WO2020239539A1 - Heat exchanger device with multiple heat exchangers, each having respective distributing and collecting sections, cooling system, and motor vehicle comprising cooling system - Google Patents

Heat exchanger device with multiple heat exchangers, each having respective distributing and collecting sections, cooling system, and motor vehicle comprising cooling system Download PDF

Info

Publication number
WO2020239539A1
WO2020239539A1 PCT/EP2020/063956 EP2020063956W WO2020239539A1 WO 2020239539 A1 WO2020239539 A1 WO 2020239539A1 EP 2020063956 W EP2020063956 W EP 2020063956W WO 2020239539 A1 WO2020239539 A1 WO 2020239539A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat exchanger
refrigerant
section
heat
another
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/063956
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dirk Schroeder
Christian Rebinger
Helmut Rottenkolber
Hans Hammer
Original Assignee
Audi Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi Ag filed Critical Audi Ag
Publication of WO2020239539A1 publication Critical patent/WO2020239539A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/0408—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids
    • F28D1/0426—Multi-circuit heat exchangers, e.g. integrating different heat exchange sections in the same unit or heat exchangers for more than two fluids with units having particular arrangement relative to the large body of fluid, e.g. with interleaved units or with adjacent heat exchange units in common air flow or with units extending at an angle to each other or with units arranged around a central element
    • F28D1/0435—Combination of units extending one behind the other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00335—Heat exchangers for air-conditioning devices of the gas-air type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/04—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
    • F28D1/0535—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D1/05366—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators
    • F28D1/05391—Assemblies of conduits connected to common headers, e.g. core type radiators with multiple rows of conduits or with multi-channel conduits combined with a particular flow pattern, e.g. multi-row multi-stage radiators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/0068—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for refrigerant cycles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0085—Evaporators

Definitions

  • Heat exchanger device with several heat exchangers with respective distribution and collection sections as well as refrigeration system and motor vehicle
  • the invention relates to a heat exchanger device for a refrigeration system of a motor vehicle with a plurality of heat exchangers arranged essentially parallel to one another, which are in fluid connection with one another in series.
  • a heat exchanger device is known from the prior art, for example from DE 10 2016 218 088 A1.
  • refrigerant is diverted from a first heat exchanger into an adjacent second heat exchanger for each refrigerant line of the heat exchanger separately.
  • the object on which the invention is based is seen in specifying a heat transfer device in which an improved temperature distribution and thus improved homogeneous temperature distribution is achieved in the air flowing through.
  • each heat exchanger has a refrigerant distribution section along a first side and a refrigerant collecting section along a second side, a refrigerant collecting section of a heat exchanger preceding in the flow direction of the refrigerant being connected to the refrigerant distribution section of the downstream heat exchanger.
  • the refrigerant is collected in the refrigerant collecting section of the first heat exchanger.
  • the collected refrigerant is then redistributed in the refrigerant distribution section of the subsequent heat exchanger.
  • the collection and renewed distribution of refrigerant for improved mixing of refrigerant when flowing through the individual heat exchangers, so that the temperature distribution can be improved.
  • the heat exchangers arranged parallel to one another can also be described in such a way that they form flow planes of the refrigerant.
  • each heat exchanger can have several refrigerant lines arranged adjacent to one another, in particular one running parallel to one another.
  • the refrigerant lines can be designed as flat tubes, for example. These refrigerant lines can be connected to one another on the air side with fins. They are surrounded by air, with which the heat exchange takes place.
  • the inflowing refrigerant is first distributed to the individual refrigerant lines. divides and then collected again before the refrigerant in the subsequent heat exchanger is again distributed to its individual refrigerant lines and is finally collected again.
  • the direction of flow of refrigerant between the refrigerant distribution section and the refrigerant collecting section of a preceding, first heat exchanger can be different from the direction of flow of refrigerant between the refrigerant distribution section and the refrigerant collecting section of a subsequent, second heat exchanger, which immediately follows the first heat exchanger.
  • the direction of flow of refrigerant in the first heat exchanger and the direction of flow of refrigerant in the second heat exchanger can be essentially orthogonal to one another or opposite to one another.
  • the term flow direction used here describes a main flow direction of refrigerant as it occurs in the individual refrigerant lines of an individual heat exchanger.
  • a valve device connected upstream of the refrigerant distribution section can be arranged on at least one of the plurality of heat exchangers. Such a valve device can change the inflow behavior of the amount of refrigerant flowing into the heat exchanger in question.
  • a valve device can be designed to be adjustable. By means of a valve device, the inflow behavior of the amount of refrigerant flowing into the relevant heat exchanger can in particular be kept as constant as possible.
  • a refrigerant inlet of the heat exchanger device can be connected to the refrigerant distribution section of the first heat exchanger and a refrigerant outlet of the heat exchanger device can be connected to the refrigerant collecting section of the last heat exchanger.
  • the refrigerant inlet and the refrigerant outlet of the heat exchanger device are the points at which the heat exchanger device is integrated into the refrigeration system or connected to it.
  • the individual heat exchangers can be fluidly and structurally connected to one another in such a way that the heat exchanger device is designed as an integral heat exchanger module.
  • the heat exchanger device is thus a package or a holistic module which is formed from at least two interconnected heat exchangers and which can be installed or integrated into a refrigeration system by means of the above-mentioned refrigerant inlet and the refrigerant outlet.
  • the multiple heat exchangers form a total heat exchanger resulting from a composite of individual components.
  • a deflection section connecting the two heat exchangers can be arranged between the refrigerant collecting section of a preceding heat exchanger and the refrigerant distribution section of an immediately following heat exchanger.
  • the entire refrigerant flows through this deflection section, in contrast to known solutions in which each individual refrigerant line of a heat exchanger has a respective deflection section to a corresponding Käl system line of the adjacent heat exchanger.
  • the deflection section can be designed so that the deflection of refrigerant from the one heat exchanger to the subsequent heat exchanger takes place essentially at the same level of the two heat exchangers, based on an installation position of the heat exchanger device in a vehicle, in particular in the area of an upper edge or one lower edge of the two heat exchangers.
  • the arrangement of the deflection section at the same level represents a simple solution from a structural point of view.
  • the deflection section is designed such that it is connected, for example, to an upper edge of the one heat exchanger to its refrigerant collecting section and to that to a lower one Edge arranged refrigerant distribution section of the subsequent heat exchanger is connected or vice versa.
  • Fig. 1 in the sub-figures A) to D) schematically and simplified various arrangements of two heat exchangers of a heat metransformer device
  • Heat exchangers the example showing a combination of the arrangements of FIGS. 1A and 1C.
  • the heat exchangers 12, 14 are shown in each of the sub-figures A) to D), which are part of a heat exchanger device 10 shown in dashed lines in Fig. 1A.
  • the heat exchangers 12, 14 are arranged essentially parallel to one another.
  • the heat exchanger 12 is arranged on the inlet side with respect to the refrigerant circuit, and the heat exchanger 14 is arranged on the output side.
  • the refrigerant reaches the first heat transfer device 12 via a refrigerant inlet 16 of the heat transfer device 10.
  • a refrigerant outlet 18 of the heat transfer device 10 is provided, which is connected to the second heat transfer device 14.
  • the two heat exchangers 12, 14 are in fluid connection with one another in series.
  • the first heat exchanger 12 has a refrigerant distribution section 12a along a first side and a refrigerant collecting section 12b along a second side.
  • the second heat exchanger 14 also comprises a refrigerant distribution section 14a along a first side and a refrigerant collecting section 14b along a second side.
  • the first and the second side are each an upper and lower longitudinal side of the relevant heat exchanger 12, 14, with a refrigerant collecting section 12b of a heat exchanger 12 with the refrigerant distribution section 14a preceding in the flow direction of the refrigerant of the subsequent heat exchanger 14 is fluid connected.
  • the main flow direction of refrigerant in the respective heat exchanger is shown as a contour arrow SR1 or SR2.
  • respective refrigerant lines 12c, 14c are indicated by simple lines.
  • the refrigerant lines 12c,. 14c each extend between the relevant refrigerant distribution section 12a, 14a and the refrigerant collecting section 12b, 14b.
  • the direction of flow of air is illustrated by the contour arrow LR as an example of a medium that can be heated or cooled by means of the heat exchanger device 10.
  • the heat exchangers 12, 14, in particular their refrigerant lines 12c, 14c can also have another medium such as water or oil flowing around them.
  • a deflection section 20 In order to bring refrigerant from one heat exchanger 12 to the subsequent heat exchanger 14, a deflection section 20 is provided.
  • the deflection section 20 connects the refrigerant collecting section 12b of the preceding (first) heat exchanger 12 with the refrigerant supply sub-section 14a of the following (second) heat exchanger 14.
  • refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged below.
  • the refrigerant that has flowed or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows upwards in accordance with the main flow direction SR1.
  • the refrigerant collecting section 12b the refrigerant is collected again from the individual refrigerant lines 12c and then flows to the Umlenkab section 20.
  • the refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side.
  • the following (second) heat exchanger 14 is connected to the refrigerant distribution section 14a arranged at the top on the input side with the deflection section 20.
  • the refrigerant that has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows downwards into the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2.
  • the coolant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
  • refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged above.
  • the refrigerant that has flowed into or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows downward in accordance with the main flow direction SR1.
  • the refrigerant collecting section 12b the refrigerant from the individual refrigerant lines 12c is collected again and then flows to the deflecting section 20.
  • the refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side.
  • the downstream (second) heat exchanger 14 is on the inlet side with the refrigerant distribution section 14a arranged below connected to the deflection section 20.
  • the refrigerant which has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows upwards in the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2.
  • the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
  • the refrigerant inlet 16, the refrigerant outlet and the deflecting section 20 are each arranged on the same side of the heat exchangers 12, 14.
  • refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged below.
  • the refrigerant that has flowed or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows upwards in accordance with the main flow direction SR1.
  • the refrigerant collecting section 12b the refrigerant from the individual refrigerant lines 12c is collected again and then flows to the deflecting section 20.
  • the refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side.
  • the downstream (second) heat exchanger 14 is connected to the refrigerant distribution section 14a arranged at the top with the deflection section 20 on the inlet side.
  • the refrigerant that has flown in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows downward in the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2.
  • the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
  • refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged above.
  • the refrigerant that has flowed into or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows downward in accordance with the main flow direction SR1.
  • the refrigerant is from the individual refrigeration Lines 12c are collected again and then flows to the deflection section 20.
  • the refrigerant collecting section 12b is therefore connected on the output side to the deflection section 20.
  • the downstream (second) heat exchanger 14 with the refrigerant distribution section 14a arranged below is connected on the inlet side to the deflection section 20.
  • the refrigerant which has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows upwards in the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2.
  • the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
  • the refrigerant inlet 16, the Käl teffenauslass are each arranged on the same side of the heat exchangers 12, 14, and the deflection section 20 is arranged on the other side of the heat exchangers 12, 14.
  • the main flow directions SR1 and SR2 are opposite to one another. Furthermore, the main directions of flow SR1, SR2 are essentially vertical, that is, from bottom to top or from top to bottom.
  • the refrigerant distribution sections 12a, 14a and the refrigerant collection sections 12b, 14b are each arranged along a left and right side of the relevant heat exchanger 12, 14.
  • the refrigerant distribution sections 12a, 14a or the refrigerant collection sections 12b, 14b run essentially in the vertical direction.
  • refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat exchanger 12 that extends upwards at a refrigerant inlet 16 arranged below.
  • the refrigerant that has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows to the left in the width direction of the heat exchanger 12 in accordance with the main flow direction SR1.
  • the refrigerant collecting section 12b the refrigerant is from the individual refrigerant lines 12c is collected again and then flows to the deflecting section 20 arranged above.
  • the refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side.
  • the following (second) heat exchanger 14, with the downwardly arranged refrigerant distribution section 14a, is connected to the deflection section at the top on the input side.
  • the refrigerant that has flowed or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows to the right in accordance with the main flow direction SR2 into the refrigerant collecting section 14b.
  • the refrigerant outlet 18 is arranged below, the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
  • FIG. 2B shows an example of a combination of a first heat exchanger 12 of FIG. 2A, which flows through from right to left in the width direction, with a second heat exchanger 14 according to FIG. 1C, which flows through from top to bottom.
  • FIG. 2C shows an example of a combination of a first heat exchanger 12 of FIG. 1C, which flows from bottom to top in the height direction, with a second heat exchanger 14 according to FIG. 2A, which flows through from left to right in the width direction .
  • FIGS. 2A to 2C the same elements are identified with the same reference symbols as in FIG. 1, and not all the same elements are described again and in detail. Their mode of operation results from the synopsis of the description of FIG. 1 and FIG. 2A.
  • FIG. 3 shows, purely by way of example, a heat transfer device 10 corresponding to the embodiment of FIG. 1A.
  • valve devices 22, 24 are each arranged on the aisle side of the refrigerant distributors 12a, 14a.
  • the valve devices 22, 24 can be adjustable so that the inflow behavior and thus the distribution of the refrigerant over the width of the heat exchangers 12, 14 can be adjusted or regulated. It is pointed out that not necessarily every heat exchanger 12, 14 a valve device must be assigned on the aisle side. It is also conceivable to provide only one valve device for the entire heat exchanger device 10, for example the inlet-side valve device 22 at the refrigerant inlet 16.
  • FIG. 4 shows an example in which four heat exchangers 12, 14, 121 and 141 are arranged in a heat exchanger device 10.
  • the example of FIG. 4 represents a doubling of the heat exchanger according to FIG. 1A.
  • the heat exchanger device 10 there is also a refrigerant inlet 16 on the first heat exchanger 12 or its refrigerant distribution section 12a.
  • the refrigerant outlet 18 is arranged on the last heat exchanger 141, in particular on its refrigerant collecting section 141 b.
  • the heat exchanger device 10 also includes further deflection sections 201, 202, so that the refrigerant is conveyed through all heat exchangers 12, 14, 121, 141 one after the other.
  • the respective main flow direction of refrigerant in the respective heat exchanger 12, 14, 121, 141 is identified by SR1 to SR4.
  • SR1 to SR4 The respective main flow direction of refrigerant in the respective heat exchanger 12, 14, 121, 141.
  • FIG. 4 An arrangement with more than two heat exchangers 12, 14, 121, 141, as shown in FIG. 4, can also be achieved by other suitable combinations of heat exchangers from FIGS. 1A to 2C.
  • the number of heat exchangers is not mandatory.
  • three heat exchangers can also be arranged in a heat exchanger device 10.
  • FIGS. 1A to 4 presented here have in common that refrigerant in each heat exchanger 12, 14, 121, 141 is initially distributed to the individual refrigerant lines via a refrigerant distribution section. After flowing through the refrigerant lines 20 of a relevant heat exchanger, the refrigerant is in the corresponding refrigerant Collected collecting section of the heat exchanger in question before it is passed to the subsequent heat exchanger.
  • This sequence of distributing and collecting refrigerant in a respective heat exchanger leads to improved mixing of the refrigerant and thus to a more homogeneous temperature distribution, which also affects the homogeneity of the temperature distribution of the medium to be heated or cooled, for example air .
  • the heat transfer device presented here is particularly advantageous when used in a refrigeration system or a refrigeration system with a heat pump function of a motor vehicle. If the heat exchanger device is used, for example, as a heating register for heating air, the air that has flowed through the heat exchanger device has an improved and more homogeneous temperature distribution on the output side, especially in the case of refrigerants that work subcritically close to the critical point or supercritically and thus only slightly to even show no course in the wet steam area and thus have a different temperature at every point in time during heat transfer at constant pressure.
  • the deflection section 20 which is arranged above or below in all the examples shown here, is a deflection from one above ending refrigerant collecting section is led to a refrigerant distribution section beginning below of the subsequent heat exchanger.
  • the same main flow direction can be achieved for several successively arranged heat exchangers, which supports the setting of different temperature levels, for example over the height of the heat exchanger device 10, a so-called temperature layering device.
  • a countercurrent process of air and refrigerant is shown.
  • the heat transfer device 10 presented here can also be implemented in a direct current process.
  • the refrigerant is redistributed and merged (collected) at least twice in the heat exchanger, ie for each flood. This improves the homogeneity of the temperature distribution on the air side, which can be used to improve interior comfort in a motor vehicle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

