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DE1655069A1 - Waermeaustauscher fuer die Heizung und Kuehlung von Fahrzeugen - Google Patents

Waermeaustauscher fuer die Heizung und Kuehlung von Fahrzeugen

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Publication number
DE1655069A1
DE1655069A1 DE19671655069 DE1655069A DE1655069A1 DE 1655069 A1 DE1655069 A1 DE 1655069A1 DE 19671655069 DE19671655069 DE 19671655069 DE 1655069 A DE1655069 A DE 1655069A DE 1655069 A1 DE1655069 A1 DE 1655069A1
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DE
Germany
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exchanger
circulation
warm
lines
cold
Prior art date
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Application number
DE19671655069
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English (en)
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Andre Chartet
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Chausson Usines SA
Original Assignee
Chausson Usines SA
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Description

67/8 1735· F SOCISiEEg7ANONYME DES USINES OHAUSSON
Wärmeaustauscher für die Heizung und Kühlung von Fahrzeugen. Priorität : Prankreich, vom 10. März 1967
Die Erfindung betrifft die Wärmeaustauscher zur Klimatisierung von Fahrzeugen, d.h. zur Heizung und Kühlung des Passagierraums dieser Fahrzeuge.
Die Erfindung betrifft insbesondere solche Austauscher, welche eine längliche Form haben und quer zu der Längsachse des Fahrzeugs angeordnet sind, wobei jedoch trotzdem die Wärmediffusion gleichmässig längs des ganzen Austauschers gewährleistet sein soll.
Die Erfindung betrifft im besonderen noch eine Anordnung, welche ermöglicht, mit einem einzigen Austauscher ausser einer gleichmässigen Diffusion der Wärme oder der Kälte längs des Austauschers zu erreichen, dass bei Benutzung des
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BAD ORfGtNAL
Austauschers zur Heizung des Passagierraums der untere Abschnitt desselben bevorzugt gegenüber dem oberen Abschnitt geheizt wird, oder anders ausgedruckt, dass ein warmer Luftstrom mehr auf die Püsse der Passagiere als gegen ihren Kopf geblasen wird, wodurch der Komfort verbessert wird. Gleichzeitig gestattet auch der erfindungsgemässe Wärmeaustauscher, die Kältediffusion bei Benutzung als Kuhlelement so zu regeln, dass die kältere luft mehr auf den Kopf der Passagiere als auf ihre Fusse gerichtet wird, was ebenfalls den Komfort verbessert.
Die erfindungsgemasse Ausbildung gestattet, nach Belieben als Heizmittel eine Flüssigkeit oder einen zu kondensierenden Dampf und als Kuhlmittel eine vorgekühlte Flüssigkeit oder eine entspannte flüchtige Flüssigkeit, z.B. ein Kältemittel, zu benutzen.
Erfindungsgemass hat der Austauscher eine längliche Form und erstreckt sich quer zu dem Fahrzeug über den grassten Teil der Breite desselben, und zwar vorzugsweise in der Gegend seines Instrumentenbretts, und weist wenigstens eine Leitung für den Umlauf eines warmen Stromungsmittels und wenigstens eine Leitung für den Umlauf eines kalten Strömungsmittel s auf, welche wahlweise in Umlauf gesetzt werden können» wobei diese Leitungen mit Bippen oder anderen gemeinsamen Elementen zur Diffusion der Wärme kombiniert sind, welche so angeordnet sind, dass der Austauscher von zwei senkrecht zu der Richtung der Leitungen gerichteten Luftströmen durchströmt wird, welche in verschiedener Weise so erwärmt werden, dass der auf die Fasse der Passagiere geblasene Luftstrom wärmer als der auf den Kopf derselben geblasene ist.
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BAD ORIGlNAU
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.
Pig· 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen Wärmeaustauscherβ.
Pig· 2 ist ein Querschnitt eines erfindungsgemSssen Wärmeaustauschers der in Pig. 1 dargestellten Art in grosser em Maßstab.
Pig. 3 und 4 sind der Pig. 2 ahnliche Querschnitte anderer Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung.
