[0001] Die Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für zumindest ein Wärmetransportmedium,
wie er beispielsweise als Heizkörper zur Erwärmung in den Fahrzeuginnenraum eines
Kraftfahrzeuges einströmender Luft verwendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin
einen Kühlmittelkreislauf sowie eine Luftbehandlungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge
unter Verwendung eines solchen Wärmetauschers.
[0002] Wärmetauscher werden unter anderem in Kraftfahrzeugen für unterschiedliche Aufgaben
verwendet. Beispielsweise werden Wärmetauscher zur Motorkühlung in weiterem Sinn z.
B. als Kühlmittelkühler, Ölkühler, Abgaskühler und Ladeluftkühler verwendet. Ein weiteres
übliches Einsatzgebiet von Wärmetauschern bei Kraftfahrzeugen ist die Temperierung
der in den Fahrgastinnenraum zugeführten Luft. Hier werden Wärmetauscher z. B. in
Form von Verdampfern, Kondensatoren (bzw. Gaskühlern), inneren Wärmetauschern sowie
Heizkörpern verwendet.
[0003] Derartige Wärmetauscher existieren mittlerweile in unterschiedlichsten Bauformen
und Einbauarten. Wenn bei Wärmetauschern wenigstens ein zumindest teilweise flüssiges
Wärmetransportmedium verwendet wird, so wie dies z. B. bei Kühlmittelkühlern oder
Heizkörpern der Fall ist, stellt sich ggf. das Problem von Luftansammlungen im Wärmetauscher,
die ggf. den Durchsatz bzw. die gleichmäßige Verteilung des Wärmetransportmediums
im Wärmetauscher negativ beeinflussen können. Dies gilt insbesondere bei stehend eingebauten
Wärmetauschern.
[0004] Um einen hohen und möglichst gleichmäßigen Durchsatz des Wärmetransportmediums sicherzustellen,
kann es sich daher als erforderlich erweisen, sich ggf. im Wärmetauscher ansammelnde
Luft abzuführen. Dazu fanden bislang unterschiedliche Vorgehensweisen Verwendung.
[0005] Eine Möglichkeit besteht darin, den Wärmetauscher beispielsweise durch eine flache
Einbaulage oder eine entsprechende Anordnung von Vorlauf bzw. Rücklauföffnungen derart
einzurichten, dass sich im Wärmetauscher ansammelnde Luft aus dem Wärmetauscher entweichen
kann bzw. sich z.B. beim Stillstand der Anlage gar nicht erst ansammelt. Ein Problem
bei derartigen eingerichteten Wärmetauschern ist, dass bestimmte Einbauweisen (wie
z. B. ein stehender Einbau des Wärmetauschers) bzw. bestimmte Ausbildungen der Zuführöffnungen
für das Wärmetransportmedium de facto ausgeschlossen sind. Dies ist jedoch gerade
bei Kraftfahrzeugen oftmals problematisch, da der Bauraum im vorderen Teil des Kraftfahrzeugs
in der Regel sehr eng bemessen ist und gewisse Konfigurationen des Wärmetauschers
aufgrund der sonstigen Motorraumbaugruppen teilweise nicht vermeidbar sind.
[0006] Eine weitere Lösungsmöglichkeit besteht darin, ein gewisses Maß an Luftansammlungen
im Wärmetauscher zuzulassen und darauf zu vertrauen, dass bei einem gewissen Durchsatz
an Wärmetransportmedium die Gasansammlungen im Wärmetauscher vom Wärmetransportmedium
durch den Wärmetauscher hindurch mitgerissen werden. Problematisch ist es dabei, dass
insbesondere bei geringen Durchsätzen an Wärmetransportmedium die Effektivität des
Wärmetauschers durch die Luftansammlung sowohl von der absoluten Leistung aus gesehen
als auch von der Gleichmäßigkeit der Wärmeabgabe herabgesetzt sein kann. Insbesondere
Letzteres kann zu thermische Verspannungen führen und aufgrund der ungleichen Wärmeverteilung
auf der Heizkörperoberfläche vor allen Dingen bei der Behandlung von Luft für den
Fahrgastinnenraum nachteilig sein. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Heizkörper
aufgrund der Gasansammlungen zur Geräuschbildung neigen, was vor allen Dingen bei
im Fahrzeuginnenraum angeordneten Komponenten (wie beispielsweise beim Heizkörper
einer Klimaanlage) von Nachteil ist.
[0007] Schließlich wurde bereits vereinzelt vorgeschlagen, benachbart zum Rücklauf kleine
Entlüftungsöffnungen vorzusehen, so dass sich im Wärmetauscher ansammelndes Gas durch
diese Entlüftungsöffnungen hindurch treten und somit den Wärmetauscher verlassen kann.
Derartige Entlüftungsöffnungen können den Wärmetauscher jedoch oftmals nur teilweise
entlüften. Darüber hinaus neigen derartige Eritlüftungsöffnungen zur Geräuschbildung,
was insbesondere bei Wärmetauschern, die im Fahrzeuginnenraum bzw. benachbart zum
Fahrzeuginnenraum angeordnet sind (wie beispielsweise bei Heizkörpern) von Nachteil
ist.
[0008] Die
DE 100 41 121 A1 offenbart einen Wärmetauscher mit einem Vorlauf und einem Rücklauf und wenigstens
einer Entlüftungsvorrichtung, wobei die Entlüftungsvorrichtung beabstandet von zumindest
einer Rücklauföffnung im Wärmetauscher angeordnet ist.
