Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für eine Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a heat exchanger, in particular for a ventilation, heating or air conditioning system of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
Stand der Technik State of the art
In Kraftfahrzeugen finden sich Wärmeübertrager unterschiedlicher Bauweise und Funktion. In Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen werden beispielsweise Wärmeübertrager als Heizkörper zur Erwärmung eines Luftstroms eingesetzt. Die erwärmte Luft wird anschließend zum Heizen in eine Kraftfahrzeugkabine gefördert. Eine zentrale Herausforderung des gegenwärtigen Kraftfahrzeugbaus ist die Bereitstellung von Kraftfahrzeugen mit einem möglichst geringen Kraftstoffverbrauch sowie einer möglichst geringen CO2-Abgabe. Zu diesem Zweck weisen viele Kraftfahrzeuge ein sogenanntes Start-Stopp-Verfahren zur Reduktion des Kraftstoffverbrauchs auf. Dabei schaltet sich der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugantriebs bei vorübergehendem Halten des Kraftfahrzeugs automatisch ab. Wird anschließend das Gas- oder das Kupplungspedal des Kraftfahrzeugs betätigt oder wird das Bremspedal losgelassen, wird der Verbrennungsmotor automatisch wieder gestartet. Auch kann der Verbrennungsmotor selbsttätig wieder gestartet werden, wenn die Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs dies erfordern. In motor vehicles there are heat exchangers of different construction and function. In ventilation, heating or air conditioning systems of motor vehicles, for example, heat exchangers are used as a radiator for heating an air flow. The heated air is then conveyed to an automobile cabin for heating. A key challenge of current motor vehicle construction is the provision of motor vehicles with the lowest possible fuel consumption and the lowest possible CO 2 emissions. For this purpose, many motor vehicles have a so-called start-stop method for reducing fuel consumption. In this case, the internal combustion engine of the motor vehicle drive automatically shuts off when the motor vehicle is temporarily stopped. If the gas pedal or the clutch pedal of the motor vehicle is then actuated or the brake pedal is released, the internal combustion engine is automatically restarted. Also, the internal combustion engine can be restarted automatically when the operating conditions of the motor vehicle require it.
Heizkörper von Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge sind üblicherweise an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen, über welchen Luft mittels eines vom Kühlmittel durchströmten Wärmeübertragers, wie der Heizkörper, erwärmt wird. Zu diesem Zweck wird das als Kühlmittel verwendete Fluid außerhalb des Wärmeübertragers in den Bereich des Antriebsmotors, wie des Verbrennungsmotors, des Kraftfahrzeugs geleitet und dort durch die Abwärme des Antriebsmotors erwärmt. Anschließend wird das erwärmte Fluid in den Wärmeübertrager geleitet, wo es die aufgenommene Wärme an den Luftstrom abgibt. Bei abgeschaltetem Antriebsmotor ist üblicherweise auch die im Kühlmittelkreislauf vorgesehene Pumpe im Stillstand, wodurch die Heizleistung der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlagen relativ schnell sinkt und die den Wärmeübertrager durchströmende Luft nicht ausreichend erwärmt wird. Dies kann zu Komforteinbußen für die Kraftfahrzeuginsassen führen. Radiators of ventilation, heating or air conditioning systems for motor vehicles are usually connected to a coolant circuit, via which air is heated by means of a coolant flowed through the heat exchanger, such as the radiator. For this purpose, the fluid used as coolant outside the heat exchanger in the region of the drive motor, such as the internal combustion engine, the motor vehicle passed and heated there by the waste heat of the drive motor. Subsequently, the heated fluid is passed into the heat exchanger, where it delivers the heat absorbed to the air flow. When the drive motor is switched off, the pump provided in the coolant circuit is usually also at a standstill, as a result of which the heating power of the ventilation, heating or air conditioning systems drops relatively quickly and the air flowing through the heat exchanger is not heated sufficiently. This can lead to a loss of comfort for the vehicle occupants.
Die DE 102 31 834 A1 offenbart ein Kühlmodul für einen Motor eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeübertrager, mindestens einem Gebläse und einer Kühlmittelpumpe, wobei Teil des Kühlmoduls ein Modulrahmen ist, innerhalb dessen und/oder an dem die Kühlmittelpumpe angeordnet ist. The DE 102 31 834 A1 discloses a cooling module for an engine of a motor vehicle with a heat exchanger, at least one fan and a coolant pump, wherein part of the cooling module is a module frame, within which and / or on which the coolant pump is arranged.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Presentation of the invention, object, solution, advantages
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Wärmeübertrager zu schaffen, welcher auch bei abgeschaltetem Antriebsmotor oder alternativ auch bei einem Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor ausreichend Wärme zur Verfügung stellen kann. It is the object of the invention to provide a heat exchanger which can provide sufficient heat even when the drive motor or alternatively in a motor vehicle with an electric motor.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. The object is achieved with the features of claim 1.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere für eine Heizungs-, Belüftungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem Fluidsammler mit einer Einlassöffnung zum Einlassen eines Fluids in den zumindest einen Fluidsammler und mit einer Auslassöffnung zum Auslassen des Fluids aus dem zumindest einen Fluidsammler, wobei der Wärmeübertrager zumindest eine Heizvorrichtung zur Beheizung des Fluids aufweist, wobei der Wärmeübertrager eine mittels einer Steuerungseinheit regelbare Fluidpumpe zur Bewegung des Fluids innerhalb des Wärmeübertragers aufweist. Wird das durch den Wärmeübertrager strömende Fluid bei abgeschaltetem Antriebsmotor und/oder bei abgeschalteter Pumpe in geringerem Maße erwärmt, kann die Heizvorrichtung des Wärmeübertragers das Fluid anstelle des Antriebsmotors erwärmen. Die Fluidpumpe erzeugt dabei einen internen Fluidkreislauf innerhalb des Wärmeübertragers. Auf diese Weise verhindert die Fluidpumpe einen Abfall des Kühlmittelmassenstroms innerhalb des Wärmeübertragers sowie den dadurch zu befürchtenden Umschlag der Kühlmittelströmung vom turbulenten in den laminaren Bereich und des damit verbundenen schlechteren kühlmittelseitigen Wärmeübergangs. An embodiment of the invention relates to a heat exchanger, in particular for a heating, ventilation or air conditioning system of a motor vehicle, with at least one fluid collector having an inlet opening for introducing a fluid into the at least one fluid collector and with an outlet opening for discharging the fluid from the at least one fluid collector wherein the heat exchanger has at least one heating device for heating the fluid, wherein the heat exchanger has a controllable by a control unit fluid pump for moving the fluid within the heat exchanger. If the fluid flowing through the heat exchanger is heated to a lesser extent when the drive motor is switched off and / or when the pump is switched off, the heating device of the heat exchanger can heat the fluid instead of the drive motor. The fluid pump generates an internal fluid circuit within the heat exchanger. In this way, the fluid pump prevents a drop in the coolant mass flow within the heat exchanger and the resulting feared envelope of coolant flow from turbulent to laminar and the associated poorer coolant heat transfer.
Vorzugsweise ist die Fluidpumpe hierfür im Bereich des zumindest einen Fluidsammlers angeordnet, wobei die Fluidpumpe einen Einlass zur Entnahme des ersten Fluids aus dem zumindest einen Fluidsammler und einen Auslass zur Abgabe des ersten Fluids in den zumindest einen Fluidsammler aufweist. Dadurch werden keine platzbeanspruchenden und Kosten verursachenden zusätzlichen Schlauchanordnungen benötigt. For this purpose, the fluid pump is preferably arranged in the region of the at least one fluid collector, the fluid pump having an inlet for removing the first fluid from the at least one fluid collector and an outlet for delivering the first fluid into the at least one fluid collector. As a result, no space-consuming and cost-causing additional hose assemblies are needed.
Dabei ist vorsehbar, dass der Einlass und der Auslass der Fluidpumpe in den zumindest einen Fluidsammler münden. It is conceivable that the inlet and the outlet of the fluid pump open into the at least one fluid collector.
Vorteilhafterweise ist die zumindest eine Heizvorrichtung in dem zumindest einen Fluidsammler angeordnet. Das Fluid kann so direkt im Fluidsammler erwärmt werden. Dies spart Raum durch eine kompakte Bauform und ist darüber hinaus besonders energieeffizient. Advantageously, the at least one heating device is arranged in the at least one fluid collector. The fluid can be heated directly in the fluid collector. This saves space a compact design and is also very energy efficient.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Fluidsammler durch eine erste Trennwand in einen ersten Strömungsraum und in einen zweiten Strömungsraum unterteilt, wobei der Einlass der Fluidpumpe in den ersten Strömungsraum mündet und der Auslass der Fluidpumpe in den zweiten Strömungsraum mündet, derart, dass die Fluidpumpe im Betrieb das Fluid aus dem ersten Strömungsraum entnimmt und in den zweiten Strömungsraum abgibt. In a preferred embodiment, the at least one fluid collector is subdivided by a first dividing wall into a first flow space and into a second flow space, wherein the inlet of the fluid pump opens into the first flow space and the outlet of the fluid pump opens into the second flow space such that the fluid pump During operation, the fluid withdraws from the first flow space and discharges into the second flow space.
Dabei ist vorsehbar, dass die zumindest eine Heizvorrichtung im zweiten Strömungsraum angeordnet ist. Dies schafft zusätzlich die Möglichkeit, mit dem zweiten Strömungsraum innerhalb des Fluidsammlers einen Wärmespeicher bzw. einen Speicherraum für warmes Fluid zu schaffen. Die Reaktionszeit des Wärmeübertragers bzw. der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage lassen sich hierdurch deutlich verkürzen. It is conceivable that the at least one heating device is arranged in the second flow space. This additionally creates the possibility of creating a heat store or a storage space for warm fluid with the second flow space within the fluid collector. The reaction time of the heat exchanger or the ventilation, heating or air conditioning can be significantly shortened.
In einer besonderen Ausführungsform mündet die Auslassöffnung des zumindest einen Fluidsammlers in den ersten Strömungsraum und die Einlassöffnung des zumindest einen Fluidsammlers mündet in den zweiten Strömungsraum, derart, dass das Fluid durch die Einlassöffnung in den zweiten Strömungsraum einleitbar und durch die Auslassöffnung aus dem ersten Strömungsraum ausleitbar ist. In a particular embodiment, the outlet opening of the at least one fluid collector opens into the first flow space and the inlet opening of the at least one fluid collector opens into the second flow space, such that the fluid can be introduced into the second flow space through the inlet opening and out of the first flow space through the outlet opening is.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der erste Strömungsraum durch eine senkrecht zur ersten Trennwand angeordnete zweite Trennwand in eine Fluideinlasskammer und in eine Fluidauslasskammer unterteilt, wobei der Einlass der Fluidpumpe und die Auslassöffnung des zumindest einen Fluidsammlers in die Fluidauslasskammer münden und die Einlassöffnung des zumindest einen Fluidsammlers in die Fluideinlasskammer mündet, wobei die Fluideinlasskammer und der zweite Strömungsraum durch zumindest eine in der ersten Trennwand angeordnete Trennwandöffnung miteinander fluidverbunden sind. In vorteilhafter Weise kann hierbei das von der Heizvorrichtung erwärmte Fluid vom zweiten Strömungsraum, in welchem die Heizvorrichtung anordenbar ist, in die Fluideinlasskammer strömen und von dort in einen Wärmeübertragungs-Netz des Wärmeübertragers strömen. In a further embodiment, the first flow space is divided into a fluid inlet chamber and a fluid outlet chamber by a second partition arranged perpendicular to the first partition, the inlet of the fluid pump and the outlet opening of the at least one fluid collector opening into the fluid outlet chamber and the inlet opening of the at least one fluid collector the fluid inlet chamber opens, wherein the fluid inlet chamber and the second flow space are fluidly connected to one another by at least one partition wall opening arranged in the first partition wall. Advantageously, in this case, the fluid heated by the heating device can flow from the second flow space, in which the heating device can be arranged, into the fluid inlet chamber and flow from there into a heat transfer network of the heat exchanger.
