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Die
Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Kraftfahrzeugklimaanlage.
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Kraftfahrzeugklimaanlagen
dienen dazu, die dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zuzuführende Luft
zu erwärmen und/oder zu kühlen.
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Die
Kraftfahrzeugklimaanlage ist in Kraftfahrzeugen im Allgemeinen an
der Mittelkonsole zwischen den beiden Vordersitzen unterhalb der
Armaturentafel eingebaut. Besonders bei kleineren Kraftfahrzeugen
ist hier der vorhandene Bauraum klein, so dass dadurch auch für
das Gehäuse der Kraftfahrzeugklimaanlage nur ein geringer
Bauraum in einer Querrichtung des Kraftfahrzeuges zur Verfügung steht.
Die Größe des Gehäuses der Kraftfahrzeugklimaanlage
ist im Wesentlichen bedingt durch die Größe eines
innerhalb des Gehäuses der Kraftfahrzeugklimaanlage angeordneten
Kältemittelverdampfers. Der Kältemittelverdampfer
ist in Querrichtung von zu kühlender Luft durchströmbar
und weist zu einer in der Querrichtung im Wesentlichen senkrechten Längsrichtung
des Kältemittelverdampfers eine größere
Länge als in der Querrichtung auf. Der Kältemittelverdampfer
weist eine Zuleitung und eine Ableitung sowie im Allgemeinen auch
eine Umlaufleitung auf, die oberhalb oder unterhalb an dem Kältemittelverdampfer
angeordnet sind. Die Zuleitung und die Ableitung dienen dazu, Kühlmittel
durch den Kältemittelverdampfer zu leiten. In nachteiliger
Weise werden dabei die Zuleitung und die Ableitung im Bereich der
Oberseite oder Unterseite des Kältemittelverdampfers außerhalb
von zwei seitlichen Enden des Kältemittelverdampfers in
Richtung der Längsrichtung ausgebildet. Dadurch erhöht
sich die Größe des Kältemittelverdampfers
in der Längsrichtung, so dass dadurch sich die Größe
der Kraftfahrzeugklimaanlage zunimmt und unnötig Bauraum
innerhalb des Kraftfahrzeuges im Bereich der Mittelkonsole benötigt
wird.
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Die
DE 10 2006 004 983
A1 zeigt einen gattungsbildenden Wärmeübertrager
als Kältemittelverdampfer mit einer Zuleitung, einer Ableitung
und Flachrohren, durch welche das Kältemittel geleitet wird,
sowie einem Sammelbereich. In nachteiliger Weise sind dabei die
Zuleitung und die Ableitung im Bereich des Sammelbereiches außerhalb
der beiden Enden des Wärmeübertragers an den Flachrohren geführt,
so dass sich dadurch die Größe des Wärmeübertragers
in Längsrichtung unnötig vergrößert
und dadurch die Kraftfahrzeugklimaanlage in einer Querrichtung des
Kraftfahrzeuges unnötigen Bauraum im Bereich der Mittelkonsole
benötigt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen
Wärmeübertrager und Kraftfahrzeugklimaanlage zur
Verfügung zu stellen, bei dem oder bei der eine gute Wärmebertragung
von dem Kühlmittel auf die Luft bei einer geringen Länge in
Längsrichtung des Wärmeübertragers möglich
ist. Die Kraftfahrzeugklimaanlage soll in der Herstellung preiswert
sein und zuverlässig im Betrieb arbeiten.
