Wärmeübertrager

Die Erfindung betrifft einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Verdampfer, wie er insbesondere für eine Heizungs- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verwendet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Verdampfer bekannt, bei denen das zweiphasige Kältemittel aus einem Einströmkanal auf eine Durchflusseinrichtung, vorzugsweise Rohre, insbesondere Flachrohre, verteilt wird. Nach Durchströmung der Flachrohre tritt das dampfförmige Kältemittel über einen Ausströmkanal aus dem Verdampfer aus.

Dabei bereitet die gleichmäßige Verteilung des flüssigen Kältemittels in der gesamten Länge des Einströmkanals Schwierigkeiten. Grund dafür ist unter anderem die Ausbildung unterschiedlicher Strömungsformen in Abhängigkeit vom Betriebszustand. Des Weiteren spielt auch die Entmischung des bei Verdampfereintritt homogenen zweiphasigen Kältemittelgemisches über die Länge des Einströmkanals eine besondere Rolle. Einzelne Rohre werden somit ausschließlich mit Kältemitteldampf versorgt, wodurch sich die Verdampferleistung verschlechtert.

Fig. 1 zeigt einen Wärmeübertrager 1 , insbesondere einen Verdampfer für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage gemäß dem Stand der Technik und hierbei insbesondere den Strömungsverlauf des Kältemittels. Ein derartiger Wärmeübertrager weist einen Einströmkanal 2 auf, über welchen das Kältemittel

dem Wärmeübertrager aus einem nicht dargestellten Kältemittelkreislauf, über eine Eintrittsöffnung 18 zugeführt wird (durch Pfeil A angedeutet). Der Einströmkanal 2 ist länglich ausgebildet und durch zwei Enden begrenzt.

Ferner weist der Wärmeübertrager 1 einen Sammler 12 auf, der aus einer Einspritzplatte 5, einer Verteilerplatte 6 und einer Bodenplatte 7 besteht. Durch diesen Sammler wird das Kältemittel einer Durchflusseinrichtung 8, vorzugsweise Flachrohren, zugeführt.

Zwischen den Rohren, sind wärmeleitende Rippen, angeordnet, die von einem Medium, vorzugsweise Luft L (durch einen Pfeil angedeutet), umströmbar sind.

Die Rohre, sowie die Löcher der Bodenplatte 7 sind in der Mitte durch einen Steg unterteilt (nicht dargestellt), so dass zwei Strömungsbereiche 14 und 15 ausgebildet werden, die das Kältemittel in entgegengesetzter Richtung durchläuft.

Das Kältemittel durchströmt daher zuerst, dem Pfeil B folgend, einen Strö- mungsbereich 14, wird anschließend durch eine Zwischenkammer 13, die aus einer Bodenplatte 9, einer Umlenkplatte 10 und einer Abschlussplatte 11 besteht, dem Pfeil C folgend, umgelenkt und strömt durch einen Strömungsbereich 15 in entgegengesetzter Richtung, dem Pfeil D folgend, in den Sammler 12. Vorzugsweise ist der Strömungsbereich 15 der anströmenden Luft L zugewandt.

In der Einspritzplatte 5 des Sammlers 12 sind mehrere Einspritzbohrungen 16 vorgesehen, so dass das Kältemittel vom Einströmkanal 2 über nicht dargestellte öffnungen, die mit den Einspritzbohrungen 16 korrespondieren, in den Strömungsbereich 14 einströmen kann. Des Weiteren sind in der Einspritzplatte 2 Saugbohrungen 17 vorgesehen, so dass das Kältemittel vom

Strömungsbereich 15 in den Ausströmkanal 3 einströmen kann. über den Ausströmkanal 3 gelangt das Kältemittel anschließend in einen nicht dargestellten Kältemittelkreislauf (durch Pfeil E dargestellt).

Ein derartiger Verdampfer wird erfindungsgemäß als ein Verdampfer mit einer Umlenkung in der Tiefe bezeichnet.

Fig. 1b zeigt einen weiteren Verdampfer gemäß dem Stand der Technik. Ein derartiger Verdampfer unterscheidet sich von dem in Fig. 1a dargestellten Verdampfer insbesondere durch die Führung des Kältemittels in der Durchflusseinrichtung 8. Gemäß Fig. 1b sind die Einspritzbohrungen 16 und die Saugbohrungen 17 versetzt in der Einspritzplatte angeordnet. Das Kältemittel strömt daher zuerst in den Einströmkanal (durch Pfeil A angedeutet), wird über die Einspritzbohrungen 16 in weiterer Folge auf die Durchflusseinrich- tung verteilt und gelangt den Pfeilen B und C folgend durch die Saugbohrungen in den Ausströmkanal und strömt dem Pfeil D folgend aus dem Verdampfer. Ein derartiger Verdampfer wird erfindungsgemäß als ein Verdampfer mit einer Umlenkung in der Breite bezeichnet.