Vorteilhafter Weise ist die Fluidpumpe benachbart zu einem mit einer Wandung des zumindest einen Fluidsammlers verbundenen Endes der ersten Trennwand an dem zumindest einen Fluidsammler angeordnet. Dadurch werden keine platzbeanspruchenden und zusätzlich Kosten verursachenden Schlauchanordnungen benötigt. Advantageously, the fluid pump is arranged adjacent to an end of the first partition wall connected to a wall of the at least one fluid collector to the at least one fluid collector. As a result, no space-consuming and additionally cost-causing hose assemblies are needed.
Darüber hinaus kann/können die Auslassöffnung und/oder die Einlassöffnung des zumindest einen Fluidsammlers zumindest ein Kanalelement aufweisen, welches den zweiten Strömungsraum und die erste Trennwand durchragt. In addition, the outlet opening and / or the inlet opening of the at least one fluid collector can have at least one channel element which projects through the second flow space and the first partition wall.
Außerdem kann im Bereich der Einlassöffnung und/oder im Bereich der Auslassöffnung des zumindest einen Fluidsammlers ein mittels einer Steuerungseinheit regelbares Sperrventil zur regelbaren Sperrung der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung angeordnet sein. Hierdurch lässt sich der von der Fluidpumpe innerhalb des Wärmeübertragers angetriebene interne Fluidkreislauf von einem in den Bereich des Verbrennungsmotors reichenden Fluidkreislauf trennen. Dies führt zu einer größeren Energieeffizienz, da das im Fluidsammler durch die Heizvorrichtung erwärmte Fluid im Fluidsammler gespeichert wird und nicht durch die Auslassöffnung des Fluidsammlers ausströmen kann. In addition, in the region of the inlet opening and / or in the region of the outlet opening of the at least one fluid collector, a check valve controllable by means of a control unit can be arranged for controllably blocking the inlet opening and / or the outlet opening. As a result, the internal fluid circuit driven by the fluid pump within the heat exchanger can be separated from a fluid circuit extending into the region of the internal combustion engine. This leads to a greater energy efficiency, since the fluid heated by the heater in the fluid collector is stored in the fluid collector and can not flow out through the outlet opening of the fluid collector.
Vorzugsweise ist die zumindest eine Heizvorrichtung eine elektrische Heizvorrichtung, insbesondere eine PTC-Heizvorrichtung und/oder eine Induktionsheizvorrichtung und/oder eine Mikrowellenheizvorrichtung. Diese sind mit einfachen Steuerungsmitteln regelbar, energiesparsam betreibbar und kostengünstig zu beschaffen. Preferably, the at least one heating device is an electric heating device, in particular a PTC heating device and / or an induction heating device and / or a microwave heating device. These can be controlled with simple control means, can be operated in an energy-efficient manner and can be procured cost-effectively.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Wärmeübertrager ein Wärmeübertrager-Netz aus einer Mehrzahl von parallel zueinander und in Reihe angeordneten sowie von dem Fluid durchströmbaren Strömungskanalelementen, insbesondere als Flachrohre ausgebildeten Strömungskanalelementen, auf, wobei die Strömungskanalelemente jeweils mit einem ersten Längsende mit dem zumindest einen Fluidsammler fluidleitend verbunden sind und mit einem zweiten Längsende mit einem zweiten Fluidsammler und/oder mit einem Umlenkkasten und/oder mit einer Umlenkvorrichtung fluidleitend verbunden sind und/oder eine Umlenkvorrichtung ausbilden. In a further embodiment, the heat exchanger has a heat exchanger network consisting of a plurality of flow channel elements arranged parallel to one another and in series and flow-through by the fluid, in particular flow channel elements designed as flat tubes, the flow channel elements each having a first longitudinal end fluid-conducting with the at least one fluid collector are connected and fluidly connected to a second longitudinal end with a second fluid collector and / or with a deflection box and / or with a deflection device and / or form a deflection device.
Vorteilhafterweise ist das Fluid ein mittels der Abwärme eines Antriebsmotors, wie eines Verbrennungsmotors, erwärmbares Kühlmittel. Advantageously, the fluid is a heatable by means of the waste heat of a drive motor, such as an internal combustion engine coolant.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben. Further advantageous embodiments are described by the following description of the figures and by the subclaims.
Kurze Beschreibung der Figuren der Zeichnung Brief description of the figures of the drawing
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Figuren der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail on the basis of several embodiments with reference to the figures of the drawings. Show it:
1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers, 1 a schematic representation of a heat exchanger according to the invention,
2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Wärmeübertragers, und 2 a schematic representation of another embodiment of a heat exchanger, and
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Wärmeübertragers. 3 a schematic representation of another embodiment of a heat exchanger.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 1, welcher beispielhaft in einer Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Wärmeübertrager 1 weist einen Fluidsammler 2 und einen dem ersten Fluidsammler 2 gegenüberliegenden Umlenkkasten 3 auf. Zwischen dem Fluidsammler 2 und dem Umlenkkasten 3 ist ein zweiflutig von einem als Kühlmittel dienenden Fluid durchströmtes Wärmeübertrager-Netz 4 angeordnet. The 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a heat exchanger according to the invention 1 , which is arranged by way of example in a ventilation, heating or air conditioning system of a motor vehicle. The heat exchanger 1 has a fluid collector 2 and a first fluid collector 2 opposite deflection box 3 on. Between the fluid collector 2 and the deflection box 3 is a double-flowed by a serving as a coolant fluid heat exchanger network 4 arranged.
Das Wärmeübertrager-Netz 4 weist eine Mehrzahl von parallel zueinander und in Reihe angeordneten Strömungskanalelementen 5 auf. Die Strömungskanalelemente 5 sind vorzugsweise als Flachrohre ausgebildet, wobei zwischen den Flachrohren Wellrippen angeordnet sein können. Alternativ können die Strömungskanalelemente 5 auch einen runden oder plattenförmigen Querschnitt aufweisen. Die Strömungskanalelemente 5 weisen jeweils ein mit dem Fluidsammler 2 fluidverbundenes erstes Längsende 6 auf bzw. der Fluidsammler 2 nimmt die ersten Längsenden 6 der Strömungskanalelemente 5 entlang seiner zum Wärmeübertrager-Netz 4 weisenden ersten Längsseite 8 fluiddicht auf. Entsprechend sind die dem ersten Längsende 6 der Strömungskanalelemente 5 gegenüberliegenden zweiten Längsenden 7 der Strömungskanalelemente 5 jeweils mit dem Umlenkkasten 3 fluidverbunden bzw. der Umlenkkasten 3 nimmt die zweiten Längsenden 7 der Strömungskanalelemente 5 fluiddicht auf. The heat exchanger network 4 has a plurality of flow channel elements arranged parallel to each other and in series 5 on. The flow channel elements 5 are preferably formed as flat tubes, wherein corrugated ribs can be arranged between the flat tubes. Alternatively, the flow channel elements 5 also have a round or plate-shaped cross-section. The flow channel elements 5 each have one with the fluid collector 2 fluid-connected first longitudinal end 6 on or the fluid collector 2 takes the first longitudinal ends 6 the flow channel elements 5 along its to the heat exchanger network 4 pointing first longitudinal side 8th fluid-tight. Accordingly, the first longitudinal end 6 the flow channel elements 5 opposite second longitudinal ends 7 the flow channel elements 5 each with the deflection box 3 fluid-connected or the deflection box 3 takes the second longitudinal ends 7 the flow channel elements 5 fluid-tight.
In alternativen Ausführungsformen ist anstelle des Umlenkkastens 3 ein weiterer Fluidsammler 2, auf dessen genauen Aufbau noch eingegangen wird, mit den zweiten Längsenden 7 der Strömungskanalelemente 5 fluidverbunden bzw. ein weiterer Fluidsammler 2 nimmt die zweiten Längsenden 7 der Strömungskanalelemente 5 fluiddicht auf. Alternativ können die Strömungskanalelemente 5 im Bereich ihrer zweiten Längsenden 7 auch eine Umlenkvorrichtung ausbilden, beispielsweise in Form einer U-förmigen Biegung, welche das vom Fluidsammler 2 aus durch die Strömungskanalelemente 5 strömende Fluid im Bereich der zweiten Längsenden 7 zurück in Richtung des Fluidsammlers 2 umlenkt. In alternative embodiments, instead of the deflection box 3 another fluid collector 2 , whose detailed structure is still discussed, with the second longitudinal ends 7 the flow channel elements 5 fluidly connected or another fluid collector 2 takes the second longitudinal ends 7 the flow channel elements 5 fluid-tight. Alternatively, the flow channel elements 5 in the area of their second longitudinal ends 7 also form a deflecting device, for example in the form of a U-shaped bend, which from the fluid collector 2 out through the flow channel elements 5 flowing fluid in the region of the second longitudinal ends 7 back in the direction of the fluid collector 2 deflects.
An einer der ersten Längsseite 8 gegenüberliegenden zweiten Längsseite 9 weist der Fluidsammler 2 eine Einlassöffnung 10 zum Einlassen des Fluids in den Fluidsammler 2 und eine Auslassöffnung 11 zum Auslassen des Fluids aus dem Fluidsammler 2 auf. Alternativ können auch mehr als eine Einlassöffnung 10 und/oder mehr als eine Auslassöffnung 11 sowie weitere Öffnungen am Fluidsammler 2 vorgesehen sein. Im Bereich der Einlassöffnung 10 und/oder der Auslassöffnung 11 können zudem Stutzen und/oder anderweitige Verbindungselemente zur fluiddichten Verbindung des Fluidsammlers 2 mit einem Fluidkreislauf, insbesondere einem Kühlmittelkreislauf, angeordnet sein. Die Einlassöffnung 10 ist benachbart zu einer ersten Stirnseite 12 des Fluidsammlers 2 an der zweiten Längsseite 9 des Fluidsammlers 2 angeordnet. Die Auslassöffnung 11 ist benachbart zu einer der ersten Stirnseite 12 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 13 des Fluidsammlers 2 an der zweiten Längsseite 9 des Fluidsammlers 2 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen können die Einlassöffnung 10 und die Auslassöffnung 11 auch an den Stirnseiten 12, 13 des Fluidsammlers 2 angeordnet sein. On one of the first longitudinal side 8th opposite second longitudinal side 9 points the fluid collector 2 an inlet opening 10 for introducing the fluid into the fluid collector 2 and an outlet opening 11 for discharging the fluid from the fluid collector 2 on. Alternatively, there may be more than one inlet port 10 and / or more than one outlet opening 11 as well as further openings on the fluid collector 2 be provided. In the area of the inlet opening 10 and / or the outlet opening 11 can also nozzle and / or other connection elements for fluid-tight connection of the fluid collector 2 be arranged with a fluid circuit, in particular a coolant circuit. The inlet opening 10 is adjacent to a first end face 12 of the fluid collector 2 on the second longitudinal side 9 of the fluid collector 2 arranged. The outlet opening 11 is adjacent to one of the first end face 12 opposite second end face 13 of the fluid collector 2 on the second longitudinal side 9 of the fluid collector 2 arranged. In alternative embodiments, the inlet opening 10 and the outlet opening 11 also on the front sides 12 . 13 of the fluid collector 2 be arranged.
