DE102009000767A1 - Wärmeübertrager für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System - Google Patents

Wärmeübertrager für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System Download PDF

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Abstract

Es wird ein Wärmeübertrager für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System offenbart. Der Wärmeübertrager umfasst ein darin angeordnetes Phasenübergangsmaterial, wobei das Phasenübergangsmaterial zumindest entweder in ein thermisch leitendes Material eingekapselt oder mit einem thermisch leitenden Material imprägniert ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Klimasteuersystem für ein Fahrzeug und insbesondere einen Wärmeübertrager für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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:
  • 1 ein schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich einer fragmentarischen Schnittansicht eines darin angeordneten HVAC-Moduls mit einem Wärmeübertrager gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 eine fragmentarische Querschnittansicht des in 1 dargestellten Wärmeübertragers, wobei der Wärmeübertrager ein Phasenübergangsmaterial umfasst, das mit einem thermisch leitenden Material imprägniert ist,
  • 3 ein schematisches Fließbild des in 1 dargestellten HVAC-Systems, wobei der Wärmeübertrager in Fluidverbindung mit einer Quelle gekühlten Fluids steht,
  • 4 eine fragmentarische Querschnittansicht des in 3 dargestellten Wärmeübertragers, wobei der Wärmeübertrager ein eingekapseltes Phasenübergangsmaterial umfasst,
  • 5 eine fragmentarische Querschnittansicht des in 3 dargestellten Wärmeübertragers, wobei der Wärmeübertrager ein eingekapseltes Phasenübergangsmaterial umfasst, das mit einem thermisch leitenden Material imprägniert ist,
  • 6 ein schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich einer Querschnittansicht eines Wärmeübertragers mit einem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 7 eine vergrößerte Schnittansicht des Phasenübergangsmaterials, das im Wärmeübertrager angeordnet ist, der in 6 im Kreis 7 dargestellt ist, wobei das Phasenübergangsmaterial eingekapselt ist,
  • 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,
  • 9 ein schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich einer Querschnittansicht eines Wärmeübertragers mit einem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 10 ein schematisches Fließbild des in 9 dargestellten HVAC-Systems, wobei der Wärmeübertrager verschränkte Rohre umfasst,
  • 11 ein schematisches Fließbild eines HVAC-Systems einschließlich einer Querschnittansicht eines Wärmeübertragers mit einem darin angeordneten Phasenübergangsmaterial gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
  • 12 eine vergrößerte Schnittansicht des Phasenübergangsmaterials, das im Wärmeübertrager angeordnet ist, der in 11 im Kreis 12 dargestellt ist, wobei das Phasenübergangsmaterial eingekapselt ist,
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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'''.
  • 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.
  • 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.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 6854513 [0004]
    • - US 6691527 [0005]

Claims (20)