[0009] Die vorliegende Erfindung setzt es sich daher zur Aufgabe, einen Wärmetauscher mit
wenigstens einer Entlüftungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass die bekannten
Probleme bei nach dem Stand der Technik bekannten Wärmetauschern zumindest zum Teil
beseitigt oder wenigstens gemindert werden. Insbesondere macht es sich die Erfindung
zur Aufgabe, einen Wärmetauscher vorzuschlagen, der einfach und kostengünstig in Aufbau
und Herstellung ist, und dennoch eine möglichst weitgehende Entlüftung ermöglicht,
ohne dass ein Übermaß an unerwünschten Geräuschen auftritt.
[0010] Die Vorrichtungen gemäß des unabhängigen Anspruchs lösen diese Aufgaben.
[0011] Dabei wird vorgeschlagen, einen Wärmetauscher für zumindest ein Wärmetransportmedium
mit wenigstens einem Vorlauf, wenigstens einem Rücklauf und wenigstens einer Entlüftungsvorrichtung
dahin gehend weiterzubilden, dass die Entlüftungsvorrichtung beabstandet von zumindest
einer Rücklauföffnung im Wärmetauscher angeordnet ist. Die Entlüftungsvorrichtung
kann insbesondere als Ausnehmung ausgestaltet werden, und wird erfindungsgemäß in
einer üblicherweise ohnehin vorhandenen Trennwand des Wärmetauschers ausgeführt, dabei
bevorzugt in einem oberen Bereich einer Trennwand. Es hat sich überraschendrrweise
gezeigt, dass eine derartige Anordnung der Entlüftungsvorrichtung eine besonders vorteilhafte
Entlüftung des Wärmetauschers sicherstellen kann. Bislang wurde angenommen, dass eine
Anordnung der Entlüftungsvorrichtungen in unmittelbarer Nähe des Rücklaufs von Vorteil
ist, da dadurch die Gasansammlungen besonders effektiv abgesaugt werden können. Unerwarteterweise
ist dies jedoch nicht der Fall, da sich oftmals auch Gasansammlungen bilden können,
die beabstandet zum Rücklauf des Wärmetauschers liegen. Durch die vorgeschlagene Anordnung
der Entlüftungsvorrichtung kann es ermöglicht werden, dass auch derartige Gasansammlungen
wirksam entfernt werden. Von Vorteil ist es dabei, wenn zumindest in den Bereichen,
in denen eine besonders große Gasansammlung auftritt jeweils wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung
vorgesehen wird.
[0012] Es ist bevorzugt, die Entlüftungsvorrichtung auch beabstandet zu zumindest einer
Vorlauföffnung im Wärmetauscher auszubilden. Bei dieser vorgeschlagenen Ausführungsform
kann zusätzlich zum eigentlichen Durchlauf des Wärmetransportmediums durch den Wärmetauscher
eine Art zusätzlicher "Entlüftungskreislauf" vor allem im oberen Teil des Heizkörpers
geschaffen werden, der insbesondere durch die kritischen Bereiche des Wärmetauschers
hindurch verläuft und dadurch den Wärmetauscher besonders effektiv entlüften kann.
Dabei ist selbstverständlich darauf zu achten, dass der Durchsatz dieses zusätzlichen
Entlüftungskreislaufs relativ gering gewählt wird, so dass die Leistungsfähigkeit
des Wärmetauschers nicht wesentlich abnimmt.
[0013] Es wird vorgeschlagen, dass der Abstand zwischen zumindest einer Entlüftungsvorrichtung
und zumindest einer Vorlauföffnung und/oder zwischen zumindest einer Entlüftungsvorrichtung
und zumindest einer Rücklauföffnung zumindest 10 mm, vorzugsweise zumindest 15 mm,
besonders vorzugsweise zumindest 20 mm und insbesondere zumindest 25 mm beträgt. Die
vorgeschlagenen Werte haben sich als günstig erwiesen. Jedoch sind auch andere Zahlenwerte
denkbar. Insbesondere sollen - auch bei sonstigen in dieser Schrift vorkommenden Zahlenangaben
- bei (Halb-)Intervallen sowie diskreten Werten sämtliche Zahlenwerte als offenbart
und beliebig einsetzbare gelten.
[0014] Es erweist sich weiterhin als vorteilhaft, wenn zumindest eine Vorlauföffnung und
zumindest eine Rücklauföffnung benachbart zueinander angeordnet sind. Dies kann einen
kompakten Aufbau und eine einfache Montage, aber auch eine besonders effektive Entlüftung
sicherstellen.
[0015] Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn zumindest eine Entlüftungsvorrichtung
beabstandet von der direkten Verbindungsstrecke zwischen zumindest einer Vorlauföffnung
und zumindest einer Rücklauföffnung angeordnet ist. Insbesondere kann es sich als
vorteilhaft erweisen, wenn die Entlüftungsvorrichtung möglichst weit von der direkten
Verbindungsstrecke zwischen Vorlauföffnung und Rücklauföffnung angeordnet ist. Mit
Hilfe der vorgeschlagenen Ausführungsform ist es möglich, ein größeren Teil bzw. im
Wesentlichen den gesamten Bereich des Wärmetauschers, in dem sich Gasansammlungen
bilden können, von dem bereits erwähnten "Entlüftungskreislauf' durchströmen zu lassen,
so dass eine besonders effektive Entlüftung gefördert wird.
[0016] Es hat sich gezeigt, dass die Erfindung besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit
stehend angeordneten Wärmetauschern mit vorteilhafterweise zumindest einem, vorzugsweise
oben liegenden Kühlmittelkasten angewendet werden kann. Insbesondere bei solchen Wärmetauschern
kommt es leicht zu Gasansammlungen, die unter Verwendung der vorliegenden Erfindung
besonders effektiv beseitigt werden können.
