectangular cross-sectional shape, which has a greater width compared to a height, and two wings extending laterally outward from a surface enveloping the first region from a side wall determining the height, which wings run parallel to a longitudinal axis of the first region, and a lamellar structure, which comprises the following features: at least one first region in a first plane, which provides a first connecting surface for the first microchannel structure, at least one second region in a second plane, which preferably provides a second connecting surface for the second microchannel structure, wherein a central recess is provided in the first and second regions, which is adapted to the microchannel structure in the first region, at least one first obliquely running region, which is arranged
  • the component assembly consists of a plurality of elongated, straight-line wing tube structures, each of which has a central tube with a round, curvilinear or rectangular line cross-section and two wings arranged opposite one another and extending laterally outward from the central tube, which run parallel to a longitudinal axis of the central tube, and a lamella structure comprising the following features: at least a first region in a first plane that provides a first connection surface for the first wing tube structure, at least one second region in a second plane that provides a second connection surface for the second wing tube structure, wherein a central recess is provided in the first and second regions that is adapted to a shape of the tube of the wing tube structure, at least one first obliquely running region that is arranged with a first end on the first region and with an opposite second end on the second region, and at least one second obliquely running region that is arranged with a first end on the first region or a further, adjacent, first region
  • the component assembly has a plurality of microchannel or wing tube structures, in particular the microchannel structures described above, the first regions of which preferably run parallel to one another, with each microchannel structure being at least partially connected to the respective adjacent microchannel structure via a lamella structure according to the invention.
  • a lamella structure according to the invention.
  • the lamella structure is preferably attached to the microchannel structures or wing tube structures, for example by means of soldering, welding, gluing.
  • the component assembly has the majority of the elongated, straight-line wing tube structures in a meandering course parallel to one another and connected to one another in a fluid-conducting manner, so that a fluid inlet can be connected to an inlet and a fluid outlet to an outlet of the meandering course of the wing tube structures.
  • This preferred meandering arrangement forms the basis for an efficient and fluid-saving household of coolant that is used in the component assembly and later heat exchanger.
  • the central tube of the elongated, straight-line wing tube structures forms a curved end or Connection area without wings the fluid connection to the adjacent elongated straight wing tube structure.
  • the individual curved connection areas require a smaller volume of cooling fluid to supply the wing tube structures than is the case with a first and a second distribution pipe in combination with the microchannel structures.
  • a heat exchanger comprises a first distributor pipe for supplying a fluid and a second distributor pipe for discharging a fluid, as well as a component assembly according to the invention, wherein the microchannels of each microchannel structure are in flow connection with the first distributor pipe at a first end and in flow connection with the second distributor pipe at a second end.
  • a further heat exchanger comprises a supply pipe for supplying a fluid and a discharge pipe for discharging a fluid as well as a component assembly with at least two wing tube structures connected via a preferred lamella structure according to the above description, wherein the central tubes of the wing tube structures are connected one behind the other in the flow direction in order to provide a flow connection between the supply pipe and the discharge pipe.
  • the heat exchanger with vane tube structures uses known design principles of a heat exchanger of this type.
  • the fin structure advantageously extends at least over the entire width of the vane tube, i.e. transversely to the longitudinal axis of the vane tube. This transverse contact between the vane tube structure or microchannel structure and the fin structure extends over the maximum width. This contact area is preferably increased by increasing the opposing contact surfaces of the vane tube/microchannel structure and the fin structure. This applies to contact lines and/or contact surfaces in the area of the vanes and/or the tube or the area of the interconnected microchannels.
  • the central tubes of the vane tube structures are connected to one another one after the other in order to provide the flow connection between the supply tube and the discharge tube for coolant.
  • the majority of the elongated, straight-line vane tube structures are arranged parallel to one another in a meandering course.
  • the multiple vane tube structures span an approximately flat surface.
  • the supply pipe is connected to the inlet and the discharge pipe is connected to the outlet of the meandering course of the wing tube structures.
  • at least two meandering courses of the wing tube structures are arranged parallel to each other and flat next to each other and are in flow connection with each other.
  • the wings of the wing tube structures are preferably approximately perpendicular to the plane/planes spanned by the meandering courses of the wing tube structures.
  • An advantageous manufacturing method for a microchannel structure comprises the step of extruding a microchannel structure consisting of a plurality of microchannels running parallel to one another, which define a first region of the microchannel structure, and at least one, preferably two, wings extending laterally outward from a surface enveloping the first region, which wings run parallel to a longitudinal axis of the first region, preferably made of aluminum.
  • a microchannel structure according to the invention is produced by means of the manufacturing method according to the invention. With regard to the advantages, reference is therefore made to the microchannel structure according to the invention.
  • An advantageous manufacturing method of a lamella structure comprises the steps of: providing at least one first region which provides a first connecting surface for a first microchannel structure or a wing tube structure, and at least one second region which preferably provides a second connecting surface for a second microchannel structure or a second wing tube structure, then arranging a first obliquely running region with a first end on the first region and with an opposite second end on the second region such that the at least one first obliquely running region forms a first angle ⁇ of less than 90° with the first region on a first side and a second angle ⁇ of less than 90° with the second region on a second side opposite the first side, and arranging a second obliquely running region with a first end on the first region or another, preferably adjacent, first region and with an opposite second end on the second region.
  • the lamella structure according to the invention can be manufactured using this manufacturing method. Therefore, with regard to the corresponding advantages, reference is made to the explanations regarding the lamella structure.
  • the step of arranging the second obliquely running region is carried out such that the second obliquely running region encloses a third angle ⁇ of less than 90° with the first region or the further first region on a first side and a fourth angle ⁇ of less than 90° with the second region on a second side opposite the first side.
  • the step of providing comprises providing a plurality of first and second regions and the steps of arranging the first and second obliquely running regions are repeated several times.
  • the arranging of the first obliquely running region is preferably carried out such that the first obliquely running region is arranged with the first end at the first end of the first region and with the opposite second end at the first end of the second region and the arranging of the second obliquely running region is carried out such that the second obliquely running region is arranged with the first end at the second end of the adjacent first region from the plurality of first regions and with the opposite second end at the second end of the second region.
  • the method for producing a lamella structure comprises the further step of providing a central depression in the first and/or second region, which is preferably adapted to a microchannel structure, in particular to a first region of a microchannel structure according to the invention, or a wing tube structure.
  • the first and/or the second region can already have a depression for the microchannel structure, in particular for a first region thereof, when the regions are initially provided. If the lamella structure is assembled from individual parts, the depression can be created, for example, before the arrangement of the first and/or the second obliquely running region. According to a further alternative, corresponding depressions can also be provided later.
  • the steps of the method of manufacturing the lamella structure according to the invention are carried out by bending a sheet metal layer. If the lamella structure is manufactured entirely from a sheet metal layer by bending, the above-mentioned depression is created either before or after bending in the areas that later correspond to the first and/or the second area. It is also conceivable to punch or cut out openings.
  • a manufacturing method of a component composite comprises the steps of: providing at least two microchannel structures or wing tube structures, in particular the microchannel structures described above, and one of the lamella structures described above, then at least partially connecting the two microchannel structures or the wing tube structures by means of the lamella structure, for example by soldering, welding or gluing the lamella structure.
  • the step of providing in the manufacturing process of the component assembly comprises providing a plurality of microchannel/wing tube structures and lamella structures and the step of connecting comprises at least partially connecting each microchannel structure from the plurality of microchannel structures to the respective adjacent microchannel structure or each wing tube structure from the plurality of wing tube structures to the respective adjacent wing tube structure by means of a respective lamella structure (120).
  • a manufacturing method of a heat exchanger comprises the steps of: providing a first distributor pipe, providing a second distributor pipe and providing a component assembly according to the invention and then connecting the microchannels of each microchannel structure at a first end to the first distributor pipe and at a second end to the second distributor pipe.
  • the heat exchanger is made of a wing tube structure, then a supply pipe and a discharge pipe are first provided and connected to the wing tube structures, which have previously been connected one after the other - i.e. in series.
  • a condenser consists of at least two, preferably at least three, subunits, each with a plurality of elongated, straight-line wing tube structures, each of which has a central tube with a round, curvilinear or angular line cross-section and two wings arranged opposite one another and extending laterally outwards from the central tube, which run parallel to a longitudinal axis of the central tube, and a lamella structure which comprises the following features: at least one first region in a first plane which provides a first contact zone for the first wing tube structure, at least one second region in a second plane which provides a second contact zone for the second wing tube structure, wherein a central recess is provided in the first and second regions which is adapted to a shape of the tube of the wing tube structure, at least one first obliquely running region which is arranged with a first end on the first region and with an opposite second end on the second region, and at least one second obliquely running region which is arranged
  • a condenser or condenser is generally a device in which a fluid flowing inside the central tube of the wing tube structure is converted from the gaseous state to the liquid state (condensation).
  • condensers are used to liquefy the exhaust steam or the vaporous refrigerant. This enables a closed cycle process in these systems.
  • An advantage of the condenser according to the invention is the particularly compact design and the particularly efficient removal of heat by means of the wing tube structure in combination with the fin structure and the specific design and dimensioning.
  • the condenser therefore has a maximum of six sub-units.
  • a distance between two wing tube structures of the same subunit is between 10 and 12 mm.
  • the average distance between two consecutive first and/or second regions of the lamella structure is 3 to 9 mm.
  • the distance between central tubes of adjacent subunits is also preferably 25 to 35 mm, preferably measured from tube center to tube center.
  • the width of the condenser perpendicular to the flow direction of the air flowing over the lamella structure of the condenser is 200 to 250 mm
  • the height of the condenser perpendicular to the flow direction of the air flowing over the lamella structure of the condenser is 100 to 150 mm
  • the depth of the condenser in the flow direction of the air flowing over the lamella structure of the condenser is 80 to 150 mm.
  • An evaporator comprises, preferably precisely, two elongated rectilinear wing tube structures, each having a plurality of central tube sections with a round, curvilinear or angular line cross-section and two wings arranged opposite one another and extending laterally outwards from the central tube section, which wings run parallel to a longitudinal axis of the central tube section, wherein the wings of a respective wing tube structure are arranged in the same plane, and the evaporator further comprises a fin structure comprising the following features: at least one first region in a first plane, which provides a first contact zone for the first wing tube structure, at least one second region in a second plane, which provides a second contact zone for the second wing tube structure, wherein a central recess is provided in the first and second regions, which is adapted to a shape of the tube of the wing tube structure, at least one first obliquely running region, which is arranged with a first end on the first region and with an opposite second end on the
  • An evaporator is generally a device in which a fluid flowing inside the central tube of the vane tube structure is converted from the liquid state to the gaseous state.
  • One advantage of the evaporator according to the invention, as with the condenser according to the invention, is its particularly compact design. In an advantageous embodiment, the condenser therefore has exactly two vane tube structures.
  • Each of the two vane tube structures comprises a plurality of tube sections with vanes.
  • the tube sections with vanes of a respective vane tube structure are arranged such that the vanes are arranged in one plane. This distinguishes the evaporator according to the invention from the condenser according to the invention, for example, in which the vanes of a vane tube structure are arranged in parallel planes.
  • the lamella structure preferably comprises a plurality of central depressions, so that a lamella structure connects several tube sections with vanes of the first and second vane tube structures to one another.
  • a distance between the blades of the first and second blade tube structure is approximately 20 mm.
  • the width of the blade tube structure is also preferably ⁇ 30 mm. In this way, a particularly compact design of the evaporator can be achieved.
  • a cavity provided with a means to resist thawing.
  • the effectiveness of the evaporator can be further improved.
  • a microchannel structure according to the invention can be used, for example, in a heat exchanger of a motor vehicle, such as in an air conditioning system of a motor vehicle.
  • the microchannel structure is also used in any high-performance devices that must ensure the most efficient heat transfer possible in the smallest possible space available.
  • a microchannel structure 100 consists of four microchannels 104, which together define a first region 102 with a fluid flow direction.
  • the microchannels 104 preferably have a diameter of at most 1 mm.
  • Four microchannels 104 are arranged next to one another, with the two middle microchannels having a substantially rectangular cross-sectional shape.
  • the first region 102 therefore has an approximately rectangular cross-sectional shape overall.
  • the two microchannels 104 on the outer sides have rounded edges 108.
  • the rounded edges 108 serve to improve the flow through a heat transfer medium in conjunction with the wings 106 explained below, so that, for example, the flow can be as laminar as possible and flow separation in the first region 102 can be avoided.
  • two wings 106 are also provided, which extend laterally outward and run parallel to a longitudinal axis of the first region 102.
  • the wings 106 extend essentially over the entire length of the first region 102. This means that the wings 106 do not extend all the way to the respective end of the first region 102, so that the first region 102 has a connecting region 110 at both axial ends.
  • the connecting region 110 serves for a connection to a distribution pipe of a heat exchanger 150 or another corresponding device.
  • a total width B total of the microchannel structure 100 is made up of twice the width of a wing 106 and once the width B S of the first region 102.
  • the width of the two wings 106 together corresponds approximately to the width Bs of the first region 106.
  • the ratio of the total width B total of the microchannel structure 100 to the width B S of the first region 102 is therefore approximately 2:1.
  • the thickness D of the wings 106 is approximately a quarter of the height H S of the first region 102.
  • the wings 106 are arranged in particular centrally on a side wall of the surface surrounding the first region 102, which defines a height H S of the first region 102.
  • a continuous laminar flow can be ensured to improve heat transfer.
  • a surface enlargement of approximately 40% is possible compared to the Figures 1 and 2 shown structure can be achieved. This also has a correspondingly beneficial effect on heat dissipation.
  • the Figures 9 and 10 show a preferred embodiment of a lamellar structure 120 for a microchannel structure 100.
  • the lamellar structure 120 consists of a straight first region 122 in a first plane and a straight second region 124 in a second plane. The first and second planes are parallel to one another.
  • the first region 122 is connected to the second region 124 via a first straight inclined region 126.
  • the first inclined region 126 encloses a first angle ⁇ ⁇ 90° with the first region 122.
  • the first inclined region 126 encloses a second angle ⁇ ⁇ 90° with the second region 124.
  • the first angle ⁇ and the second angle ⁇ are alternating angles since they are present on opposite sides of the first inclined region 126 and on opposite sides of the first 122 and the second region 124. Due to the parallel arrangement of the first and second planes, the first ⁇ and the second angle ⁇ are equal. Furthermore, the first obliquely extending region 126 has a first inclination direction relative to a plane perpendicular to the first and/or second plane. This perpendicular plane runs transversely to a fluid flow direction, which becomes apparent when using the lamella structure 120 with the microchannel structure 1, 100. The structure resulting from this arrangement increases the size of the fluid flow in comparison to known accordion-shaped or S-shaped structures. Use with a microchannel structure 1, 100 a contact area with the microchannel structure 1, 100, so that in this way the heat dissipation can be further improved.
  • a second straight, slanted region 128 is also provided.
  • the second slanted region 128 forms a third angle ⁇ ⁇ 90° with another, adjacent, first region 122 and a fourth angle ⁇ ⁇ 90° with the second region 124.
  • the third ⁇ and fourth angle ⁇ are again, as already described for the first slanted region 126, alternating angles.
  • the second slanted region 128 has a second inclination direction that is opposite to the first.
  • the second inclination direction is a reflection of the first inclination direction on the vertical plane.
  • the dimensions of the first 122 and second regions 124 as well as the first slanted region 126 and the second slanted region 128 are the same. This also applies to all four angles ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • a plurality of first regions 122 are spaced apart from one another such that the distance between the first regions 122 is smaller than a length of the second regions 124. If the lamella structure 120 is viewed from a direction perpendicular to the first and second planes, then a second region 124 overlaps the distance between two first regions 122 and vice versa.
  • the first 122 and second regions 124 have a recess 130 in the middle for receiving the first region 102 of the microchannel structure 100.
  • the first 126 and second regions 128 also have corresponding recesses in the contact areas with the first and second regions 122, 124. This results in a height H LS in the middle region of the lamella structure 120 at the recess 130, which is correspondingly lower than the total height H LGes of the lamella structure 120.
  • the lamellar structure 120 has a total width B LGes which corresponds approximately to the width B Ges of the microchannel structure 100, the projections 132 are formed at the edge regions of the lamellar structure 120.
  • the resulting advantage becomes apparent when the Figures 11 and 12 be considered. It can be seen that the lamella structure 120 is in contact with the microchannel structure 100 over its entire width. In this way, the area available for heat dissipation can be increased particularly effectively.
  • the recess 130 is provided in such a way that the projections 132 of two lamella structures 120 arranged on the respective sides of the microchannel structure 1 touch each other and thus represent corresponding wings.