Derartige Verdampfer lassen jedoch Wünsche in Bezug auf eine gleichmäßige Verteilung des flüssigen Kältemittels auf alle Flachrohre offen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Verdampfer zur Verfügung zu stellen, wobei eine möglichst gleichmäßige Verteilung des flüssigen Kältemittels auf alle Flachrohre erreicht wird und eine Entmischung des zweiphasigen Kältemittels wirksam bekämpft wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Wärmeübertrager mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

- A -

In einem Grundgedanken der Erfindung ist ein Wärmeübertrager mit mindestens einem Einströmkanal und mindestens einem Ausströmkanal und mindestens einem Sammler, der mindestens zwei aneinander anliegende Bleche aufweist und mit einer Durchflusseinrichtung, die von einem ersten Me- dium durchströmbar und von einem zweiten Medium umströmbar ist, wobei das erste Medium von einem Einströmkanal auf den Sammler und auf die Durchflusseinrichtung verteilt wird und zu einem Ausströmkanal leitbar ist, versehen, wobei mindestens ein weiterer Kanal zur Verteilung des Kältemittels vorgesehen ist, der durch mindestens eine öffnung mit dem Einström- kanal kommunizierend verbunden ist.

Durch den mindestens einen weiteren Kanal wird die Verteilungsweglänge des Kältemittels auf die Durchflusseinrichtung verkürzt und somit die Möglichkeit der Phasenseparation des Kältemittels beziehungsweise eine Un- gleichversorgung der Durchflusseinrichtung mit Kältemittel minimiert. Damit wird die Verdampferleistung wirksam erhöht.

Unter einem Kanal im Sinne der Erfindung ist nicht nur ein Strompfad für das Kältemittel, sondern auch die materielle Abgrenzung des Strompfades, bei- spielsweise durch ein Rohr, zu verstehen.

Des Weiteren ist als Bautiefe erfindungsgemäß die Ausdehnung des Wärmeübertragers längs und als Breite die Ausdehnung des Wärmeübertragers quer zur Hauptströmungsrichtung des zweiten Mediums zu verstehen.

Der Sammler besteht aus mindestens zwei Blechen oder Platten, die form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Löten, Schweißen, Toxen, Nieten, Verstemmen oder einer Kombination aus diesen Verbindungsarten. In einer weiteren Ausführungsform sind die min- destens zwei Bleche durch ein Scharnier miteinander verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Sammler aus zwei Blechen, die durch ein Tiefziehverfahren hergestellt werden. Die Tiefziehprofile weisen in entgegengesetzter Richtung kammerartige Auswölbungen auf, in denen das Kältemittel auf die Durchflusseinrichtung verteilt wird. Die beiden Bleche können direkt in einem einzigen Werkzeug hergestellt werden. Dies ist deshalb möglich, da beide Sammlerhälften sehr ähnliche beziehungsweise gleiche Kammergeometrien aufweisen. Durch diese Ausführungsform wird eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu Sammlern mit drei Platten gemäß dem Stand der Technik erreicht:

- Verringerung der Teileanzahl des Sammlers

- Dünnere und gleichmäßige Wandstärken bei Tiefziehprofilen im Vergleich zu Platten

- Weniger Montageaufwand - Geringeres Gewicht und damit einhergehende geringere Kosten

Die Durchflusseinrichtung, besteht vorzugsweise aus Rohren, durch die das Kältemittel strömt. Die Rohre können dabei einen kreisförmigen, einen ovalen, einen im Wesentlichen rechteckförmigen oder einen beliebigen anderen Querschnitt besitzen. Beispielsweise sind die Rohre als Flachrohre ausgebildet. Für eine Erhöhung des Wärmeübertrags sind gegebenenfalls Rippen, insbesondere Wellrippen, zwischen den Rohren angeordnet, wobei die Rohre und die Rippen insbesondere miteinander verlötet sind. Erfindungsgemäß werden die Rohre und die mit den Rohren verlöteten Rippen als Verdamp- fernetz bezeichnet. Hierbei besteht ein Verdampfernetz aus bis zu 50 Flachrohren.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der weitere Kanal innerhalb des Einströmkanals angeordnet. Der weitere Kanal ist mit mindestens einer, bevorzugt zwei oder mehreren öffnungen versehen, die den weiteren Kanal mit dem Einströmkanal kommunizierend verbinden. Bevorzugt sind die

zwei öffnungen auf gegenüberliegenden Seiten des weiteren Kanals und in einer Richtung angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht auf die Verdamp- fernetzebene steht und/oder in einer Richtung, die im Wesentlichen parallel zur Verdampfemetzebene und senkrecht zur Achse des Einströmkanals steht. Bevorzugt sind die mindestens eine, bevorzugt zwei öffnungen, in der Mitte des weiteren Kanals angeordnet.