[0017] Es hat sich ferner gezeigt, dass die Erfindung besonders effektiv im Zusammenhang
mit Wärmetauschern ist, die eine UT-Ablenkung aufweisen und/oder als Heizkörper ausgebildet
sind. Eine UT-Ablenkung ist eine so genannte unten erfolgende Ablenkung des Wärmetransportmediums
in der Tiefe. Die "Tiefe" bezieht sich dabei auf die Durchströmrichtung des zweiten
Fluids, wie insbesondere zu erwärmender Luft für einen Fahrzeuginnenraum.
[0018] Eine besonders günstige Ausbildung der vorgeschlagenen Erfindung ergibt sich, wenn
wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung in Form einer oder mehrerer Öffnungen ausgebildet
ist.
[0019] As vorteilhaft haben sich dabei ein bis zwei Öffnungen, ggf. auch drei, vier, fünf
oder auch mehr Öffnungen erwiesen. Die Öffnungen können dabei eine beliebige Form
aufweisen. Bewährt haben sich dabei kreisförmige, halbkreisförmige, linsenförmige,
quadratische, rechteckige, konkave, halblinsenförmige und/oder schlitzartige (jeweils
horizontal, vertikal und/oder schräg geführt) Ausnehmungen. Als typische Größen haben
sich Maße bis 5 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm, besonders vorzugsweise 2 bis 3 mm bewährt.
Insbesondere bei Schlitzen können jedoch auch Längen von 5 bis 15 mm, vorzugsweise
6 bis 12 mm, insbesondere 8 bis 10 mm sich als günstig erweisen.
[0020] Möglich ist es auch, die Öffnungen als Ausprägung zu gestalten, welche vorteilhaft
in einem Kühlmittelkasten, vorzugsweise in einem oben liegenden Kühlmittelkasten des
Wärmetauschers ausgebildet ist. Die Öffnungen sind dabei besonders bevorzugt in einem
Kontaktbereich zwischen Trennwand und Kühlmittelkastenwand, insbesondere in einem
oben liegenden Bereich des Kühlmittelkastens vorgesehen. Auch kann sich die Öffnung
im Bereich einer gegebenenfalls vorhandenen Verbindungsnaht des Kühlmittelkastens
befinden. Durch diese Ausbildung ist es möglich, dass Fertigungsschritte eingespart
werden können und ggf. unnötige Materialbelastungen verringert werden können. Selbstverständlich
ist auch eine Kombination von einer als Ausprägung und einer als Ausnehmung gestalteten
Öffnung möglich, insbesondere wenn diese derart benachbart zueinander liegen, dass
sich der gemeinsame Öffnungsquerschnitt vergrößert.
[0021] Eine weitere vorteilhafte Bauform kann sich ergeben, wenn wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung
zumindest eine Strömungsbegrenzungseinrichtung aufweist, welche insbesondere als Prallplatte,
als Rohr, als angeformter Flansch und/oder als hydrodynamische Strömungsbegrenzungseinrichtung
ausgebildet wird. Ganz allgemein sollten die vorgeschlagenen Heizkörper zumindest
in Bereichen, in denen es zu Gasansammlungen kommen kann, möglichst keine scharfen
Kanten und sonstige Baugeometrien aufweisen, die zu unerwünschten Geräuschen führen
können. Durch die vorgeschlagenen Weiterbildung können die Geräusche nochmals vermindert
werden, indem die auftretenden Strömungen insbesondere von der Geschwindigkeit und/oder
vom Durchsatz her verringert werden können. Unter hydrodynamischer Strömungsbegrenzungseinrichtung
sind ganz allgemein Einrichtungen zu verstehen, bei denen ein hydrodynamischer Staudruck
des durch den Wärmetauscher hindurch fließenden Wärmetransportmediums zur Begrenzung
anderer Strömungspfade, insbesondere des durch die Entlüftungsvorrichtungen hindurchströmenden
Materials, verwendet wird.
[0022] Weiterhin kann es sich als vorteilhaft erweisen, zumindest eine Entlüftungsvorrichtung
als externe Entlüftungsvorrichtung außerhalb des Wärmetauscherkörpers und/oder des
Kühlmittelkastens auszubilden. Hier kann die Entlüftungsvorrichtung beispielsweise
möglichst weit entfernt vom Fahrgastinnenraum bzw. in Bereichen angeordnet werden,
bei denen nur wenige Geräusche entstehen bzw. die entstehenden Geräusche in nur verringertem
Ausmaß in den Kraftfahrzeuginnenraum übertragen werden.
[0023] Denkbar ist es in diesem Zusammenhang, zumindest eine externe Entlüftungsvorrichtung
in einem ggf. gesondert ausgebildeten Flanschbereich vorzusehen. Dieser Flanschbereich
kann beispielsweise mit einem gewissen Abstand zum Wärmetauscher in der Vorlauf- bzw.
Rücklaufleitung vorgesehen werden. Bei Heizkörpern ist dieser Abstand zwischen Flansch
und Heizkörper - und damit der Abstand der Entlüftungsvorrichtung zum Heizkörper -
in der Regel relativ klein, und beträgt üblicherweise 10-50 mm, z.B. 10 mm, 15 mm,
20 mm, 25 mm, 30 mm, 40 mm oder 50 mm.
[0024] Weiterhin wird vorgeschlagen, einen Kühlmittelkreislauf mit wenigstens einem Wärmetauscher
gemäß einem der vorgeschlagenen Ausführungsformen zu versehen. Der Kühlmittelkreislauf
weist die entsprechenden Vorteile in analoger Form auf.
[0025] Auch wird vorgeschlagen, eine Luftbehandlungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge mit zumindest
einem Wärmetauscher gemäß einem der vorgenannten Ausbildungsformen zu versehen. Die
Luftbehandlungsvorrichtung, die beispielsweise zusätzlich einen Verdampfer zur Abkühlung
von einströmender Luft aufweisen kann, weist dann die beschriebenen Vorteile in analoger
Form auf.
