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Title:
HEAT EXCHANGER FIN MODULE, HEAT EXCHANGER AND ELECTRIC HEATING MODULE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/016686
Kind Code:
A1
Abstract:
Proposed is a heat exchanger fin module (1) which is composed of a metal strip (3) shaped to form heat exchanger fins (2), which metal strip runs alternately back and forth between a first plane (A) and a second plane (B) at regular intervals so as to form heat exchanger fins (2). It is provided here that the first plane (A) is completely covered with first heat transfer portions (4), but the second plane (B) is covered only partially by second heat transfer portions (5) and, between the second heat transfer portions (5), has open portions (13) in each case not covered by second heat transfer portions (5), such that the second plane (B) is formed as an alternating sequence of second heat transfer portions (5) and open portions (13).

Inventors:
SCHEHR, Ingo (Stettiner Str. 2, Jockgrim, 76751, DE)
Application Number:
EP2011/003882
Publication Date:
February 09, 2012
Filing Date:
August 03, 2011
Export Citation:
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Assignee:
SCHEHR, Ingo (Stettiner Str. 2, Jockgrim, 76751, DE)
International Classes:
F24H3/04; F28F1/12; F28F1/24; F28F3/02
Domestic Patent References:
2009-07-16
2011-07-14
2009-07-16
Foreign References:
EP1544564A12005-06-22
US5256857A1993-10-26
DE3119302A11982-02-18
DE102007003549A12008-07-31
EP1605221A12005-12-14
EP0350528A11990-01-17
EP0350528A11990-01-17
Attorney, Agent or Firm:
JANY, Peter (Karlstrasse 87, Karlsruhe, 76137, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1), bestehend aus einem zu Wärmetauscher-Lamellen (2) umgeformten Metallband (3), das in seinem gestreckten, bandförmigen, nicht umgeformten Ausgangszustand mit seiner Längsrichtung (x) und seiner Breitenrichtung (y) eine erste Ebene (A) definiert, wobei das Metallband (3)

in dem Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) so umgeformt ist, dass es zwischen der ersten Ebene (A) und einer zweiten Ebene (B), die zur ersten Ebene (A) parallel ist, regelmäßig hin und her wechselnd verläuft, um eine Anzahl von die erste Ebene (A) und die zweite Ebene (B) verbindenden Wärmetauscher-Lamellen (2) zu bilden, die in der Längsrichtung (x) hintereinander angeordnet und mit einem Fluid durchströmbar sind,

in der ersten Ebene (A) im Wesentlichen ebene erste Wärmeübergangs-Abschnitte (4) ausbildet, die sich in Längsrichtung (x) aneinander reihen und die erste Ebene (A) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig überdecken,

in der ersten Ebene (A) in Nichtüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine einlagige Teilfläche (6) der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) bilden, einlagig ausgebildet ist,

in der ersten Ebene (A) in Zweifachüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine zweilagige Teilfläche (8) der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) bilden, zweilagig übereinandergelegt ist, und in der ersten Ebene (A) in Dreifachüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine dreilagige Teilfläche (10) der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) bilden, dreilagig übereinandergelegt ist, wobei die Nichtüberlappungsbereiche, die Zweifachüberlappungs- bereiche und die Dreifachüberlappungsbereiche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) jeweils in Längsrichtung (x) des Metallbands (3) hintereinander angeordnet sind und sich über die ganze Breite des Metallbands (3) erstrecken,

die vorderen Querkanten (9) der zweilagigen Teilflächen (8) der Zweifachüberlappungsbereiche jeweils in eine Ausnehmung (11) eingeformt sind, die an der hinteren Querkante (9) des nächst benachbarten, dem Zweifachüberlappungsbereich in der Längsrichtung (x) folgenden Nichtüberlappungsbereich durch eine sich in der Breitenrichtung (y) erstreckende Abkantung (12) des Metallbands (3) gebildet sind, sodass sich die in Längsrichtung (x) vorderen Bereiche der zweilagigen Teilflächen (8) und die hinteren Bereiche der einlagigen Teilflächen (6) jeweils in einem Dreifachüberlappungsbereich überlappen, um die dreilagigen Teilflächen (10) der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) zu bilden, und

das Metallband (3) in der zweiten Ebene (B) im Wesentlichen ebene zweite Wärmeübergangs-Abschnitte (5) ausbildet, die in Längsrichtung (x) hintereinander angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

die zweite Ebene (B) nur teilweise mit zweiten Wärmeübergangs- Abschnitten (5) überdeckt ist und zwischen den zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten (5) jeweils nicht durch zweite Wärmeübergangs- Abschnitte (5) überdeckte offene Abschnitte (13) aufweist, sodass die zweite Ebene (B) als alternierende Folge von zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten (5) und offenen Abschnitten (13) ausgebildet ist. Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) auf weniger als 10% der Längsrichtung (x), vorzugsweise nur im Bereich der Abkantung (12) einlagig ausgebildet sind.

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) auf 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 60% der Längsrichtung (x) zweilagig ausgebildet sind.

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) auf 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 60% der Längsrichtung (x) dreilagig ausgebildet sind.

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkanten (7) der zweilagigen Teilflächen (8) der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) im Wesentlichen fluiddicht an die Ausnehmungen (11) der hinteren Querkanten (9) der einlagigen Teilflächen (6) jeweils benachbarter erster Wärmeübergangs-Abschnitte (4) angepresst sind.

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Wärmeübergangs-Abschnitte (5) einlagig ausgebildet sind.

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der zweiten Wärmeübergangs-Abschnitte (5) der Länge der zweilagigen Teilflächen (8) der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) entspricht. Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der offenen Abschnitte (13) der zweiten Ebene (B) der Länge der dreilagigen Teilflächen (10) der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (4) entspricht.

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Kanten des Metallbands (3), die von zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten (5) und von Wärmetauscher-Lamellen (2) gebildet werden, im Wesentlichen senkrecht zum Metallband (3) gerichtete Sicken (14) eingeformt sind.

Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (3) so umgeformt ist, dass es zur Ausbildung eines einlagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitts (4) und die Abkantung (12) bildend schräg zur ersten Ebene (A) verläuft, dann in der ersten Ebene (A) in Längsrichtung (x) nach vorn verläuft, sofern der einlagige erste Wärmeübergangs-Abschnitt (4) nicht nur im Bereich der Abkantung (12) ausgebildet ist, dann an einer Vorderkante (7) zur zweiten Ebene (B) hin umgebördelt ist und, an dem Wärmeübergangs-Abschnitt (4) aufliegend, eine zweilagige Teilfläche (8) desselben bildend, entgegen der Längsrichtung (x) zurückgeführt ist, bis es aus der ersten Ebene (A) herausführend und eine Wärmetauscher-Lamelle (2) bildend zur zweiten Ebene (B) hin verlaufend abgebogen ist, und sodann in der zweiten Ebene (B) wiederum in Längsrichtung (x) nach vorn abgebogen ist, um einen zweiten Wärmeübergangs- Abschnitt (5) in der zweiten Ebene (B) zu bilden, wo es dann an einer zweiten Vorderkante (7) zur ersten Ebene (A) hin umgebördelt ist und aus der zweiten Ebene (B) herausführend und eine zweite Wärmetauscher-Lamelle (2) bildend zur ersten Ebene (A) hin verlaufend abgebogen ist, und sodann in der ersten Ebene (B) wiederum in Längsrichtung (x) nach vorn abgebogen ist, um einen dreilagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitt (4) in der ersten Ebene (B) zu bilden, um sodann wieder zur Ausbildung eines einlagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitts (4) und die Abkantung (12) bildend schräg zur ersten Ebene (A) verläuft, usw.

11. Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher- Lamellen (2) im Wesentlichen orthogonal zur ersten und zweiten Ebene (A, B) verlaufen.

12. Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens ein Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.

13. Elektrisches Heizmodul (15) zum Erwärmen eines Luftstroms, umfassend mindestens ein PTC-Heizelement (16) und mindestens einen daran angrenzenden, luftdurchströmbaren Wärmeabgabebereich, in dem mindestens ein Wärmetauscher-Lamellenmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist, das mit dem PTC-Heizelement (16) in wärmeleitender Verbindung steht.

14. Elektrisches Heizmodul (15) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein PTC-Heizelement (16) zwischen zwei Wärmetauscher-Lamellenmodulen (1) angeordnet ist und diese mit ihren Wärmeübergangs-Abschnitten (4) direkt oder indirekt auf dem PTC-Heizelement (13) aufliegen.

15. Elektrisches Heizmodul (15) nach einem der Ansprüche 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das PTC-Heizelement (16) als fluid- durchströmbares Rohr ausgebildet ist.

Description:
Wärmetauscher-Lamellenmodul,

Wärmetauscher und elektrisches Heizmodul

Die Erfindung betrifft ein Wärmetauscher-Lamellenmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie mit derartigen Wärmetauscher-Lamellenmodulen ausgerüstete Wärmetauscher und elektrische Heizmodule zum Erwärmen eines Luftstroms.

Ein Wärmetauscher-Lamellenmodul der vorliegenden Art besteht also aus einem zu Wärmetauscher-Lamellen umgeformten Metallband, das in seinem gestreckten, bandförmigen, nicht umgeformten Ausgangszustand mit seiner Längsrichtung und seiner Breitenrichtung eine erste Ebene definiert, wobei das Metallband in dem Wärmetauscher-Lamellenmodul so umgeformt ist, dass es zwischen der ersten Ebene und einer zweiten Ebene, die zur ersten Ebene parallel ist, regelmäßig hin und her wechselnd verläuft, um eine Anzahl von die erste Ebene und die zweite Ebene verbindenden Wärmetauscher-Lamellen zu bilden, die in der Längsrichtung hintereinander angeordnet und mit einem Fluid durchströmbar sind, in der ersten Ebene im Wesentlichen ebene erste Wärmeübergangs- Abschnitte ausbildet, die sich in Längsrichtung aneinander reihen und die erste Ebene zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig überdecken, in der ersten Ebene in Nichtüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine einlagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte bilden, einlagig ausgebildet ist, in der ersten Ebene in Zweifachüberlappungs- bereichert, die jeweils mindestens eine zweilagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte bilden, zweilagig übereinandergelegt ist, und in der ersten Ebene in Dreifachüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine dreilagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs- Abschnitte bilden, dreilagig übereinandergelegt ist, wobei die Nichtüber- lappungsbereiche, die Zweifachüberlappungsbereiche und die Dreifach- überlappungsbereiche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte jeweils in Längsrichtung des Metallbands hintereinander angeordnet sind und sich über die ganze Breite des Metallbands erstrecken, die vorderen Querkanten der zweilagigen Teilflächen der Zweifachüberlappungsbereiche jeweils in eine Ausnehmung eingeformt sind, die an der hinteren Querkante des nächst benachbarten, dem Zweifachüberlappungsbereich in der Längsrichtung folgenden Nichtüberlappungsbereich durch eine sich in der Breitenrichtung erstreckende Abkantung des Metallbands gebildet sind, sodass sich die in Längsrichtung vorderen Bereiche der zweilagigen Teilflächen und die hinteren Bereiche der einlagigen Teilflächen jeweils in einem Drei- fachüberlappungsbereich überlappen, um die dreilagigen Teilflächen der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte zu bilden, und das Metallband in der zweiten Ebene im Wesentlichen ebene zweite Wärmeübergangs- Abschnitte ausbildet, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind.

Solche Wärmetauscher-Lamellenmodule werden in Wärmetauschern, wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Kühlern oder Heizmodulen zum Erwärmen eines Luftstroms, eingesetzt. Sie dienen dazu, Wärme von den Wärmeübergangs-Abschnitten in die fluiddurchströmbaren Wärmetauscher- Lamellen zu leiten, von denen die Wärme dann an das die Wärmetauscher-Lamellen durchströmende Fluid, nämlich eine Flüssigkeit oder ein Gas, meistens Wasser oder insbesondere Luft, abgegeben wird oder umgekehrt dem Fluid mittels der Wärmetauscher-Lamellen Wärme entzogen wird. An den Wärmeübergangs-Abschnitten sind Heizelemente (im Falle von Heizmodulen zur Luftstromerwärmung), gegebenenfalls Kühlelemente (wenn das durch die Wärmetauscher-Lamellen strömende Fluid gekühlt werden soll) oder ihrerseits fluiddurchströmbare Kanäle (beispielsweise im Fall von Kraftfahrzeug-Kühlern) in wärmeleitendem Kontakt mit den Wärmeübergangs-Abschnitten angeordnet.

Bekannte Wärmetauscher-Lamellenmodule dieser Art verlaufen, in Draufsicht auf ihre Schmalseite, also in Breitenrichtung gesehen, in rechteckigen Mäandern oder in sinusförmigen bzw. sinusformartigen Wellen, oder aber in einer Dreiecksform, die dadurch entsteht, dass das Metallband von einem Wärmeübergangs-Abschnitt in der ersten Ebene ausgehend diagonal nach hinten zur zweiten Ebene umgelenkt wird, um dort an den vorangehenden Wärmeübergangs-Abschnitt anschließen zu können. Beispiele für die beschriebenen Formen von bekannten Wärmetauscher- Lamellenmodulen zeigen die Figuren 1 bis 3. Solche und ähnliche Wärmetauscher-Lamellenmodule sowie ihre Anwendungen sind in folgenden Druckschriften beschrieben : US 5,256,857, DE 31 19 302 AI, DE 10 2007 003 549 AI und EP 1 605 221 AI.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für Wärmetauscher-Lamellenmodule der eingangs genannten Art liegt bei elektrischen Heizmodulen zum Erwärmen eines Luftstroms, insbesondere in Fahrzeugen, mit PTC-Heiz- elementen.