Die öffnungen sind bevorzugt im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet, die senkrecht auf die Achse des Einströmkanals steht, wobei die mindestens eine öffnung einen kreisförmigen, ovalen, rechteckigen oder einen beliebigen anderen Querschnitt besitzen kann.

In einer anderen Ausführungsform sind die öffnungen entlang der gesamten Länge des weiteren Kanals angeordnet. Beispielsweise entspricht in dieser Ausführungsform die Anzahl der öffnungen der Anzahl der Flachrohre, so dass für jedes Flachrohr eine öffnung im weiteren Kanal vorgesehen ist, die sich bevorzugt in unmittelbarer Nähe des jeweiligen Flachrohrs befindet.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der weitere Kanal kon- zentrisch oder exzentrisch im Einströmkanal angeordnet, so dass sich ein Ringspalt zwischen den beiden Kanälen ausbildet, in dem sich das Kältemittel auf die Durchflusseinrichtung verteilt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei oder mehrere weitere Kanäle innerhalb des Einströmkanals angeordnet. Das Kältemittel strömt hierbei zuerst in den ersten weiteren Kanal, anschließend in die weiteren Kanäle und zuletzt in den Einströmkanal, von wo das Kältemittel auf die Durchflusseinrichtung verteilt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Einströmkanal und dem weiteren Kanal ein Längsspalt ausgebildet. Der Vorteil

dieser Ausführungsform liegt in dem einfachen Einschub des weiteren Kanals in den Einströmkanal, wobei beide Kanäle bevorzugt als Rohre ausgebildet sind.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine weitere Kanal teilweise oder zur Gänze außerhalb des Einströmkanals angeordnet und mit diesem durch mindestens eine öffnung, die bevorzugt in der Mitte des weiteren Kanals angeordnet ist, kommunizierend verbunden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Einströmkanal durch zwei Halbschalen gebildet, die form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. In dieser Ausführungsform ist der weitere Kanal innerhalb des Einströmkanals angeordnet. Bevorzugt weist hierbei eine Halbschale zinnenartige Vorsprünge auf, die in entsprechende Ausnehmungen der anderen Halbschale eingreifen. Durch eine derartige Ausgestaltung werden die beiden Halbschalen besonders druckfest und stabil miteinander verbunden.

In einer weiteren Ausführungsform wird der Einströmkanal durch eine wan- nenförmige Halbschale gebildet auf der der weitere Kanal form- und/oder stoffschlüssig aufliegt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei oder mehrere weitere Kanäle außerhalb des Einströmkanals angeordnet und seriell kom- munizierend miteinander verbunden. Das Kältemittel strömt daher zuerst in den ersten weiteren Kanal, anschließend in die weiteren Kanäle und zuletzt in den Einströmkanal, von wo das Kältemittel auf die Durchflusseinrichtung verteilt wird. Die zwei oder mehreren weiteren Kanäle können beispielsweise als Rohre oder als Platten ausgeführt sein, die übereinandergestapelt Hohl- räume bilden, in denen das Kältemittel auf den Einströmkanal und die Durchflusseinrichtung verteilt wird.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Einströmkanal, der mindestens eine weitere Kanal, der innerhalb und/oder außerhalb des Einströmkanals angeordnet sein kann und/oder der Ausströmkanal auf einer Seite des Wärmeübertragers angeordnet und form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden. Eine derartige Ausführungsform ist besonders für Verdampfer mit geringen Bautiefen geeignet. Die Kanäle sind röhr- oder kastenförmig ausgebildet und besitzen einen kreis- oder halbkreisförmigen, dreieckförmigen, rechteckförmigen Querschnitt oder eine Kombination aus diesen Querschnitten oder einen beliebigen anderen Querschnitt.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Kanäle aus umgeformten Blechen geformt, die form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Durch diese Ausführungsform können beliebige Querschnitte der Kanä- Ie hergestellt werden. Beispielsweise kann der Querschnitt der Kanäle im Wesentlichen halbkreisförmig und/oder kreisförmig sein.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein weiterer Kanal durch mindestens eine öffnung kommunizierend mit dem Ausström- kanal verbunden. Der weitere Kanal befindet sich innerhalb und/oder außerhalb des Ausströmkanals und ist gemäß den zuvor dargestellten Ausführungsformen ausgebildet. In dieser Ausführungsform dient der weitere Kanal der Sammlung des Kältemittels.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Weitere wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen und den Zeichnungen.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfϊndungsge- mäßen Wärmeübertragers beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei eine Beschränkung der Erfindung hierdurch nicht erfolgen soll.

