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EP1987310A1 - Conducting device, in particular corrugated fin, for a heat exchanger - Google Patents

Conducting device, in particular corrugated fin, for a heat exchanger

Info

Publication number
EP1987310A1
EP1987310A1 EP07703405A EP07703405A EP1987310A1 EP 1987310 A1 EP1987310 A1 EP 1987310A1 EP 07703405 A EP07703405 A EP 07703405A EP 07703405 A EP07703405 A EP 07703405A EP 1987310 A1 EP1987310 A1 EP 1987310A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
particles
guide
roughness
heat exchanger
flux
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.)
Withdrawn
Application number
EP07703405A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Pfitzer
Ingo Trautwein
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.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1987310A1 publication Critical patent/EP1987310A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2245/00—Coatings; Surface treatments
    • F28F2245/02—Coatings; Surface treatments hydrophilic
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00—Heat exchange
    • Y10S165/905—Materials of manufacture

Definitions

  • the invention relates to a guide, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, with at least one surface.
  • the invention also relates to a method for increasing the roughness, in particular the microroughness, of the surface of such a guide.
  • the invention further relates to a heat exchanger, in particular an evaporator for an air conditioning system of a motor vehicle, with tubes which are flowed through by a medium and between which guide devices are arranged, which are flowed around by a further medium, in particular humid air.
  • German Utility Model DE 201 19 741 U1 discloses a heat transfer surface on tubular or plate-shaped bodies with a microstructure of protrusions projecting from the base surface, which are galvanized onto the base surface with a minimum height of 10 ⁇ m. The base is completely or partially covered with protrusions. The projections are applied in the form of ordered microstructures and have a pin shape on.
  • German patent application DE 102 39 071 A1 discloses a process for producing surfaces on which liquids do not adhere. The known surface has a plurality of depressions or elevations.
  • the object of the invention is to improve the efficiency of heat exchangers, in particular of evaporators.
  • the object is achieved with a guide device, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, with at least one surface, in that the surface of the guide device has an increased roughness, in particular micro-roughness.
  • a preferred embodiment of the guide is characterized in that particles are arranged on the surface of the guide, which have a size of 10 to 80 microns.
  • the particles are preferably platelike, globular or needle-like.
  • a further preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles are formed from a metallic material.
  • the particles are preferably formed from the same or a similar material as the guide. This facilitates the manufacture and recycling of a heat exchanger equipped with the guide.
  • Another preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles are formed of pure aluminum. With pure aluminum, good results were achieved in the context of the present invention.
  • a further preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles are formed from a non-metallic material. Preferably, the non-metallic material has hydrophilic properties.
  • a further preferred embodiment of the guide is characterized in that the non-metallic material selected from the group consisting of oxides, nitrides, carbides and borides of the elements of the third, fourth and fifth subgroup and the third and fourth main group of the Periodic Table of the Elements is.
  • Another preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles of titanium dioxide (TiO 2 ) are formed. With titanium dioxide, good results were achieved in the context of the present invention.
  • the above-stated task is achieved by adding particles to a flux which together with the flux be applied to the surface of the guide or a Leit Roadsteskos.
  • the flux is preferably a flux on the basis of a KaIi- umfluoroaluminats having the empirical formula K1-3AIF4-. 6
  • a flux is used, which is sold under the name Nocolok ® by Solvay.
  • a preferred embodiment of the method is characterized in that the flux is applied with the particles in the form of a suspension to the surface of the guide or a Leit wornbyskymaschines.
  • the preferably aqueous suspension contains a binder.
  • the binder ensures that the particles adhere to the surface of the guide or of the guide semi-finished product.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the flux with the particles is applied to a corrugated ribbed belt.
  • the application can be carried out before or after the punching of the corrugated ribbed strip.
  • the corrugated ribbed strip is preferably in the form of so-called coils or coils. Therefore, the application process is also referred to as coil coating.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the flux with the particles by spraying or dipping is applied to the surface of the guide or a Leit wornbyschwets.
  • a further preferred embodiment of the method is characterized in that the particles are applied by thermal metal spraying onto the surface of the guide.
  • the sprayed metal particles are formed of aluminum or an aluminum alloy.
  • the invention also relates to a heat exchanger, in particular an evaporator for an air conditioning system of a motor vehicle, with tubes which are flowed through by a medium and between which previously described guide devices are arranged, which are flowed around by a further medium, in particular humid air.