The invention relates to a heat exchanger device (10) for a cooling system of a motor vehicle, comprising a plurality of heat exchangers (12, 14, 121, 141) which are arranged substantially parallel to one another and which are fluidically connected in rows relative to one another. Each heat exchanger (12, 14) has a refrigerant distributing section (12a, 14b) along a first side and a refrigerant collecting section (12b, 14b) along a second side, wherein the refrigerant collecting section (12b) of the preceding heat exchanger (12) in the flow direction (SR1, SR2) of the refrigerant is connected to the refrigerant distributing section (14a) of the subsequent heat exchanger (14).

Description

Wärmeübertragervorrichtung mit mehreren Wärmeübertragern mit jeweiligen Verteil- und Sammelabschnitten sowie Kälteanlage und Kraftfahrzeug mit Heat exchanger device with several heat exchangers with respective distribution and collection sections as well as refrigeration system and motor vehicle
Kälteanlage Refrigeration system
BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragervorrichtung für eine Kälteanlage eines Kraftfahrzeugs mit mehreren im Wesentlichen parallel zueinander an geordneten Wärmeübertragern, die in Reihe zueinander in Fluidverbindung stehen. Aus dem Stand der Technik ist eine solche Wärmeübertragervorrichtung bei spielsweise aus der DE 10 2016 218 088 A1 bekannt. Dabei erfolgt eine Um lenkung von Kältemittel von einem ersten Wärmeübertrager in einen be nachbarten zweiten Wärmeübertrager für jede Kältemittelleitung der Wärme übertrager separat. DESCRIPTION: The invention relates to a heat exchanger device for a refrigeration system of a motor vehicle with a plurality of heat exchangers arranged essentially parallel to one another, which are in fluid connection with one another in series. Such a heat exchanger device is known from the prior art, for example from DE 10 2016 218 088 A1. In this case, refrigerant is diverted from a first heat exchanger into an adjacent second heat exchanger for each refrigerant line of the heat exchanger separately.
Es hat sich gezeigt, dass bei derartigen Wärmeübertragervorrichtungen eine inhomogene Temperaturverteilung auf der Luftseite entsteht, so dass durch die Wärmeübertragervorrichtung hindurchgeströmte Luft unterschiedliche Temperaturniveaus aufweist, insbesondere auch an Ausströmdüsen zu ei- nem Innenraum eines Kraftfahrzeugs. It has been shown that in such heat transfer devices an inhomogeneous temperature distribution arises on the air side, so that air flowing through the heat transfer device has different temperature levels, in particular also at outflow nozzles to an interior of a motor vehicle.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Wärmeübertragervorrichtung anzugeben, bei der eine verbesserte Tempera turverteilung und damit verbesserte homogene Temperaturverteilung bei der durchströmenden Luft erreicht wird. The object on which the invention is based is seen in specifying a heat transfer device in which an improved temperature distribution and thus improved homogeneous temperature distribution is achieved in the air flowing through.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wärmeübertragervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 , durch eine Kälteanlage mit den Merkma len des Patentanspruchs 11 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiter bildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. This object is achieved by a heat transfer device with the features of claim 1, by a refrigeration system with the Merkma len of claim 11 and by a motor vehicle with the features of claim 12. Advantageous embodiments with appropriate further training are given in the dependent claims.
Vorgeschlagen wird also eine Wärmeübertragervorrichtung für eine Kältean lage eines Kraftfahrzeugs mit mehreren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Wärmeübertragern, die in Reihe zueinander in Fluidverbin dung stehen. Dabei ist vorgesehen, dass jeder Wärmeübertrager entlang einer ersten Seite einen Kältemittelverteilabschnitt und entlang einer zweiten Seite einen Kältemittelsammel-abschnitt aufweist, wobei ein Kältemittelsam melabschnitt eines in Strömungsrichtung des Kältemittels vorhergehenden Wärmeübertragers mit dem Kältemittelverteilabschnitt des nachfolgenden Wärmeübertragers verbunden ist. What is proposed is a heat exchanger device for a refrigeration system of a motor vehicle with a plurality of heat exchangers which are arranged essentially parallel to one another and are in fluid connection with one another in series. It is provided that each heat exchanger has a refrigerant distribution section along a first side and a refrigerant collecting section along a second side, a refrigerant collecting section of a heat exchanger preceding in the flow direction of the refrigerant being connected to the refrigerant distribution section of the downstream heat exchanger.
Durch eine derartige Ausgestaltung erfolgt nach dem Durchströmen des Käl temittels durch einen ersten Wärmeübertrager ein Sammeln des Kältemittels im Kältemittelsammelabschnitt des ersten Wärmeübertragers. Anschließend wird das gesammelte Kältemittel im Kältemittelverteilabschnitt des darauffol genden Wärmeübertragers erneut verteilt. Das Sammeln und erneute Vertei len von Kältemittel für zu einer verbesserten Vermischung von Kältemittel beim Durchströmen der einzelnen Wärmeübertrager, so dass die Tempera turverteilung verbessert werden kann. Die parallel zueinander angeordneten Wärmeübertrager können auch dahingehend beschrieben werden, dass sie Strömungsebenen des Kältemittels bilden. With such a configuration, after the refrigerant has flowed through a first heat exchanger, the refrigerant is collected in the refrigerant collecting section of the first heat exchanger. The collected refrigerant is then redistributed in the refrigerant distribution section of the subsequent heat exchanger. The collection and renewed distribution of refrigerant for improved mixing of refrigerant when flowing through the individual heat exchangers, so that the temperature distribution can be improved. The heat exchangers arranged parallel to one another can also be described in such a way that they form flow planes of the refrigerant.
Jeder Wärmeübertrager kann zwischen seinem Kältemittelverteilabschnitt und seinem Kältemittelsammelabschnitt mehrere benachbart zueinander an geordnete, insbesondere parallel zueinander verlaufende Kältemittelleitun gen aufweisen. Die Kältemittelleitungen können beispielsweise als Flachroh re ausgebildet sein. Diese Kältemittelleitungen können luftseitig untereinan der mit Lamellen verbunden sein. Sie werden von Luft umströmt, mit welcher der Wärmeaustausch erfolgt. Between its refrigerant distribution section and its refrigerant collecting section, each heat exchanger can have several refrigerant lines arranged adjacent to one another, in particular one running parallel to one another. The refrigerant lines can be designed as flat tubes, for example. These refrigerant lines can be connected to one another on the air side with fins. They are surrounded by air, with which the heat exchange takes place.
Mit anderen Worten wird bei einem vorhergehenden Wärmeübertrager das einströmende Kältemittel zunächst auf die einzelnen Kältemittelleitungen ver- teilt und danach wieder gesammelt, bevor das Kältemittel im darauf folgen den Wärmeübertrager erneut auf dessen einzelne Kältemittelleitungen ver teilt und schließlich wieder gesammelt wird. In other words, with a preceding heat exchanger, the inflowing refrigerant is first distributed to the individual refrigerant lines. divides and then collected again before the refrigerant in the subsequent heat exchanger is again distributed to its individual refrigerant lines and is finally collected again.
Die Strömungsrichtung von Kältemittel zwischen dem Kältemittelverteilab schnitt und dem Kältemittelsammelabschnitt eines vorhergehenden, ersten Wärmeübertragers kann unterschiedlich sein von der Strömungsrichtung von Kältemittel zwischen dem Kältemittelverteilabschnitt und dem Kältemittel sammelabschnitt eines nachfolgenden, zweiten Wärmeübertragers, der un mittelbar auf den ersten Wärmeübertrager folgt. Dabei können die Strö mungsrichtung von Kältemittel im ersten Wärmeübertrager und die Strö mungsrichtung von Kältemittel im zweiten Wärmeübertrager im Wesentlichen orthogonal zueinander oder entgegengesetzt zueinander sein. Mit dem hier verwendeten Begriff Strömungsrichtung wird eine Hauptströmungsrichtung von Kältemittel beschrieben, wie sie in den einzelnen Kältemittelleitungen eines einzelnen Wärmeübertragers auftritt. The direction of flow of refrigerant between the refrigerant distribution section and the refrigerant collecting section of a preceding, first heat exchanger can be different from the direction of flow of refrigerant between the refrigerant distribution section and the refrigerant collecting section of a subsequent, second heat exchanger, which immediately follows the first heat exchanger. The direction of flow of refrigerant in the first heat exchanger and the direction of flow of refrigerant in the second heat exchanger can be essentially orthogonal to one another or opposite to one another. The term flow direction used here describes a main flow direction of refrigerant as it occurs in the individual refrigerant lines of an individual heat exchanger.