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Diese
Aufgabe wird gelöst mit einem Wärmeübertrager,
zum Durchleiten eines zu kühlenden oder zu erwärmenden
Fluides, insbesondere Kühlmittelverdampfer einer Kraftfahrzeugklimaanlage
mit Kühlmittel als zu erwärmendes Fluid, umfassend
eine Zuleitung mit Bohrungen, zum Zuführen des Fluides, wobei
das Fluid durch die Bohrungen aus der Zuleitung ausleitbar ist,
eine Ableitung mit Bohrungen, zum Abführen des Fluides,
wobei das Fluid durch die Bohrungen in die Ablaufleitung einleitbar
ist, wenigstens ein Rohr mit wenigstens einem Kanal, der von dem
Fluid durchströmbar ist, wenigstens einen Sammelbereich,
wobei zumindest Abschnitte des Sammelbereiches mit dem wenigstens
einen Rohr verbunden sind, wobei der Wärmeübertrager
in einer Querrichtung von einem Temperierfluid, insbesondere Luft,
zur Kühlung oder Erwärmung des Fluides, insbesondere
Kühlmittels, durchströmbar ist, insbesondere indem
das wenigstens eine Rohr von dem Temperierfluid umströmbar
ist, wobei der Wärmeübertrager in einer zu der
Querrichtung im Wesentlichen senkrechten Längsrichtung
eine größere Länge aufweist als in der
Querrichtung und wobei der Wärmeübertrager ein
erstes Ende und ein zweites Ende in Längsrichtung, insbesondere
an dem wenigstens einen Rohr und/oder dem Sammelbereich, aufweist, wobei
die Zuleitung und die Ableitung zwischen einer ersten Ebene an dem
ersten Ende (in Längsrichtung) und einer zweiten Ebene
an dem zweiten Ende (in Längsrichtung) liegen, wobei die
erste und zweite Ebene parallel und in der Querrichtung ausgerichtet sind.
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Die
Zuleitung und die Ableitung benötigt damit in vorteilhafter
Weise im Bereich des wenigstens einen Rohres und im Bereich des
wenigstens einen Sammelbereiches keinen unnötigen Bauraum
in Längsrichtung des Wärmeübertrages,
so dass dadurch bei einem Einbau in einer Kraftfahrzeugklimaanlage
die Kraftfahrzeugklimaanlage nicht unnötig groß ist
in Richtung der Längsrichtung des Wärmeübertragers.
Das erste Ende liegt wenigstens teilweise innerhalb der ersten Ebene
und das zweite Ende liegt wenigstens teilweise innerhalb der zweiten
Ebene.
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Insbesondere
liegen die Zuleitung und die Ableitung vollständig zwischen
der ersten Ebene und der zweiten Ebene.
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In
einer weiteren Ausgestaltung liegen die Zuleitung und die Ableitung
im Bereich des Sammelbereiches und/oder im Bereich des wenigstens
einen Rohres, insbesondere vollständig, zwischen der ersten
Ebene und der zweiten Ebene.
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In
einer ergänzenden Ausführungsform liegen die Zuleitung
und die Ableitung innerhalb eines Abstandes von weniger als 40 cm,
vorzugsweise weniger als 30 cm oder 20 cm, insbesondere weniger als
10 cm oder 5 cm, von dem Sammelbereich und/oder dem wenigstens einen
Rohr zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene.
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Vorzugsweise
sind die Zuleitung und die Ableitung in Querrichtung am Sammelbereich
unterschiedlich angeordnet, insbesondere mit einer Differenz in
Querrichtung von weniger als 7 cm oder 5 cm, insbesondere von weniger
als 3 cm oder 2 cm oder 1 cm oder 0,5 cm. Die Anordnung der Zuleitung
und der Ableitung in unterschiedlichen Lagen in Querrichtung ermöglicht
es, die Bohrungen zum Einleiten und Ausleiten des Fluides in Querrichtung
in unterschiedlichen Lagen an dem Sammelbereich, insbesondere einem
oberen Plattenelement, vorzusehen. Als Differenz in Querrichtung
wird erfindungsgemäß der Abstand der Mittelpunkte
der Zuleitung und Ableitung verstanden.
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In
einer Variante sind die Bohrungen der Zuleitung in Querrichtung
am Sammelbereich unterschiedlich angeordnet und/oder die Bohrungen
sind der Ablaufleitung in Querrichtung am Sammelbereich unterschiedlich
angeordnet. Das Anordnen der Bohrungen der Zuleitung und/oder der
Ablaufleitung in Querrichtung an unterschiedlichen Lagen ermöglicht es
beispielsweise, an der Zuleitung mehrere Bohrungen näher
an der Umlaufleitung anzubringen und eine andere Bohrung weiter
entfernt von der Umlaufleitung anzubringen, wobei die weiter entfernte
Bohrung die der Umlaufleitung beispielsweise am Ende eines gekrümmten
Teiles der Zuleitung ausgebildet ist.
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Zweckmäßig
beträgt die Lagedifferenz der Bohrungen der Zuleitung in
Querrichtung am Sammelbereich und/oder die Lagedifferenz der Bohrungen
der Ablaufleitung in Querrichtung am Sammelbereich weniger als 5
cm oder 3 cm, vorzugsweise weniger als 2 cm oder 1 cm oder 0,5 cm.
