EP1172626A2 - Verwendung eines Wärmetauschers - Google Patents

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EP1172626A2
EP1172626A2 EP01113370A EP01113370A EP1172626A2 EP 1172626 A2 EP1172626 A2 EP 1172626A2 EP 01113370 A EP01113370 A EP 01113370A EP 01113370 A EP01113370 A EP 01113370A EP 1172626 A2 EP1172626 A2 EP 1172626A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channels
heat exchanger
group
webs
tubular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP01113370A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1172626A3 (de
Inventor
Alexander Maute
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Joma Polytec Kunststofftechnik GmbH
Original Assignee
Joma Polytec Kunststofftechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2000134568 external-priority patent/DE10034568A1/de
Priority claimed from DE10057240A external-priority patent/DE10057240C1/de
Application filed by Joma Polytec Kunststofftechnik GmbH filed Critical Joma Polytec Kunststofftechnik GmbH
Publication of EP1172626A2 publication Critical patent/EP1172626A2/de
Publication of EP1172626A3 publication Critical patent/EP1172626A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/0041—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for only one medium being tubes having parts touching each other or tubes assembled in panel form
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/02—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid
    • F28D1/03—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits
    • F28D1/0391—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with plate-like or laminated conduits a single plate being bent to form one or more conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0025—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being formed by zig-zag bend plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/065—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2225/00—Reinforcing means
    • F28F2225/04—Reinforcing means for conduits

Definitions

  • the invention relates to the use of a Heat exchanger with the features explained in claim 1.
  • Known heat exchangers of this type are used as coolers for the Cooling water or the lubricating oil of internal combustion engines (cf. DE 199 39 531 C1) and as an aggregate for Condensation dryer (see DE 198 38 525 A1) designed and characterized by a low weight as well through a simple and inexpensive to build Construction.
  • the object of the present invention is heat exchangers of this kind to lead to a new area of application according to the invention in the use of the heat exchanger Temperature control or climate control in rooms exists.
  • the use of the heat exchanger thus offers, for example, the Possibility of the passenger compartment of vehicles or Building rooms both to cool and to warm, depending after what combination of appropriate media according to claims 2 or 3 through the channels of the a formed plastic film Media guide body are passed through.
  • the heat exchanger shown in FIG. 1 forms one example Heating register for heating a passenger compartment one by one Internal combustion engine driven vehicle. He points in known manner on a frame 10, the side Frame legs 12 and 14 are box-shaped.
  • the Frame leg 12 contains one via an inlet connection 16 connectable with the cooling water return flow of the internal combustion engine Water inlet chamber, while the frame leg 14 a Contains water drainage chamber that has an outlet nozzle 18 connectable to a water pump of the internal combustion engine is.
  • Both frame legs 12, 14 have an upper and one lower, preferably U-shaped frame legs in cross section 20 and 22 connected to each other in a corner stiff manner.
  • a heating network is provided within the frame 10, which consists of a variety of individual, for example horizontal extending and superimposed liquid or Water pipes 24 is formed. These are at the end, as in known with the two chambers of the frame legs 12, 14th in connection, the sealed arrangement of Water pipes 24 of the heating network on the frame legs 12, 14 using cast resin or other suitable means can be accomplished.
  • the frame legs 12, 14 and the in the frame 10 integrated liquid or water pipes 24 form a media guide body.
  • the water pipes 24 preferably have the according to FIGS. 6a and 6b Cross section of a flat tube and are in the frame 10, in a common level, one above the other, provided that their flat tube wall parts 26 and 28 lie one above the other.
  • both pipe wall parts 26 and 28 are in on the outside Pipe longitudinal direction at a distance from each other transversely to Pipe-axis-extending, shaft-like channels, lamellar webs 30 are provided so that the Media flowing through the heat exchanger are crossed.
  • the water pipes 24 consist of pressure and hydrolysis-resistant, temperature-compatible, high-strength Plastic, such as PA 6.6, PEI, PEEK, PAI or PPS, these in two steps from a plastic film 32 by preferably 0.30 mm.
  • This plastic film 32 is, for example, in one Thermoforming tool using a vacuum reshaped and into the shape shown in FIGS. 4a and 4b brought.
