DE19645089A1 - Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage - Google Patents
Kälteanlage, insbesondere FahrzeugklimaanlageInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise in Fahr
zeugen als Klimaanlage in Gebrauch ist.
Die vorliegende Anmeldung ist eine Zusatzanmeldung zu der
deutschen Patentanmeldung 196 13 684.9 als Hauptanmeldung.
Der Inhalt dieser Hauptanmeldung dient als Basis für die vor
liegende Anmeldung und wird daher zur Vermeidung unnötiger
Wiederholungen in vollem Umfang hierin durch Verweis aufge
nommen.
In der Hauptanmeldung sind Kälteanlagen der eingangs genann
ten Art beschrieben, welche die Merkmale a.1 und a.2 des An
spruchs 1 aufweisen. Diese Kälteanlagen ermöglichen eine ver
gleichsweise hohe Ausnutzung der erzeugten Kälteleistung da
durch, daß am Verdampfer gebildetes, kaltes Kondenswasser
nicht ungenutzt abläuft, sondern gesammelt und einem Verdun
stungs-Wärmeübertrager zugeführt wird, wo es verdunstet wird
und dadurch das über diesen Wärmeübertrager geführte, im Käl
tekreislauf zirkulierende Kältemittel abkühlt. Beispielhaft
ist in der Hauptanmeldung angegeben, daß der Verdunstungs-
Wärmeübertrager in den Kondensator oder die Kältemittel-
Hochdruckleitung zwischen Kondensator und einem Expansions
ventil des Kältekreislaufs integriert und aus einem Verdun
stungsrohrprofil gebildet sein kann, das eine außenseitige
Verdunstungsstruktur mit Verdunstungskanälen aufweist, in die
das zugeleitete Kondenswasser eingeleitet wird und von denen
enge Kapillarspalte nach außen führen. Das Profil kann zu ei
ner Spiralform gebogen sein. Zur Luftstrombeaufschlagung wird
dort vorgeschlagen, bei Integration in den Kondensator einen
vorhandenen Kondensatorlüfter zu verwenden oder ansonsten dem
Verdunstungs-Wärmeübertrager ein eigenes Gebläse zuzuordnen.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel
lung einer bezüglich der Kälteanlage gemäß Anspruch 1 der
Hauptanmeldung vorteilhaft weitergebildeten Kälteanlage zu
grunde, die verhältnismäßig einfach zu realisieren ist,
und/oder bei welcher der Wirkungsgrad der Anlage weiter ver
bessert ist.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung
einer Kälteanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2.
Bei der Kälteanlage nach Anspruch 1 zweigt ein Verdunstungs
luftstromkanal von der Druckseite eines Verdampfergebläses
ab, das üblicherweise ohnehin zur Bereitstellung eines Zu
luftstroms vorhanden ist, aus dem die Kälteanlage den ge
wünschten Klimatisierungsluftstrom erzeugt. Der Verdunstungs
luftstromkanal führt zum Verdunstungs-Wärmeübertrager und
dient dazu, letzteren bei Bedarf aktiv mit einem Verdun
stungsluftstrom beaufschlagen zu können. So kann im Fall ei
ner Fahrzeugklimaanlage insbesondere im Betriebsfall kleiner
Kompressordrehzahlen ein Teil der durch das Verdampfergebläse
gelieferten Luftansaugleistung zur Steigerung der Leistung
der Leistung des Verdunstungs-Wärmeübertragers verwendet wer
den, ohne daß dies die Wirksamkeit der übrigen Anlagenkompo
nenten beeinträchtigt, so daß sich insgesamt der Anlagenwir
kungsgrad erhöhen läßt.