  • a heat exchanger in particular an evaporator for an air conditioning system of a motor vehicle
  • tubes which are flowed through by a medium and between which previously described guide devices are arranged, which are flowed around by a further medium, in particular humid air.
  • a further medium in particular humid air.
  • the roughness of the surfaces of the baffles has been increased by a previously described method.
  • the invention particularly relates to evaporators of automotive air conditioning systems.
  • Such an evaporator is arranged, for example, in the passenger compartment of the motor vehicle.
  • a fan draws air from outside or in the passenger compartment and pushes it over the evaporator. During this process, the air is cooled down and existing excess humidity is eliminated.
  • the condensation water is collected under the evaporator and discharged via a pipe to the outside.
  • the evaporator comprises a plurality of tubes, which are flowed through by refrigerant. Between the pipes guide means, in particular corrugated fins, arranged, which are flowed around by the moist air.
  • the guide device is a corrugated rib which is present in the form of a corrugated ribbed strip on a so-called coil.
  • the microroughness of the corrugated fin is purposefully increased.
  • the increase in micro-roughness of the corrugated fin can be done before or after a punching of the corrugated fin.
  • the corrugated fin is coated with a flux.
  • the flux is a flux based on a potassium fluoroaluminate with the molecular formula Such a flux is marketed under the name Nocolok ® by Solvay.
  • metallic particles are added to the flux.
  • the metallic particles are made of pure aluminum and have a particle size between 10 and 80 ⁇ m.
  • non-metallic particles having a particle size between 10 and 80 ⁇ m are added to the flux.
  • the non-metallic particles are preferably formed from titanium dioxide (TiO 2 ).
  • the particles are applied by thermal spraying of metals. As the spray material or aluminum or aluminum alloys are used. The process parameters in metal spraying are chosen so that the metal particles produced are of the order of magnitude of between 10 and 80 ⁇ m.
  • the application of the flux with the metallic or non-metallic additives is preferably carried out by means of coil coating.
  • the suspension containing the flux and the additives can also be applied by spraying or dipping.
  • the surface of the corrugated fins is roughened by chemical etching.
  • the corrugated fin surface may be mechanically roughened by brushing, grinding or blasting. It is also possible to subsequently coat the corrugated fin surface with organic polymers to which metallic or non-metallic particles have been added.
  • the addition of the particles to the flux has the advantage that the modification of the corrugated fin surface in order to increase the micro-roughness during a soldering process, without additional post-coating, can be done in-line.
  • Increasing micro-roughness improves the heat transfer between the heat exchanger surface and the air.
  • the transmission capacity of the heat exchanger can be increased.
  • the moisture condensation on the corrugated fin is significantly improved.
  • the water drainage of an evaporator equipped with the corrugated fins according to the invention is improved.
  • the size of the evaporator can be reduced with the same heat transfer performance. Alternatively, with the same size, the heat transfer performance can be increased.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a conducting device, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, having at least one surface. In order to improve the efficiency of heat exchangers, in particular of evaporators, the surface of the conducting device has an increased roughness, in particular microscopic roughness.

Description

Leiteinrichtung, insbesondere Wellrippe, für einen Wärmeübertrager Guide device, in particular corrugated fin, for a heat exchanger
Die Erfindung betrifft eine Leiteinrichtung, insbesondere eine Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, mit mindestens einer Oberfläche. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erhöhen der Rauigkeit, insbesondere der Mikrorauigkeit, der Oberfläche einer derartigen Leiteinrichtung. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Verdamp- fer für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit Rohren, die von einem Medium durchströmt werden und zwischen denen Leiteinrichtungen angeordnet sind, die von einem weiteren Medium, insbesondere von feuchter Luft, umströmt werden.The invention relates to a guide, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, with at least one surface. The invention also relates to a method for increasing the roughness, in particular the microroughness, of the surface of such a guide. The invention further relates to a heat exchanger, in particular an evaporator for an air conditioning system of a motor vehicle, with tubes which are flowed through by a medium and between which guide devices are arranged, which are flowed around by a further medium, in particular humid air.