Es zeigen:

Fig. 1a eine Explosivdarstellung eines Wärmeübertragers zur Darstellung des Standes der Technik;

Fig. 1b eine Explosivdarstellung eines Wärmeübertragers zur Darstellung des Standes der Technik;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Einströmkanals eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einer Seitenansicht;

Fig. 3 einen Einströmkanal eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einer Vorderansicht entlang der Linie IM-III aus Fig. 2

Fig. 4 einen Einströmkanal in einer Draufsicht nach dem ersten Ausfüh- rungsbeispiel;

Fig. 5 einen Sammler mit zwei Blechen in einer perspektivischen Explosivdarstellung für einen Verdampfer mit einer Umlenkung in der Tiefe;

Fig. 6 einen Sammler mit zwei Blechen in einer perspektivischen Explosivdarstellung für einen Verdampfer mit einer Umlenkung in der Breite;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sammlers für einen Verdampfer mit einer Umlenkung in der Breite;

Fig. 8a Mehrkanalflachrohre für einen Verdampfer mit einer Umlenkung in der Breite oder eine Umlenkung in der Tiefe;

Fig. 8b Mehrkanalflachrohre für einen Verdampfer mit Mehrblockverschal- tung;

Fig. 9 einen Einströmkanal in einer Seitenansicht nach dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 einen Einströmkanal in einer Seitenansicht nach dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 11 einen Einströmkanal in einer Seitenansicht nach dem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 12 einen Einströmkanal eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einer Vorderansicht entlang der Linie X-X aus Fig. 11 ;

Fig. 13a bis Fig. 13e verschiedene Ausführungsformen für die Positionierung der öffnungen, die den Einströmkanal mit dem weiteren Kanal kommunizierend verbinden;

Fig. 14a bis Fig. 14f verschiedene Ausführungsformen für die öffnungen gemäß Fig. 13a bis Fig. 13e;

Fig. 15 einen Einströmkanal in einer Seitenansicht nach dem fünften Ausfüh- rungsbeispiel;

Fig. 16 einen Einströmkanal eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einer Vorderansicht entlang der Linie XIV-XIV aus Fig. 15;

Fig. 17 einen Einströmkanal in einer Seitenansicht nach dem sechsten Aus- führungsbeispiel;

Fig. 18 einen Einströmkanal eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einer Vorderansicht entlang der Linie XVI-XVI aus Fig. 17;

Fig. 19 einen Einströmkanal in einer Seitenansicht nach dem siebenten Ausführungsbeispiel;

Fig. 20 einen Einströmkanal eines erfindungsgemäßen Wärmeübertragers in einer Vorderansicht entlang der Linie XVIII-XVIII aus Fig. 19;

Fig. 21 eine Draufsicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem achten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 22 eine Vorderansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals entlang der Linie XX-XX aus Fig. 21 ;

Fig. 23 eine Perspektivansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem neunten Ausführungsbeispiel gemäß vorlie- gender Erfindung;

Fig. 24 eine Vorderansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem zehnten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung:

Fig. 25 ein Ausschnitt der Vorderansicht eines Wärmeübertragers nach dem elften Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 26 bis Fig. 29 eine Perspektivansicht des Einströmkanals, Ausströmka- nals und eines weiteren Kanals nach dem zwölften, dreizehnten, vierzehnten und fünfzehnten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 30 bis Fig. 32 eine Perspektivansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem sechzehnten, siebzehnten und achtzehnten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 33a und Fig. 33b eine Perspektivansicht und eine Detailansicht entlang der Linie X-X aus Fig. 33a des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem neunzehnten Ausführungsbeispiel gemäß vorlie- gender Erfindung;

Fig. 34 eine Detailansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 35a und Fig. 35b eine Perspektivansicht und eine Detailansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 36 eine Detailansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und eines weiteren Kanals nach dem zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 37a und Fig. 37b eine Perspektivdarstellung eines Sammlers und eine Vorderansicht des Sammlers mit einem weiteren Kanal nach dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 38 eine Draufsicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und zwei weiterer Kanäle nach dem vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiel gemäß vorliegender Erfindung;

Fig. 39 eine Vorderansicht des Einströmkanals, Ausströmkanals und zwei weiteren Kanälen entlang der Linie XXXII-XXXII aus Fig. 38; Fig. 40a bis Fig. 40d verschiedene Ausführungsbeispiele für eine Zwischenkammer eines Verdampfers mit Umlenkung in der Tiefe;

Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel eines Einströmkanals 3 eines Wärmeübertragers in verschiedenen Ansichten gemäß vorliegender Erfindung. Ein derartiger Wärmeübertrager unterscheidet sich vom Stand der Technik gemäß Fig. 1 insbesondere durch die Ausgestaltung des Einströmkanals 3.

Gemäß den Fig. 2 bis 4 ist der Einströmkanal 3 mit einem weiteren Kanal 4 durch zwei öffnungen 19 kommunizierend verbunden, die im Wesentlichen in der Mitte des Einströmkanals angeordnet sind. Das Kältemittel strömt somit durch den Pfeil F dargestellt über den weiteren Kanal 4 in den Wärmeübertrager 1 und wird durch die beiden öffnungen 19 (durch Pfeile F ange- deutet) in einen Ringspalt 20 verteilt, der sich zwischen dem Einströmkanal 3 und dem weiteren Kanal 4 ausbildet. Aus diesem Ringspalt strömt das Kältemittel durch die öffnungen 21 in die Rohre, die die Durchflusseinrichtung 8 bilden.

