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Die
Erfindung betrifft ein Klimasteuersystem für ein Fahrzeug
und insbesondere einen Wärmeübertrager für
ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System.
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Ein
Fahrzeug umfasst üblicherweise ein Klimasteuersystem, das
die Temperatur im Fahrgastraum des Fahrzeugs auf einem angenehmen
Niveau hält, indem es Heizung, Kühlung und Belüftung
bereitstellt. Die Annehmlichkeit im Fahrgastraum wird durch einen
eingebauten Mechanismus aufrechterhalten, der auf dem Fachgebiet
als HVAC-System (Heating, Ventilating and Air Conditioning System – Heiz-,
Belüftungs- und Air-Conditioning-System) bezeichnet wird.
Das HVAC-System konditioniert die durch es hindurchströmende
Luft und verteilt die konditionierte Luft im Fahrgastraum.
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Üblicherweise
leitet ein Kompressor eines Kältesystems einen Fluidstrom
mit einer gewünschten Temperatur zu einem Verdampfer, der
zum Konditionieren der Luft im HVAC-System angeordnet ist. Der Kompressor
wird im Allgemeinen durch einen kraftstoffbetriebenen Motor des
Fahrzeugs betrieben. In den letzten Jahren sind jedoch Fahrzeuge
mit einer gegenüber dem kraftstoffbetriebenen Motor und
anderen Fahrzeugen verbesserten Kraftstoffwirtschaftlichkeit schnell
beliebter geworden, da die Kosten herkömmlichen Kraftstoffes
steigen. Die verbesserte Kraftstoffwirtschaftlichkeit wird durch
bekannte Technologien erreicht, wie etwa das Nutzbremsen, die Elektromotorunterstützung
und das Start-Stopp-System. Zwar verbessern diese Technologien die
Kraftstoffwirtschaftlichkeit, doch arbeitet das von einem kraftstoffbetriebenen
Motor betriebene Zubehör nicht mehr, wenn der kraftstoffbetriebene Motor
nicht in Betrieb ist. Ein wichtiges Zubehörteil, das dann
nicht mehr arbeitet, ist der Kompressor des Kältesystems.
Deshalb konditioniert ohne den Kompressor der im HVAC-System angeordnete
Verdampfer die hindurchströmende Luft nicht mehr und die Temperatur
im Fahrgastraum steigt über einen gewünschten
Wert.
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Dementsprechend
verwenden Fahrzeughersteller bisher einen im HVAC-System angeordneten Wärmeübertrager,
um die hindurchströmende Luft zu konditionieren, wenn der
kraftstoffbetriebene Motor nicht in Betrieb ist. Ein solcher Wärmeübertrager,
der auch als Kältespeicher bezeichnet wird, ist in der
US-Patentschrift Nr. 6,854,513 mit
dem Titel „VEHICLE AIR CONDITIONING SYSTEM WITH COLD ACCUMULATOR” beschrieben,
die hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Der Kältespeicher umfasst ein Phasenübergangsmaterial,
auch als Kältespeichermaterial bezeichnet, das darin angeordnet
ist. Das Kältespeichermaterial nimmt Wärme aus
der Luft auf, wenn der kraftstoffbetriebene Motor nicht in Betrieb
ist. Das Kältespeichermaterial wird dann durch den konditionierten
Luftstrom vom Kühlwärmeübertrager aufgeladen,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor in Betrieb ist.
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In
der
US-Patentschrift Nr. 6,691,527 mit dem
Titel „AIR-CONDITIONER FOR A MOTOR VEHICLE”, die
in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, ist
ein Wärmeübertrager mit einem darin angeordneten
Phasenübergangsmaterial offenbart. Das Phasenübergangsmaterial
des Wärmeübertragers konditioniert Luft, die durch
ein HVAC-System strömt, wenn der kraftstoffbetriebene Motor
eines Fahrzeugs nicht in Betrieb ist. Das Phasenübergangsmaterial
wird durch ein Fluid vom Kältesystem aufgeladen, das durch
das Material strömt.
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Obwohl
HVAC-Systeme nach dem Stand der Technik hinreichend funktionieren,
ist es wünschenswert, einen Wärmeübertrager
für ein HVAC-System zu erzeugen, der ein in ihm angeordnetes
Phasenübergangsmaterial aufweist und dessen Wirksamkeit und
Leistungsfähigkeit maximiert werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wurde überraschend ein Wärmeübertrager
für ein HVAC-System entdeckt, der ein in ihm angeordnetes Phasenübergangsmaterial
aufweist und dessen Wirksamkeit und Leistungsfähigkeit
maximiert werden.
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In
einer Ausführungsform umfasst der Wärmeübertrager
für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System
ein Hauptgehäuse mit einem hohlen Innenbereich, mehrere
Rohre, die in dem hohlen Innenbereich des Gehäuses angeordnet
sind, und ein Phasenübergangsmaterial, das in den Rohren angeordnet
ist, wobei das Phasenübergangsmaterial zumindest entweder
in ein thermisch leitendes Material eingekapselt oder mit einem
thermisch leitenden Material imprägniert ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform umfasst der Wärmeübertrager
für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System
ein hohles Hauptgehäuse mit einem ersten Einlass und einem
ersten Auslass, wobei der erste Einlass und der erste Auslass in Fluidverbindung
mit einer Quelle gekühlten Fluids stehen, wobei das Gehäuse
ferner einen zweiten Einlass und einen zweiten Auslass aufweist,
wobei der zweite Einlass und der zweite Auslass in Fluidverbindung
mit einem Wärmeübertrager stehen, der in einem
Steuermodul des Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-Systems
angeordnet ist, und wobei jeder der Einlässe und Auslässe
als Diffusor fungiert, mehrere im Gehäuse angeordnete Rohre,
die dazwischen offene Bereiche bilden, wobei mindestens eines der
Rohre dafür eingerichtet ist, entweder ein Fluid von der
Quelle gekühlten Fluids oder ein Fluid vom Wärmeübertrager
aufzunehmen, sowie ein Phasenübergangsmaterial, das in
den offenen Bereichen des Gehäuses angeordnet ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform umfasst der Wärmeübertrager
für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System
ein Hauptgehäuse mit einem hohlen Innenbereich, ein Fluid,
das im Gehäuse angeordnet ist, wobei das Fluid dafür
eingerichtet ist, durch eine Leitung zu einem Wärmeübertrager
zu zirkulieren, der in einem HVAC-Modul eines Heiz-, Belüftungs-
und Air-Conditioning-Systems angeordnet ist, sowie ein Phasenübergangsmaterial,
das in dem Fluid angeordnet ist, wobei das Phasenübergangsmaterial
zumindest entweder in ein thermisch leitendes Material eingekapselt
oder mit einem thermisch leitenden Material imprägniert
ist.