Die Wärmeübertragungsleistung von Verdampfern in Kraftfahrzeugen wird unter anderem von der Kondensation der Luftfeuchtigkeit auf der Verdampferoberfläche bestimmt. Um einen optimalen Wärmeübergang zu erhalten, darf das kondensierte Wasser auf der Verdampferoberfläche keine Tropfen bilden, sondern muss als gleichmäßiger Film ablaufen. Aus der deutschen Gebrauchsmusterschrift DE 201 19 741 U1 ist eine Wärmeübertragungsfläche auf röhr- oder plattenförmigen Körpern mit einer aus der Grundfläche herausragenden Mikrostruktur von Vorsprüngen bekannt, die mit einer Mindesthöhe von 10 μm auf die Grundfläche galvanisiert sind. Die Grundfläche ist ganz oder teilweise mit Vorsprüngen bedeckt. Die Vorsprünge sind in Form von geordneten Mikrostrukturen aufgebracht und weisen eine Stiftform auf. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 39 071 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Oberflächen bekannt, auf denen Flüssigkeiten nicht haften. Die bekannte Oberfläche weist eine Vielzahl von Vertiefungen oder Erhebungen auf.The heat transfer performance of evaporators in motor vehicles is determined inter alia by the condensation of air humidity on the evaporator surface. In order to obtain an optimum heat transfer, the condensed water must not form any drops on the evaporator surface, but must run off as a uniform film. German Utility Model DE 201 19 741 U1 discloses a heat transfer surface on tubular or plate-shaped bodies with a microstructure of protrusions projecting from the base surface, which are galvanized onto the base surface with a minimum height of 10 μm. The base is completely or partially covered with protrusions. The projections are applied in the form of ordered microstructures and have a pin shape on. German patent application DE 102 39 071 A1 discloses a process for producing surfaces on which liquids do not adhere. The known surface has a plurality of depressions or elevations.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Wirkungsgrad von Wärmeübertragern, insbesondere von Verdampfern, zu verbessern.The object of the invention is to improve the efficiency of heat exchangers, in particular of evaporators.
Die Aufgabe ist bei einer Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, mit mindestens einer Oberfläche, dadurch gelöst, dass die Oberfläche der Leiteinrichtung eine erhöhte Rauigkeit, insbesondere Mikrorauigkeit, aufweist. Durch die gezielte Erhöhung der Rauigkeit auf der Oberfläche der Leiteinrichtung wird die Kondensation von Feuchtigkeit auf der Oberfläche der Leiteinrichtung vergleichmäßigt und der Wasserab- lauf verbessert. Dadurch kann die Übertragungsleistung eines mit der Leiteinrichtung ausgestatteten Wärmeübertragers erhöht werden.The object is achieved with a guide device, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, with at least one surface, in that the surface of the guide device has an increased roughness, in particular micro-roughness. By specifically increasing the roughness on the surface of the guide, the condensation of moisture on the surface of the guide is made uniform and improves the water drainage. As a result, the transmission power of a heat exchanger equipped with the guide can be increased.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Leiteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Leiteinrichtung Partikel angeord- net sind, die eine Größe von 10 bis 80 μm aufweisen. Die Partikel sind vorzugsweise plättchenartig, globular oder nadelartig ausgebildet.A preferred embodiment of the guide is characterized in that particles are arranged on the surface of the guide, which have a size of 10 to 80 microns. The particles are preferably platelike, globular or needle-like.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Leiteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus einem metal- lischen Werkstoff gebildet sind. Die Partikel sind vorzugsweise aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material wie die Leiteinrichtung gebildet. Dadurch werden die Herstellung und die Wiederverwertung eines mit der Leiteinrichtung ausgestatteten Wärmeübertragers erleichtert.A further preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles are formed from a metallic material. The particles are preferably formed from the same or a similar material as the guide. This facilitates the manufacture and recycling of a heat exchanger equipped with the guide.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Leiteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus reinem Aluminium gebildet sind. Mit reinem Aluminium wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung gute Ergebnisse erzielt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Leiteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus einem nichtmetallischen Werkstoff gebildet sind. Vorzugsweise weist der nichtmetallische Werkstoff hydrophile Eigenschaften auf.Another preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles are formed of pure aluminum. With pure aluminum, good results were achieved in the context of the present invention. A further preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles are formed from a non-metallic material. Preferably, the non-metallic material has hydrophilic properties.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Leiteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Werkstoff aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden, Nitriden, Carbiden und Boriden der Elemente der dritten, vierten und fünften Nebengruppe sowie der dritten und vierten Haupt- gruppe des Periodensystems der Elemente, ausgewählt ist.A further preferred embodiment of the guide is characterized in that the non-metallic material selected from the group consisting of oxides, nitrides, carbides and borides of the elements of the third, fourth and fifth subgroup and the third and fourth main group of the Periodic Table of the Elements is.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Leiteinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus Titandioxid (TiO2) gebildet sind. Mit Titandioxid wurden im Rahmen der vorliegenden Erfindung gute Ergebnisse erzielt.Another preferred embodiment of the guide is characterized in that the particles or a part of the particles of titanium dioxide (TiO 2 ) are formed. With titanium dioxide, good results were achieved in the context of the present invention.