  • the width of the recess would be 130 of the lamella structure 120 correspond to the width of the microchannel structure 1 and a width of the respective projections 132 could each correspond to half the width of the microchannel structure 1 or the recess 130.
  • a component assembly 140 is shown according to an embodiment.
  • the component assembly 140 consists of three microchannel structures 100, which are connected to one another via two lamella structures 120.
  • the lamella structure 120 is fastened between the microchannel structures 100. This can be done, for example, by clamping between the microchannel structures 100 or by other types of fastening such as soldering to the respective microchannel structure 100.
  • the known component assembly 20 shown can be combined with the component assembly 140 according to the Figures 11 and 12 A surface increase of approx. 43% can be achieved, which results in a correspondingly improved heat transfer.
  • the Figures 13 to 15 finally show a preferred embodiment of a heat exchanger 150.
  • the heat exchanger 150 has a first distributor pipe 152 with a first connection 156 and a second distributor pipe 154 with a second connection 158.
  • a fluid is supplied via one of the two connections 156, 158, while the fluid is discharged again via the other connection 158, 156.
  • a component assembly 140 is arranged between the two distributor pipes 152 and 154.
  • the number of microchannel structures 100 in the component assembly 140 depends on the height of the distributor pipes 152, 154.
  • Fig. 15 shows that the connection region 110 is used as a wingless region of the microchannel structure 100 for connection to the respective distribution pipe 152, 154.
  • FIG. 16 A further preferred embodiment of a component assembly 140' is shown Figure 16
  • This component assembly 140' consists of a further preferred embodiment of the lamella structure 120' already described above.
  • This lamella structure 120' connects wing tubes 200 arranged opposite one another.
  • Such wing tubes 200 consist of a central tube 210 with a round, curved or angular line cross-section.
  • the central tube 210 has a wing 220 on each of two opposite sides, which extends in the radial direction from the central tube 210.
  • the wings 220 extending radially outward run parallel to the longitudinal axis of the central tube 210 and thus of the entire wing tube structure.
  • At least two wing tube structures 200 arranged parallel to one another are connected to one another via a lamella structure 120' arranged between them.
  • the lamella structure 120' has the same structural properties as have already been explained above in combination with the microchannel structure 1; 100. Accordingly, the first 122' and second regions 124' in the preferred embodiment of the Figure 16 and in the lamellar structures 120' of the Figures 17 and 18 a linear contact with the neighboring wing tube structures 200.
  • the first obliquely running region 126' and the second obliquely running region 128' connect the two first and second straight regions 122' and 124', which run opposite one another in a straight line.
  • the obliquely running regions 126' and 128' connect the two wings 220 arranged opposite one another and the central tube 210.
  • the lamella structure 120' thus establishes a heat-conducting contact with the wing tube structure 200.
  • the lamella structure 120' increases the area of the wing structure 200 available for heat exchange.
  • the lamella structure 120' in Figure 17 has a recess 130' in the first straight contact area 121'.
  • This recess 130' is adapted to the shape of the central tube 210 in order to receive it in the recess 130'.
  • the depression 130' is shown as a cut-out area from the straight area 122' of the lamella structure 120', it is also preferred to provide the depression 130' in a planar manner.
  • the straight first area 122' is not provided as a tapered line-like contact area, but as a straight planar contact area, as shown in Figure 19 is shown schematically.
  • the contact surface 122' shown there is flat and thus preferably rests against the central tube 210 and the wings 220 of the wing tube structure. Accordingly, it is also preferred to provide a flat recess (not shown) for the central tube 210 in the straight areas 122' and 124'.
  • a plurality of wing tube structures 200 consisting of the wings 220 and a central tube 210 are arranged parallel to one another. Neighboring wing tube structures 200 with a central tube 210 and wings 220 are connected to one another via the respective intermediate lamella structure 120' in order to enlarge the heat-exchanging surfaces of the wing tube structure.
  • the central tubes 210 are connected to one another via bent tube sections 230 without wings (see Figures 20 , 21 , 23 ).
  • the component assembly 140' also comprises a supply pipe 156' and a discharge pipe 158' in the same way as was used in the heat exchanger 150 already described above. Accordingly, a cooling medium is introduced into the component assembly through the previously described supply pipe 156', while it is discharged via the discharge pipe 158'.
  • the wing tube structures 200 connected to one another according to the above arrangement form a meandering course.
  • the wing tube structures 200 arranged parallel to one another approximately span a plane.
  • the Wings 220 of the wing tube structures 200 are arranged approximately perpendicular to a plane spanned by the meandering courses of the wing tube structures 200.
  • the component assembly with only one plane or a plurality of planes of meanderingly connected wing tube structures arranged parallel to one another can preferably be used effectively in a heat exchanger.
  • FIG. 24 A preferred embodiment of a heat exchanger 150' using at least one of the component assemblies 140' described above is shown in Figure 24
  • a first and a second component assembly 140' which, for example, in the Figures 21 and 22 shown, in parallel arrangement to each other.
  • These two component assemblies 140' arranged parallel to each other are in fluid communication, so that a fluid supplied through the supply pipe 156' flows through both component assemblies 140' and is then discharged through the drain pipe 158'.
  • the blades 220 are arranged parallel to a flow direction S.
  • a manufacturing method for the microchannel structure 100 comprises the step of: extruding (step A) a microchannel structure 100 consisting of a plurality of microchannels 104 running parallel to one another, which define a first region 102 of the microchannel structure 100, and at least one, preferably two, wings 106 extending laterally outward from a surface enveloping the first region 102, which wings run parallel to a longitudinal axis of the first region 102, preferably made of aluminum.
  • a manufacturing method of a lamella structure 120 comprises, as a first step, the provision (step B) of at least one first region 122, which provides a first connection surface for a first microchannel structure 1; 100, and at least one second region 124, which preferably provides a second connection surface for a second microchannel structure 1; 100.
  • step C the arrangement of a first obliquely running region 126 with a first end on the first region 122 and with an opposite second end on the second region 124 takes place such that the at least one first obliquely running region 126 encloses a first angle ⁇ of less than 90° with the first region 122 on a first side and a second angle ⁇ of less than 90° with the second region 124 on a second side opposite the first side.
  • the manufacturing method comprises, before, after or at the same time as step C, the further step of arranging (step D) a second obliquely running region 128 with a first end on the first Region 122 or a further, preferably adjacent, first region 122 and with an opposite second end at the second region 124.
  • the second obliquely running region 128 is arranged such that the at least one second obliquely running region 128 encloses a third angle ⁇ of less than 90° with the first region 122 on a first side and a fourth angle ⁇ of less than 90° with the second region 124 on a second side opposite the first side.
  • the provision (step B) preferably comprises the provision of a plurality of first 122 and second regions 124, and the steps of arranging (steps C and D) the first 126 and second obliquely running region 128 are repeated several times.
  • the lamellar structure can be particularly advantageously adapted to a length of the microchannel structure.
  • the arrangement (step C) of the first obliquely running region 126 is carried out such that the first obliquely running region 126 is arranged with the first end at the first end of the first region 122 and with the opposite second end at the first end of the second region 124.
  • step D) of the second obliquely running region 128 is carried out such that the second obliquely running region 128 is arranged with the first end at the second end of the adjacent first region 122 from the plurality of first regions 122 and with the opposite second end at the second end of the second region 124.
  • step E a central depression 130 in the first 122 and/or second region 124 is provided.
  • the central depression is preferably adapted to a microchannel structure 1; 100, in particular to a first region 102 of a microchannel structure according to the invention.
  • the step of providing the depression 130 can generally take place before or after the provision of the first and second regions and before or after the arrangement of the first and/or the second obliquely running region.
  • Steps B to E can be implemented by bending a sheet metal layer.
  • a manufacturing process of a component composite 140 according to the Figures 11 and 12 or 16 , 20 , 21, 22 comprises providing (step F) at least two microchannel structures 1; 100 according to the Figures 1 and 2 or 7 and 8 or of at least two wing tube structures 200 and a lamella structure 120 according to the Figures 9 and 10 . This is followed by the step of at least partially connecting (step G) the two microchannel structures 1; 100 or the two wing tube structures 200 by means of the lamella structure 120, for example by soldering, gluing or welding the lamella structure 120.
  • the step of providing (step F) comprises providing a plurality of microchannel structures 1; 100 or wing tube structures and lamella structures 120 and the step of connecting (step G) comprises at least partially connecting each microchannel structure 1; 100 from the plurality of microchannel structures 1; 100 to the respective adjacent microchannel structure 100 by means of a respective lamella structure 120 or each wing tube structure 200 from the plurality of Wing tube structures 200 with the respective adjacent wing tube structure 200 by means of a respective lamella structure 120.
  • a manufacturing method of a heat exchanger 150 comprises the steps: providing (step H) a first distributor pipe 152, providing (step I) a second distributor pipe 154 and providing (step J) a component assembly 140 according to the Figures 11 and 12 .
  • the provision can take place in any order.
  • the connection (step K) of the microchannels 3; 104 of each microchannel structure 1; 100 takes place at a first end to the first distributor pipe 152 and at a second end to the second distributor pipe 154.
  • a manufacturing method of a heat exchanger according to Figure 24 the steps: providing (step H) a supply pipe 156' for supplying a fluid and providing (step I) a discharge pipe 158' for discharging a fluid, providing (step J) a component assembly described above with a plurality of wing tube structures, and then connecting (step K) the central pipes of the wing tube structures 200 one after the other to provide a flow connection between the supply pipe and the discharge pipe and to arrange the plurality of elongated, rectilinear wing tube structures 200 in a meandering course parallel to one another, so that the supply pipe is connected to an inlet and the discharge pipe is connected to an outlet of the meandering course of the wing tube structures 200.
  • a condenser or condenser is generally a device in which a fluid flowing inside the central tube of the wing tube structure is converted from the gaseous state to the liquid state (condensation).
  • condensers are used to liquefy the exhaust steam or the vaporous refrigerant. This enables a closed cycle process in these systems.
  • the condenser 200 consists of four sub-units 202, 204, 206 and 208, each with a plurality of elongated, straight-line vane tube structures 210.
  • Each vane tube structure 210 has a central tube 212 with a round cross-section and two vanes 214 arranged opposite one another and extending laterally outward from the central tube 212.
  • the vanes 214 run parallel to a longitudinal axis of the central tube 212.
  • each subunit 202, 204, 206 and 208 comprises a lamella structure 220.
  • the lamella structure 220 has at least a first region in a first plane that provides a first contact zone for the first wing tube structure 210, and at least a second region in a second plane which provides a second contact zone for the second wing tube structure 210.
  • a central depression is provided in the first and second regions, which is adapted to a shape of the tube 212 of the wing tube structure 210.
  • the lamella structure 220 has at least one first obliquely running region, which is arranged with a first end on the first region and with an opposite second end on the second region, and at least one second obliquely running region, which is arranged with a first end on the first region or a further, adjacent, first region and with an opposite second end on an adjacent second region or on the second region.
  • Two wing tube structures 210 are connected to one another via the slat structure 220 and run parallel to one another, so that the wings of a sub-unit 202, 204, 206 and 208 are arranged in parallel planes.
  • the slat structure 220 has at least a width that corresponds to a width of the wing tube structure 210 and is in contact with the wing tube structure 210, preferably over the entire width of the wing tube structure 210.
  • the four subunits 202, 204, 206 and 208 are arranged next to one another.
  • a flow direction of air flowing over the fin structure 220 of the condenser 200 is aligned approximately at right angles to the fin structure 220.
  • the condenser 200 further comprises a supply pipe 230 for supplying a fluid, which is connected to a first end of the plurality of vane tube structures 210 of each of the subunits 202, 204, 206 and 208, and a discharge pipe 232 for discharging a fluid, which is connected to a second end of the vane tube structures 210 of each of the subunits 202, 204, 206 and 208, opposite the first end.
  • An inner diameter of the central tube 212 of the wing tube structure 210 is at least 3 mm, the outer diameter of the central tube 212 of the wing tube structure 210 is at least 4 mm and a width of the wing tube structure is ⁇ 25 mm.
  • a distance between two wing tube structures of the same subunit is, for example, between 10 and 12 mm and the average distance between two consecutive first and/or second regions of the lamella structure is 3 to 9 mm.
  • the distance between central tubes of adjacent subunits 202, 204, 206 and 208 is preferably 25 to 35 mm.
  • the width of the condenser perpendicular to the flow direction of the air flowing over the condenser's lamella structure is 200 to 250 mm
  • the height of the condenser perpendicular to the flow direction of the air flowing over the condenser's lamella structure is 100 to 150 mm
  • the depth of the condenser in the flow direction of the air flowing over the condenser's lamella structure is 80 to 150 mm.
  • An advantage of the condenser according to the invention is therefore the particularly compact design and the particularly efficient removal of heat by means of the wing tube structure in combination with the fin structure and the specific design and dimensioning.
  • An evaporator 300 is generally a device in which a fluid flowing inside the central tube of the wing tube structure is converted from the liquid state to the gaseous state.
  • An advantage of the evaporator according to the invention, as with the condenser according to the invention, is the particularly compact structure.
  • the evaporator 300 comprises exactly two elongated, straight-line wing tube structures, namely a first 302 and a second wing tube structure 308.
  • Each wing tube structure 302, 308 has a central tube 304, 310 with a round line cross-section and two wings 306, 312 arranged opposite one another and extending laterally outward from the central tube 304, 310.
  • the wings 306, 312 run parallel to a longitudinal axis of the respective central tube 304, 310.
  • the wings 306, 312 of the respective wing tube structure 302, 308 are arranged in the same plane.
  • Each of the two vane tube structures 302, 308 therefore comprises a plurality of tube sections with vanes 306, 312.
  • the tube sections with vanes 306, 312 of a respective vane tube structure 302, 308 are arranged such that the vanes 306, 312 are arranged in one plane.
  • the lamella structure 320 explained further below comprises a plurality of central depressions 322, so that a lamella structure connects several tube sections with vanes of the first and second vane tube structures to one another.
  • the evaporator 300 further comprises the above-mentioned fin structure 320.
  • the fin structure has at least a first region in a first plane, which provides a first contact zone for the first vane tube structure 302, and at least a second region in a second plane, which provides a second contact zone for the second vane tube structure 308.
  • a plurality of central depressions 322 are provided in the first and second regions, which are adapted to a shape of the tube 304, 310 of the vane tube structure 302, 308.
  • the fin structure 320 comprises at least a first obliquely extending region, which is arranged with a first end at the first region and with an opposite second end at the second region, and at least a second obliquely extending region, which is arranged with a first end at the first region or another, adjacent, first region. and having an opposite second end disposed at an adjacent second region or at the second region.
  • the two vane tube structures 302, 308 are connected to one another via the louvre structure 320 and run parallel to one another.
  • the louvre structure 320 has at least one width that corresponds to a width of the vane tube structure 302, 308.
  • the louvre structure 320 is in contact with the vane tube structure 302, 308 and with several tube sections of the respective vane tube structure 302, 308 across the width of the vane tube structure 302, 308.
  • the outer diameter of the central tube 304, 310 of the vane tube structure 302, 308 is 6 to 8 mm, with a wall thickness of 0.5 mm and a width of the vane tube structure 302, 308 being 25 to 30 mm.
  • a distance between the vanes of the first and second vane tube structure is approximately 20 mm.
  • the width of a tube section with vanes is ⁇ 30 mm. In this way, a particularly compact design of the evaporator can be achieved.
  • a cavity can be present at least partially between the vanes of the vane tube structure and the fin structure. This can be provided with a means that resists thawing. In this way, the effectiveness of the evaporator can be further improved.

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Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bauteilverbund aus Mikrokanal-Struktur oder Flügelrohr-Struktur und Lamellen-Struktur, einen Wärmetauscher mit dem Bauteilverbund sowie die jeweiligen Herstellungsverfahren.
    • 2. Hintergrund der Erfindung
  • Mikrokanal-Strukturen beispielsweise für Wärmetauscher sind im Stand der Technik bekannt. Eine beispielhafte Ausführungsform einer Mikrokanal-Struktur 1 gemäß Stand der Technik ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Die Mikrokanal-Struktur 1 besteht aus vier Mikrokanälen 3 und weist eine insgesamt rechteckige Querschnittsform mit einer Breite BM und einer Höhe HM auf (vgl. Fig. 2). Für einen Wärmeaustausch mit einem die Mikrokanal-Struktur umströmenden Medium steht daher nur die äußere Oberfläche der Mikrokanal-Struktur zur Verfügung.