Der Fluidsammler 2 weist eine erste Trennwand 14 auf, welche den Fluidsammler 2 in einen ersten Strömungsraum 15 und einen zweiten Strömungsraum 16 unterteilt. Die erste Trennwand 14 ist dabei beispielhaft parallel zu den Stirnseiten 12, 13 und senkrecht zu den Längsseiten 8, 9 des Fluidsammlers 2 mittig im Fluidsammler 2 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen kann die erste Trennwand 14 auch senkrecht zwischen den beiden Stirnseiten 12, 13 des Fluidsammlers 2 angeordnet sein bzw. den Fluidsammler 2 in seiner Längsrichtung L in einen ersten Strömungsraum 15 und einen zweiten Strömungsraum 16 unterteilen, wobei die erste Trennwand 14 mit einem ersten Trennwandende im Bereich der ersten Stirnseite 12 mit der Innenwandung des Fluidsammlers 2 verbunden ist und mit einem dem ersten Trennwandende gegenüberliegenden zweiten Trennwandende im Bereich der zweiten Stirnseite 13 mit der Innenwandung des Fluidsammlers 2 verbunden ist. The fluid collector 2 has a first partition 14 on which the fluid collector 2 in a first flow space 15 and a second flow space 16 divided. The first partition 14 is exemplary, parallel to the end faces 12 . 13 and perpendicular to the long sides 8th . 9 of the fluid collector 2 in the middle in the fluid collector 2 arranged. In alternative embodiments, the first partition 14 also perpendicular between the two end faces 12 . 13 of the fluid collector 2 be arranged or the fluid collector 2 in its longitudinal direction L in a first flow space 15 and a second flow space 16 divide, with the first partition 14 with a first dividing wall end in the region of the first end face 12 with the inner wall of the fluid collector 2 is connected and with a second partition wall end opposite the first partition wall end in the region of the second end face 13 with the inner wall of the fluid collector 2 connected is.
Die Einlassöffnung 10 mündet in den zweiten Strömungsraum 16 und die Auslassöffnung 11 mündet in den ersten Strömungsraum 15. The inlet opening 10 flows into the second flow space 16 and the outlet opening 11 flows into the first flow space 15 ,
Bei dem durch den Wärmeübertrager 1 als Kühlmittel zirkulierenden Fluid handelt es sich vorzugsweise um Wasser oder ein Wasser-Öl-Gemisch. Das Fluid wird beispielsweise im Bereich eines in 1 nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotors durch die Abwärme des Verbrennungsmotors erwärmt oder aus einem Speicher für erwärmtes Fluid zum Wärmeübertrager 1 geführt. In the case of the heat exchanger 1 The coolant circulating as the coolant is preferably water or a water / oil mixture. The fluid is for example in the range of an in 1 not shown further heated by the waste heat of the internal combustion engine or from a storage for heated fluid to the heat exchanger 1 guided.
Das Fluid tritt, dargestellt durch den Pfeil A durch die Einlassöffnung 10 in den Fluidsammler 1 bzw. in den zweiten Strömungsraum 16 ein. Anschließend strömt das Fluid, dargestellt durch die mit dem Buchstaben B gekennzeichneten Pfeile, durch die im Bereich 17 des Wärmeübertrager-Netzes 4 angeordneten Strömungskanalelemente 5 in den Umlenkkasten 3. The fluid passes, represented by the arrow A through the inlet opening 10 in the fluid collector 1 or in the second flow space 16 one. Subsequently, the fluid, represented by the arrows marked with the letter B, flows through those in the area 17 of the heat exchanger network 4 arranged flow channel elements 5 in the deflection box 3 ,
Die Strömungskanalelemente 5 und die gegebenenfalls zwischen den Strömungskanalelementen 5 angeordneten Wellrippen bilden eine Fläche, die senkrecht zur Luftströmungsrichtung eines das Wärmeübertrager-Netz 4 durchströmenden Luftstroms angeordnet ist. Der Luftstrom wird beispielsweise durch ein Gebläse der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage erzeugt. Die im Luftstrom geführte Luft nimmt beim Durchströmen des Wärmeübertrager-Netzes 4 bzw. beim Umströmen der Strömungskanalelemente 5 und der gegebenenfalls vorhandenen Wärmeleitrippen Wärme auf bzw. das in den Strömungskanalelementen 5 strömende Fluid gibt Wärme an den Luftstrom ab. Der erwärmte Luftstrom wird anschließend beispielhaft über Luftkanäle und Klappen in eine Fahrzeugkabine des Kraftfahrzeugs gelenkt. The flow channel elements 5 and optionally between the flow channel elements 5 arranged corrugated fins form an area perpendicular to the air flow direction of the heat exchanger network 4 is arranged through flowing air flow. The air flow is generated for example by a fan of the ventilation, heating or air conditioning. The air guided in the air increases as it flows through the heat exchanger network 4 or when flowing around the flow channel elements 5 and the optionally present heat-conducting fins heat or in the flow channel elements 5 flowing fluid gives off heat to the airflow. The heated air flow is then directed by way of example via air ducts and flaps in a vehicle cabin of the motor vehicle.
Im Umlenkkasten 3 wird das Fluid entlang der mit dem Buchstaben C markierten Pfeile umgelenkt und strömt entlang der mit dem Buchstaben D markierten Pfeile durch die im Bereich 18 des Wärmeübertrager-Netzes 4 angeordneten Strömungskanalelemente 5 zurück in den Fluidsammler 2 bzw. in den ersten Strömungsraum 15 des Fluidsammlers 2. Anschließend strömt das während seiner Passage durch das Wärmeübertrager-Netz 4 abgekühlte Fluid durch die Auslassöffnung 11 aus dem Fluidsammler 2 bzw. aus dem zweiten Strömungsraum 16 des Fluidsammlers 2 heraus und wird beispielsweise in den Bereich des Verbrennungsmotors geleitet, erneut erwärmt und durch die Einlassöffnung 10 wieder zurück in den Fluidsammler 2 bzw. in den zweiten Strömungsraum 16 des Fluidsammlers 2 geleitet, worauf sich der Fluidkreislauf wiederholt. In the deflection box 3 the fluid is deflected along the arrows marked with the letter C and flows along the arrows marked with the letter D through those in the area 18 of the heat exchanger network 4 arranged flow channel elements 5 back to the fluid collector 2 or in the first flow space 15 of the fluid collector 2 , This then flows through the heat exchanger network during its passage 4 cooled fluid through the outlet 11 from the fluid collector 2 or from the second flow space 16 of the fluid collector 2 out and is passed, for example, in the area of the internal combustion engine, reheated and through the inlet opening 10 back to the fluid collector 2 or in the second flow space 16 of the fluid collector 2 passed, whereupon the fluid circuit repeats itself.
Bei einem Kraftfahrzeug mit sogenannter Start-Stopp-Automatik oder bei Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, in welchen dieser nur wenig oder gar keine Abwärme erzeugt, kann sich der oben beschriebene Fluidkreislauf stark verlangsamen, wodurch sich der Wärmeübergang vom Fluid auf den Luftstrom verschlechtert, oder das Fluid wird im Bereich des Verbrennungsmotors nicht ausreichend erwärmt. Um entsprechende Engpässe zu überbrücken, ist im zweiten Strömungsraum 16 eine elektrische Heizvorrichtung 19 angeordnet. Als Heizvorrichtung 19 kann beispielsweise eine PTC-Heizvorrichtung, eine Induktionsheizvorrichtung oder auch eine Mikrowellenheizvorrichtung vorgesehen sein. Die Heizvorrichtung 19 weist Anschlüsse 20 für ihre elektrische Kontaktierung auf, wird beispielsweise über das Bordstromnetz des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt und ist mittels einer nicht näher dargestellten Steuerungseinheit, etwa über den Bordcomputer des Kraftfahrzeugs, regelbar. In a motor vehicle with so-called automatic start-stop or in operating conditions of the internal combustion engine in which this generates little or no waste heat, the above-described fluid circuit can slow down greatly, whereby the heat transfer from the fluid to the air flow deteriorates, or the fluid is not heated sufficiently in the area of the internal combustion engine. To bridge corresponding bottlenecks, is in the second flow space 16 an electric heater 19 arranged. As a heater 19 For example, a PTC heater, an induction heater, or a microwave heater may be provided. The heater 19 has connections 20 for their electrical contact, is supplied for example via the on-board power supply system of the motor vehicle with power and by means of a control unit, not shown, for example via the on-board computer of the motor vehicle, controllable.
Mittig im Bereich der zweiten Längsseite 9 des Fluidsammlers 2 bzw. benachbart zu dem im Bereich der zweiten Längsseite 9 mit der Wandung des Fluidsammlers 2 verbundenen Endes 21 der Trennwand 14 ist eine Fluidpumpe 22 angeordnet. Die Fluidpumpe 22 ist beispielhaft elektrisch betrieben, weist Anschlüsse 23 für ihre elektrische Kontaktierung auf, wird beispielsweise über das Bordstromnetz des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt und ist mittels einer nicht näher dargestellten Steuerungseinheit, etwa über den Bordcomputer des Kraftfahrzeugs, regelbar. Center in the area of the second longitudinal side 9 of the fluid collector 2 or adjacent to that in the region of the second longitudinal side 9 with the wall of the fluid collector 2 connected end 21 the partition 14 is a fluid pump 22 arranged. The fluid pump 22 is exemplary electrically operated, has connections 23 for their electrical contact, is supplied for example via the on-board power supply system of the motor vehicle with power and by means of a control unit, not shown, for example via the on-board computer of the motor vehicle, controllable.
Die Fluidpumpe 22 weist saugseitig einen in den Fluidsammler 2 mündenden Einlass 24 zur Entnahme des Fluids aus dem Fluidsammler 2 auf, mittels welchem Fluid beispielhaft in den Pumpenkörper 25 eingesaugt wird. Darüber hinaus weist die Fluidpumpe 22 einen ebenfalls in den Fluidsammler 2 mündenden druckseitigen Auslass 26 zur Abgabe des Fluids aus dem Pumpenkörper 25 in den Fluidsammler 2 auf. Der Einlass 24 und der Auslass 26 können unterschiedlich gestaltet sein und beispielsweise einen Ansaug- oder Auslassstutzen aufweisen. The fluid pump 22 has a suction in the fluid collector 2 opening inlet 24 for removing the fluid from the fluid collector 2 on, by means of which fluid example in the pump body 25 is sucked in. In addition, the fluid pump points 22 one also in the fluid collector 2 opening discharge outlet 26 for discharging the fluid from the pump body 25 in the fluid collector 2 on. The inlet 24 and the outlet 26 can be designed differently and have, for example, an intake or outlet.