Bei einem Verfahren zum Erhöhen der Rauigkeit, insbesondere der Mikro- rauigkeit, mindestens einer Oberfläche einer Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, ist die vorab angegebene Auf- gäbe dadurch gelöst, dass einem Flussmittel Partikel zugesetzt werden, die zusammen mit dem Flussmittel auf die Oberfläche der Leiteinrichtung oder eines Leiteinrichtungshalbzeugs aufgebracht werden. Bei dem Flussmittel handelt es sich vorzugsweise um ein Flussmittel auf der Basis eines KaIi- umfluoroaluminats mit der Summenformel K1-3AIF4-6. Vorzugsweise wird ein Flussmittel verwendet, das unter der Bezeichnung Nocolok® von der Firma Solvay vertrieben wird.In a method for increasing the roughness, in particular the micro-roughness, of at least one surface of a guide device, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, the above-stated task is achieved by adding particles to a flux which together with the flux be applied to the surface of the guide or a Leiteinrichtungshalbzeugs. The flux is preferably a flux on the basis of a KaIi- umfluoroaluminats having the empirical formula K1-3AIF4-. 6 Preferably a flux is used, which is sold under the name Nocolok ® by Solvay.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel mit den Partikeln in Form einer Suspension auf die Oberfläche der Leiteinrichtung oder eines Leiteinrichtungshalbzeugs aufgebracht wird. Die vorzugsweise wässrige Suspension enthält ein Bindemittel. Das Bindemittel sorgt unter anderem dafür, dass die Partikel an der Oberfläche der Leiteinrichtung oder des Leiteinrichtungshalbzeugs haften. - A -A preferred embodiment of the method is characterized in that the flux is applied with the particles in the form of a suspension to the surface of the guide or a Leiteinrichtungshalbzeugs. The preferably aqueous suspension contains a binder. Among other things, the binder ensures that the particles adhere to the surface of the guide or of the guide semi-finished product. - A -
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel mit den Partikeln auf ein Wellrippenband aufgetragen wird. Das Auftragen kann vor oder nach dem Stanzen des Wellrippenbands erfolgen. Das Wellrippenband liegt vorzugsweise in Form von so genannten Coils oder Spulen vor. Daher wird das Auftragsverfahren auch als Coilcoating bezeichnet.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the flux with the particles is applied to a corrugated ribbed belt. The application can be carried out before or after the punching of the corrugated ribbed strip. The corrugated ribbed strip is preferably in the form of so-called coils or coils. Therefore, the application process is also referred to as coil coating.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel mit den Partikeln durch Spritzen oder Tauchen auf die Oberfläche der Leiteinrichtung oder eines Leiteinrichtungshalbzeugs aufgebracht wird. Diese Auftragsverfahren haben sich Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the flux with the particles by spraying or dipping is applied to the surface of the guide or a Leiteinrichtungshalbzeugs. These application methods have proven to be advantageous in the context of the present invention.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind dadurch ge- kennzeichnet, dass das Aufrauen der Oberfläche durch chemisches Anätzen und/oder durch eine mechanische Bearbeitung, wie Bürsten, Schleifen oder Strahlen, erfolgt.Further preferred embodiments of the method are characterized in that the roughening of the surface by chemical etching and / or by a mechanical processing, such as brushing, grinding or blasting takes place.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch thermisches Metallspritzen auf die Oberfläche der Leiteinrichtung aufgebracht werden. Vorzugsweise sind die aufgespritzten Metallpartikel aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the particles are applied by thermal metal spraying onto the surface of the guide. Preferably, the sprayed metal particles are formed of aluminum or an aluminum alloy.