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In
einer weiteren Ausführungsform sind die Zuleitung und/oder
die Ableitung am Sammelbereich mit einer Abweichung von weniger
als 20°, insbesondere im Wesentlichen parallel, zu der
Längsrichtung ausgerichtet.
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Insbesondere
sind wenigstens zwei Bohrungen der Zuleitung am Sammelbereich und/oder
wenigstens zwei Bohrungen der Ableitung am Sammelbereich mit einer
Abweichung von weniger als 2 cm oder 1 cm oder 0,5 cm, insbesondere
im Wesentlichen gleich, in Querrichtung ausgebildet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist das wenigstens eine Rohr als wenigstens
ein Flachrohr ausgebildet und/oder das Rohr ist U-förmig
gebogen.
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In
einer ergänzenden Variante weist das wenigstens eine Rohr
wenigstens zwei Kanäle als Strömungspfade zum
Durchleiten des Fluides auf.
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In
einer weiteren Variante weist die Zuleitung im Bereich der Verbindung
mit dem Sammelbereich eine wirksame Zuleitungslänge in
der Längsrichtung auf, die kleiner als die wirksame Gesamtlänge,
insbesondere kleiner als die Hälfte oder ein Drittel der
wirksamen Gesamtlänge, des Sammelbereiches ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist eine mit dem Sammelbereich verbundene
Umlaufleitung vorgesehen, wobei Fluid, insbesondere Kühlmittel,
aus einer ersten Teilmenge von Kanälen oder Strömungspfaden
heraus in die Umlaufleitung einleitbar ist und aus der Umlaufleitung
in eine zweite Teilmenge von Kanälen oder Strömungspfaden
austritt.
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Insbesondere
weist wenigstens eines aus der Gruppe Zuleitung oder Ableitung oder
Umleitung ein Trennelement auf, mittels dessen zumindest zwei Abschnitte
der betreffenden Leitung von einander fluidmäßig
abgetrennt sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Zuleitung in Längsrichtung
orientiert und im Bereich des Sammelbereiches angeordnet und vorzugsweise
mit diesem verbunden.
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In
einer Variante umfasst der Sammelbereich eine Mehrzahl von Plattenelementen,
durch deren Stapelung der Sammelbereich zumindest teilweise aufbaubar
ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Zuleitung mit einem oberen
Plattenelement des Sammelbereichs verbunden, wobei eine Mehrzahl
von jeweils korrespondierenden Durchbrechungen oder Bohrungen in
dem oberen Plattenelement und in der Zuleitung vorgesehen sind.
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In
einer zusätzlichen Ausführungsform mündet
zumindest eine Bohrung oder Durchbrechung von Zuleitung und oberem
Plattenelement in zumindest zwei Kanäle oder Strömungspfade.
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Zweckmäßig
ist zumindest einem der Kanäle oder Strömungspfade
genau eine Bohrung oder Durchbrechung von Zuleitung und oberem Plattenelement
zugeordnet.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist ein plattenförmiges Verteilerelement
vorgesehen, wobei das Kühlmittel mittels einer Mehrzahl
von in dem Verteilerelement vorgesehenen Durchbrechungen auf die Mehrzahl
von Strömungspfaden verteilbar ist.
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In
einer Variante weist ein unteres Plattenelement eine Mehrzahl von
Durchbrechungen auf, wobei die Strömungspfade im Bereich
der Durchbrechungen an dem unteren Plattenelement festgelegt sind.
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Vorzugsweise
ist zumindest einer der Strömungspfade als U-förmiges
Flachrohr mit mehreren Kammern ausgebildet.
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In
einer zusätzlichen Ausgestaltung ist die Mehrzahl von Strömungspfaden
in eine Anzahl von Abschnitten gruppiert, wobei jeder Abschnitt
zumindest einen Strömungspfad aufweist, wobei die Abschnitte
in der Längsrichtung des Wärmetauschers nebeneinander
angeordnet sind und wobei strömungstechnisch zwischen zumindest
zwei der Abschnitte ein zu einer Zwischensammlung des Kühlmittels
geeignetes Volumen vorgesehen ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist die Anzahl der Abschnitte
zwei oder eine größere gerade Zahl.