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Das
Vorangegangene sowie weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung erschließen sich dem Fachmann ohne Weiteres aus
der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung, die im Zusammenhang mit den dazugehörigen
Zeichnungen zu betrachten ist. Es zeigt:
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1 ein
schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich
einer fragmentarischen Schnittansicht eines darin angeordneten HVAC-Moduls
mit einem Wärmeübertrager gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung,
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2 eine
fragmentarische Querschnittansicht des in 1 dargestellten
Wärmeübertragers, wobei der Wärmeübertrager
ein Phasenübergangsmaterial umfasst, das mit einem thermisch
leitenden Material imprägniert ist,
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3 ein
schematisches Fließbild des in 1 dargestellten
HVAC-Systems, wobei der Wärmeübertrager in Fluidverbindung
mit einer Quelle gekühlten Fluids steht,
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4 eine
fragmentarische Querschnittansicht des in 3 dargestellten
Wärmeübertragers, wobei der Wärmeübertrager
ein eingekapseltes Phasenübergangsmaterial umfasst,
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5 eine
fragmentarische Querschnittansicht des in 3 dargestellten
Wärmeübertragers, wobei der Wärmeübertrager
ein eingekapseltes Phasenübergangsmaterial umfasst, das
mit einem thermisch leitenden Material imprägniert ist,
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6 ein
schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich
einer Querschnittansicht eines Wärmeübertragers
mit einem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung,
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7 eine
vergrößerte Schnittansicht des Phasenübergangsmaterials,
das im Wärmeübertrager angeordnet ist, der in 6 im
Kreis 7 dargestellt ist, wobei das Phasenübergangsmaterial
eingekapselt ist,
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8 eine
vergrößerte Schnittansicht des Phasenübergangsmaterials,
das im Wärmeübertrager angeordnet ist, der in 6 im
Kreis 8 dargestellt ist, wobei das Phasenübergangsmaterial
mit einem darin angeordneten thermisch leitenden Material eingekapselt
ist,
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9 ein
schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich
einer Querschnittansicht eines Wärmeübertragers
mit einem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung,
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10 ein
schematisches Fließbild des in 9 dargestellten
HVAC-Systems, wobei der Wärmeübertrager verschränkte
Rohre umfasst,
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11 ein
schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich
einer Querschnittansicht eines Wärmeübertragers
mit einem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung,
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12 eine
vergrößerte Schnittansicht des Phasenübergangsmaterials,
das im Wärmeübertrager angeordnet ist, der in 11 im
Kreis 12 dargestellt ist, wobei das Phasenübergangsmaterial
eingekapselt ist,
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13 eine
vergrößerte Schnittansicht des Phasenübergangsmaterials,
das im Wärmeübertrager angeordnet ist, der in 11 im
Kreis 13 dargestellt ist, wobei das Phasenübergangsmaterial
mit einem darin angeordneten thermisch leitenden Material eingekapselt
ist.
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Die
folgende ausführliche Beschreibung und die beigefügten
Zeichnungen beschreiben und veranschaulichen verschiedene beispielhafte
Ausführungsformen der Erfindung. Die Beschreibung und die
Zeichnungen dienen dazu, einen Fachmann in die Lage zu versetzen,
die Erfindung herzustellen und zu verwenden, und sollen den Schutzumfang
der Erfindung in keiner Weise beschränken.
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1 und 3 zeigen
ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System (HVAC-System) 10 gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung. Das HVAC-System 10 stellt üblicherweise
Heizung, Belüftung und Air-Conditioning für einen
Fahrgastraum eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) bereit. Das HVAC-System 10 umfasst
ein Steuermodul 12, um zumindest die Temperatur des Fahrgastraumes
zu steuern.
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Das
dargestellte Modul 12 umfasst ein hohles Hauptgehäuse 14,
in dem ein Luftkanal 15 gebildet ist. Das Gehäuse 14 umfasst
einen Einlassabschnitt 16, einen Misch- und Konditionierabschnitt 18 und
einen Auslass- und Verteilungsabschnitt (nicht dargestellt). In
der dargestellten Ausführungsform ist im Einlassabschnitt 16 ein
Lufteinlass 22 gebildet. Der Lufteinlass 22 steht
in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr (nicht dargestellt). Die
Luftzufuhr kann zum Beispiel von außerhalb des Fahrzeugs
bereitgestellt werden, vom Fahrgastraum zurückgeführt
werden oder eine Mischung aus beiden sein. Der Einlassabschnitt 16 ist
dafür eingerichtet, ein Gebläselaufrad (nicht
dargestellt) aufzunehmen, um zu bewirken, dass die Luft durch den
Lufteinlass 22 angesaugt wird. Nach Wunsch kann vor oder
nach dem Einlassabschnitt 16 ein Filter (nicht dargestellt)
bereitgestellt sein.
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Der
Misch- und Konditionierabschnitt 18 des Gehäuses 14 ist
dafür eingerichtet, einen Verdampferkern 24, einen
Wärmeübertrager 26 und einen Heizkern 28 aufzunehmen.
In der dargestellten Ausführungsform sind der Wärmeübertrager 26 und
der Heizkern 28 nach einer Mischklappe 29 angeordnet. Die
Mischklappe 29 ist dafür eingerichtet, selektiv das
Strömen von Luft durch den Wärmeübertrager 26 und
den Heizkern 28 zu ermöglichen, wenn das HVAC-System 10 nicht
in einem Absenkmodus arbeitet. Nach Wunsch kann vor dem Verdampferkern 24 auch
ein Filter (nicht dargestellt) bereitgestellt sein. Der Verdampferkern 24 steht
in Fluidverbindung mit einer Quelle gekühlten Fluids 30.
Die Quelle gekühlten Fluids 30 umfasst ein darin
zirkulierendes Fluid 37, das in 4 und 5 dargestellt
ist. Das Fluid 37 nimmt Wärmeenergie auf und konditioniert
Luft, die durch das HVAC-Modul 12 strömt.
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Wie
in 2, 4 und 5 dargestellt,
ist der Wärmeübertrager 26 ein Wärmeübertrager
mit gerippten Lamellen. Es versteht sich, dass der Wärmeübertrager 26 nach
Wunsch jeder herkömmliche Wärmeübertrager
sein kann. Der Wärmeübertrager 26 ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aufzunehmen und
die hindurchströmende Luft zu kühlen, wenn der
kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs nicht in Betrieb ist.
Wie dargestellt, umfasst der Wärmeübertrager 26 mehrere
Rohre 46 mit darauf gebildeten gerippten Lamellen 48.
Jede der Lamellen 48 liegt an der Außenfläche
der Rohre 46 an, um die Wärmeübertragung
des Wärmeübertragers zu fördern. Die
Lamellen 48 umfassen mehrere darauf gebildete Kämme 50.
Die Kämme 50 sind im Wesentlichen parallel zueinander
und im Wesentlichen in einem Winkel von 90° zu den Rohren 46 angeordnet. Es
versteht sich, dass die Kämme 50 nach Wunsch in
jedem Winkel zu den Rohren 46 gebildet sein können.
Jeder der Kämme 50 bildet einen Zwischenraum 52,
der zwischen den Rohren 46 und den Lamellen 48 verläuft.
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Die
Rohre 46 umfassen ein darin angeordnetes Phasenübergangsmaterial 56.
Das Phasenübergangsmaterial 56 ist jedes beliebige
Material, dass bei bestimmten Temperaturen schmilzt und erstarrt und
zum Speichern und Abgeben von Wärmeenergie in der Lage
ist, wie zum Beispiel ein Paraffinwachs, ein Alkohol, Wasser und
jede beliebige Kombination aus diesen. Wie in den 2 und 5 dargestellt, kann
das Phasenübergangsmaterial 56 mit einem thermisch
leitenden Material 58 imprägniert sein, um die Übertragung
von Wärmeenergie weiter zu fördern. Es versteht
sich, dass das thermisch leitende Material 58 jedes herkömmliche
Material sein kann, wie zum Beispiel Graphitpulver. Das Phasenübergangsmaterial 56 ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aus der durch
den Wärmeübertrager 26 strömenden
Luft aufzunehmen, wenn der kraftstoffbetriebene Motor nicht in Betrieb
ist. Dementsprechend ist das Phasenübergangsmaterial 56 dafür
eingerichtet, Wärmeenergie an die hindurchströmende
konditionierte Luft vom Verdampfer 24 abzugeben, wenn der kraftstoffbetriebene
Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist.
