NL1027646C2

NL1027646C2 - Warmtewisselaar voor gemotoriseerde vervoermiddelen, en gemotoriseerd vervoermiddel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar.

Info

Publication number: NL1027646C2
Application number: NL1027646A
Authority: NL
Inventors: Andries Meuzelaar
Original assignee: Andries Meuzelaar
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-06-07
Also published as: NL1029289C2; US20090107651A1

Description

r ι 'Warmtewisselaarvoor gemotoriseerde vervoermiddelen, en gemotoriseerd vervoermiddel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar

De uitvinding heeft betrekking op een warmtewisselaar voor gemotoriseerde 5 vervoermiddelen* omvattende: ten minste één warmtegeleidende.leiding voor doorvoer van een eerste medium, en een met een uitwendige zijde van de leiding met de leiding verbonden bekleding van een thermisch geleidende, poreuze structuur voor doorvoer van een de leiding omgevend tweede medium. De uitvinding heeft tevens betrekking op een gemotoriseerd vervoermiddel voorzien van een dergelijke warmtewisselaar. De 10 uitvinding heeft voorts betrekking op een werkwijze voor het toepassen van een dergelijke in een gemotoriseerd vervoermiddel aangebrachte warmtewisselaar, omvattende de stappen: A) het door de leiding voeren van een eerste medium met een eerste temperatuur, en B) het door de bekleding leiden van een tweede medium met een tweede temperatuur, waarbij de eerste temperatuur en de tweede temperatuur 15 verschillend zijn.

Voor elk gemotoriseerd vervoermiddel is het van belang dat de temperatuur van de motor optimaal blijft. Daarbij kan middels koeling van de motor oververhitting van de motor worden voorkomen, en opwarming van de motor (in bepaalde ijsklimaten) 20 worden gerealiseerd. Met name bij relatief snelle en krachtige gemotoriseerde vervoermiddelen, zoals (race)auto’s, vliegtuigen, en bepaalde vaartuigen, is efficiënte en intensieve koeling van in het bijzonder de verbrandingsmotor van essentieel belang. Alzo heeft een gemiddelde formule-1-raceauto een motor die tenminste 850 pk (circa 650 kW) levert uit 10 cilinders bij ongeveer 17.000 toeren per minuut en ten hoogste 25 3000 cc, bij een rendement van ongeveer 30 %. Dit betekent dat een substantiële energiehoeveelheid van circa 1500 kW op niet rendabele wijze wordt omgezet via, onder andere, oliekoeling circa (120 kW), waterkoeling circa (160 kW), versnellingsbak circa (15 kW), hydraulisch systeem circa (3 kW), onverbrande brandstof circa (225 kW) en aan emissie via de uitlaat circa (510 kW). Nagenoeg de helft van de rendabele 30 energiehoeveelheid dient aldus te worden afgevoerd via warmtewisselaars (radiatoren), hetgeen het belang van een efficiënte koeling onderstreept. In de huidige formule-1-auto’s worden de koelradiatoren in de zijkanten van de auto geplaatst, naast de motor in het zogenaamde interne aërodynamische gebied. De interne luchtsnelheid in deze luchtkanalen bedraagt ongeveer 10-15% van de auto snelheid, hetgeen wil zeggen dat 1027646- i t 2 bij eemsnelheid van 300 km per uur de luchtstromingsnelheidimdë luchtkanalen circa 30 tot 35 km per uur bedraagt.

Voor dergelijke beperkte luchtsnelheden (tot circa 70 km per uur) kan de 5 warmteoverdracht van de in het voertuig opgenomen warmtewisselaar worden geoptimaliseerd door gebruik te maken van de in de aanhef beschreven warmtewisselaar. In het bijzonder wordt een dergelijke warmtewisselaar beschreven in het Nederlandse octrooischrift NL 1020708, waarbij de warmtewisselaar een poreuze thermische geleidende structuur omvat. Het aantal poriën per inch (ppi) van de poreuze 10 structuur is daarbij in hoofdzaak gelegen tussen 20 en 50, en de dikte van de poreuze structuur is daarbij in hoofdzaak is gelegen tussen 2 en 8 millimeter. Alhoewel de uit het Nederlandse octrooischrift bekende radiator een significant verbeterd warmteóverdragend vermogen per volume-eenheid per tijdseenheid bezit ten opzichte van conventionele (lamel)radiatoren, blijft de behoefte bestaan om het 15 warmteóverdragend vermogen (per volume-eenheid) verdergaand te optimaliseren.

