Eine Klimaanlage besitzt im allgemeinen einen Verdichter, einen Verflüssiger, eine Expansionsvorrichtung und einem Verdampfer. Diese Bestandteile sind üblicherweise nacheinander angeordnet und über fluidleitende Rohre zu einem Kreislauf miteinander verbunden. Für einen reibungslosen Betrieb einer solchen Klimaanlage hat sich ein sogenannter innerer Wärmetauscher bewährt, der zum einen das Hochdruckkältemittel, das zur Expansionsvorrichtung geleitet wird, abkühlt und zum anderen das aus dem Verdampfer herauskommende entspannte Niederdruckkältemittel erwärmt. Bei den bisherigen Kraftsfahrzeugklimatisierungsanlagen hatten sich Kältemittel wie R134a bewährt. Diese Kältemittel möchte man jedoch wegen ihrer FCKW-Bestandteile durch weniger umweltschädliche Kältemittel ersetzten. Ein alternatives Fluid für den Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeugsklimaanlage ist beispielsweise C02. Kohlendioxid stellt an eine Klimaanlage jedoch höhere Anforderungen, da ein höherer Betriebsdruck erforderlich ist, und damit die einzelnen Bestandteile der Anlage auf höhere Berstdrücke ausgelegt werden müssen. Aus der DE 100 53 000 AI ist ein innerer Wärmetauscher mit einem Wärmetauscherrohr, das einen profilierten Zentralkanal und um diesen herumgruppierte Außenkanäle aufweist, bekannt. Dieses Wärmetauscherrohr ist zum Aufbau von Gegenstromwärmetauschern, insbesondere für innere Wärmetauscher mit C02-Kältemittel geeignet. Der mittige Zentralkanal des stranggepressten Wärmetauscherrohrs wird dabei von dem Hochdruckkältemittel durchflossen. Die den Zentralkanal umgebenen Außenkanäle nehmen das aus dem Verdampfer kommende Niederdruckkältemittel auf. Dieses Niederdruckkältemittel wird durch die Mehrzahl der Außenkanäle in verschiedene Einzelströme aufgeteilt und kann auf diese Weise wirksam seine Wärme an seine Umgebung abgeben.

Das Hochdruckkältemittel durchfließt den Zentralkanal in einem Strom, d. h. der Wärmeaustausch wird nur durch die die Wandung des Zentralkanals berührenden Fluidanteile erreicht. Es sind zwar zur Verbesserung des Wärmeaustauschs Vorsprünge im Zentralkanal vorgesehen, diese verursachen jedoch in nachteiliger Weise eine Verengung des Kanals. Für den Aufbau eines inneren Wärmetauschers, der ein solches Wärmertauscherrohr verwendet, sind Anschlußstücke für das Ein-und Ausleiten der Kältemittel notwendig, wobei das Fluid für die Außenkanäle zusätzlich auf die einzelnen Kanäle aufgeteilt werden muss. Diese Anschlußstücke sind in ihrer Konstruktion aufwendig und können geringe Druckverluste der Kältemittel in den Anschlußstücken nicht verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Wärmetauscher, insbesondere für eine Klimaanlage bzw. eine Kühlanlage eines Kraftfahrzeuges zur Verfügung zu stellen, der auf einfache Weise hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch einen Wärmetauscher mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, der auf vorteilhafte Weise nach einem Verfahren gemäß Anspruch 18 hergestellt werden kann. Bei der Herstellung des Wärmetauschers findet ein stranggepresstes Verbundprofil gemäß Anspruch 1 Verwendung.

Das erfindungsgemäße stranggepresste Verbundprofil ist aus parallel nebeneinander angeordneten und miteinander verbundene Einzelrohre aufgebaut. Diese Einzelrohre können bei der Verwendung des Verbundprofils als Wärmetauscherrohr von dem C02-Kältemittel wechselseitig, vorzugsweise im Gegenstrom, durchflossen werden. Das Verbundprofil kann zudem in vorteilhafter Weise in Längsrichtung, aber auch um seine Längsachse, verbogen werden. Ein Verbiegen des Profils entlang der Längsachse ermöglicht eine flexible Verlegung der Wärmetauscherrohre. Durch das mäanderförmige bzw. spiralförmige Biegen des Verbundprofils um die Längsachse erreicht man, dass die wechselseitig von Hochdruck bzw. Niederdruckkältemittel durchflossenen Einzelrohre nicht nur Kontakt zu den benachbarten Rohren im Verbundprofil besitzen, sondern mit weiteren darüber oder darunter angeordneten Einzelrohren in Kontakt stehen. Dadurch verbessert sich der Wärmeaustausch zusätzlich, denn bereits das wechselseitige Durchfließen der Einzelrohre von Hochdruck-bzw. Niederdruckkältemittel führt zu einem außerordentlich guten Wärmeaustausch.