  • the plastic film 32 thereby has two film halves 32a and 32b, which extend in the longitudinal direction of the film extending, inverted groove-like depression 34 with each other are flexibly connected.
  • the side walls 36, 38 of this recess 34 expand it continuously to the outside and point to this in cross section Pitch circle shape.
  • the bottom 40 of this recess 34 has Cross-section preferably in the form of a semicircle.
  • the cross-sectional shape of the groove-like recess 34 provides sure that the plastic film 32 will fold in a way leaves that both film halves 32a and 32b congruent come to lie on top of each other (see FIGS. 6a and 6b) and themselves then the tube wall parts 26, 28 to the longitudinal side, through the Channel bottom 40 formed connecting edge extend parallel and thus the pipe cross-section over the entire pipe width is equal to.
  • Both film halves 32a and 32b each have an outer Longitudinal edge piece 42 or 44, which to the adjoining Pipe wall part 26 or 28 are stepped in such a way that with the congruent assignment of both film halves 32a and 32b the tube wall parts run parallel to one another.
  • the plastic film 32 has its longitudinal edge pieces 42 and 44 just tightly connect what for example by gluing or folding, but preferably by welding.
  • the lamellar webs 30 have due to the deep-drawing or possibly a U-shaped embossing process Cross section with two web wall parts. These are after the Thermal treatment of the plastic film 32 connected together and thereby so stiffened that one in the water pipes 24 possibly high operating pressure of the heat exchanger it is ensured that the webs 30 expand Side and thus a reduction in the cross section of the shaft-like air channels 46 defined by the webs 30 and a consequent reduction in the hot air throughput cannot result.
  • the lamellar webs 30 can be perpendicular to Extend pipe longitudinal axis. However, the in 5 shown slightly curved web formation, whereby in the folded state of the plastic film 32 the Ridges 30 support each other, as shown in FIG. 7 is indicated.
  • the height of the webs 30 can thereby be smaller by half be selected as if they were linear and are supported directly on the adjacent water pipe 24 would. In the latter case, the webs 30 would have to both Film halves 32a and 32b also offset from one another to a gap are formed, the engagement of the webs 30 of the one film half between those of the other Half of the film again a reduction in the cross section of the Warm air ducts would result.
  • the plastic film 32 has another reinforcement insert that increases their strength Form of a grid 48, which is made of glass or carbon fibers with a length of preferably 30 mm.
  • fibers made of highly tear-resistant material are like aramid.
  • the grid 48 is in this case in the plastic film 32 oriented that to form the webs 30, the network breakthroughs 50 Take a diamond shape in the vertical direction of the bridge. The oblique course the mesh threads 52 at an angle of 45 ° the grid 48 during the thermal transformation of the Plastic film 32 great elasticity or stretch.
  • the plastic film can be short or long fibers are reinforced, advantageously short fibers with a relatively large web height and long fibers, for example can be used with a relatively short web height.
  • the frame legs 20, 22 come in the explained In this respect, the formation of the water pipes 24 according to the invention essential importance than by this at accordingly operating pressures occurring, inflation of the water pipes 24 is prevented in the vertical direction of their webs 30.
  • the heat exchanger shown in FIGS. 9-15 has for example five horizontal levels of indoor air flowed through, preferably approximately in cross section cylindrical room air channels 110, which are at a radial distance run parallel to each other and from level to level are preferably offset.
  • Cross to the Room air channels 110 and extend parallel to their levels are rectangular in cross-section in a total of six levels or shaft-like cooling air channels 112.
  • Both types of channels 110 and 112 are one above the other stacked, preferably rectangular plates 114 one a plate pack forming a media guide body, which in turn each consist of two identical shapes and plate parts 16 and 18 symmetrically assigned to one another are made (see Figs. 11 and 12).
  • these plate parts 116, 118 in one piece from a film of thermoplastic material, preferably polypropylene. You may as well in one piece from a foil made of heat-conducting metal, preferably aluminum.
  • Each plate member 118 is along its two opposite longitudinal edge pieces 120 and 122 with such 120 'and 122' designated the one symmetrically assigned to them Plate part 116 preferably by gluing, welding, Pressure joining or folding tightly connected.