An wenigstens einem der mehreren Wärmeübertrager kann eine dem Kälte mittelverteilabschnitt vorgeschaltete Ventileinrichtung angeordnet sein. Durch eine solche Ventileinrichtung kann die in den betreffenden Wärmeübertrager einströmende Kältemittelmenge in ihrem Einströmverhalten verändert wer den. Eine solche Ventileinrichtung kann einstellbar ausgeführt sein. Mittels einer Ventileinrichtung kann das Einströmverhalten der in den betreffenden Wärmeübertrager einströmende Kältemittelmenge insbesondere möglichst konstant gehalten werden. A valve device connected upstream of the refrigerant distribution section can be arranged on at least one of the plurality of heat exchangers. Such a valve device can change the inflow behavior of the amount of refrigerant flowing into the heat exchanger in question. Such a valve device can be designed to be adjustable. By means of a valve device, the inflow behavior of the amount of refrigerant flowing into the relevant heat exchanger can in particular be kept as constant as possible.
Ein Kältemitteleinlass der Wärmeübertragervorrichtung kann mit dem Kälte mittelverteilabschnitt des ersten Wärmeübertragers verbunden sein und ein Kältemittelauslass der Wärmeübertragervorrichtung kann mit dem Kältemit telsammelabschnitt des letzten Wärmeübertragers verbunden sein. Dabei sind der Kältemitteleinlass und der Kältemittelauslass der Wärmeübertrager vorrichtung die Stellen, an denen die Wärmeübertragervorrichtung in die Käl teanlage eingebunden bzw. an dieser angeschlossen ist. Die einzelnen Wärmeübertrager können fluidtechnisch und strukturell so mit einander verbunden sein, dass die Wärmeübertragervorrichtung als ganz heitliches Wärmeübertragermodul ausgebildet ist. Die Wärmeübertragervor richtung ist also ein Paket bzw. ein ganzheitliches Modul, das aus wenigs tens zwei miteinander verbundenen Wärmeübertragern gebildet ist und das mittels des oben erwähnten Kältemitteleinlasses und des Kältemittelauslas ses in eine Kälteanlage eingebaut bzw. integriert werden kann. Anders aus gedrückt wird durch die mehreren Wärmeübertrager ein aus einem Verbund von Einzelkomponenten resultierender Gesamtwärmeübertrager gebildet. A refrigerant inlet of the heat exchanger device can be connected to the refrigerant distribution section of the first heat exchanger and a refrigerant outlet of the heat exchanger device can be connected to the refrigerant collecting section of the last heat exchanger. The refrigerant inlet and the refrigerant outlet of the heat exchanger device are the points at which the heat exchanger device is integrated into the refrigeration system or connected to it. The individual heat exchangers can be fluidly and structurally connected to one another in such a way that the heat exchanger device is designed as an integral heat exchanger module. The heat exchanger device is thus a package or a holistic module which is formed from at least two interconnected heat exchangers and which can be installed or integrated into a refrigeration system by means of the above-mentioned refrigerant inlet and the refrigerant outlet. Expressed differently, the multiple heat exchangers form a total heat exchanger resulting from a composite of individual components.
Zwischen dem Kältemittelsammelabschnitt eines vorhergehenden Wärme übertragers und dem Kältemittelverteilabschnitt eines unmittelbar nachfol genden Wärmeübertragers kann ein die beiden Wärmeübertrager verbin dender Umlenkungsabschnitt angeordnet sein. Entsprechend strömt das ge samte Kältemittel durch diesen Umlenkungsabschnitt, im Gegensatz zu be kannten Lösungen, bei denen jede einzelne Kältemittelleitung eines Wärme übertragers einen jeweiligen Umlenkabschnitt zu einer entsprechenden Käl temittelleitung des benachbarten Wärmeübertragers aufweist. A deflection section connecting the two heat exchangers can be arranged between the refrigerant collecting section of a preceding heat exchanger and the refrigerant distribution section of an immediately following heat exchanger. Correspondingly, the entire refrigerant flows through this deflection section, in contrast to known solutions in which each individual refrigerant line of a heat exchanger has a respective deflection section to a corresponding Käl system line of the adjacent heat exchanger.
Der Umlenkungsabschnitt kann so ausgebildet sein, dass die Umlenkung von Kältemittel von dem einen Wärmeübertrager zu dem nachfolgenden Wärmeübertrager im Wesentlichen auf gleicher Höhe der beiden Wärme übertrager erfolgt, bezogen auf eine Einbaulage der Wärmeübertragervor richtung in einem Fahrzeug, insbesondere im Bereich eines oberen Randes oder eines unteren Randes der beiden Wärmeübertrager. Die Anordnung des Umlenkabschnitts auf gleicher Höhe stellt konstruktiv eine einfache Lö sung dar. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass der Umlenkabschnitt so ausgeführt ist, dass er beispielsweise an einem oberen Rand des einen Wärmeübertragers an dessen Kältemittelsammelabschnitt angeschlossen ist und mit dem an einem unteren Rand angeordneten Kältemittelverteilab schnitt des nachfolgenden Wärmeübertragers verbunden ist oder umgekehrt. Bei der Wärmeübertragervorrichtung können die Wärmeübertrager von Luft umströmt sein. Dabei kann die Luft beim Durchströmen der Wärmeübertra gervorrichtung abgekühlt, bevorzugt jedoch aufgewärmt werden. Die oben genannte Aufgabe wir auch gelöst durch ein Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer oben beschriebenen Wärmeübertragervorrichtung. Ferner kann ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kälteanlage bereitgestellt werden. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus führungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigt: The deflection section can be designed so that the deflection of refrigerant from the one heat exchanger to the subsequent heat exchanger takes place essentially at the same level of the two heat exchangers, based on an installation position of the heat exchanger device in a vehicle, in particular in the area of an upper edge or one lower edge of the two heat exchangers. The arrangement of the deflection section at the same level represents a simple solution from a structural point of view. Alternatively, however, it is also conceivable that the deflection section is designed such that it is connected, for example, to an upper edge of the one heat exchanger to its refrigerant collecting section and to that to a lower one Edge arranged refrigerant distribution section of the subsequent heat exchanger is connected or vice versa. In the heat exchanger device, air can flow around the heat exchangers. The air can be cooled as it flows through the heat transfer device, but is preferably warmed up. The above-mentioned object is also achieved by a refrigeration system for a motor vehicle with a heat transfer device described above. Furthermore, a motor vehicle with such a refrigeration system can be provided. Further advantages, features and details of the invention emerge from the patent claims, the following description of preferred embodiments and from the drawings. It shows:
Fig. 1 in den Teilfiguren A) bis D) schematisch und vereinfacht verschie dene Anordnungen von jeweils zwei Wärmeübertragern einer Wär meübertragervorrichtung; Fig. 1 in the sub-figures A) to D) schematically and simplified various arrangements of two heat exchangers of a heat metransformer device;
Fig. 2 in den Teilfiguren A) bis C) schematisch und vereinfacht weitere Fig. 2 in the sub-figures A) to C) schematically and simplifies others
Anordnungen von jeweils zwei Wärmeübertragern einer Wärme übertragervorrichtung; Arrangements of two heat exchangers of a heat transfer device;
Fig. 3 schematisch und vereinfacht ein Beispiel einer Anordnung von zwei 3 schematically and in a simplified manner an example of an arrangement of two
Wärmeübertragern entsprechend der Fig. 1A, wobei zusätzlich Ventileinrichtungen dargestellt sind; Heat exchangers according to FIG. 1A, valve devices also being shown;
Fig. 4 schematisch und vereinfacht eine Anordnung mit mehr als zwei 4 shows schematically and in a simplified manner an arrangement with more than two
Wärmeübertragern, wobei das Beispiel eine Kombination der An ordnungen der Fig. 1A und 1 C zeigt. Heat exchangers, the example showing a combination of the arrangements of FIGS. 1A and 1C.
In Fig. 1 sind in den Teilfiguren A) bis D) jeweils die Wärmeübertrager 12, 14 gezeigt, die Teil einer in Fig. 1A gestrichelt dargestellten Wärmeübertrager vorrichtung 10 sind. Die Wärmeübertrager 12, 14 sind im Wesentlichen pa rallel zueinander angeordnet. Der Wärmeübertrager 12 ist bezogen auf den Kältemittelkreislauf eingangsseitig angeordnet und der Wärmeübertrager 14 ist ausgangsseitig angeordnet. Das Kältemittel gelangt über einen Kältemitte leinlass 16 der Wärmeübertragervorrichtung 10 in den ersten Wärmeübertra ger 12. Ausgangsseitig ist ein Kältemittelauslass 18 der Wärmeübertrager vorrichtung 10 vorgesehen, der mit dem zweiten Wärmeübertrager 14 ver bunden ist. Die beiden Wärmeübertrager 12, 14 stehen in Reihe zueinander in Fluidverbindung. In Fig. 1, the heat exchangers 12, 14 are shown in each of the sub-figures A) to D), which are part of a heat exchanger device 10 shown in dashed lines in Fig. 1A. The heat exchangers 12, 14 are arranged essentially parallel to one another. The heat exchanger 12 is arranged on the inlet side with respect to the refrigerant circuit, and the heat exchanger 14 is arranged on the output side. The refrigerant reaches the first heat transfer device 12 via a refrigerant inlet 16 of the heat transfer device 10. On the output side, a refrigerant outlet 18 of the heat transfer device 10 is provided, which is connected to the second heat transfer device 14. The two heat exchangers 12, 14 are in fluid connection with one another in series.