Das erfindungsgemäße stranggepresste Verbundprofil kann des weiteren in vorteilhafter und einfacher Weise zu einem Wärmetauscher verarbeitet werden. Dazu werden an den beiden Enden des Verbundprofils die Einzelrohre durch Trennen an der Verbundstelle separiert und alle Einzelrohre, die von dem CO2-Hochdruckkältemittel durchflossen werden sollen, an beiden Enden in je einem Anschlußstück zusammenfasst. Dies wird beispielsweise dadurch realisiert, dass diese Einzelrohre aus der Ebene des Verbundprofils herausgebogen werden, in ein Anschlußstück eingepasst und durch Hartlöten, Schweißen oder Kleben mit diesem Anschlußstück verbunden werden. In gleicher Weise erfolgt das Anschließen der verbleibenden Einzelrohre des Verbundprofils für das CO2-Niederdruckkältemittel. Das Auftrennen an der Verbundstelle erfolgt jedoch nur an den Enden des Verbundprofils. In einem wesentlichen Bereich der Längsausdehnung des Verbundprofils bleibt die Verbindung zwischen den Einzelrohren erhalten und ermöglicht somit eine gute Wärmeleitung zwischen den benachbarten von unterschiedlichen Medien durchflossenen Einzelrohren. In diesem für den Wärmetausch notwendigen Bereich kann das Verbundprofil als Flachprofil vorliegen, aber auch-wie oben beschrieben-einen U-förmig, kreisförmig, spiralförmig oder mäanderförmig gebogenen Querschnitt aufweisen. Zusätzlich ist es denkbar, das Verbundprofil in diesem Bereich zu verdrillen. Dies hat eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades des Wärmeübertragers zur Folge.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind den Unteransprüche und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand von Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen stranggepressten Verbundprofils, Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht aus dem erfindungsgemäßen Verbundprofil gemäß Fig. 1, Fig. 3 ein zur Herstellung eines Wärmetauschers vorgesehenes Verbundprofil in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 4 einen Wärmetauscher mit einem flachen stranggepressten Verbundprofil, Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher mit einem mäanderförmig gebogenen Verbundprofil, Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Wärmetauscher mit einem sprialförmig gebogenen Verbundprofil und Fig. 7 einen Wärmetauscher mit einem kreisförmig gebogenen Verbundprofil in einer perspektivischen Darstellung.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes stranggepresstes Verbundprofil 10 gezeigt. Das Verbundprofil 10 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt. Dieses einstückig stranggepresstes Verbundprofil 10 besteht aus mehreren Einzelrohren 20, 30, in diesem Fall gleicher Außen-und Innengeometrie. Die Einzelrohre 20,30 sind abwechselnd, nebeneinander angeordnet und über einen Abreißsteg 40 miteinander verbunden. Diese Einzelrohre 20, 30 weisen einen Flachprofilquerschnitt auf und besitzen je einen Hohlraum 21,31, der von einer Profilwandung 22, 32 umschlossen wird. Wie besser aus der Fig. 2 zu ersehen, haben die Einzelrohre 20 eine Profilwandung 22 mit einer Wanddicke w2 und die Einzelrohre 30 eine Profilwandung 32 mit einer Wanddicke w3. Die jeweils zwei Einzelrohre 20, 30 verbindende Verbundstelle 40 besitzt eine Wanddicke w4, die geringer ist als die Wanddicken w2 und w3 der Profilwandungen 22,32 der Einzelrohre 20, 30.

Die Breite b der Verbundstelle 40 ist möglichst gering dimensioniert, um einen guten Wärmeaustausch zwischen den Einzelrohren 20, 30 zu gewährleisten. Dies wird mit Breiten b von 0,1 bis 0,3 mm erreicht. Ein solches erfindungsgemäßes Verbundprofil 10 wird durch quasi- kontinuierliches Strangpressen erhalten, wobei der aus der Strangpresse austretende Strang einer Trennvorrichtung zugeführt wird, vorzugsweise einer CTL-Vorrichtung, wo der Profilstrang in gewünschte Längen des Verbundprofils 10 geteilt wird. Bei Bedarf kann der Profilstrang nach dem Verlassen der Strangpresse einer Beschichtungsvorrichtung mit anschließender Trocknung/Aushärtung und/oder Kühlung zugeführt werden. Auf diese Weise wird nach dem Trennen des Profilstranges ein beschichtetes Verbundprofil 10 erhalten. Denkbar wäre eine Zink-, Flußmittel-oder Lotbeschichtung. Soll die Verarbeitung der Verbundprofile 10 zu einem späteren Zeitpunkt oder an einem anderen Ort erfolgen, kann der Profilstrang auch zwischenzeitlich auf eine Spule aufgewickelt werden.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Verbundprofile 10 weisen Einzelrohre 20, 30 mit gleicher Außen-und Innengeometrie auf. Es ist jedoch auch möglich unterschiedlich gestaltete Einzelrohre 20, 30 im Verbundprofil 10 vorzusehen. So kann der Durchströmquerschnitt des Hohlraums 21 kleiner, gleich oder größer als der Durchströmquerschnitt der Hohlräume 31 des Einzelrohres 30 sein. Auch kann die Querschnittsform des Hohlraumes 21, 31 verschieden sein und muss nicht, wie in diesem Beispiel gezeigt, eine ovale Form aufweisen. Ebenso ist auch die Form der Einzelrohre 20, 30 nicht auf einen Flachprofilquerschnitt beschränkt. Es sind auch andere Querschnittsfomren, insbesondere runde Rohrprofile möglich. Auch kann entsprechend dem Verwendungszweck als Hochruck-bzw.