  • Each plate part 116 or 118 is also provided with cooling room air molded, parallel, channel-like, in Cross-section semi-circular recesses 124 equipped. These can become cylindrical tubes or flat tubes complete, although in the latter case it is favorable, the two flat tube wall parts corrugated in cross section train.
  • To form the cooling air channels 112 are to the Plate parts 116, 118 extend transversely to their depressions 124 and the airtight longitudinal edge parts 120, 122 extending, vertically protruding and parallel to each other Molded webs 126.
  • the heat exchanger is used to control the temperature of the room air the web wall parts of the double-walled webs 126 preferably connect each other tightly to ensure that these do not become Can inflate side.
  • Each plate 114 is thus characterized by upper and lower, in webs 126 lying in a common vertical plane. Recesses 124 and webs 126 give the thin Plastic films of preferably only 0.20 mm to 0.40 mm Thick existing plate parts 116, 118 a stiffness that ensures that in the mutual, firm bond of stacked plates 114 according to FIG stiffened media guide body is achieved.
  • the webs 126 of a plate 114 for forming the cooling air channels 112 engage between these webs 126 of a plate 114 located below or above them, preferably in such a way that adjacent webs 126 touch one another (1st variant ) .
  • the webs 126 of two plates 114 as indicated by dash-dotted lines, to engage in the middle between those of the other plate 116, as a result of which the number of cooling air ducts 112 can be doubled and the efficiency of the heat exchanger increases (second variant) .
  • the plates 114 of the plate package or media guide body are together in one at their ends preferably made of plastic holding frame 128 or 130 kept sealed, which by means of an adhesive 132, preferably made of cast resin.
  • the webs 126 of the upper and lower plates 114 are for Formation of the outside of the heat exchanger Cooling air channels 112 each through a board 132 or 134 covered, which is also on the end in the holding frame 128, 130 are set.
  • the heat exchanger thus formed does not itself have any Formation of the channels 110 necessary for the condensate drain Housing on. It is a structural unit in a housing opening of an air conditioning unit can be inserted, to which Handling a handle 138 on its front face is provided. It can just as well be stuck in such a device be installed.
  • FIGS. 13 and 14 An inventive method for manufacturing the plate parts 18 made of metal foil is shown in FIGS. 13 and 14 illustrated.
  • vacuum thermoforming can be used become.
  • the foil is preheated and in a tool, preferably in a single stroke, in the desired shape drawn. The aforementioned process step of Pushing them together is then not necessary.
  • Tools are fins or sword-like metal strips used, the webs 126 shown in the figures molding.
  • the fin or sword-like metal strips do not cut through the plastic film, it will quasi deep-drawn. In this way, one in Circumferential direction closed circumferential contour of the web sections 150 and a rounded leading edge 152 is reached.

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Abstract

Verwendung eines Wärmetauschers mit einem Medienführungskörper, der zwei Gruppen von sich kreuzenden Kanälen (24, 46) bzw. (110, 112) für getrennt zu führende Medien aufweist, von denen die eine Kanalgruppe (24; 110) rohrartig und die andere Kanalgruppe (46; 112) schachtartig ausgebildet ist und die letztere Kanalgruppe (46; 112) durch an die rohrartigen Kanäle (24; 110) außenseitig im Abstand voneinander vorgesehene und quer zur Rohrachse gerichtete Stege (30; 126) gebildet sind, wobei die rohrartigen Kanäle (24; 110) und die Stege (30; 126) aus wenigstens einer umgeformten, aus thermoplastischem Kunststoff (32) oder aus einem wärmeleitenden Metall bestehenden Folie (140) gemeinsam hergestellt sind, zur Temperaturregelung bzw. Klimaführung in Räumen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines Wärmetauschers mit den im Anspruch 1 erläuterten Merkmalen.
Bekannte Wärmetauscher dieser Bauart sind als Kühler für das Kühlwasser oder das Schmieröl von Verbrennungsmotoren (vergl. DE 199 39 531 C1) sowie als Aggregat für Kondensationswäschetrockner (vergl. DE 198 38 525 A1) konzipiert und zeichnen sich durch ein geringes Gewicht sowie durch eine im Aufbau einfache und kostengünstig zu fertigende Konstruktion aus.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Wärmetauscher dieser Art einem neuen Anwendungsbereich zuzuführen, der erfindungsgemäß in der Verwendung des Wärmetauschers zur Temperaturregelung bzw. Klimaführung in Räumen besteht.