Bei der Kälteanlage nach Anspruch 2 ist der Verdunstungs-Wärme
übertrager aus einem Verdunstungsrohrprofil gebildet,
das außenseitig mit einem Verdunstungsgewebe versehen ist,
welches Kondenswasser aufzunehmen vermag, das über einen oder
mehrere Zufuhrkanäle zugeführt wird, die strömungstechnisch
von einem oder mehreren Kältemittelströmungskanälen des Pro
fils getrennt sind. Das wie üblich aus gut wärmeleitfähigem
Material gebildete Rohrprofil leitet Wärme vom durchströmen
den Kältemittel zum Verdunstungsgewebe, so daß sich das Käl
temittel unter Verdunstung des zugeführten Kondenswassers ab
kühlt.
Bei einer nach Anspruch 3 weitergebildeten Kälteanlage be
steht das Verdunstungsrohrprofil aus einem Flachrohrprofil,
das von einem Verdunstungsgewebe umgeben wird, welches längs
einer Schmalseite klemmend am Flachrohrprofil festgelegt ist.
Dabei ist in fertigungstechnisch günstiger Weise wenigstens
ein Kondenswasser-Zufuhrkanal von einem durch das Festklemmen
entlang der betreffenden Profilschmalseite entstehenden Kanal
und/oder von einem auf der entgegengesetzten Schmalseite vor
gesehenen Kanal gebildet.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den
Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugklimaanla
ge mit Verdunstungs-Wärmeübertrager,
Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines ersten Verdunstungs-Flach
rohrprofils für einen Verdunstungs-Wärmeübertrager und
Fig. 3 eine Querschnittansicht eines zweiten Verdunstungs-Flach
rohrprofils für einen Verdunstungs-Wärmeübertrager.
Die in Fig. 1 gezeigte Fahrzeugklimaanlage beinhaltet in
Übereinstimmung mit derjenigen von Fig. 1 der Hauptanmeldung
ein Klimagerät 1, das einen Verdampfer 1a, ein Verdampferge
bläse 1b und einen Heizkörper 1c aufweist, einen Kondensator
2 in Rohr-Rippenblock-Bauweise mit integriertem Sammler 2a
und Lüfter 2b, einen Kompressor 3, ein Expansionsventil 4,
eine Kältemittel-Hochdruckleitung 5 vom Kondensator 2 zum Ex
pansionsventil 4, eine Kältemittel-Niederdruckleitung als
Sauggasleitung 6 vom Expansionsventil 4 zum Kompressor 3, ein
zusätzliches Wärmeübertragerelement in Form eines Verdun
stungs-Wärmeübertragers 7a sowie eine Wasserpumpe 8 und einen
Kondenswasserspeicher 9, mit denen das am Verdampfer 1a ge
bildete Kondenswasser gesammelt und dem Verdunstungs-Wärme
übertrager 7a zugeleitet wird. Der Verdunstungs-Wärme
übertrager 7 bildet in diesem Beispiel einen gemeinsamen
Abschnitt der von flüssigem Kältemittel unter hohem Druck
durchströmten Kältemittel-Hochdruckleitung und der von gas
förmigem Kältemittel mit niedrigem Druck durchströmten Saug
gasleitung 6. Er dient dazu, das flüssige Kältemittel in der
Hochdruckleitung durch Wärmeaustausch mit verdunstendem Kon
denswasser einerseits und dem Sauggas in der Sauggasleitung 6
andererseits zu unterkühlen.