Niederdruckleitung das jeweilige Einzelrohr 20 oder 30 mit einer unterschiedlichen Wanddicke w2 bzw. w3 ausgestattet werden. In diesem Fall sollte hierbei jedoch gewährleistet sein, dass die Wanddicke w4 der Verbundstelle 40 um wenigstens 20 % geringer ist. Für ein besonders gutes Trennen der Einzelrohre 20,30 ist der um einen Absatz 41 zurückversetzte Verbundstelle 40, vorzugsweise mit mindestens einer Sollbruchstelle 42 versehen.

Ein solches erfindungsgemäßes stranggepresstes Verbundprofil 10 kann in vorteilhafterweise zur Herstellung eines Wärmetauschers, insbesondere für einen inneren Wärmetauscher in einer Klimaanlage oder für eine Kühlanlage eines Kraftfahrzeuges Verwendung finden. Bei einem solchen Wärmetauscher können die benachbarten Einzelrohre 20, 30 von unterschiedlichen Medien 51,52 durchströmt werden. Ein wechselseitiges Durchfließen benachbarter Einzelrohre 20, 30 gewährleistet dabei einen guten Wärmeaustausch. Werden beispielsweise die Einzelrohre 20 von den kalten CO2-Hochdruckkältemittel durchflossen und die Einzelrohre 30 von dem vergleichsweise warmen C02-Niederdruckkältemittel und ist die Anordnung der Einzelrohre 20,30 in dem Wärmetauscher so gewählt, dass jeweils zwischen zwei Einzelrohren 20 ein Einzelrohr 30 angeordnet ist, steht jeder Einzelstrom des Fluides 51 mit jeweils einem Einzelstrom des Fluides 52 über die jeweilige Profilwandung 22,32 der Einzelrohre 20, 30 in Kontakt. Ein solcher Wärmeaustausch ist bedeutend intensiver als in einem Koaxialrohr des Standes der Technik, wo ein Fluid in einem Strom den Zentralkanal passiert.

Da sich ein innerer Wärmetauscher in einer Klimaanlage befindet, bei der das Kältemittel in einem Kreislauf geführt wird, muss an den beiden Enden des Verbundprofils 10 dafür gesorgt werden, dass die Einzelströme jeweils in einem Anschlußstück zusammengeführt werden. Von wo aus dann die Kältemittelleitungen zum Verflüssiger bzw. der Expansionsvorrichtung für das Hochdruckkältemittel bzw. zum Verdampfer und Verdichter für das Niederdruckkältemittel weggehen, was in den Figuren nicht dargestellt ist.

Das Separieren der Einzelrohre 20, 30 ist auf einfache Weise möglich, beispielsweise durch horizontales oder vertikales Verbiegen der Einzelrohre. Bei der Verwendung als Wärmetauscher ist es jedoch nur notwendig, die Enden 23, 24 der Einzelrohre 20 und/oder die Enden 33, 34 der Einzelrohre 30 aus der Ebene des Verbundprofils heraus zu verbiegen, d. h. in einem wesentlichen Bereich B der Längsausdehnung des Verbundprofils 10 bleibt die Verbindung zwischen den Einzelrohren 20,30 erhalten. Wie dem Ausführungsbeispiel in der Fig. 3 zu entnehmen, können die Enden 33, 34 der Einzelrohre 30 auch unverändert bleiben und einzig die Enden 23, 24 aller Einzelrohre 20 gleichzeitig oder nacheinander verbogen werden. In diesem Fall wurden die Enden 23, 24 der Einzelrohre 20 jeweils aus der Ebene des Verbundprofils 10 heraus nach oben verbogen. In welche Richtung das Abbiegen der Enden 23, 24 oder 33, 34 erfolgt, ist für die Erfindung nicht wesentlich. Es muss nur erreicht werden, dass alle Enden 23 der Einzelrohre 20 in einem Anschlußstück 61 und alle Enden 33 der Einzelrohre 30 in einem Anschlußstück 62 münden.

