Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper, für eine Klimaanlage

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Heizkörper, für eine Klimaanlage mit Flachrohren (20), die in einer Richtung von Kühlmittel durchströmt werden und zwischen denen Luftleiteinrichtungen angeordnet sind, die von Luft oder einem anderen Medium umströmt werden.
Um einen Wärmeübertrager zu schaffen, der eine höhere Heizleistung aufweist als herkömmliche einfach durchströmte Wärmeübertrager, weisen die Flachrohre (20) eine lichte innere Rohrweite von mehr als 1,2 mm und Einprägungen (26-29) auf, die sich in den Innenraum der Flachrohre erstrecken.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Heizkörper, für eine Klimaanlage mit Flachrohren, die in einer Richtung von Kühlmittel durchströmt werden und zwischen denen Luftleiteinrichtungen angeordnet sind, die von Luft oder einem anderen Medium umströmt werden.

[0002] Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 101 27 084 A1 ist ein Wärmeübertrager für Kraftfahrzeuge bekannt, der eine Vielzahl von Flachrohren umfasst, die von einem flüssigen Kühlmedium durchströmbar sind. Zwischen den Flachrohren sind von Umgebungsluft oder anderen Medien beaufschlagbare Wellrippen angeordnet, wobei die Flachrohre auf wenigstens einer ihrer Flachseiten nach innen gerichtete Einprägungen aufweisen. Herkömmliche Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper, für Klimaanlagen sind meist mit Umlenkungen ausgestattet, so dass sie mehrfach durchströmt werden. Bei manchen Anlagekonzepten, die zum Beispiel einen unten angeordneten Kühlmitteleintritt und einen oben angeordneten Kühlmittelaustritt aufweisen, sind einfach durchströmte Wärmeübertrager vorzuziehen, da sich aufgrund der einfachen Durchströmung eine natürliche Schichtung einstellt. Allerdings ist die Heizleistung bei einfach durchströmten Wärmeübertragern, insbesondere Heizkörpern, im Vergleich zu Wärmeübertragern mit einer oder mehreren Umlenkungen des Kühlmittels bei gleicher Rohrgeometrie eher gering.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Heizkörper, für eine Klimaanlage, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der eine höhere Heizleistung aufweist als herkömmliche einfach durchströmte Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper.

[0004] Die Aufgabe ist bei einem Wärmeübertrager, insbesondere einem Heizkörper, für eine Klimaanlage mit Flachrohren, die in einer Richtung von Kühlmittel durchströmt werden und zwischen denen Luftleiteinrichtungen angeordnet sind, die von Luft oder einem anderen Medium umströmt werden, dadurch gelöst, dass die Flachrohre eine lichte innere Rohrweite von mehr als 1,2 mm und Einprägungen aufweisen, die sich in den Innenraum der Flachrohre erstrecken. Als lichte innere Rohrweite wird die Höhe des Innenraums eines Flachrohrs bezeichnet. Die vorliegende Erfindung schafft entgegen von üblichen Auslegungsregeln und Vorurteilen einen Kompromiss zwischen der Forderung nach einer hohen Heizleistung und dem Ziel, den kühlmittelseitigen Druckabfall möglich klein zu halten. Die relativ große lichte innere Rohrweite führt zu einem relativ kleinen Druckabfall auf der Kühlmittelseite, aber auch zu geringerer Heizleistung. Dieser Nachteil kann jedoch durch die partiellen Einprägungen, die auch als Winglets bezeichnet werden, behoben werden. Durch die Einprägungen wird der Wärmeübergang auf der Kühlmittelseite verbessert, wobei der kühlmittelseitige Druckabfall bei geeigneter Geometrie der Einprägungen nicht oder nur moderat ansteigt.

[0005] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen eine Tiefe von 0,1 bis 0,4 mm aufweisen. Diese Werte haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.

[0006] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre eine lichte innere Rohrweite von 1,3 bis 1,5 mm aufweisen. Vorzugsweise haben die Flachrohre eine lichte Rohrweite von 1,38 mm. Dabei sind übliche, herstellungsbedingte Toleranzen zu berücksichtigen.

[0007] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen von länglichen Vertiefungen gebildet werden, die auf jeweils einer Flachseite der Flachrohre vorgesehen sind.

[0008] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen von länglichen Vertiefungen gebildet werden, die jeweils auf beiden Flachseiten der Flachrohre vorgesehen sind. Damit wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die besten Resultate erzielt.

[0009] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Wärmeübertragers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen noppenartig ausgebildet sind. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Kombination von länglichen mit noppenartigen Einprägungen auf beiden Flachseiten der Flachrohre erwiesen.

[0010] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:

Figur 1

einen erfindungsgemäßen Wärmeübertrager in der Draufsicht;

Figur 2

eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Flachrohrs mit Einprägungen und

Figur 3

neun Ausführungsbeispiele von Flachrohren in der Draufsicht.