In Pig. 1 ist ein Wärmeaustauscher grosser Länge dargestellt, welcher zur Benutzung in einem Kraftfahrzeug bestimmt ist, in welchem er z.B. senkrecht zu der Längsachse desselben in dem Abschnitt desselben angeordnet ist, welcher in der Nahe der Schnittstelle zwischen der Motorhaube und dem Instrumentenbrett liegt, wobei das Fahrzeug zur Aufnahme dieses Austauschers ausgebildet ist und hierfür z.B. ein Gehäuse aufweist, in welchem die Aussenluft entweder durch den dynamischen Druck umgewälzt wird, wenn das Fahrzeug fährt, oder durch einen Ventilator oder eine Turbine.
Es ist auch möglich, die Ausbildung so zu treffen, dass die Luft des Passagierraums des Fahrzeugs wieder in dieses Gehäuse durch einen Satz von entsprechenden Klappen zurückgeleitet wird, wie dies bereits bei Fahrzeugen der Fall ist.
Der erfindungsgemässe Austauscher besitzt zwei Rohre oder Rohrgruppen a und t>, welche mit Rippen £ kombiniert sind, welche auf beiden Seiten von Seitenteilen Jl, e. überdeckt werden, welche die Luft leiten, welche den Austauscher durchströmen soll, und zwar in Fig. 1 in einer zu der Zeichen-
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BAD
ebene senkrechten Richtung. Die Rohre and die Rippen können auf ganz verschiedene Weise ausgeführt werden, wofür Fig· 2 bis 4- einige Möglichkeiten zeigen. Ebenso können die Seitenteile d und e gegebenenfalls unmittelbar durch die Rippen gebildet werden, deren Enden so geformt sind, dass sie miteinander in Berührung koaanen, diese Seitenteile können jedoch auch aufgesetzt sein, wobei sie dann durch einen Metallstreifen oder einen Streifen aus einem beliebigen Werkstoff gebildet werden, welcher einfach angeklebt oder auf andere Weise befestigt wird. In zahlreichen Fallen ist es übrigens zweckmässig, einen Streifen aus einem schlecht wärmeleitenden Werkstoff zu benutzen. z.B. Kunststoff, damit die von den Rohren und den Rippen abgegebenen Warme- oder Kalteeinheiten nicht durch die Seitenteile d_ und et auf die Umgebung übertragen werden.
Wie bereits ausgeführt, soll erfindungsgemäss der Austauscher gleichzeitig als Luftheizung und als Kühler und gegebenenfalls auch als Kälteverdampfer arbeiten. Hierfür sind verschiedene Losungen in Pig. 2 bis 4 dargestellt.
Gemäss Pig. 2 enthalten die Rippen £ mehrere Rohrschichten, z.B. drei Schichten 1, 2, 3» deren jede z.B. drei Rohre 4, 5, 6, 4a, 5a, 6a, 4b, 5b, 6jb enthält. Wie auf der Zeichnung dargestellt, ist der Austauscher einer öffnung 7 gegenüber angeordnet, welche in einer Tafel 8 vorgesehen ist, mit welcher der Austauscher durch eine nachgiebige Dichtung 9 verbunden ist, welche die Abdichtung zwischen der Tafel und den Seitenteilen jl und £ herstellt. Die Rohre einer jeden Schicht sind miteinander an ihren Enden, vorzugsweise ausserhalb der Rippen £, durch gebogene Abschnitte 10 und 11 verbunden, damit
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BAD ORtOfNAt
das jede Bohr schicht durchströmende Strömungsmittel alle Bohre dieser Schicht durchströmt» wodurch bei beliebiger Eingangsund Ausgangs temperatur des ixt Jeder Rohr schicht strömenden StrHmungsmittels die Temperatur der Kippen über die ganze Bange des Austauschers vergleichmassig -wird· Hierdurch wird sichergestellt, dass tfcee die !Passagiere sowie der Fahrer des Fahrzeugs einen warmen oder kalten Luftstrom mit gleicher Temperatur empfangen«
Gemass Fig· 2 sind beiderseits des Austauschers, oder wenigstens an dem in der durch die Pfeile f, und f^ dargestellten Stromungssinn der den Austauscher durchströmenden luft stromungsabwarts liegenden Abschnitt desselben Wände 12 und 12a angeordnet. Me in Richtung der Pfeile f^ stromende Luft wird dem oberen Abschnitt des Passagierraums des Fahrzeugs zugeführt, um entweder auf die Windschutzscheibe oder durch Luftdusen auf den Kopf des Fahrers und der Passagiere geblasen zu werden. Die in Richtung der Pfeile f« strömende Luft wird dagegen dem unteren Abschnitt des Passagierraums des Fahrzeugs zugeführt und auf die Pub se des Fahrers und der Passagiere geblasen.