PTC-Elemente sind Halbleiter-Widerstände aus Keramik, deren ohmscher Widerstand temperaturabhängig ist. Die Widerstands-Temperatur-Kennlinie ist nicht linear; der Widerstand eines PTC-Heizelements sinkt mit steigender Bauteiltemperatur zunächst leicht ab, um dann bei einer charakteristischen Temperatur (sogenannte Referenztemperatur) sehr steil anzusteigen. Diese insgesamt mit positiver Steigung verlaufende Widerstands- Temperatur-Kennlinie (PTC = Positive Temperature Coefficient) führt dazu, dass ein PTC-Heizelement hinsichtlich der sich bei Stromdurchfluss einstellenden Temperatur selbstregelnde Eigenschaften aufweist. Wenn die Bauteiltemperatur deutlich unter der Referenztemperatur liegt, weist das PTC-Heizelement einen niedrigen Widerstand auf, sodass entsprechend hohe Stromstärken durchgeleitet werden können. Wenn für eine gute Wärmeabfuhr von der Oberfläche des PTC- Heizelements gesorgt ist, wird dabei also entsprechend viel elektrische Leistung aufgenommen und als Wärme abgegeben. Steigt die Temperatur des PTC-Heizelements jedoch über die Referenztemperatur, steigt auch der elektrische PTC- Widerstand rasch an, sodass die elektrische Leistungsaufnahme auf einen sehr geringen Wert begrenzt wird. Die Bauteiltemperatur nähert sich dann einem oberen Grenzwert, der von der Wärmeabgabe an die Umgebung des PTC-Heizelements abhängig ist. Unter normalen Umgebungsbedingungen kann die Bauteiltemperatur des PTC-Heizelements also nicht über eine charakteristische höchste Temperatur ansteigen, selbst wenn im Störfall die gewollte Wärmeableitung von dem PTC-Heizelement an die Umgebung völlig unterbrochen wird.

Wegen dieser Eigenschaft sowie wegen der selbstregelnden Eigenschaft eines PTC-Heizelements, aufgrund derer die von dem PTC-Heizelement aufgenommene elektrische Leistung genau der abgegebenen thermischen Leistung entspricht, sind PTC-Heizelemente für den Einsatz in Heizungsbzw. Klimaanlagen oder bei sonstigen Anwendungen zur Luftstromerwärmung prädestiniert, insbesondere in Fahrzeugen. Bei Fahrzeugen darf nämlich aus Sicherheitsgründen auch im Störfall keine feuergefährliche Temperatur im Heizelement entstehen, wobei gleichwohl im Normalbetrieb eine hohe Heizleistung gefordert wird.

Die wärmeleitenden Wärmetauscher-Lamellen dienen als wärmeableitende Elemente, mit denen die von dem mindestens einen PTC-Heizelement erzeugte Wärme an die den Wärmeabgabebereich durchströmende Luft übertragen wird. Sie bestehen aus einem gut wärmeleitenden Material, vorzugsweise aus Metall, insbesondere Kupfer, Messing oder bevorzugt Aluminium. Sie werden im Stand der Technik als umgeformtes, d.h. z.B. gefaltetes und/oder gebogenes Lamellenband realisiert, z.B. ein mäanderförmig, rechteckförmig, z-förmig oder s-förmig zu Wärmetauscher-Lamellen gefalteter Metallband-Blechstreifen, der ein längliches Wärmetauscher-Lamellenband-Modul bildet (siehe z.B. EP 0 350 528 AI und WO 2009/087106 AI).

Elektrische Heizmodule mit PTC-Heizelementen und Wärmetauscher- Lamellenmodulen der eingangs genannten Art bestehen in der Regel aus mehreren Lagen von flächig nebeneinander angeordneten, mit ihrer Schmalseite im Luftstrom stehenden PTC-Heizelementen, die an ihren flachen Oberseiten und Unterseiten jeweils mit Kontaktflächen elektrisch kontaktiert sind. Daran angrenzend sind Wärmetauscher-Lamellenmodule wie oben beschrieben angeordnet, die ebenfalls mit ihrer Schmalseite im Luftstrom stehen und an ihrer Breitseite die Kontaktierungsfläche der PTC-Heizelemente in regelmäßigen Abständen, nämlich mit ihren Wärmeübergangs-Abschnitten, aufliegend thermisch kontaktieren. Um eine gute Wärmeableitung von den PTC-Heizelementen an die Wärmetauscher- Lamellenmodule zu erzielen, können Klebeverbindungen oder sonstige Verbindungstechniken verwendet werden; es hat sich jedoch als effizienteste Lösung durchgesetzt, die PTC-Heizelemente und die Wärmetauscher-Lamellenmodule in einen diese zu einem Heizmodul zusammenfassenden Rahmen zu setzen und innerhalb des Rahmens mindestens ein Federelement vorzusehen, der die abwechselnd angeordneten Wärmetauscher-Lamellenmodule und die Stege mit den PTC-Heizelementen aufeinander presst. Ein Beispiel für ein derartiges bekanntes elektrisches Heizmodul ist in der EP-A-0 350 528 beschrieben.

Das federbelastete Anpressen der Wärmetauscher-Lamellenmodule an die PTC-Heizelemente bzw. an deren Kontaktierungsflächen erfordert eine hohe Stabilität der im Wärmetauscher-Lamellenmodul mäanderförmig verlaufenden Wärmetauscher-Lamellen; denn der Wärmeübergang vom PTC-Heizelement in die Wärmetauscher-Lamellenmodule erfordert relativ hohe Anpressdrücke, um effizient zu sein. Aber auch in anderen Anwendungen, wie beispielsweise in Kraftfahrzeug-Kühlern, ist eine hohe Eigenstabilität der Wärmetauscher-Lamellenmodule höchst wünschenswert.

In der WO 2009/087106 AI wurde daher ein Wärmetauscher-Lamellenmodul der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das hinsichtlich seiner Stabilität und Effizienz verbessert ist. Bei diesem bekannten Wärmetauscher-Lamellenmodul sind die Wärmeübergangs-Abschnitte in der ersten und in der zweiten Ebene jeweils gleich ausgebildet, d.h. die Wärmeübergangs-Abschnitte überdecken sowohl die erste Ebene als auch die zweite Ebene vollständig.

Obwohl dieses bekannte Wärmetauscher-Lamellenmodul bereits eine verbesserte Stabilität der Wärmetauscher-Lamellen aufweist, hat es sich in der Praxis dennoch in mancherlei Hinsicht als nachteilig erwiesen. Der wesentliche Nachteil besteht dabei in der aufwendigen Herstellung, die wegen der zahlreichen Faltungen des Metallbands in zwei vollständig überdeckten Ebenen nicht nur einen hohen Zeitaufwand, sondern insbesondere auch hohe Werkzeug kosten erfordert. Ferner ist es wünschenswert, weitere Verbesserungen hinsichtlich einer höheren Stabilität, einer verbesserten Wärmeübertragung, eines geringen Strömungswiderstandes, d.h. eines geringeren Druckverlustes und der Zerlegbarkeit eines Wärmetauschers oder elektrischen Heizmoduls in seine Bestandteile für deren getrennte Entsorgung erzielen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Wärmetauscher-Lamellenmodul der eingangs genannten Art hinsichtlich einer unaufwendigeren Herstellung, insbesondere in Bezug auf niedrigere Werkzeugkosten, einer höheren Stabilität, einer verbesserten Wärmeübertragung und eines geringeren Druckverlustes zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Wärmetauscher-Lamellenmodul mit den Merkmalen des beigefügten Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Verwendungen der Erfindung ergeben sich aus den nebengeordneten und abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung mit zugehörigen Zeichnungen.