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In
einer ergänzenden Ausgestaltung ist die Anzahl der Abschnitte
insgesamt drei oder eine größere ungerade Zahl.
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Vorzugsweise
ist das Kühlmittel Kohlendioxid.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist die Zuleitung im Beriech der
Verbindung mit dem Sammelbereich eine wirksame Zuleitungslänge
in der Längsrichtung auf, die kürzer als die Länge
der Zuleitung selbst ist.
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In
einer weiteren Ausgestaltung ist die Zuleitung im Bereich der Verbindung
mit dem Sammelbereich auf mehrere Rohre, Rohrbereiche oder Teilrohrbereiche
aufgeteilt.
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In
einer Variante ist die Zuleitung im Wesentlichen über die
gesamte Länge des Wärmetauschers verlegt.
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Zweckmäßig
weist zumindest die Zuleitung oder die Ableitung eine Abflachung
auf, wobei die Abflachung flächig mit dem Sammelbereich
verlötet ist.
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Insbesondere
weist zumindest die Zuleitung oder die Ableitung einen im Wesentlichen
D-förmigen Querschnitt auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist der Querschnitt von
zumindest der Zuleitung oder der Ableitung außerhalb des
Bereichs der flächigen Verlötung im Wesentlichen
kreisförmig.
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In
einer ergänzenden Ausgestaltung weist zumindest die Zuleitung
oder die Ableitung eine Ausformung auf, die formschlüssig
mit einer Ausformung des Sammelbereichs zum Zweck einer Positionierung
der Zuleitung oder Ableitung zusammenwirkt, wobei die Ausformung
keinen Durchtritt von Kühlmittel ermöglicht.
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In
einer ergänzenden Ausführungsform weist zumindest
die Zuleitung oder die Ableitung eine Mehrzahl von Bohrungen oder
Durchbrechungen auf, welche mit einer Mehrzahl von Bohrungen oder Durchbrechungen
des Sammelbereichs zwecks Durchlass von Kühlmittel fluchten,
wobei die Bohrungen oder Durchbrechungen nicht formschlüssig
zusammenwirken.
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Zweckmäßig
weisen zumindest die Zuleitung oder die Ableitung Bohrungen oder
Durchbrechungen zum Zwecke des Kühlmitteldurchtritts auf,
die mittels Bohrung oder materialwegnehmender Stanzung hergestellt
sind.
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Die
Bohrungen oder Durchbrechungen der Zuleitung und/oder der Ableitung
und/oder der Umlaufleitung weisen eine beliebige Form auf, z. B. kreisförmig,
rechteckförmig, dreieckig oder quadratisch.
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Eine
erfindungsgemäße Kraftfahrzeugklimaanlage umfasst
einen in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Wärmeübertrager.
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In
einer Variante umfasst die Kraftfahrzeugklimaanlage ein Gehäuse,
z. B. aus Kunststoff, und/oder ein Gebläse und/oder einen
Luftkanal und/oder wenigstens eine Luftleiteinrichtung, z. B. eine
Luftklappe oder einen Schirm oder ein Rollo, und/oder eine elektrische
Heizeinrichtung und/oder einen Wärmeübertrager
zum Erwärmen der durch die Kraftfahrzeugklimaanlage geleiteten
Luft mittels einer durch den Wärmeübertrager geleiteten
Kühlflüssigkeit.
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Im
Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigt:
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1 eine
Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Wärmeübertragers
von vorne,
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2 eine
Draufsicht auf den Wärmeübertrager gemäß 1 von
oben,
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3 eine
Draufsicht auf den Wärmeübertrager gemäß 1 von
der Seite,
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4 eine
Schnittansicht B-B gemäß 2 durch
den Wärmeübertrager aus 1 im Bereich
einer Zuleitung,
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5 eine
Schnittansicht C-C gemäß 2 durch
den Wärmeübertrager gemäß 1 im
Bereich einer Ableitung,
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6 eine
Schnittansicht A-A gemäß 2 durch
den Wärmeübertrager gemäß 1 im
Bereich einer Umlaufleitung,
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7 eine
Draufsicht auf eine Verteilerplatte des Wärmeübertragers
gemäß 1,
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8 eine
Draufsicht eines oberen Plattenelements des Wärmeübertragers
gemäß 1,
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9 eine
Draufsicht auf ein unteres Plattenelement des Wärmeübertragers
gemäß 1,
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10 eine
Schnittansicht eines Flachrohres des Wärmeübertragers
gemäß 1,
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11 eine
Draufsicht des Wärmeübertragers von oben in einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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12 eine
Draufsicht des Wärmeübertragers von oben in einem
dritten Ausführungsbeispiel,
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13 eine
Draufsicht des Wärmeübertragers von oben in einem
vierten Ausführungsbeispiel und
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14 eine
Draufsicht des Wärmeübertragers von oben in einem
fünften Ausführungsbeispiel.