[0026] Von Vorteil ist es darüber hinaus einen Wärmetauscher, einen Kühlmittelkreislauf
oder eine Luftbehandlungsvorrichtung nach einer der vorab beschriebenen Ausbildungsmöglichkeiten
dahin gehend weiterzubilden, dass zumindest eine Entlüftungsvorrichtung bezogen auf
zumindest eine Baugruppe des Wärmetransportmediumkreislaufs und/oder bezogen auf den
gesamten Wärmetransportmediumkreislauf im Bereich einer geodätisch lokal hochgelagerten
und/oder im Wesentlichen im Bereich der geodätisch höchstgelagerten Stelle auszubilden.
Die vorgeschlagene Vorrichtung kann in diesem Fall besonders effektiv ausgebildet
werden.
[0027] Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand
von zu bevorzugenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:
- Figur 1
- einen Heizkörper zur Beheizung eines Kraftfahrzeuginnenraums in perspektivischer Ansicht;
- Figur 2
- einen schematischen Querschnitt durch den in Figur 1 gezeigten Heizkörper;
- Figur 3A und 3B
- mögliche Heizkörperflachrohre im Querschnitt;
- Figur 4A bis 4L
- Ausführungsbeispiele von Trennwänden mit unterschiedlichen Entlüftungsöffnungen in
Draufsicht;
- Figur 5
- eine Prallplatte für eine Entlüftungsvorrichtung im Querschnitt;
- Figur 6A und 6B
- eine Ausnasung mit einer Entlüftungsvorrichtung in schematischer Ansicht bzw. im Querschnitt;
- Figur 7
- eine weitere Ausführungsform einer Entlüftungsvorrichtung;
- Figur 8
- einen Teil eines Heizkreislaufs mit Heizkörper und externer Entlüftungsvorrichtung
in schematischer Ansicht;
- Figur 9
- einen schematischen Querschnitt durch einen mit einer Ausprägung versehenen Kühlmittelkasten.
[0028] In Figur 1 ist ein an sich bekannter Heizkörper 1 zur Erwärmung von Luft dargestellt,
die vorliegend einem Kraftfahrzeuginnenraum zugeführt wird. Die Strömungsrichtung
der Luft ist in Figur 1 schematisch durch einen Pfeil A angedeutet. Die Luftströmung
kann in beliebiger Weise im Kreuzgleichstrom oder im Kreuzgegenstrom geführt werden.
Beim dargestellten Heizkörper 1 handelt es sich um einen stehend angeordneten, so
genannten UT-Heizkörper. Der Heizkörper 1 weist an seinem oberen Ende 2 sowie seinem
unteren Ende 3 jeweils einen Kühlmittelkasten 4, 5 auf, der gleichzeitig als Sammelrohr
für das hindurchströmende Kühlmittel dient. Der obere Kühlmittelkasten 4 ist durch
eine schematisch angedeutete Trennwand 6 in einen vorderen, dem Vorlauf 9 benachbarten
vorderen Bereich 7 und einem rückseitigen, den Rücklauf 10 aufweisenden hinteren Bereich
8 unterteilt.
[0029] Zwischen dem oberen Kühlmittelkasten 4 und dem unteren Kühlmittelkasten 5 sind mehrere,
vorliegend als Flachrohre 11 ausgebildete Kühlmittelrohre ausgebildet. Zwischen den
Flachrohren 11 befinden sich jeweils Wellrippen 12, die den Wärmeübergang zur hindurchströmenden
Luft A verbessern. Die Wellrippen 12 können in an sich bekannter Weise zur Verbesserung
des Wärmeübergangs zur hindurchströmenden Luft A hin mit einer Strukturierung versehen
sein.
[0030] In Figur 2 ist der in Figur 1 dargestellte Heizkörper 1 schematisch im Querschnitt
dargestellt, um den Weg des durch den Heizkörper 1 strömenden Kühlmittels näher zu
erläutern.
[0031] An der Vorderseite 13 des Heizkörpers 1 strömt das Kühlmittel am Vorlauf 9 über eine
Vorlauföffnung 15 in den vorderen Teil 7 des oberen Kühlmittelkastens 4 ein. Wie bereits
erläutert, weist der Kühlmittelkasten 4 eine Trennwand 6 auf, die den Kühlmittelkasten
4 in einen vorderen Bereich 7 und einen hinteren Bereich 8 trennt. Ausgehend vom vorderen
Bereich 7 strömt das Kühlmittel längs der Pfeilrichtung B durch vorne 13 liegende
Bereiche der Flachrohre 11 in Richtung zur Unterseite 3 des Heizkörpers 1. Die Flachrohre
11 sind dabei - wie im Folgenden näher erläutert - derart ausgebildet, dass im Bereich
der Flachrohre 11 im Wesentlichen keine Strömung quer zur Längserstreckung der Flachrohre
11 erfolgt. Am unteren Ende 3 des Heizkörpers 1 tritt das Kühlmittel aus dem vorderen
Teil 13 der Flachrohre 11 in den unteren Kühlmittelkasten 5 aus. In diesem Kühlmittelkasten
5 wird das Kühlmittel in der "Tiefe" umgelenkt C und tritt in den hinteren Bereich
14 der Flachrohre 11 ein, wo es in entgegengesetzter Richtung D nach oben 2 zum oberen
Kühlmittelkasten 4 hinströmt. Der Strömungsverlauf ist durch Pfeile C, D angedeutet.