Die Schichten 2 und 3 werden vorzugsweise von dem warmen Stromungsmittel durchströmt, dessen Stromungsmenge durch Hähne 14 und 15 regelbar ist, wahrend die Schicht 1 von dem kalten Stromungsmittel durchströmt wird, dessen Stromungsmenge durch einen Hahn 16 geregelt wird. Wenn das kalte Stromungsmittel durch ein entspanntes Kältemittel gebildet wird, kann der Hahn 16 durch einen Druckminderer ersetzt werden. Das in den Rohren der Schichten 2 und 3 strömende Strömungsmittel
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kann beliebig eine warme Flüssigkeit, welche zur Kühlung des Motors gedient hat, oder ein warmes Kältemittel sein» welches kondensiert werden soll· Ss ist auch möglich» eise der Schichten 2 oder 3 durch die warme Flüssigkeit, welche den Motor gekühlt hat, ttad die andere Schicht durch das xtt kondensierende Kältemittel durchströmen zu lassen»
Es hat sich gezeigt, dass die Schichten 2 und 3 zweckmassig für den Umlauf des warmen QtrSeungsmittels benutzt werden, da dann der untere feil der Rippen bevorzugt erwärmt wird, so dass die in der Richtung der Pfeile f« geleitete Luft in jedem Fall die wärmere Luft ist, was dem besten Komfort der Passagiere entspricht, insbesondere wenn die Aussentemperatur nicht sehr niedrig ist und eine geringe Menge an warmem Stromungsmittel durch die Schichten 3 und 2 oder nur durch eine derselben geschickt wird· Wenn dagegen gekohlte Luft in das Innere des Fahrzeugs geblasen werden soll, ist es^zweckmassig, dass sie vorzugsweise auf die Kopfe der Passagiere geblasen wird, um das Erfrischungegefuhl zu erhöhen.
Fig« 3 zeigt eine vereinfachte Ausführung, bei welcher fur den Umlauf d es warmen Stromungamittels zwei Rohre 17f 17,a benutzt werden, welche durch einen gebogenen, in Bezug auf die Rippen £ diagonal angeordneten Teil 18 verbunden sind. Ebenso werden fur den Umlauf des kalten Stromungsmittels zwei Rohre 19 und 19ja benutzt, welche ebenso durch einen gebogenen feil 20 verbunden sind, welcher wie bei den Rohren 17» 17a, diagonal in Bezug auf die Rippen angeordnet ist. Ferner sind die Rippen la ihrem mittleren Abschnitt mit Abstandsgliedern 21 versehen, welche mit den Wänden 12, 12a in einer Flucht
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liegen. Ferner ist es zweckaassig, dass die Abstandsglieder 21 aus Durchrissen 22 abgebogen sind, welche in dem Seil der Rippe vorgesehen sind, durch welchen die oberen Rohre 17& und 19 gehen, damit dieser !Teil gegebenenfalls hinsichtlich des Wärmeaustausche weniger wirksam ist·
Wie auf der Zeichnung dargestellt, bilden die Durchrisse 22 einen Schirm, welcher zum Seil die Wärmeübertragung von einem Abschnitt der Rippe auf den anderen verhindert, und die Abstandsglieder 21 dienen ausser zur Aufrechterhaltung des Abstands zwischen den Rippen als Leltwande für die Luft, welche auf dem Weg der Pfeile f., oder der Pfeile f2 strömen soll·
Bei dieser Ausfuhrung ist es sweekmässig, dass
das warme Stromungsmittel durch das Rohr 17 zugeführt wird und durch das Rohr 17a austritt, wobei die Menge des warmen Stromungsmittels durch einen Hahn 23 geregelt wird. Es ist dann der untere Abschnitt der Rippen , welcher bevorzugt geheizt wird, insbesondere bei geringen Strömungsmengen des warmen Stromungsmittels, und die Temperaturdifferenz zwischen den Rippen an dem einen und dem anderen Ende des Austauschers ist gering, da in der Nähe des Eingangs des Rohres 17 eine grSssere Wärmemenge aus dem unteren Abschnitt in den oberen Abschnitt der Rippe durch die unvollkommene Schranke gelangen kann, welche die Durchrisse 22 bilden, da bei diesen Rippen das in dem Rohr 17a strömende Strömungsmittel starker als das in dem gleichen Rohr 17 strömende Strömungsmittel gekühlt wird, selbst in der Nähe des gebogenen Seils 18. Bei dem kalten Stromungsmittel, welches die Rohre 19, 19a durchströmen soll, ist es
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dagegen zweckm&ssig, es zunächst durch das Rohr 19 und hierauf durch das Rohr 19a zu leiten. Bei Benutzung des Austauschers zur Heizung des Passagierraums des Fahrzeugs ist es dann die in Richtung der Pfeile f^ strömende Luft, welche stärker geheizt wird» während es bei Benutzung des Austauschers zur Kühlung des Passagierraums des Fahrzeugs die in Richtung der Pfeile f, strömende luft ist, welche stärker gekühlt wird.