Insoweit ist die vorliegende Fahrzeugklimaanlage von Fig. 1
von gleichem Aufbau wie diejenige von Fig. 1 der Hauptanmel
dung und besitzt dementsprechend auch die gleiche Funktions
weise, wozu auf die Hauptanmeldung verwiesen werden kann. Un
terschiedlich ist lediglich, daß bei der vorliegenden Fahr
zeugklimaanlage durch das Verdampfergebläse 1b eine aktive
Luftstrombeaufschlagung der Verdunstungsoberfläche des Ver
dunstungs-Wärmeübertragers 7a bewirkt werden kann, so daß dem
Verdunstungs-Wärmeübertrager 7a zu diesem Zweck kein eigenes
Gebläse zugeordnet werden braucht. Dies wird dadurch er
reicht, daß ein Verdunstungsluftstromkanal 50 geschaffen ist,
der von der Druckseite des Verdampfergebläses 1b zur expansi
onsventilseitigen Stirnseite des Verdunstungs-Wärmeübertra
gers 7a geführt ist, dessen Verdunstungsoberfläche unter Be
lassung eines Ringspalts umgibt und von der gegenüberliegen
den Stirnseite des Verdunstungs-Wärmeübertragers 7a nach au
ßen abführt, z. B. in den Motorraum. Die durch den so gebilde
ten Verdunstungsluftstromkanal 50 hindurchtretende Luftstrom
menge kann mittels einer ansteuerbaren Luftklappe 51 regu
liert werden, die am Eintritt des Verdunstungsluftstromkanals
50 schwenkbeweglich angeordnet ist.
Damit kann je nach Bedarf Luft, die vom Verdampfergebläse 1b
gefördert wird, über die ansteuerbare Luftklappe 51 in einem
einstellbaren Maß in den Verdunstungsluftstromkanal 50 abge
zweigt werden, in dem sich der hier rohrförmig gestaltete
Verdunstungs-Wärmeübertrager 7a befindet. Damit läßt sich ei
ne gezielte Belüftung der feuchten Verdunstungsoberfläche
dieses Wärmeübertrager 7a und somit eine deutliche Steigerung
der Verdunstungsleistung erzielen. Insbesondere kann die An
lage so betrieben werden, daß in Betriebsphasen mit niedriger
Kompressordrehzahl, z. B. im Ruhebetrieb oder im Stop-and-go-Betrieb
ein Teil der- vom Verdampfergebläse 1b bereitgestell
ten Luftmenge zur Steigerung der Leistung des Verdunstungs-Wärme
übertragers 7a verwendet wird. Da dies den Betrieb der
anderen Anlagenkomponenten nicht nachteilig beeinflußt, läßt
sich auf diese Weise der Gesamtwirkungsgrad der Klimaanlage
erhöhen.
In den Fig. 2 und 3 sind Ausführungsbeispiele von Verdun
stungsrohrprofilen in Form von Flachrohrprofilen dargestellt,
die sich grundsätzlich auch für den Verdunstungs-Wärme
übertrager von Fig. 1 eignen, besonders vorteilhaft je
doch für die Bildung spiralförmiger Verdunstungs-Wärmeüber
trager der in Fig. 7 der Hauptanmeldung gezeigten Art benutzt
werden können. Im Unterschied zu dem in der Hauptanmeldung
für den spiraligen Wärmeübertrager von Fig. 7 verwendeten
Flachrohrprofil von Fig. 8 besitzen die vorliegenden Verdun
stungs-Flachrohrprofile keine außenseitige Aluminiumprofil-Kapillar
spaltstruktur, sondern ein sehr eng gewebtes Poly
estergewebe als Verdunstungsstruktur.
Das Verdunstungs-Flachrohrprofil von Fig. 2 beinhaltet ein
extrudiertes Aluminiumprofil 52, das im Inneren mehrere, von
einander getrennte, stirnseitig ausmündende Kältemittelströ
mungskanäle 53 aufweist. Entlang einer Schmalseite ist das
Aluminiumprofil 52 als ein M-förmiger Klemmprofilabschnitt
52a gestaltet, während es auf der gegenüberliegenden Seite
einen nach außen offenen Kanal 54 aufweist, der als Kondens
wasser-Zufuhrkanal dient. Das Aluminiumprofil 52 ist von ei
ner eng anliegenden Polyestergewebematte 55 umgeben, die mit
ihren beiden längsverlaufenden Endbereichen 55a, 55b vom
Klemmprofilabschnitt 52a an der betreffenden Profilschmalsei
te festgeklemmt gehalten ist. Die leicht ballige Form des
Aluminiumprofils 52 begünstigt eine zuverlässige Anlage der
dünnen Polyestergewebematte an der Aluminiumprofilaußenseite
und gewährleistet dadurch einen guten wärmeleitenden Kontakt
des durch Verdunstung gekühlten Polyestergewebes 55 zur Pro
filaußenseite.