Deze behoefte komt voort uit de voortdurende technologische ontwikkeling van gemotoriseerde vervoermiddelen, waarbij enerzijds wordt gestreefd naar verbetering van de externe aërodynamica van het vervoermiddel onder meer door het reduceren van het aantal weerstandsverhogende (lucht)openingen in het vervoermiddelen als gevolg 20 waarvan meer lucht langs het vervoermiddel kan worden geleid. Anderzijds wordt gestreefd naar technologische prestatiegerichte verbetering van de bestaande motoren, waarbij de motorbelasting per volume-eenheid motor almaar toeneemt, hetgeen verdergaande verbetering van de bekende warmtewisselaars voor vervoermiddelen tot een noodzaak maakt.

25

De uitvinding heeft tot doel het verschaffen van een verbeterde warmtewisselaar voor vervoermiddelen, met behulp waarvan meer warmte per volume-eenheid per tijdseenheid kan worden overgedragen. 1 1027646-

De uitvinding verschaft daartoe een warmtewisselaar van het in aanhef bekende type, met het kenmerk, dat het aantal poriën per inch (ppi) van de poreuze structuur in hoofdzaak is gelegen tussen 2 en 20, en dat de dikte van de poreuze structuur in hoofdzaak is gelegen tussen 5 en 50 millimeter. Het aantal poriën per inch is daarbij kleiner dan 20. Door de specificaties van de poreuze structuur op voomoemde wijze aan t 1 3 te passen is de warmtewisselaar minder geschikt om te worden toegepast op conventionele posities in een vervoermiddel, bijvoorbeeld onder de motorkap, daar vanwege de interne aërodynamica slechts stroomsnelheden van het tweede medium, in het bijzonder lucht, tot circa 20 m/s kunnen worden bereikt, doch uit gedegen onderzoek 5 is verrassenderwijs gebleken dat met deze specificaties een significant verbeterde warmteoverdracht kan worden gerealiseerd ingeval de warmtewisselaar buiten de zogenaamde interne aërodynamische zone wordt geplaatst. Daartoe dient de warmtewisselaar evenwel veelal in hoofdzaak buiten het vervoermiddel, of althans in de zogenaamde externe aërodynamische zone te worden geplaatst, teneinde de (door het 10 vervoermiddel geleverde) weerstand voor het tweede medium vóór doorstroming van de warmtewisselaar én na doorstroming van de warmtewisselaar te minimaliseren. Op deze . wijze zal de doorstromingssnelheid van het tweede medium door de poreuze structuur niét langer beperkt blijven tot geringe snelheden tot circa 20 m/s, maar kunnen significant hogere doorstromingsnelheden van het tweede medium door de 15 warmtewisselaar worden bereikt, hetgeen resulteert in een significante verbetering van het warmteoverdragend vermogen per volume van de warmtewisselaar en per tijdseenheid, en daarmee in een intensievere koeling van (een deel van) het vervoermiddel. De warmtewisselaar is in het bijzonder geschikt om te worden toegepast bij vervoermiddelen die zich met relatief hoge kruissnelheden van circa 30 m/s tot circa 20 310 m/s kunnen voortbewegen, waarbij de warmtewisselaar aldus wordt blootgesteld aan dergelijke snelheden, en waarbij de doorstromingssnelheid van het tweede medium door de warmtewisselaar de actuele kruissnelheid van het vervoermiddel benadert. Slechts bij deze verhoogde kruissnelheden van het vervoermiddel en bij toepassing van de warmtewisselaar in de externe aërodynamische zone is toepassing van de 25 warmtewisselaar bijzonder voordelig ten opzichte van de bekende warmtewisselaars. Ingeval van zich traag voortbewegende vervoermiddelen met een kruissnelheid tot 20 m/s zal het voordeel van verbeterde warmteoverdracht van de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding zich veelal niet langer voordoen. Bij voorkeur omvat de warmtewisselaar koppelmiddelen voor koppeling van de warmtewisselaar met het 30 gemotoriseerde vervoermiddel zodanig dat in hoofdzaak de doorvoer van het tweede medium door de warmtewisselaar in hoofdzaak slechts wordt belemmerd door de warmtewisselaar, en niet door het vervoermiddel per sé. Opgemerkt zij dat de warmtewisselaar doorgaans zal worden toegepast voor het koelen van één of meerdere verbrandingsmotoren van een vervoermiddel. Doch het is eveneens denkbaar om 1027646- f 1 koeling behoevende nevenapparatuur van het vervoermiddel, zoals bijvoorbeeld een airconditioning of versnellingsbak, te koelen met behulp van de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding.