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Ein
Wärmetauscher oder Wärmeübertrager 10 gemäß der
ersten Ausführungsform ist ein Kühlmittelverdampfer 16 für
eine Kraftfahrzeugklimaanlage und umfasst eine rohrförmige
Zuleitung 1 sowie eine rohrförmige Ableitung 2.
Beide Leitungen 1, 2 sind parallel zueinander
in einer Längsrichtung des Verdampfers 16 oberhalb
eines sich über die gesamte Verdampferlänge erstreckenden
Sammelbereichs 3 angeordnet. Jenseits des Sammelbereichs 3 sind Zuleitung 1 und
Ableitung 2 zu einer gemeinsamen Flanschplatte 4 fortgeführt, über
die sie mit der weiteren Klimaanlage des Fahrzeugs verbunden sind (nicht
dargestellt). Im Bereich von Weiterführungen 1a, 2a zwischen
Sammelbereich 3 und Flanschplatte 4 weisen die
Leitungen 1, 2 eine Anzahl von Knicken und Biegungen
auf, wodurch sie an die individuelle Geometrie des Einbauraums im
Fahrzeug adaptiert sind.
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Ebenfalls
parallel zu der Zuleitung 1 und der Ableitung 2 ist
eine Umlaufleitung 5 oberhalb des Sammelbereichs 3 an
diesem angeordnet und erstreckt sich über die gesamte Länge
des Verdampfers 16 oder des Kühlmittelverdampfers 16.
Die Umlaufleitung 5 ist als an seinen beiden Enden jeweils verschlossener
Rohrabschnitt ausgebildet und weist etwa den gleichen Durchmesser
auf wie die Zuleitung 1 und die Ableitung 2. Die
Durchmesser von Zuleitung 1, Ableitung 2 und Umlaufleitung 5 können
jedoch auch unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Die
Flachrohre 6 weisen an den unteren Enden U-förmig
gebogene Rohre zum Umlenken des Kältemittels auf (nicht
dargestellt). Alternativ und wie in 1 dargestellt
können die U-förmigen Rohre entfallen und das
Umleiten des Kühlmittels wird von den Endplatten 17 in ähnlicher
Weise wie in dem Sammelbereich 3 ausgeführt, so
dass die Endplatten 17 auch eine Verteilerplatte 8 mit
Durchbrechungen 8a und vorzugsweise ein Plattenelement 7 mit
Ausnehmungen 7a aufweisen (nicht dargestellt).
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Zwischen
den Flachrohren 6 sind Wellrippen 15 angeordnete,
die in 1 nur teilweise dargestellt sind. Der Kühlmittelverdampfer 16 weist
seitlich in Längsrichtung ein erstes Ende 11 und
ein zweites Ende 12 auf. Eine erste Ebene 13,
die an dem ersten Ende 11 angeordnet ist oder durch das
erste Ende 11 verläuft, steht senkrecht auf der
Zeichenebene von 1. In analoger Weise verläuft
durch das zweite Ende 12 eine zweite Ebene 14,
die ebenfalls senkrecht auf der Zeicheneben von 1 steht.
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Jedes
der Flachrohre 6 oder Mehrkanalrohre 6 weist eine
Mehrzahl von Kammern oder Kanälen 6a auf (siehe
Querschnitt durch einen der Flachrohrschenkel in 10).
Dabei bildet im vorliegenden Beispiel nur jeweils die Hälfte
der Kammern 6a jedes der Flachrohre 6 zusammen
einen Strömungspfad aus bzw. ist hydraulisch parallel angeordnet.