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Wie
in 3 dargestellt, kann der Wärmeübertrager 26 außerdem
durch die Leitung 38 in Fluidverbindung mit der Quelle
gekühlten Fluids 30 stehen. In der Leitung 38 kann
ein Ventil 39 angeordnet sein, um ein Hindurchströmen
des Fluids 37 zu verhindern. Der Wärmeübertrager 26 ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aufzunehmen und
die hindurchströmende Luft zu kühlen, wenn der
kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs nicht in Betrieb ist.
Der Wärmeübertrager 26 ist dafür
eingerichtet, das Fluid 37 von der Quelle gekühlten
Fluids 30 aufzunehmen. Wie in 4 und 5 dargestellt,
kann das Phasenübergangsmaterial 56 in eine thermisch
leitende Hülle 60a eingekapselt oder mit einer
thermisch leitenden Beschichtung 60b beschichtet sein.
Die Hülle 60a und die Beschichtung 60b können
aus jedem herkömmlichen Material hergestellt sein, wie
zum Beispiel aus Polyethylen. In der dargestellten Ausführungsform
ermöglichen die Hülle 60a und die Beschichtung 60b das
Anordnen des Phasenübergangsmaterials 56 im Fluid 37,
das durch die Rohre 46 des Wärmeübertragers 26 zirkuliert.
Das eingekapselte Phasenübergangsmaterial 56 ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aus der Luft
aufzunehmen, die durch den Wärmeübertrager 26 strömt,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor nicht in Betrieb ist, und Wärmeenergie
an das Fluid 37 abzugeben, wenn der kraftstoffbetriebene
Motor in Betrieb ist.
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Wie
in 5 dargestellt, können die Rohre 46 des
Wärmeübertragers 26 ferner mehrere an
ihren Innenflächen gebildete innenliegende Lamellen 66 und
mehrere in ihnen angeordnete Siebe 68 umfassen. Die innenliegenden
Lamellen 66 sind dafür eingerichtet, die Übertragung
von Wärmeenergie des Wärmeübertragers 26 weiter
zu fördern. Die Siebe 68 sind am Einlass 70 und
am Auslass 72 jedes der Rohre 46 angeordnet und
erstrecken sich über deren Innendurchmesser. Die Siebe 68 sind
dafür eingerichtet, das Hindurchströmen des Fluids 37 zu
ermöglichen, jedoch das Ausströmen des eingekapselten
Phasenübergangsmaterials 56 aus dem Wärmeübertrager 26 zu
verhindern. Wie dargestellt, kann das eingekapselte Phasenübergangsmaterial 56 das darin
angeordnete thermisch leitende Material 58 umfassen.
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Der
Heizkern 28 und eine Quelle erhitzten Fluids 74 stehen
durch eine Leitung 76 in Fluidverbindung. Die Quelle erhitzten
Fluids 74 kann jede herkömmliche Quelle erhitzten
Fluids sein, wie zum Beispiel der kraftstoffbetriebene Motor des
Fahrzeugs, und das erhitzte Fluid kann jedes herkömmliche
Fluid sein, wie zum Beispiel ein Motorkühlmittel. In der
Leitung 76 kann ein Ventil 75 angeordnet sein,
um das Hindurchströmen erhitzten Fluids zu verhindern.
Der Heizkern 28 ist dafür eingerichtet, Wärmeenergie
abzugeben und hindurchströmende Luft zu erwärmen, wenn
der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist.
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In
Betrieb konditioniert das HVAC-System 10 Luft, indem es
die Luft erwärmt oder kühlt, und leitet die konditionierte
Luft in den Fahrgastraum des Fahrzeugs. Die Luft strömt
durch das Gehäuse 14 des Moduls 12. Die
Luft von der Luftzufuhr wird im Einlassabschnitt 16 des
Gehäuses 14 in den Lufteinlass 22 aufgenommen.
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Wenn
der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist, zirkuliert
das Fluid 37 von der Quelle gekühlten Fluids 30 durch
die Leitung 36. Dementsprechend zirkuliert das Fluid 37 durch
den Verdampferkern 24, wie in 1 dargestellt.
Die Luft vom Einlassabschnitt 16 strömt in den
Verdampferkern 24, wo die Luft durch die Übertragung
von Wärmeenergie von der Luft auf das Fluid 37 von
der Quelle gekühlten Fluids 30 gekühlt
wird. Der konditionierte Luftstrom verlässt dann den Verdampferkern 24.
Wenn das HVAC-System 10 nicht im Absenkmodus arbeitet,
wird durch die Mischklappe 29 selektiv ermöglicht,
dass die Luft vom Verdampferkern 24 in den Wärmeübertrager 26 strömt.
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Im
Wärmeübertrager 26 strömt die
konditionierte Luft durch die Zwischenräume 52,
die von den gerippten Lamellen 48 und den Rohren 46 des
Wärmeübertragers 26 gebildet werden.
Die konditionierte Luft nimmt Wärmeenergie aus dem Phasenübergangsmaterial 56 auf,
das in den Rohren 46 angeordnet ist. Die Übertragung
der Wärmeenergie vom Phasenübergangsmaterial 56 auf
die konditionierte Luft kühlt das Phasenübergangsmaterial 56 und
lässt es erstarren. Es versteht sich, dass das Fluid 37 von
der Quelle gekühlten Fluids 30 auch durch die
Leitung 38 und den Wärmeübertrager 26 zirkulieren
kann, wie in 3 dargestellt. Das Fluid 37 strömt
von der Quelle gekühlten Fluids 30 durch die Rohre 46,
um Wärmeenergie vom darin angeordneten Phasenübergangsmaterial 56 aufzunehmen.
Dementsprechend wird durch die Übertragung von Wärmeenergie
auf das Fluid 37 das Phasenübergangsmaterial 56 weiter
abgekühlt und erstarrt.
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Ist
der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs nicht in Betrieb, zirkuliert
das Fluid 37 von der Quelle gekühlten Fluids 30 nicht
durch die Leitungen 36, 38. Demzufolge zirkuliert
das Fluid 37 nicht durch den Verdampferkern 24 oder
den Wärmeübertrager 26. Die Luft vom
Einlassabschnitt 16 strömt in und durch den Verdampferkern 24,
wobei ihre Temperatur unverändert bleibt. Danach verlässt
der Luftstrom den Verdampferkern 24, und die Mischklappe 29 ermöglicht
selektiv das Strömen des Luftstroms in den Wärmeübertrager 26.
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Im
Wärmeübertrager 26 strömt die
Luft durch die Zwischenräume 52, die von den gerippten
Lamellen 48 und den Rohren 46 des Wärmeübertragers 26 gebildet
werden. Die Luft wird durch eine Übertragung von Wärmeenergie
vom darin angeordneten Phasenübergangsmaterial 56 auf
die Luft auf eine gewünschte Temperatur gekühlt.
Dementsprechend wird das Schmelzen des Phasenübergangsmaterials 56 bewirkt.
Die konditionierte gekühlte Luft verlässt dann
den Wärmeübertrager 26 und strömt
durch den Heizkern 28, der nicht in Betrieb ist, und in
den Auslass- und Verteilungsabschnitt.