Ein erfindungsgemäßes Wärmetauscher-Lamellenmodul besteht also aus einem zu Wärmetauscher-Lamellen umgeformten Metallband, das in seinem gestreckten, bandförmigen, nicht umgeformten Ausgangszustand mit seiner Längsrichtung und seiner Breitenrichtung eine erste Ebene definiert, wobei das Metallband in dem Wärmetauscher-Lamellenmodul so umgeformt ist, dass es zwischen der ersten Ebene und einer zweiten Ebene, die zur ersten Ebene parallel ist, regelmäßig hin und her wechselnd verläuft, um eine Anzahl von die erste Ebene und die zweite Ebene verbindenden Wärmetauscher-Lamellen zu bilden, die in der Längsrichtung hintereinander angeordnet und mit einem Fluid durchströmbar sind, in der ersten Ebene im Wesentlichen ebene erste Wärmeübergangs- Abschnitte ausbildet, die sich in Längsrichtung aneinander reihen und die erste Ebene zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig überdecken, in der ersten Ebene in Nichtüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine einlagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte bilden, einlagig ausgebildet ist, in der ersten Ebene in Zweifachüberlappungs- bereichen, die jeweils mindestens eine zweilagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte bilden, zweilagig übereinandergelegt ist, und in der ersten Ebene in Dreifachüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine dreilagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte bilden, dreilagig übereinandergelegt ist, wobei die Nichtüberlappungs- bereiche, die Zweifachüberlappungsbereiche und die Dreifachüber- lappungsbereiche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte jeweils in Längsrichtung des Metallbands hintereinander angeordnet sind und sich über die ganze Breite des Metallbands erstrecken, die vorderen Querkanten der zweilagigen Teilflächen der Zweifachüberlappungsbereiche jeweils in eine Ausnehmung eingeformt sind, die an der hinteren Querkante des nächst benachbarten, dem Zweifachüberlappungsbereich in der Längsrichtung folgenden Nichtüberlappungsbereich durch eine sich in der Breitenrichtung erstreckende Abkantung des Metallbands gebildet sind, sodass sich die in Längsrichtung vorderen Bereiche der zweilagigen Teilflächen und die hinteren Bereiche der einlagigen Teilflächen jeweils in einem Dreifachüberlappungsbereich überlappen, um die dreilagigen Teilflächen der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte zu bilden, und das Metallband in der zweiten Ebene im Wesentlichen ebene zweite Wärmeübergangs- Abschnitte ausbildet, die in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind, und weist die Besonderheit auf, dass die zweite Ebene nur teilweise mit zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten überdeckt ist und zwischen den zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten jeweils nicht durch zweite Wärmeübergangs-Abschnitte überdeckte offene Abschnitte aufweist, sodass die zweite Ebene als alternierende Folge von zweiten Wärmeübergangs- Abschnitten und offenen Abschnitten ausgebildet ist.

Ein erfindungsgemäßes Wärmetauscher-Lamellenmodul ist stabil, weil das Metallband, aus dem das Wärmetauscher-Lamellenmodul besteht, auf einer Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte zweilagig übereinanderlegt ist, wobei sich die hierdurch entstehende zweilagige Teilfläche und eine gegebenenfalls verbleibende einlagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte über die ganze Breite des Metallbandes erstrecken und in Längsrichtung des Metallbandes hintereinander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass das Metallband nach der Ausbildung eines Wärmeübergangs-Abschnitts nicht von diesem direkt ausgehend, eine Wärmetauscher-Lamelle bildend zur anderen Ebene hinüberwechselt, sondern zunächst vollständig umgebogen und eine zweite Lage des Wärmeübergangs-Abschnitts bildend wieder rückwärts verläuft, bis es am hinteren Ende dieser zweilagigen Teilfläche, vorzugsweise etwa nach der Hälfte der Längsausdehnung des Wärmeübergangs-Abschnitts, nach unten abgebogen wird und eine Wärmetauscher-Lamelle ausbildend zur anderen Ebene hinüberwechselt, wo es wiederum nach vorne abgebogen wird und die einlagige Teilfläche oder Fläche eines dortigen Wärmeübergangs-Abschnitts bildet. Der Verlauf der Wärmetauscher-Lamellen ist dabei bevorzugt im Wesentlichen orthogonal zur ersten und zweiten Ebene des Wärmetauscher-Lamellenmoduls, jedoch muss dies nicht so sein und hängt insbesondere von der gewollten zweilagigen Überdeckung der Wärmeübergangs-Abschnitte ab.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist vorgesehen, dass die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte (2) auf 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 60% der Längsrichtung (x) zweilagig ausgebildet sind. Dadurch können besonders stabile Ausführungsformen gebildet werden.

Ein erfindungsgemäßes Wärmetauscher-Lamellenmodul ist ferner sehr stabil, weil das Metallband, aus dem das Wärmetauscher-Lamellenmodul besteht, in der ersten Ebene in Dreifachüberlappungsbereichen, die jeweils mindestens eine dreilagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs- Abschnitte bilden, dreilagig übereinandergelegt ist, wobei sich die hierdurch entstehende dreilagige Teilfläche und eine gegebenenfalls verblei- bende einlagige Teilfläche der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte über die ganze Breite des Metallbandes erstrecken und in Längsrichtung des Metallbandes hintereinander angeordnet sind. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass das Metallband von der zweiten Ebene zur ersten Ebene hin umgebördelt ist und aus der zweiten Ebene herausführend und eine zweite Wärmetauscher-Lamelle bildend zur ersten Ebene hin verlaufend abgebogen ist, und sodann in der ersten Ebene wiederum in Längsrichtung nach vorn abgebogen ist, um einen dreilagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitt in der ersten Ebene zu bilden. Um hohe Stabilitäten und Wärmeleitfähigkeiten zu erzielen, ist es dabei vorteilhaft, wenn sich der Dreifachüberlappungsbereich nicht auf die unmittelbare Umgebung der Abkantung beschränkt, sondern über eine gewisse Ausdehnung in Längsrichtung erstreckt. Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal ist dementsprechend vorgesehen, dass die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte auf 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 60% der Längsrichtung dreilagig ausgebildet sind. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, wenn die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte auf weniger als 10% der Längsrichtung, vorzugsweise nur im Bereich der Abkantung einlagig ausgebildet sind, so dass die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte im Wesentlichen aus einer Folge von zwei- und dreilagi- gen Teilflächen bestehen, wobei zwischen benachbarten zwei- und dreila- gigen Teilflächen nur oder nur im Wesentlichen im Bereich der Abkantung eine einlagige Teilfläche bilden, in der das Metallband in einem einflächigen Verlauf von der einen Seite der ersten Ebene zu der anderen Seite der ersten Ebene wechselt.

Die teilweise zweitägige und dreilagige Ausbildung der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte in der ersten Ebene führt zu einer hohen Stabilität derselben. Gleichzeitig ist es durch diese Ausbildung der Wärmetauscher- Lamellenmodule möglich, die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte direkt aneinandergrenzend hintereinander aufzureihen und trotzdem Wärmetauscher-Lamellen auszubilden, die orthogonal zur Ebene der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte verlaufen und somit einer Kraft, die die erste Ebene gegen die zweite Ebene zu drücken sucht, maximalen Widerstand bieten. Gleichzeitig sind die Wärmetauscher-Lamellenmodule durch eine rein mechanische Umformung oder Kaltumformung aus einem Metallband herstellbar. Das Metallband kann aus jedem geeigneten Material mit guter Wärmeleitung z.B. Aluminium, Messing oder Kupfer gefertigt sein.