4 5 De thermisch, geleidende structuur wordt bij voorkeur gevormd door een metaalschuim. Een metaalschuim heeft door het relatief grote uitwendig oppervlak als voordeel een bijzonder goed temperatuurgeleidend vermogen te bezitten, waardoor de temperatuuruitwisseling, of althans warmte-uitwisseling, tussen het eerste medium en het tweede medium kan worden gemaximaliseerd. In een bijzondere 10 voorkeursuitvoering is het metaalschuim vervaardigd uit ten minste één der volgende metalen: koper, nikkel, messing en aluminium. Daarnaast is het tevens denkbaar het . . metaalschuim uit een legering te vervaardigen. Bij voorkeur is de bekleding voorzien van een corrosiebestëndig metaal of een metaaloxide, teneinde de duurzaamheid van de warmtewisselaar te vergroten door degeneratie van de warmtewisselaar te voorkomen, 15 of althans tegen te gaan. Daar de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding in het bijzonder is ingericht om te worden gepositioneerde in de externe aërodynamische zone van een vervoermiddel wordt de warmtewisselaar blootgesteld aan relatief hoge luchtstroomsnelheden tot circa 310 m/s. Teneinde de weerstand van de warmtewisselaar te verhogen is de bekleding bij voorkeur voorzien van een weerstandsverhogende 20 substantie, zoals een bijvoorbeeld een uit titanium en/of koolstof vervaardigde coating.

In een voorkeursuitvoering is de draaddikte van de poreuze structuur ten minste in hoofdzaak gelegen tussen 30 en 500 micrometer, in het bijzonder tussen 50 en 400 micrometer, meer in het bijzonder tussen 60 en 350 micrometer. Een dergelijke 25 draaddikte kan de efficiency van de warmteoverdracht tussen het eerste medium en het tweede medium verder verhogen.

In een andere voorkeursuitvoering is de hydraulische uitwendige diameter van de leiding gelegen tussen 2 en 50 millimeter, in het bijzonder tussen 10 en 45 millimeter, 30 meer in het bijzonder tussen 15 en 40 millimeter. Daar slechts over de hydraulische diameter wordt gesproken, kan de leiding geometrisch zeer divers zijn uitgevoerd. Alzo zijn naast cilindrische leidingen tevens vinvormige, of op andere wijze gevormde leidingen mogelijk, waarbij de hydraulische diameter is gelegen binnen voomoemde grenzen.

1027646-

< I

5 \

Bij voorkeur maakt een naar de leiding toegekeerde zijde van de bekleding ten minste in hoofdzaak volledig thermisch contact met de leiding. Alzo kan de warmteoverdracht tussen de leiding en de poreuze structuur ofwel tussen het eerste medium en het tweede 5 medium worden geoptimaliseerd.

In een voorkeursuitvoering is de bekleding onder tussenkomst van een thermisch geleidend middel met de leiding verbonden. Het thermisch geleidende middel kan zeer divers van aard zijn. Het thermisch geleidende middel kan bijvoorbeeld worden 10 gevormd door een thermisch geleidende lijm, (soldeerjpasta, thermisch geleidende metaallaag, et cetera. Het thermisch geleidende middel kan op diverse wijze worden aangebracht, bijvoorbeeld door opdamping of door een galvanisch depositieprocédé.

In een andere voorkeursuitvoering is de bekleding opgebouwd üit ten minste in 15 materiaalstrook die helixvormig om de leiding is aangebracht. Alzo kan worden volstaan met toepassing van relatief smalle metaalstroken die op relatief eenvoudige wijze kunnen worden aangebracht om de leiding.