Der erste Wärmeübertrager 12 weist entlang einer ersten Seite einen Kälte mittelverteilabschnitt 12a und entlang einer zweiten Seite einen Kältemittel sammelabschnitt 12b auf. Ebenso umfasst der zweite Wärmeübertrager 14 entlang einer ersten Seite einen Kältemittelverteilabschnitt 14a und entlang einer zweiten Seite einen Kältemittelsammelabschnitt 14b auf. In den darge stellten Beispielen der Figuren 1A bis 1 D sind die erste und die zweite Seite jeweils eine obere bzw. untere Längsseite des betreffenden Wärmeübertra gers 12, 14, wobei ein Kältemittelsammelabschnitt 12b eines in Strömungs richtung des Kältemittels vorhergehenden Wärmeübertragers 12 mit dem Kältemittelverteilabschnitt 14a des nachfolgenden Wärmeübertragers 14 flu idverbunden ist. Die Hauptströmungsrichtung von Kältemittel in dem jeweili gen Wärmeübertrager ist als Konturpfeil SR1 bzw. SR2 dargestellt. The first heat exchanger 12 has a refrigerant distribution section 12a along a first side and a refrigerant collecting section 12b along a second side. The second heat exchanger 14 also comprises a refrigerant distribution section 14a along a first side and a refrigerant collecting section 14b along a second side. In the illustrated examples of FIGS. 1A to 1D, the first and the second side are each an upper and lower longitudinal side of the relevant heat exchanger 12, 14, with a refrigerant collecting section 12b of a heat exchanger 12 with the refrigerant distribution section 14a preceding in the flow direction of the refrigerant of the subsequent heat exchanger 14 is fluid connected. The main flow direction of refrigerant in the respective heat exchanger is shown as a contour arrow SR1 or SR2.
In den beiden Wärmeübertragern 12, 14 sind jeweilige Kältemittelleitungen 12c, 14c durch einfache Linien angedeutet. Die Kältemittelleitungen 12c,. 14c erstrecken sich jeweils zwischen dem betreffenden Kältemittelverteilab schnitt 12a, 14a und dem Kältemittelsammelabschnitt 12b, 14b. Durch den Konturpfeil LR ist die Strömungsrichtung von Luft illustriert als Beispiel für ein Medium, das mittels der Wärmeübertragervorrichtung 10 erwärmt oder ge kühlt werden kann. Selbstverständlich können die Wärmeübertrager 12, 14, insbesondere deren Kältemittelleitungen 12c, 14c auch von einem anderen Medium, wie beispielsweise Wasser oder Öl umströmt werden. In the two heat exchangers 12, 14, respective refrigerant lines 12c, 14c are indicated by simple lines. The refrigerant lines 12c,. 14c each extend between the relevant refrigerant distribution section 12a, 14a and the refrigerant collecting section 12b, 14b. The direction of flow of air is illustrated by the contour arrow LR as an example of a medium that can be heated or cooled by means of the heat exchanger device 10. Of course, the heat exchangers 12, 14, in particular their refrigerant lines 12c, 14c, can also have another medium such as water or oil flowing around them.
Um Kältemittel von dem einen Wärmeübertrager 12 zu dem nachfolgenden Wärmeübertrager 14 zu bringen, ist ein Umlenkabschnitt 20 vorgesehen. Der Umlenkabschnitt 20 verbindet jeweils den Kältemittelsammelabschnitt 12b des vorhergehenden (ersten) Wärmeübertragers 12 mit dem Kältemittelver- teilabschnitt 14a des nachfolgenden (zweiten) Wärmeübertragers 14. Durch das Sammeln von Kältemittel im Kältemittelsammelabschnitt 12b des einen Wärmeübertragers 12 und das erneute Verteilen des Kältemittels im Kälte mittelverteilabschnitt 14a des folgenden Wärmeübertragers 14 kann die Temperaturverteilung im Kältemittel und die Durchmischung verbessert wer den. In order to bring refrigerant from one heat exchanger 12 to the subsequent heat exchanger 14, a deflection section 20 is provided. The deflection section 20 connects the refrigerant collecting section 12b of the preceding (first) heat exchanger 12 with the refrigerant supply sub-section 14a of the following (second) heat exchanger 14. By collecting refrigerant in the refrigerant collecting section 12b of one heat exchanger 12 and redistributing the refrigerant in the refrigerant distribution section 14a of the following heat exchanger 14, the temperature distribution in the refrigerant and the mixing can be improved.
Gemäß Fig. 1A strömt Kältemittel an einem unten angeordneten Kältemittel einlass 16 in den Kältemittelverteilabschnitt 12a des ersten Wärmeübertra gers 12 ein. Das in den Kältemittelverteilabschnitt 12a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemittelleitungen 12c verteilt und strömt nach oben entsprechend der Hauptströmungsrichtung SR1. Im Käl temittelsammelabschnitt 12b wird das Kältemittel aus den einzelnen Käl temittelleitungen 12c wieder gesammelt und strömt dann zum Umlenkab schnitt 20. Der Kältemittelsammelabschnitt 12b ist also ausgangsseitig mit dem Umlenkabschnitt 20 verbunden. Der nachfolgende (zweite) Wärmeüber trager 14 ist mit dem oben angeordneten Kältemittelverteilabschnitt 14a ein gangsseitig mit dem Umlenkabschnitt 20 verbunden. Das in den Kältemittel verteilabschnitt 14a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemittelleitungen 14c verteilt und strömt nach unten entsprechend der Hauptströmungsrichtung SR2 in den Kältemittelsammelabschnitt 14b. Beim Kältemittelauslass 18 verlässt das Kältemittel den Wärmeübertrager 14 bzw. die Wärmeübertragervorrichtung 10. According to FIG. 1A, refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged below. The refrigerant that has flowed or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows upwards in accordance with the main flow direction SR1. In the refrigerant collecting section 12b, the refrigerant is collected again from the individual refrigerant lines 12c and then flows to the Umlenkab section 20. The refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side. The following (second) heat exchanger 14 is connected to the refrigerant distribution section 14a arranged at the top on the input side with the deflection section 20. The refrigerant that has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows downwards into the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2. At the coolant outlet 18, the coolant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
Gemäß Fig. 1 B strömt Kältemittel an einem oben angeordneten Kältemitte leinlass 16 in den Kältemittelverteilabschnitt 12a des ersten Wärmeübertra gers 12 ein. Das in den Kältemittelverteilabschnitt 12a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemittelleitungen 12c verteilt und strömt nach unten entsprechend der Hauptströmungsrichtung SR1. Im Käl temittelsammelabschnitt 12b wird das Kältemittel aus den einzelnen Kältelei tungen 12c wieder gesammelt und strömt dann zum Umlenkabschnitt 20. Der Kältemittelsammelabschnitt 12b ist also ausgangsseitig mit dem Umlen kabschnitt 20 verbunden. Der nachfolgende (zweite) Wärmeübertrager 14 ist mit dem unten angeordneten Kältemittelverteilabschnitt 14a eingangsseitig mit dem Umlenkabschnitt 20 verbunden. Das in den Kältemittelverteilab schnitt 14a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemit telleitungen 14c verteilt und strömt nach oben entsprechend der Hauptströ mungsrichtung SR2 in den Kältemittelsammelabschnitt 14b. Beim Kältemit telauslass 18 verlässt das Kältemittel den Wärmeübertrager 14 bzw. die Wärmeübertragervorrichtung 10. According to FIG. 1B, refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged above. The refrigerant that has flowed into or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows downward in accordance with the main flow direction SR1. In the refrigerant collecting section 12b, the refrigerant from the individual refrigerant lines 12c is collected again and then flows to the deflecting section 20. The refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side. The downstream (second) heat exchanger 14 is on the inlet side with the refrigerant distribution section 14a arranged below connected to the deflection section 20. The refrigerant which has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows upwards in the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2. At the refrigerant outlet 18, the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
In den Beispielen der Fig. 1A und 1 B sind der Kältemitteleinlass 16, der Käl temittelauslass und der Umlenkabschnitt 20 jeweils auf der gleichen Seite der Wärmeübertrager 12, 14 angeordnet. In the examples of FIGS. 1A and 1B, the refrigerant inlet 16, the refrigerant outlet and the deflecting section 20 are each arranged on the same side of the heat exchangers 12, 14.