Die beiden öffnungen 19, die den weiteren Kanal mit dem Einströmkanal kommunizierend verbinden, sind im Wesentlichen an gegenüberliegenden

Seiten des weiteren Kanals und fluchtend in einer Richtung angeordnet, die senkrecht auf die Verdampfernetzebene steht.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden öffnungen 19 gegenüber dem in den Fig. 2 bis Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel um 90° im Uhrzeigersinn gedreht. Natürlich ist es auch möglich, die mindestens eine öffnung an beliebigen anderen Stellen des weiteren Kanals zu positionieren.

Der Einströmkanal und der weitere Kanal sind als Rohr ausgebildet, wobei der weitere Kanal in den Einströmkanal einsteckbar ist.

Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser des weiteren Kanals und dem Durchmesser der öffnung 19, die vorzugsweise als Bohrung ausgeführt ist, liegt zwischen 1.25 und 5, vorzugsweise zwischen 1.25 und 2.5. Das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser des weiteren Kanals und dem hydraulischen Durchmesser des Ringspaltes liegt zwischen 1 und 20, vorzugsweise zwischen 1 und 6. Durch diese Geometrieverhältnisse wird sichergestellt, dass die einzelnen Querschnittsflächen im gleichen Verhältnis zum jeweiligen Massenstrom des Kältemittels stehen und keine Druckspitzen beim Strömen des Kältemittels durch die öffnungen beziehungsweise durch den Ringspalt entstehen.

Der Sammler 12 kann hierbei aus drei Platten, namentlich einer Einspritz- platte, einer Verteilerplatte und einer Bodenplatte, wie sie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt sind, bestehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Sammler aus zwei Blechen 50 und 70, die insbesondere durch ein Umformverfahren, bevorzugt durch ein Tiefziehverfahren hergestellt werden, zusammengesetzt sein.

Die Fig. 5 und 6 zeigen derartige Sammler für einen Verdampfer mit einer Umlenkung in der Tiefe (Fig. 5) beziehungsweise in der Breite (Fig. 6). Ein derartiger Sammler besteht aus zwei Blechen, einem oberen 50 und einem unteren Blech 70, die form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Die Auflage des Einströmkanals und/oder des Ausströmkanals und/oder des mindestens einen weiteren Kanals erfolgt in einer wannenför- migen Vertiefung 51 des oberen Bleches 50, wobei die gesicherte Positionierung der einzelnen Kanäle über Positioniernoppen 52 beziehungsweise einzelne Bohrungsdurchzüge gewährleistet wird.

Das obere Blech 50 und das untere Blech 70 weisen jeweils in entgegengesetzter Richtung Kammerauswölbungen 60 auf. Die Kammern bilden die Hohlräume zum Verteilen des Kältemittels von den Einspritzbohrungen 16 auf die Durchflusseinrichtung 8. Durch diese Ausgestaltung kann auf die mittlere Verteilerplatte verzichtet werden. Gemäß den Fig. 5 und Fig. 6 besteht diese Durchflusseinrichtung aus Mehrkanalflachrohren 80.

Jede Kammer nimmt jeweils eine oder mehrere Flachrohre, bevorzugt zwei Flachrohre (siehe Fig. 5) auf, in die das Kältemittel weiterverteilt wird. Der Wärmeübertrager ist entweder einreihig oder zweireihig ausgeführt. Dies bedeutet, dass entweder ein Flachrohr (siehe Fig. 6) oder zwei Flachrohre (siehe Fig. 5) in der Bautiefe angeordnet sind. Die Aufnahme der Flachrohre im Sammler erfolgt beispielsweise durch einen gerissenen Durchzug samm- lerseitig nach außen oder nach innen oder durch eine Stanzung.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sammlers für einen Verdampfer mit einer Umlenkung in der Breite. Hierbei erfolgt die Ausführung der Bodenplatte 700 als Wellenprofil, wobei sich die Aufnahme der Flachrohre in den Wellentälern befindet. Durch ein einfaches U-förmiges Abschlussblech 500 wird ein geschlossener Sammler gebildet, hierfür sind keine weiteren Abschlussdeckel notwendig.

Durch das Wellenprofil werden die Hohlräume zum Verteilen des Kältemittels von der oder den Einspritzbohrungen 16 auf die einzelnen Flachrohre 8 erzeugt, sowie die Kammerabtrennungen zwischen den einzelnen Flachroh- ren. Alternativ kann auch die Bodenplatte 700 als ebene Platte und das Abschlussblech 500 als Wellenprofil ausgebildet sein.

Für einen Verdampfer mit einer Umlenkung in der Tiefe wird in das Wellenprofil noch eine durchgängige Erhöhung oder eine Wand quer zu den WeI- lentälern eingebracht, um eine Trennebene in Bautiefenrichtung zu erzeugen.