In Richtung des Kühlluftstroms, also senkrecht zur Zeichnungsebene
gemäß 1, liegen somit jeweils zwei Strömungspfade
in jedem Flachrohr in der Tiefe hintereinander.
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Die
insgesamt ungefähr zwanzig Flachrohre 6 sind mit
ihren ungefähr vierzig Enden jeweils in Ausnehmungen 7a eines
unteren Plattenelements 7 (siehe 9) einfügbar
und dort verlötbar. Ein zentraler, in Längsrichtung
verlaufender Steg 7b des Plattenelements 7 trennt
dabei die beiden Gruppen von Kammern 6a voneinander.
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Zur
weiteren Ausbildung des Sammelbereichs 3 ist eine Verteilerplatte 8 (siehe 7)
plan auf die untere Abschlussplatte 7 oder das untere Plattenelement 7 aufgelegt
und flächig, zumindest jedoch entlang geschlossener Randlinien
mit dieser verlötet. Die Verteilerplatte 8 hat
eine Anzahl von kulissenartigen Durchbrechungen 8a, die
teilweise mit den Durchbrechungen 7a der unteren Abschlussplatte 7 und
somit mit den Stirnflächen der Flachrohre 6 fluchten.
Nicht fluchtende Teile der Durchbrechungen, z. B. H-förmige
Durchbrechungen 8b der Verteilerplatte 8 sind
dazu vorgesehen, verschie dene Strömungspfade miteinander
zu verbinden. Die gezeigten H-förmigen Durchbrechungen
verbinden dabei jeweils zwei benachbarte Flachrohre 6 bzw.
vier Strömungspfade miteinander.
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Oberhalb
der Verteilerplatte 8 ist ein oberes Plattenelement 9 des
Sammelbereichs 3 plan auf der Verteilerplatte 8 verlötet.
Das Plattenelement 9 weist eine Anzahl von kreisförmigen
Durchbrechungen 9a auf, die mittels Stanzung von jeweils
der gleichen Seite hergestellt wurden. Durch die Stanzung entsteht
auf der der Verteilerplatte abgewandten Seite jeweils ein überstehender
Kragen (nicht dargestellt), mittels dessen die Zuleitung 1,
Ableitung 2 und Umlaufleitung 5 besonders leicht
anbringbar sind. Wie aus der 8 ersichtlich
wird, weisen die Löcher 9a gruppenweise unterschiedliche
Weiten auf, so dass den verschiedenen Drücken und Kühlmitteldichten im
Verdampfer 16 Rechnung getragen wird.
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Wie
die Darstellungen 4 bis 6 zeigen,
sind die rohrförmigen Leitungen 1, 2 und 5 jeweils
mit Bohrungen versehen, welche mit den zuvor beschriebenen Stanzungen 9a des
oberen Plattenelementes 9 korrespondieren. Im Zuge der
Montage des Kühlmittelverdampfer 16 werden die
Leitungen 1, 2, 5 somit auf die Kragen
aufgesteckt und kühlmitteldicht verlötet, wodurch
zugleich eine mechanisch sichere Verbindung zwischen Sammelbereich
und Leitungen 1, 2, 5 hergestellt ist.
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Die
Abstände der am weitesten entfernten Bohrungen 9a ergeben
eine wirksame Längen der jeweiligen Leitung 1, 2, 5.
Eine hinsichtlich des Wärmetauschs gesamte wirksame Verdampferlänge
ist sinnvoll als der größte Abstand zweier Strömungspfade
in Längsrichtung des Kühlmittelverdampfers 16 definiert.
Hieraus ergibt sich, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel
die wirksame Länge der Zuleitung 1 weniger als
40% der wirksamen Verdampferlänge beträgt.
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Die
Erfindung funktioniert nun wie folgt: Durch die Zuleitung 1 wird
dem Kühlmittelverdampfer 16 ein unter hohem Druck
stehendes, eine flüssige und gasförmige Phase
aufweisendes Kühlmittels zugeführt, welches vorliegend
Kohlendioxid (R 744) ist. Das Kühlmittel tritt durch die
Stanzungen 9a bzw. Löcher der Zuleitung 1 in
eine erste Gruppe aus sechs Strömungspfaden ein. Es erfolgt
in den H-förmigen Durchbrechungen 9a eine Übergabe
an die sechs korrespondierenden gegenüberliegenden Strömungspfade,
wobei jeweils ein zuerst und ein nachfolgend durchlaufener Strömungspfad
zu dem gleichen Flachrohr 6 gehören („Übergabe
in der Tiefe”). Nach passieren von 12 der Strömungspfaden
des Kühlmittelverdampfer 16 tritt das Kühlmittel
durch etwas größere Bohrungen 9a in die
Umlaufleitung 5 ein. Diese 12 ersten Strömungspfade,
die den ersten sechs Flachrohren 6 von rechts gemäß 1 entsprechen,
sind somit in einen ersten Abschnitt gruppiert.