[0011] In Figur 1 ist ein Wärmeübertrager 1 in der Draufsicht dargestellt. Bei dem Wärmeübertrager 1 handelt es sich um einen Heizkörper einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Der Wärmeübertrager 1 umfasst einen unteren Sammelkasten 4, der mit einem Eintrittsstutzen 5 ausgestattet ist, durch den, wie durch einen Pfeil 6 angedeutet ist, Kühlmittel in den Wärmeübertrager 1 eintritt. Des Weiteren weist der Wärmeübertrager 1 einen oberen Sammelkasten 7 auf, der mit einem Austrittsstutzen 8 ausgestattet ist, durch den, wie durch einen Pfeil 10 angedeutet ist, das Kühlmittel aus dem Wärmeübertrager 1 austritt. Die beiden Sammelkästen 4, 7 sind durch eine Vielzahl von Flachrohren miteinander verbunden, die in Richtung eines Pfeils 14 einfach von dem Kühlmittel durchströmt werden. Zwischen jeweils zwei Flachrohren ist ein Zwischenraum vorgesehen, in dem eine Luftleiteinrichtung, insbesondere eine Wellrippe angeordnet ist. Die Luftleiteinrichtungen zwischen den Flachrohren werden senkrecht zur Zeichenebene der Figur 1 von einem Medium, insbesondere von Umgebungsluft, durchströmt.

[0012] In Figur 2 ist ein Abschnitt eines Flachrohrs 20 des in Figur 1 dargestellten Wärmeübertragers perspektivisch dargestellt. Das Flachrohr 20 weist in der Mitte eine in Längsrichtung verlaufende Sicke 22 auf, die dazu dient, dem Flachrohr 20 eine größere Steifigkeit zu verleihen. Wegen der Sicke 22 wird das Flachrohr 20 auch als Sickenrohr bezeichnet. Das Flachrohr 20 umfasst eine obere Flachseite 24 und eine untere Flachseite 25. Die beiden Flachseiten 24, 25 sind mit einer Vielzahl von länglichen Vertiefungen 26 bis 29 versehen.

[0013] Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden hauptsächlich Flachrohre mit den Außenabmessungen 26,0 x 1,9 x 0,26 mm³ verwendet. Diese Flachrohre weisen eine lichte innere Rohrweite von 1,38 mm auf. Die Höhe der Einprägungen liegt im Bereich von 0,1 bis 0,4 mm. Durch die Höhe der Einprägungen kann der Wärmeübergang auf der Kühlmittelseite variiert werden, bis ein gewünschtes Leistungsresultat erzielt wird.

[0014] In Figur 3 sind neun verschiedene rechteckförmige Abschnitte gezeigt, die jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Flachrohrs in der Draufsicht darstellen. In durchgezogenen Linien sind verschiedene Einprägungen in der sichtbaren Flachseite des jeweiligen Flachrohrs dargestellt. Mit gestrichelten Linien sind Einprägungen in der darunter angeordneten Flachseite des jeweiligen Flachrohrs angedeutet.

[0015] Das Flachrohr 31 umfasst mehrere Einprägungen 41, 42, die jeweils paarweise V-förmig zueinander angeordnet sind. In der nicht sichtbaren Flachseite des Flachrohrs 31 sind ebenfalls Einprägungen 44, 45 ausgebildet, die sich mit den Einprägungen 41, 42 zu einer Raute ergänzen. Die Flachrohre 32 und 33 zeigen weitere V-förmige beziehungsweise rautenförmige Anordnungen von länglichen Einprägungen. Die Flachrohre 34 und 36 zeigen X-förmige Anordnungen von Einprägungen mit den beiden Flachseiten des jeweiligen Flachrohrs. Das Flachrohr 35 weist wiederum V-förmig angeordnete Einprägungen auf. Das Flachrohr 37 ist identisch zu dem Flachrohr 31 ausgebildet. Die Flachrohre 38 und 39 weisen zusätzlich zu länglichen Einprägungen beziehungsweise Vertiefungen, wie sie in 31 und 37 gezeigt sind, noch noppenartige Einprägungen 51 bis 54 auf. Die Flachrohre 31 bis 39 werden jeweils von unten nach oben durchströmt.

Ansprüche

1. Wärmeübertrager, insbesondere Heizkörper, für eine Klimaanlage mit Flachrohren (20;31-39), die in einer Richtung von Kühlmittel durchströmt werden und zwischen denen Luftleiteinrichtungen angeordnet sind, die von Luft oder einem anderen Medium umströmt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (20;31-39) eine lichte innere Rohrweite von mehr als 1,2 mm und Einprägungen (26-29;41-45,51-54) aufweisen, die sich in den Innenraum der Flachrohre erstrecken.

2. Wärmeübertrager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen (26-29;41-45,51-54) eine Tiefe von 0,1 bis 0,4 mm aufweisen.

3. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (20;31-39) eine lichte innere Rohrweite von weniger als 1,8 mm aufweisen.

4. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachrohre (20;31-39) eine lichte innere Rohrweite von 1,3 bis 1,5 mm aufweisen.

5. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen von länglichen Vertiefungen gebildet werden, die auf jeweils einer Flachseite der Flachrohre vorgesehen sind.

6. Wärmeübertrager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen (26-29;41-45) von länglichen Vertiefungen gebildet werden, die jeweils auf beiden Flachseiten der Flachrohre vorgesehen sind.

7. Wärmeübertrager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen (51-54) noppenartig ausgebildet sind.

Zeichnung