Gemäß Fig. 1 C strömt Kältemittel an einem unten angeordneten Kältemitte leinlass 16 in den Kältemittelverteilabschnitt 12a des ersten Wärmeübertra gers 12 ein. Das in den Kältemittelverteilabschnitt 12a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemittelleitungen 12c verteilt und strömt nach oben entsprechend der Hauptströmungsrichtung SR1. Im Käl temittelsammelabschnitt 12b wird das Kältemittel aus den einzelnen Kältelei tungen 12c wieder gesammelt und strömt dann zum Umlenkabschnitt 20. Der Kältemittelsammelabschnitt 12b ist also ausgangsseitig mit dem Umlen kabschnitt 20 verbunden. Der nachfolgende (zweite) Wärmeübertrager 14 ist mit dem oben angeordneten Kältemittelverteilabschnitt 14a eingangsseitig mit dem Umlenkabschnitt 20 verbunden. Das in den Kältemittelverteilab schnitt 14a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemit telleitungen 14c verteilt und strömt nach unten entsprechend der Hauptströ mungsrichtung SR2 in den Kältemittelsammelabschnitt 14b. Beim Kältemit telauslass 18 verlässt das Kältemittel den Wärmeübertrager 14 bzw. die Wärmeübertragervorrichtung 10. According to FIG. 1 C, refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged below. The refrigerant that has flowed or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows upwards in accordance with the main flow direction SR1. In the refrigerant collecting section 12b, the refrigerant from the individual refrigerant lines 12c is collected again and then flows to the deflecting section 20. The refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side. The downstream (second) heat exchanger 14 is connected to the refrigerant distribution section 14a arranged at the top with the deflection section 20 on the inlet side. The refrigerant that has flown in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows downward in the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2. At the refrigerant outlet 18, the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
Gemäß Fig. 1 D strömt Kältemittel an einem oben angeordneten Kältemitte leinlass 16 in den Kältemittelverteilabschnitt 12a des ersten Wärmeübertra gers 12 ein. Das in den Kältemittelverteilabschnitt 12a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemittelleitungen 12c verteilt und strömt nach unten entsprechend der Hauptströmungsrichtung SR1. Im Käl temittelsammelabschnitt 12b wird das Kältemittel aus den einzelnen Kältelei- tungen 12c wieder gesammelt und strömt dann zum Umlenkabschnitt 20. Der Kältemittelsammelabschnitt 12b ist also ausgangsseitig mit dem Umlen kabschnitt 20 verbunden. Der nachfolgende (zweite) Wärmeübertrager 14 mit dem unten angeordneten Kältemittelverteilabschnitt 14a eingangsseitig mit dem Umlenkabschnitt 20 verbunden. Das in den Kältemittelverteilab schnitt 14a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemit telleitungen 14c verteilt und strömt nach oben entsprechend der Hauptströ mungsrichtung SR2 in den Kältemittelsammelabschnitt 14b. Beim Kältemit telauslass 18 verlässt das Kältemittel den Wärmeübertrager 14 bzw. die Wärmeübertragervorrichtung 10. According to FIG. 1 D, refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat transfer device 12 at a refrigerant inlet 16 arranged above. The refrigerant that has flowed into or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows downward in accordance with the main flow direction SR1. In the Käl temittelsammelabschnitt 12b, the refrigerant is from the individual refrigeration Lines 12c are collected again and then flows to the deflection section 20. The refrigerant collecting section 12b is therefore connected on the output side to the deflection section 20. The downstream (second) heat exchanger 14 with the refrigerant distribution section 14a arranged below is connected on the inlet side to the deflection section 20. The refrigerant which has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows upwards in the refrigerant collecting section 14b in accordance with the main flow direction SR2. At the refrigerant outlet 18, the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
In den Beispielen der Fig. 1 C und 1 D sind der Kältemitteleinlass 16, der Käl temittelauslass jeweils auf der gleichen Seite der Wärmeübertrager 12, 14 angeordnet, und der Umlenkabschnitt 20 ist auf der anderen Seite der Wär meübertrager 12, 14 angeordnet. In the examples of FIGS. 1 C and 1 D, the refrigerant inlet 16, the Käl temittelauslass are each arranged on the same side of the heat exchangers 12, 14, and the deflection section 20 is arranged on the other side of the heat exchangers 12, 14.
In den Beispielen der Fig. 1A bis 1 D verlaufen die Hauptströmungsrichtun gen SR1 und SR2 jeweils entgegengesetzt zueinander. Ferner sind die bei den Hauptströmungsrichtungen SR1 , SR2 im Wesentlichen vertikal, also von unten nach oben oder von oben nach unten. In the examples of FIGS. 1A to 1 D, the main flow directions SR1 and SR2 are opposite to one another. Furthermore, the main directions of flow SR1, SR2 are essentially vertical, that is, from bottom to top or from top to bottom.
In dem Beispiel der Fig. 2A sind die Kältemittelverteilabschnitte 12a, 14a und die Kältemittelsammelabschnitte 12b, 14b jeweils entlang einer linken bzw. rechten Seite des betreffenden Wärmeübertragers 12, 14 angeordnet. Mit anderen Worten verlaufen die Kältemittelverteilabschnitte 12a, 14a bzw. die Kältemittelsammelabschnitte 12b, 14b im Wesentlichen in Vertikalrichtung. In the example of FIG. 2A, the refrigerant distribution sections 12a, 14a and the refrigerant collection sections 12b, 14b are each arranged along a left and right side of the relevant heat exchanger 12, 14. In other words, the refrigerant distribution sections 12a, 14a or the refrigerant collection sections 12b, 14b run essentially in the vertical direction.
Gemäß Fig. 2A strömt Kältemittel an einem unten angeordneten Kältemitte leinlass 16 in den nach oben verlaufenden Kältemittelverteilabschnitt 12a des ersten Wärmeübertragers 12 ein. Das in den Kältemittelverteilabschnitt 12a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemittelleitungen 12c verteilt und strömt nach in Breitenrichtung des Wärmeübertragers 12 nach links entsprechend der Hauptströmungsrichtung SR1. Im Kältemittel sammelabschnitt 12b wird das Kältemittel aus den einzelnen Kälteleitungen 12c wieder gesammelt und strömt dann zum oben angeordneten Umlenkab schnitt 20. Der Kältemittelsammelabschnitt 12b ist also ausgangsseitig mit dem Umlenkabschnitt 20 verbunden. Der nachfolgende (zweite) Wärmeüber trager 14, mit dem nach unten verlaufend angeordneten Kältemittelverteilab schnitt 14a, ist eingangsseitig oben mit dem Umlenkabschnitt verbunden. Das in den Kältemittelverteilabschnitt 14a eingeströmte bzw. eingeflutete Kältemittel wird auf die Kältemittelleitungen 14c verteilt und strömt nach rechts entsprechend der Hauptströmungsrichtung SR2 in den Kältemittel sammelabschnitt 14b. Beim unten angeordneten Kältemittelauslass 18 ver lässt das Kältemittel den Wärmeübertrager 14 bzw. die Wärmeübertragervor richtung 10. According to FIG. 2A, refrigerant flows into the refrigerant distribution section 12 a of the first heat exchanger 12 that extends upwards at a refrigerant inlet 16 arranged below. The refrigerant that has flowed in or flooded into the refrigerant distribution section 12a is distributed to the refrigerant lines 12c and flows to the left in the width direction of the heat exchanger 12 in accordance with the main flow direction SR1. In the refrigerant collecting section 12b, the refrigerant is from the individual refrigerant lines 12c is collected again and then flows to the deflecting section 20 arranged above. The refrigerant collecting section 12b is therefore connected to the deflecting section 20 on the output side. The following (second) heat exchanger 14, with the downwardly arranged refrigerant distribution section 14a, is connected to the deflection section at the top on the input side. The refrigerant that has flowed or flooded into the refrigerant distribution section 14a is distributed to the refrigerant lines 14c and flows to the right in accordance with the main flow direction SR2 into the refrigerant collecting section 14b. When the refrigerant outlet 18 is arranged below, the refrigerant leaves the heat exchanger 14 or the heat exchanger device 10.
Die Figur 2B zeigt ein Beispiel einer Kombination eines ersten Wärmeüber tragers 12 der Fig. 2A, der von rechts nach links in Breitenrichtung durch strömt wird, mit einem zweiten Wärmeübertrager 14 gemäß der Fig. 1 C, der von oben nach unten durchströmt wird. FIG. 2B shows an example of a combination of a first heat exchanger 12 of FIG. 2A, which flows through from right to left in the width direction, with a second heat exchanger 14 according to FIG. 1C, which flows through from top to bottom.
Die Figur 2C zeigt ein Beispiel einer Kombination eines ersten Wärmeüber tragers 12 der Fig. 1 C, der von unten nach oben in Höhenrichtung durch strömt wird, mit einem zweiten Wärmeübertrager 14 gemäß der Fig. 2A, der von links nach rechts in Breitenrichtung durchströmt wird. FIG. 2C shows an example of a combination of a first heat exchanger 12 of FIG. 1C, which flows from bottom to top in the height direction, with a second heat exchanger 14 according to FIG. 2A, which flows through from left to right in the width direction .
In den Figuren 2A bis 2C sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet wie in der Fig. 1 , wobei nicht alle gleichen Elemente erneut und im Detail beschrieben werden. Ihre Funktionsweise ergibt sich aus der Zusammenschau der Beschreibung zur Fig. 1 und zur Fig. 2A. In FIGS. 2A to 2C, the same elements are identified with the same reference symbols as in FIG. 1, and not all the same elements are described again and in detail. Their mode of operation results from the synopsis of the description of FIG. 1 and FIG. 2A.