Bei Bedarf kann das Polyestergewebe 55 nach Festklemmung am
Aluminiumprofil 52 durch Wärmezufuhr geschrumpft werden, um
die Anlagespannung noch zu erhöhen. Das Polyestergewebe 55,
das den Kondenswasser-Zufuhrkanal 54 quer nach außen abdeckt,
wird über diesen mit zu verdunstendem Kondenswasser versorgt,
das dem Zufuhrkanal 54 stirnseitig zugeführt wird. Von dem
zum Polyestergewebe 55 hin offenen Zufuhrkanal 54 verteilt
sich das Kondenswasser durch die Kapillarwirkung der Poly
estergewebefasern auf der gesamten Oberfläche des Polyester
gewebes 55, so daß es von dort aus großflächig verdunsten
kann.
Auch das Verdunstungs-Flachrohrprofil von Fig. 3 besteht aus
einem extrudierten Aluminiumprofil 56 mit mehreren Kältemit
tel-Strömungskanälen 57 und einem schmalseitigen Klemmpro
filabschnitt 56a sowie aus einer das Aluminiumprofil 56 umge
benden, eng gewebten Polyestergewebematte 58, die mit ihren
längsverlaufenden Endbereichen 58a, 58b am Klemmprofilab
schnitt 56a festgeklemmt gehalten ist und im übrigen gegen
die Aluminiumprofilaußenseite mit Ausnahme von deren Stirn
seiten anliegt. Im Unterschied zum Profil von Fig. 2 ist der
Klemmprofilabschnitt 56a beim Verdunstungs-Flachrohrprofil
von Fig. 3 so gestaltet, daß durch das Festklemmen der Poly
estergewebematte 58, d. h. durch das Hereinbiegen der äußeren
Klemmprofilflanken gegen die mittlere Klemmprofilflanke, auf
jeder Seite der mittleren Klemmprofilflanke je ein Hohlkanal
59a, 59b entsteht. Diese beiden Hohlkanäle 59a, 59b dienen in
diesem Fall als zwei Kondenswasser-Zufuhrkanäle, denen das
Kondenswasser wiederum stirnseitig zugeführt werden kann. Von
den Mattenendbereichen 58a, 58b wird dann das Kondenswasser
durch Kapillarwirkung der Gewebefasern auf die gesamte Ober
fläche des Polyestergewebes verteilt. Der Kondenswasser-Zufuhr
kanal auf der dem Klemmprofil entgegengesetzten Schmal
seite des Aluminiumprofils, wie er bei Fig. 2 vorgesehen ist,
ist in diesem Fall nicht zwingend erforderlich und daher beim
Beispiel von Fig. 3 nicht vorgesehen.
Es versteht sich, daß weitere, nicht gezeigte Varianten der
erfindungsgemäßen Kälteanlage realisiert werden können. So
kann ein Polyestergewebe als Verdunstungsstruktur nach Art
der Fig. 2 und 3 auch für runde Aluminiumrohrprofile gemäß
Fig. 2 der Hauptanmeldung oder für flache Aluminiumrohrpro
file gemäß Fig. 4 der Hauptanmeldung anstelle der dortigen
Kapillarspaltstruktur verwendet werden. Statt oder zusätzlich
zu der gezeigten klemmenden Fixierung kann die Polyestergewe
bematte auf das innenliegende Aluminiumprofil aufgeklebt
sein.