  • Um diese äußere Oberfläche der Mikrokanal-Struktur 1, die für eine Wärmeabfuhr zur Verfügung steht, zu vergrößern, wird beispielsweise die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Lamellen-Struktur 10 verwendet. Die Lamellen-Struktur 10 hat die Form einer Ziehharmonika mit einer Breite BL und einer Höhe HL. Die Lamellen-Struktur 10 in Kombination mit zwei parallel zueinander verlaufenden Mikrokanal-Strukturen 1 ergibt einen Bauteilverbund 20, wobei in einem Wärmetauscher der Bauteilverbund 20 auch eine Vielzahl von Mikrokanal-Strukturen 1 aufweisen kann, die über entsprechende Lamellen-Strukturen 10 miteinander verbunden sind. Durch die Lamellen-Struktur 10 wird der Oberflächenbereich der Mikrokanal-Struktur 1, der zur Wärmeabfuhr zur Verfügung steht, somit entsprechend vergrößert.
  • Zur weiteren Verbesserung des Wärmeübergangs solcher Mikrokanal-Strukturen ist es weiterhin bekannt, die Lamellen-Struktur S-förmig auszugestalten und quer zur Mikrokanal-Struktur anzuordnen, wie beispielsweise in der WO 2014/133 395 A1 beschrieben.
  • Ein Wärmetauscher mit einer Flügelrohr-Struktur ist in DE 10 2012 005 513 A1 beschrieben. Der Wärmetauscher zum Abführen von Wärme aus einem Medium weist mindestens ein in einem Gehäuse angeordnetes serpentinenförmiges Flügelrohr auf, dessen geradlinige Flügelabschnitte derart angeordnet sind, dass die Flügel der Flügelabschnitte mit einer Strömungsrichtung einen Winkel im Bereich von 10° ≤ α ≤ 30° einschließen.
  • WO 2012/142070 A1 beschreibt einen Bauteilverbund gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 2 bei einem Wärmetauscher mit mehreren Rohren, die im Wesentlichen quer zu einer Richtung des Luftstroms durch den Wärmetauscher angeordnet sind und in mehreren Rohrreihen angeordnet sind, die sich im Wesentlichen entlang der Richtung des Luftstroms erstrecken. Der Wärmetauscher umfasst ferner eine Vielzahl von Stegen, die im Wesentlichen integral mit zwei oder mehr Rohren der Vielzahl von Rohren ausgebildet sind, wobei sich jeder Steg zwischen benachbarten Rohren der Vielzahl von Rohren erstreckt und mit diesen verbunden ist. Mindestens ein Rohr der Vielzahl von Rohren hat einen Querschnitt mit einem Aspektverhältnis von mehr als 1: 1 relativ zu einem im Wesentlichen horizontalen Steg.
  • Ein Wärmetauscher mit Mikrokanal-Struktur geht aus EP 2 966 391 A1 hervor. Der Wärmetauscher umfasst einen Gaskreislauf und einen Kühlmittelkreislauf, der in einem Behälter eingeschlossen ist, und Turbulatoren oder Turbulenzgeneratoren, die im Kühlmittelkreislauf zwischen Rohren angeordnet sind, um im Gebrauch Turbulenzen des Kühlmittelstroms zu erzeugen, die den thermischen Wirkungsgrad des Wärmetauschers verbessern. Die Turbulatoren sind integral in einer einzigen Turbulatorenplatte ausgebildet, die sich über mehrere Rohre erstreckt.
  • Abschließend beschreibt WO 2014/103268 A1 einen Bauteilverbund gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Hierbei soll ein Wärmeaustauschrohr mit einer Wasserabflussfunktion bereitgestellt werden, das den Zusammenbau eines Wärmetauschers erleichtert, und auch ein Verfahren zum Herstellen eines Wärmeaustauschrohrs, das die Verarbeitung des Wärmeaustauschrohrs erleichtert. Zur Lösung wird ein wellenförmiger Lamellenwärmetauscher bereitgestellt. Dieser wird Erhalten durch Anordnen einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten flachen Wärmetauscher-Rohren in horizontaler Richtung und zwischen einem Paar gegenüberliegender Verteilerrohre sowie Verbinden von Wellrippen zwischen den Wärmetauscher-Rohren, in denen Berg-Tal-Falten abwechselnd und wiederholt ausgebildet sind. Die Wärmetauscher-Rohre sind ausgestattet mit einem flachen Rohrkörper, der einen Durchgang für ein Heizmedium aufweist, einem Paar Flansche, die sich an beiden Enden in Richtung der Breite des Rohrkörpers erstrecken, sowie geschnittenen und erhabenen Teilen, die erhalten werden, wenn die beiden Flansche geschnitten und in eine geneigte Form angehoben sowie in einer Reihe in einem geeigneten Abstand entlang der Längsrichtung des Rohrkörpers bereitgestellt werden. Die zwei geschnittenen und erhabenen Teile weisen den gleichen Neigungswinkel auf und die Neigungsrichtungen der zwei geschnittenen und erhabenen Teile sind an den beiden Enden in Richtung der Breite des Rohrkörpers asymmetrisch ausgebildet.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen hinsichtlich der Wärmeübertragung optimierten Bauteilverbund aus Mikrokanal- oder Flügelrohr-Struktur in Kombination mit einer Lamellen-Struktur bereitzustellen, sodass diese auch in Hochleistungsgeräten, wie beispielsweise einem Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs, kosteneffizient einsetzbar ist. Weiterhin ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen entsprechenden Wärmetauscher und die dazugehörigen Herstellungsverfahren zu beschreiben.
    • 3. Zusammenfassung der Erfindung
  • Die obige Aufgabe wird gelöst durch einen Bauteilverbund aus Mikrokanal-Struktur und Lamellen-Struktur gemäß Patentanspruch 1 und aus Flügelrohr-Struktur und Lamellen-Struktur gemäß Patentanspruch 2 sowie durch einen Wärmetauscher gemäß den abhängigen Patentansprüchen 7 und 8. Ebenso wird die Aufgabe gelöst durch ein Herstellungsverfahren einer Mikrokanal-Struktur gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 9, ein Herstellungsverfahren einer Lamellen-Struktur gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10, ein Herstellungsverfahren eines Bauteilverbundes gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 11 sowie ein Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 12 und 13. Zudem wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Verflüssiger gemäß dem abhängigen Patentanspruch 14 und einen Verdampfer gemäß dem abhängigen Patentanspruch 15. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie die anhängigen Patentansprüchen.
  • Eine Mikrokanal-Struktur für einen Wärmetauscher oder Ähnliches umfasst eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikrokanälen, die einen ersten Bereich der Mikrokanal-Struktur definieren, und mindestens einen, vorzugsweise zwei, sich lateral von einer den ersten Bereich umhüllenden Oberfläche nach außen erstreckenden Flügel, der parallel zu einer Längsachse des ersten Bereichs verläuft.
  • Darin besteht der erste Bereich aus einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikrokanälen, die eine Fluid-Strömungsrichtung definieren. Mikrokanäle im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Kanäle mit einem Durchmesser ≤ 1 mm. Der erste Bereich wird üblicherweise mittels Extrudieren, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt.
  • Zusätzlich ist zur Vergrößerung der für eine Wärmeabfuhr zur Verfügung stehenden Oberfläche mindestens ein Flügel vorgesehen, der sich lateral von einer den ersten Bereich umhüllenden Oberfläche nach außen erstreckt. Lateral in diesem Zusammenhang bedeutet, dass sich der mindestens eine Flügel quer zur Strömungsrichtung bzw. zur Verlaufsrichtung der Mikrokanäle erstreckt. Der mindestens eine Flügel erstreckt sich vorzugsweise kontinuierlich über im Wesentlichen die gesamte Länge des ersten Bereichs. Ein Vorteil dieser Vorgehensweise ist, dass im Vergleich zum bekannten Stand der Technik eine Alternative Lösung zur Vergrößerung der für die Wärmeabfuhr zur Verfügung stehenden Oberfläche geschaffen wird, die nicht an ein Stapeln mehrerer erster Bereiche bzw. Mikrokanal-Strukturen gekoppelt ist. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn der mindestens eine Flügel ebenfalls mittels Extrusion hergestellt wird, vorzugsweise gleichzeitig mit dem ersten Bereich. Auf diese Weise bilden der Erster Bereich und der mindestens eine Flügel ein einstückiges Element, so dass ein zusätzliches Verbinden des mindestens einen Flügels mit dem Erster Bereich entfallen kann.
  • Ein Vorteil ist somit, dass eine größere für eine Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Oberfläche im Vergleich zu bekannten Mikrokanal-Strukturen bereitgestellt wird, so dass auch die Effizienz der erfindungsgemäßen Mikrokanal-Struktur im Vergleich zu bekannten Mikrokanal-Strukturen erhöht ist. Ein zu erwähnender Nachteil ist der bei gleicher Anzahl an Mikrokanälen größere Bauraum, den die erfindungsgemäße Mikrokanal-Struktur aufgrund des mindestens einen Flügels benötigt.
  • Gemäß einer Ausgestaltung weist die Mikrokanal-Struktur zwei Flügel auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Flügel von gegenüberliegenden Seiten der den ersten Bereich umhüllenden Oberfläche lateral nach außen erstrecken. Auf diese Weise kann eine weitere Vergrößerung der Oberfläche zur Wärmeübertragung erzielt werden.
  • Weiterhin weist der erste Bereich eine ungefähr rechteckige Querschnittsform auf, die eine größere Breite verglichen mit einer Höhe aufweist, und der mindestens eine Flügel erstreckt sich von der den ersten Bereich umhüllenden Oberfläche von einer die Höhe bestimmenden Seitenwand, vorzugsweise mittig. Bei zwei gegenüberliegend angeordneten Flügeln erstreckt sich jeweils ein Flügel von jeweils einer Seitenwand, vorzugsweise mittig. Auf diese Weise ist bei Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrokanal-Struktur beispielsweise in einem Wärmetauscher eine gute Anströmung durch ein im rechten Winkel zur Fluid-Strömungsrichtung strömendes Wärmeübertragungsmedium gegeben.
  • Der obige Effekt wird weiter verbessert, indem gemäß einer weiteren Ausgestaltung die Ränder der ungefähr rechteckigen Querschnittsform abgerundet sind. Auf diese Weise kann insbesondere eine turbulente Strömung des Wärmeübertragungsmediums um die erfindungsgemäße Mikrokanal-Struktur sowie ein daraus resultierender möglicher Strömungsabriss vermieden werden.
  • Zudem entspricht die laterale Erstreckung des mindestens einen Flügels nach außen ungefähr der Hälfte der Breite des ersten Bereichs. Weiterhin bevorzugt ist eine Dicke des mindestens einen Flügels gleich einem Viertel der Höhe des ersten Bereichs. Mit diesen besonders vorteilhaften Proportionen kann die Oberfläche um bis zu 40 % im Vergleich zu bekannten Mikrokanal-Strukturen bzw. zum ersten Bereich alleine vergrößert werden.
  • Eine vorteilhafte Lamellen-Struktur für eine Mikrokanal-Struktur, insbesondere für eine oben beschriebene Mikrokanal-Struktur, umfasst: mindestens einen ersten Bereich in einer ersten Ebene, der eine erste Verbindungsfläche für eine erste Mikrokanal-Struktur bereitstellt, mindestens einen zweiten Bereich in einer zweiten Ebene, der vorzugsweise eine zweite Verbindungsfläche für eine zweite Mikrokanal-Struktur bereitstellt, mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, und mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, vorzugsweise benachbarten, ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt. Bei dem ersten Winkel α und dem zweiten Winkel β handelt es sich somit um einen Wechselwinkel. Bezogen auf die Verwendung mit einer Mikrokanal-Struktur, insbesondere mit einer erfindungsgemäßen Mikrokanal-Struktur, wird durch den ersten und/oder den zweiten Bereich die Kontaktfläche mit dem ersten Bereich, vorzugsweise mit der gesamten Mikrokanal-Struktur, vergrößert. Auf diese Weise kann die Wärme von dem Erster Bereich bzw. der Mikrokanal-Struktur besser abgeführt werden verglichen mit den bekannten Lamellen-Strukturen.
  • In einer Ausgestaltung der Lamellen-Struktur schließt der mindestens eine zweite schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich oder dem weiteren ersten Bereich einen dritten Winkel γ kleiner 90° sowie an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen vierten Winkel δ kleiner 90° ein. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn der zweite schräg verlaufende Bereich bezogen auf eine zur ersten und/oder zweiten Ebene senkrechte Ebene eine einer ersten Neigungsrichtung des ersten schräg verlaufenden Bereichs entgegengesetzte zweite Neigungsrichtung aufweist. Vorzugsweise sind die erste und die zweite Neigungsrichtung an der senkrechten Ebene gespiegelt, was jedoch keine zwingende Voraussetzung ist. Ein Vorteil dieser Ausführungsform ist, dass nun mindestens zwei schräg verlaufende Bereiche vorliegen, die unterschiedliche Neigungsrichtungen und unterschiedliche oder gleiche Neigungswinkel bezogen auf die senkrechte Ebene aufweisen. Auf diese Weise kann die für eine Wärmeabfuhr zur Verfügung stehende Oberfläche bei Verwendung mit einer Mikrokanal-Struktur weiter vergrößert werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Lamellen-Struktur eine Mehrzahl erster und zweiter Bereiche sowie eine Mehrzahl erster schräg verlaufender Bereiche und eine Mehrzahl zweiter schräg verlaufender Bereiche auf. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn der erste schräg verlaufende Bereich mit dem ersten Ende am ersten Ende des ersten Bereichs und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am ersten Ende des zweiten Bereichs angeordnet ist und der zweite schräg verlaufende Bereich mit dem ersten Ende am zweiten Ende des benachbarten ersten Bereichs aus der Mehrzahl der ersten Bereiche und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Ende des zweiten Bereichs angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Wärmeabfuhr bei Verwendung mit einer Mikrokanal-Struktur durch die Vergrößerung des Kontaktbereichs besonders effizient erfolgen kann.
  • Anders ausgedrückt ist die Lamellen-Struktur so aufgebaut, dass ein Abstand zwischen zwei ersten Bereichen durch einen zweiten Bereich abgedeckt wird, wenn die Anordnung senkrecht zur ersten bzw. zweiten Ebene betrachtet wird. Der Abstand zwischen den zwei ersten Bereichen ist dabei kleiner als die Länge des zweiten Bereichs. Dies gilt ebenfalls umgekehrt für einen Abstand zwischen zwei zweiten Bereichen und die Länge eines ersten Bereichs. Die Dimensionen der ersten und zweiten Bereiche sind hierbei vorzugsweise gleich. Ebenso sind vorzugsweise die Dimensionen des ersten und des zweiten schräg verlaufenden Bereichs gleich.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Lamellen-Struktur sind der erste Winkel α und der zweite Winkel β und/oder der dritte Winkel γ sowie der vierte Winkel δ gleich groß. Dies bedeutet, dass der mindestens eine erste Bereich und der mindestens eine zweite Bereich in parallel zueinander verlaufenden Ebenen angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßige Struktur geschaffen, was sich vorteilhaft auf den Wärmeübergang auswirkt.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Lamellen-Struktur sind der erste, der zweite, der erste schräg verlaufende und/oder der zweite schräg verlaufende Bereich gerade, wellenförmig oder ziehharmonikaförmig oder diese Bereich weisen jeweils eine beliebige andere Form oder Kombinationen davon auf. Aufgrund dieser Gestaltungsmöglichkeiten können die Bereiche jeweils gezielt an die Anforderungen der jeweiligen Anwendungen im Hinblick auf die Wärmeabfuhr angepasst werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Lamellen-Struktur ist im ersten und/oder zweiten Bereich eine mittige Vertiefung bereitgestellt, die vorzugsweise an eine Mikrokanal-Struktur, insbesondere an einen ersten Bereich einer oben beschriebenen Mikrokanal-Struktur, oder an eine Flügelrohr-Struktur angepasst ist. Mit dieser Ausgestaltung ist die Lamellen-Struktur in besonders vorteilhafter Weise an die Mikrokanal-Struktur und die Flügelrohr-Struktur angepasst, so dass sich ein Kontakt zum Wärmeaustausch zwischen Lamellen-Struktur und Mikrokanal-/Flügelrohr-Struktur möglichst über die gesamte Breite der Mikrokanal-/Flügelrohr-Struktur und/oder der Lamellen-Struktur ergibt. Der Wärmeaustauscher wird weiterhin dadurch unterstützt, dass die Vertiefung als Durchbruch oder als flächige Formgestaltung vorgesehen ist. Bei einer flächigen Formgestaltung ist die Vertiefung in das Lamellenmaterial eingeformt, ohne die Lamellenfläche zu durchbrechen. Dies stellt eine bestimmte Größe einer Kontaktfläche bereit. Bei einem Durchbruch reduziert sich die Kontaktfläche auf den Rand des Durchbruchs, der mit der Mikrokanal-Struktur oder der Flügelrohr-Struktur verbunden ist.