Fig. 3 zeigt rein beispielhaft eine Wärmeübertragervorrichtung 10 entspre chend der Ausführungsform der Fig. 1A. In diesem Beispiel sind jeweils ein gangsseitig von den Kältemittelverteilern 12a, 14a Ventileinrichtungen 22, 24 angeordnet. Die Ventileinrichtungen 22, 24 können einstellbar sein, so dass das Einströmverhalten und damit die Verteilung des Kältemittels über die Breite der Wärmeübertrager 12, 14 einstellbar bzw. regelbar ist. Es wird da rauf hingewiesen, dass nicht zwingend jedem Wärmeübertrager 12, 14 ein- gangsseitig eine Ventileinrichtung zugeordnet sein muss. Es ist auch denk bar, für die gesamte Wärmeübertragervorrichtung 10 nur eine Ventileinrich tung vorzusehen, beispielsweise die eingangsseitige Ventileinrichtung 22 beim Kältemitteleinlass 16. FIG. 3 shows, purely by way of example, a heat transfer device 10 corresponding to the embodiment of FIG. 1A. In this example, valve devices 22, 24 are each arranged on the aisle side of the refrigerant distributors 12a, 14a. The valve devices 22, 24 can be adjustable so that the inflow behavior and thus the distribution of the refrigerant over the width of the heat exchangers 12, 14 can be adjusted or regulated. It is pointed out that not necessarily every heat exchanger 12, 14 a valve device must be assigned on the aisle side. It is also conceivable to provide only one valve device for the entire heat exchanger device 10, for example the inlet-side valve device 22 at the refrigerant inlet 16.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem in einer Wärmeübertragervorrichtung 10 vier Wärmeübertrager 12, 14, 121 und 141 angeordnet sind. Das Beispiel der Fig. 4 stellt eine Verdoppelung der der Wärmeübertrager gemäß Fig. 1 A dar. Für die Wärmeübertragervorrichtung 10 gibt es weiterhin einen Kältemitte leinlass 16 am ersten Wärmeübertrager 12 bzw. dessen Kältemittelverteilab schnitt 12a. Der Kältemittelauslass 18 ist an dem letzten Wärmeübertrager 141 angeordnet, insbesondere an dessen Kältemittelsammelabschnitt 141 b. Entsprechend der vergrößerten Anzahl von Wärmeübertragern umfasst die Wärmeübertragervorrichtung 10 auch weitere Umlenkabschnitte 201 , 202, so dass das Kältemittel durch alle Wärmeübertrager 12, 14, 121 , 141 nachei nander gefördert wird. Mit SR1 bis SR4 ist die jeweilige Flauptströmungsrich- tung von Kältemittel in dem jeweiligen Wärmeübertrager 12, 14, 121 , 141 gekennzeichnet. Im Übrigen wird zum Aufbau und zur Funktionsweise der Wärmeübertrager 12, 14, 121 , 141 auf die Beschreibung zur Figur 1A hinge wiesen. Die Erläuterungen zu den Wärmeübertragern 12, 14, gelten in ana loger Weise für die Wärmeübertrager 121 , 141. FIG. 4 shows an example in which four heat exchangers 12, 14, 121 and 141 are arranged in a heat exchanger device 10. The example of FIG. 4 represents a doubling of the heat exchanger according to FIG. 1A. For the heat exchanger device 10, there is also a refrigerant inlet 16 on the first heat exchanger 12 or its refrigerant distribution section 12a. The refrigerant outlet 18 is arranged on the last heat exchanger 141, in particular on its refrigerant collecting section 141 b. Corresponding to the increased number of heat exchangers, the heat exchanger device 10 also includes further deflection sections 201, 202, so that the refrigerant is conveyed through all heat exchangers 12, 14, 121, 141 one after the other. The respective main flow direction of refrigerant in the respective heat exchanger 12, 14, 121, 141 is identified by SR1 to SR4. For the rest, reference is made to the description of FIG. 1A for the structure and mode of operation of the heat exchangers 12, 14, 121, 141. The explanations for the heat exchangers 12, 14 apply in an analogous manner to the heat exchangers 121, 141.
Eine Anordnung mit mehr als zwei Wärmeübertragern 12, 14, 121 , 141 , wie sie in Fig. 4 gezeigt ist, kann auch durch andere geeignete Kombinationen von Wärmeübertragern der Fig. 1A bis 2C erreicht werden. Die Anzahl der Wärmeübertrager ist dabei nicht zwingend vorgegeben. Beispielsweise kön nen in einer Wärmeübertragervorrichtung 10 auch drei Wärmeübertrager angeordnet sein. An arrangement with more than two heat exchangers 12, 14, 121, 141, as shown in FIG. 4, can also be achieved by other suitable combinations of heat exchangers from FIGS. 1A to 2C. The number of heat exchangers is not mandatory. For example, three heat exchangers can also be arranged in a heat exchanger device 10.
Allen hier vorgestellten Beispielen der Fig. 1A bis 4 ist gemein, dass Kälte mittel in jedem Wärmeübertrager 12, 14 121 , 141 zunächst über einen Käl temittelverteilabschnitt auf die einzelnen Kältemittelleitungen verteilt wird. Nach dem Durchströmen der Kältemittelleitungen 20 eines betreffenden Wärmeübertragers, wird das Kältemittel in dem entsprechenden Kältemittel- sammelabschnitt des betreffenden Wärmeübertragers gesammelt, bevor es zum nachfolgenden Wärmeübertrager geleitet wird. Diese Abfolge von Ver teilen und Sammeln von Kältemittel in einem jeweiligen Wärmeübertrager führt zu einer verbesserten Durchmischung des Kältemittels und somit zu einer homogeneren Temperaturverteilung, was sich auch auf die Homogeni tät der Temperaturverteilung des zu erwärmenden bzw. zu kühlenden Medi ums, beispielswiese Luft, auswirkt. All of the examples of FIGS. 1A to 4 presented here have in common that refrigerant in each heat exchanger 12, 14, 121, 141 is initially distributed to the individual refrigerant lines via a refrigerant distribution section. After flowing through the refrigerant lines 20 of a relevant heat exchanger, the refrigerant is in the corresponding refrigerant Collected collecting section of the heat exchanger in question before it is passed to the subsequent heat exchanger. This sequence of distributing and collecting refrigerant in a respective heat exchanger leads to improved mixing of the refrigerant and thus to a more homogeneous temperature distribution, which also affects the homogeneity of the temperature distribution of the medium to be heated or cooled, for example air .
Die hier vorgestellte Wärmeübertragervorrichtung ist insbesondere beim Ein satz in einer Kälteanlage bzw. einer Kälteanlage mit Wärmepumpenfunktion eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft. Wird die Wärmeübertragervorrichtung bei spielsweise als Heizregister zum Erwärmen von Luft eingesetzt, weist die durch die Wärmeübertragervorrichtung hindurchgeströmte Luft ausgangssei tig eine verbesserte und homogenere Temperaturverteilung, insbesondere bei Kältemitteln, die unterkritisch nahe dem kritischen Punkt bzw. überkritisch arbeiten und damit nur einen geringen bis zu gar keinen Verlauf im Nass dampfgebiet vorweisen und somit zu jedem Zeitpunkt der Wärmeübertra gung bei konstantem Druck eine andere Temperatur aufweisen. The heat transfer device presented here is particularly advantageous when used in a refrigeration system or a refrigeration system with a heat pump function of a motor vehicle. If the heat exchanger device is used, for example, as a heating register for heating air, the air that has flowed through the heat exchanger device has an improved and more homogeneous temperature distribution on the output side, especially in the case of refrigerants that work subcritically close to the critical point or supercritically and thus only slightly to even show no course in the wet steam area and thus have a different temperature at every point in time during heat transfer at constant pressure.
Falls man den Effekt von unterschiedlichen Temperaturniveaus, beispiels weise von oben nach unten, bewusst hervorheben bzw. nutzen möchte, ist es denkbar, dass der Umlenkabschnitt 20, der in allen hier gezeigten Bei spielen jeweils oben oder unten angeordnet ist, eine Umlenkung von einem oben endenden Kältemittelsammelabschnitt zu einem unten beginnenden Kältemittelverteilabschnitt des nachfolgenden Wärmeübertragers geführt wird. Hierdurch kann für mehrere nacheinander angeordnete Wärmeübertra ger eine gleiche Hauptströmungsrichtung erreicht werden, was das Einstel len von unterschiedlichen Temperaturniveaus beispielswiese über die Höhe der Wärmeübertragervorrichtung 10, einer sogenannten Temperaturschich tung, unterstützt. If you want to consciously emphasize or use the effect of different temperature levels, for example from top to bottom, it is conceivable that the deflection section 20, which is arranged above or below in all the examples shown here, is a deflection from one above ending refrigerant collecting section is led to a refrigerant distribution section beginning below of the subsequent heat exchanger. As a result, the same main flow direction can be achieved for several successively arranged heat exchangers, which supports the setting of different temperature levels, for example over the height of the heat exchanger device 10, a so-called temperature layering device.