Die Erfindung betrifft auch einen Wärmeübertrager, insbesondere einen Verdampfer für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit Rohren, die von einem Medium durchströmt werden und zwischen denen vorab beschriebene Leiteinrichtungen angeordnet sind, die von einem weiteren Medium, insbesondere von feuchter Luft, umströmt werden. Vorzugsweise ist die Rauigkeit der Oberflächen der Leiteinrichtungen durch ein vorab beschriebenes Verfahren erhöht worden.The invention also relates to a heat exchanger, in particular an evaporator for an air conditioning system of a motor vehicle, with tubes which are flowed through by a medium and between which previously described guide devices are arranged, which are flowed around by a further medium, in particular humid air. Preferably, the roughness of the surfaces of the baffles has been increased by a previously described method.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which various embodiments are described in detail. It can in the claims and in The features mentioned in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination.
Die Erfindung betrifft insbesondere Verdampfer von Kraftfahrzeugklimaanla- gen. Ein derartiger Verdampfer ist zum Beispiel im Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angeordnet. Ein Ventilator saugt Luft von außen oder im Fahrgastraum an und drückt sie über den Verdampfer. Dabei wird die Luft abgekühlt und vorhandene überschüssige Luftfeuchtigkeit ausgeschieden. Das Kondenswasser wird unter dem Verdampfer gesammelt und über eine Lei- tung ins Freie abgeleitet. Der Verdampfer umfasst eine Vielzahl von Rohren, die von Kältemittel durchströmt werden. Zwischen den Rohren sind Leiteinrichtungen, insbesondere Wellrippen, angeordnet, die von der feuchten Luft umströmt werden.The invention particularly relates to evaporators of automotive air conditioning systems. Such an evaporator is arranged, for example, in the passenger compartment of the motor vehicle. A fan draws air from outside or in the passenger compartment and pushes it over the evaporator. During this process, the air is cooled down and existing excess humidity is eliminated. The condensation water is collected under the evaporator and discharged via a pipe to the outside. The evaporator comprises a plurality of tubes, which are flowed through by refrigerant. Between the pipes guide means, in particular corrugated fins, arranged, which are flowed around by the moist air.
Bei der Leiteinrichtung handelt es sich um eine Wellrippe, die in Form eines Wellrippenbandes auf einem so genannten Coil vorliegt. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Mikrorauigkeit der Wellrippe gezielt erhöht. Die Erhöhung der Mikrorauigkeit der Wellrippe kann vor oder nach einer Stanzbearbeitung der Wellrippe erfolgen.The guide device is a corrugated rib which is present in the form of a corrugated ribbed strip on a so-called coil. According to an essential aspect of the present invention, the microroughness of the corrugated fin is purposefully increased. The increase in micro-roughness of the corrugated fin can be done before or after a punching of the corrugated fin.
Die Wellrippe wird mit einem Flussmittel beschichtet. Bei dem Flussmittel handelt es sich um ein Flussmittel auf der Basis eines Kaliumfluoroaluminats mit der Summenformel Ein derartiges Flussmittel wird unter der Bezeichnung Nocolok® von der Firma Solvay vertrieben.The corrugated fin is coated with a flux. The flux is a flux based on a potassium fluoroaluminate with the molecular formula Such a flux is marketed under the name Nocolok ® by Solvay.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden dem Flussmittel metallische Partikel zugesetzt. Die metallischen Partikel sind aus Reinaluminium gebildet und weisen eine Korngröße zwischen 10 und 80 μm auf.According to one embodiment of the invention, metallic particles are added to the flux. The metallic particles are made of pure aluminum and have a particle size between 10 and 80 μm.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden dem Flussmittel nichtmetallische Partikel mit einer Korngröße zwischen 10 und 80 μm zugesetzt. Die nichtmetallischen Partikel sind vorzugsweise aus Titandioxid (TiO2) gebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Partikel durch thermisches Spritzen von Metallen aufgebracht. Als Spritzwerkstoff wird beziehungsweise werden Aluminium beziehungsweise Aluminiumlegierungen verwendet. Die Verfahrensparameter beim Metallspritzen werden so gewählt, dass die erzeugten Metallpartikel in einer Größenordnung zwischen 10 und 80 μm liegen.According to a further embodiment of the invention, non-metallic particles having a particle size between 10 and 80 μm are added to the flux. The non-metallic particles are preferably formed from titanium dioxide (TiO 2 ). According to a further embodiment of the invention, the particles are applied by thermal spraying of metals. As the spray material or aluminum or aluminum alloys are used. The process parameters in metal spraying are chosen so that the metal particles produced are of the order of magnitude of between 10 and 80 μm.