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Die
Umlaufleitung 5 hat die Funktion eines Zwischensammlers,
so dass das Kühlmittel der verschiedenen Strömungspfade
neu vermischt wird. Zugleich fließt es gemäß 2 nach
links, wobei die Strömungsgeschwindigkeit gegenüber
der Zuleitung 1 bereits deutlich erhöht ist. Durch
Entmischung bedingte Probleme sind an dieser Stelle bereits deutlich geringer
geworden.
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Auf
der linken Seite des Verdampfers 16 bilden die restlichen
fünf Flachrohre 6 eine zweite Gruppe bzw. einen
zweiten Abschnitt von zehn Strömungspfaden aus. Dabei erfolgt
durch die Bohrungen 9a zunächst der Eintritt von
der Umlaufleitung 5 in die ersten fünf Strömungspfade
des zweiten Abschnitts und dann mittels der H-förmigen
Durchbrechungen 8a der Verteilerplatte 8 in die
zweiten fünf Strömungspfade des zweiten Abschnitts.
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Letztlich
tritt das vollständig verdampfte und entspannte Kühlmittel
aus besonders großen fünf Stanzungen 9a in
die Ableitung 2 ein, um von dort dem weiteren Kältekreislauf
zugeführt zu werden.
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Gemäß der
Funktion des Kühlmittelverdampfers 16 werden während
des vorbeschriebenen Betriebs die Flachrohre 6 von Kühlluft
umströmt, die nachfolgend zur Luftkonditionierung eines
Fahrzeuginnenraums verwendet wird.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel gemäß 11 unterscheidet
sich von dem ersten Beispiel gemäß 1 bis 10 in
der Ausbildung der Stanzungen 9a und ihrer korrespondierenden
Bohrungen 9a in den Leitungen 1, 2, 5 sowie
in der Ausformung der Verteilerplatte 8. Sämtliche
Bohrungen 9a der Zuleitung 1 als auch der Ableitung 2 liegen
auf einer Geraden. Ferner ist die Zuleitung 1 im Bereich
des zweiten Endes 12 zu dem oberen Plattenelement 9 bzw. Sammelbereich 3 geführt.
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Im
dritten Ausführungsbeispiel gemäß 12 ist
die Zuleitung 1 im Bereich des ersten Endes 11 zu
dem oberen Plattenelement 9 bzw. Sammelbereich 3 geführt.
Ferner ist die Länge der Zuleitung 1 an dem oberen
Plattenelement 9 nur geringfügig kleiner als die
Größe des oberen Plattenelementes 9 in
Längsrichtung. Die Zuleitung 1 ist im dritten Ausführungsbeispiel
gemäß 12 in
analoger Weise wie beim zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 11 nur
teilweise innerhalb der ersten und zweiten Ebene 13, 14 im
Bereich des Sammelbereiches 3 angeordnet.