Bevorzugt werden bei einem Verdampfer mit einer Umlenkung in der Breite oder mit einer Umlenkung in der Tiefe (sogenannter „Dual-Flow"- Verdampfer) Mehrkanalflachrohre 8 mit kleineren Kammern (Fig. 8a) beziehungsweise Querschnittsflächen im Vergleich zu den Mehrkanalflachrohren bei einer Mehrblockverschaltung (Fig. 8b) verwendet, da hier der Kältemittelmassenstrom auf alle Rohre gleichzeitig verteilt wird, während bei einer Mehrblockverschaltung der gesamte Massenstrom nur auf einen Teil der Rohre parallel verteilt wird, beispielsweise auf ungefähr ein Drittel der Rohre bei einer 6-Block- oder die Hälfte bei einer 4-Blockverschaltung. Dadurch können die Flachrohre filigraner ausgeführt und somit ebenfalls Gewicht und Kosten eingespart werden.

In den Fig. 9 bis 11 sind drei weitere Ausführungsbeispiele eines Einströmkanals gemäß vorliegender Erfindung in einer Seitenansicht dargestellt. Die Fig. 12 zeigt eine Vorderansicht des vierten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11. In Fig. 9 sind die beiden öffnungen 19 von der Mitte des Einströmkanals beabstandet angeordnet. In Fig. 10 ist der weitere Kanal 4 in Strö- mungsrichtung gesehen nach den öffnungen 19 durch eine Trennwand 22 verschlossen, um einem negativen Effekt des Kältemittelrückstauens entge-

genzuwirken. Der weitere Kanal ist im Einströmkanal konzentrisch oder exzentrisch positioniert (siehe Fig. 11 und Fig. 12).

In den Fig. 13a bis Fig. 13e beziehungsweise Fig. 14a bis Fig. 14f sind ver- schiedene Ausführungsformen der Position, Form und Anzahl der öffnungen 19 dargestellt. Demnach ist der weitere Kanal durch zwei oder mehrere öffnungen, die im Wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht auf die Achse des Einströmkanals steht, mit dem Einströmkanal verbunden. Bei einer geraden Anzahl von öffnungen sind jeweils zwei öffnungen bevor- zugt diametral angeordnet.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der weitere Kanal mit dem Einströmkanal durch eine öffnung kommunizierend verbunden.

In den Fig. 15 und 16 ist das fünfte Ausführungsbeispiel in einer Seiten- und Vorderansicht dargestellt. Der weitere Kanal 4 ist in dem Einströmkanal 2 eingeschoben und besitzt eine Aussparung 23, so dass sich ein Längsspalt 24 ergibt, in dem das Kältemittel durch die öffnungen 21 auf die Rohre verteilt wird. Der Verlauf der mindestens einen öffnung 19 ist im Wesentlichen senkrecht oder schräg zum Einströmkanal ausgebildet.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt der weitere Kanal 4 einen D-förmigen Querschnitt, so dass sich eine andere Form des Querschnittes des Längsspaltes 24 ergibt.

Die Fig. 17 bis 20 zeigen das sechste und siebente Ausführungsbeispiel in einer Seiten- und Vorderansicht. In beiden Ausführungsbeispielen ist der weitere Kanal 4 außerhalb des Einströmkanals 2 angeordnet, wobei der Einströmkanal in den weiteren Kanal gesteckt wird. Dieser Einschub erfolgt entweder von innen (Fig. 17) oder von außen, in dem der Einströmkanal in eine Aussparung 25 des weiteren Kanals gesteckt wird (Fig. 19).

In den Fig. 21 und 22 ist das achte Ausführungsbeispiel in einer Drauf- und Vorderansicht schematisch dargestellt. Der Einströmkanal, der Ausströmkanal und der weitere Kanal sind als Rundrohre ausgebildet und miteinander stoffschlüssig verbunden, wobei der weitere Kanal außerhalb des Einströmkanals angeordnet ist.

Fig. 23 zeigt das neunte Ausführungsbeispiel und eine Weiterbildung des Wärmeübertragers gemäß den Fig. 21 und 22. Der Einströmkanal, der Aus- strömkanal und der weitere Kanal sind als Rohre in Dreiecksform ausgebildet. Durch diese Ausführungsform steht genügend Lötfläche zwischen den Dreiecksrohren selbst und zwischen den Dreiecksroh ren und der Einspritzplatte 5 zur Verfügung um die Rohre miteinander und mit der Einspritzplatte stoffschlüssig zu verbinden. Die mindestens eine öffnung, die den weiteren Kanal mit dem Einströmkanal kommunizierend verbindet ist bevorzugt in der Mitte oder an beliebigen anderen Stellen des weiteren Kanals und des Einströmkanals angeordnet. Im Vergleich zum achten Ausführungsbeispiel ergibt sich durch diese Ausführungsform eine Bauraumoptimierung, die besonders für Verdampfer mit geringen Bautiefen geeignet ist, wobei als Bau- tiefe erfindungsgemäß die Ausdehnung des Verdampfers längs und als Breite die Ausdehnung des Verdampfers quer zur Hauptströmungsrichtung der Luft zu verstehen ist.