Nachdem das Kühlmittel vom hinteren Bereich 14 der Flachrohre 11 in den rückseitigen
Teil 8 des Kühlmittelkastens 4 freigegeben wurde, tritt es schließlich über die Rücklauföffnung
16 aus dem Heizkörper 1 aus und wird über den Rücklauf 10 zu den anderen Komponenten
des vorliegend nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislaufs geführt.
[0032] In den Figuren 3A und 3B sind der Vollständigkeit halber mögliche Ausführungsformen
von Flachrohren 11 dargestellt, wie sie für den in den Figuren 1 und 2 gezeigten Heizkörper
1 verwendet werden können. Das in Figur 3A dargestellte Flachrohr 11 weist mehrere
Durchzüge 17 für das Kühlmittel auf und kann beispielsweise durch Extrusion hergestellt
werden.
[0033] Das in Figur 3B gezeigte Flachrohr 11 kann beispielsweise durch Biegen bzw. Umformen
und anschließendes Schweißen bzw. Verlöten eines lotplattierten Flachmaterials hergestellt
werden. Dieses Flachrohr 11 ist durch einen Mittelsteg 19 in zwei voneinander getrennte
Kammern 18 unterteilt.
[0034] Beispielsweise nach einer längeren Stillstandphase oder aber auch beim Betrieb eines
Wärmetauschers, wie dem in den Figuren 1, 2 gezeigten Heizkörper 1, können sich vor
allem im oberen Bereich 2 des oberen Kühlmittelkastens 4 Gasblasen ansammeln. Dabei
werden insbesondere Gasblasen, die sich im dem Vorlauf 9 zugewandten vorderen Teil
7 des Kühlmittelkastens 4 bilden, ohne entsprechende Entlüftungsvorrichtungen nicht
bzw. kaum aus diesem vorderen Bereich 7 des oberen Kühlmittelkastens 4 entfernt. Die
Gasblasen können dabei die Funktion des Heizkörpers 1 stören. Einerseits kann der
Strömungsquerschnitt für das hindurchströmende Kühlmittel im vorderen Bereich 7 des
oberen Kühlmittelkastens 4 für das hindurchströmende Kühlmittel verengt werden, so
dass die Heizleistung des Heizkörpers 1 abnehmen kann. Darüber hinaus kann es zu einer
unterschiedlichen Wärmeverteilung entlang der Heizkörperfläche 20 kommen, was dementsprechend
zu einer unterschiedlichen Erwärmung der hindurchströmenden Luft A führt, was entsprechend
nachteilig ist.
[0035] Um die sich im oberen Kühlmittelkasten 4 ansammelnden Gasblasen zu entfernen, sind
daher geeignete Entlüftungsvorrichtungen vorzusehen.
[0036] In Figur 4 sind dazu mehrere geeignete, mit entsprechenden Entlüftungsvorrichtungen
versehene Trennwände 6 dargestellt.
[0037] In Figur 4A ist dabei zunächst eine Trennwand 6 dargestellt, die durchgängig ausgebildet
ist und beispielsweise im Zusammenhang mit einer externen Entlüftungsvorrichtung 21
(siehe Figur 8) verwendet werden kann. Bei den Ausführungsbeispielen von Trennwänden
6 gemäß der Figuren 4B bis 4L ist die Entlüftungsvorrichtung dagegen jeweils in Form
einer unterschiedlich ausgebildeten Ausnehmung 22 ausgeführt.
[0038] In den Figuren 4B bis 4E sind die Ausnehmungen 22 als runde, halbrunde, ovale bzw.
halbovale Ausnehmungen 22 ausgebildet. Auch wenn in den Figuren jeweils nur eine einzige
Ausnehmung 22 dargestellt ist, so können auch mehrere Ausnehmungen vorgesehen werden,
die vorzugsweise längs der Oberkante der Trennwand 6 angeordnet sind. Als typische
Abmessungen bieten sich Durchmesser von 1, 2, 3 oder 4 mm (rund bzw. halbrund) bzw.
1, 2 oder 3 mm für die kürzere Achse und 2, 3, 4 mm für die längere Achse (oval bzw.
halboval) an.
[0039] In den Figuren 4F und 4G sind eine rechteckige bzw. quadratische Ausnehmung 22 vorgesehen.
Auch hier können - wie im Falle runder, halbrunder, ovaler bzw. halbovaler Ausnehmungen
beschrieben - auch mehrere Ausnehmungen 22 vorgesehen werden, wobei auch unterschiedliche
Formen gemischt werden können. Das schließt selbstverständlich auch die folgenden
Ausführungsbeispiele mit ein. Als typische Abmessungen bieten sich für die Längsseiten
1, 2, 3 bzw. 4 mm an.
[0040] Denkbar sind in diesem Zusammenhang selbstverständlich auch n-eckige Ausnehmungen,
insbesondere Dreiecke, in unterschiedlicher Lage und Orientierung. Für die Anzahl
an Ecken haben sich jedoch auch insbesondere die Werte 5, 6, 7, 8, 9 und 10 bewährt.
Bei den n-Ecken kann es sich nicht nur um regelmäßige (gleichschenklige) n-Ecke, sondern
um beliebige, allgemeine n-Ecke handeln.
[0041] In Figur 4H ist die Ausnehmung als konkave, linsenförmige Ausbildung 22 ausgebildet,
welche besonders bevorzugt im Radiusbereich der Trennwand ausgebildet sein kann. Der
Radius der Linse entspricht dabei vorzugsweise im Wesentlichen dem Radius der Trennwand.
Jedoch sind auch andere Radien - im Extremfall auch eine Gerade - in diesem Zusammenhang
denkbar.
[0042] Möglich ist dabei auch, wie in Figur 4I und 4J dargestellt, dass nur ein Teil der
Linse nach Figur 4H aus der Trennwand 6 herausgenommen ist und beispielsweise nur
die untere Hälfte (Fig. 4I) bzw. die obere Hälfte (Fig. 4J) entfernt wird.