In allen hier gezeigten Beispielen ist ein Gegenstromverfahren von Luft und Kältemittel dargestellt. Die hier vorgestellte Wärmeübertragervorrichtung 10 kann aber auch in einem Gleichstromverfahren umgesetzt werden. Zusammenfassend wird nochmals darauf hingewiesen, dass mittels der hier vorgestellten Wärmeübertragervorrichtung bzw. der Wärmeübertrager das Kältemittel mindestes zwei Mal im Wärmeübertrager, d.h. pro Flut neu verteilt und zusammengeführt (gesammelt) wird. Hierdurch wird luftseitig die Homo genität der Temperaturverteilung verbessert, was für eine Verbesserung des Innenraumkomforts in einem Kraftfahrzeug genutzt werden kann. In all of the examples shown here, a countercurrent process of air and refrigerant is shown. The heat transfer device 10 presented here can also be implemented in a direct current process. In summary, it is pointed out again that by means of the heat exchanger device or the heat exchanger presented here, the refrigerant is redistributed and merged (collected) at least twice in the heat exchanger, ie for each flood. This improves the homogeneity of the temperature distribution on the air side, which can be used to improve interior comfort in a motor vehicle.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: PATENT CLAIMS:
Wärmeübertragervorrichtung (10) für eine Kälteanlage eines Kraftfahr zeugs mit Heat exchanger device (10) for a refrigeration system of a motor vehicle with
mehreren im Wesentlichen parallel zueinander angeordneten Wärme übertragern (12, 14, 121 , 141 ), die in Reihe zueinander in Fluidverbin dung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass a plurality of heat exchangers (12, 14, 121, 141) which are arranged essentially parallel to one another and are in fluid connection in series with one another, characterized in that
jeder Wärmeübertrager (12, 14) entlang einer ersten Seite einen Kälte mittelverteilabschnitt (12a, 14a) und entlang einer zweiten Seite einen Kältemittelsammelabschnitt (12b, 14b) aufweist, wobei ein Kältemittel sammelabschnitt (12b) eines in Strömungsrichtung (SR1 , SR2) des Käl temittels vorhergehenden Wärmeübertragers (12) mit dem Kältemittel verteilabschnitt (14a) des nachfolgenden Wärmeübertragers (14) ver bunden ist. each heat exchanger (12, 14) has a refrigerant distribution section (12a, 14a) along a first side and a refrigerant collecting section (12b, 14b) along a second side, a refrigerant collecting section (12b) being one in the flow direction (SR1, SR2) of the cold temittels preceding heat exchanger (12) with the refrigerant distribution section (14a) of the subsequent heat exchanger (14) is connected.
Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich net, dass jeder Wärmeübertrager (12, 14) zwischen seinem Kältemittel verteilabschnitt (12a, 14a) und seinem Kältemittelsammelabschnitt (12b, 14b) mehrere benachbart zueinander angeordnete, insbesondere parallel zueinander verlaufende Kältemittelleitungen (12c, 14c) auf weist. Heat exchanger device according to claim 1, characterized in that each heat exchanger (12, 14) between its refrigerant distribution section (12a, 14a) and its refrigerant collecting section (12b, 14b) has a plurality of refrigerant lines (12c, 14c) arranged adjacent to one another, in particular parallel to one another shows.
Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Strömungsrichtung (SR1 ) von Kältemittel zwi schen dem Kältemittelverteilabschnitt (12a, und dem Kältemittelsam melabschnitt (12b) eines vorhergehenden, ersten Wärmeübertragers (12) unterschiedlich ist von der Strömungsrichtung (SR2) von Kältemit tel zwischen dem Kältemittelverteilabschnitt (14a) und dem Kältemittel sammelabschnitt (14b) eines nachfolgenden, zweiten Wärmeübertra gers (14), der unmittelbar auf den ersten Wärmeübertrager (12) folgt. Heat exchanger device according to claim 1 or 2, characterized in that the flow direction (SR1) of refrigerant between the refrigerant distribution section (12a, and the refrigerant collecting section (12b) of a preceding, first heat exchanger (12) is different from the flow direction (SR2) of Refrigerant tel between the refrigerant distribution section (14a) and the refrigerant collecting section (14b) of a subsequent, second heat exchanger (14), which immediately follows the first heat exchanger (12).
Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich net, dass die Strömungsrichtung (SR1 ) von Kältemittel im ersten Wär meübertrager (12) und die Strömungsrichtung (SR2) von Kältemittel im zweiten Wärmeübertrager (14) im Wesentlichen orthogonal zueinander oder entgegengesetzt zueinander sind. Heat exchanger device according to claim 3, characterized in that the direction of flow (SR1) of refrigerant in the first heat exchanger (12) and the direction of flow (SR2) of refrigerant in the second heat exchanger (14) are essentially orthogonal to one another or opposite to one another.
5. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der mehreren5. Heat transfer device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the several
Wärmeübertrager (12, 14) eine dem Kältemittelverteilabschnitt (12a, 14a) vorgeschaltete Ventileinrichtung (22, 24) angeordnet ist. Heat exchanger (12, 14) a valve device (22, 24) connected upstream of the refrigerant distribution section (12a, 14a) is arranged.
6. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kältemitteleinlass (16) der6. Heat transfer device according to one of the preceding claims, characterized in that a refrigerant inlet (16) of the
Wärmeübertragervorrichtung (10) mit dem Kältemittelverteilabschnitt (12a) des ersten Wärmeübertragers (12) verbunden ist und dass ein Kältemittelauslass (18) der Wärmeübertragervorrichtung (10) mit dem Kältemittelsammelabschnitt (14b, 141 b) des letzten Wärmeübertragers (14, 141 ) verbunden ist. The heat exchanger device (10) is connected to the refrigerant distribution section (12a) of the first heat exchanger (12) and that a refrigerant outlet (18) of the heat exchanger device (10) is connected to the refrigerant collecting section (14b, 141b) of the last heat exchanger (14, 141).
7. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Wärmeübertrager (12, 14) fluidtechnisch und strukturell so miteinander verbunden sind, dass die Wärmeübertragervorrichtung (10) als ganzheitliches Wärme übertragermodul ausgebildet ist. 7. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that the individual heat exchangers (12, 14) are fluidly and structurally connected to one another in such a way that the heat exchanger device (10) is designed as a holistic heat exchanger module.
8. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kältemittelsammel- abschnitt (12b) eines vorhergehenden Wärmeübertragers (12, 121 ) und dem Kältemittelverteilabschnitt (14a) eines unmittelbar nachfolgenden Wärmeübertragers (14, 141 ) ein die beiden Wärmeübertrager (12, 14, 121 , 141 ) verbindender Umlenkungsabschnitt (20, 201 , 202) angeord net ist. 8. Heat exchanger device according to one of the preceding claims, characterized in that between the refrigerant collecting section (12b) of a preceding heat exchanger (12, 121) and the refrigerant distribution section (14a) of a directly following heat exchanger (14, 141) a two heat exchangers ( 12, 14, 121, 141) connecting deflection section (20, 201, 202) is angeord net.
9. Wärmeübertragervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, dass der Umlenkungsabschnitt (20, 201 , 202) so ausgebildet ist, dass die Umlenkung von Kältemittel von dem einen Wärmeübertrager (12, 121 , 14) zu dem nachfolgenden Wärmeübertrager (121 , 14, 141 ) im Wesentlichen auf gleicher Höhe der beiden Wärmeübertrager er folgt, bezogen auf eine Einbaulage der Wärmeübertragervorrichtung (10) in einem Fahrzeug insbesondere im Bereich eines oberen Randes oder eines unteren Randes der beiden Wärmeübertrager. 9. Heat exchanger device according to claim 8, characterized in that the deflection section (20, 201, 202) is designed so that the deflection of refrigerant from the one heat exchanger (12, 121, 14) to the subsequent heat exchanger (121, 14, 141) Essentially at the same height of the two heat exchangers it follows, based on an installation position of the heat exchanger device (10) in a vehicle, in particular in the area of an upper edge or a lower edge of the two heat exchangers.
10. Wärmeübertragervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager (12, 14 121 , 141 ) von Luft (LR) umströmt sind. 11. Kälteanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer Wärmeübertragervorrichtung10. Heat exchanger device according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the heat exchangers (12, 14 121, 141) are flowed around by air (LR). 11. Refrigeration system for a motor vehicle with a heat exchanger device
(10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als Heizregister vorgesehen ist. (10) according to one of the preceding claims, which is provided as a heating register.
12. Kraftfahrzeug mit einer Kälteanlage nach Anspruch 11. 12. Motor vehicle with a refrigeration system according to claim 11.
PCT/EP2020/063956 2019-05-24 2020-05-19 Heat exchanger device with multiple heat exchangers, each having respective distributing and collecting sections, cooling system, and motor vehicle comprising cooling system WO2020239539A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019207638.6A DE102019207638A1 (en) 2019-05-24 2019-05-24 Heat exchanger device with several heat exchangers with respective distribution and collection sections as well as refrigeration system and motor vehicle with refrigeration system
DE102019207638.6 2019-05-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020239539A1 true WO2020239539A1 (en) 2020-12-03