  • Ein erfindungsgemäßer Bauteilverbund besteht aus mindestens zwei Mikrokanal-Strukturen, insbesondere die oben beschriebenen Mikrokanal-Strukturen, oder mindestens einer Flügelrohr-Struktur und einer erfindungsgemäßen Lamellen-Struktur, wobei die zwei Mikrokanal-Strukturen oder die Flügelrohr-Strukturen zumindest teilweise über die Lamellen-Struktur miteinander verbunden sind, und wobei die Mikrokanal-Strukturen oder Flügelrohr-Strukturen vorzugsweise parallel zueinander verlaufen. Der so hergestellte Bauteilverbund weist die Vorteile der obigen Mikrokanal-Struktur und/oder der obigen Lamellen-Struktur auf. In dieser Hinsicht wird auf die entsprechenden Ausführungen verwiesen.
  • Der Bauteilverbund in den beiden erfindungsgemäßen Ausgestaltungen lässt sich folgendermaßen zusammenfassen: Gemäß einer ersten Ausgestaltung besteht der Bauteilverbund aus einer Mehrzahl von Mikrokanal-Strukturen, die jeweils eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikrokanälen, die einen ersten Bereich der Mikrokanal-Struktur definieren, der eine ungefähr rechteckige Querschnittsform aufweist, die eine größere Breite verglichen mit einer Höhe aufweist, und zwei sich lateral von einer den ersten Bereich umhüllenden Oberfläche von einer die Höhe bestimmenden Seitenwand nach außen erstreckenden Flügel, die parallel zu einer Längsachse des ersten Bereichs verlaufen und einer Lamellen-Struktur, die folgende Merkmale umfasst: mindestens einen ersten Bereich in einer ersten Ebene, der eine erste Verbindungsfläche für die erste Mikrokanal-Struktur bereitstellt, mindestens einen zweiten Bereich in einer zweiten Ebene, der vorzugsweise eine zweite Verbindungsfläche für die zweite Mikrokanal-Struktur bereitstellt, wobei im ersten und zweiten Bereich eine mittige Vertiefung bereitgestellt ist, die an die Mikrokanal-Struktur im ersten Bereich angepasst ist, mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, und mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt, und der mindestens eine zweite schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich oder dem weiteren ersten Bereich einen dritten Winkel γ kleiner 90° sowie an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen vierten Winkel δ kleiner 90° einschließt, wobei die zwei Mikrokanal-Strukturen über die Lamellen-Struktur miteinander verbunden sind und parallel zueinander verlaufen, wobei die Lamellen-Struktur eine Breite aufweist, die mindestens einer Breite der Mikrokanal-Struktur entspricht und die Lamellen-Struktur über die gesamte Breite der Mikrokanal-Struktur mit der Mikrokanal-Struktur in Kontakt steht.
  • Gemäß der anderen Ausgestaltung besteht der Bauteilverbund aus einer Mehrzahl von länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen, die jeweils ein zentrales Rohr mit einem runden, krummlinigen oder rechteckigen Leitungsquerschnitt sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete und sich lateral von dem zentralen Rohr nach außen erstreckende Flügel aufweisen, die parallel zu einer Längsachse des zentralen Rohrs verlaufen, und einer Lamellen-Struktur, die folgende Merkmale umfasst: mindestens einen ersten Bereich in einer ersten Ebene, der eine erste Verbindungsfläche für die erste Flügelrohr-Struktur bereitstellt, mindestens einen zweiten Bereich in einer zweiten Ebene, der eine zweite Verbindungsfläche für die zweite Flügelrohr-Struktur bereitstellt, wobei im ersten und zweiten Bereich eine mittige Vertiefung bereitgestellt ist, die an eine Form des Rohrs der Flügelrohr-Struktur angepasst ist, mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, und mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt, und der mindestens eine zweite schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich oder dem weiteren ersten Bereich einen dritten Winkel γ kleiner 90° sowie an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen vierten Winkel δ kleiner 90° einschließt, wobei die zwei Flügelrohr-Strukturen über die Lamellen-Struktur miteinander verbunden sind und parallel zueinander verlaufen sowie die Lamellen-Struktur mindestens eine Breite aufweist, die einer Breite der Flügelrohr-Struktur entspricht, und die Lamellen-Struktur über die gesamte Breite der Flügelrohr-Struktur mit der Flügelrohr-Struktur in Kontakt steht.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Bauteilverbund eine Mehrzahl von Mikrokanal- oder Flügelrohr-Strukturen, insbesondere die oben beschriebenen Mikrokanal-Strukturen, deren erste Bereiche vorzugsweise parallel zueinander verlaufen, wobei jede Mikrokanal-Struktur mit der jeweiligen benachbarten Mikrokanal-Struktur zumindest teilweise über eine erfindungsgemäße Lamellen-Struktur verbunden ist. Auf diese Weise kann eine beliebige Anzahl an Mikrokanal- oder Flügelrohr-Strukturen für den Einsatz in einem späteren Wärmetauscher übereinander gestapelt werden, wobei zwischen den Mikrokanal-Strukturen eine jeweilige Lamellen-Struktur vorhanden ist. Die Lamellen-Struktur ist vorzugsweise an den Mikrokanal-Strukturen oder Flügelrohr-Strukturen befestigt, beispielsweise mittels Löten, Schweißen, Kleben.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist der Bauteilverbund die Mehrzahl der länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen in einem mäanderförmigen Verlauf parallel zueinander und flüssigkeitsleitenden hintereinander miteinander verbunden auf, so dass ein Flüssigkeitszulauf mit einem Eingang und ein Flüssigkeitsablauf mit einem Ausgang des mäanderförmigen Verlaufs der Flügelrohr-Strukturen verbindbar ist. Diese bevorzugte mäanderförmige Anordnung bildet die Grundlage für einen effizienten und flüssigkeitssparenden Haushalt an Kühlmittel, das im Bauteilverbund und späteren Wärmetauscher eingesetzt wird. Denn das zentrale Rohr der länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen bildet jeweils an einem Ende in einem gebogenen End- oder Verbindungsbereich ohne Flügel die Flüssigkeitsverbindung zur benachbarten länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Struktur. Vorzugsweise ist wird durch die einzelnen gebogenen Verbindungsbereiche ein geringeres Volumen an Kühlflüssigkeit zur Versorgung der Flügelrohr-Strukturen benötigt, als es mit einem ersten und einem zweiten Verteilerrohr in Kombination mit den Mikrokanal-Strukturen der Fall ist.
  • Ein erfindungsgemäßer Wärmetauscher umfasst ein erstes Verteilerrohr zum Zuführen eines Fluides und ein zweites Verteilerrohr zum Ableiten eines Fluides sowie einen erfindungsgemäßen Bauteilverbund, wobei die Mikrokanäle jeder Mikrokanal-Struktur an einem ersten Ende in Strömungsverbindung mit dem ersten Verteilerrohr und an einem zweiten Ende in Strömungsverbindung mit dem zweiten Verteilerrohr stehen. Im Hinblick auf die Vorteile wird auf die obigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Mikrokanal-Struktur sowie zur erfindungsgemäßen Lamellen-Struktur verwiesen.
  • Ein weiterer erfindungsgemäßer Wärmetauscher umfasst ein Zufuhrrohr zum Zuführen eines Fluides und ein Abfuhrrohr zum Ableiten eines Fluides sowie einen Bauteilverbund mit mindestens zwei Flügelrohr-Strukturen verbunden über eine bevorzugte Lamellen-Struktur gemäß obiger Beschreibung, wobei die zentralen Rohre der Flügelrohr-Strukturen in Strömungsrichtung hintereinander miteinander verbunden sind, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Zufuhrrohr und dem Abfuhrrohr bereitzustellen.
  • Der Wärmetauscher mit Flügelrohr-Strukturen nutzt bekannte Konstruktionsprinzipien eines Wärmetauschers dieser Art. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Lamellen-Struktur mindestens über die gesamte Breite des Flügelrohrs, also quer zur Längsachse des Flügelrohrs. Dieser Kontakt in Querrichtung zwischen Flügelrohr-Struktur oder Mikrokanal-Struktur und der Lamellen-Struktur erstreckt sich über die maximale Breite. Bevorzugt wird dieser Kontaktbereich vergrößert, indem einander gegenüberliegende Kontaktflächen von Flügelrohr-/Mikrokanal-Struktur und Lamellen-Struktur vergrößert werden. Diese gilt für Kontaktlinien und/oder Kontaktflächen im Bereich der Flügel und/oder des Rohrs oder des Bereichs der miteinander verbundenen Mikrokanäle. Des Weiteren sind die zentralen Rohre der Flügelrohr-Strukturen nacheinander miteinander verbunden, um die Strömungsverbindung zwischen dem Zufuhrrohr und dem Abfuhrrohr für Kühlflüssigkeit bereitzustellen. Innerhalb dieses Verbunds ist die Mehrzahl der länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen in einem mäanderförmigen Verlauf parallel zueinander angeordnet. Somit spannen die mehreren Flügelrohr-Strukturen aufgrund dieser mäanderförmigen Anordnung eine annähernd ebene Fläche auf. Das Zufuhrrohr ist mit dem Eingang und das Abfuhrrohr ist mit dem Ausgang des mäanderförmigen Verlaufs der Flügelrohr-Strukturen verbunden ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens zwei mäanderförmige Verläufe der Flügelrohr-Strukturen parallel zueinander und flächig nebeneinander angeordnet und stehen in Strömungsverbindung miteinander. Zudem bevorzugt sind die Flügel der Flügelrohr-Strukturen annähernd senkrecht zu der durch die mäanderförmigen Verläufe der Flügelrohr-Strukturen aufgespannten Ebene/Ebenen angeordnet.
  • Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren für eine Mikrokanal-Struktur weist den Schritt auf: Extrudieren einer Mikrokanal-Struktur bestehend aus einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikrokanälen, die einen ersten Bereich der Mikrokanal-Struktur definieren, und mindestens einem, vorzugsweise zwei, sich lateral von einer den ersten Bereich umhüllenden Oberfläche nach außen erstreckenden Flügel, der parallel zu einer Längsachse des ersten Bereichs verläuft, vorzugsweise aus Aluminium.. Mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens wird eine erfindungsgemäße Mikrokanal-Struktur hergestellt. Im Hinblick auf die Vorteile wird daher auf die erfindungsgemäße Mikrokanal-Struktur verwiesen.
  • Ein vorteilhaftes Herstellungsverfahren einer Lamellen-Struktur umfasst die Schritte: Bereitstellen von mindestens einem ersten Bereich, der eine erste Verbindungsfläche für eine erste Mikrokanal-Struktur oder eine Flügelrohr-Struktur bereitstellt, und mindestens einem zweiten Bereich, der vorzugsweise eine zweite Verbindungsfläche für eine zweite Mikrokanal-Struktur oder eine zweite Flügelrohr-Struktur bereitstellt, danach Anordnen eines ersten schräg verlaufenden Bereichs mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich derart, dass der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt, und Anordnen eines zweiten schräg verlaufenden Bereichs mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, vorzugsweise benachbarten, ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich, Mittels dieses Herstellungsverfahrens ist die erfindungsgemäße Lamellenstruktur herstellbar. Daher wird im Hinblick auf die entsprechenden Vorteile auf die Ausführungen zur Lamellen-Struktur verwiesen.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erfolgt der Schritt des Anordnens des zweiten schräg verlaufenden Bereichs so, dass der zweite schräg verlaufende Bereich an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich oder dem weiteren ersten Bereich einen dritten Winkel γ kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich einen vierten Winkel δ kleiner 90° einschließt.
  • Des Weiteren umfasst der Schritt des Bereitstellens das Bereitstellen einer Mehrzahl erster und zweiter Bereiche und die Schritte des Anordnens des ersten und zweiten schräg verlaufenden Bereichs werden mehrfach wiederholt. Weiterhin bevorzugt erfolgt das Anordnen des ersten schräg verlaufenden Bereichs so, dass der erste schräg verlaufende Bereich mit dem ersten Ende am ersten Ende des ersten Bereichs und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am ersten Ende des zweiten Bereichs angeordnet wird und das Anordnen des zweiten schräg verlaufenden Bereichs erfolgt so, dass der zweite schräg verlaufende Bereich mit dem ersten Ende am zweiten Ende des benachbarten ersten Bereichs aus der Mehrzahl der ersten Bereiche und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Ende des zweiten Bereichs angeordnet wird.
  • Zudem umfasst das Herstellungsverfahren einer Lamellen-Struktur den weiteren Schritt: Bereitstellen einer mittigen Vertiefung im ersten und/oder zweiten Bereich, die vorzugsweise an eine Mikrokanal-Struktur, insbesondere an einen ersten Bereich einer erfindungsgemäßen Mikrokanal-Struktur, oder eine Flügelrohr-Struktur angepasst ist. Gemäß einer ersten Alternative können der erste und/oder der zweite Bereich bereits beim anfänglichen Bereitstellen der Bereiche eine Vertiefung für die Mikrokanal-Struktur, insbesondere für einen ersten Bereich davon, aufweisen. Wird die Lamellen-Struktur aus Einzelteilen zusammengesetzt, so kann die Vertiefung beispielsweise vor dem Anordnen des erste und/oder des zweiten schräg verlaufenden Bereichs erzeugt werden. Gemäß einer weiteren Alternative können entsprechende Vertiefungen auch später bereitgestellt werden.
  • Außerdem werden die Schritte des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens der Lamellen-Struktur mittels Biegen einer Blechlage realisiert. Wird die Lamellen-Struktur insgesamt aus einer Blechlage durch Biegen hergestellt, so wird die oben genannte Vertiefung entweder vor oder nach dem Biegen in den Bereichen erzeugt, die später dem ersten und/oder dem zweiten Bereich entsprechen. Es ist ebenfalls denkbar, Durchbrüche auszustanzen oder auszuschneiden.
  • Ein Herstellungsverfahren eines Bauteilverbunds umfasst die Schritte: Bereitstellen von mindestens zwei Mikrokanal-Strukturen oder Flügelrohr-Strukturen, insbesondere die oben beschriebenen Mikrokanal-strukturen, und einer der oben beschriebenen Lamellen-Strukturen, danach zumindest teilweises Verbinden der zwei Mikrokanal-Strukturen oder der Flügelrohr-Strukturen mittels der Lamellen-Struktur, beispielsweise mittels Anlöten, Schweißen oder Kleben der Lamellen-Struktur.
  • Gemäß einer Ausgestaltung umfasst der Schritt des Bereitstellens im Herstellungsverfahren des Bauteilverbunds das Bereitstellen einer Mehrzahl von Mikrokanal-/Flügelrohr-Strukturen und Lamellen-Strukturen und der Schritt des Verbindens umfasst das zumindest teilweise Verbinden jeder Mikrokanal-Struktur aus der Mehrzahl von Mikrokanal-Strukturen mit der jeweiligen benachbarten Mikrokanal-Struktur bzw. jeder Flügelrohr-Struktur aus der Mehrzahl an Flügelrohr-Strukturen mit der jeweiligen benachbarten Flügelrohr-Struktur. mittels einer jeweiligen Lamellen-Struktur (120).
  • Ein Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers umfasst die Schritte: Bereitstellen eines ersten Verteilerrohrs, Bereitstellen eines zweiten Verteilerrohrs sowie Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Bauteilverbunds und danach Verbinden der Mikrokanäle jeder Mikrokanal-Struktur an einem ersten Ende mit dem ersten Verteilerrohr und an einem zweiten Ende mit dem zweiten Verteilerrohr. Wird der Wärmetauscher aus einer Flügelrohr-Struktur hergestellt, dann wird zunächst ein Zufuhr- und ein Abfuhrrohr bereitgestellt und mit den Flügelrohr-Strukturen verbunden, die zuvor nacheinander miteinander - also in Reihe - verbunden worden sind.