Unter "erster Ebene" und "zweiter Ebene" sind im Übrigen bei der vorliegenden Erfindung nicht in jedem Fall Ebenen im mathematischen Sinne zu verstehen. Vielmehr können diese "Ebenen" auch entlang einer gebogenen Fläche mit einem relativ großen Biegeradius verlaufen, um beispielsweise eine kreisförmige Anordnung von mehreren Wärmetau- scher-Lamellenmodulen anstatt einer streng zeilenartigen Anordnung zu ermöglichen. Ferner sind diese "Ebenen" nicht zwangsläufig im mathematischen Sinn ohne Dicke, sondern können eine bestimmte, durch die Materialstärke des Metallbands und seine zwei- und dreilagige Ausbildung gegebene, von Null verschiedene Dicke aufweisen.

Die Eigenstabilität des Wärmetauscher-Lamellenmoduls ist ferner dadurch hoch, dass in eine von den zweilagigen Teilflächen abgewandte hinteren Querkante der einlagigen Teilfläche jedes ersten Wärmeübergangs- Abschnitts eine Ausnehmung zur Aufnahme einer von der einlagigen Teilfläche abgewandten Vorderkante der zweilagigen Teilfläche des nächst benachbarten ersten Wärmeübergangs-Abschnitts eingeformt ist, sodass sich benachbarte erste Wärmeübergangs-Abschnitte in Längsrichtung insoweit überlappen können. Dabei sind also die vorderen Querkanten der zweilagigen Teilflächen der Zweifachüberlappungsbereiche jeweils in eine Ausnehmung eingeformt, die an der hinteren Querkante des nächst benachbarten, dem Zweifachüberlappungsbereich in der Längsrichtung folgenden Nichtüberlappungsbereich durch eine sich in der Breitenrichtung erstreckende Abkantung des Metallbands gebildet sind, sodass sich die in Längsrichtung vorderen Bereiche der zweilagigen Teilflächen und die hinteren Bereiche der einlagigen Teilflächen jeweils in einem Dreifach- überlappungsbereich überlappen, um die dreilagigen Teilflächen der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte zu bilden.

Überraschenderweise hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, dass sowohl eine hohe Stabilität als auch eine gute Wärmeleitung eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmoduls erzielt wird, auch wenn das Metallband in der zweiten Ebene nur teilweise mit zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten überdeckt ist, selbst wenn diese nur einlagig ausgebildet sind, und zwischen den zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten jeweils nicht durch zweite Wärmeübergangs-Abschnitte überdeckte offene Abschnitte aufweist, so dass die zweite Ebene als alternierende Folge von zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten und offenen Abschnitten ausgebildet ist. Durch die offenen Bereiche werden große Vorteile in der Fertigung erzielt. Insbesondere das Werkzeug zum Umformen des Metallbandes kann wesentlich günstiger hergestellt werden. Ferner sind weniger Faltungen erforderlich, so dass eine schnellere Fertigung möglich ist, und zudem ermöglichen die offenen Abschnitte, in diese und zwischen die Wärmetauscher-Lamellen ein Presswerkzeug einzuführen, mit dem in der ersten Ebene übereinander liegende Teilflächen der Wärmeübergangs-Abschnitte mit hohem Druck zusammengepresst werden können, um eine hohe Stabilität und einen guten Wärmeübergang zu erzielen.

Ein erfindungsgemäßes Wärmetauscher-Lamellenmodul kann noch optimiert werden, wenn die Vorderkanten der zweilagigen Teilflächen der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte an die Ausnehmungen der hinteren Querkanten der einlagigen Teilflächen jeweils benachbarter Wärmeübergangs-Abschnitte angepresst sind, und zwar in der Weise, dass die Anpressung fluiddicht ist. Diese Fluiddichtheit ermöglicht, dass das Wärmetauscher-Lamellenmodul insbesondere auch mit Flüssigkeiten durchströmbar ist, ohne dass diese aus dem Wärmetauscher-Lamellenmodul seitlich austreten können. Das Wärmetauscher-Lamellenmodul bildet also zwischen den einzelnen Wärmetauscher-Lamellen dann fluid- dichte Kanäle.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Wärmetauscher-Lamellenmodul durch ein Metallband gebildet, das so umgeformt ist, dass es zur Ausbildung eines einlagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitts und die Abkantung bildend schräg zur ersten Ebene verläuft, dann in der ersten Ebene in Längsrichtung nach vorn verläuft, sofern der einlagige erste Wärmeübergangs-Abschnitt nicht nur im Bereich der Abkantung ausgebildet ist, dann an einer Vorderkante zur zweiten Ebene hin umgebördelt ist und, an dem Wärmeübergangs-Abschnitt aufliegend, eine zweilagige Teilfläche desselben bildend, entgegen der Längsrichtung zurückgeführt ist, bis es aus der ersten Ebene herausführend und eine Wärmetauscher-Lamelle bildend zur zweiten Ebene hin verlaufend abgebogen ist, und sodann in der zweiten Ebene wiederum in Längsrichtung nach vorn abgebogen ist, um einen zweiten Wärmeübergangs-Abschnitt in der zweiten Ebene zu bilden, wo es dann an einer zweiten Vorderkante zur ersten Ebene hin umgebördelt ist und aus der zweiten Ebene herausführend und eine zweite Wärmetauscher-Lamelle bildend zur ersten Ebene hin verlaufend abgebogen ist, und sodann in der ersten Ebene wiederum in Längsrichtung nach vorn abgebogen ist, um einen dreilagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitt in der ersten Ebene zu bilden, um sodann wieder zur Ausbildung eines einlagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitts und die Abkantung bildend schräg zur ersten Ebene verläuft, usw. Dementsprechend unkompliziert ist die maschinelle Herstellung des erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmoduls aus einem handelsüblichen Metallband.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass in die Wärmetauscher-Lamellen wie in der WO 2009/087106 AI im Wesentlichen quer und/oder im Wesentlichen längs zur Fluidströmung gerichtete Sicken eingeformt sind, um eine bessere Verwirbelung des durch die Wärmetauscher-Lamellen hindurch strömenden Fluids zu bewirken. Eine solche Verwirbelung im Lamellenbereich erhöht den Wärmeübergang von den Wärmetauscher-Lamellen in das Fluid (und umgekehrt). Zum gleichen Zweck können die Wärmetauscher-Lamellen wie in der WO 2009/087106 AI auch mit im Wesentlichen quer zur Fluidströmung gerichteten Ausbrechungen versehen sein. Diese können besonders einfach in die Wärmetauscher-Lamellen eingebracht werden. Die Wärmetauscher-Lamellen des erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmoduls können schließlich wie in der WO 2009/087106 AI mit fluid- strömungsleitenden Ausbiegungen versehen sein, um den durch die Wärmetauscher-Lamellen hindurch führenden Fluidstrom abzulenken. Ein Wärmetauscher-Lamellenmodul nach der vorliegenden Erfindung kann in allen Arten von Wärmetauschern eingesetzt werden. Eine besonders bevorzugte Anwendung besteht in elektrischen Heizmodulen zum Erwärmen eines Luftstroms, die mindestens ein PTC-Heizelement und mindestens einen daran angrenzenden, luftdurchströmbaren Wärmeabgabebereich umfassen. In diesem Wärmeabgabebereich ist erfindungsgemäß dann mindestens ein Wärmetauscher-Lamellenmodul angeordnet, welches mit dem PTC-Heizelement in Wirkverbindung, d.h. in wärmeleitender Verbindung steht und die Wärme von diesem in den durch das Wärmetauscher-Lamellenmodul streichenden Luftstrom abgibt.