Family

ID=70977506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/063956 WO2020239539A1 (en) 2019-05-24 2020-05-19 Heat exchanger device with multiple heat exchangers, each having respective distributing and collecting sections, cooling system, and motor vehicle comprising cooling system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102019207638A1 (en)
WO (1) WO2020239539A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3126762B1 (en) * 2021-09-03 2023-08-11 Valeo Systemes Thermiques Heat exchanger for refrigerant loop

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040206490A1 (en) * 2003-04-21 2004-10-21 Yoshiki Katoh Heat exchanger
US20060054312A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Evaporator using micro-channel tubes
US20080110604A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Rolf Konrad Janssen Heat exchanger
DE102016218088A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Mahle International Gmbh Heat exchanger

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3781147B2 (en) * 1997-04-09 2006-05-31 カルソニックカンセイ株式会社 Heat pump type automotive air conditioner
DE102007022859B4 (en) * 2007-05-15 2023-01-12 Volkswagen Ag Arrangement of heating heat exchangers connected in series in a motor vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040206490A1 (en) * 2003-04-21 2004-10-21 Yoshiki Katoh Heat exchanger
US20060054312A1 (en) * 2004-09-15 2006-03-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Evaporator using micro-channel tubes
US20080110604A1 (en) * 2006-11-10 2008-05-15 Rolf Konrad Janssen Heat exchanger
DE102016218088A1 (en) 2016-09-21 2018-03-22 Mahle International Gmbh Heat exchanger

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019207638A1 (en) 2020-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10201426B4 (en) Cooling system
DE112005001302T5 (en) Apparatus and method for the efficient supply of liquid for cooling a heat generating device
EP3119622B1 (en) Heating/cooling module
DE102008052875A1 (en) Soldered aluminum plate-type heat exchanger for exchanging between two fluid streams, has heat exchange section comprising non-flow layer that is arranged between two passages, where reinforcement element is provided in non-flow layer
DE102017116984B4 (en) Temperature control device for temperature control of a battery system and battery system
DE102007010268A1 (en) Mixing device for aircraft air conditioning
WO2020239539A1 (en) Heat exchanger device with multiple heat exchangers, each having respective distributing and collecting sections, cooling system, and motor vehicle comprising cooling system
DE102012224484A1 (en) Air conditioning apparatus for motor vehicle, performs fluid supply from upper branch to lower branch using fluid inlet and fluid return from lower branch to upper branch using fluid outlet
WO2009062487A2 (en) Heat exchanger
DE102009039326A1 (en) heat pump
DE102016002380B4 (en) Motor vehicle with an exhaust gas condenser
EP3239641A1 (en) Flat tube for a heat exchanger
EP2757340A2 (en) Cooler
DE102021115560A1 (en) heat transfer device
DE102015011241B4 (en) Heat exchanger for a cooling circuit
WO1996002736A1 (en) Process for improving efficiency in thermal power stations with series-connected condensers on the cooling water side
EP3151937A1 (en) Air deflector device
DE102011005177A1 (en) Condenser for heat engine and in refrigeration plants to liquefy exhaust steam and vaporous refrigerant, has collection container arranged between upper condenser section and lower under cooling section
DE102006062261A1 (en) Air conditioning system for vehicle, particularly for buses, has fluid circuit with condenser device, evaporator device and compressor unit
DE3121346C2 (en)
DE10025525A1 (en) Heat transfer circuit has main pipe system with secondary system also having pump and radiator integrated with it
DE102016219205A1 (en) Multi-pass air / refrigerant heat exchanger, air conditioning device for a motor vehicle and motor vehicle
WO2005050115A1 (en) Heat-exchanger device
EP2808624B1 (en) Heat pump device
EP3216671B1 (en) Cooling system of a vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20730395

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20730395

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1