Die Aufbringung des Flussmittels mit den metallischen oder nichtmetallischen Zusätzen erfolgt vorzugsweise mittels Coilcoating. Alternativ kann die das Flussmittel und die Zusätze enthaltende Suspension auch durch Spritzen oder Tauchen appliziert werden.The application of the flux with the metallic or non-metallic additives is preferably carried out by means of coil coating. Alternatively, the suspension containing the flux and the additives can also be applied by spraying or dipping.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Oberfläche der Wellrippen durch chemisches Anätzen aufgeraut. Die Wellrippenoberflä- che kann alternativ oder zusätzlich auch durch Bürsten, Schleifen oder Strahlen mechanisch aufgeraut werden. Es ist auch möglich, die Wellrippenoberfläche nachträglich mit organischen Polymeren zu beschichten, denen metallische oder nichtmetallische Partikel zugesetzt sind.According to a further embodiment of the invention, the surface of the corrugated fins is roughened by chemical etching. Alternatively or additionally, the corrugated fin surface may be mechanically roughened by brushing, grinding or blasting. It is also possible to subsequently coat the corrugated fin surface with organic polymers to which metallic or non-metallic particles have been added.
Die Zugabe der Partikel zu dem Flussmittel hat den Vorteil, dass die Modifikation der Wellrippenoberfläche zur Erhöhung der Mikrorauigkeit während eines Lötprozesses, ohne zusätzliche Nachbeschichtung, in-line erfolgen kann. Durch die Erhöhung der Mikrorauigkeit wird der Wärmeübergang zwischen der Wärmeübertrageroberfläche und der Luft verbessert. Dadurch kann die Übertragungsleistung des Wärmeübertragers gesteigert werden. Durch die Erhöhung der Mikrorauigkeit der Wellrippenoberfläche wird die Feuchtigkeitskondensation auf der Wellrippe deutlich verbessert. Des Weiteren wird der Wasserablauf eines mit dem erfindungsgemäßen Wellrippen ausgestatteten Verdampfers verbessert. Dadurch kann die Baugröße der Verdampfer bei gleicher Wärmeübertragungsleistung verringert werden. Alternativ kann bei gleicher Baugröße die Wärmeübertragungsleistung erhöht werden. The addition of the particles to the flux has the advantage that the modification of the corrugated fin surface in order to increase the micro-roughness during a soldering process, without additional post-coating, can be done in-line. Increasing micro-roughness improves the heat transfer between the heat exchanger surface and the air. As a result, the transmission capacity of the heat exchanger can be increased. By increasing the microroughness of the corrugated fin surface, the moisture condensation on the corrugated fin is significantly improved. Furthermore, the water drainage of an evaporator equipped with the corrugated fins according to the invention is improved. As a result, the size of the evaporator can be reduced with the same heat transfer performance. Alternatively, with the same size, the heat transfer performance can be increased.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Leiteinrichtung, insbesondere Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, mit mindestens einer Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Leiteinrichtung eine erhöhte Rauigkeit, insbesondere Mikrorauigkeit, aufweist.1. guide, in particular corrugated fin, for a heat exchanger, with at least one surface, characterized in that the surface of the guide has an increased roughness, in particular micro-roughness.
2. Leiteinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Leiteinrichtung Partikel angeordnet sind, die eine Größe von 10 bis 80 μm aufweisen.2. Guide according to claim 1, characterized in that on the surface of the guide particles are arranged, which have a size of 10 to 80 microns.
3. Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus einem metallischen Werkstoff gebildet sind.3. Guide according to one of the preceding claims, characterized in that the particles or a part of the particles are formed from a metallic material.
4. Leiteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus reinem Aluminium gebildet sind.4. Guide device according to claim 3, characterized in that the particles or a part of the particles are formed from pure aluminum.
5. Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus einem nichtmetallischen Werkstoff gebildet sind.5. Guide device according to one of the preceding claims, characterized in that the particles or a part of the particles are formed from a non-metallic material.
6. Leiteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der nichtmetallische Werkstoff aus der Gruppe, bestehend aus Oxiden, Nitriden, Carbiden und Boriden der Elemente der dritten, vierten und fünften Nebengruppe sowie der dritten und vierten Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente, ausgewählt ist. 6. Guide device according to claim 5, characterized in that the non-metallic material from the group consisting of oxides, nitrides, carbides and borides of the elements of the third, fourth and fifth subgroup and the third and fourth main group of the Periodic Table of the Elements is selected.
7. Leiteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel oder ein Teil der Partikel aus Titandioxid (TiO2) gebildet sind.7. Guide according to one of the preceding claims, characterized in that the particles or a part of the particles of titanium dioxide (TiO 2 ) are formed.
8. Verfahren zum Erhöhen der Rauigkeit, insbesondere der Mikrorauig- keit, mindestens einer Oberfläche einer Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Flussmittel Partikel zugesetzt werden, die zusammen mit dem Flussmittel auf die Oberfläche der Leiteinrichtung oder eines Leiteinrichtungshalbzeugs aufgebracht werden.8. A method for increasing the roughness, in particular the micro-roughness, at least one surface of a guide, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, in particular according to one of the preceding claims, characterized in that particles are added to a flux, which together with the flux be applied to the surface of the guide or a Leiteinrichtungshalbzeugs.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel mit den Partikeln in Form einer Suspension auf die Ober- fläche der Leiteinrichtung oder eines Leiteinrichtungshalbzeugs aufgebracht wird.9. The method according to claim 8, characterized in that the flux is applied with the particles in the form of a suspension to the surface of the guide or a Leiteinrichtungshalbzeugs.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel mit den Partikeln auf ein Wellrippenband aufgetragen wird.10. The method according to claim 8 or 9, characterized in that the flux is applied with the particles on a corrugated rib tape.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Flussmittel mit den Partikeln durch Spritzen oder Tauchen auf die Oberfläche der Leiteinrichtung oder eines Leiteinrich- tungshalbzeugs aufgebracht wird.11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the flux is applied with the particles by spraying or dipping on the surface of the guide or a Leiteinrich- semi-finished product.
12. Verfahren zum Erhöhen der Rauigkeit, insbesondere der Mikrorauig- keit, mindestens einer Oberfläche einer Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, insbesondere nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf- rauen der Oberfläche durch chemisches Anätzen erfolgt.12. A method for increasing the roughness, in particular the micro-roughness, of at least one surface of a guide device, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that the roughening of the surface by chemical etching takes place.
13. Verfahren zum Erhöhen der Rauigkeit, insbesondere der Mikrorauig- keit, mindestens einer Oberfläche einer Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, insbesondere nach ei- nem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Auf- rauen der Oberfläche durch eine mechanische Bearbeitung, wie Bürsten, Schleifen oder Strahlen, erfolgt.13. A method for increasing the roughness, in particular the micro-roughness, of at least one surface of a guide device, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, in particular according to a In any of claims 1 to 7, characterized in that the roughening of the surface by a mechanical processing, such as brushing, grinding or blasting takes place.
14. Verfahren zum Erhöhen der Rauigkeit, insbesondere der Mikrorauig- keit, mindestens einer Oberfläche einer Leiteinrichtung, insbesondere einer Wellrippe, für einen Wärmeübertrager, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel durch thermisches Metallspritzen auf die Oberfläche der Leitein- richtung aufgebracht werden.14. A method for increasing the roughness, in particular the micro-roughness, at least one surface of a guide, in particular a corrugated fin, for a heat exchanger, in particular according to one of claims 1 to 7, characterized in that the particles by thermal metal spraying on the surface of Leitein- direction are applied.
15. Wärmeübertrager, insbesondere Verdampfer für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit Rohren, die von einem Medium durchströmt werden und zwischen denen Leiteinrichtungen nach einem der An- sprüche 1 bis 7 angeordnet sind, die von einem weiteren Medium, insbesondere von feuchter Luft, umströmt werden. 15. Heat exchanger, in particular evaporator for an air conditioner of a motor vehicle, with tubes which are flowed through by a medium and between which guide devices are arranged according to one of claims to 1 to 7, which are flowed around by a further medium, in particular humid air ,
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