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6 stellt
ein HVAC-System gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dar. Bezugszeichen für in Hinsicht auf 1 bis 5 gleiche
Strukturen sind in 6 bis 8 mit einem
Primärsymbol (') wiederholt. Ein HVAC-System 10' umfasst
ein Steuermodul 12', um zumindest eine Temperatur im Fahrgastraum
zu steuern. Das dargestellte Modul 12' umfasst ein hohles
Hauptgehäuse 14', in dem ein Luftkanal 15' gebildet
ist. Das Gehäuse 14' umfasst einen Einlassabschnitt 16',
einen Misch- und Konditionierabschnitt 18' und einen Auslass-
und Verteilungsabschnitt (nicht dargestellt). In der dargestellten
Ausführungsform ist im Einlassabschnitt 16' ein
Lufteinlass 22' gebildet. Der Lufteinlass 22' steht in
Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr (nicht dargestellt). Die Luftzufuhr
kann zum Beispiel von außerhalb des Fahrzeugs bereitgestellt
werden, vom Fahrgastraum zurückgeführt werden
oder eine Mischung aus beiden sein. Der Einlassabschnitt 16' ist
dafür eingerichtet, ein Gebläselaufrad (nicht
dargestellt) aufzunehmen, um zu bewirken, dass die Luft durch den
Lufteinlass 22' angesaugt wird. Nach Wunsch kann vor oder
nach dem Einlassabschnitt 16' ein Filter (nicht dargestellt)
bereitgestellt sein.
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Der
Misch- und Konditionierabschnitt 18' des Gehäuses 14' ist
dafür eingerichtet, einen Verdampferkern 24' und
zumindest entweder einen Wärmeübertrager 80 oder
einen Heizkern 28' aufzunehmen. In der dargestellten Ausführungsform
sind der Wärmeübertrager 80 und der Heizkern 28' nach
einer Mischklappe 29' angeordnet. Die Mischklappe 29' ist dafür
eingerichtet, selektiv ein Strömen der Luft durch den Wärmeübertrager 80 und
den Heizkern 28' zu ermöglichen, wenn das HVAC-System 10' nicht
in einem Absenkmodus arbeitet. Nach Wunsch kann vor dem Verdampferkern 24' auch
ein Filter (nicht dargestellt) bereitgestellt sein.
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Der
Verdampferkern 24' steht durch eine Leitung 36' in
Fluidverbindung mit einer Quelle gekühlten Fluids 30',
wie zum Beispiel mit einem Kältesystem. Der Verdampferkern 24' ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aufzunehmen und
die hindurchströmende Luft zu kühlen, wenn der
kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs in Betrieb ist. Der Wärmeübertrager 80 steht
durch eine Leitung 84' in Fluidverbindung mit einem Wärmeübertrager 82.
Die Leitung 84 umfasst eine Pumpe 88, die dafür
eingerichtet ist, ein darin angeordnetes Fluid 90 zum Zirkulieren
zu bringen. Es versteht sich, dass das Fluid 90 jedes herkömmliche
Fluid sein kann, wie zum Beispiel ein Kühlmittel. Das Fluid 90 ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aufzunehmen und
die Luft zu kühlen, die durch den Wärmeübertrager 80 strömt,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs nicht in Betrieb
ist. Der Wärmeübertrager 82 steht durch
eine Leitung 86 auch in Fluidverbindung mit der Quelle
gekühlten Fluids 30'. Die Leitung 86 kann
ein Ventil 87 umfassen, das darin angeordnet ist, um ein
Hindurchströmen des Fluids 37 selektiv zu verhindern.
In der dargestellten Ausführungsform steht der Heizkern 28' durch
eine Leitung 76' in Fluidverbindung mit einer Quelle erhitzten
Fluids 74'. Die Quelle erhitzten Fluids 74' kann
jede herkömmliche Quelle erhitzten Fluids sein, wie zum
Beispiel der kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs, und das
erhitzte Fluid kann jedes herkömmliche Fluid sein, wie
zum Beispiel ein Motorkühlmittel. In der Leitung 76' kann
ein Ventil 75' angeordnet sein, um ein Hindurchströmen
erhitzten Fluids selektiv zu verhindern. Es versteht sich, dass der
Wärmeübertrager 80 nach Wunsch auch in
Fluidverbindung mit der Quelle erhitzten Fluids 74' stehen kann,
ohne vom Schutzumfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
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In
der dargestellten Ausführungsform umfasst der Wärmeübertrager 82 ein
Hauptgehäuse 92 mit einem hohlen Innenbereich.
Das Hauptgehäuse 92 kann aus herkömmlichen
Materialien, wie zum Beispiel Polypropylen, bestehen. in der dargestellten Ausführungsform
hat das Gehäuse im Allgemeinen eine rechteckige Form. Es
versteht sich, dass das Hauptgehäuse 92 nach Wunsch
auch andere Formen aufweisen kann. Das Hauptgehäuse 92 umfasst einen
ersten Einlass 94, einen zweiten Einlass 96, einen
ersten Auslass 98 und einen zweiten Auslass 100,
die darin gebildet sind. Die Einlässe 94, 96 und die
Auslässe 98, 100 sind derart gebildet,
dass sie seitlich aus dem Hauptgehäuse 92 heraus
verlaufen. Der erste Einlass 94 und der erste Auslass 98 stehen durch
die Leitung 86 in Fluidverbindung mit der Quelle gekühlten
Fluids 30'. Der zweite Einlass 96 und der zweite
Auslass 100 stehen durch die Leitung 84 in Fluidverbindung
mit dem Wärmeübertrager 80. Jeder der
Einlässe 94, 96 und der Auslässe 98, 100 fungiert als
Diffusor, um die Strömungsgeschwindigkeit der jeweils hindurchzirkulierenden
Fluide 37' und 90 zu vermindern. An der Außenfläche
des Hauptgehäuses 92 kann ein Isoliermaterial 102 angeordnet
sein, um das Entweichen von Wärmeenergie zu verhindern.
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Der
erste Einlass 94 und der erste Auslass 98 stehen
durch mehrere Rohre 104 in Fluidverbindung. Die Rohre 104 sind
im hohlen Innenbereich des Wärmeübertragers 82 angeordnet
und dafür eingerichtet, das Fluid 37' aufzunehmen.
Die Rohre 104 umfassen mehrere voneinander beabstandete
Lamellen 106, die radial nach außen verlaufen.
Die Lamellen 106 fördern eine Übertragung
von Wärmeenergie zwischen den Fluiden 37', 90.
Die Rohre 104 und die Lamellen 106 sind aus einem
thermisch leitenden Material, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt. Die
Rohre 104 liegen im Wesentlichen parallel zueinander und
sind voneinander beabstandet, um eine Reihe von offenen Bereichen 108 zwischen
sich zu bilden. Die offenen Bereiche 108 ermöglichen
das Hindurchströmen des Fluids 90.
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Das
Fluid 90 umfasst ein darin angeordnetes Phasenübergangsmaterial 56'.
Das Phasenübergangsmaterial 56' ist ein beliebiges
Material, das bei bestimmten Temperaturen schmilzt und erstarrt
und zum Speichern und Abgeben von Wärmeenergie in der Lage
ist, wie zum Beispiel ein Paraffinwachs, ein Alkohol, Wasser und
jede beliebige Kombination aus diesen. Wie in den 7 und 8 dargestellt,
kann das Phasenübergangsmaterial 56' in eine thermisch leitende
Hülle 60a' eingekapselt sein oder mit einer thermisch
leitenden Beschichtung 60b' beschichtet sein. Die Hülle 60a' und
die Beschichtung 60b' können aus jedem herkömmlichen
Material hergestellt sein, wie zum Beispiel aus Polyethylen. Die
Hülle 60a' und die Beschichtung 60b' ermöglichen
das Anordnen des Phasenübergangsmaterials 56' im
Fluid 90, das durch die offenen Bereiche 108 zirkuliert.