Gemäss Fig. 3 ist die Trennwand 12 noch in der durch den Pfeil f, angegebene Richtung beweglich gemacht, um gewünschtenfalls die in Richtung der Pfeile f, oder fg strömende Luftmenge in weiten Grenzen verändern zu können.
In Fig. 4 ist der Austauscher noch anders ausgebildet, wobei die Rippen e einen von einem Rand ausgehenden, von einem Kragen 25 eingefassten Ausschnitt 24- und von dem anderen Rand ausgehende, von Kragen 27 eingefasste Ausschnitte aufweisen. Der Ausschnitt 24 ist in dem mittleren Abschnitt der Rippe der Trennwand 12 gegenüber vorgesehen, während die Ausschnitte 26 in den Zonen 28 bzw. 28a der Rippe gebildet sind, welche beiderseits des Ausschnitts 24 liegen. In den Ausschnitten 24 der Rippe ist ein flaches Rohr 30 angeordnet, welches innen mit einem Verteiler 31 versehen ist, welcher das Innere des Rohrs in drei Abteilungen 32, 33 und 34 unterteilt. Die Abteilung 32 dient dazu, das warme Strömungsmittel bevorzugt auf die Abteilung 33 und weniger stark auf die Abteilung 34 zu verteilen. Die Abteilungen 33 und 34 werden dann von verschiedenen StrSmungsnittelMengen durchströmt, und die Verteilung dee Stromungsmittels wird auf die ganze Lange dieser Abteilungen aufrechterhalten, damit die Warmediffusion längs des ganzen
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Austauschers gleiehmässig ist. Ba die Abteilung 33 von einer grösseren Menge des warmen Stramungsmittels durchflossen wird, ist die Zone 28a der Hippe stärker geheizt als die Zone 28, so dass die in Richtung des Pfeils f« stromende Luft starker als die längs des Pfeils 3^. strömende luft erwärmt wird. Die Isolation der beiden Zonen 28, 28a wird noch dadurch verbessert, dass stromungsaufwärts von dem Rohr 30 ein Ansatz 35 vorgesehen wird, welcher unter Ausgang von einem in der Zone 28 ausgeschnittenen Durchriss 36 gebildet ist. Zur Regelung der Strömungsmenge in dem Bohr 30 ist ein Hein η 37 z.B. strämungsaufwSrts von diesem Rohr angeordnet.
Die in den Zonen 28 und 28a vorgesehenen Ausschnitte 26 dienen zur Aufnahme von Rohren 38, welche ebenfalls flach sein können, wie dargestellt, und von dem kalten Strömungsmittel durchströmt werden sollen. Diese Rohre werden vorzugsweise, obwohl dies nicht immer erforderlich ist, zweckmassig über zwei getrennte Hähne 39 und 40 gespeist.
Durch diese Anordnung kann mit dem kalten Strömungsmittel die eine oder die andere der Zonen 28, 28a der Rippen bevorzugt gekühlt werden, so dass auch die !Temperatur der in Richtung der Pfeile f, und fg strömenden KuhlluftstrSme getrennt geregelt werden kann.
Bei der Ausführung gemäss Pig. 4 kann es zweckmassig sein, die Trennwand 12 in der Richtung des Pfeils f-j beweglich zu machen und ausserdem zur Verbesserung der Wärmediffusion aus den Rippen £ Jalousien oder andere Ablenker 41 in den Zonen 28, 28a in dem durch die Pfeile f, und f« dargestellten Strömungssinn strömungsabwärts von den Ausschnitten
27 anzuordnen.