Der Einsatz des Wärmetauschers bietet somit bspw. die Möglichkeit, die Fahrgastzelle von Fahrzeugen oder Gebäuderäumen sowohl zu kühlen als auch zu erwärmen, je nachdem, in welcher Kombination entsprechende Medien entsprechend den Ansprüchen 2 oder 3 durch die Kanäle des aus einer umgeformten Kunststofffolie gebildeten Medienführungskörpers hindurch geleitet werden.
Wird demgemäß durch die rohrartigen Kanäle Kältemittel zur Luftentfeuchtung zwecks Luftkühlung hindurchgeleitet, bildet der Wärmetauscher einen Kondensator, während dieser beim Hindurchführen von erhitztem Kühlwasser durch diese Kanäle die Funktion eines Heizregisters zur Erwärmung der Raumluft in Gebäuden oder in einer Fahrgastzelle übernimmt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von im Sinne der Erfindung verwendbaren Wärmetauschern dargestellt. Es zeigen:
Figur 1
eine Vorderansicht eines ursprünglich einen Kühler für das Kühlwasser einer Verbrennungskraftmaschine bildenden, erfindungsgemäß als Heizregister zur Erwärmung einer Fahrgastzelle verwendbaren Wärmetauschers;
Figur 2
einen Querschnitt des Wärmetauschers, entlang der Linie II-II der Fig. 1 gesehen.
Figur 3
einen in Fig. 2 durch einen strichpunktierten Kreis angedeuteten Ausschnitt, in vergrößertem Maßstab;
Figuren 4a und 4b
jeweils einen Querschnitt durch eine Kunststofffolie zur Bildung eines mit lamellenartigen Stegen bestückten Flüssigkeitsrohres;
Figur 5
eine Draufsicht auf die Kunststofffolie, in verkürzter Darstellung;
Figuren 6a und 6b
jeweils einen Querschnitt durch ein aus einer Folie gemäß Fig. 4a bzw. 4b gebildetes Flüssigkeitsrohr;
Figur 7
einen Schnitt entlang der Linie VII-VII der Fig. 3; und
Figur 8
die linke Hälfte der Fig. 4a in stark vergrößerter und teilweise aufgebrochen gezeigter Darstellung.
Figur 9
einen Längsschnitt eines zur Klimatisierung eines Raumes durch Regelung der Raumluftfeuchtigkeit vorgesehenen Wärmetauschers entlang der Linie B-B der Figur 10;
Figur 10
einen Querschnitt des Wärmetauschers entlang der Linie A-A der Figur 9;
Figur 11
einen durch einen strichpunktierten Kreis angedeuteten Ausschnitt der Darstellung gemäß Figur 9, in stark vergrößertem und verkürztem Maßstab;
Figur 12
eine schaubildliche Darstellung eines einen Medienführungskörper bildenden Plattenpakets des Wärmetauschers gemäß Figur 9 und 10;
Figur 13
einen Teillängsschnitt durch ein als Zuschnitt vorgeformtes Plattenteil aus Aluminiumfolie;
Figur 14
eine Darstellung des Plattenteils gemäß Figur 13, in zusammengeschobenem Zustand;
Figur 15
eine schematische Schnittansicht der zueinander versetzten Anordnung von Stegteilstücken.
Der in Fig. 1 gezeigte Wärmetauscher bildet beispielsweise ein Heizregister zur Erwärmung einer Fahrgastzelle eines von einem Verbrennungsmotor getriebenen Fahrzeuges. Er weist in bekannter Weise einen Rahmen 10 auf, dessen seitliche Rahmenschenkel 12 und 14 kastenartig ausgebildet sind. Der Rahmenschenkel 12 enthält eine über einen Eintrittsstutzen 16 mit dem Kühlwasserrückfluss des Verbrennungsmotors verbindbare Wasserzuflusskammer, während der Rahmenschenkel 14 eine Wasserabflusskammer enthält, die über einen Austrittsstutzen 18 an eine Wasserpumpe des Verbrennungsmotors anschließbar ist.