Das eingekapselte Phasenübergangsmaterial 56' ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aus dem Fluid 90 aufzunehmen,
das durch den Wärmeübertrager 80 strömt,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor nicht in Betrieb ist, und Wärmeenergie
an das Fluid 37' abzugeben, wenn der kraftstoffbetriebene
Motor in Betrieb ist. Wie in 8 dargestellt,
kann das eingekapselte Phasenübergangsmaterial 56' nach
Wunsch ein darin angeordnetes thermisch leitendes Material 58' umfassen,
um die Übertragung von Wärmeenergie weiter zu
fördern.
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Der
zweite Einlass 96 und der zweite Auslass 100 stehen
durch die offenen Bereiche 108 in Fluidverbindung. Wie
dargestellt, können der zweite Einlass 96 und
der zweite Auslass 100 jeweils ein Sieb 110 umfassen,
das sich über deren Innendurchmesser erstreckt. Das Sieb 110 ist
dafür eingerichtet, das Hindurchströmen des Fluids 90 zu
ermöglichen, jedoch das Ausströmen des eingekapselten
Phasenübergangsmaterials 56' aus dem Wärmeübertrager 82 zu
verhindern. Es versteht sich, dass nach Wunsch der erste Einlass 94 und
der erste Auslass 98 durch offenen Bereiche und der zweite
Einlass 96 und der zweite Auslass 100 durch Rohre
in Fluidverbindung stehen können.
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In
Gebrauch zirkuliert das Fluid 37' von der Quelle gekühlten
Fluids 30' durch die Leitungen 36', 86,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist.
Dementsprechend zirkuliert das Fluid 37' durch den Verdampferkern 24' und
den Wärmeübertrager 82. Die Luft strömt
vom Einlassabschnitt 16' in den Verdampferkern 24',
wo sie durch die Übertragung von Wärmeenergie
von der Luft auf das Fluid 37' von der Quelle gekühlten
Fluids 30' auf eine gewünschte Temperatur gekühlt
wird. Der konditionierte Luftstrom verlässt dann den Verdampferkern 24'.
Wenn das HVAC-System 10' nicht im Absenkmodus arbeitet,
wird durch die Mischklappe 29' selektiv das Strömen
der Luft vom Verdampferkern 24' durch den Wärmeübertrager 80 und
den Heizkern 28', der nicht in Betrieb ist, hinein in den
Auslass- und Verteilungsabschnitt ermöglicht. Das Fluid 37',
das durch die Leitung 86 zirkuliert, strömt in
und durch die Rohre 104 des Wärmeübertragers 82.
Das Fluid 37' nimmt Wärmeenergie aus dem Fluid 90,
das durch die offenen Bereiche 108 strömt, und
aus dem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial 56' auf.
Die Übertragung von Wärmeenergie kühlt
das Phasenübergangsmaterial 56' und lässt
es erstarren.
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Ist
der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs nicht in Betrieb, zirkuliert
das Fluid 37' von der Quelle gekühlten Fluids 30' nicht
durch die Leitungen 36', 86. Dementsprechend zirkuliert
das Fluid 37' nicht durch den Verdampferkern 24' oder
den Wärmeübertrager 82. Die Pumpe 88 bewirkt,
dass das Fluid 90 durch die Leitung 84, den Wärmeübertrager 82 und
den Wärmeübertrager 80 zirkuliert. Die
Luft vom Einlassabschnitt 16' strömt in den Verdampferkern 24',
wobei ihre Temperatur unverändert bleibt. Danach verlässt
die Luft den Verdampferkern 24' und die Mischklappe 29 ermöglicht
selektiv deren Strömen in den Wärmeübertrager 80.
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Im
Wärmeübertrager 80 wird die Luft durch die Übertragung
von Wärmeenergie von der Luft auf das hindurchzirkulierende
Fluid 90 auf eine gewünschte Temperatur gekühlt.
Das Fluid 90 nimmt die Wärmeenergie aus der Luft
auf und überträgt sie auf das in ihm angeordnete
Phasenübergangsmaterial 56', wodurch das Schmelzen
des Phasenübergangsmaterials 56' bewirkt wird.
Die konditionierte, gekühlte Luft verlässt dann
den Wärmeübertrager 80 und strömt
durch den Heizkern 28', der nicht in Betrieb ist, hinein
in den Auslass- und Verteilungsabschnitt.
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Die 9 und 10 stellen
ein HVAC-System gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dar. Bezugszeichen für in Hinsicht auf 1 bis 8 gleiche
Strukturen sind in den 9 und 10 mit
einem Primärsymbol ('') wiederholt. Ein HVAC-System 10'' umfasst
ein Steuermodul 12'', um zumindest eine Temperatur im Fahrgastraum
zu steuern. Das dargestellte Modul 12'' umfasst ein hohles
Hauptgehäuse 14'', in dem ein Luftkanal 15'' gebildet
ist. Das Gehäuse 14'' umfasst einen Einlassabschnitt 16'',
einen Misch- und Konditionierabschnitt 18'' und einen Auslass-
und Verteilungsabschnitt (nicht dargestellt). In der dargestellten
Ausführungsform ist im Einlassabschnitt 16'' ein
Lufteinlass 22'' gebildet. Der Lufteinlass 22'' steht
in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr (nicht dargestellt). Die
Luftzufuhr kann zum Beispiel von außerhalb des Fahrzeugs
bereitgestellt werden, vom Fahrgastraum zurückgeführt werden
oder eine Mischung aus beiden sein. Der Einlassabschnitt 16'' ist
dafür eingerichtet, ein Gebläselaufrad (nicht
dargestellt) aufzunehmen, um zu bewirken, dass die Luft durch den
Lufteinlass 22'' angesaugt wird. Nach Wunsch kann vor oder
nach dem Einlassabschnitt 16'' ein Filter (nicht dargestellt)
bereitgestellt sein.
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Der
Misch- und Konditionierabschnitt 18'' des Gehäuses 14'' ist
dafür eingerichtet, einen Verdampferkern 24'' und
zumindest entweder einen Wärmeübertrager 80'' oder
einen Heizkern (nicht dargestellt) aufzunehmen. In der dargestellten
Ausführungsform ist der Wärmeübertrager 80'' nach
einer Mischklappe 29'' angeordnet. Die Mischklappe 29'' ist
dafür eingerichtet, selektiv ein Strömen der Luft
durch den Wärmeübertrager 80'' zu ermöglichen,
wenn das HVAC-System 10'' nicht in einem Absenkmodus arbeitet.
Nach Wunsch kann vor dem Verdampferkern 24'' auch ein Filter
(nicht dargestellt) bereitgestellt sein.
-
Der
Verdampferkern 24'' steht durch eine Leitung 36'' in
Fluidverbindung mit einer Quelle gekühlten Fluids 30'',
wie zum Beispiel einem Kältesystem. Der Verdampferkern 24'' ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aufzunehmen und
die hindurchströmende Luft zu kühlen, wenn der
kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs in Betrieb ist. Der Wärmeübertrager 80'' steht
durch eine Leitung 84'' in Fluidverbindung mit einem Wärmeübertrager 82''.