Ein sehr guter Wärmeübergang vom PTC-Heizelement in das Wärmetauscher-Lamellenmodul und dort in die Wärmeübergangs-Abschnitte ist aufgrund der Eigenheit des PTC-Heizelements von besonderer Wichtigkeit; denn dieses nimmt dann besonders viel elektrische Leistung auf und setzt diese in Wärme um, wenn es selbst auf niedriger Temperatur gehalten wird, die von ihm erzeugte Wärme also schnell und vollständig abgeleitet wird. Der Wärmeübergang zwischen dem PTC-Heizelement und einem Wärmetauscher-Lamellenmodul ist erfahrungsgemäß dann am besten, wenn das Wärmetauscher-Lamellenmodul an die Oberfläche des PTC- Heizelements angepresst wird. Die außerordentlich hohe Eigenstabilität des erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmoduls ist daher gerade in diesem Anwendungsbereich von großem Vorteil.

Da PTC-Heizelemente üblicherweise plattenförmig ausgeformt sind, wird ein elektrisches Heizmodul zweckmäßigerweise so ausgestaltet, dass jeweils mindestens ein PTC-Heizelement zwischen zwei erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmodulen angeordnet ist, die mit ihren Wärmeübergangs-Abschnitten direkt oder indirekt auf dem PTC-Heizelement aufliegen. Somit wird zum einen die im PTC-Heizelement erzeugte Wärme beidseits in den Luftstrom abgeführt, was die Effizienz des Heizmoduls erhöht, und zum anderen kann das PTC-Heizelement dann ganz einfach über die beiden Wärmetauscher-Lamellenmodule elektrisch kontaktiert werden.

Zwischen dem PTC-Heizelement und den Wärmetauscher-Lamellenmodulen kann jeweils ein metallisches Kontaktelement angeordnet sein. Dieses dient dann nicht nur zur elektrischen Kontaktierung, sondern auch für eine mechanische Druckverteilung, um Belastungsspitzen auf dem PTC- Heizelement zu vermeiden. Soweit die PTC-Heizelemente sich nicht über die gesamte Fläche der Wärmeübergangs-Abschnitte der Wärmetauscher- Lamellenmodule erstrecken, sondern demgegenüber kleiner ausgebildet sind, gewährleisten solche zwischenliegenden metallischen Kontaktelemente außerdem eine gleichmäßigere Wärmeverteilung in die Wärmetauscher-Lamellenmodule. Ferner kann zwischen dem PTC-Heizelement und einem daran angrenzenden Lamellenband-Modul noch ein sogenanntes Auflageelement angeordnet sein, das elektrisch und thermisch leitend ist, d.h. vorzugsweise aus Metall besteht, und insbesondere der mechanischen Anpassung und der Verteilung von Kräften dient.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen elektrischen Heizmoduls besteht schließlich darin, dass das PTC-Heizelement nicht als plattenförmiges Gebilde, sondern als fluiddurchströmbares Rohr ausgebildet ist. In diesem Fall kann das PTC-Heizelement dann nicht nur einen Luftstrom mittels der Wärmetauscher-Lamellenmodule erwärmen, sondern auch einen durch das PTC-Heizelement fließenden weiteren Fluid- strom, insbesondere Flüssigkeitsstrom. Bei Bedarf kann aus einem solchen elektrischen Heizmodul sogar ein Kühlaggregat für durchgeleitete Luft werden, und zwar dann, wenn das PTC-Heizelement ausgeschaltet und ein Kühlfluid durch dieses hindurchgeleitet wird.

Gegenüber bekannten Wärmetauscher-Lamellenmodulen, insbesondere einem gemäß der WO 2009/087106 AI mit Wärmeübergangs-Abschnitten, die in der ersten und in der zweiten Ebene jeweils gleich ausgebildet sind, so dass die Wärmeübergangs-Abschnitte sowohl die erste Ebene als auch die zweite Ebene vollständig überdecken, hat ein erfindungsgemäßes Wärmetauscher-Lamellenmodul zusammengefasst folgende Vorteile: Es hat eine hohe Eigenstabilität, eine gute Wärmeübertragung, einen geringen Strömungswiderstand und einen geringen Druckverlust. Ein besonderer Vorteil liegt in der unaufwendigen und effizienten Herstellung mit geringem Zeitaufwand und niedrigen Werkzeug kosten durch Verwendung eines günstigen Werkzeugs zum Umformen des Metallbandes, weniger erforderlichen Faltungen des Metallbandes und insbesondere der Möglichkeit, in die offenen Abschnitte in der zweiten Ebene und zwischen die Wärmetauscher-Lamellen ein Presswerkzeug einzuführen, mit dem in der ersten Ebene übereinander liegende Teilflächen der Wärmeübergangs- Abschnitte mit hohem Druck zusammengepresst werden können, um eine hohe Stabilität und einen guten Wärmeübergang zu erzielen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die darin beschriebenen Besonderheiten können einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden, um bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung zu schaffen. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Seitenansicht eines rechteckförmig umgeformten Wärmetauscher-Lamellenmoduls nach dem Stand der Technik,

Figur 2 eine schematische Seitenansicht eines z-förmig umgeformten

Wärmetauscher-Lamellenmoduls nach dem Stand der Technik,

Figur 3 eine schematische Seitenansicht eines s-förmig umgeformten

Wärmetauscher-Lamellenmoduls nach dem Stand der Technik,

Figur 4 eine perspektivische Ansicht eines ersten Wärmetauscher- Lamellenmoduls gemäß der WO 2009/087106 AI,

Figur 5 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Wärmetauscher- Lamellenmoduls gemäß der WO 2009/087106 AI, Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmoduls,

Figur 7 eine Seitenansicht zu Figur 6,

Figur 8 eine Einzelheit zu Figur 7,

Figur 9 eine Ansicht A-A zu Figur 8,

Figur 10 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines ersten erfindungsgemäßen elektrischen Heizmoduls,

Figur 11 eine perspektivische Ansicht eines zweiten erfindungsgemäßen elektrischen Heizmoduls und

Figur 12 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines dritten erfindungsgemäßen elektrischen Heizmoduls.