  1. Wärmeübertrager (26, 82, 82'') für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System (10, 10', 10''), Folgendes umfassend: ein Hauptgehäuse (14, 92) mit einem hohlen Innenbereich, mehrere Rohre (46, 104, 112), die im hohlen Innenbereich des Gehäuses (14, 92) angeordnet sind, und ein Phasenübergangsmaterial (56, 56', 56''), wobei das Phasenübergangsmaterial (56, 56', 56'') zumindest entweder in ein thermisch leitendes Material (60, 60') eingekapselt oder mit einem thermisch leitenden Material (58, 58', 58'') imprägniert ist.
  2. Wärmeübertrager (26) nach Anspruch 1, wobei die Rohre (46) mehrere innenliegende Rippen (66) umfassen.
  3. Wärmeübertrager (26) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Rohre (46) mindestens ein Sieb (68) umfassen, das ein Ausströmen des Phasenübergangsmaterials (56) verhindert.
  4. Wärmeübertrager (26, 82, 82'') nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Rohre (46, 104, 112) in Fluidverbindung mit einer Quelle gekühlten Fluids (30, 30', 30'') stehen.
  5. Wärmeübertrager (26, 82, 82'') nach Anspruch 4, wobei das Phasenübergangsmaterial (56, 56', 56'') entweder durch ein Fluid (37, 37') von der Quelle gekühlten Fluids (30, 30', 30'') oder durch hindurchströmende Luft gekühlt und zum Erstarren gebracht wird.
  6. Wärmeübertrager (82, 82'') für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System (10', 10''), Folgendes umfassend: ein hohles Hauptgehäuse (92) mit einem ersten Einlass (94, 94''), und einem ersten Auslass (98, 98''), wobei der erste Einlass (94, 94'') und der erste Auslass (98, 98'') in Fluidverbindung mit der Quelle gekühlten Fluids (30', 30'') stehen, wobei das Gehäuse (92) ferner einen zweiten Einlass (96, 96'') und einen zweiten Auslass (100, 100'') umfasst, wobei der zweite Einlass (96, 96'') und der zweite Auslass (100, 100'') in Fluidverbindung mit einem Wärmeübertrager (80, 80'') stehen, der in einem Steuermodul (12', 12'') eines Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-Systems (10', 10'') angeordnet ist, und wobei jeder der Einlässe und der Auslässe als Diffusor fungiert, mehrere Rohre (104, 104'', 112), die im Gehäuse (92) angeordnet sind und zwischen sich offene Bereiche (108, 108'', 116) bilden, wobei mindestens eines der Rohre (104, 104'', 112) dafür eingerichtet ist, entweder ein Fluid (37') von der Quelle gekühlten Fluids (30', 30'') oder ein Fluid (90) vom Wärmeübertrager (80, 80'') aufzunehmen, und ein Phasenübergangsmaterial (56', 56''), das in den offenen Bereichen (108, 108'', 116) des Gehäuses (92) angeordnet ist.
  7. Wärmeübertrager (82, 82'') nach Anspruch 6, wobei das Phasenübergangsmaterial (56', 56'') zumindest entweder in ein thermisch leitendes Material (60', 60'') eingekapselt oder mit einem thermisch leitenden Material (58', 58'') imprägniert ist.
  8. Wärmeübertrager (82, 82'') nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Phasenübergangsmaterial (56', 56'') durch ein Fluid (37') von der Quelle gekühlten Fluids (30', 30'') gekühlt und zum Erstarren gebracht wird.
  9. Wärmeübertrager (82, 82'') nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Phasenübergangsmaterial (56', 56'') entweder im Fluid (37') von der Quelle gekühlten Fluids (30', 30'') oder im Fluid (90) vom Wärmeübertrager (82, 82'') angeordnet ist.
  10. Wärmeübertrager (82, 82'') nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei mindestens einer der Einlässe (94, 96) und einer der Auslässe (98, 100) ein Sieb (110) umfasst, um das Ausströmen des Phasenübergangsmaterials (56') zu verhindern.
  11. Wärmeübertrager (82, 82'') nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei die Rohre (104, 104'', 112) Lamellen (106, 106'', 114) umfassen, die daran radial nach außen verlaufend gebildet sind.
  12. Wärmeübertrager (82, 82'') nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Rohre (104, 104'', 112) Lamellen (106, 106'', 114) umfassen, die daran radial nach innen verlaufend gebildet sind.
  13. Wärmeübertrager (82, 82'') nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei eines der Rohre (104, 104'', 112) zwischen dem ersten Einlass (94, 94'') und dem ersten Auslass (98, 98'') eine Fluidverbindung herstellt.
  14. Wärmeübertrager (82, 82'') nach einem der Ansprüche 6 bis 12, wobei eines der Rohre (104, 104'', 112) zwischen dem ersten Einlass (94, 94'') und dem ersten Auslass (98, 98'') eine Fluidverbindung herstellt.
  15. Wärmeübertrager (82, 82'') nach einem der Ansprüche 6 bis 14, wobei eines der Rohre (104, 104'', 112) zwischen dem zweiten Einlass (96, 96'') und dem zweiten Auslass (100, 100'') eine Fluidverbindung herstellt.
  16. Wärmeübertrager (82'') nach einem der Ansprüche 6 bis 15, wobei die Rohre (104'', 112) verschränkt sind.
  17. Wärmeübertrager (120) für ein Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-System (10'''), Folgendes umfassend: ein Hauptgehäuse (122) mit einem hohlen Innenbereich, ein Fluid (90'''), das in dem Gehäuse (122) angeordnet ist, wobei das Fluid (90''') dafür eingerichtet ist, durch eine Leitung (84''') zu einem Wärmeübertrager (80''') zu zirkulieren, der in einem HVAC-Modul (12''') eines Heiz-, Belüftungs- und Air-Conditioning-Systems (10''') angeordnet ist, und ein Phasenübergangsmaterial (56'''), das in dem Fluid (90''') angeordnet ist, wobei das Phasenübergangsmaterial (56''') zumindest entweder in ein thermisch leitendes Material (60''') eingekapselt oder mit einem thermisch leitenden Material (58''') imprägniert ist.
  18. Wärmeübertrager (120) nach Anspruch 17, wobei die Leitung (84''') ein Einlassende (128) und ein Auslassende (130) umfasst, die im Gehäuse (122) angeordnet sind.
  19. Wärmeübertrager (120) nach Anspruch 18, wobei das Einlassende (128) und das Auslassende (130) der Leitung (84''') jeweils ein darin angeordnetes Sieb (110) umfassen, um das Ausströmen des Phasenübergangsmaterials (56''') zu verhindern.
  20. Wärmeübertrager (120) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Phasenübergangsmaterial (56''') entweder durch das Fluid (90''') oder die Luft, die durch den Wärmeübertrager (80''') strömt, gekühlt und zum Erstarren gebracht wird.
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