Die Leitung 84'' umfasst darin angeordnet eine Pumpe 88'' und
ein Ventil 89. Die Pumpe 88'' ist dafür
eingerichtet, ein in ihr angeordnetes Fluid zum Zirkulieren zu bringen.
Das Ventil 89 verhindert selektiv ein Hindurchströmen
des Fluids. Es versteht sich, dass das Fluid jedes herkömmliche
Fluid sein kann, wie zum Beispiel ein Motorkühlmittel.
Das Fluid ist dafür eingerichtet, Wärmeenergie
aufzunehmen und die Luft zu kühlen, die durch den Wärmeübertrager 80'' strömt,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs nicht in Betrieb
ist. Der Wärmeübertrager 82'' steht durch
eine Leitung 86'' auch in Fluidverbindung mit der Quelle
gekühlten Fluids 30''. Die Leitung 86'' kann
ein Ventil 87'' umfassen, das darin angeordnet ist, um
ein Hindurchströmen des Fluids selektiv zu verhindern.
In der dargestellten Ausführungsform steht der Wärmeübertrager 80'' durch
eine Leitung 76'' auch in Fluidverbindung mit einer Quelle
erhitzten Fluids 74''. Die Quelle erhitzten Fluids 74'' kann jede
herkömmliche Quelle erhitzten Fluids sein, wie zum Beispiel
der kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs, und das erhitzte
Fluid kann jedes herkömmliche Fluid sein, wie zum Beispiel
ein Motorkühlmittel. In der Leitung 76'' kann
ein Ventil 75'' angeordnet sein, um ein Hindurchströmen
erhitzten Fluids selektiv zu verhindern. Der Wärmeübertrager 80'' ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie abzugeben und die
hindurchströmende Luft zu erwärmen, wenn der kraftstoffbetriebene
Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist. Es versteht sich, dass die Quelle
erhitzten Fluids 74'' nach Wunsch auch in Fluidverbindung
mit einem Heizkern stehen kann, ohne vom Schutzumfang und Geist
der Erfindung abzuweichen.
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In
der dargestellten Ausführungsform umfasst der Wärmeübertrager 82'' ein
Hauptgehäuse 92'' mit einem hohlen Innenbereich.
Das Hauptgehäuse 92'' kann aus herkömmlichen
Materialien, wie zum Beispiel Polypropylen, bestehen. In der dargestellten
Ausführungsform hat das Gehäuse im Allgemeinen
eine rechteckige Form. Es versteht sich, dass das Hauptgehäuse 92'' nach
Wunsch auch andere Formen aufweisen kann. Das Hauptgehäuse 92'' umfasst
einen ersten Einlass 94'', einen zweiten Einlass 96'',
einen ersten Auslass 98'' und einen zweiten Auslass 100'',
die darin gebildet sind. Die Einlässe 94'', 96'' und
die Auslässe 98'', 100'' sind derart
gebildet, dass sie seitlich aus dem Hauptgehäuse 92'' heraus
verlaufen. Der erste Einlass 94'' und der erste Auslass 98'' stehen
durch die Leitung 86'' in Fluidverbindung mit der Quelle
gekühlten Fluids 30''. Der zweite Einlass 96'' und
der zweite Auslass 100'' stehen durch die Leitung 84'' in
Fluidverbindung mit dem Wärmeübertrager 80''.
Jeder der Einlässe 94'', 96'' und der
Auslässe 98'', 100'' fungiert als Diffusor,
um die Strömungsgeschwindigkeit der jeweils hindurchzirkulierenden
Fluide zu vermindern. An der Außenfläche des Hauptgehäuses 92'' kann
ein Isoliermaterial 102'' angeordnet sein, um das Entweichen
von Wärmeenergie zu verhindern.
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Der
erste Einlass 94'' und der erste Auslass 98'' stehen
durch mehrere Rohre 104'' in Fluidverbindung. Die Rohre 104'' sind
im hohlen Innenbereich des Wärmeübertragers 82'' angeordnet
und dafür eingerichtet, das Fluid von der Quelle gekühlten
Fluids 30'' aufzunehmen. Die Rohre 104'' umfassen mehrere
voneinander beabstandete Lamellen 106'', die radial nach
außen verlaufen. Die Lamellen 106'' fördern
eine Übertragung von Wärmeenergie zwischen dem
Fluid von der Quelle gekühlten Fluids 30'' und
dem Fluid vom Wärmeübertrager 80''. Die
Rohre 104'' und die Lamellen 106'' sind aus einem
thermisch leitenden Material, wie zum Beispiel Kupfer, hergestellt.
Die Rohre 104'' liegen im Wesentlichen parallel zueinander
und sind voneinander beabstandet, um eine Reihe von offenen Bereichen 108'' zwischen
sich zu bilden.
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Wie
in den 9 und 10 dargestellt, können
der zweite Einlass 96'' und der zweite Auslass 100'' auch
durch mehrere Rohre 112 in Fluidverbindung stehen. Die
Rohre 112 sind im hohlen Innenbereich des Wärmeübertragers 82'' angeordnet
und dafür eingerichtet, das Fluid vom Wärmeübertrager 80'' aufzunehmen.
Die Rohre 112 umfassen mehrere voneinander beabstandete
Lamellen 114, die radial nach außen verlaufen.
Die Lamellen 114 fördern die Übertragung
von Wärmeenergie zwischen den Fluiden. Die Rohre 112 und
die Lamellen 114 sind aus thermisch leitendem Material
hergestellt, wie zum Beispiel Kupfer. Die Rohre liegen im Wesentlichen parallel
zueinander und sind voneinander beabstandet, um zwischen sich eine
Reihe von offenen Bereichen 116 zu definieren. Es versteht
sich, dass die Rohre 112 mit den Rohren 104'' verschränkt
sein können, wie in 10 dargestellt,
um nach Wunsch die Übertragung von Wärmeenergie
zwischen den Fluiden weiter zu fördern. Es versteht sich
ferner, dass die Rohre 112 nach Wunsch mehrere voneinander
beabstandete Lamellen (nicht dargestellt), die radial nach innen
verlaufen, und ein in den Rohren angeordnetes eingekapseltes Phasenübergangsmaterial
(nicht dargestellt) umfassen können, um die Übertragung
von Wärmeenergie weiter zu fördern.
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Die
zwischen den Rohren 112 gebildeten offenen Bereiche 116 stehen
in Fluidverbindung mit den offenen Bereichen 108'', die
zwischen den Rohren 104'' gebildet sind. Die offenen Bereiche 108'', 116 umfassen
ein darin angeordnetes Phasenübergangsmaterial 56''.
Das Phasenübergangsmaterial 56'' ist ein beliebiges
Material, das bei bestimmten Temperaturen schmilzt und erstarrt
und zum Speichern und Abgeben von Wärmeenergie in der Lage ist,
wie zum Beispiel ein Paraffinwachs, ein Alkohol, Wasser und jede
beliebige Kombination aus diesen. In der dargestellten Ausführungsform
ist das Phasenübergangsmaterial 56'' dafür
eingerichtet, Wärmeenergie aus dem Fluid aufzunehmen, das
durch die Rohre 112 strömt, wenn der kraftstoffbetriebene
Motor nicht in Betrieb ist, und Wärmeenergie an das Fluid
abzugeben, das durch die Rohre 108'' strömt, wenn
der kraftstoffbetriebene Motor in Betrieb ist. Wie in den 9 und 10 dargestellt,
kann das Phasenübergangsmaterial 56'' ein darin
angeordnetes thermisch leitendes Material 58'' umfassen,
um die Übertragung von Wärmeenergie weiter zu
fördern. Im Innenbereich des Wärmeübertragers 82'' ist ein
Luftausdehnungsraum 118 angeordnet, um die Ausdehnung des
im Wärmeübertrager angeordneten Phasenübergangsmaterials 56'' zu
ermöglichen, wenn die Wärmeenergie an das Fluid
von der Quelle gekühlten Fluids 30'' abgegeben
wird.