  • Ein erfindungsgemäßer Verflüssiger besteht aus mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, Untereinheiten mit jeweils einer Mehrzahl von länglichen, geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen, die jeweils ein zentrales Rohr mit einem runden, krummlinigen oder eckigen Leitungsquerschnitt sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete und sich lateral von dem zentralen Rohr nach außen erstreckende Flügel aufweisen, die parallel zu einer Längsachse des zentralen Rohrs verlaufen, und einer Lamellen-Struktur, die folgende Merkmale umfasst: mindestens einen ersten Bereich in einer ersten Ebene, der eine erste Kontaktzone für die erste Flügelrohr-Struktur bereitstellt, mindestens einen zweiten Bereich in einer zweiten Ebene, der eine zweite Kontaktzone für die zweite Flügelrohr-Struktur bereitstellt, wobei im ersten und zweiten Bereich eine mittige Vertiefung bereitgestellt ist, die an eine Form des Rohrs der Flügelrohr-Struktur angepasst ist, mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, und mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, benachbarten ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende an einem benachbarten zweiten Bereich oder am zweiten Bereich angeordnet ist, wobei zwei Flügelrohr-Strukturen über die Lamellen-Struktur miteinander verbunden sind und parallel zueinander verlaufen, so dass die Flügel einer Untereinheit in parallelen Ebenen angeordnet sind, und die Lamellen-Struktur mindestens eine Breite aufweist, die einer Breite der Flügelrohr-Struktur entspricht, und die Lamellen-Struktur über die Breite der Flügelrohr-Struktur mit der Flügelrohr-Struktur in Kontakt steht, wobei die Untereinheiten nebeneinander angeordnet sind und im Betrieb des Verflüssigers eine Strömungsrichtung einer über die Lamellenstruktur des Verflüssigers strömenden Luft ungefähr rechtwinklig zur Lamellen-Struktur ausgerichtet ist, und der Verflüssiger weiterhin umfasst ein Zufuhrrohr zum Zuführen eines Fluides, das mit einem ersten Ende der Mehrzahl der Flügelrohr-Strukturen mindestens einer der Untereinheiten verbunden ist sowie ein Abfuhrrohr zum Abführen eines Fluides, das mit einem zweiten dem ersten Ende entgegensetzten Ende der Flügelrohr-Strukturen mindestens einer der Untereinheiten verbunden ist, wobei der Innendurchmesser des zentralen Rohrs der Flügelrohr-Struktur mindestens 3 mm be-trägt, der Außendurchmesser des zentralen Rohrs der Flügelrohr-Struktur mindestens 4 mm beträgt und eine Breite der Flügelrohr-Struktur vorzugsweise ≤ 25 mm ist.
  • Bei einem Verflüssiger oder Kondensator handelt es sich allgemein um eine Vorrichtung, in der ein im Inneren des zentralen Rohrs der Flügelrohr-Struktur strömendes Fluid vom gasförmigen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand überführt wird (Kondensation). In Wärmekraftmaschinen und in Kälteanlagen dienen Kondensatoren der Verflüssigung des Abdampfes bzw. des dampfförmigen Kältemittels. Das ermöglicht in diesen Anlagen somit einen geschlossenen Kreisprozess.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verflüssigers ist der besonders kompakte Aufbau und der besonders effiziente Abtransport der Wärme mittels der Flügelrohr-Struktur in Kombination mit der Lamellen-Struktur und dem spezifischen Aufbau und der Dimensionierung. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Verflüssiger daher höchstens sechs Untereinheiten auf.
  • Es ist ebenfalls bevorzugt, dass ein Abstand zwischen zwei Flügelrohr-Strukturen derselben Untereinheit zwischen 10 und 12 mm beträgt. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt der durchschnittliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden ersten und/oder zweiten Bereichen der Lamellenstruktur 3 bis 9 mm. Weiterhin bevorzugt beträgt der Abstand zwischen zentralen Rohren benachbarter Untereinheiten 25 bis 35 mm, vorzugsweise gemessen von Rohrmitte zu Rohrmitte. Mit jedem dieser Merkmale alleine kann bereits eine besonders kompakte Bauweise des Verflüssigers erzielt werden. Diese Merkmale in Kombination führen daher zu einer besonders vorteilhaften und effizienten Ausführungsform des Verflüssigers.
  • Schließlich ist es bevorzugt, dass eine Breite des Verflüssigers rechtwinklig zur Strömungsrichtung der über die Lamellenstruktur des Verflüssigers strömenden Luft 200 bis 250 mm beträgt, eine Höhe des Verflüssigers rechtwinklig zur Strömungsrichtung der über die Lamellenstruktur des Verflüssigers strömenden Luft 100 bis 150 mm beträgt und eine Tiefe des Verflüssigers in Strömungsrichtung der über die Lamellenstruktur des Verflüssigers strömenden Luft 80 bis 150 mm beträgt. Durch diese Dimensionierungen ist der Verflüssiger beispielsweise auch in Haushaltsgeräten wie einem Wäschetrockner einsetzbar.
  • Ein Verdampfer gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, vorzugsweise genau, zwei länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen, die jeweils eine Mehrzahl zentraler Rohrabschnitte mit einem runden, krummlinigen oder eckigen Leitungsquerschnitt sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete und sich lateral von dem zentralen Rohrabschnitt nach außen erstreckende Flügel aufweisen, die parallel zu einer Längsachse des zentralen Rohrabschnitts verlaufen, wobei die Flügel einer jeweiligen Flügelrohr-Struktur in derselben Ebene angeordnet sind, und der Verdampfer umfasst weiterhin eine Lamellen-Struktur, die folgende Merkmale umfasst: mindestens einen ersten Bereich in einer ersten Ebene, der eine erste Kontaktzone für die erste Flügelrohr-Struktur bereitstellt, mindestens einen zweiten Bereich in einer zweiten Ebene, der eine zweite Kontaktzone für die zweite Flügelrohr-Struktur bereitstellt, wobei im ersten und zweiten Bereich eine mittige Vertiefung bereitgestellt ist, die an eine Form des Rohrs der Flügelrohr-Struktur angepasst ist, mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, und mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende an einem benachbarten zweiten Bereich oder am zweiten Bereich angeordnet ist, wobei die zwei Flügelrohr-Strukturen über die Lamellen-Struktur miteinander verbunden sind und parallel zueinander verlaufen sowie die Lamellen-Struktur mindestens eine Breite aufweist, die einer Breite der Flügelrohr-Struktur entspricht, und die Lamellen-Struktur über die Breite der Flügelrohr-Struktur mit der Flügelrohr-Struktur sowie mit mehreren Rohrabschnitten der jeweiligen Flügelrohr-Struktur in Kontakt steht, wobei im Betrieb des Verdampfers eine Strömungsrichtung einer über die Lamellenstruktur des Verdampfers strömenden Luft ungefähr rechtwinklig zur Lamellen-Struktur ausgerichtet ist, und der Außendurchmesser des zentralen Rohrs der Flügelrohr-Struktur 6 bis 8 mm beträgt, wobei eine Wandstärke 0,5 mm beträgt und eine Breite der Flügelrohr-Struktur 25 bis 30 mm ist.
  • Bei einem Verdampfer handelt es sich allgemein um eine Vorrichtung, in der ein im Inneren des zentralen Rohrs der Flügelrohr-Struktur strömendes Fluid vom flüssigen Aggregatszustand in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verdampfers ist, ebenso wie beim erfindungsgemäßen Verflüssiger, der besonders kompakte Aufbau. In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der Verflüssiger daher genau zwei Flügelrohr-Strukturen auf.
  • Jede der zwei Flügelrohrstrukturen umfasst eine Mehrzahl an Rohrabschnitten mit Flügeln. Die Rohrabschnitte mit Flügeln einer jeweiligen Flügelrohr-Struktur sind dabei so angeordnet, dass die Flügel in einer Ebene angeordnet sind. Dies unterscheidet den erfindungsgemäßen Verdampfer beispielsweise von dem erfindungsgemäßen Verflüssiger, bei dem die Flügel einer Flügelrohr-Struktur in parallelen Ebenen angeordnet sind. Um nun mehrere Rohrabschnitte mit Flügeln einer Flügelrohr-Struktur mit ebenfalls mehreren Rohrabschnitten mit Flügeln einer weiteren Flügelrohr-Struktur zu verbinden, umfasst die Lamellenstruktur vorzugsweise eine Mehrzahl mittiger Vertiefungen, so dass eine Lamellen-Struktur jeweils mehrere Rohrabschnitte mit Flügeln der ersten und der zweiten Flügelrohr-Struktur miteinander verbindet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Abstand zwischen den Flügeln der ersten und der zweiten Flügelrohr-Struktur ungefähr 20 mm. Ebenso bevorzugt ist die Breite der Flügelrohr-Struktur ≤ 30 mm. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte Bauweise des Verdampfers erzielbar.
  • Vorzugsweise ist zwischen den Flügeln der Flügelrohr-Struktur und der Lamellenstruktur zumindest teilweise ein Hohlraum vorhanden, der mit einem Mittel bereitgestellt ist, um einem Auftauen zu widerstehen. Auf diese Weise kann die Effektivität des Verdampfers weiter verbessert werden.
  • Nachfolgend wird eine detaillierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen dabei gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.
    • 4. Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht einer Mikrokanal-Struktur gemäß Stand der Technik
    Figur 2
    die Mikrokanal-Struktur aus Fig. 1 im Querschnitt
    Figur 3
    eine perspektivische Ansicht einer Lamellen-Struktur gemäß Stand der Technik,
    Figur 4
    die Lamellen-Struktur aus Fig. 3 im Querschnitt,
    Figur 5
    eine perspektivische Ansicht eines Bauteilverbunds bestehend aus mehreren Mikrokanal-Strukturen und Lamellen-Strukturen gemäß Stand der Technik,
    Figur 6
    den Bauteilverbund aus Fig. 5 in einer seitlichen Ansicht,
    Figur 7
    eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäß bevorzugten Mikrokanal-Struktur,
    Figur 8
    die Mikrokanal-Struktur aus Fig. 7 im Querschnitt,
    Figur 9
    eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Lamellen-Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 10
    einen Querschnitt der Lamellen-Struktur aus Fig. 9,
    Figuren 11 und 12
    eine perspektivische Ansicht eines Bauteilverbunds bestehend aus Mikrokanal-Strukturen und Lamellen-Strukturen gemäß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung,
    Figur 13
    eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung,
    Figur 14
    einen Ausschnitt des Wärmetauschers aus Fig. 13 in Seitenansicht und
    Figur 15
    einen Ausschnitt des Wärmetauschers aus Fig. 14 und 13 zur Verdeutlichung eines Anschlusses eines ersten Bereichs an ein Verteilerrohr.
    Figur 16
    eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Bauteilverbunds mit einer Flügelrohr-Struktur und einer Lamellen-Struktur,
    Figur 17
    eine bevorzugte Ausführungsform einer weiteren Lamellen-Struktur,
    Figur 18
    eine Seitenansicht der Lamellen-Struktur aus Figur 17,
    Figur 19
    eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Lamellen-Struktur mit Kontaktflächen zu einem angrenzenden nicht gezeigten Flügelrohr,
    Figur 20
    eine Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines Bauteilverbunds bestehend aus einer Lamellen-Struktur und einer Flügelrohr-Struktur,
    Figur 21
    eine weitere Seitenansicht des bevorzugten Bauteilverbunds gemäß Figur 20,
    Figur 22
    eine perspektivische Ansicht des Bauteilverbunds gemäß Figur 21,
    Figur 23
    eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Ausschnitts aus dem Bauteilverbund gemäß Figur 22,
    Figur 24
    eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß bevorzugten Wärmetauschers mit einem bevorzugten Bauteilverbund bestehend aus Flügelrohr-Strukturen und dazwischen angeordneten Lamellen-Strukturen,
    Figur 25
    eine erste perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß bevorzugten Verflüssigers,
    Figur 26
    eine zweite perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß bevorzugten Verflüssigers,
    Figur 27
    eine Seitenansicht des erfindungsgemäß bevorzugten Verflüssigers,
    Figur 28
    eine Endansicht des erfindungsgemäß bevorzugten Verflüssigers,
    Figur 29
    eine erste perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß bevorzugten Verdampfers,
    Figur 30
    eine Seitenansicht des erfindungsgemäß bevorzugten Verdampfers,
    Figur 31
    eine zweite perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß bevorzugten Verdampfers und
    Figur 32
    eine Explosionsansicht des erfindungsgemäß bevorzugten Verdampfers.
    5. Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
  • Eine erfindungsgemäße Mikrokanal-Struktur ist beispielsweise in einem Wärmetauscher eines Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, einsetzbar. Weiterhin findet die Mikrokanal-Struktur Einsatz in jeglichen Hochleistungsgeräten, die in einem möglichst geringen zur Verfügung stehenden Raum eine möglichst effiziente Wärmeübertragung gewährleisten müssen.
  • Bezug nehmend auf die Figuren 7 und 8 besteht eine Mikrokanal-Struktur 100 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform aus vier Mikrokanälen 104, die zusammen einen ersten Bereich 102 mit einer Fluid-Strömungsrichtung definieren. Die Mikrokanäle 104 haben vorzugsweise einen Durchmesser von höchstens 1 mm. Vier Mikrokanäle 104 sind nebeneinander angeordnet, wobei die zwei mittleren Mikrokanäle eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsform aufweisen. Der erste Bereich 102 weist dadurch insgesamt eine ungefähre rechteckige Querschnittsform auf. Die beiden Mikrokanäle 104 an den Außenseiten weisen abgerundete Ränder 108 auf. Insbesondere die abgerundeten Ränder 108 dienen zur Verbesserung der Anströmung durch ein Wärmeübertragungsmedium in Verbindung mit unten erläuterten Flügeln 106, so dass beispielsweise eine Anströmung möglichst laminar erfolgen kann und ein Strömungsabriss am ersten Bereich 102 vermeidbar ist.
  • An einer den ersten Bereich 102 umhüllenden Oberfläche sind weiterhin zwei Flügel 106 vorgesehen, die sich lateral nach außen erstrecken und parallel zu einer Längsachse des ersten Bereichs 102 verlaufen. Die Flügel 106 erstrecken sich dabei im Wesentlichen über die gesamte Länge des ersten Bereichs 102. Dies bedeutet, dass die Flügel 106 sich nicht ganz bis zum jeweiligen Ende des ersten Bereichs 102 erstrecken, so dass der erste Bereich 102 an beiden axialen Enden einen Verbindungsbereich 110 aufweist. Der Verbindungsbereich 110 dient für eine Verbindung zu einem Verteilerrohr eines Wärmetauschers 150 oder eine anderen entsprechenden Vorrichtung.
  • Aus Fig. 8 ist eine besonders vorteilhafte Proportionalität des ersten Bereichs 102 zu den Flügeln 106 erkennbar. Gemäß den Figuren 7 und 8 setzt sich eine Gesamtbreite BGes der Mikrokanal-Struktur 100 aus zwei Mal der Breite eines Flügels 106 und ein Mal einer Breite BS des ersten Bereichs 102 zusammen. Die Breite der beiden Flügel 106 zusammen entspricht ungefähr der Breite Bs des ersten Bereichs 106. Das Verhältnis der Gesamtbreite BGes der Mikrokanal-Struktur 100 zur Breite BS des ersten Bereichs 102 beträgt daher ungefähr 2:1. Die Dicke D der Flügel 106 ist ungefähr ein Viertel der Höhe HS des ersten Bereichs 102.
  • Wie in den Figuren 7 und 8 erkennbar, sind die Flügel 106 insbesondere mittig an einer eine Höhe HS des ersten Bereichs 102 definierenden Seitenwand der den ersten Bereich 102 umhüllenden Oberfläche angeordnet. Auf diese Weise und mittels der abgerundeten Ränder 108, wie bereits oben dargelegt, kann eine durchgehend laminare Strömung zur Verbesserung der Wärmeübertragung gewährleistet werden. Mittels dieses Aufbaus ist eine Oberflächenvergrößerung von ca. 40 % im Vergleich zur in den Figuren 1 und 2 dargestellten Struktur erzielbar. Dies wirkt sich ebenfalls entsprechend vorteilhaft auf eine Wärmeabfuhr aus.
  • Die Figuren 9 und 10 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform einer Lamellen-Struktur 120 für eine Mikrokanal-Struktur 100. Die Lamellen-Struktur 120 besteht aus einem geraden ersten Bereich 122 in einer ersten Ebene und einem geraden zweiten Bereich 124 in einer zweiten Ebene. Die erste und die zweite Ebene sind parallel zueinander. Der erste Bereich 122 ist mit dem zweiten Bereich 124 über einen ersten geraden schräg verlaufenden Bereich 126 verbunden. Der erste schräg verlaufende Bereich 126 schließt mit dem ersten Bereich 122 einen ersten Winkel α < 90° ein. Ebenso schließt der erste schräg verlaufende Bereich 126 mit dem zweiten Bereich 124 einen zweiten Winkel β < 90° ein. Bei dem ersten Winkel α und dem zweiten Winkel β handelt es sich um einen Wechselwinkel, da diese auf entgegengesetzten Seiten des ersten schräg verlaufenden Bereichs 126 und an gegenüberliegenden Seite des ersten 122 und des zweiten Bereichs 124 vorliegen. Aufgrund der parallelen Anordnung der ersten und der zweiten Ebene sind der erste α und der zweite Winkel β gleich. Weiterhin weist der erste schräg verlaufende Bereich 126 eine erste Neigungsrichtung bezogen auf eine zur ersten und/oder zweiten Ebene senkrechte Ebene auf. Diese senkrechte Ebene verläuft dabei quer zu einer Fluidströmungsrichtung, was bei der Verwendung der Lamellen-Struktur 120 mit der Mikrokanal-Struktur 1, 100 ersichtlich wird. Die aus dieser Anordnung resultierende Struktur vergrößert im Vergleich zu bekannten ziehharmonikaförmigen oder S-förmigen Strukturen bei Verwendung mit einer Mikrokanal-Struktur 1, 100 einen Kontaktbereich mit der Mikrokanal-Struktur 1, 100, so dass auf diese Weise auch die Wärmeabfuhr noch weiter verbessert werden kann.