Beide Rahmenschenkel 12, 14 sind über einen oberen und einen unteren, im Querschnitt vorzugsweise U-förmigen Rahmenschenkel 20 und 22 miteinander ecksteif verbunden.
Innerhalb des Rahmens 10 ist ein Heiznetz vorgesehen, das aus einer Vielzahl von einzelnen, sich beispielsweise horizontal erstreckenden und übereinander angeordneten Flüssigkeits- bzw. Wasserrohren 24 gebildet ist. Diese stehen endseitig, wie an sich bekannt, mit den beiden Kammern der Rahmenschenkel 12, 14 in Verbindung, wobei die abgedichtete Anordnung der Wasserrohre 24 des Heiznetzes an den Rahmenschenkeln 12, 14 mittels Gießharz oder auf andere geeignete Weise bewerkstelligt sein kann. Die Rahmenschenkel 12, 14 sowie die in den Rahmen 10 integrierten Flüssigkeits- bzw. Wasserrohre 24 bilden einen Medienführungskörper.
Im Folgenden wird die Konstruktion der Wasserrohre 24 sowie deren Fertigung im Einzelnen erläutert:
Die Wasserrohre 24 weisen gemäß Fig. 6a und 6b bevorzugt den Querschnitt eines Flachrohres auf und sind im Rahmen 10, in einer gemeinsamen Ebene übereinanderliegend, so vorgesehen, dass ihre flachen Rohrwandteile 26 und 28 übereinanderliegen. An beiden Rohrwandteilen 26 und 28 sind außenseitig in Rohrlängsrichtung im Abstand voneinander sich quer zur Rohrachsrichtung erstreckende, schachtartige Kanäle bildende, lamellenartige Stege 30 vorgesehen, so dass die den Wärmetauscher durchströmenden Medien kreuzend geführt sind.
Die Wasserrohre 24 bestehen aus druck- und hydrolysebeständigem, temperaturgeeignetem, hochfestem Kunststoff, wie PA 6.6, PEI, PEEK, PAI oder PPS, wobei diese in zwei Arbeitsgängen aus einer Kunststofffolie 32 von vorzugsweise 0,30 mm gefertigt werden.
Diese Kunststofffolie 32 wird beispielsweise in einem Tiefziehwerkzeug unter Anwendung eines Unterdruckes thermisch umgeformt und in die in den Fig. 4a und 4b gezeigte Form gebracht.
Die Kunststofffolie 32 weist dadurch zwei Folienhälften 32a und 32b auf, die über eine sich in Folienlängsrichtung erstreckende, umgekehrt rinnenartige Vertiefung 34 miteinander biegsam verbunden sind.
Die Seitenwände 36, 38 dieser Vertiefung 34 erweitern diese kontinuierlich nach außen und weisen hierzu im Querschnitt Teilkreisform auf. Der Boden 40 dieser Vertiefung 34 weist im Querschnitt vorzugsweise die Form eines Halbkreises auf.
Die Querschnittsform der rinnenartigen Vertiefung 34 stellt sicher, dass sich die Kunststofffolie 32 in einer Weise falten lässt, dass beide Folienhälften 32a und 32b deckungsgleich übereinander zu liegen kommen (s. Fig. 6a und 6b) und sich dann die Rohrwandteile 26, 28 bis zur längsseitigen, durch den Rinnenboden 40 gebildeten Verbindungskante parallel erstrecken und damit der Rohrquerschnitt über die gesamte Rohrbreite gleich ist.
Beide Folienhälften 32a und 32b weisen jeweils ein äußeres Längsrandstück 42 bzw. 44 auf, die zu dem sich anschließenden Rohrwandteil 26 bzw. 28 stufenförmig derart abgesetzt sind, dass bei deckungsgleicher Zuordnung beider Folienhälften 32a und 32b die Rohrwandteile zueinander parallel verlaufen. Zur Fertigstellung der Wasserrohre 24 sind dann nach dem Falten der Kunststofffolie 32 deren Längsrandstücke 42 und 44 lediglich noch dicht miteinander zu verbinden, was beispielsweise durch Kleben oder Falzen, vorzugsweise jedoch durch Schweißen, zu bewerkstelligen ist.