Der Einlass 24 der Fluidpumpe 22 mündet benachbart zu einer zur zweiten Stirnseite 13 des Fluidsammlers 2 weisenden ersten Trennwandseite 27 in den ersten Strömungsraum 15. Der Auslass 26 der Fluidpumpe 22 mündet benachbart zu einer zur ersten Stirnseite 12 des Fluidsammlers 2 weisenden zweiten Trennwandseite 28 in den zweiten Strömungsraum 16. The inlet 24 the fluid pump 22 opens adjacent to a second end face 13 of the fluid collector 2 facing first partition side 27 in the first flow space 15 , The outlet 26 the fluid pump 22 opens adjacent to one of the first end face 12 of the fluid collector 2 facing second partition side 28 in the second flow space 16 ,
Im Bereich der Einlassöffnung 10 und/oder im Bereich der Auslassöffnung 11 des Fluidsammlers 2 können mittels einer Steuerungseinheit regelbare Sperrventile zur regelbaren Sperrung der Einlassöffnung 10 und/oder der Auslassöffnung 11 angeordnet sein. Hierdurch lässt sich der von der Fluidpumpe 22 innerhalb des Wärmeübertragers 1 angetriebene interne Fluidkreislauf von einem in den Bereich des Verbrennungsmotors reichenden Fluidkreislauf trennen. Dies führt zu einer größeren Energieeffizienz, da das im Fluidsammler 2 durch die Heizvorrichtung 19 erwärmte Fluid im Fluidsammler 2 gespeichert wird und nicht durch die Auslassöffnung 11 des Fluidsammlers 2 ausströmen kann. Der zweite Strömungsraum 16 fungiert dadurch zusätzlich als Speicher für erwärmtes Fluid, wodurch sich die Reaktionszeit des Wärmeübertragers 1 auf einen zusätzlichen Bedarf an erwärmten Fluid deutlich erhöht. In the area of the inlet opening 10 and / or in the region of the outlet opening 11 of the fluid collector 2 can by means of a control unit controllable check valves for controllable blocking of the inlet opening 10 and / or the outlet opening 11 be arranged. This makes it possible for the fluid pump 22 within the heat exchanger 1 disconnect driven internal fluid circuit from a fluid circuit extending into the area of the internal combustion engine. This leads to greater energy efficiency, as in the fluid collector 2 through the heater 19 heated fluid in the fluid collector 2 is stored and not through the outlet opening 11 of the fluid collector 2 can flow out. The second flow space 16 This also acts as a storage for heated fluid, which increases the reaction time of the heat exchanger 1 increased significantly to an additional need for heated fluid.
Bei Bedarf, insbesondere wenn das über die Einlassöffnung 10 in den Fluidsammler 2 strömende Fluid für die gewünschte Heizleistung der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage nicht ausreichend erwärmt ist und/oder der Fluidmassenstrom in unerwünschtem Maße absinkt, kann die Fluidpumpe 22 Fluid aus dem ersten Strömungsraum 15 an der Trennwand 14 vorbei in den zweiten Strömungsraum 16 pumpen und auf diese Weise innerhalb des Wärmeübertragers 1 einen Fluidkreislauf antreiben. Die Heizvorrichtung 19 kann dabei innerhalb des zweiten Strömungsraums 16 das Fluid auf eine gewünschte Temperatur erwärmen und auf diese Weise den Wärmeübertrager, unabhängig von der Bereitstellung von Abwärme durch den Verbrennungsmotor oder einen außerhalb des Wärmeübertragers 1 angeordneten Wärmespeichers, mit erwärmtem Fluid versorgen. If necessary, especially if that via the inlet opening 10 in the fluid collector 2 flowing fluid for the desired heating capacity of the ventilation, heating or air conditioning not is sufficiently heated and / or the fluid mass flow drops to an undesirable extent, the fluid pump 22 Fluid from the first flow space 15 on the partition 14 over in the second flow space 16 Pump and in this way within the heat exchanger 1 drive a fluid circuit. The heater 19 can be within the second flow space 16 heat the fluid to a desired temperature and in this way the heat exchanger, regardless of the provision of waste heat by the internal combustion engine or outside the heat exchanger 1 arranged heat accumulator, provide with heated fluid.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 101, welcher beispielhaft in einer Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Wärmeübertrager 101 weist einen Fluidsammler 102 und einen dem Fluidsammler 102 gegenüberliegenden Umlenkkasten 103 auf. Zwischen dem Fluidsammler 102 und dem Umlenkkasten 103 ist ein zweiflutig von einem Fluid durchströmbares Wärmeübertrager-Netz 104 angeordnet. 2 shows a schematic representation of another embodiment of a heat exchanger according to the invention 101 , which is arranged by way of example in a ventilation, heating or air conditioning system of a motor vehicle. The heat exchanger 101 has a fluid collector 102 and a fluid collector 102 opposite deflection box 103 on. Between the fluid collector 102 and the deflection box 103 is a double-flow of a fluid flow through the heat exchanger network 104 arranged.
Das Wärmeübertrager-Netz 104 weist eine Mehrzahl von parallel zueinander und in Reihe angeordneten Strömungskanalelementen 105 auf. Die Strömungskanalelemente 105 sind vorzugsweise als Flachrohre ausgebildet, wobei zwischen den Flachrohren Wellrippen angeordnet sein können. Alternativ können die Strömungskanalelemente 105 auch einen runden oder plattenförmigen Querschnitt aufweisen. Die Strömungskanalelemente 105 weisen jeweils ein mit dem Fluidsammler 102 fluidverbundenes erstes Längsende 106 auf bzw. der Fluidsammler 102 nimmt die ersten Längsenden 106 der Strömungskanalelemente 105 entlang seiner zum Wärmeübertrager-Netz 104 weisenden ersten Längsseite 108 fluiddicht auf. Entsprechend sind die den ersten Längsenden 106 der Strömungskanalelemente 105 gegenüberliegenden zweiten Längsenden 107 der Strömungskanalelemente 105 jeweils mit dem Umlenkkasten 103 fluidverbunden bzw. der Umlenkkasten 103 nimmt die zweiten Längsenden 107 der Strömungskanalelemente 105 fluiddicht auf. The heat exchanger network 104 has a plurality of flow channel elements arranged parallel to each other and in series 105 on. The flow channel elements 105 are preferably formed as flat tubes, wherein corrugated ribs can be arranged between the flat tubes. Alternatively, the flow channel elements 105 also have a round or plate-shaped cross-section. The flow channel elements 105 each have one with the fluid collector 102 fluid-connected first longitudinal end 106 on or the fluid collector 102 takes the first longitudinal ends 106 the flow channel elements 105 along its to the heat exchanger network 104 pointing first longitudinal side 108 fluid-tight. Accordingly, the first longitudinal ends 106 the flow channel elements 105 opposite second longitudinal ends 107 the flow channel elements 105 each with the deflection box 103 fluid-connected or the deflection box 103 takes the second longitudinal ends 107 the flow channel elements 105 fluid-tight.
In alternativen Ausführungsformen ist anstelle des Umlenkkastens 103 ein weiterer Fluidsammler 102, auf dessen genauen Aufbau noch eingegangen wird, mit den zweiten Längsenden 107 der Strömungskanalelemente 105 fluidverbunden bzw. ein weiterer Fluidsammler 102 nimmt die zweiten Längsenden 107 der Strömungskanalelemente 105 fluiddicht auf. Alternativ können die Strömungskanalelemente 105 im Bereich ihrer zweiten Längsenden 107 auch eine Umlenkvorrichtung ausbilden, beispielsweise in Form einer U-förmigen Biegung, welche ein in den Strömungskanalelementen 105 vom Fluidsammler 102 aus durch die Strömungskanalelemente 105 strömendes Fluid im Bereich der zweiten Längsenden 107 zurück in Richtung des Fluidsammlers 102 umlenkt. In alternative embodiments, instead of the deflection box 103 another fluid collector 102 , whose detailed structure is still discussed, with the second longitudinal ends 107 the flow channel elements 105 fluidly connected or another fluid collector 102 takes the second longitudinal ends 107 the flow channel elements 105 fluid-tight. Alternatively, the flow channel elements 105 in the area of their second longitudinal ends 107 also form a deflection device, for example in the form of a U-shaped bend, which in the flow channel elements 105 from the fluid collector 102 out through the flow channel elements 105 flowing fluid in the region of the second longitudinal ends 107 back in the direction of the fluid collector 102 deflects.
An einer quer zur ersten Längsseite 108 angeordneten ersten Stirnseite 112 weist der Fluidsammler 102 eine Einlassöffnung 110 zum Einlassen von Fluid in den Fluidsammler 102 auf. An einer der ersten Stirnseite 112 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 113 weist der Fluidsammler 102 eine Auslassöffnung 111 zum Auslassen des Fluids aus dem Fluidsammler 102 auf. Alternativ können auch mehr als eine Einlassöffnung 110 und/oder mehr als eine Auslassöffnung 111 sowie weitere Öffnungen am Fluidsammler 102 vorgesehen sein. Im Bereich der Einlassöffnung 110 und/oder der Auslassöffnung 111 können zudem Stutzen und/oder anderweitige Verbindungselemente zur fluiddichten Verbindung des Fluidsammlers 102 mit einem Fluidkreislauf, insbesondere einem Kühlmittelkreislauf, angeordnet sein. In alternativen Ausführungsformen können die Einlassöffnung 110 und/oder die Auslassöffnung 111 auch im Bereich einer der ersten Längsseite 108 gegenüberliegenden zweiten Längsseite 109 des Fluidsammlers 102 angeordnet sein. At one transverse to the first longitudinal side 108 arranged first end face 112 points the fluid collector 102 an inlet opening 110 for introducing fluid into the fluid collector 102 on. At one of the first end 112 opposite second end face 113 points the fluid collector 102 an outlet opening 111 for discharging the fluid from the fluid collector 102 on. Alternatively, there may be more than one inlet port 110 and / or more than one outlet opening 111 as well as further openings on the fluid collector 102 be provided. In the area of the inlet opening 110 and / or the outlet opening 111 can also nozzle and / or other connection elements for fluid-tight connection of the fluid collector 102 be arranged with a fluid circuit, in particular a coolant circuit. In alternative embodiments, the inlet opening 110 and / or the outlet opening 111 also in the area of one of the first longitudinal side 108 opposite second longitudinal side 109 of the fluid collector 102 be arranged.
Der Fluidsammler 102 weist eine erste Trennwand 114 auf, welche den Fluidsammler 102 in einen ersten Strömungsraum 115 und einen zweiten Strömungsraum 116 unterteilt. Die erste Trennwand 114 ist dabei beispielhaft parallel zu den Längsseiten 108, 109 und senkrecht zu den Stirnseiten 112, 113 des Fluidsammlers 102 innerhalb des Fluidsammlers 102 angeordnet. Dabei ist die erste Trennwand 114 im Bereich der beiden Stirnseiten 112, 113 beispielhaft mit der Innenwandung des Fluidsammlers 102 verbunden und/oder einteilig mit der Innenwandung ausgebildet. The fluid collector 102 has a first partition 114 on which the fluid collector 102 in a first flow space 115 and a second flow space 116 divided. The first partition 114 is exemplary parallel to the long sides 108 . 109 and perpendicular to the faces 112 . 113 of the fluid collector 102 within the fluid collector 102 arranged. Here is the first partition 114 in the area of the two end faces 112 . 113 by way of example with the inner wall of the fluid collector 102 connected and / or integrally formed with the inner wall.
Der erste Strömungsraum 115 ist hierbei zwischen der ersten Trennwand 114 und der im Bereich der ersten Längsseite 108 des Fluidsammlers 102 angeordneten Innenwandung des Fluidsammlers 102 angeordnet. Der zweite Strömungsraum 116 ist zwischen der ersten Trennwand 114 und der im Bereich der zweiten Längsseite 109 des Fluidsammlers 102 angeordneten Innenwandung des Fluidsammlers 102 angeordnet. The first flow space 115 is here between the first partition 114 and in the area of the first longitudinal side 108 of the fluid collector 102 arranged inner wall of the fluid collector 102 arranged. The second flow space 116 is between the first partition 114 and in the area of the second longitudinal side 109 of the fluid collector 102 arranged inner wall of the fluid collector 102 arranged.
Alternativ kann die erste Trennwand 114 auch durch einen im Bereich der zweiten Längsseite 109 angeordneten Wandungsabschnitt des Fluidsammlers 102 ausgebildet sein, wobei auf diesen Wandungsabschnitt im Fertigungsvorgang des Wärmeübertragers 102 ein Kasten oder ein wannenförmiges Wandungselement von außen aufgesetzt wird. Der Kasten oder das wannenförmige Wandungselement werden dabei von außen auf die zweite Längsseite 109 des Fluidsammlers 102 aufgesetzt und umfangsseitig mit dem an der zweiten Längsseite 109 des Fluidsammlers 102 angeordneten Wandungsabschnitt stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Alternatively, the first partition 114 also by one in the area of the second longitudinal side 109 arranged wall portion of the fluid collector 102 be formed, wherein this wall section in the manufacturing process of the heat exchanger 102 a box or a tub-shaped wall element is placed from the outside. The box or the tub-shaped wall element are doing from the outside to the second long side 109 of the fluid collector 102 attached and circumferentially with the on the second longitudinal side 109 of the fluid collector 102 arranged wall portion cohesively and / or positively connected.