  • Um die Struktur fortzusetzen ist weiterhin ein zweiter gerader schräg verlaufender Bereich 128 vorgesehen. Der zweite schräg verlaufende Bereich 128 schließt mit einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich 122 einen dritten Winkel γ < 90° und mit dem zweiten Bereich 124 einen vierten Winkel δ < 90°. Bei dem dritten γ und vierten Winkel δ handelt es sich auch wieder, wie für den ersten schräg verlaufenden Bereich 126 bereits beschrieben, um Wechselwinkel. Bezogen auf die oben beschriebene senkrechte Ebene weist der zweite schräg verlaufende Bereich 128 eine zweite Neigungsrichtung auf, die der ersten entgegengesetzt ist. In der dargestellten Ausführungsform ist die zweite Neigungsrichtung eine Spiegelung der ersten Neigungsrichtung an der senkrechten Ebene. Vorzugsweise sind die Dimensionen der ersten 122 und zweiten Bereiche 124 sowie der ersten schräg verlaufenden 126 und der zweiten schräg verlaufenden Bereiche 128 gleich. Dies gilt auch für alle vier Winkel α, β, γ, δ.
  • Weiterhin Bezug nehmend auf die Figuren 9 und 10 sind, anders ausgedrückt, mehrere erste Bereiche 122 derart voneinander beabstandet, dass der Abstand zwischen den ersten Bereichen 122 kleiner ist als eine Länge der zweiten Bereiche 124. Wird die Lamellen-Struktur 120 von einer Richtung senkrecht zur ersten und zweiten Ebene betrachtet, dann überlagert ein zweiter Bereich 124 den Abstand zwischen zwei ersten Bereichen 122 und umgekehrt.
  • Wie ebenfalls in den Figuren 9 und 10 erkennbar, weisen die ersten 122 und zweiten Bereiche 124 mittig eine Vertiefung 130 zur Aufnahme des ersten Bereichs 102 der Mikrokanal-Struktur 100 auf. Die ersten 126 und zweiten Bereiche 128 verfügen ebenfalls über entsprechende Ausnehmungen an den Kontaktbereichen zu den ersten und zweiten Bereichen 122, 124. Dadurch ergibt sich im mittigen Bereich der Lamellen-Struktur 120 bei der Vertiefung 130 eine Höhe HLS, die entsprechend niedriger ist als die Gesamthöhe HLGes der Lamellen-Struktur 120.
  • Da die Lamellen-Struktur 120 insgesamt eine Breite BLGes aufweist, die ungefähr der Breite BGes der Mikrokanal-Struktur 100 entspricht, ergeben sich an den Randbereichen der Lamellen-Struktur 120 die Vorsprünge 132. Der daraus resultierende Vorteil wird ersichtlich, wenn die Figuren 11 und 12 mit betrachtet werden. Hierbei zeigt sich, dass die Lamellen-Struktur 120 über die gesamte Breite mit der Mikrokanal-Struktur 100 in Kontakt steht. Auf diese Weise kann also die zur Wärmeabfuhr zur Verfügung stehende Fläche besonders effektiv vergrößert werden. Alternativ ist es auch denkbar, dass, bei Verwendung mit einer herkömmlichen Mikrokanal-Struktur 1, die Vertiefung 130 so vorgesehen ist, dass sich die Vorsprünge 132 von zwei an den jeweiligen Seiten der Mikrokanal-Struktur 1 angeordneten Lamellen-Strukturen 120 berühren und so entsprechende Flügel darstellen. In diesem Fall würde die Breite der Vertiefung 130 der Lamellen-Struktur 120 der Breite der Mikrokanal-Struktur 1 entsprechen und eine Breite der jeweiligen Vorsprünge 132 könnte jeweils der Hälfte der Breite der Mikrokanal-Struktur 1 bzw. der Vertiefung 130 entsprechen.
  • In den Figuren 11 und 12 ist ein Bauteilverbund 140 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Der Bauteilverbund 140 besteht aus drei Mikrokanal-Strukturen 100, die über zwei Lamellen-Strukturen 120 miteinander verbunden sind. Die Lamellen-Struktur 120 ist zwischen den Mikrokanal-Strukturen 100 befestigt. Dies kann beispielsweise durch Einklemmen zwischen den Mikrokanal-Strukturen 100 oder durch andere Befestigungsarten wie beispielsweise Anlöten an die jeweilige Mikrokanal-Struktur 100 erfolgen. Im Vergleich zu dem in den Figuren 5 und 6 gezeigten bekannten Bauteilverbund 20 kann mit dem Bauteilverbund 140 gemäß den Figuren 11 und 12 eine Oberflächenvergrößerung von ca. 43 % erreicht werden, was eine entsprechend verbesserte Wärmeübertragung zur Folge hat.
  • Die Figuren 13 bis 15 zeigen schließlich eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers 150. Der Wärmetauscher 150 weist ein erstes Verteilerrohr 152 mit einem ersten Anschluss 156 sowie ein zweites Verteilerrohr 154 mit einem zweiten Anschluss 158 auf. Über einen der beiden Anschlüsse 156, 158 wird ein Fluid zugeführt, während über den jeweils anderen Anschluss 158, 156 das Fluid wieder abgeführt wird.
  • Zwischen den beiden Verteilerrohren 152 und 154 ist ein Bauteilverbund 140 angeordnet. Die Anzahl der Mikrokanal-Strukturen 100 im Bauteilverbund 140 hängt dabei von der Höhe der Verteilerrohre 152, 154 ab. Insbesondere Fig. 15 zeigt, dass der Verbindungsbereich 110 als flügelloser Bereich der Mikrokanal-Struktur 100 zur Verbindung mit dem jeweiligen Verteilerrohr 152, 154 verwendet wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines Bauteilverbunds 140' zeigt Figur 16. Dieser Bauteilverbund 140' besteht aus einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der bereits oben beschriebenen Lamellen-Struktur 120'. Diese Lamellen-Struktur 120' verbindet gegenüberliegend angeordnete Flügelrohre 200. Derartige Flügelrohre 200 bestehen aus einem zentralen Rohr 210 mit einem runden, krummlinigen oder eckigen Leitungsquerschnitt. Des Weiteren besitzt das zentrale Rohr 210 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils einen Flügel 220, der sich in radialer Richtung von dem zentralen Rohr 210 erstreckt. Die sich radial nach außen erstreckenden Flügel 220 verlaufen parallel zur Längsachse des zentralen Rohrs 210 und somit der gesamten Flügelrohr-Struktur.
  • Mindestens zwei zueinander parallel angeordnete Flügelrohr-Strukturen 200 sind über eine dazwischen angeordnete Lamellen-Struktur 120' miteinander verbunden. Dabei weist die Lamellen-Struktur 120' dieselben konstruktiven Eigenschaften auf, wie sie oben bereits in Kombination mit der Mikrokanal-Struktur 1; 100 erläutert worden sind. Entsprechend stellen die ersten 122' und zweiten Bereiche 124' in der bevorzugten Ausführungsform der Figur 16 und in den Lamellen-Strukturen 120' der Figuren 17 und 18 einen linienartigen Kontakt zu den benachbarten Flügelrohr-Strukturen 200 her. Der erste schräg verlaufende Bereich 126' und der zweite schräg verlaufende Bereich 128' verbindet die beiden gegenüberliegend zueinander geradlinig verlaufenden ersten und zweiten geraden Bereiche 122' und 124'. Zudem verbinden die schräg verlaufenden Bereiche 126' und 128' die beiden gegenüberliegend zueinander angeordneten Flügel 220 sowie das zentrale Rohr 210. Damit stellt in gleicher Weise wie zwischen der oben beschriebenen Lamellen-Struktur 120 und der Mikrokanal-Struktur 1; 100 die Lamellen-Struktur 120' einen wärmeleitenden Kontakt zur Flügelrohr-Struktur 200 her. Auf diese Weise vergrößert die Lamellen-Struktur 120' die für einen Wärmeaustausch zur Verfügung stehende Fläche der Flügel-Struktur 200.
  • Wie man anhand der bevorzugten Ausführungsform der Lamellen-Struktur 120' in Figur 17 erkennen kann, weist diese in dem ersten geraden Kontaktbereich 121' eine Vertiefung 130' auf. Diese Vertiefung 130' ist an die Form des zentralen Rohrs 210 angepasst, um dieses in der Vertiefung 130' aufzunehmen. Während in der bevorzugten Ausführungsform der Figur 17 die Vertiefung 130' als ein ausgeschnittener Bereich aus dem geraden Bereich 122' der Lamellen-Struktur 120' gezeigt ist, ist es ebenfalls bevorzugt, die Vertiefung 130' flächig bereitzustellen. Dazu wird der gerade erste Bereich 122' gerade nicht als spitz zulaufender linienartiger Kontaktbereich bereitgestellt, sondern als ein gerader flächiger Kontaktbereich, wie es in Figur 19 schematisch dargestellt ist. Die dort gezeigte Kontaktfläche 122' ist flächig ausgebildet und liegt somit bevorzugt an dem zentralen Rohr 210 und den Flügeln 220 der Flügelrohr-Struktur an. Entsprechend ist es ebenfalls bevorzugt, eine flächige Vertiefung (nicht gezeigt) für das zentrale Rohr 210 in den geraden Bereichen 122' und 124' vorzusehen.
  • Wie man anhand der bevorzugten Ausführungsformen des Bauteilverbunds 140' gemäß den Figuren 20-23 erkennen kann, sind eine Vielzahl von Flügelrohr-Strukturen 200 bestehend aus den Flügeln 220 und einem zentralen Rohr 210 parallel zueinander angeordnet. Jeweils benachbarte Flügelrohr-Strukturen 200 mit zentralem Rohr 210 und Flügeln 220 sind über die jeweils zwischengeordnete Lamellen-Struktur 120' miteinander verbunden, um die wärmetauschenden Flächen der Flügelrohr-Struktur zu vergrößern. Um einen Flüssigkeitsverbund zwischen den parallel zueinander angeordneten Flügelrohren 210, 220 herstellen zu können, sind die zentralen Rohre 210 über gebogene Rohrabschnitte 230 ohne Flügel miteinander verbunden (siehe Figuren 20, 21, 23). Der Bauteilverbund 140' umfasst zudem ein Zufuhrrohr 156' und ein Abfuhrrohr 158' in gleicher Weise, wie es in dem bereits oben beschriebenen Wärmetauscher 150 verwendet worden ist. Entsprechend wird durch das zuvor beschriebene Zufuhrrohr 156' ein kühlende Medium in den Bauteilverbund eingeleitet, während es über das Abfuhrrohr 158' abgeführt wird.
  • Die gemäß obiger Anordnung miteinander verbundenen Flügelrohr-Strukturen 200 bilden einen mäanderförmigen Verlauf. Dadurch spannen die parallel zueinander angeordneten Flügelrohr-Strukturen 200 annähernd eine Ebene auf. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung sind die Flügel 220 der Flügelrohr-Strukturen 200 annähernd senkrecht zu einer durch die mäanderförmigen Verläufe der Flügelrohr-Strukturen 200 aufgespannten Ebene angeordnet. Dadurch ist vorzugsweise der Bauteilverbund mit nur einer Ebene oder einer Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten Ebenen mäanderförmig verbundener Flügelrohr-Strukturen in einem Wärmetauscher effektiv einsetzbar.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauschers 150' unter Verwendung von mindestens einem der oben beschriebenen Bauteilverbunde 140' ist in Figur 24 gezeigt. In diesem bevorzugten Wärmetauscher 150' wird ein erster und ein zweiter Bauteilverbund 140', der beispielsweise in den Figuren 21 und 22 gezeigt ist, in paralleler Anordnung zueinander verwendet. Diese beiden parallel zueinander angeordneten Bauteilverbunde 140' stehen in Flüssigkeitsverbindung, sodass ein durch das Zufuhrrohr 156' zugeführtes Fluid beide Bauteilverbunde 140' durchströmt und dann durch das Abflussrohr 158' abgeführt wird. Im Hinblick auf die bevorzugte Ausführungsform der Figur 24 ist es ebenfalls bevorzugt, diese nur bestehend aus einem Bauteilverbund oder mit mehr als zwei Bauteilverbunden 140' bereitzustellen. In gleicher Weise wie es in den Figuren 16, 20, 21, 22, 23 und 24 zu erkennen ist, sind die Flügel 220 parallel zu einer Strömungsrichtung S angeordnet. Das gleiche gilt für die schräg verlaufenden ersten und zweiten Bereiche 196' 128' der Lamellen-Struktur 120'. Diese verlaufen ebenfalls parallel zur Strömungsrichtung S (siehe Figur 24).
  • Ein Herstellungsverfahren für die Mikrokanal-Struktur 100 gemäß den Figuren 7 und 8 weist den Schritt auf: Extrudieren (Schritt A) einer Mikrokanal-Struktur 100 bestehend aus einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikrokanälen 104, die einen ersten Bereich 102 der Mikrokanal-Struktur 100 definieren, und mindestens einem, vorzugsweise zwei, sich lateral von einer den ersten Bereich 102 umhüllenden Oberfläche nach außen erstreckenden Flügel 106, der parallel zu einer Längsachse des ersten Bereichs 102 verläuft, vorzugsweise aus Aluminium..
  • Ein Herstellungsverfahren einer Lamellen-Struktur 120 gemäß den Figuren 9 und 10 umfasst als ersten Schritt das Bereitstellen (Schritt B) von mindestens einem ersten Bereich 122, der eine erste Verbindungsfläche für eine erste Mikrokanal-Struktur 1; 100 bereitstellt, und mindestens einem zweiten Bereich 124, der vorzugsweise eine zweite Verbindungsfläche für eine zweite Mikrokanal-Struktur 1; 100. Als zweiter, nachfolgender Schritt (Schritt C) erfolgt das Anordnen eines ersten schräg verlaufenden Bereichs 126 mit einem ersten Ende am ersten Bereich 122 und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich 124 derart, dass der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich 126 an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich 122 einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich 124 einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt. Weiterhin umfasst das Herstellungsverfahren vor, nach oder zeitgleich mit Schritt C den weiteren Schritt des Anordnens (Schritt D) eines zweiten schräg verlaufenden Bereichs 128 mit einem ersten Ende am ersten Bereich 122 oder einem weiteren, vorzugsweise benachbarten, ersten Bereich 122 und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich 124.. Der zweite schräg verlaufende Bereich 128 wird so angeordnet, dass der mindestens eine zweite schräg verlaufende Bereich 128 an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich 122 einen dritten Winkel γ kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich 124 einen vierten Winkel δ kleiner 90° einschließt.
  • Das Bereitstellen (Schritt B) umfasst dabei vorzugsweise das Bereitstellen einer Mehrzahl erster 122 und zweiter Bereiche 124 umfasst und die Schritte des Anordnens (Schritte C und D) des ersten 126 und zweiten schräg verlaufenden Bereichs 128 werden mehrfach wiederholt. Auf diese Weise ist die Lamellen-Struktur besonders vorteilhaft an eine Länge der Mikrokanal-Struktur anpassbar. Das Anordnen (Schritt C) des ersten schräg verlaufenden Bereichs 126 erfolgt dabei so, dass der erste schräg verlaufende Bereich 126 mit dem ersten Ende am ersten Ende des ersten Bereichs 122 und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am ersten Ende des zweiten Bereichs 124 angeordnet wird. Das Anordnen (Schritt D) des zweiten schräg verlaufenden Bereichs 128 erfolgt dabei so, dass der zweite schräg verlaufende Bereich 128 mit dem ersten Ende am zweiten Ende des benachbarten ersten Bereichs 122 aus der Mehrzahl der ersten Bereiche 122 und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Ende des zweiten Bereichs 124 angeordnet wird.