Die lamellenartigen Stege 30 weisen aufgrund des Tiefzieh- oder gegebenenfalls eines Prägevorganges einen U-förmigen Querschnitt mit zwei Stegwandteilen auf. Diese werden nach der Thermobehandlung der Kunststofffolie 32 miteinander verbunden und dadurch so ausgesteift, dass bei einem in den Wasserrohren 24 ggf. herrschenden hohen Betriebsdruck des Wärmetauschers sichergestellt ist, dass sich ein Aufblähen der Stege 30 zur Seite hin und damit eine Verkleinerung des Querschnitts der durch die Stege 30 definierten, schachtartigen Luftkanäle 46 und eine dadurch bedingte Verringerung des Warmluftdurchsatzes nicht ergeben kann.
Die lamellenartige Stege 30 können sich senkrecht zur Rohrlängsachse erstrecken. Zu bevorzugen ist jedoch die in Fig. 5 gezeigte, leicht bogenförmig gekrümmte Stegausbildung, wobei in zusammengeklapptem Zustand der Kunststofffolie 32 die Stege 30 sich aufeinander abstützen, wie dies in Fig. 7 angedeutet ist.
Die Höhe der Stege 30 kann dadurch um die Hälfte kleiner gewählt werden, als wenn diese geradlinig ausgebildet wären und sich unmittelbar am benachbarten Wasserrohr 24 abstützen würden. Im letzteren Falle müssten die Stege 30 an beiden Folienhälften 32a und 32b zueinander auch auf Lücke versetzt angeformt werden, wobei aus dem Eingriff der Stege 30 der einen Folienhälfte zwischen diejenigen der anderen Folienhälfte wiederum eine Verkleinerung des Querschnitts der Warmluftkanäle resultieren würde.
Wie die Fig. 4b und 6b zeigen, besteht bei diesem Ausführungsbeispiel der Kunststofffolie 32 im Vergleich zu demjenigen der Fig. 4a und 6a ein konstruktiver Unterschied darin, dass die flachseitigen Rohrwandteile 26, 28 einen gewellten Querschnitt aufweisen, wobei die beiden Wellenlinien vorzugsweise zueinander parallel verlaufen. Dadurch ist, aufgrund der so erzielten Oberflächenvergrößerung bei kontinuierlichem Querschnitt des Flachrohres, eine wesentliche Temperatursteigerung für die zu erwärmende Luft erzielbar.
Wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, weist die Kunststofffolie 32 noch eine deren Festigkeit erhöhende Verstärkungseinlage in Form eines Gitternetzes 48 auf, das aus Glas- oder Kohlefasern mit einer Länge von vorzugsweise 30 mm bestehen kann. Insbesondere sind hierfür Fasern aus hochreißfestem Material, wie Aramid, geeignet.
Das Gitternetz 48 ist hierbei in der Kunststofffolie 32 derart orientiert, dass zur Bildung der Stege 30 die Netzdurchbrüche 50 in Steghochrichtung Rautenform einnehmen. Der Schrägverlauf der Netzfäden 52 unter einem Winkel von 45° verleiht hierbei dem Gitternetz 48 bei der thermischen Umformung der Kunststofffolie 32 große Elastizität bzw. Dehnfähigkeit.
Alternativ hierzu kann die Kunststofffolie mit kurzen oder langen Fasern verstärkt werden, wobei vorteilhaft kurze Fasern bei relativ großer Steghöhe und lange Fasern bspw. Gitternetze bei relativ kurzer Steghöhe zum Einsatz kommen können.
Den Rahmenschenkeln 20, 22 kommt bei der erläuterten erfindungsgemäßen Ausbildung der Wasserrohre 24 insofern noch wesentliche Bedeutung zu, als durch diese bei entsprechend auftretenden Betriebsdrücken ein Aufblähen der Wasserrohre 24 in Hochrichtung ihrer Stege 30 unterbunden wird.