Der erste Strömungsraum 115 ist durch eine senkrecht zur ersten Trennwand 114 angeordnete zweite Trennwand 129 in eine Fluideinlasskammer 130 und eine Fluidauslasskammer 131 unterteilt. Dabei kann die zweite Trennwand 129 zwischen den Stirnseiten 112, 113 verlaufend oder zwischen der ersten Längsseite 108 und der ersten Trennwand 114 verlaufend angeordnet sein. In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Trennwand 129 zwischen der ersten Längsseite 108 und der ersten Trennwand 114 verlaufend angeordnet. Dabei ist die von der zweiten Trennwand 129 gebildete Fläche senkrecht zur Längsrichtung L des Fluidsammlers 102 angeordnet und unterteilt den ersten Strömungsraum 115 zu gleich großen Teilen in die Fluideinlasskammer 130 und die Fluidauslasskammer 131. The first flow space 115 is through a perpendicular to the first partition 114 arranged second partition 129 in a fluid inlet chamber 130 and a fluid outlet chamber 131 divided. In this case, the second partition 129 between the front sides 112 . 113 running or between the first longitudinal side 108 and the first partition 114 be arranged running. In the in 2 illustrated embodiment, the second partition 129 between the first longitudinal side 108 and the first partition 114 running arranged. In this case, that of the second partition 129 formed surface perpendicular to the longitudinal direction L of the fluid collector 102 arranged and divides the first flow space 115 to equal parts in the fluid inlet chamber 130 and the fluid outlet chamber 131 ,
Die an der ersten Stirnseite 112 des Fluidsammlers 102 angeordnete Einlassöffnung 110 mündet im Bereich der Fluideinlasskammer 130 in den ersten Strömungsraum 115 und die an der zweiten Stirnseite 113 des Fluidsammlers 2 angeordnete Auslassöffnung 111 mündet in die Fluidauslasskammer 131. The at the first front page 112 of the fluid collector 102 arranged inlet opening 110 opens in the area of the fluid inlet chamber 130 in the first flow space 115 and those on the second front 113 of the fluid collector 2 arranged outlet opening 111 opens into the Fluidauslasskammer 131 ,
Bei dem durch den Wärmeübertrager 101 zirkulierenden Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Kühlmittel, zum Beispiel Wasser oder ein Wasser-Öl-Gemisch. Das Fluid wird beispielsweise im Bereich eines in 2 nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotors durch die Abwärme des Verbrennungsmotors erwärmt und/oder aus einem Speicher für erwärmtes Fluid zum Wärmeübertrager 101 geführt und tritt, dargestellt durch den Pfeil A, durch die Einlassöffnung 110 in den Fluidsammler 101 bzw. im Bereich der Fluideinlasskammer 130 in den ersten Strömungsraum 115 ein. Anschließend strömt das Fluid, dargestellt durch die mit dem Buchstaben B gekennzeichneten Pfeile, durch die im Bereich 117 des Wärmeübertrager-Netzes 104 angeordneten Strömungskanalelemente 105 in den Umlenkkasten 103. In the case of the heat exchanger 101 circulating fluid is preferably a coolant, for example water or a water-oil mixture. The fluid is for example in the range of an in 2 not shown further heated by the waste heat of the internal combustion engine and / or from a storage for heated fluid to the heat exchanger 101 guided and enters, represented by the arrow A, through the inlet opening 110 in the fluid collector 101 or in the region of the fluid inlet chamber 130 in the first flow space 115 one. Subsequently, the fluid, represented by the arrows marked with the letter B, flows through those in the area 117 of the heat exchanger network 104 arranged flow channel elements 105 in the deflection box 103 ,
Die Strömungskanalelemente 105 und die gegebenenfalls zwischen den Strömungskanalelementen 105 angeordneten Wellrippen bilden eine Fläche, die senkrecht zur Luftströmungsrichtung eines das Wärmeübertrager-Netz 104 durchströmenden Luftstroms angeordnet ist. Der Luftstrom wird beispielsweise durch ein Gebläse der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage erzeugt. Der Luftstrom nimmt beim Durchströmen des Wärmeübertrager-Netzes 104 bzw. beim Umströmen der Strömungskanalelemente 105 und der gegebenenfalls vorhandenen Wärmeleitrippen Wärme auf bzw. das in den Strömungskanalelementen 105 strömende Fluid gibt Wärme an den Luftstrom ab. Der erwärmte Luftstrom wird anschließend beispielhaft über Luftkanäle und Klappen in eine Fahrzeugkabine des Kraftfahrzeugs gelenkt. The flow channel elements 105 and optionally between the flow channel elements 105 arranged corrugated fins form an area perpendicular to the air flow direction of the heat exchanger network 104 is arranged through flowing air flow. The air flow is generated for example by a fan of the ventilation, heating or air conditioning. The air flow decreases as it flows through the heat exchanger network 104 or when flowing around the flow channel elements 105 and the optionally present heat-conducting fins heat or in the flow channel elements 105 flowing fluid gives off heat to the airflow. The heated air flow is then directed by way of example via air ducts and flaps in a vehicle cabin of the motor vehicle.
Im Umlenkkasten 103 wird das Fluid entlang der mit dem Buchstaben C markierten Pfeile umgelenkt und strömt entlang der mit dem Buchstaben D markierten Pfeile durch die im Bereich 118 des Wärmeübertrager-Netzes 104 angeordneten Strömungskanalelemente 105 zurück in den Fluidsammler 102 bzw. in die im ersten Strömungsraum 115 des Fluidsammlers 102 angeordnete Fluidauslasskammer 131. Anschließend strömt das während seiner Passage durch das Wärmeübertrager-Netz 4 abgekühlte Fluid durch die Auslassöffnung 111 aus dem Fluidsammler 102 bzw. aus der im ersten Strömungsraum 115 angeordneten Fluidauslasskammer 131 heraus und wird beispielsweise in den Bereich des Verbrennungsmotors geleitet, erneut erwärmt und durch die Einlassöffnung 110 wieder zurück in den Fluidsammler 102 bzw. in die im ersten Strömungsraum 115 des Fluidsammlers 2 angeordnete Fluideintrittskammer 130 geleitet, worauf sich der Fluidkreislauf wiederholt. In the deflection box 103 the fluid is deflected along the arrows marked with the letter C and flows along the arrows marked with the letter D through those in the area 118 of the heat exchanger network 104 arranged flow channel elements 105 back to the fluid collector 102 or in the first flow space 115 of the fluid collector 102 arranged fluid outlet chamber 131 , This then flows through the heat exchanger network during its passage 4 cooled fluid through the outlet 111 from the fluid collector 102 or from the first flow space 115 arranged fluid outlet chamber 131 out and is passed, for example, in the area of the internal combustion engine, reheated and through the inlet opening 110 back to the fluid collector 102 or in the first flow space 115 of the fluid collector 2 arranged fluid inlet chamber 130 passed, whereupon the fluid circuit repeats itself.
Bei einem Kraftfahrzeug mit sogenannter Start-Stopp-Automatik oder bei Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, in welchen dieser nur wenig oder gar keine Abwärme erzeugt, kann sich der oben beschriebene Fluidkreislauf stark verlangsamen, wodurch sich der Wärmeübergang vom Fluid auf den Luftstrom verschlechtert oder das Fluid im Bereich des Verbrennungsmotors nicht ausreichend erwärmt wird. Um entsprechende Engpässe zu überbrücken, ist im zweiten Strömungsraum 116 eine elektrische Heizvorrichtung 119 angeordnet. Als Heizvorrichtung 119 kann beispielsweise eine PTC-Heizvorrichtung, eine Induktionsheizvorrichtung oder auch eine Mikrowellenheizvorrichtung vorgesehen sein. Die Heizvorrichtung 119 weist Anschlüsse 120 für ihre elektrische Kontaktierung auf, wird beispielsweise über das Bordstromnetz des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt und ist mittels einer nicht näher dargestellten Steuerungseinheit, etwa über den Bordcomputer des Kraftfahrzeugs, regelbar. In a motor vehicle with so-called automatic start-stop or operating conditions of the internal combustion engine, in which this generates little or no waste heat, the above-described fluid circuit can slow down greatly, whereby the heat transfer from the fluid to the air flow deteriorates or the fluid in Range of the engine is not heated sufficiently. To bridge corresponding bottlenecks, is in the second flow space 116 an electric heater 119 arranged. As a heater 119 For example, a PTC heater, an induction heater, or a microwave heater may be provided. The heater 119 has connections 120 for their electrical contact, is supplied for example via the on-board power supply system of the motor vehicle with power and by means of a control unit, not shown, for example via the on-board computer of the motor vehicle, controllable.
Die erste Trennwand 114 weist ein zur zweiten Stirnseite 113 des Fluidsammlers 102 weisendes erstes Ende 121 und ein zur ersten Stirnseite 112 weisendes zweites Ende 133 auf. Vorzugsweise im Bereich des zweiten Endes 133 weist die erste Trennwand 114 eine Trennwandöffnung 134 auf. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch mehr als eine Trennwandöffnung 134 an einem zu der im ersten Strömungsraum 115 angeordneten Fluideinlasskammer 130 angrenzenden Bereich der Trennwand 114 angeordnet sein. The first partition 114 points to the second end face 113 of the fluid collector 102 pointing first end 121 and one to the first end 112 pointing second end 133 on. Preferably in the region of the second end 133 has the first partition 114 a partition opening 134 on. In alternative embodiments, more than one partition opening may also be used 134 at one to the first in the flow space 115 disposed Fluid inlet chamber 130 adjacent area of the partition 114 be arranged.
An der zweiten Stirnseite 113 des Fluidsammlers 102 bzw. benachbart zu dem im Bereich der zweiten Stirnseite 113 mit der Wandung des Fluidsammlers 102 verbundenen Endes 121 der Trennwand 114 ist eine Fluidpumpe 122 angeordnet. Die Fluidpumpe 122 ist beispielhaft elektrisch betrieben, weist Anschlüsse für ihre elektrische Kontaktierung auf, wird beispielsweise über das Bordstromnetz des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt und ist mittels einer nicht näher dargestellten Steuerungseinheit, etwa über den Bordcomputer des Kraftfahrzeugs, regelbar. At the second end 113 of the fluid collector 102 or adjacent to that in the region of the second end face 113 with the wall of the fluid collector 102 connected end 121 the partition 114 is a fluid pump 122 arranged. The fluid pump 122 is exemplified electrically operated, has connections for their electrical contact, is supplied for example via the on-board power supply system of the motor vehicle with power and by means of a control unit, not shown, for example via the on-board computer of the motor vehicle, controllable.
Die Fluidpumpe 122 weist saugseitig einen in den Fluidsammler 102 mündenden Einlass 124 zur Entnahme des Fluids aus dem Fluidsammler 102 auf, mittels welchem Fluid beispielhaft in den Pumpenkörper 125 eingesaugt wird. Darüber hinaus weist die Fluidpumpe 122 einen ebenfalls in den Fluidsammler 102 mündenden druckseitigen Auslass 126 zur Abgabe des Fluids aus dem Pumpenkörper 125 in den Fluidsammler 102 auf. Der Einlass 124 und der Auslass 126 können unterschiedlich gestaltet sein und beispielsweise einen Ansaug- oder Auslassstutzen aufweisen. The fluid pump 122 has a suction in the fluid collector 102 opening inlet 124 for removing the fluid from the fluid collector 102 on, by means of which fluid example in the pump body 125 is sucked in. In addition, the fluid pump points 122 one also in the fluid collector 102 opening discharge outlet 126 for discharging the fluid from the pump body 125 in the fluid collector 102 on. The inlet 124 and the outlet 126 can be designed differently and have, for example, an intake or outlet.