  • Weiterhin ist der Schritt des Bereitstellens (Schritt E) einer mittigen Vertiefung 130 im ersten 122 und/oder zweiten Bereich 124 vorgesehen. Die mittige Vertiefung ist dabei vorzugsweise an eine Mikrokanal-Struktur 1; 100, insbesondere an einen ersten Bereich 102 einer erfindungsgemäßen Mikrokanal-Struktur, angepasst. Der Schritt des Bereitstellens der Vertiefung 130 kann allgemein vor oder nach dem Bereitstellen der ersten und zweiten Bereiche sowie vor oder nach dem Anordnen des ersten und/oder des zweiten schräg verlaufenden Bereichs erfolgen. Die Schritte B bis E können mittels Biegen einer Blechlage realisiert werden.
  • Ein Herstellungsverfahren eines Bauteilverbundes 140 gemäß den Figuren 11 und 12 oder 16, 20, 21, 22 umfasst das Bereitstellen (Schritt F) von mindestens zwei Mikrokanal-Strukturen 1; 100 gemäß den Figuren 1 und 2 bzw. 7 und 8 oder von mindestens zwei Flügelrohr-Strukturen 200 sowie einer Lamellen-Struktur 120 gemäß den Figuren 9 und 10. Danach erfolgt der Schritt: zumindest teilweises Verbinden (Schritt G) der zwei Mikrokanal-Strukturen 1; 100 oder der zwei Flügelrohr-Strukturen 200 mittels der Lamellen-Struktur 120, beispielsweise mittels Anlöten, Kleben oder Schweißen der Lamellen-Struktur 120. Der Schritt des Bereitstellens (Schritt F) umfasst das Bereitstellen einer Mehrzahl von Mikrokanal-Strukturen 1; 100 oder Flügelrohr-Strukturen und Lamellen-Strukturen 120 und der Schritt des Verbindens (Schritt G) umfasst das zumindest teilweise Verbinden jeder Mikrokanal-Struktur 1; 100 aus der Mehrzahl von Mikrokanal-Strukturen 1; 100 mit der jeweiligen benachbarten Mikrokanal-Struktur 100 mittels einer jeweiligen Lamellen-Struktur 120 oder jeder Flügelrohr-Struktur 200 aus der Mehrzahl von Flügelrohr-Strukturen 200 mit der jeweiligen benachbarten Flügelrohr-Struktur 200 mittels einer jeweiligen Lamellen-Struktur 120.
  • Ein Herstellungsverfahren eines Wärmetauschers 150 gemäß den Figuren 13 bis 15 umfasst die Schritte: Bereitstellen (Schritt H) eines ersten Verteilerrohrs 152, Bereitstellen (Schritt I) eines zweiten Verteilerrohrs 154 und Bereitstellen (Schritt J) eines Bauteilverbunds 140 gemäß den Figuren 11 und 12. Das Bereitstellen kann dabei in einer beliebigen Reihenfolge erfolgen. Nach dem Bereitstellen (Schritte H, I und J) aller Bauteile erfolgt das Verbinden (Schritt K) der Mikrokanäle 3; 104 jeder Mikrokanal-Struktur 1; 100 an einem ersten Ende mit dem ersten Verteilerrohr 152 und an einem zweiten Ende mit dem zweiten Verteilerrohr 154.
  • Alternativ dazu umfasst ein Herstellungsverfahren eines Wärmetauschers gemäß Figur 24 die Schritte: Bereitstellen (Schritt H) eines Zufuhrrohrs 156' zum Zuführen eines Fluides und Bereitstellen (Schritt I) eines Abfuhrrohrs 158' zum Ableiten eines Fluides, Bereitstellen (Schritt J) eines oben beschriebenen Bauteilverbunds mit einer Mehrzahl von Flügelrohr-Strukturen, und danach Verbinden (Schritt K) der zentralen Rohre der Flügelrohr-Strukturen 200 nacheinander miteinander, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Zufuhrrohr und dem Abfuhrrohr bereitzustellen und um die Mehrzahl der länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen 200 in einem mäanderförmigen Verlauf parallel zueinander anzuordnen, so dass das Zufuhrrohr mit einem Eingang und das Abfuhrrohr mit einem Ausgang des mäanderförmigen Verlaufs der Flügelrohr-Strukturen 200 verbunden ist.
  • Nun Bezug nehmend auf die Fig. 25 bis 28 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Verflüssigers 200 gezeigt. Bei einem Verflüssiger oder Kondensator handelt es sich allgemein um eine Vorrichtung, in der ein im Inneren des zentralen Rohrs der Flügelrohr-Struktur strömendes Fluid vom gasförmigen Aggregatzustand in den flüssigen Aggregatzustand überführt wird (Kondensation). In Wärmekraftmaschinen und in Kälteanlagen dienen Kondensatoren der Verflüssigung des Abdampfes bzw. des dampfförmigen Kältemittels. Das ermöglicht in diesen Anlagen somit einen geschlossenen Kreisprozess.
  • Der Verflüssiger 200 besteht aus vier Untereinheiten 202, 204, 206 und 208 mit jeweils einer Mehrzahl von länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen 210. Jede Flügelrohr-Struktur 210 weist ein zentrales Rohr 212 mit einem runden Leitungsquerschnitt sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete und sich lateral von dem zentralen Rohr 212 nach außen erstreckende Flügel 214 auf. Die Flügel 214 verlaufen parallel zu einer Längsachse des zentralen Rohrs 212.
  • Weiterhin umfasst jede Untereinheit 202, 204, 206 und 208 eine Lamellen-Struktur 220. Die Lamellen-Struktur 220 weist mindestens einen ersten Bereich in einer ersten Ebene, der eine erste Kontaktzone für die erste Flügelrohr-Struktur 210 bereitstellt, und mindestens einen zweiten Bereich in einer zweiten Ebene auf, der eine zweite Kontaktzone für die zweite Flügelrohr-Struktur 210 bereitstellt. Im ersten und zweiten Bereich ist eine mittige Vertiefung bereitgestellt, die an eine Form des Rohrs 212 der Flügelrohr-Struktur 210 angepasst ist. Weiterhin weist die Lamellen-Struktur 220 mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, sowie mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich auf, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende an einem benachbarten zweiten Bereich oder am zweiten Bereich angeordnet ist.
  • Zwei Flügelrohr-Strukturen 210 sind über die Lamellen-Struktur 220 miteinander verbunden sind und verlaufen parallel zueinander, so dass die Flügel einer Untereinheit 202, 204, 206 und 208 in parallelen Ebenen angeordnet sind. Die Lamellen-Struktur 220 weist mindestens eine Breite auf, die einer Breite der Flügelrohr-Struktur 210 entspricht, und steht, vorzugsweise über die gesamte Breite der Flügelrohr-Struktur 210, mit der Flügelrohr-Struktur 210 in Kontakt.
  • Die vier Untereinheiten 202, 204, 206 und 208 sind nebeneinander angeordnet. Im Betrieb des Verflüssigers 200 ist eine Strömungsrichtung einer über die Lamellen-Struktur 220 des Verflüssigers 200 strömenden Luft ungefähr rechtwinklig zur Lamellen-Struktur 220 ausgerichtet. Weiterhin umfasst der Verflüssiger 200 ein Zufuhrrohr 230 zum Zuführen eines Fluides, das mit einem ersten Ende der Mehrzahl der Flügelrohr-Strukturen 210 jeder der Untereinheiten 202, 204, 206 und 208 verbunden ist, sowie ein Abfuhrrohr 232 zum Abführen eines Fluides, das mit einem zweiten dem ersten Ende entgegensetzten Ende der Flügelrohr-Strukturen 210 jeder der Untereinheiten 202, 204, 206 und 208 verbunden ist.
  • Ein Innendurchmesser des zentralen Rohrs 212 der Flügelrohr-Struktur 210 beträgt mindestens 3 mm, wobei der Außendurchmesser des zentralen Rohrs 212 der Flügelrohr-Struktur 210 mindestens 4 mm beträgt und eine Breite der Flügelrohr-Struktur ≤ 25 mm ist. Ein Abstand zwischen zwei Flügelrohr-Strukturen derselben Untereinheit beträgt beispielsweise zwischen 10 und 12 mm und der durchschnittliche Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden ersten und/oder zweiten Bereichen der Lamellenstruktur beträgt 3 bis 9 mm. Weiterhin bevorzugt beträgt der Abstand zwischen zentralen Rohren benachbarter Untereinheiten 202, 204, 206 und 208 25 bis 35 mm.
  • Eine Breite des Verflüssigers rechtwinklig zur Strömungsrichtung der über die Lamellenstruktur des Verflüssigers strömenden Luft beträgt 200 bis 250 mm, eine Höhe des Verflüssigers rechtwinklig zur Strömungsrichtung der über die Lamellenstruktur des Verflüssigers strömenden Luft beträgt 100 bis 150 mm und eine Tiefe des Verflüssigers in Strömungsrichtung der über die Lamellenstruktur des Verflüssigers strömenden Luft beträgt 80 bis 150 mm. Durch diese Dimensionierungen ist der Verflüssiger beispielsweise in Haushaltsgeräten wie einem Wäschetrockner besonders effizient einsetzbar.
  • Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verflüssigers ist daher der besonders kompakte Aufbau und der besonders effiziente Abtransport der Wärme mittels der Flügelrohr-Struktur in Kombination mit der Lamellen-Struktur und dem spezifischen Aufbau und der Dimensionierung.
  • Nun Bezug nehmend auf die Fig. 29 bis 32 ist ein erfindungsgemäß bevorzugter Verdampfer 300 gezeigt. Bei einem Verdampfer handelt es sich allgemein um eine Vorrichtung, in der ein im Inneren des zentralen Rohrs der Flügelrohr-Struktur strömendes Fluid vom flüssigen Aggregatszustand in den gasförmigen Aggregatzustand überführt wird. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verdampfers ist, ebenso wie beim erfindungsgemäßen Verflüssiger, der besonders kompakte Aufbau.
  • Der Verdampfer 300 umfasst genau zwei längliche geradlinig verlaufende Flügelrohr-Strukturen, nämlich eine erste 302 und eine zweite Flügelrohr-Struktur 308. Jede Flügelrohr-Struktur 302, 308 weist ein zentrales Rohr 304, 310 mit einem runden Leitungsquerschnitt sowie zwei einander gegenüberliegend angeordnete und sich lateral von dem zentralen Rohr 304, 310 nach außen erstreckende Flügel 306, 312 auf. Die Flügel 306, 312 verlaufen parallel zu einer Längsachse des jeweiligen zentralen Rohrs 304, 310. Weiterhin sind die Flügel 306, 312 der jeweiligen Flügelrohr-Struktur 302, 308 in derselben Ebene angeordnet. Jede der zwei Flügelrohr-Strukturen 302, 308 umfasst daher eine Mehrzahl an Rohrabschnitten mit Flügeln 306, 312. Die Rohrabschnitte mit Flügeln 306, 312 einer jeweiligen Flügelrohr-Struktur 302, 308 sind dabei so angeordnet, dass die Flügel 306, 312 in einer Ebene angeordnet sind. Dies unterscheidet den erfindungsgemäßen Verdampfer beispielsweise von dem erfindungsgemäßen Verflüssiger, bei dem die Flügel einer Flügelrohr-Struktur in parallelen Ebenen angeordnet sind. Um nun mehrere Rohrabschnitte mit Flügeln einer Flügelrohr-Struktur mit ebenfalls mehreren Rohrabschnitten mit Flügeln einer weiteren Flügelrohr-Struktur zu verbinden, umfasst die weiter unten erläuterte Lamellenstruktur 320 eine Mehrzahl mittiger Vertiefungen 322, so dass eine Lamellen-Struktur jeweils mehrere Rohrabschnitte mit Flügeln der ersten und der zweiten Flügelrohr-Struktur miteinander verbindet.
  • Der Verdampfer 300 umfasst weiterhin die oben erwähnte Lamellen-Struktur 320. Die Lamellen-Struktur weist mindestens einen ersten Bereich in einer ersten Ebene, der eine erste Kontaktzone für die erste Flügelrohr-Struktur 302 bereitstellt, und mindestens einen zweiten Bereich in einer zweiten Ebene auf, der eine zweite Kontaktzone für die zweite Flügelrohr-Struktur 308 bereitstellt. Im ersten und zweiten Bereich ist eine Mehrzahl mittiger Vertiefungen 322 bereitgestellt, die an eine Form des Rohrs 304, 310 der Flügelrohr-Struktur 302, 308 angepasst ist. Zudem umfasst die Lamellen-Struktur 320 mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich angeordnet ist, und mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich, der mit einem ersten Ende am ersten Bereich oder einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende an einem benachbarten zweiten Bereich oder am zweiten Bereich angeordnet ist.
  • Die zwei Flügelrohr-Strukturen 302, 308 sind über die Lamellen-Struktur 320 miteinander verbunden und verlaufen parallel zueinander. Die Lamellen-Struktur 320 weist mindestens eine Breite auf, die einer Breite der Flügelrohr-Struktur 302, 308 entspricht. Zudem steht die Lamellen-Struktur 320 über die Breite der Flügelrohr-Struktur 302, 308 mit der Flügelrohr-Struktur 302, 308 sowie mit mehreren Rohrabschnitten der jeweiligen Flügelrohr-Struktur 302, 308 in Kontakt. Im Betrieb des Verdampfers 300 ist eine Strömungsrichtung einer über die Lamellenstruktur des Verdampfers strömenden Luft ungefähr rechtwinklig zur Lamellen-Struktur ausgerichtet.
  • Der Außendurchmesser des zentralen Rohrs 304, 310 der Flügelrohr-Struktur 302, 308 beträgt 6 bis 8 mm, wobei eine Wandstärke 0,5 mm beträgt und eine Breite der Flügelrohr-Struktur 302, 308 ist 25 bis 30 mm. Ein Abstand zwischen den Flügeln der ersten und der zweiten Flügelrohr-Struktur beträgt ungefähr 20 mm. Die Breite eines Rohrabschnitts mit Flügel ist ≤ 30 mm. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte Bauweise des Verdampfers erzielbar. Weiterhin kann zwischen den Flügeln der Flügelrohr-Struktur und der Lamellenstruktur zumindest teilweise ein Hohlraum vorhanden sein. Dieser kann mit einem Mittel bereitgestellt sein, das einem Auftauen widersteht. Auf diese Weise kann die Effektivität des Verdampfers weiter verbessert werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Mikrokanal-Struktur
    3
    Mikrokanal
    10
    Lamellen-Struktur
    20
    Bauteilverbund
    100
    Mikrokanal-Struktur
    102
    erster Bereich
    104
    Mikrokanal
    106
    Flügel
    108
    Rand
    110
    Verbindungsbereich
    120
    Lamellen-Struktur
    122
    erster Bereich
    124
    zweiter Bereich
    126
    erster schräg verlaufender Bereich
    128
    zweiter schräg verlaufender Bereich
    130
    Vertiefung
    132
    Vorsprung
    140
    Bauteilverbund
    150
    Wärmetauscher
    152
    erstes Verteilerrohr
    154
    zweites Verteilerrohr
    156
    erster Anschluss
    158
    zweiter Anschluss
    HM
    Höhe der Mikrokanal-Struktur 1
    BM
    Breite der Mikrokanal-Struktur 1
    HL
    Höhe der Lamellen-Struktur 10
    BL
    Breite der Lamellen-Struktur 10
    HS
    Höhe des ersten Bereichs 102
    BS
    Breite des ersten Bereichs 102
    D
    Dicke der Flügel 106
    BGes
    Gesamtbreite der Mikrokanal-Struktur 100
    HLS
    Höhe der Lamellen-Struktur 120 im ersten Bereich 102
    HLGes
    Gesamthöhe der Lamellen-Struktur 120
    BLGes
    Gesamtbreite der Lamellen-Struktur 120
    α
    erster Winkel
    β
    zweiter Winkel
    γ
    dritter Winkel
    δ
    vierter Winkel
    200
    Verflüssiger
    202
    erste Untereinheit
    204
    zweite Untereinheit
    206
    dritte Untereinheit
    208
    vierte Untereinheit
    210
    Flügelrohr-Struktur
    212
    zentrales Rohr
    214
    Flügel
    220
    Lamellen-Struktur
    230
    Zufuhrrohr
    232
    Abfuhrrohr
    300
    Verdampfer
    302
    erste Flügelrohr-Struktur
    304
    zentrales Rohr der ersten Flügelrohr-Struktur
    306
    Flügel des zentralen Rohrs der ersten Flügelrohr-Struktur
    308
    zweite Flügelrohr-Struktur
    310
    zentrales Rohr der zweiten Flügelrohr-Struktur
    312
    Flügel des zentralen Rohrs der zweiten Flügelrohr-Struktur
    320
    Lamellen-Struktur
    322
    Vertiefung

Claims (15)

  1. Bauteilverbund (140) bestehend aus:
    a. einer Mehrzahl von Mikrokanal-Strukturen (1; 100), die jeweils
    b. eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikrokanälen (104), die einen ersten Bereich (102) der Mikrokanal-Struktur (100) definieren, der eine ungefähr rechteckige Querschnittsform aufweist, die eine größere Breite (Bs) verglichen mit einer Höhe (Hs) aufweist, und
    c. zwei sich lateral von einer den ersten Bereich (102) umhüllenden Oberfläche von einer die Höhe (Hs) bestimmenden Seitenwand nach außen erstreckenden Flügel (106), und
    d. einer Lamellen-Struktur (120), die folgende Merkmale umfasst:
    e. mindestens einen ersten Bereich (122) der Lamellen-Struktur (120) in einer ersten Ebene, der eine erste Verbindungsfläche für die erste Mikrokanal-Struktur (1; 100) bereitstellt,
    f. mindestens einen zweiten Bereich (124) der Lamellen-Struktur (120) in einer zweiten Ebene, der eine zweite Verbindungsfläche für die zweite Mikrokanal-Struktur (1; 100) bereitstellt,
    g. mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich (126), der mit einem ersten Ende am ersten Bereich (122) der Lamellen-Struktur (120) und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich (124) der Lamellen-Struktur (120) angeordnet ist, und
    h. mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich (128), der mit einem ersten Ende am ersten Bereich (122) der Lamellen-Struktur (120) oder einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich (122) der Lamellen-Struktur (120) und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich (124) der Lamellen-Struktur (120) angeordnet ist, wobei
    i. die zwei Mikrokanal-Strukturen (1; 100) über die Lamellen-Struktur (120) miteinander verbunden sind und parallel zueinander verlaufen, wobei die Lamellen-Struktur (120) eine Breite aufweist, die mindestens einer Breite der Mikrokanal-Struktur (100) entspricht und die Lamellen-Struktur (120) über die gesamte Breite der Mikrokanal-Struktur (100) mit der Mikrokanal-Struktur (100) in Kontakt steht, und
    der Bauteilverbund (140) ist dadurch gekennzeichnet, dass
    j. die sich nach außen erstreckenden Flügel (106) parallel zu einer Längsachse des ersten Bereichs (102) verlaufen und
    k. im ersten (122) und zweiten Bereich (124) der Lamellen-Struktur (120) eine mittige Vertiefung (130) bereitgestellt ist, die an die Mikrokanal-Struktur (1; 100) im ersten Bereich (102) der Mikrokanal-Struktur (1; 100) angepasst ist, wobei
    l. der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich (126) an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich (122) der Lamellen-Struktur (120) einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich (124) der Lamellen-Struktur (120) einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt, und
    m. der mindestens eine zweite schräg verlaufende Bereich (126) an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich (122) der Lamellen-Struktur (120) oder dem weiteren ersten Bereich (122) der Lamellen-Struktur (120) einen dritten Winkel γ kleiner 90° sowie an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich (124) der Lamellen-Struktur (120) einen vierten Winkel δ kleiner 90° einschließt.