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In
Gebrauch zirkuliert das Fluid von der Quelle gekühlten
Fluids 30'' durch die Leitungen 36'', 86'',
wenn der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist.
Dementsprechend zirkuliert das Fluid von der Quelle gekühlten
Fluids 30'' durch den Verdampferkern 24'' und
den Wärmeübertrager 82''. Die Luft strömt
vom Einlassabschnitt 16'' in den Verdampferkern 24'',
wo sie durch die Übertragung von Wärmeenergie
von der Luft auf das Fluid von der Quelle gekühlten Fluids 30'' auf
eine gewünschte Temperatur gekühlt wird. Der konditionierte
Luftstrom verlässt dann den Verdampferkern 24''.
Wenn das HVAC-System 10'' nicht im Absenkmodus arbeitet, wird
durch die Mischklappe 29'' selektiv das Strömen der
Luft vom Verdampferkern 24'' durch den Wärmeübertrager 80'' und
hinein in den Auslass- und Verteilungsabschnitt ermöglicht.
Das Fluid, das durch die Leitung 86'' zirkuliert, strömt
in und durch die Rohre 104'' des Wärmeübertragers 82''.
Das Fluid nimmt Wärmeenergie aus dem Phasenübergangsmaterial 56'' auf,
das in den offenen Bereichen 108'', 116 angeordnet
ist. Durch die Übertragung von Wärmeenergie wird
das Phasenübergangsmaterial 56'' abgekühlt
und erstarrt. Außerdem kühlt das Phasenübergangsmaterial 56'' das
Fluid, das durch die Leitung 84'' und den Wärmeübertrager 80'' strömt,
indem es die Wärmeenergie aus diesem aufnimmt. Die vom Phasenübergangsmaterial 56'' aufgenommene
Wärmeenergie wird dann auf das Fluid von der Quelle gekühlten
Fluids 30'' übertragen.
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Ist
der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs nicht in Betrieb, zirkuliert
das Fluid von der Quelle gekühlten Fluids 30'' nicht
durch die Leitungen 36'', 86''. Dementsprechend
zirkuliert das Fluid nicht durch den Verdampferkern 24'' oder
den Wärmeübertrager 82''. Die Pumpe 88'' bewirkt,
dass das Fluid, das im Wärmeübertrager 80'' angeordnet
ist, durch die Leitung 84'' und den Wärmeübertrager 82'' zirkuliert.
Das Fluid strömt in und durch die Rohre 112 des
Wärmeübertragers 82'' und gibt dabei
die Wärmeenergie an das Phasenübergangsmaterial 56'' ab, das
in dessen offenen Bereichen 108'', 116 angeordnet
ist. Dementsprechend wird das Fluid durch das Phasenübergangsmaterial 56'' gekühlt.
Die Luft vom Einlassabschnitt 16'' strömt in und
durch den Verdampferkern 24'', wobei ihre Temperatur unverändert bleibt.
Danach verlässt die Luft den Verdampferkern 24'' und
kann selektiv durch den Wärmeübertrager 80'' strömen.
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Im
Wärmeübertrager 80'' wird die Luft durch die Übertragung
von Wärmeenergie von der Luft auf das hindurchzirkulierende
Fluid auf eine gewünschte Temperatur gekühlt.
Das Fluid nimmt die Wärmeenergie aus der Luft auf und überträgt
sie auf das Phasenübergangsmaterial 56'', das
in den offenen Bereichen 108'', 116 des Wärmeübertragers 82'' angeordnet
ist. Somit wird das Phasenübergangsmaterial 56'' zum
Schmelzen gebracht. Die konditionierte, gekühlte Luft verlässt
dann den Wärmeübertrager 80'' und strömt
in den Auslass- und Verteilungsabschnitt.
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11 stellt
ein HVAC-System gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung dar. Bezugszeichen für in Hinsicht auf 1 bis 10 gleiche
Strukturen sind in 11 mit einem Primärsymbol
(''') wiederholt. Ein HVAC-System 10''' umfasst ein Steuermodul 12'',
um zumindest eine Temperatur im Fahrgastraum zu steuern. Das dargestellte
Modul 12''' umfasst ein hohles Hauptgehäuse 14''',
in dem ein Luftkanal 15''' gebildet ist. Das Gehäuse 14''' umfasst
einen Einlassabschnitt 16''', einen Misch- und Konditionierabschnitt 18''' und
einen Auslass- und Verteilungsabschnitt (nicht dargestellt). In
der dargestellten Ausführungsform ist im Einlassabschnitt 16''' ein
Lufteinlass 22''' gebildet. Der Lufteinlass 22''' steht
in Fluidverbindung mit einer Luftzufuhr (nicht dargestellt). Die
Luftzufuhr kann zum Beispiel von außerhalb des Fahrzeugs
bereitgestellt werden, vom Fahrgastraum zurückgeführt
werden oder eine Mischung aus beiden sein. Der Einlassabschnitt 16''' ist dafür
eingerichtet, ein Gebläselaufrad (nicht dargestellt) aufzunehmen,
um zu bewirken, dass die Luft durch den Lufteinlass 22''' angesaugt
wird. Nach Wunsch kann vor oder nach dem Einlassabschnitt 16''' ein
Filter (nicht dargestellt) bereitgestellt sein.
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Der
Misch- und Konditionierabschnitt 18''' des Gehäuses 14''' ist
dafür eingerichtet, einen Verdampferkern 24''',
einen Wärmeübertrager 80''' und einen
Heizkern 28''' aufzunehmen. In der dargestellten Ausführungsform
sind der Wärmeübertrager 80''' und der
Heizkern 28''' nach einer Mischklappe 29''' angeordnet.
Die Mischklappe 29''' ist dafür eingerichtet,
selektiv ein Strömen der Luft durch den Wärmeübertrager 80''' und
den Heizkern 28''' zu ermöglichen, wenn das HVAC-System 10''' nicht
in einem Absenkmodus arbeitet. Nach Wunsch kann vor dem Verdampferkern 24''' ein
Filter (nicht dargestellt) bereitgestellt sein. Der Verdampferkern 24''' steht
durch eine Leitung 36''' in Fluidverbindung mit einer Quelle gekühlten
Fluids 30''', wie zum Beispiel mit einem Kältesystem.
Der Verdampferkern 24''' ist dafür eingerichtet,
Wärmeenergie aufzunehmen und die hindurchströmende
Luft zu kühlen, wenn der kraftstoffbetriebene Motor eines
Fahrzeugs in Betrieb ist. Der Wärmeübertrager 80''' steht
durch eine Leitung 84'''' in Fluidverbindung mit einem
Wärmeübertrager 120. Die Leitung 84''' umfasst
eine Pumpe 88''', die dafür eingerichtet ist,
ein darin angeordnetes Fluid 90''' zum Zirkulieren zu bringen.