Der Einlass 124 der Fluidpumpe 122 mündet benachbart zu einer zur ersten Längsseite 108 des Fluidsammlers 102 weisenden ersten Trennwandseite 127 der ersten Trennwand 114 in die im ersten Strömungsraum 115 angeordnete Fluidauslasskammer 131. Der Auslass 126 der Fluidpumpe 122 mündet benachbart zu einer zur zweiten Längsseite 109 des Fluidsammlers 102 weisenden zweiten Trennwandseite 128 der ersten Trennwand 114 in den zweiten Strömungsraum 116. The inlet 124 the fluid pump 122 opens adjacent to one to the first longitudinal side 108 of the fluid collector 102 facing first partition side 127 the first partition 114 in the first flow space 115 arranged fluid outlet chamber 131 , The outlet 126 the fluid pump 122 opens adjacent to one to the second longitudinal side 109 of the fluid collector 102 facing second partition side 128 the first partition 114 in the second flow space 116 ,
Bei Bedarf, insbesondere wenn das über die Einlassöffnung 110 in den Fluidsammler 102 strömende Fluid für die gewünschte Heizleistung der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage nicht ausreichend erwärmt ist und/oder der Fluidmassenstrom in unerwünschtem Maße absinkt/absinken, kann die Fluidpumpe 122 Fluid aus dem ersten Strömungsraum 115 an der ersten Trennwand 114 vorbei in den zweiten Strömungsraum 116 pumpen und auf diese Weise innerhalb des Wärmeübertragers 101 einen Fluidkrauslauf antreiben. Dabei strömt das im zweiten Strömungsraum 116 von der Heizvorrichtung 119 erwärmte Fluid durch die zumindest eine Trennwandöffnung 134 in die Fluideinlasskammer 130. If necessary, especially if that via the inlet opening 110 in the fluid collector 102 flowing fluid for the desired heating power of the ventilation, heating or air conditioning is not sufficiently heated and / or the fluid mass flow drops / falls to an undesirable extent, the fluid pump 122 Fluid from the first flow space 115 on the first partition 114 over in the second flow space 116 Pump and in this way within the heat exchanger 101 drive a fluid rush run. This flows in the second flow space 116 from the heater 119 heated fluid through the at least one partition wall opening 134 into the fluid inlet chamber 130 ,
Von der Fluideinlasskammer 130 aus strömt das von der Heizvorrichtung 119 erwärmte Fluid durch die im Bereich 117 des Wärmeübertrager-Netzes 104 angeordneten Strömungskanalelemente 105 zum Umlenkkasten 103 und von dort durch die im Bereich 118 des Wärmeübertrager-Netzes 104 angeordneten Strömungskanalelemente 105 in die Fluidauslasskammer 131. From the fluid inlet chamber 130 from that flows from the heater 119 heated fluid through in the area 117 of the heat exchanger network 104 arranged flow channel elements 105 to the deflection box 103 and from there by those in the area 118 of the heat exchanger network 104 arranged flow channel elements 105 into the fluid outlet chamber 131 ,
Aus der Fluidauslasskammer 131 wird das Fluid erneut von der Fluidpumpe 122 angesaugt und in den zweiten Strömungsraum 116 gepumpt. Dort wird das Fluid von der Heizvorrichtung 119 erneut erwärmt, strömt durch den von der Fluidpumpe 122 im zweiten Strömungsraum 116 erzeugten Druck durch die Trennwandöffnung 134 in die Fluideinlasskammer 130, worauf sich der beschriebene interne Fluidkreislauf wiederholt. From the fluid outlet chamber 131 the fluid is again from the fluid pump 122 sucked and into the second flow space 116 pumped. There, the fluid from the heater 119 reheated, flows through the fluid pump 122 in the second flow space 116 generated pressure through the partition wall opening 134 into the fluid inlet chamber 130 whereupon the described internal fluid circuit repeats.
Im Bereich der Einlassöffnung 110 und/oder im Bereich der Auslassöffnung 111 des Fluidsammlers 102 können mittels einer Steuerungseinheit regelbare Sperrventile zur regelbaren Sperrung der Einlassöffnung 110 und/oder der Auslassöffnung 111 angeordnet sein. Hierdurch lässt sich der von der Fluidpumpe 122 innerhalb des Wärmeübertragers 101 angetriebene interne Fluidkreislauf von einem in den Bereich des Verbrennungsmotors reichenden Fluidkreislauf trennen. Dies führt zu einer größeren Energieeffizienz, da das im Fluidsammler 102 durch die Heizvorrichtung 119 erwärmte Fluid im Fluidsammler 102 gespeichert wird und nicht durch die Auslassöffnung 111 des Fluidsammlers 102 ausströmen kann. Der zweite Strömungsraum 116 fungiert dadurch zusätzlich als Speicher für erwärmtes Fluid, wodurch sich die Reaktionszeit des Wärmeübertragers 101 auf das Eintreten eines zusätzlichen Bedarfs an erwärmtem Fluid deutlich erhöht. In the area of the inlet opening 110 and / or in the region of the outlet opening 111 of the fluid collector 102 can by means of a control unit controllable check valves for controllable blocking of the inlet opening 110 and / or the outlet opening 111 be arranged. This makes it possible for the fluid pump 122 within the heat exchanger 101 disconnect driven internal fluid circuit from a fluid circuit extending into the area of the internal combustion engine. This leads to greater energy efficiency, as in the fluid collector 102 through the heater 119 heated fluid in the fluid collector 102 is stored and not through the outlet opening 111 of the fluid collector 102 can flow out. The second flow space 116 This also acts as a storage for heated fluid, which increases the reaction time of the heat exchanger 101 significantly increased upon the occurrence of an additional need for heated fluid.
Die Heizvorrichtung 119 kann somit innerhalb des zweiten Strömungsraums 116 das Fluid auf eine gewünschte Temperatur erwärmen und auf diese Weise den Wärmeübertrager 101, unabhängig von der Bereitstellung von Abwärme durch den Verbrennungsmotor oder einen außerhalb des Wärmeübertragers 101 angeordneten Wärmespeicher, mit erwärmtem Fluid versorgen. The heater 119 can thus within the second flow space 116 heat the fluid to a desired temperature and in this way the heat exchanger 101 , regardless of the provision of waste heat by the internal combustion engine or one outside the heat exchanger 101 arranged heat accumulator, provide with heated fluid.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers 201, welcher beispielhaft in einer Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Der Wärmeübertrager 201 weist einen Fluidsammler 202 und einen dem Fluidsammler 202 gegenüberliegenden Umlenkkasten 203 auf. Zwischen dem Fluidsammler 202 und dem Umlenkkasten 203 ist ein zweiflutig von einem Fluid durchströmbares Wärmeübertrager-Netz 204 angeordnet. 3 shows a schematic representation of another embodiment of a heat exchanger according to the invention 201 , which is arranged by way of example in a ventilation, heating or air conditioning system of a motor vehicle. The heat exchanger 201 has a fluid collector 202 and a fluid collector 202 opposite deflection box 203 on. Between the fluid collector 202 and the deflection box 203 is a double-flow of a fluid flow through the heat exchanger network 204 arranged.
Das Wärmeübertrager-Netz 204 weist eine Mehrzahl von parallel zueinander und in Reihe angeordneten Strömungskanalelementen 205 auf. Die Strömungskanalelemente 205 sind vorzugsweise als Flachrohre ausgebildet, wobei zwischen den Flachrohren Wellrippen angeordnet sein können. Alternativ können die Strömungskanalelemente 205 auch einen runden oder plattenförmigen Querschnitt aufweisen. Die Strömungskanalelemente 205 weisen jeweils ein mit dem Fluidsammler 202 fluidverbundenes erstes Längsende 206 auf bzw. der Fluidsammler 202 nimmt die ersten Längsenden 206 der Strömungskanalelemente 205 entlang seiner zum Wärmeübertrager-Netz 204 weisenden ersten Längsseite 208 fluiddicht auf. Entsprechend sind die den ersten Längsenden 206 der Strömungskanalelemente 205 gegenüberliegenden zweiten Längsenden 207 der Strömungskanalelemente 205 jeweils mit dem Umlenkkasten 203 fluidverbunden bzw. der Umlenkkasten 203 nimmt die zweiten Längsenden 207 der Strömungskanalelemente 205 fluiddicht auf. The heat exchanger network 204 has a plurality of flow channel elements arranged parallel to each other and in series 205 on. The flow channel elements 205 are preferably formed as flat tubes, wherein between the Flat tubes corrugated ribs can be arranged. Alternatively, the flow channel elements 205 also have a round or plate-shaped cross-section. The flow channel elements 205 each have one with the fluid collector 202 fluid-connected first longitudinal end 206 on or the fluid collector 202 takes the first longitudinal ends 206 the flow channel elements 205 along its to the heat exchanger network 204 pointing first longitudinal side 208 fluid-tight. Accordingly, the first longitudinal ends 206 the flow channel elements 205 opposite second longitudinal ends 207 the flow channel elements 205 each with the deflection box 203 fluid-connected or the deflection box 203 takes the second longitudinal ends 207 the flow channel elements 205 fluid-tight.
In alternativen Ausführungsformen ist anstelle des Umlenkkastens 203 ein weiterer Fluidsammler 202, auf dessen genauen Aufbau noch eingegangen wird, mit den zweiten Längsenden 207 der Strömungskanalelemente 205 fluidverbunden bzw. ein weiterer Fluidsammler 202 nimmt die zweiten Längsenden 207 der Strömungskanalelemente 205 fluiddicht auf. Alternativ können die Strömungskanalelemente 205 im Bereich ihrer zweiten Längsenden 207 auch eine Umlenkvorrichtung ausbilden, beispielsweise in Form einer U-förmigen Biegung, welche ein in den Strömungskanalelementen 205 vom Fluidsammler 202 aus durch die Strömungskanalelemente 205 strömendes Fluid im Bereich der zweiten Längsenden 207 zurück in Richtung des Fluidsammlers 202 umlenkt. In alternative embodiments, instead of the deflection box 203 another fluid collector 202 , whose detailed structure is still discussed, with the second longitudinal ends 207 the flow channel elements 205 fluidly connected or another fluid collector 202 takes the second longitudinal ends 207 the flow channel elements 205 fluid-tight. Alternatively, the flow channel elements 205 in the area of their second longitudinal ends 207 also form a deflection device, for example in the form of a U-shaped bend, which in the flow channel elements 205 from the fluid collector 202 out through the flow channel elements 205 flowing fluid in the region of the second longitudinal ends 207 back in the direction of the fluid collector 202 deflects.