Die Figuren 1 bis 3 zeigen schematische Seitenansichten von drei Beispielen von Wärmetauscher-Lamellenmodulen 1 nach dem Stand der Technik. Sie bestehen aus einem zu Wärmetauscher-Lamellen 2 umgeformten Metallband 3, das in seinem gestreckten, bandförmigen, nicht umgeformten Ausgangszustand mit seiner Längsrichtung x und seiner Breitenrichtung y eine erste Ebene A definiert, wobei das Metallband 3 in dem Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 so umgeformt ist, dass es zwischen der ersten Ebene A und einer zweiten Ebene B, die zur ersten Ebene A parallel ist, regelmäßig hin und her wechselnd verläuft, um eine Anzahl von die erste Ebene A und die zweite Ebene B verbindenden Wärmetauscher- Lamellen 2 zu bilden, die in der Längsrichtung x hintereinander angeordnet und mit einem Fluid durchströmbar sind. Das Metallband 3 bildet in der ersten Ebene A erste Wärmeübergangs-Abschnitte 4 und in der zweiten Ebene B zweite Wärmeübergangs-Abschnitte 5.

Bei dem Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 von Figur 1 sind die Wärmetauscher-Lamellen 2 in rechteckigen Mäandern ausgeformt, wodurch sowohl die Stabilität als auch die Gesamtfläche der Wärmeübergangs- Abschnitte 4, 5 nicht optimal sind. Das Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 von Figur 2 weist eine z-förmige oder dreieckige Faltung der Wärmetauscher-Lamellen 2 auf, was zwar die Überdeckung der Ebenen A und B durch die Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 optimiert, jedoch hinsichtlich seiner Eigenstabilität verbesserungsfähig ist. Das Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 von Figur 3 weist s-förmige bzw. sinusartig geformte Wärmetauscher-Lamellen 2 auf, was wiederum der Eigenstabilität abträglich ist. In allen Fällen sind die erste Ebene A und die zweite Ebene B gleich ausgebildet. Der Strömungswiderstand für das in der y-Richtung zwischen den Wärmetauscher-Lamellen 2 hindurchströmende Fluid ist bei der Ausführungsform von Figur 3 größer als bei Figur 2 und bei Figur 2 größer als bei Figur 1.

In der Figur 4 ist ein verbessertes Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 nach dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht dargestellt. Es ist aus einem Metallband 3 gefertigt, das zwischen einer ersten Ebene A und einer zweiten Ebene B hin und herwechselt und hierdurch in der ersten Ebene A erste Wärmeübergangs-Abschnitte 4 und in der zweiten Ebene B zweite Wärmeübergangs-Abschnitte 5 bildet, während die Verbindungsstücke zwischen den Ebenen A und B senkrecht stehende Wärmetauscher- Lamellen 2 bilden. Das Metallband 3 ist hierbei so umgeformt worden, dass es zur Ausbildung eines ersten Wärmeübergangs-Abschnitts 4 in der ersten Ebene A liegt, wobei es eine einlagige Teilfläche 6 des ersten Wärmeübergangs-Abschnitts 4 bildet, dann an einer Vorderkante 7 zur zweiten Ebene B hin umgebördelt und auf dem ersten Wärmeübergangs- Abschnitt 4 aufliegend, eine zweilagige Teilfläche 8 bildend, entgegen einer Längsrichtung x zurückgeführt wurde, bis es aus der ersten Ebene A herausführend und eine Wärmetauscher-Lamelle 2 bildend zur zweiten Ebene B hin verlaufend abgebogen wurde, und sodann in der zweiten Ebene B in Längsrichtung x nach vorne - in der Darstellung also nach rechts - verlaufend abgebogen ist, um einen folgenden einlagigen ersten Wärmeübergangs-Abschnitt 4 in der zweiten Ebene B zu bilden. In der zweiten Ebene B ist das Metallband 3 dann wiederum an einer Vorderkante 7 zur Ebene A hin umgebördelt und, auf dem zweiten Wärmeübergangs-Abschnitt 5 aufliegend, eine zweilagige Teilfläche 8 bildend, zurückgeführt worden, bis es aus der zweiten Ebene B herausgeführt und eine weitere Wärmetauscher-Lamelle 2 bildend zur ersten Ebene A hin verlaufend abgebogen ist, usw. Die Vorderkanten 7 der ersten und zweiten Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 liegen hierbei jeweils an hinteren Querkanten 9 der jeweils benachbarten Wärmeübergangs-Abschnitte an, sodass sich im Wesentlichen, wie Figur 4 verdeutlicht, sowohl in der ersten Ebene A als auch in der zweiten Ebene B eine geschlossene Fläche an aneinandergereihten ersten Wärmeübergangs-Abschnitten 4 bzw. zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten 5 ausbildet. Da die Wärmetauscher-Lamellen 2 orthogonal zu den Ebenen A und B verlaufen und die im Wesentlichen geschlossene Ausbildung der Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 gewünscht ist, ergibt sich aus geometrischen Notwendigkeiten, dass die Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 jeweils etwa zur Hälfte zweitägig und zur anderen Hälfte einlagig ausgebildet sind. Für das dargestellte Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 ergibt sich eine gute Stabilität, insbesondere in einer zu den Ebenen A und B senkrechten Richtung.

In Figur 5 ist ein weiter verbessertes Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 nach dem Stand der Technik in perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Unterschied dieser Ausführungsform zu derjenigen der Figur 4 besteht darin, dass die Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 nicht mehr nur aneinandergereiht sind, sondern sich geringfügig überlappen, wobei sich in dem Überlappungsbereich in Längsrichtung x kurze dreilagige Abschnitte bzw. dreilagige Teilflächen 10 ergeben. Die einlagigen Teilflächen 6 der Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 sind jeweils mit einer Ausnehmung 11 versehen, die der Vorderkante 7 des nächst benachbarten Wärmeübergangs- Abschnitts 4, 5 angepasst ist. Die Ausnehmungen 11 werden durch sich in der Breitenrichtung y erstreckende Abkantungen 12 des Metallbands 3 gebildet und im Bereich einer Abkantung 12 verläuft das Metallband 3 einlagig von der einen zu der anderen Seite der von den Wärmeübergangs-Abschnitten 4, 5 gebildeten Ebenen A, B.

Weil die einlagigen Teilflächen 6 der Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 jeweils mit einer Ausnehmung 11 versehen sind, die der Vorderkante 7 des nächst benachbarten Wärmeübergangs-Abschnitts 4, 5 angepasst ist, kann dieser ein kurzes Stück weit in die einlagige Teilfläche 6 des Wärmeübergangs-Abschnitts 4, 5 hineinreichen und die Wärmeübergangs- Abschnitte 4, 5 bilden trotzdem im Wesentlichen eine ebene Fläche in den Ebenen A, B. Demgemäß sind die zweilagige Teilfläche 8 und die einlagige Teilfläche 6 jedes Wärmeübergangs-Abschnitts 4, 5 nicht gleich groß, da die Wärmetauscher-Lamellen 2 hier wiederum senkrecht auf den Ebenen A und B stehen. Die Vorderkanten 7 der Wärmeübergangs-Abschnitte 4, 5 sind so in die Ausnehmungen 11 eingepresst, dass sich eine fluiddichte Verbindung ergibt. Die Zwischenräume zwischen den Wärmetauscher- Lamellen 2 bilden also fluiddichte Kanäle.

Bei den bekannten Wärmetauscher-Lamellenmodulen 1 gemäß den Figuren 4 und 5 ist die erste Ebene A jeweils identisch zu der zweiten Ebene B ausgebildet und die zweiten Wärmeübergangs-Abschnitte 5 überdecken die zweite Ebene B vollständig.