[0043] Ganz allgemein können auch Formen, die aus Geraden und/oder ggf. mehreren Bögen mit
gleichen, unterschiedlichen sowie auch sich veränderndem Radius zusammengesetzt sind,
und in unterschiedlicher Anzahl und unterschiedlichen Ausrichtungen vorgesehen sind,
vorteilhaft genutzt werden.
[0044] Möglich sind selbstverständlich auch schlitzförmige Ausnehmungen, so wie dies in
Figur 4K und 4L angedeutet ist. Als Schlitzbreite bieten sich 1, 2, 3 oder 4 mm an,
als Länge 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12 mm an. Der in Figur 4K gezeigte
Winkel von 45 ° kann selbstverständlich auch andere Werte einnehmen.
[0045] Ganz allgemein hat sich für die Anzahl der Öffnungen ein Wert von 1, 2, 3, 4 oder
5 besonders bewährt. Die mit Öffnungen 22 versehenen Trennwände 6 können selbstverständlich
auch mit externen Entlüftungsvorrichtungen 21 kombiniert werden. Auch ist es möglich,
unterschiedliche Öffnungsformen 22 miteinander zu kombinieren.
[0046] In Figur 9 ist eine Entlüftungsvorrichtung dargestellt, die als Ausprägung 37 in
der oberen Wand 39 des oberen Kühlmittelkastens 4 ausgebildet ist. Die Ausprägung
37 kann beispielsweise durch Verformen der Wand 39 erzeugt werden. Im Bereich der
Ausprägung 37 befindet sich eine Öffnung 38 zwischen der Trennwand 6 und der oberen
Wand 39 des Kühlmittelkastens 4. Aufgrund der Öffnung 38 besteht eine Verbindung zwischen
vorderen Bereich 7 und hinteren Bereich 8, durch die sich ansammelnde Gasblasen entfernt
werden können.
[0047] Für die Dimensionierung der Ausprägung 37 bzw. der durch diese entstehenden Öffnung
38 zwischen Kühlmittelkastenwand 39 und Trennwand 6 können die oben erwähnten bevorzugten
Bemessungsvorschläge in analoger Weise herangezogen werden.
[0048] Im in Figur 9 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Trennwand 6 im Bereich
der Ausprägung 37 der oberen Wand 39 des Kühlmittelkastens 4 keine Ausnehmung auf.
Selbstverständlich ist es möglich in diesem Bereich auch eine zusätzliche Öffnung
in der Trennwand 6 vorzusehen.
[0049] In Figur 5 ist eine vorliegend als Prallplatte 23 ausgebildete Strömungsbegrenzungsvorrichtung
dargestellt. Dabei ist im Bereich einer in der Trennwand 6 ausgebildeten Öffnung 22
ein parallel zur Trennwand 6 verlaufendes Bandmaterial 25 angeordnet, das beispielsweise
über einen Haltsteg 24 gehalten wird. Möglich ist es auch, dass in einem oder in beiden
Seitenbereichen der Prallplatte 23 hier nicht dargestellte Seitenwände angeordnet
sind, so dass sich eine insgesamt trogartige Ausbildung der Prallplatte 23 ergibt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Prallplatte 23, insbesondere wenn sie im rückseitigen
Bereich 8 des oberen Kühlmittelkastens 4 angeordnet ist, auch einen hydrodynamischen
Rückstau ausnutzen kann. Dieser entsteht durch die aus den Flachrohren 11 austretende
Strömung, die durch einen Pfeil E angedeutet ist. Ein Vorteil dieser Strömung E ist,
dass diese vom Kühlmitteldurchsatz durch den Heizkörper 1 abhängt. Im Falle eines
großen Kühlmitteldurchsatzes 1 ergibt sich eine relativ hohe Druckdifferenz zwischen
Vorlauf 9 und Rücklauf 10 und damit zwischen vorderem Teil 7 und rückseitigem Teil
8 des oberen Kühlmittelkastens 4, was einen entsprechend hohen Durchsatz durch die
Ausnehmung 22 zur Folge hätte. Dieser hohe Durchsatz kann durch den geschilderten
hydrodynamischen Effekt gemildert werden. In jedem Fall kann mit Hilfe der Prallplatte
23 der Durchsatz durch die Ausnehmung 22 vermindert werden und somit insbesondere
die Geschwindigkeit von hindurchtretendem Gas und/oder Kühlmittel verringert werden.
Dies kann sich insbesondere geräuschverringernd auswirken.
[0050] In Figur 6A, 6B ist eine weitere Strömungsbegrenzungsvorrichtung in Form eines Flansches
bzw. einer Auskragung 26 dargestellt, an deren unterem Ende 27 eine Entlüftungsvorrichtung
28 ausgebildet ist. Auch hier können sich, insbesondere aufgrund des gegebenenfalls
auftretenden, oben beschriebenen hydrodynamischen Effekts, Vorteile ergeben. Darüber
hinaus ist die Auskragung 26 ggf. besonders einfach und kostengünstig durch verformende
Materialbearbeitung der Trennwand 6 herstellbar.
[0051] In Figur 7 ist eine weitere denkbare Ausführungsform einer Strömungsbegrenzungsvorrichtung
in Form eines mit einer mittig angeordneten Ausnehmung (in der Figur nicht erkennbar)
versehenen Rohrs 29. Das Rohr 29 ist vorliegend in Form eines "verdrehten S" gebogen,
so dass der Eintritt 31 horizontal, der Austritt 32 des Rohrs 29 dagegen vertikal
verläuft, so dass hydrodynamische Effekte besonders vorteilhaft genutzt werden können.