In gleicher Weise werden auf der anderen Seite des Verbundprofils 10 die Enden 24 von einem Anschlußstück 63 und die Enden 34 von einem Anschlußstück 64 aufgenommen. In dem in Fig. 4 gezeigten Beispiel eines Wärmetauschers werden die Einzelrohre 20 von dem Fluid 51 in Richtung 53 durchströmt und die Einzelrohre 30 vom Fluid 52 in Gegenrichtung. 54..

Bei den Fluiden 51,52 handelt es sich bei einem inneren Wärmetauscher um Kältemittel unterschiedlicher Temperatur und Druckzustände, vorzugsweise um CO2, welches keine negativen Einfluß auf den Treibhauseffekt hat. Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist jedoch nicht auf die Verwendung von C02-Kältemittel beschränkt.

Die perspektivische Darstellung des Wärmetauschers in Fig. 4 entspricht nicht ganz dem tatsächlichem Verhältnissen, da natürlich die Enden 23,24 bzw. 33, 34 in Ihrer Längsausdehnung möglichst kurz gehalten werden damit der Bereich B, wo der intensive Wärmeaustausch zwischen den Fluiden 51,52 stattfindet, möglichst groß ist. Im Querschnitt zeigt der Wärmetauscher gemäß Fig. 4 ein Flachprofil, wie er in Fig. 1 gezeigt ist.

Es ist jedoch auch möglich, das Verbundprofil 10 im Bereich B um die Längsachse L zu verbiegen. Auf diese Weise lassen sich zusätzliche Kontakte zwischen den Einzelrohren 20, 30 schaffen. In der Fig. 4 ist jedes Einzelrohr 20 so angeordnet, dass es jeweils die benachbarten Einzelrohre 30 berührt und mit diesem im Wärmeaustausch steht. Durch ein Biegen des Verbundprofils 10 um die Längsachse können Querschnitte, wie beispielsweise in den Figuren 5 und 6 gezeigt, erzielt werden. Das mäanderförmig gebogene Verbundprofil 10 gemäß Fig. 5 bzw. das spiralförmig gebogene Verbundprofil 10 gemäß Fig. 6 verdeutlicht, dass jeweils ein Einzelrohr 20 zusätzlich zu den benachbarten Einzelrohren 30 auch mit darüber oder darunter angeordneten Einzelrohren 30 in Wärmeaustausch steht. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad des Wärmetauschers. Ein Querschnitt, wie in Fig. 5, lässt sich auch durch mehrere übereinander angeordnete flache Verbundprofile 10, wie aus Fig. 1 bekannt, erhalten. Bei einem Wärmetauscher gemäß Fig. 6 ist es von Vorteil, wenn sich die Größe der Einzelrohre 20, 30 von außen nach innen verkleinert. Dadurch wird das spiralförmige Verformen vereinfacht und garantiert, dass Einzelrohre 20 stets von Einzelrohren 30 umgeben sind.

Zusätzlich zu der oben beschriebenen Biegung des Verbundprofils 10 um die Längsachse L ist auch ein Verdrillen des Verbundprofils 10 im Bereich B denkbar, wie man dies insbesondere auch von den Koaxialrohren her kennt.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verbundprofils 10, welches aus benachbarten Einzelrohren 20,30 aufgebaut ist und um seine Längsachse zu einem, im Querschnitt ringförmigen Verbundprofil gebogen wurde. Bei diesem Beispiel ist gezeigt, dass das Verbundprofil 10 für den Wärmetauscher auch in Längsrichtung flexibel gestaltet werden kann, d. h. an vorgegebene Konstruktionen anpassbar ist. In Fig. 7 ist das Verbundprofil 10 zum Schutz von einer Hülse 70 umgeben. Diese Hülse 70 kann beispielsweise auch ein Schlauch sein.

Bezugszeichenliste : 10 Verbundprofil 20 Einzelrohr 21 Hohlraum 22 Profilwandung 23 Ende 24 Ende 30 Einzelrohr 31 Hohlraum 32 Profilwandung 33 Ende 34 Ende 40 Verbundstelle 41 Absatz 42 Sollbruchstelle 51 Fluid 52 Fluid 53 Strömungsrichtung von 51 54 Strömungsrichtung von 52 61 Anschlussstück 62 Anschlussstück 63 Anschlussstück 64 Anschlussstück 70 Hülse B Bereich von 10 b Breite von 40 L Längsachse von 10 w2 Wanddicke von 22 w3 Wanddicke von 32 w4 Wanddicke von 40