Der in den Figuren 9 - 15 dargestellte Wärmetauscher weist beispielsweise fünf horizontale Ebenen von von Raumluft durchströmten, im Querschnitt vorzugsweise in etwa zylindrischen Raumluftkanälen 110 auf, die in radialem Abstand zueinander parallel verlaufen und von Ebene zu Ebene vorzugsweise auf Lücke versetzt sind. Quer zu den Raumluftkanälen 110 und parallel zu deren Ebenen erstrecken sich in insgesamt sechs Ebenen im Querschnitt rechteckförmige bzw. schachtartige Kühlluftkanäle 112.
Beide Arten von Kanälen 110 und 112 sind durch übereinander gestapelte, vorzugsweise rechteckförmige Platten 114 eines einen Medienführungskörper bildenden Plattenpaketes gebildet, die ihrerseits jeweils aus zwei zueinander gleich geformten und einander symmetrisch zugeordneten Plattenteilen 16 und 18 hergestellt sind (siehe Fig. 11 und 12).
Im vorliegenden Falle sind diese Plattenteile 116, 118 einstückig aus einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff, vorzugsweise Polypropylen, gefertigt. Sie können ebenso gut einstückig aus einer Folie aus gut wärmeleitendem Metall, vorzugsweise Aluminium, geformt sein.
Jedes Plattenteil 118 ist entlang seiner beiden gegenüberliegenden Längsrandstücke 120 und 122 mit solchen mit 120' und 122' bezeichneten des diesen symmetrisch zugeordneten Plattenteils 116 vorzugsweise durch Kleben, Verschweißen, Druckfügen oder Falzen dicht verbunden.
Zur Bildung der Raumluftkanäle 110 für die feuchte bzw. zu kühlende Raumluft ist jedes Plattenteil 116 bzw. 118 mit eingeformten, zueinander parallelen, rinnenartigen, im Querschnitt halbkreisförmigen Vertiefungen 124 ausgestattet. Diese können sich zu zylindrischen Rohren oder zu Flachrohren ergänzen, wobei es im letzteren Falle günstig ist, die beiden flachseitigen Rohrwandteile im Querschnitt gewellt auszubilden. Zur Bildung der Kühlluftkanäle 112 sind an die Plattenteile 116, 118 sich quer zu deren Vertiefungen 124 bzw. deren luftdicht miteinander verbundenen Längsrandteilen 120, 122 erstreckende, senkrecht abragende und zueinander parallele Stege 126 angeformt.
Dient der Wärmetauscher zur Temperierung der Raumluft, sind die Stegwandteile der doppelwandigen Stege 126 vorzugsweise gegenseitig fest miteinander zu verbinden, um sicherzustellen, dass sich diese bei entsprechenden Arbeitsdrücken nicht zur Seite hin aufblähen können.
Jede Platte 114 zeichnet sich somit durch obere und untere, in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegende Stege 126 aus. Vertiefungen 124 und Stege 126 verleihen den aus dünnen Kunststoffolien von vorzugsweise lediglich 0,20 mm bis 0,40 mm Dicke bestehenden Plattenteilen 116, 118 eine Steifigkeit, die sicherstellt, dass im gegenseitigen, festen Verbund von aufeinandergestapelten Platten 114 gemäß Figur 9 ein in sich ausgesteifter Medienführungskörper erzielt wird.
In diesen Plattenverbund greifen, wie Figur 11 zeigt, die Stege 126 einer Platte 114 zur Bildung der Kühlluftkanäle 112 zwischen zwei Stege 126 einer sich darunter bzw. darüber befindenden Platte 114 ein, vorzugsweise derart, dass sich benachbarte Stege 126 einander berühren (1. Variante). Es ist aber auch denkbar, die Stege 126 zweier Platten 114, wie strichpunktiert angedeutet, jeweils mittig zwischen diejenigen der anderen Platte 116 eingreifen zu lassen, wodurch sich die Anzahl der Kühlluftkanäle 112 verdoppeln läßt und die Effizienz des Wärmetauschers steigt (2. Variante).
Die Platten 114 des Plattenpaketes bzw. Medienführungskörpers sind an ihren Stirnenden gemeinsam jeweils in einem vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Halterahmen 128 bzw. 130 abgedichtet gehalten, was mittels eines Klebers 132, vorzugsweise aus Gießharz, bewerkstelligt ist.