In Fig. 24 ist das zehnte Ausführungsbeispiel in einer Vorderansicht darges- teilt. In dieser Ausführungsform werden der Einströmkanal, der Ausströmkanal und der weitere Kanal durch umgeformte Bleche gebildet, die form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sind. Gemäß Fig. 22 sind die Querschnitte des Ein- und Ausströmkanals im Wesentlichen halbkreisförmig und der Querschnitt des weiteren Kanals im Wesentlichen kreisförmig. Selbstverständlich ist in einer nicht gezeigten Ausführungsform eine beliebige andere Form des Querschnittes möglich. Durch diese Ausgestaltung ist

ein besonders günstiges Herstellungsverfahren der verschiedenen Kanäle möglich.

In Fig. 25 ist das elfte Ausführungsbeispiel eines Ausschnittes eines erfin- dungsgemäßen Wärmeübertragers in einer Vorderansicht dargestellt. In dieser Ausführungsform besteht der Sammler 12 aus drei Platten. Der erste weitere Kanal 4a, der als Rohr ausgebildet ist, liegt auf dem plattenförmigen zweiten weiteren Kanal 4b auf und ist mit diesem kommunizierend verbunden. Das Kältemittel strömt vom ersten weiteren Kanal 4a in den zweiten weiteren Kanal 4b und in den Einströmkanal 2. Von dort wird das Kältemittel auf den Sammler 12 und die Durchflusseinrichtung 8 verteilt.

In den Fig. 26 bis 29 sind vier weitere Ausführungsbeispiele gemäß vorliegender Erfindung dargestellt. In der Ausführungsform gemäß Fig. 26 ist der weitere Kanal 4 derartig auf dem oberen Blech 50 des Sammlers 12 positioniert, dass sich zusammen mit dem speziell umgeformten oberen Blech 50 ein Einströmkanal 2 ausbildet. In der Ausführungsform gemäß Abb. 27 ist der weitere Kanal 4 derartig umgeformt und auf dem oberen Blech 50 des Sammlers 12 positioniert, dass sich zusammen mit dem oberen Blech ein Einströmkanal 2 ausbildet. In der Ausführungsform gemäß Fig. 28 wird der Einströmkanal durch ein Flachrohr gebildet, das zwischen dem weiteren Kanal und dem Sammler angeordnet ist. In der Ausführungsform gemäß Fig. 29 wird der weitere Kanal 4 und der Einströmkanal 2 durch ein Rohr gebildet, das insbesondere durch ein Extrusionsverfahren hergestellt wird.

Die Fig. 30 bis Fig. 32 zeigen drei weitere Ausführungsbeispiele eines Wärmeübertragers gemäß vorliegender Erfindung. In diesen Ausführungsformen wird der Einströmkanal 2 durch ein Blech 25 im Sammler 12 erzeugt. Gemäß Fig. 31 wird der Einströmkanal durch ein durchgängiges Blech 25 erzeugt, das auf der Saugseite ausgestanzt ist. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 32 wird der Einströmkanal mittels eines durchgängigen Bleches erzeugt,

wobei der Ausströmkanal 4 auf diesem Blech aufliegt und mit diesem form- und/oder stoffschlüssig verbunden ist.

Die Fig. 33a und Fig. 33b zeigen eine Ausführungsform in einer perspektivi- sehen Darstellung und in einer Detaildarstellung entlang der Linie X-X aus Fig. 33a, in der der Einströmkanal 2 durch eine wannenförmige Halbschale gebildet wird. Die wannenförmige Schale weist eine Einprägung 27 auf (Fig. 33b), auf der der weitere Kanal 4 form- und/oder stoffschlüssig aufliegt. Der weitere Kanal weist eine runde Form auf, alternativ sind jedoch auch andere Formen denkbar. Beispielsweise kann durch eine ovale Form des weiteren Kanals 4 ein größeres Volumen des Einströmkanals 2 erzielt werden. In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann die wannenförmige Schale auch eben ausgebildet sein.

Fig. 34 zeigt eine Ausführungsform ähnlich der in Fig. 33a und Fig. 33b. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Einströmkanal durch eine Einprägung 27 im weiteren Kanal 4 gebildet.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 35a und Fig. 35b, wobei Fig. 35b eine Detailansicht entlang der Linie X-X aus Fig. 35a darstellt, wird der Einströmkanal 2 durch eine obere 2a und eine untere 2b Halbschale gebildet, wobei der weitere Kanal 4 innerhalb des Einströmkanals 2 angeordnet ist. Die öffnung 19, die den Einströmkanal 2 mit dem weiteren Kanal 4 kommunizierend verbindet, ist derart angeordnet, dass eine vertikale Strö- mung zwischen Einströmkanal und weiterem Kanal entsteht. Gemäß Fig. 36 sind zwei öffnungen 19 derart angeordnet, dass sich eine horizontale Strömung des ersten Mediums zwischen Einströmkanal und weiterem Kanal ausbildet.