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Im
vierten Ausführungsbeispiel gemäß 13 erfolgt
in analoger Weise zu dem ersten Ausführungsbeispiel das
Zu- und Ableiten des Kühlmittels ungefähr zentrisch
im Bereich des oberen Plattenelementes 9 durch die Zuleitung 1 und
die Ableitung 2. Die Zuleitung und die Ableitung 2 sind
in denjenigen Bereichen, in welchen sie parallel zu der Umlaufleitung 5 ausgerichtet
sind, in Querrichtung des Kühlmittelverdampfers 16 gleich
angeordnet. Die Bohrungen 9a der Zuleitung 1 sind
in Querrichtung am Sammelbereich 3 unterschiedlich angeordnet. Fünf
Bohrungen 9a der Zuleitung 1 sind in demjenigen
Bereich, in welchem die Zuleitung 1 parallel zu der Umlaufleitung 5 an geordnet
ist, auf einer Geraden ausgerichtet, welche parallel zu der Umlaufleitung 5 angeordnet
ist. Eine weitere, sechste Bohrung 9a ist dabei an der
Zuleitung 1 nach einem Krümmungsabschnitt der
Zuleitung 1 ausgebildet. Dies ermöglicht es, auch
diesen Krümmungsabschnitt der Zuleitung 1 zum
Einleiten des Kühlmittels in den Sammelbereich 3 zu
nutzen. Die Bohrungen 9a der Ableitung 2 sind
in analoger Weise zu den Bohrungen 9a der Zuleitung 1 ausgebildet,
wobei in demjenigen Abschnitt der Ableitung 2, welcher
parallel zu der Umlaufleitung 5 verläuft nur vier
Bohrungen 9a ausgebildet sind. Dadurch kann in vorteilhafter
Weise der Krümmungsabschnitt der Ableitung 2 auch
zum Ausleiten von Kühlmittel vom Sammelbereich 3 in
die Ableitung 2 genutzt werden.
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In 14 ist
ein fünftes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die
Zuleitung 1 weist zwei zueinander parallele Abschnitte
auf. Ein erster Abschnitt der Zuleitung 1, in welchen das
Kühlmittel zuerst einfließt, weist keine Bohrungen 9a auf.
Das Kühlmittel wird von dem ersten Abschnitt mittels einer
Umlauftasche 18 zu dem zweiten Abschnitt der Zuleitung 1 geleitet. Der
zweite Abschnitt der Zuleitung 1 weist dabei sechs Bohrungen 9a zum
Einleiten des Kühlmittels in den Sammelbereich 3 auf.
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In
den 11 bis 14 der
Ausführungsbeispiele zwei bis fünf ist die Ausbildung
des Sammelbereiches 3, insbesondere der Verteilerplatte 8 und
des oberen Plattenelementes 9 nicht dargestellt. Insbesondere
die Durchbrechungen 8a, 8b der Verteilerplatte 8 und
die Bohrungen 9a des obere Plattenelementes 9 müssen
in Abänderung zu dem ersten Ausführungsbeispiel
an die geometrisch andere Ausrichtung der Bohrungen 9a der
Leitungen 1, 2, 5 innerhalb des Sammelbereiches 3 angepasst
werden.
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Insgesamt
betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Wärmeübertrager 10 und
der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage
erhebliche Vorteile verbunden. Der Wärmeübertrager 10 weist
in der Längsrichtung des Wär meübertragers 10 nur
eine geringe Größe auf, weil die Zuleitung 1 und die
Ableitung 2 die maximalen Abmessungen des Wärmeübertragers 10 einschließlich
der Zuleitung 1 und der Ableitung 2 im Bereich
des Sammelbereiches aufgrund der geometrischen Führung
der Zuleitung 1 und der Ableitung 2 nicht unnötig
vergrößert wird. Dadurch kann die Baugröße
der Kraftfahrzeugklimaanlage in einer Richtung parallel zu der Längsrichtung
des Wärmeübertragers 10 klein ausgeführt und
dadurch beim Einbau der Kraftfahrzeugklimaanlage in ein Kraftfahrzeug
im Bereich der Mittelkonsole Bauraum eingespart werden. Dies ist
insbesondere bei kleineren Kraftfahrzeugen von erheblichem Vorteil.
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- 1
- Zuleitung
- 2
- Ableitung
- 3
- Sammelbereich
- 4
- Flanschplatte
- 5
- Umlaufleitung
- 6
- Rohr,
Flachrohr, Mehrkanalrohr, 6a Kammer, Kanal
- 7
- unters
Plattenelement, 7a Ausnehmung, 7b Steg
- 8
- Verteilerplatte, 8a, 8b Durchbrechungen
- 9
- Oberes
Plattenelement, 9a Stanzungen, Bohrungen
- 10
- Wärmeübertrager
- 11
- Erstes
Ende des Wärmeübertragers
- 12
- Zweites
Ende des Wärmeübertragers
- 13
- Erste
Ebene
- 14
- Zweite
Ebene
- 15
- Wellrippen
- 16
- Kühlmittelverdampfer
- 17
- Endplatten
- 18
- Umlauftasche
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102006004983
A1 [0004]