Die Stege 126 der oberen und unteren Platten 114 sind zur Bildung von am Wärmetauscher außenseitig liegenden Kühlluftkanälen 112 jeweils durch eine Platine 132 bzw. 134 abgedeckt, die stirnseitig gleichfalls in den Halterahmen 128, 130 festgelegt sind.
Der so gebildete Wärmetauscher weist somit selbst kein zur Bildung der Kanäle 110 für den Kondensatabfluss erforderliches Gehäuse auf. Er ist als Baueinheit in eine Gehäuseöffnung eines Klimatisierungsgerätes einschiebbar, wobei zu dessen Handhabung an seiner vorderen Stirnseite ein Handgriff 138 vorgesehen ist. Er kann ebensogut in einem solchen Gerät fest installiert sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fertigung der Plattenteile 18 aus Metallfolie ist in den Figuren 13 und 14 veranschaulicht.
In eine Aluminiumfolie 140 werden in Längsrichtung der zu bildenden Führungskanäle 110 für die Raumluft rinnenartige Vertiefungsteilstücke 142 und quer zu deren Längserstreckung giebeldachartige Abschnitte 144, 146 eingeformt. Hierzu werden durchgehende, rinnenförmige Vertiefungen und quer hierzu und in dieselbe Einformungsrichtung giebeldachartige Abschnitte eingeformt. Schließlich wird die Folie 140 in Erstreckungsrichtung der rinnenartigen Vertiefungsteilstücke 142 derart zusammengeschoben, dass sich diese stirnseitig berühren und die beiden Hälften der giebeldachartig ausgeformten Abschnitte 144, 146 zur Ausbildung der Stege 126 im Wesentlichen aneinander anliegen.
Zur Fertigung der Plattenteile aus Kunststofffolie, beispielsweise Polypropylen, in einer zu bevorzugenden Dicke von ca. 0,20 mm kann eine Vakuum-Thermo-Umformung angewandt werden. Die Folie wird vorgeheizt und in einem Werkzeug, vorzugsweise in einem einzigen Zug, in die gewünschte Form gezogen. Der vorstehend erwähnte Verfahrensschritt des Zusammensschiebens ist dann nicht erforderlich. In dem Werkzeug sind finnen- oder schwertartige Metallstreifen eingesetzt, welche die in den Figuren dargestellten Stege 126 ausformen.
Wie aus Figur 15 ersichtlich ist, sind, gemäß einer weiteren Ausführungsform, die Stegteilstücke 150 in Längsrichtung geteilt und quer zu ihrer Längsrichtung versetzt zueinander angeordnet. Die finnen- oder schwertartigen Metallstreifen durchtrennen die Kunststofffolie nicht, sondern diese wird quasi tiefgezogen. Auf diese Weise wird eine in Umfangsrichtung geschlossene Umfangskontur der Stegteilstücke 150 und eine verrundete Anströmkante 152 erreicht.

Claims (3)

  1. Verwendung eines Wärmetauschers mit einem Medienführungskörper, der zwei Gruppen von sich kreuzenden Kanälen (24, 46) bzw. (110, 112) für getrennt zu führende Medien aufweist, von denen die eine Kanalgruppe (24; 110) rohrartig und die andere Kanalgruppe (46; 112) schachtartig ausgebildet ist und die letztere Kanalgruppe (46; 112) durch an die rohrartigen Kanäle (24; 110) außenseitig im Abstand voneinander vorgesehene und quer zur Rohrachse gerichtete Stege (30; 126) gebildet sind, wobei die rohrartigen Kanäle (24; 110) und die Stege (30; 126) aus wenigstens einer umgeformten, aus thermoplastischem Kunststoff (32) oder aus einem wärmeleitenden Metall bestehenden Folie (140) gemeinsam hergestellt sind, zur Temperaturregelung bzw. Klimaführung in Räumen.
  2. Verwendung eines Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der einen Gruppe von Kanälen (24, 46) Raumluft und in der anderen Gruppe von Kanälen (110, 112) Kühlluft geführt wird.
  3. Verwendung eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der einen Gruppe von Kanälen (46; 112) des Medienführungskörpers ein gasförmiges und in der anderen Gruppe von Kanälen (24; 110) ein flüssiges Medium zur Kühlung oder Erwärmung von Räumen geführt wird.
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