Het is doorgaans van belang om de onderlinge oriëntatie tussen de warmtewisselaar en 20 het vervoermiddel in hoofdzaak te kunnen fixeren, teneinde beschadiging van de warmtewisselaar en/of het vervoermiddel tijdens gebruik te kunnen tegengaan. Daartoe is het voordelig ingeval de warmtewisselaar een frame omvat voor het vasthouden van de leiding. Het frame kan daarbij de warmtewisselaar verstevigen en kan daarmee beschadiging van zowel de warmtewisselaar alsook het vervoermiddel, bijvoorbeeld als 25 gevolg van resoneren van de leiding tijdens gebruik, tegengaan. In een bijzondere voorkeursuitvoering is het frame voorzien van koppelmiddelen voor het, bij voorkeur losneembaar, koppelen van de warmtewisselaar aan het vervoermiddel.

Bij voorkeur omvat de warmtewisselaar meerdere onderlinge gekoppelde leidingen, 30 teneinde de algehele warmteoverdracht te vergroten. In een bijzondere voorkeursuitvoering zijn de leidingen op afstand van elkaar zijn gepositioneerd, waarbij tussen de leidingen geleidingsorganen zijn aangebracht voor het sturen van het tweede medium naar de bekleding. De geleidingsorgaan kunnen daarbij zeer divers zijn vormgegeven.

1027646- I * 6

Teneinde de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding op relatief efficiënte wijze te kunnen toepassen in de externe aërodynamische zone, is het voordelig dat de warmtewisselaar althans ten minste gedeeltelijk geïntegreerd in een aan een buitenzijde 5 gelegen deel van het vervoermiddel, zoals bijvoorbeeld een carrosseriedeel en/of een chassisdeel. Het carrosseriedeel en/of chassisdeel kan daarbij aldus, althans ten minste gedeeltelijk, worden gevormd door de warmtewisselaar. Een dergelijk carrosseriedeel kan daarbij bijvoorbeeld worden gevormd door een vleugel en/of dakdeel van een voertuig, in het bijzonder een auto. De uitvinding heeft daarmee tevens betrekking op 10 een exterieur deel van een vervoermiddel, of althans een exterieur carrosseriedeel en/of chassisdeel, waarbij het deel van het vervoermiddel althans ten minste gedeeltelijk wordt gevormd door de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding.

In een voorkeursuitvoering is de warmtewisselaar zodanig vormgegeven, dat de 15 warmtewisselaar is ingericht voor het genereren van een opwaartse en/of neerwaartse druk tijdens doorvoer van het tweede medium door de warmtewisselaar. Op deze wijze verkrijgt de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding een aanvullende functionaliteit, namelijk de fimctionaliteit om naar wens een opwaartse en/of neerwaartse lift te genereren. De warmtewisselaar kan daarbij bijvoorbeeld zijn 20 geïntegreerd in een vleugel voor een luchtvaartuig of in een spoiler of vleugel van een auto.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een gemotoriseerd vervoermiddel voorzien van ten minste één warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding, waarbij de 25 warmtewisselaar ten minste in hoofdzaak buiten het vervoermiddel, of althans in de externe aërodynamische zone van het vervoermiddel, is gepositioneerd. Veelal sluit de externe aërodynamische zone nauw aan op de contouren van het vervoermiddel. Echter het is eveneens denkbaar om het vervoermiddel te voorzien van een zich in de langsrichting van het vervoermiddel uitstrekkende open luchtschacht, waarin de 30 warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding wordt geplaatst. In een dergelijke luchtschacht zal lucht zich kunnen verplaatsen met een luchtstroomsnelheid die in hoofdzaak gelijk is aan de kruissnelheid van het vervoermiddel, waardoor ook een dergelijke in het voertuig aangebrachte schacht tot de externe aërodynamische zone behoort. Bij voorkeur strekt de warmtewisselaar zich in hoofdzaak dwars op de 1027646- t « 7 , langshartlijn van het vervoermiddel uit, teneinde op. efficiënte wijze het contactoppervlak van de warmtewisselaar met het tweede medium te kunnen optimaliseren. In een voorkeursuitvoering strekt de warmtewisselaar zich in hoofdzaak uit in een richting die een hoek insluit met het horizontale vlak. In een bijzondere 5 voorkeursuitvoering is deze hoek instelbaar, teneinde de koelcapaciteit van de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding en de door de warmtewisselaar tijdens verplaatsing van het vervoermiddel gegenereerde opwaartse of neerwaartse druk, te kunnen reguleren. Bij voorkeur omvat het vervoermiddel ten minste één profiel, welk profiel ten minste gedeeltelijk wordt gevormd door de warmtewisselaar. Het profiel kan 10 daarbij betrekking hebben op een (auto)vleugel, doch tevens op een vleugel van een vaartuig of luchtvaartuig. In een bijzondere voorkeursuitvoering is het vervoermiddel voorzien van meerdere warmtewisselaar, waarbij de oriëntatie van elke warmtewisselaar onafhankelijk kan worden gewijzigd, teneinde een opwaartse en/of neerwaartse druk te genereren. Alzo is het bijvoorbeeld denkbaar dat één van de warmtewisselaars een 15 opwaartse druk genereert, onderwijl de andere warmtewisselaar (gelijktijdig) een neerwaartse druk genereert, hetgeen het nemen van een bocht door het vervoermiddel van faciliëren. Eventueel kan op deze wijze de stabiliteit van het vervoermiddel bij sterke (zij)wind ten goede komen.