Die Figuren 6 und 7 zeigen ein Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmoduls 1, Figur 6 in einer perspektivischen Ansicht und Figur 7 in einer Seitenansicht. Die erste Ebene A mit den ersten Wärmeübergangs-Abschnitten 4 entspricht in ihrem Aufbau dabei derjenigen der Ebene A des Wärmetauscher-Lamellenmoduls 1 von Figur 5 mit folgenden zwei Unterschieden. Zum einen sind die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte 4 nicht nur im unmittelbaren Bereich der Ausnehmungen 11 dreilagig ausgebildet, sondern die dreilagige Ausbildung erstreckt sich über einen längeren Bereich in Längsrichtung x, beispiels- weise auf 30% bis 70%, vorzugsweise 40% bis 60% der Längsrichtung x der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte 4 bzw. der Länge des Wärmetauscher-Lamellenmoduls 1. Zum anderen sind die ersten Wärmeübergangs- Abschnitte 4 gemäß der dargestellten bevorzugten Weiterbildung auf weniger als 10% der Längsrichtung x der ersten Wärmeübergangs- Abschnitte 4 bzw. der Länge des Wärmetauscher-Lamellenmoduls 1, vorzugsweise nur im Bereich der Abkantung 12 einlagig ausgebildet. Beide Unterschiede erhöhen im Vergleich zu der bekannten Ausbildung sowohl die Stabilität als auch die Wärmeleitung.

Ein besonders auffälliger Unterschied zwischen dem Stand der Technik gemäß Figur 5 und einem erfindungsgemäßen Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 gemäß den Figuren 6 und 7 zeigt sich jedoch in der Ausbildung der zweiten Ebene B mit den zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten 5. Die zweite Ebene B ist nur teilweise mit zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten 5 überdeckt und weist zwischen den zweiten Wärmeübergangs- Abschnitten 5 jeweils nicht durch zweite Wärmeübergangs-Abschnitte 5 überdeckte offene Abschnitte 13 auf, sodass die zweite Ebene B als alternierende Folge von zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten 5 und offenen Abschnitten 13 ausgebildet ist. Durch die offenen Abschnitte 13 kann das erfindungsgemäße Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 mit sehr günstigen Werkzeugkosten hergestellt werden, wobei gleichwohl sowohl eine hohe Stabilität als auch gute Wärmeleitungseigenschaften erzielt werden. Ferner können bei der Herstellung des Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 leicht durch die offenen Abschnitte 13 Werkzeuge zwischen die Wärmetauscher-Lamellen 2 eingeführt werden, beispielsweise ein Presswerkzeug zum Zusammenpressen der mehrlagigen ersten Wärmeübergangs- Abschnitte 4. Dadurch wird eine günstige und hochqualitative Fertigung ermöglicht.

Nach einem weiteren vorteilhaftem Merkmal können wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt die zweiten Wärmeübergangs-Abschnitte 5 einlagig ausgebildet sein. Dies vereinfacht die Herstellung des Wärmetauscher- Lamellenmoduls 1 und ermöglicht einen guten Wärmeübergang in diesem Bereich über nur eine Materialdicke. Ferner kann aus konstruktiven Gründen und zur Vereinfachung der Herstellung wie dargestellt vorgesehen sein, dass die Länge (gemessen in Längsrichtung x) der zweiten Wärmeübergangs-Abschnitte 5 der Länge (gemessen in Längsrichtung x) der zweilagigen Teilflächen 8 der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte 4 entspricht. Aus demselben Grund kann vorgesehen sein, dass wie dargestellt die Länge (gemessen in Längsrichtung x) der offenen Abschnitte 13 der zweiten Ebene B der Länge (gemessen in Längsrichtung x) der dreilagigen Teilflächen 10 der ersten Wärmeübergangs-Abschnitte 4 entspricht.

Zur Erhöhung der Stabilität des Wärmetauscher-Lamellenmoduls 1 kann vorgesehen sein, dass in Kanten des Metallbands 3, die von zweiten Wärmeübergangs-Abschnitten 5 und von Wärmetauscher-Lamellen 2 gebildet werden, im Wesentlichen senkrecht zum Metallband 3 gerichtete Sicken 14 eingeformt sind. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6 und 7 ist in jeweils eine solche Kante jeweils eine Sicke 14 eingeformt, und zwar etwa in der Mitte der sich in der Breitenrichtung y erstreckenden Kanten. Die Sicken 14 werden in den Figuren 8 und 9 nochmals vergrößert veranschaulicht. Es wird deutlich, dass es insbesondere durch die erfindungsgemäß vorhandenen offenen Abschnitte 13 ermöglicht wird, bei der Herstellung eines Wärmetauscher-Lamellenmoduls 1 aus einem Metallband 3 solche Sicken 14 in die Kanten einzuformen.

Die Figur 10 zeigt in einer schematischen perspektivischen Explosionsdarstellung ein Beispiel eines elektrischen Heizmoduls 15. Es umfasst eine Wärmetauscher-Anordnung von zwei Wärmetauscher-Lamellenmodulen 1 der Bauart, wie sie in den Figuren 6 bis 9 dargestellt ist. Zwei Wärmetauscher-Lamellenmodule 1 sind übereinander angeordnet. Durch den zwischen ihnen verbleibenden Zwischenraum könnte in anderen Anwendungen ein Fluid hindurchgeleitet werden kann. Im vorliegenden Fall ist hier ein Heizelement, nämlich ein PTC-Heizelement 16 eingesetzt, das in zusammengebautem Zustand des Heizmoduls 15 in elektrischer und wärmeleitender Verbindung zu den ersten Wärmeübergangs-Abschnitten 4 der beiden Wärmetauscher-Lamellenmodule 1 steht, von diesen Strom aufnimmt und an diese Wärme abgibt. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, zwischen die ersten Wärmeübergangs-Abschnitte 4 der beiden Wärmetauscher-Lamellenmodule 1 und das PTC-Heizelement 16 jeweils ein plattenförmiges Element, beispielsweise ein metallisches Kontaktelement 17 und/oder ein Auflageelement 18 einzufügen.

Die Figur 11 zeigt eine Abwandlung zu Figur 10 mit drei übereinander angeordneten Wärmetauscher-Lamellenmodulen 1. Die Figur 12 zeigt eine weitere Abwandlung zu Figur 10 mit zwei in der Strömungsrichtung des erwärmten Fluids, die der Breitenrichtung y entspricht, hintereinander angeordneten Wärmetauscher-Lamellenmodulen 1 auf der einen Seite der zwei PTC-Heizelemente 16 und einem größeren gemeinsamen Wärmetauscher-Lamellenmodul 1 auf der anderen Seite der zwei PTC-Heizelemente 16.

Bezugszeichenliste

1 Wärmetauscher-Lamellenmodul

2 Wärmetauscher-Lamelle

3 Metallband

4 erste Wärmeübergangs-Abschnitte

5 zweite Wärmeübergangs-Abschnitte

6 einlagige Teilfläche

7 Vorderkante

8 zweilagige Teilfläche

9 Querkante

10 dreilagige Teilfläche

11 Ausnehmung

12 Abkantung

13 offener Abschnitt

14 Sicke

15 elektrisches Heizmodul

16 PTC-Heizelement

17 Kontaktelement

18 Auflageelement

A erste Ebene

B zweite Ebene

X Längsrichtung

y Breitenrichtung