Durch eine formschlüssige Anbindung 26 (siehe Fig. 35a) an beiden Enden des Einströmkanals 2 an den weiteren Kanal 4 wird eine ausreichende Dich-

tigkeit gewährleistet, so dass keine zusätzlichen Abschlussdeckel benötigt werden. Ein ähnlicher Formschluss zur Abdichtung ist auch in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 33 und Fig. 34 denkbar.

Die beiden Halbschalen 2a und 2b sind insbesondere form- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden, beispielsweise miteinander verclipst. Alternativ weist eine Halbschale zinnenartige Vorsprünge 28 auf, die in entsprechende Ausnehmungen der anderen Halbschale eingreifen (Fig. 41).

Die Fig. 37a zeigt einen Sammler 12 nach dem Stand der Technik, wobei der weitere Kanal 4 innerhalb des Sammlers 12 angeordnet ist. Die öffnung 19, die den weiteren Kanal 4 mit dem Sammler 12 kommunizierend verbindet ist gemäß Fig. 37b in einem oberen Bereich des weiteren Kanals angeordnet. Alternativ können eine oder mehrere öffnungen auch an einer an- deren Stelle angeordnet sein, beispielsweise derart, so dass ähnlich dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 36 eine horizontale Strömung des ersten Mediums zwischen dem weiteren Kanal 4 und dem Sammler 12 entsteht.

In den Fig. 38 und 39 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer Drauf- und Vorderansicht schematisch dargestellt. In dieser Ausführungsform sind zwei weitere Kanäle 4a und 4b außerhalb des Einströmkanals 2 angeordnet.

Somit wird der ursprüngliche Kältemittelmassenstrom, der (durch einen Pfeil

F angedeutet) in den ersten weiteren Kanal strömt in zwei Trennstufen in vier gleich große Kältemittelmassenströme aufgeteilt, die jeweils über ein Viertel der ursprünglichen Verdampferbreite auf die Flachrohre, beispielsweise vier

Flachrohre, verteilt werden.

In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Kältemittel auf bis zu 50 Flachrohre verteilt.

In den Fig. 40a bis 4Od sind vier Ausführungsbeispiele für die Zwischenkammer 13 eines Verdampfers mit einer Umlenkung in der Tiefe dargestellt. Fig. 40a zeigt eine Ausführungsform, bei der keine Neuvermischung des Kältemittels in der Zwischenkammer erfolgt. Alternativ kann aber auch eine Neuvermischung in der Zwischenkammer erwünscht sein, um etwaige vorherige Ungleichverteilungen bei der Einspritzung in die Durchflusseinrichtung auszugleichen. In den Fig. 40b bis Fig. 4Od sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt, die eine Neuvermischung des Kältemittels ermöglichen.

Die Erfindung eignet sich insbesondere für die gleichmäßige Aufteilung des Dampf-Flüssigkeits-Kältemittelgemisch auf die Durchflusseinrichtung von Dual-Flow-Verdampfern. Bei derartigen Verdampfern erfährt das Kältemittel nur eine Umlenkung in der Durchflusseinrichtung. Diese Umlenkung kann in der Tiefe oder in der Breite des Verdampfers erfolgen.

Natürlich ist es auch möglich, die Erfindung für Wärmeübertrager, insbesondere Verdampfer zu verwenden, bei denen das Kältemittel keine oder mehr als eine Umlenkung in der Durchflusseinrichtung erfährt.

Ferner ist ein derartiger Verdampfer insbesondere für das Kältemittel R134a oder R744 geeignet. Selbstverständlich eignet sich ein derartiger Verdampfer auch für andere Kältemittel, beispielsweise die in der Fachwelt bekannten "Global Alternative Refrigerants (GAR's)".

Im vorstehenden ist die Erfindung anhand eines Wärmeübertragers erläutert worden, bei dem das Kältemittel parallel zum Einströmkanal in den Wärmeübertrager strömt. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, dass das Kältemittel senkrecht zum Einströmkanal in und/oder aus dem Wärmeübertrager strömt. Die Eintritts- und/oder Austrittsöffnungen befinden sich hierbei in der Mitte des Einströmkanals und/oder Ausströmkanals oder von der Mitte beabstandet.

Weitere alternative Ausführungsformen liegen im Sinn der vorliegenden Erfindung, wobei insbesondere die Gestaltung des Sammlers mit zwei oder drei Blechen oder Platten für alle Ausführungsbeispiele verwendet werden kann.