20 Het gemotoriseerde vervoermiddel kan zeer divers van aard zijn, doch is bij voorkeur ingericht om zich te verplaatsen met relatief hoge kruissnelheden (> 30 m/s), waardoor het voordeel van de significant verbeterde warmteoverdracht van de ontwikkelde warmtewisselaar kan worden bereikt. Het vervoermiddel wordt bij voorkeur gevormd door één van de volgende vervoermiddelen: een vaartuig, een luchtvaartuig, en een 25 voertuig, in het bijzonder een auto.

De uitvinding heeft vervolgens betrekking op een warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding voor gebruik in samenwerking met een gemotoriseerd vervoermiddel, waarbij de warmtewisselaar in hoofdzaak buiten het vervoermiddel, of althans in 30 hoofdzaak in de externe aërodynamische zone, is gepositioneerd. De uitvinding heeft verder betrekking op het gebruik van een warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding voor het in hoofdzaak buiten een vervoermiddel koelen en/of opwannen van althans een deel van het vervoermiddel. Het koelen zal daarbij veelal, doch niet noodzakelijkerwijs, betrekking hebben op het koelen van een verbrandingsmotor van 1027646- I · 8 het vervoermiddel. Voordelen van het vernieuwde gebruik van de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding en de daarvoor benodigde bijzondere specificaties van de warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding zijn in het voorgaande reeds op uitvoerige wijze beschreven.

5

De uitvinding heeft daarnaast betrekking op een werkwijze volgens het in aanhef genoemde type, met het kenmerk, dat het door de bekleding leiden van het tweede medium overeenkomstig stap B) geschiedt met een stroomsnelheid die ten minste in höofdzaak is gelegen tussen 30 en 310 meter per seconde. Juist bij deze relatief hoge 10 snelheden resulteren die bijzondere specificaties van de poreuze structuur van de warmtewisselaar tot een significant verbeterde warmteoverdracht per volume-eenheid warmtewisselaar per tijdseenheid. Doorgaans zal het eerste medium worden gevormd door een vloeistof, in het bijzonder water of olie, en zal het tweedé medium worden gevormd door een gas, in het bijzonder lucht, of door een vloeistof. Veelal zal een 15 relatief koel tweede medium worden toegepast om het eerste medium af te koelen, bijvoorbeeld ingeval van koeling van verbrandingsmotoren. Het is echter eveneens denkbaar om bijvoorbeeld stoom door de bekleding heen te blazen, teneinde een in de leiding opgenomen relatief koele vloeistof, zoals bijvoorbeeld olie, op te wannen. Op deze wijze kan een relatief koude motor in een ijsklimaat op relatief efficiënte wijze 20 worden opgewarmd, alvorens deze wordt opgestart.

De werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke warmtewisselaar omvat de stappen: A) het aan een buitenzijde van de leiding aanbrengen van een soldeermiddel, B) het aanbrengen van de bekleding om de leiding onder insluiting van het 25 soldeermiddel, C) het vloeibaar maken van het soldeermiddel, en D) het laten stollen van het soldeermiddel. Tijdens het stollen van het gesmolten soldeermiddel overeenkomstig stap D) vindt de eigenlijke hechting plaats tussen de leiding en de poreuze structuur, waarbij het contact tussen de leiding en een naar de leiding toegekeerde zijde van de poreuze structuur kan worden gemaximaliseerd. Daarbij 30 geschiedt het vloeibaar maken van het soldeermiddel overeenkomstig stap C) bij voorkeur door verhitting van het soldeermiddel. Een dergelijke verhitting kan indirect geschieden, bijvoorbeeld via het, bij voorkeur instantaan en gedurende een zeer korte tijd, opleggen van een elektrische spanning, doch kan tevens direct geschieden, door het verhogen van de omgevingstemperatuur van het soldeermiddel. Het is echter eveneens 1027646- 9 denkbaar óm andersoortige werkwijzen toe te passen om de onderlinge hechting Van de leiding en de poreuze structuur te bewerkstelligen, zoals inductiesolderen of chemisch solderen. Een alternatieve werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke warmtewisselaar omvat de stappen: A) het in contact brengen van de leiding met de 5 poreuze structuur, en B) het onderling hechten van de leiding en de poreuze structuur via een elektrisch (opdampen) en/of chemisch (galvanisch) depositieprocédé.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: 10 figuur 1 een vooraanzicht op een warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding, figuur 2 een bovenaanzicht op een raceauto voorzien van een warmtewisselaar overeenkomstig de uitvinding, figuur 3 een perspectivisch detailaanzicht op een formule-1-auto voorzien van meerdere warmtewisselaars volgens de uitvinding, 15 figuur 4 een perspectivisch aanzicht op een andere formule-1 -auto voorzien van meerdere warmtewisselaars overeenkomstig de uitvinding, en figuur 5 een perspectivisch aanzicht op een supersonisch luchtvaartuig voorzien van meerdere warmtewisselaars overeenkomstig de uitvinding.

20 Figuur 1 toont een vooraanzicht op een warmtewisselaar 1 overeenkomstig de uitvinding. De warmtewisselaar 1 omvat meerdere leidingen 2, waardoorheen een af te koelen medium, zoals bijvoorbeeld water of olie, kan worden geleid. Elke leiding 2 is daarbij bekleed met een thermisch geleidend driedimensionaal opencellig metaalschuim 3. Door het metaalschuim 3 kan een relatief koel (gasvormig) medium, in het bijzonder 25 koude lucht, worden geleid met behulp waarvan het af te koelen medium kan worden afgekoeld. Het metaalschuim 3 heeft in dit uitvoeringsvoorbeeld de vorm van een strook 4, die schroeflijnvormig om de leiding 2 is gewikkeld. De verbinding van het metaalschuim 3 met de leiding 2 kan tot stand worden gebracht middels op dit gebied bekende middelen, zoals bijvoorbeeld door middel van thermisch geleidende lijm, een 30 thermisch geleidende pasta, een soldeerproces, of door het opdampen van een hechtende en warmtegeleidende metaallaag, of door een galvanisch depositieprocédé. Van belang is hierbij dat er een goed thermisch contact ontstaat tussen het driedimensionale metaalschuim 3 en de leiding 2. Bij voorkeur wordt een warmtegeleidende metallische verbinding gebruikt, bij voorkeur op basis van nikkel, koper of aluminium. Optioneel 1027646- ( * 10 κ kan op de bekleding 3 nog een corrosiebestendig metaal of metaaloxidelaag wórden -v aangebracht. Het metaalschuim 3 is bij voorkeur vervaardigd uit nikkel, koper of aluminium of een legering hiervan. Eventueel kan het metaalschuim 3 bestaan uit gelaagde combinaties van de hiervoor genoemde materialen. Het metaalschuim 3 heeft 5 een volumeporositeit, die is gelegen tussen 50 en 90 % (500 g/m 5000 g/m ). Het ppi-gehalte (“pores per inch”) van het in dit uitvoeringsvoorbeeld gebruikte metaalschuim 3 ligt tussen 0 en 20 ppi, in het bijzonder tussen 2 en 15 ppi, meer in het bijzonder tussen 5 en 10 ppi. De dikte van het metaalschuim 3 is gelegen tussen 5 en 30 millimeter, in het bijzonder tussen 10 en 30 millimeter, meer in het bijzonder tussen 15 10 en 20 millimeter. De leidingen 2 zijn aan de kopse zijden ingeklemd door twee van een frame deel uitmakende verdeelleidingen 5 voor het af te koelen medium. Tussen de leidingen 2 is een aantal geleidingsorganen 6 aangebracht, die het tweede medium, zoals lucht, langs de poreuze metallische bekleding 3 leiden. De warmtewisselaar 1 is ingericht om te worden gepositioneerd buiten, of althans grenzend aan de buitenzijde 15 van een vervoermiddel, waarbij een toevoerzijde en een afvoerzijde voor de te koelen luchtstroom bij voorkeur vrij zijn gelegen, teneinde doorstroming van de warmtewisselaar door het relatief koele gasvormige medium met hoge snelheden (> 30 m/s), en daarmee een relatief efficiënte koeling van het door de leidingen 2 stromende vloeibare medium, (onbelemmerd) mogelijk te maken.