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Claims (10)

Pat entanspruohe
1.) Wärmeaustauscher zur Erwärmung und Kühlung eines fahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass er eine längliche Porm hat und sich in der Querrichtung des Fahrzeugs über den grossten Teil der Breite desselben, vorzugsweise in der Zone des Instrumentenbrettes desselben, erstreckt und wenigstens eine Leitung (3) für den Umlauf eines warmen Strömungsmittels und wenigstens eine Leitung (l) fur den Umlauf eines kalten Stromungsmittels aufweist, welche selektiv eingeschaltet werden können, wobei diese Leitungen mit Hippen (o) oder anderen gemeinsamen Warmediffusionsgliedern kombiniert sind, welche so angeordnet sind, dass der Austauscher von zwei zu der Richtung der Leitungen senkrechten Luftströmen (f-^ und fg) durchströmt wird, welche in verschiedener Weiee so -^-4Ir:s* werden, dass der auf die Puese der Fassagiere geblasene Luftstrom wärmer als der auf die Köpfe derselben geblasene Luftstrom ist.
2») Austauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen fur den Umlauf des warmen und des kalten Stromungsmittels so angeordnet sind, dass die Diffusion der Warme oder der Kalte über die ganze Lange des Austauschers praktisch gleichmassig ist.
3.) Austauscher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen für den Umlauf des warmen und des kalten Strömungsmittels mit Hahnen zur Regelung der Durchflussmenge dieser Stromungsmittel kombiniert sind·
4·) Austauscher nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Austauscher mit wenigstens einer Trennwand (12) kombiniert ist, welche in der Richtung der ihn
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durchströmenden Luftströme in seinem stromungsabwarts liegenden Abschnitt angeordnet ist, und waagerecht in dem mittleren Abschnitt einer Öffnung (7) liegt, vor welcher der Austauscher angeordnet ist·
5.) Austauscher nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere und die untere Seite des Austauschers mit die ihn durchströmende luft leitenden Seitenteilen (d, e) versehen sind«
6.) Austauscher nach Anspruch 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt der Hippen des Austauschers über wenigstens einen Teil seiner Lange Durchrisse (36) aufweist, welche eine teilweise thermische Schranke abgrenzen, welche die Hippen in zwei thermisch getrennte Zonen (28, 28a) unterteilt.
7·) Austauscher nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die strömung8abwärts von dem Austauscher angeordnete Trennwand (12) zur Regelung der Stromungsmenge der beiderseits ihrer beiden Seiten strömenden Luftstrome längs des Austauschers verschieblich ist.
8.) Austauscher nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen fur den Umlauf des warmen und des kalten Stromungsmittels durch in übereinanderliegenden Schichten (1, 2, 3) angeordnete Rohre gebildet werden.
9.) Austauscher nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen fur den Umlauf des warmen und des kalten Stromungsmittels je durch wenigstens zwei Leitungen (17, 19) gebildet werden, welche durch die Hippen (c,) in diagonaler Anordnung treten, wobei der Umlauf des warmen
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Stromungsmittels aus dem am tiefsten liegenden Rohr (17) zu dem am höchsten liegenden Rohr (17a.) und der Umlauf des kalten Stromungsmittels von dem am höchsten liegenden Rohr (19) zu dem am tiefsten liegenden Rohr (19.a) erfolgt.
10.) Austauscher nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (30) für den Umlauf des warmen Strömungsmittels innen ein Verteilungsglied (31) aufweist, welches diese Leitung in drei Abteilungen unterteilt, nämlich eine mittlere Verteilungsabteilung (32), eine Abteilung (33) für den bevorzugten Umlauf in dem unteren Abschnitt der Leitung, und eine dritte Abteilung (34) für den geringeren Umlauf in dem oberen Abschnitt der Leitung, wobei diese Leitung etwa in dem mittleren Abschnitt der Rippen (c,) angeordnet ist, wobei Leitungen (38) für den Umlauf des kalten Stromungsmittels in beiderseits der Leitung (30) für den Umlauf des warmen Strömungsini ttels liegenden Zonen (28, 28a) der Rippe angeordnet sind.
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Lee rse 11 e
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