Zur Stabilisierung kann ein Haltesteg 30 für das Rohr 29 vorgesehen werden.
[0052] In Figur 8 ist schließlich noch ein Teil eines Kühlkreislaufes skizziert, bei dem
eine externe Entlüftungsvorrichtung 21 vorgesehen ist, die vorliegend an der (ggf.
lokal) höchstliegenden Stelle 33 des Kühlkreislaufs angeordnet ist. Der Heizkörper
1 kann in beliebiger Weise mit (z. B. gemäß Figur 4B bis 4L) oder ohne (gemäß Figur
4A) innere Entlüftungsvorrichtungen ausgebildet sein. Die externe Entlüftungsvorrichtung
21 verfügt im vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel über einen dünnen Verbindungskanal
36, der die Vorlaufleitung 34 mit der Rücklaufleitung 35 verbindet.
[0053] Der Flansch kann sich jedoch - wie bei Heizkörpern üblich - auch in nur geringerem
Abstand, wie beispielsweise in einem Abstand von 10-50 mm, vom Heizkörper angeordnet
sein. Gegebenenfalls kann der Flansch auch im Heizkörper integriert sein. Wesentlich
ist in der Regel nur der Abstand zwischen Vor- und/oder Rücklauföffnung 15, 16 sowie
dem Verbindungskanal 36.
1. Wärmetauscher (1) für zumindest ein Wärmetransportmedium mit wenigstens einem Vorlauf
(9), wenigstens einem Rücklauf (10) und wenigstens einer Entlüftungsvorrichtung (21,
22, 38), wobei die Entlüftungsvorrichtung (23, 36, 38) beabstandet von zumindest einer
Rücklauföffnung (16) im Wärmetauscher angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung (22) in einer Trennwand (6), vorzugsweise
in einem oberen Bereich (2) einer Trennwand (6) des Wärmetauschers (1) ausgebildet
ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsvorrichtung (21, 22, 38) beabstandet zu zumindest einer Vorlauföffnung
(15) im Wärmetauscher ausgebildet ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Abstand von zumindest 10 mm, vorzugsweise zumindest 15 mm, besonders vorzugsweise
zumindest 20 mm, insbesondere zumindest 25 mm zwischen zumindest einer Entloftungsvorrichtung
(21, 22, 38) und zumindest einer Vorlauföffnung (15) und/oder zwischen zumindest einer
Entlüftungsvorrichtung (21, 22, 38) und zumindest einer Rücklauföffnung (16).
4. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vorlauföffnung (15) und zumindest eine Rücklauföffnung (16) benachbart
zueinander angeordnet sind.
5. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Entlüftungsvorrichtung (21, 22, 38) beabstandet von der direkten Verbindungsstrecke
zwischen zumindest einer Vorlauföffnung (15) und zumindest einer Rücklauföffnung (16)
angeordnet ist.
6. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher als stehend angeordneter
Wärmetauscher (1) mit vorteilhafterweise zumindest einem, vorzugsweise oben (2) liegenden
Kühlmittelkasten (4) ausgebildet ist.
7. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, der eine UT-Ablenkung (5) aufweist
und/oder als Heizkörper (1) ausgebildet ist.
8. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung (22, 38) in Form einer oder mehrerer Öffnungen
ausgebildet ist.
9. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung (38) in einem Kühlmittelkasten (4), vorzugsweise
in einem oben liegenden (2) Kühlmittelkasten (4) des Wärmetauschers (1) ausgebildet
ist.
10. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem wenigstens eine Entlüftungsvorrichtung
(22) eine Strömungsbegrenzungseinrichtung (23, 26, 29) aufweist, welche insbesondere
als Prallplatte (25), als Rohr (29), als angeformter Flansch (26) und/oder als hydrodynamische
Strömungsbegrenzungseinrichtung (F) ausgebildet ist.
11. Wärmetauscher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Entlüftungsvorrichtung als externe Entlüftungsvorrichtung (21) außerhalb
des Wärmetauscherkörpers (1) und/oder des Kühlmittelkastens (4) ausgebildet ist.
12. Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine externe Entlüftungsvorrichtung in einem ggf. gesondert ausgebildeten
Flanschbereich (21) ausgebildet ist.
13. Kühlmittelkreislauf mit wenigstens einem Wärmetauscher (1) gemäß einem der Ansprüche
1-12.
14. Luftbehandlungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, aufweisend zumindest einen Wärmetauscher
(1) gemäß einem der Ansprüche 1-12.
15. Wärmetauscher, Kohlmittelkreislauf oder Luftbehandlungsvorrichtung nach einem der
vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Entlüftungsvorrichtung (21, 22, 38) bezogen auf zumindest eine Baugruppe
(1, 4) des Wärmetransportmediumkreislaufs und/oder bezogen auf den gesamten Wärmetransportmediumkreislauf
im Bereich einer geodätisch lokal hoch gelagerten (2) und/oder im Wesentlichen im
Bereich der geodätisch höchst gelagerten Stelle (33) ausgebildet ist.
1. A heat exchanger (1) for at least one heat transport medium, with at least one feed
(9), at least one return (10) and at least one ventilation device (21, 22, 38), the
ventilation device (23, 36, 38) being arranged at a distance from at least one return
opening (16) in the heat exchanger, characterized in that at least one ventilation device (22) is formed in a partition (6), preferably in
an upper region (2) of a partition (6) of the heat exchanger (1).
2. The heat exchanger as claimed in claim 1, characterized in that the ventilation device (21, 22, 38) is formed at a distance from at least one feed
opening (15) in the heat exchanger.