An einer der ersten Längsseite 208 gegenüberliegenden zweiten Längsseite 209 weist der Fluidsammler 202 eine Einlassöffnung 210 zum Einlassen von Fluid in den Fluidsammler 202 und eine Auslassöffnung 211 zum Auslassen des Fluids aus dem Fluidsammler 202 auf. Alternativ können auch mehr als eine Einlassöffnung 210 und/oder mehr als eine Auslassöffnung 211 sowie weitere Öffnungen am Fluidsammler 202 vorgesehen sein. Im Bereich der Einlassöffnung 210 und/oder der Auslassöffnung 211 können zudem Stutzen und/oder anderweitige Verbindungselemente zur fluiddichten Verbindung des Fluidsammlers 202 mit einem Fluidkreislauf, insbesondere einem Kühlmittelkreislauf, angeordnet sein. Die Einlassöffnung 210 ist benachbart zu einer ersten Stirnseite 212 des Fluidsammlers 202 an der zweiten Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 angeordnet. Die Auslassöffnung 211 ist benachbart zu einer der ersten Stirnseite 212 gegenüberliegenden zweiten Stirnseite 213 des Fluidsammlers 202 an der zweiten Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 angeordnet. In alternativen Ausführungsformen können die Einlassöffnung 210 und die Auslassöffnung 211 auch an den Stirnseiten 212, 213 des Fluidsammlers 202 angeordnet sein. On one of the first longitudinal side 208 opposite second longitudinal side 209 points the fluid collector 202 an inlet opening 210 for introducing fluid into the fluid collector 202 and an outlet opening 211 for discharging the fluid from the fluid collector 202 on. Alternatively, there may be more than one inlet port 210 and / or more than one outlet opening 211 as well as further openings on the fluid collector 202 be provided. In the area of the inlet opening 210 and / or the outlet opening 211 can also nozzle and / or other connection elements for fluid-tight connection of the fluid collector 202 be arranged with a fluid circuit, in particular a coolant circuit. The inlet opening 210 is adjacent to a first end face 212 of the fluid collector 202 on the second longitudinal side 209 of the fluid collector 202 arranged. The outlet opening 211 is adjacent to one of the first end face 212 opposite second end face 213 of the fluid collector 202 on the second longitudinal side 209 of the fluid collector 202 arranged. In alternative embodiments, the inlet opening 210 and the outlet opening 211 also on the front sides 212 . 213 of the fluid collector 202 be arranged.
Der Fluidsammler 202 weist eine erste Trennwand 214 auf, welche den Fluidsammler 202 in einen ersten Strömungsraum 215 und einen zweiten Strömungsraum 216 unterteilt. Die erste Trennwand 214 ist dabei beispielhaft parallel zu den Längsseiten 208, 209 und senkrecht zu den Stirnseiten 212, 213 des Fluidsammlers 202 innerhalb des Fluidsammlers 202 angeordnet. Dabei ist die erste Trennwand 214 im Bereich der beiden Stirnseiten 212, 213 beispielhaft mit der Innenwandung des Fluidsammlers 202 verbunden und/oder einteilig mit der Innenwandung ausgebildet. The fluid collector 202 has a first partition 214 on which the fluid collector 202 in a first flow space 215 and a second flow space 216 divided. The first partition 214 is exemplary parallel to the long sides 208 . 209 and perpendicular to the faces 212 . 213 of the fluid collector 202 within the fluid collector 202 arranged. Here is the first partition 214 in the area of the two end faces 212 . 213 by way of example with the inner wall of the fluid collector 202 connected and / or integrally formed with the inner wall.
Der erste Strömungsraum 215 ist hierbei zwischen der ersten Trennwand 214 und der im Bereich der ersten Längsseite 208 des Fluidsammlers 202 angeordneten Innenwandung des Fluidsammlers 202 angeordnet. Der zweite Strömungsraum 216 ist zwischen der ersten Trennwand 214 und der im Bereich der zweiten Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 angeordneten Innenwandung des Fluidsammlers 202 angeordnet. The first flow space 215 is here between the first partition 214 and in the area of the first longitudinal side 208 of the fluid collector 202 arranged inner wall of the fluid collector 202 arranged. The second flow space 216 is between the first partition 214 and in the area of the second longitudinal side 209 of the fluid collector 202 arranged inner wall of the fluid collector 202 arranged.
Alternativ kann die erste Trennwand 214 auch durch einen im Bereich der zweiten Längsseite 209 angeordneten Wandungsabschnitt des Fluidsammlers 202 ausgebildet sein, wobei auf diesen Wandungsabschnitt im Fertigungsvorgang des Wärmeübertragers 202 ein Kasten oder ein wannenförmiges Wandungselement von außen aufgesetzt wird. Der Kasten oder das wannenförmige Wandungselement werden dabei von außen auf die zweite Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 aufgesetzt und umfangsseitig mit dem an der zweiten Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 angeordneten Wandungsabschnitt stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Alternatively, the first partition 214 also by one in the area of the second longitudinal side 209 arranged wall portion of the fluid collector 202 be formed, wherein this wall section in the manufacturing process of the heat exchanger 202 a box or a tub-shaped wall element is placed from the outside. The box or the tub-shaped wall element are doing from the outside on the second longitudinal side 209 of the fluid collector 202 attached and circumferentially with the on the second longitudinal side 209 of the fluid collector 202 arranged wall portion cohesively and / or positively connected.
Der erste Strömungsraum 215 ist durch eine senkrecht zur ersten Trennwand 214 angeordnete zweite Trennwand 229 in eine Fluideinlasskammer 230 und eine Fluidauslasskammer 231 unterteilt. Dabei kann die zweite Trennwand 229 zwischen den Stirnseiten 212, 213 verlaufend oder zwischen der ersten Längsseite 208 und der ersten Trennwand 214 verlaufend angeordnet sein. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die zweite Trennwand 229 zwischen der ersten Längsseite 208 und der ersten Trennwand 214 verlaufend angeordnet. Dabei ist die von der zweiten Trennwand 229 gebildete Fläche senkrecht zur Längsrichtung L des Fluidsammlers 202 angeordnet und unterteilt den ersten Strömungsraum 215 zu gleich großen Teilen in die Fluideinlasskammer 230 und die Fluidauslasskammer 231. The first flow space 215 is through a perpendicular to the first partition 214 arranged second partition 229 in a fluid inlet chamber 230 and a fluid outlet chamber 231 divided. In this case, the second partition 229 between the front sides 212 . 213 running or between the first longitudinal side 208 and the first partition 214 be arranged running. In the in 3 illustrated embodiment, the second partition 229 between the first longitudinal side 208 and the first partition 214 running arranged. In this case, that of the second partition 229 formed surface perpendicular to the longitudinal direction L of the fluid collector 202 arranged and divides the first flow space 215 to equal parts in the fluid inlet chamber 230 and the fluid outlet chamber 231 ,
Die an der zweiten Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 angeordnete Einlassöffnung 210 weist ein erstes Kanalelement 235 auf, welches parallel zur ersten Stirnseite 212 des Fluidsammlers 202 durch den zweiten Strömungsraum 216 und die erste Trennwand 214 in den Bereich der im ersten Strömungsraum 215 angeordneten Fluideinlasskammer 230 ragt. Die an der zweiten Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 angeordnete Auslassöffnung 211 weist ein zweites Kanalelement 236 auf, welches parallel zur zweiten Stirnseite 213 des Fluidsammlers 202 durch den zweiten Strömungsraum 216 und die erste Trennwand 214 in den Bereich der im ersten Strömungsraum 215 angeordneten Fluidauslasskammer 231 ragt. The on the second long side 209 of the fluid collector 202 arranged inlet opening 210 has a first channel element 235 on, which is parallel to the first end face 212 of the fluid collector 202 through the second flow space 216 and the first partition 214 in the area of the first flow space 215 arranged fluid inlet chamber 230 protrudes. The on the second long side 209 of the fluid collector 202 arranged outlet opening 211 has a second channel element 236 on, which is parallel to the second end face 213 of the fluid collector 202 through the second flow space 216 and the first partition 214 in the area of the first flow space 215 arranged fluid outlet chamber 231 protrudes.
Bei dem durch den Wärmeübertrager 201 zirkulierenden Fluid handelt es sich vorzugsweise um ein Kühlmittel, zum Beispiel Wasser oder ein Wasser-Öl-Gemisch. Das Fluid wird beispielsweise im Bereich eines in 3 nicht weiter dargestellten Verbrennungsmotors durch die Abwärme des Verbrennungsmotors erwärmt und/oder aus einem Speicher für erwärmtes Fluid zum Wärmeübertrager 201 geführt und tritt, dargestellt durch den Pfeil A, durch die Einlassöffnung 210 und das erste Kanalelement 235 in den Fluidsammler 201 bzw. im Bereich der Fluideinlasskammer 230 in den ersten Strömungsraum 215 ein. Anschließend strömt das Fluid, dargestellt durch die mit dem Buchstaben B gekennzeichneten Pfeile durch die im Bereich 217 des Wärmeübertrager-Netzes 204 angeordneten Strömungskanalelemente 205 in den Umlenkkasten 203. In the case of the heat exchanger 201 circulating fluid is preferably a coolant, for example water or a water-oil mixture. The fluid is for example in the range of an in 3 not shown further heated by the waste heat of the internal combustion engine and / or from a storage for heated fluid to the heat exchanger 201 guided and enters, represented by the arrow A, through the inlet opening 210 and the first channel element 235 in the fluid collector 201 or in the region of the fluid inlet chamber 230 in the first flow space 215 one. Subsequently, the fluid, represented by the arrows marked with the letter B, flows through those in the area 217 of the heat exchanger network 204 arranged flow channel elements 205 in the deflection box 203 ,
Die Strömungskanalelemente 205 und die gegebenenfalls zwischen den Strömungskanalelementen 205 angeordneten Wellrippen bilden eine Fläche, die senkrecht zur Luftströmungsrichtung eines das Wärmeübertrager-Netz 204 durchströmenden Luftstroms angeordnet ist. Der Luftstrom wird beispielsweise durch ein Gebläse der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage erzeugt. Der Luftstrom nimmt beim Durchströmen des Wärmeübertrager-Netzes 204 bzw. beim Umströmen der Strömungskanalelemente 205 und der gegebenenfalls vorhandenen Wärmeleitrippen Wärme auf bzw. das in den Strömungskanalelementen 205 strömende Fluid gibt Wärme an den Luftstrom ab. Der erwärmte Luftstrom wird anschließend beispielhaft über Luftkanäle und Klappen in eine Fahrzeugkabine des Kraftfahrzeugs gelenkt. The flow channel elements 205 and optionally between the flow channel elements 205 arranged corrugated fins form an area perpendicular to the air flow direction of the heat exchanger network 204 is arranged through flowing air flow. The air flow is generated for example by a fan of the ventilation, heating or air conditioning. The air flow decreases as it flows through the heat exchanger network 204 or when flowing around the flow channel elements 205 and the optionally present heat-conducting fins heat or in the flow channel elements 205 flowing fluid gives off heat to the airflow. The heated air flow is then directed by way of example via air ducts and flaps in a vehicle cabin of the motor vehicle.
Im Umlenkkasten 203 wird das Fluid entlang der mit dem Buchstaben C markierten Pfeile umgelenkt und strömt entlang der mit dem Buchstaben D markierten Pfeile durch die im Bereich 218 des Wärmeübertrager-Netzes 204 angeordneten Strömungskanalelemente 205 zurück in den Fluidsammler 202 bzw. in die im ersten Strömungsraum 215 des Fluidsammlers 202 angeordnete Fluidauslasskammer 231. Anschließend strömt das während seiner Passage durch das Wärmeübertrager-Netz 204 abgekühlte Fluid durch das zweite Kanalelement 236 und die Auslassöffnung 211 aus dem Fluidsammler 202 bzw. aus der im ersten Strömungsraum 215 angeordneten Fluidauslasskammer 231 heraus und wird beispielsweise in den Bereich des Verbrennungsmotors geleitet, erneut erwärmt und durch die Einlassöffnung 210 und das erste Kanalelement 235 wieder zurück in den Fluidsammler 202 bzw. in die im ersten Strömungsraum 215 des Fluidsammlers 202 angeordnete Fluideintrittskammer 230 geleitet, worauf sich der Fluidkreislauf wiederholt. In the deflection box 203 the fluid is deflected along the arrows marked with the letter C and flows along the arrows marked with the letter D through those in the area 218 of the heat exchanger network 204 arranged flow channel elements 205 back to the fluid collector 202 or in the first flow space 215 of the fluid collector 202 arranged fluid outlet chamber 231 , This then flows through the heat exchanger network during its passage 204 cooled fluid through the second channel element 236 and the outlet opening 211 from the fluid collector 202 or from the first flow space 215 arranged fluid outlet chamber 231 out and is passed, for example, in the area of the internal combustion engine, reheated and through the inlet opening 210 and the first channel element 235 back to the fluid collector 202 or in the first flow space 215 of the fluid collector 202 arranged fluid inlet chamber 230 passed, whereupon the fluid circuit repeats itself.