  2. Bauteilverbund (140') bestehend aus:
    a. einer Mehrzahl von länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen (200), die jeweils
    a1. ein zentrales Rohr (210) mit einem runden, krummlinigen oder eckigen Leitungsquerschnitt sowie
    a2. zwei einander gegenüberliegend angeordnete und sich lateral von dem zentralen Rohr (210) nach außen erstreckende Flügel (220) aufweisen, die parallel zu einer Längsachse des zentralen Rohrs (210) verlaufen, und
    der Bauteilverbund (140') ist dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist:
    b. eine Lamellen-Struktur (120'), die folgende Merkmale umfasst:
    b1. mindestens einen ersten Bereich (122') der Lamellen-Struktur (120') in einer ersten Ebene, der eine erste Verbindungsfläche für die erste Flügelrohr-Struktur (200) bereitstellt,
    b2. mindestens einen zweiten Bereich (124') der Lamellen-Struktur (120') in einer zweiten Ebene, der eine zweite Verbindungsfläche für die zweite Flügelrohr-Struktur (200) bereitstellt, wobei im ersten (122') und zweiten Bereich (124') der Lamellen-Struktur (120') eine mittige Vertiefung (130') bereitgestellt ist, die an eine Form des Rohrs der Flügelrohr-Struktur (200) angepasst ist,
    b3. mindestens einen ersten schräg verlaufenden Bereich (126'), der mit einem ersten Ende am ersten Bereich (122') der Lamellen-Struktur (120') und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich (124') der Lamellen-Struktur (120') angeordnet ist, und
    b4. mindestens einen zweiten schräg verlaufenden Bereich (128'), der mit einem ersten Ende am ersten Bereich (122') der Lamellen-Struktur (120') oder einem weiteren, benachbarten, ersten Bereich (122') der Lamellen-Struktur (120') und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich (124') der Lamellen-Struktur (120') angeordnet ist, wobei
    b5. der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich (126') an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich (122') der Lamellen-Struktur (120') einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich (124') der Lamellen-Struktur (120') einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt, und
    b6. der mindestens eine zweite schräg verlaufende Bereich (126') an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich (122') der Lamellen-Struktur (120') oder dem weiteren ersten Bereich (122') der Lamellen-Struktur (120') einen dritten Winkel γ kleiner 90° sowie an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich (124') der Lamellen-Struktur (120') einen vierten Winkel δ kleiner 90° einschließt, wobei
    c1. die zwei Flügelrohr-Strukturen (200) über die Lamellen-Struktur (120') miteinander verbunden sind und parallel zueinander verlaufen sowie
    c2. die Lamellen-Struktur (120') mindestens eine Breite aufweist, die einer Breite der Flügelrohr-Struktur (200) entspricht, und
    c3. die Lamellen-Struktur (120') über die gesamte Breite der Flügelrohr-Struktur (200) mit der Flügelrohr-Struktur (200) in Kontakt steht.
  3. Bauteilverbund (140) gemäß Patentanspruch 1 oder 2, in dem die Lamellen-Struktur (120; 120') an den Mikrokanal-Strukturen (1; 100) oder den Flügelrohr-Strukturen befestigt ist, beispielsweise mittels Löten.
  4. Bauteilverbund gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, dessen Mikrokanal-Struktur oder dessen Flügelrohr-Struktur (200) einstückig mittels Extrusion aus Aluminium hergestellt ist.
  5. Bauteilverbund gemäß Patentanspruch 1 oder 2, dessen Lamellen-Struktur eine Mehrzahl erster (122; 122') und zweiter Bereiche (124; 124') sowie eine Mehrzahl erster schräg verlaufender Bereiche (126; 126') und eine Mehrzahl zweiter schräg verlaufender Bereiche (128; 128') aufweist, wobei der erste schräg verlaufende Bereich (126; 126') mit dem ersten Ende am ersten Ende des ersten Bereichs (122; 122') und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am ersten Ende des zweiten Bereichs (124; 124') angeordnet ist und in der der zweite schräg verlaufende Bereich (128; 128') mit dem ersten Ende am zweiten Ende des benachbarten ersten Bereichs (122; 122') aus der Mehrzahl der ersten Bereiche (122; 122') und mit dem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Ende des zweiten Bereichs (124; 124') angeordnet ist.
  6. Bauteilverbund gemäß Patentanspruch 2, 3 oder 4 bis 5 in Kombination mit Patentanspruch 2, in dem die Mehrzahl der länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen (200) in einem mäanderförmigen Verlauf parallel zueinander angeordnet und flüssigkeitsleitenden hintereinander miteinander verbunden sind, so dass ein Flüssigkeitszulauf mit einem Eingang und ein Flüssigkeitsablauf mit einem Ausgang des mäanderförmigen Verlaufs der Flügelrohr-Strukturen (200) verbindbar ist.
  7. Wärmetauscher (150) umfassend:
    a. ein erstes Verteilerrohr (152) zum Zuführen eines Fluides und ein zweites Verteilerrohr (154) zum Ableiten eines Fluides sowie
    b. einen Bauteilverbund (140) gemäß einem der Patentansprüche 1, 3 bis 5 in Kombination mit Patentanspruch 1, wobei
    c. die Mikrokanäle (104) jeder Mikrokanal-Struktur (1; 100) an einem ersten Ende in Strömungsverbindung mit dem ersten Verteilerrohr (152) und an einem zweiten Ende in Strömungsverbindung mit dem zweiten Verteilerrohr (154) stehen.
  8. Wärmetauscher (150') umfassend:
    a. ein Zufuhrrohr (156') zum Zuführen eines Fluides und ein Abfuhrrohr (158') zum Ableiten eines Fluides sowie
    b. einen Bauteilverbund (140') gemäß einem der Patentansprüche 2, 3, 5 in Kombination mit Patentanspruch 2, in dem
    c. die zentralen Rohre der Flügelrohr-Strukturen (200) nacheinander miteinander verbunden sind, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Zufuhrrohr und dem Abfuhrrohr bereitzustellen und in dem die Mehrzahl der länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen (200) in einem mäanderförmigen Verlauf parallel zueinander angeordnet sind, so dass das Zufuhrrohr mit einem Eingang und das Abfuhrrohr mit einem Ausgang des mäanderförmigen Verlaufs der Flügelrohr-Strukturen (200) verbunden ist.
  9. Herstellungsverfahren einer Mikrokanal-Struktur (100) für einen Bauteilverbund (140) gemäß Patentanspruch 1, das den Schritt aufweist:
    a. Extrudieren (A) einer Mikrokanal-Struktur (100) bestehend aus einer Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Mikrokanälen (104), die einen ersten Bereich (102) der Mikrokanal-Struktur (100) definieren, und mindestens einem, vorzugsweise zwei, sich lateral von einer den ersten Bereich (102) umhüllenden Oberfläche nach außen erstreckenden Flügel (106), der parallel zu einer Längsachse des ersten Bereichs (102) verläuft, vorzugsweise aus Aluminium.
  10. Herstellungsverfahren einer Lamellen-Struktur (120) für einen Bauteilverbund (140; 140') gemäß einem der Patentansprüche 1 oder 2, das den Schritt umfasst:
    a. Bereitstellen (B) von mindestens einem ersten Bereich (122), der eine erste Verbindungsfläche für eine erste Mikrokanal-Struktur (1; 100) oder eine erste Flügelrohr-Struktur bereitstellt, und mindestens einem zweiten Bereich (124), der vorzugsweise eine zweite Verbindungsfläche für eine zweite Mikrokanal-Struktur (1; 100) oder eine zweite Flügelrohr-Struktur bereitstellt, danach
    b. Anordnen (C) eines ersten schräg verlaufenden Bereichs (126) mit einem ersten Ende am ersten Bereich (122) und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich (124) derart, dass der mindestens eine erste schräg verlaufende Bereich (126) an einer ersten Seite mit dem ersten Bereich (122) einen ersten Winkel α kleiner 90° und an einer der ersten Seite entgegengesetzten zweiten Seite mit dem zweiten Bereich (124) einen zweiten Winkel β kleiner 90° einschließt, und
    c. Anordnen (D) eines zweiten schräg verlaufenden Bereichs (128) mit einem ersten Ende am ersten Bereich (122) oder einem weiteren, vorzugsweise benachbarten, ersten Bereich (122) und mit einem entgegengesetzten zweiten Ende am zweiten Bereich (124).
  11. Herstellungsverfahren eines Bauteilverbundes (140) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 6, umfassend:
    a. Bereitstellen (F) von mindestens zwei Mikrokanal-Strukturen (1; 100) oder mindestens zwei Flügelrohr-Strukturen (200) und einer Lamellen-Struktur (120), danach
    b. zumindest teilweises Verbinden (G) der zwei Mikrokanal-Strukturen (1; 100) oder der zwei Flügelrohr-Strukturen mittels der Lamellen-Struktur (120), beispielsweise mittels Anlöten, Kleben oder Schweißen der Lamellen-Struktur (120).
  12. Herstellungsverfahren eines Wärmetauschers (150) gemäß Patentanspruch 7 umfassend:
    a. Bereitstellen (H) eines ersten Verteilerrohrs (152),
    b. Bereitstellen (I) eines zweiten Verteilerrohrs (154),
    c. Bereitstellen (J) eines Bauteilverbunds (140) gemäß einem der Patentansprüche 1, 3, 4, 5, danach
    d. Verbinden (K) der Mikrokanäle (3; 104) jeder Mikrokanal-Struktur (1; 100) an einem ersten Ende mit dem ersten Verteilerrohr (152) und an einem zweiten Ende mit dem zweiten Verteilerrohr (154).
  13. Herstellungsverfahren eines Wärmetauschers (150) gemäß Patentanspruch 8 umfassend:
    a. Bereitstellen (H) eines Zufuhrrohrs (156') zum Zuführen eines Fluides und,
    b. Bereitstellen (I) eines Abfuhrrohrs (158') zum Ableiten eines Fluides,
    c. Bereitstellen (J) eines Bauteilverbunds (140) gemäß einem der Patentansprüche 2, 3, 4-6, danach
    d. Verbinden (K) der zentralen Rohre der Flügelrohr-Strukturen (200) nacheinander miteinander, um eine Strömungsverbindung zwischen dem Zufuhrrohr und dem Abfuhrrohr bereitzustellen und um die Mehrzahl der länglichen geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen (200) in einem mäanderförmigen Verlauf parallel zueinander anzuordnen, so dass das Zufuhrrohr mit einem Eingang und das Abfuhrrohr mit einem Ausgang des mäanderförmigen Verlaufs der Flügelrohr-Strukturen (200) verbunden ist.
  14. Verflüssiger (200) bestehend aus
    i. mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, Bauteilverbunden (140') gemäß Patentanspruch 2 als Untereinheiten (202, 204, 206, 208) mit jeweils
    a. einer Mehrzahl von länglichen, geradlinig verlaufenden Flügelrohr-Strukturen (210) und
    b. einer Lamellen-Struktur (220), wobei zwei Flügelrohr-Strukturen (210) über die Lamellen-Struktur (220) miteinander verbunden sind und parallel zueinander verlaufen, so dass die Flügel (214) einer Untereinheit (202, 204, 206, 208) in parallelen Ebenen angeordnet sind, wobei
    ii. die Untereinheiten (202, 204, 206, 208) nebeneinander angeordnet sind und im Betrieb des Verflüssigers eine Strömungsrichtung einer über die Lamellenstruktur (220) des Verflüssigers (200) strömenden Luft ungefähr rechtwinklig zur Lamellen-Struktur (220) ausgerichtet ist, und der Verflüssiger (200) weiterhin umfasst
    iii. ein Zufuhrrohr (230) zum Zuführen eines Fluides, das mit einem ersten Ende der Mehrzahl der Flügelrohr-Strukturen (210) mindestens einer der Untereinheiten (202, 204, 206, 208) verbunden ist sowie ein Abfuhrrohr (232) zum Abführen eines Fluides, das mit einem zweiten dem ersten Ende entgegensetzten Ende der Flügelrohr-Strukturen (210) mindestens einer der Untereinheiten (202, 204, 206, 208) verbunden ist, wobei
    iv. der Innendurchmesser des zentralen Rohrs (212) der Flügelrohr-Struktur mindestens 3 mm beträgt, der Außendurchmesser des zentralen Rohrs (212) der Flügelrohr-Struktur (210) mindestens 4 mm beträgt und eine Breite der Flügelrohr-Struktur (210) vorzugsweise ≤ 25 mm ist.
  15. Verdampfer (300) mit einem Bauteilverbund (140') gemäß Patentanspruch 2, der, vorzugsweise genau, zwei längliche geradlinig verlaufende Flügelrohr-Strukturen (302, 308) aufweist, wobei die Flügel (306, 312) einer jeweiligen Flügelrohr-Struktur (302, 308) in derselben Ebene angeordnet sind, sowie eine Lamellen-Struktur (320), und
    a. die Lamellen-Struktur (320) steht über die Breite der Flügelrohr-Struktur (302, 308) mit der Flügelrohr-Struktur (302, 308) sowie mit mehreren Rohrabschnitten der jeweiligen Flügelrohr-Struktur (302, 308) in Kontakt, wobei
    b. im Betrieb des Verdampfers (300) eine Strömungsrichtung eines über die Lamellen-struktur (320) des Verdampfers (300) strömenden Fluids ungefähr rechtwinklig zur Lamellen-Struktur (320) ausgerichtet ist, und
    c. der Außendurchmesser des zentralen Rohrs (304, 310) der Flügelrohr-Struktur (302, 308) 6 bis 8 mm beträgt, wobei eine Wandstärke 0,5 mm beträgt und eine Breite der Flügelrohr-Struktur (302, 308) 25 bis 30 mm ist.
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