3. The heat exchanger as claimed in claim 1 or 2, characterized by a distance of at least 10 mm, preferably at least 15 mm, particularly preferably
at least 20 mm, in particular at least 25 mm, between at least one ventilation device
(21, 22, 38) and at least one feed opening (15) and/or between at least one ventilation
device (21, 22, 38) and at least one return opening (16).
4. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one feed opening (15) and at least one return opening (16) are arranged
adjacent to each other.
5. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one ventilation device (21, 22, 38) is arranged at a distance from the direct
connecting section between at least one feed opening (15) and at least one return
opening (16).
6. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, which heat exchanger is
designed as a heat exchanger (1) which is arranged upright and has, advantageously,
at least one coolant tank (4) preferably located at the top (2).
7. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, which heat exchanger has
a bottom depth deflection (5) and/or is designed as a radiator (1).
8. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one ventilation device (22, 38) is designed in the form of one or more openings.
9. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one ventilation device (38) is formed in a coolant tank (4), preferably
in a coolant tank (4) located at the top (2) of the heat exchanger (1).
10. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, in which at least one
ventilation device (22) has a flow-limiting means (23, 26, 29) which is designed,
in particular, as a baffle (25), as a tube (29), as an integrally formed flange (26)
and/or as a hydrodynamic flow-limiting means (F).
11. A heat exchanger as claimed in one of the preceding claims, characterized in that at least one ventilation device is designed as an external ventilation device (21)
outside the heat exchanger body (1) and/or the coolant tank (4).
12. The heat exchanger as claimed in claim 11, characterized in that at least one external ventilation device is formed in a flange region (21) which
is optionally formed separately.
13. A coolant circuit comprising at least one heat exchanger (1) as claimed in one of
claims 1-11.
14. An air treatment device for motor vehicles, comprising at least one heat exchanger
(1) as claimed in one of claims 1-12.
15. A heat exchanger, coolant circuit or air treatment device as claimed in one of the
preceding claims, characterized in that at least one ventilation device (21, 22, 38) is formed with respect to at least one
subassembly (1, 4) of the heat transport medium circuit and/or with respect to the
entire heat transport medium circuit in the region of a location (33) mounted (2)
at a geodetically locally high point and/or substantially in the region of the location
(33) mounted at the geodetically highest point.
1. Echangeur de chaleur (1) pour au moins un milieu servant au transport de la chaleur,
comportant au moins une entrée (9), au moins un retour (10) et au moins un dispositif
de ventilation (21, 22, 38), où le dispositif de ventilation (23, 36, 38) est disposé
dans l'échangeur de chaleur en étant espacé d'au moins une ouverture de retour (16),
caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de ventilation (22) est configuré dans une paroi de séparation
(6), de préférence dans une zone supérieure (2) d'une paroi de séparation (6) de l'échangeur
de chaleur (1).
2. Echangeur de chaleur selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le dispositif de ventilation (21, 22, 38) est configuré dans l'échangeur de chaleur
en étant espacé d'au moins une ouverture d'entrée (15).
3. Echangeur de chaleur selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé par un intervalle d'au moins 10 mm, de préférence d'au moins 15 mm, en particulier de
préférence d'au moins 20 mm, en particulier d'au moins 25 mm entre au moins un dispositif
de ventilation (21, 22, 38) et au moins une ouverture d'entrée (15) et / ou entre
au moins un dispositif de ventilation (21, 22, 38) et au moins une ouverture de retour
(16).
4. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une ouverture d'entrée (15) et au moins une ouverture de retour (16) sont
disposées en étant voisines l'une de l'autre.
5. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de ventilation (21, 22, 38) est disposé en étant espacé du
trajet de communication direct situé entre au moins une ouverture d'entrée (15) et
au moins une ouverture de retour (16).
6. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui est
configuré comme un échangeur de chaleur (1) disposé verticalement et qui comprend,
de façon avantageuse, au moins une boîte à eau (4) placée de préférence en haut (2).
7. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui présente
une déviation (5) se produisant au niveau d'un point bas (UT) et / ou est configuré
comme un radiateur (1).
8. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de ventilation (22, 38) est configuré sous la forme d'une ou
de plusieurs ouvertures.
9. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de ventilation (38) est configuré dans une boîte à eau (4),
de préférence dans une boîte à eau (4) de l'échangeur de chaleur (1), placée en haut
(2).
10. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel
au moins un dispositif de ventilation (22) présente un dispositif de limitation d'écoulement
(23, 26, 29) qui est configuré, en particulier, comme une plaque déflectrice (25),
comme un tube (29), comme une bride moulée (26) et / ou comme un dispositif hydrodynamique
(F) de limitation de l'écoulement.
11. Echangeur de chaleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de ventilation est configuré comme un dispositif de ventilation
externe (21) placé à l'extérieur du corps de l'échangeur de chaleur (1) et / ou de
la boîte à eau (4).
12. Echangeur de chaleur selon la revendication 11,
caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de ventilation externe est situé dans une zone de bride (21)
configurée le cas échéant de manière distincte.
13. Circuit de liquide de refroidissement comprenant au moins un échangeur de chaleur
(1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
14. Dispositif de traitement de l'air pour des véhicules automobiles, présentant au moins
un échangeur de chaleur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12.
15. Echangeur de chaleur, circuit de liquide de refroidissement ou dispositif de traitement
de l'air selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce qu'au moins un dispositif de ventilation (21, 22, 38) est configuré, par rapport à au
moins un ensemble (1, 4) du circuit du milieu servant au transport de la chaleur et
/ ou par rapport à la totalité du circuit du milieu servant au transport de la chaleur,
dans la zone d'un emplacement (33) placé en hauteur (2), localement du point de vue
géodésique, et / ou sensiblement dans la zone de l'emplacement placé tout en haut,
du point de vue géodésique.