Claims (3)
1. Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage, mit
a.1) einem Kältekreislauf, der einen Kondensator (2), einen Verdampfer (1a) und ein zirkulierendes Kältemittel aufweist, gekennzeichnet durch
a.1) einem Kältekreislauf, der einen Kondensator (2), einen Verdampfer (1a) und ein zirkulierendes Kältemittel aufweist, gekennzeichnet durch
- a.2) einen Verdunstungs-Wärmeübertrager (7a) zur Wärmeüber tragung zwischen dem durchströmenden Kältemittel einerseits und am Verdampfer (1a) gebildetem Kondenswasser andererseits, das am Verdampfer gesammelt und dem Verdunstungs-Wärmeübertrager zugeleitet wird, und
- a.3) einen von der Druckseite eines dem Verdampfer (1a) zuge ordneten Verdampfergebläses (1b) abzweigenden Verdunstungs luftstromkanal (50), über den der Verdunstungs-Wärmeüber trager mit einem Verdunstungsluftstrom beaufschlagbar ist.
2. Kälteanlage, insbesondere nach Anspruch 1, mit
- b.1) einem Kältekreislauf, der einen Kondensator (2), einen Verdampfer (1a) und ein zirkulierendes Kältemittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
- b.2) ein Verdunstungs-Wärmeübertrager (7a) zur Wärmeübertra gung zwischen dem durchströmenden Kältemittel einerseits und am Verdampfer (1a) gebildeten Kondenswasser andererseits vor gesehen ist, das am Verdampfer gesammelt und dem Verdun stungs-Wärmeübertrager zugeleitet wird, und
- b.3) der Verdunstungs-Wärmeübertrager aus einem Verdunstungs rohrprofil gebildet ist, das außenseitig mit einer Verdun stungsstruktur in Form eines kondenswasseraufnahmefähigen Verdunstungsgewebes (55, 58) versehen ist und wenigstens ei nen quer nach außen zum Verdunstungsgewebe hin offenen Kon denswasser-Zufuhrkanal (54; 59a, 59b) sowie wenigstens einen davon fluidströmungsgetrennten und quer nach außen geschlos senen Kältemittelströmungskanal (53, 57) aufweist.
3. Kälteanlage nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeich
net, daß
- - das Verdunstungsrohrprofil aus einem Flachrohrprofil (52, 56) besteht, das von dem Verdunstungsgewebe (55, 56) umgeben ist und dieses entlang einer Schmalseite festgeklemmt hält, und
- - der wenigstens eine quer nach außen zum Verdunstungsgewebe hin offene Kondenswasser-Zufuhrkanal von einem durch das Festklemmen entlang der betreffenden Profilschmalseite ent stehenden Kanal (59a, 59b) und/oder einem auf der entgegenge setzten Profilschmalseite vorgesehenen Kanal (54) gebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19645089A DE19645089A1 (de) | 1996-04-05 | 1996-11-01 | Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19613684A DE19613684A1 (de) | 1996-04-05 | 1996-04-05 | Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage |
DE19645089A DE19645089A1 (de) | 1996-04-05 | 1996-11-01 | Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19645089A1 true DE19645089A1 (de) | 1998-08-06 |
Family
ID=26024527
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19645089A Ceased DE19645089A1 (de) | 1996-04-05 | 1996-11-01 | Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19645089A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19959566A1 (de) * | 1999-12-10 | 2001-06-13 | Behr Gmbh & Co | Verdunstungs-Wärmeübertrager |
DE10063562A1 (de) * | 2000-12-20 | 2002-06-27 | Behr Gmbh & Co | Verdunstungs-Wärmeübertrager |
DE10135859A1 (de) * | 2001-07-23 | 2003-02-13 | Behr Gmbh & Co | Kondensator mit Verteilungsvorrichtung |
DE102019217368A1 (de) * | 2019-11-11 | 2021-05-12 | Mahle International Gmbh | Rohrkörper für einen Wärmeübertrager sowie Wärmeübertrager |
-
1996
- 1996-11-01 DE DE19645089A patent/DE19645089A1/de not_active Ceased
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11859919B2 (en) | 2019-11-11 | 2024-01-02 | Mahle International Gmbh | Tube body for a heat exchanger and heat exchanger |
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