Es versteht sich, dass das Fluid 90''' jedes herkömmliche
Fluid sein kann, wie zum Beispiel ein Kühlmittel. Das Fluid 90''' ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aufzunehmen und die
Luft zu kühlen, die durch den Wärmeübertrager 80''' strömt,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs nicht in Betrieb
ist. In der dargestellten Ausführungsform steht der Heizkern 28''' durch eine
Leitung 76''' in Fluidverbindung mit einer Quelle erhitzten
Fluids 74'''. Die Quelle erhitzten Fluids 74''' kann
jede herkömmliche Quelle erhitzten Fluids sein, wie zum
Beispiel der kraftstoffbetriebene Motor eines Fahrzeugs, und das
erhitzte Fluid kann jedes herkömmliche Fluid sein, wie
zum Beispiel ein Motorkühlmittel. In der Leitung 76''' kann
ein Ventil 75''' angeordnet sein, um ein Hindurchströmen
erhitzten Fluids selektiv zu verhindern. Es versteht sich, dass
der Wärmeübertrager 80''' nach Wunsch
auch in Fluidverbindung mit der Quelle erhitzten Fluids 74''' stehen
kann, ohne vom Schutzumfang und Geist der Erfindung abzuweichen.
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In
der dargestellten Ausführungsform umfasst der Wärmeübertrager 120 ein
Hauptgehäuse 122 mit einem hohlen Innenbereich.
Das Hauptgehäuse 122 kann aus herkömmlichen
Materialien, wie zum Beispiel Polypropylen, bestehen. In der dargestellten
Ausführungsform hat das Gehäuse im Allgemeinen
eine rechteckige Form. Es versteht sich, dass das Hauptgehäuse 122 nach
Wunsch auch andere Formen aufweisen kann. Das Hauptgehäuse 122 umfasst
eine erste Öffnung 124 und eine zweite Öffnung 126.
Die Öffnungen 124, 126 sind dafür
eingerichtet, ein Einlassende 128 und ein Auslassende 130 der
Leitung 84''' aufzunehmen. Das Einlassende 128 und
das Auslassende 130 verlaufen durch die entsprechenden Öffnungen 124, 126 in
das Fluid 90''' hinein.
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Das
Fluid 90''' umfasst ein darin angeordnetes Phasenübergangsmaterial 56'''.
Das Phasenübergangsmaterial 56''' ist ein beliebiges
Material, das bei bestimmten Temperaturen schmilzt und erstarrt und
zum Speichern und Abgeben von Wärmeenergie in der Lage
ist, wie zum Beispiel ein Paraffinwachs, ein Alkohol, Wasser und
jede beliebige Kombination aus diesen. Wie in 12 und 13 dargestellt, kann
das Phasenübergangsmaterial 56''' in eine thermisch
leitende Hülle 60a''' eingekapselt sein oder mit einer
thermisch leitenden Beschichtung 60b''' beschichtet sein.
Die Hülle 60a''' und die Beschichtung 60b''' können
aus jedem herkömmlichen Material hergestellt werden, wie
zum Beispiel aus Polyethylen. Die Hülle 60a''' und
die Beschichtung 60b''' ermöglichen das Anordnen
des Phasenübergangsmaterials 56''' im Fluid 90''',
das durch die Leitung 84''' und den Wärmeübertrager 80''' zirkuliert.
Das eingekapselte Phasenübergangsmaterial 56''' ist
dafür eingerichtet, Wärmeenergie aus dem Fluid 90''' aufzunehmen,
das durch den Wärmeübertrager 80''' strömt,
wenn der kraftstoffbetriebene Motor nicht in Betrieb ist. Wie in 13 dargestellt,
kann das eingekapselte Phasenübergangsmaterial 56''' nach Wunsch
ein darin angeordnetes thermisch leitendes Material 58''' umfassen,
um die Übertragung von Wärmeenergie weiter zu
fördern. Es versteht sich, dass das Einlassende 128 und
das Auslassende 130 der Leitung 84''' ein Sieb
umfassen können, das dafür eingerichtet ist, das
Hindurchströmen des Fluids 90''' zu ermöglichen,
jedoch das Ausströmen des eingekapselten Phasenübergangsmaterials 56''' aus dem
Wärmeübertrager 120 zu verhindern.
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In
Gebrauch zirkuliert das Fluid von der Quelle gekühlten
Fluids 30''' durch die Leitung 36''', wenn der
kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs in Betrieb ist. Dementsprechend
zirkuliert das Fluid durch den Verdampferkern 24'''. Die
Luft strömt vom Einlassabschnitt 16''' in den
Verdampferkern 24''', wo sie durch die Übertragung
von Wärmeenergie von der Luft auf das Fluid von der Quelle
gekühlten Fluids 30''' auf eine gewünschte
Temperatur gekühlt wird. Der konditionierte Luftstrom verlässt
dann den Verdampferkern 24'''. Wenn das HVAC-System 10''' nicht
im Absenkmodus arbeitet, wird durch die Mischklappe 29''' selektiv
das Strömen der Luft in und durch den Wärmeübertrager 80''' ermöglicht.
Im Wärmeübertrager 80''' nimmt die konditionierte Luft
Wärmeenergie aus dem Fluid 90''' auf, das im Wärmeübertrager
zirkuliert. Die Übertragung von Wärmeenergie vom
Fluid 90''' kühlt das Fluid 90'''. Dementsprechend
nimmt das Fluid 90''' aus dem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial 56''' Wärmeenergie
auf. Durch die Übertragung von Wärmeenergie vom
Phasenübergangsmaterial 56''' an das Fluid 90''' wird
das Phasenübergangsmaterial 56''' abgekühlt
und erstarrt. Der konditionierte Luftstrom strömt dann
durch den Heizkern 28''', der nicht in Betrieb ist, in
den Auslass- und Verteilungsabschnitt.
-
Ist
der kraftstoffbetriebene Motor des Fahrzeugs nicht in Betrieb, zirkuliert
das Fluid von der Quelle gekühlten Fluids 30''' nicht
durch die Leitung 36'''. Dementsprechend zirkuliert das
Fluid nicht durch den Verdampferkern 24'''. Die Luft vom
Einlassabschnitt 16''' strömt in und durch den
Verdampferkern 24''', wobei ihre Temperatur unverändert
bleibt. Danach verlässt die Luft den Verdampferkern 24''' und
die Mischklappe 29 ermöglicht selektiv deren Strömen
in den Wärmeübertrager 80'''.
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Im
Wärmeübertrager 80''' wird die Luft durch die Übertragung
von Wärmeenergie von der Luft auf das hindurchzirkulierende
Fluid 90''' auf eine gewünschte Temperatur gekühlt.
Die Pumpe 88''' bewirkt, dass das Fluid 90''' durch
die Leitung 84''' und den Wärmeübertrager 120 zirkuliert.
Das Fluid 90''' nimmt die Wärmeenergie aus der
Luft auf und überträgt sie auf das in ihm angeordnete
Phasenübergangsmaterial 56'''. Folglich wird das
Schmelzen des Phasenübergangsmaterials 56''' bewirkt.
Die konditionierte, gekühlte Luft verlässt dann
den Wärmeübertrager 80''' und strömt
durch den Heizkern 28''', der nicht in Betrieb ist, in
den Auslass- und Verteilungsabschnitt.
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Aus
der vorangehenden Beschreibung kann ein Durchschnittsfachmann leicht
die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung erkennen und, ohne
von ihrem Geist und Anwendungsbereich abzuweichen, verschiedene Änderungen
und Modifikationen an der Erfindung vornehmen, um sie verschiedenen
Verwendungen und Bedingungen anzupassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - US 6854513 [0004]
- - US 6691527 [0005]