Bei einem Kraftfahrzeug mit sogenannter Start-Stopp-Automatik oder bei Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, in welchen dieser nur wenig oder gar keine Abwärme erzeugt, kann sich der oben beschriebene Fluidkreislauf stark verlangsamen, wodurch sich der Wärmeübergang vom Fluid auf den Luftstrom verschlechtert oder das Fluid im Bereich des Verbrennungsmotors nicht ausreichend erwärmt wird. Um entsprechende Engpässe zu überbrücken, ist im zweiten Strömungsraum 216 eine elektrische Heizvorrichtung 219 angeordnet. Als Heizvorrichtung 219 kann beispielsweise eine PTC-Heizvorrichtung, eine Induktionsheizvorrichtung oder auch eine Mikrowellenheizvorrichtung vorgesehen sein. Die Heizvorrichtung 219 weist Anschlüsse 220 für ihre elektrische Kontaktierung auf, wird beispielsweise über das Bordstromnetz des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt und ist mittels einer nicht näher dargestellten Steuerungseinheit, etwa über den Bordcomputer des Kraftfahrzeugs, regelbar. In a motor vehicle with so-called automatic start-stop or in operating conditions of the internal combustion engine in which this produces little or no waste heat, the above-described fluid circuit can slow down greatly, whereby the heat transfer from the fluid to the air flow deteriorates or the fluid in the Range of the engine is not heated sufficiently. To bridge corresponding bottlenecks, is in the second flow space 216 an electric heater 219 arranged. As a heater 219 For example, a PTC heater, an induction heater, or a microwave heater may be provided. The heater 219 has connections 220 for their electrical contact, is supplied for example via the on-board power supply system of the motor vehicle with power and by means of a control unit, not shown, for example via the on-board computer of the motor vehicle, controllable.
Die erste Trennwand 214 weist ein zur zweiten Stirnseite 213 des Fluidsammlers 202 weisendes erstes Ende 221 und ein zur ersten Stirnseite 212 weisendes zweites Ende 233 auf. Vorzugsweise im Bereich ihres zweiten Endes 233 weist die erste Trennwand 214 eine Trennwandöffnung 234 auf. In alternativen Ausführungsbeispielen können auch mehr als eine Trennwandöffnung 234 an einem zur Fluideinlasskammer 230 angrenzenden Bereich der ersten Trennwand 114 angeordnet sein. The first partition 214 points to the second end face 213 of the fluid collector 202 pointing first end 221 and one to the first end 212 pointing second end 233 on. Preferably in the region of its second end 233 has the first partition 214 a partition opening 234 on. In alternative embodiments, more than one partition opening may also be used 234 at one to the fluid inlet chamber 230 adjacent area of the first partition 114 be arranged.
An der zweiten Stirnseite 213 des Fluidsammlers 202 bzw. benachbart zum ersten Ende 221 der ersten Trennwand 214 ist eine Fluidpumpe 222 angeordnet. Die Fluidpumpe 222 ist beispielhaft elektrisch betrieben, weist Anschlüsse für ihre elektrische Kontaktierung auf, wird beispielsweise über das Bordstromnetz des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt und ist mittels einer nicht näher dargestellten Steuerungseinheit, etwa über den Bordcomputer des Kraftfahrzeugs, regelbar. At the second end 213 of the fluid collector 202 or adjacent to the first end 221 the first partition 214 is a fluid pump 222 arranged. The fluid pump 222 is exemplified electrically operated, has connections for their electrical contact, is supplied for example via the on-board power supply system of the motor vehicle with power and by means of a control unit, not shown, for example via the on-board computer of the motor vehicle, controllable.
Die Fluidpumpe 222 weist saugseitig einen in den Fluidsammler 202 mündenden Einlass 224 zur Entnahme des Fluids aus dem Fluidsammler 202 auf, mittels welchem Fluid beispielhaft in den Pumpenkörper 225 eingesaugt wird. Darüber hinaus weist die Fluidpumpe 222 einen ebenfalls in den Fluidsammler 202 mündenden druckseitigen Auslass 226 zur Abgabe des Fluids aus dem Pumpenkörper 225 in den Fluidsammler 202 auf. Der Einlass 224 und der Auslass 226 können unterschiedlich gestaltet sein und beispielsweise einen Ansaug- oder Auslassstutzen aufweisen. The fluid pump 222 has a suction in the fluid collector 202 opening inlet 224 for removing the fluid from the fluid collector 202 on, by means of which fluid example in the pump body 225 is sucked in. In addition, the fluid pump points 222 one also in the fluid collector 202 opening discharge outlet 226 to Delivery of the fluid from the pump body 225 in the fluid collector 202 on. The inlet 224 and the outlet 226 can be designed differently and have, for example, an intake or outlet.
Der Einlass 224 der Fluidpumpe 222 mündet benachbart zu einer zur ersten Längsseite 208 des Fluidsammlers 202 weisenden ersten Trennwandseite 227 der ersten Trennwand 214 in die im ersten Strömungsraum 215 angeordnete Fluidauslasskammer 231. Der Auslass 226 der Fluidpumpe 222 mündet benachbart zu einer zur zweiten Längsseite 209 des Fluidsammlers 202 weisenden zweiten Trennwandseite 228 der ersten Trennwand 214 in den zweiten Strömungsraum 216. The inlet 224 the fluid pump 222 opens adjacent to one to the first longitudinal side 208 of the fluid collector 202 facing first partition side 227 the first partition 214 in the first flow space 215 arranged fluid outlet chamber 231 , The outlet 226 the fluid pump 222 opens adjacent to one to the second longitudinal side 209 of the fluid collector 202 facing second partition side 228 the first partition 214 in the second flow space 216 ,
Bei Bedarf, insbesondere wenn das über die Einlassöffnung 210 in den Fluidsammler 202 strömende Fluid für die gewünschte Heizleistung der Belüftungs-, Heizungs- oder Klimaanlage nicht ausreichend erwärmt ist und/oder der Fluidmassenstrom in unerwünschtem Maße absinkt/absinken, kann die Fluidpumpe 222 Fluid aus dem ersten Strömungsraum 215 bzw. der Fluidauslasskammer 231 an der ersten Trennwand 214 vorbei in den zweiten Strömungsraum 216 pumpen und auf diese Weise innerhalb des Wärmeübertragers 201 einen Fluidkreislauf antreiben. Dabei strömt das im zweiten Strömungsraum 216 von der Heizvorrichtung 219 erwärmte Fluid durch die zumindest eine Trennwandöffnung 234 in die Fluideinlasskammer 230. If necessary, especially if that via the inlet opening 210 in the fluid collector 202 flowing fluid for the desired heating power of the ventilation, heating or air conditioning is not sufficiently heated and / or the fluid mass flow drops / falls to an undesirable extent, the fluid pump 222 Fluid from the first flow space 215 or the fluid outlet chamber 231 on the first partition 214 over in the second flow space 216 Pump and in this way within the heat exchanger 201 drive a fluid circuit. This flows in the second flow space 216 from the heater 219 heated fluid through the at least one partition wall opening 234 into the fluid inlet chamber 230 ,
Von der Fluideinlasskammer 230 aus strömt das von der Heizvorrichtung 219 erwärmte Fluid durch die im Bereich 217 des Wärmeübertrager-Netzes 204 angeordneten Strömungskanalelemente 205 zum Umlenkkasten 203 und von dort durch die im Bereich 218 des Wärmeübertrager-Netzes 204 angeordneten Strömungskanalelemente 205 in die Fluidauslasskammer 231. From the fluid inlet chamber 230 from that flows from the heater 219 heated fluid through in the area 217 of the heat exchanger network 204 arranged flow channel elements 205 to the deflection box 203 and from there by those in the area 218 of the heat exchanger network 204 arranged flow channel elements 205 into the fluid outlet chamber 231 ,
Aus der Fluidauslasskammer 231 wird das Fluid erneut von der Fluidpumpe 222 angesaugt und in den zweiten Strömungsraum 216 gepumpt. Dort wird das Fluid von der Heizvorrichtung 219 erneut erwärmt, strömt durch den von der Fluidpumpe 222 im zweiten Strömungsraum 216 erzeugten Druck durch die Trennwandöffnung 234 in die Fluideinlasskammer 230, worauf sich der beschriebene interne Fluidkreislauf wiederholt. From the fluid outlet chamber 231 the fluid is again from the fluid pump 222 sucked and into the second flow space 216 pumped. There, the fluid from the heater 219 reheated, flows through the fluid pump 222 in the second flow space 216 generated pressure through the partition wall opening 234 into the fluid inlet chamber 230 whereupon the described internal fluid circuit repeats.
Im Bereich der Einlassöffnung 210 und/oder im Bereich der Auslassöffnung 211 des Fluidsammlers 202 können mittels einer Steuerungseinheit regelbare Sperrventile zur regelbaren Sperrung der Einlassöffnung 210 und/oder der Auslassöffnung 211 angeordnet sein. Hierdurch lässt sich der von der Fluidpumpe 222 innerhalb des Wärmeübertragers 201 angetriebene interne Fluidkreislauf von einem in den Bereich des Verbrennungsmotors reichenden Fluidkreislauf trennen. Dies führt zu einer größeren Energieeffizienz, da das im Fluidsammler 202 durch die Heizvorrichtung 219 erwärmte Fluid im Fluidsammler 202 gespeichert wird und nicht durch die Auslassöffnung 211 des Fluidsammlers 202 ausströmen kann. Der zweite Strömungsraum 216 fungiert dadurch zusätzlich als Speicher für erwärmtes Fluid, wodurch sich die Reaktionszeit des Wärmeübertragers 201 auf das Eintreten eines zusätzlichen Bedarfs an erwärmtem Fluid deutlich erhöht. In the area of the inlet opening 210 and / or in the region of the outlet opening 211 of the fluid collector 202 can by means of a control unit controllable check valves for controllable blocking of the inlet opening 210 and / or the outlet opening 211 be arranged. This makes it possible for the fluid pump 222 within the heat exchanger 201 disconnect driven internal fluid circuit from a fluid circuit extending into the area of the internal combustion engine. This leads to greater energy efficiency, as in the fluid collector 202 through the heater 219 heated fluid in the fluid collector 202 is stored and not through the outlet opening 211 of the fluid collector 202 can flow out. The second flow space 216 This also acts as a storage for heated fluid, which increases the reaction time of the heat exchanger 201 significantly increased upon the occurrence of an additional need for heated fluid.
Die Heizvorrichtung 219 kann somit innerhalb des zweiten Strömungsraums 216 das Fluid auf eine gewünschte Temperatur erwärmen und auf diese Weise den Wärmeübertrager 201, unabhängig von der Bereitstellung von Abwärme durch den Verbrennungsmotor oder einen außerhalb des Wärmeübertragers 201 angeordneten Wärmespeicher, mit erwärmtem Fluid versorgen. The heater 219 can thus within the second flow space 216 heat the fluid to a desired temperature and in this way the heat exchanger 201 , regardless of the provision of waste heat by the internal combustion engine or one outside the heat exchanger 201 arranged heat accumulator, provide with heated fluid.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10231834 A1 [0004] DE 10231834 A1 [0004]