20

Figuur 2 toont een bovenaanzicht op een raceauto 7 voorzien van een warmtewisselaar 8 overeenkomstig de uitvinding. De warmtewisselaar 8 vormt daarbij, althans een substantieel deel, van een achtervleugel 9 van de raceauto 7. De warmtewisselaar 8 als zodanig heeft daarbij een zeker aërodynamisch ontwerp. De vleugel 9 strekt zich in 25 dwarsrichting uit in een richting die een bepaalde hoek insluit met het horizontale vlak, waardoor tijdens verplaatsing van de raceauto 7 een neerwaartse kracht zal worden uitgeoefend door de warmtewisselaar 8, of althans door de vleugel 9, ten behoeve van een verbeterde wegligging van de raceauto 7. De warmtewisselaar 8 is constructief gelijkend op de in figuur 1 getoonde warmtewisselaar 1. Door dë externe positionering 30 van de warmtewisselaar 8 kan een relatief efficiënte koeling van een motor 10 van de raceauto 7 worden gerealiseerd. De motor 10 wordt daarbij, met name ten behoeve van de verbranding van brandstof in de motor 10, van lucht voorzien via luchtinlaten 11 die lateraal ten opzichte van de motor 10 van de raceauto 7 zijn gepositioneerd. Optioneel 1027646- • * 11 , kan nabij elke luchtinlaat 11, een voorvleugel 12, en/of een stuurcabine 13 van de raceauto 7 een additionele warmtewisselaar (niet weergegeven) worden gepositioneerd.

Figuur 3 toont een perspectivisch detailaanzicht op een formule-1-auto 14 voorzien van 5 meerdere warmtewisselaars 15a, 15b, 15c, 15c volgens de uitvinding. De warmtewisselaars 15a, 15b, 15c, 15d zijn daarbij paarsgewijs geordend en maken integraal deel uit van een achtervleugel 16 van de auto 14. Op deze wijze kan een relatief efficiënte motorkoeling van de formule-1-auto 14 worden gerealiseerd. Verder voordelen van de getoonde constructie zijn reeds in het voorgaande uitvoerig 10 beschreven.

i

Figuur 4 toont een perspectivisch aanzicht op een andere formule-1-auto 17 voorzien | | van meerdere warmtewisselaars 18a, 18b overeenkomstig de uitvinding. De warmtewisselaars 18a, 18b zijn daarbij bevestigd aan weerszijden van een hoge 15 luchtinlaat 19 juist achter een stuurcabine 20 van de auto 17. De warmtewisselaars 18a, 18b kunnen onafhankelijk axiaal worden geroteerd, teneinde een opwaartse en/of neerwaartse druk te kunnen realiseren, hetgeen de wegligging van de auto 17 ten goede komt. Het is daarbij denkbaar dat één warmtewisselaar 18a een zodanige oriëntatie heeft dat een neerwaartse druk wordt gerealiseerd en dat de andere warmtewisselaar 18b 20 gelijktijdig zodanig is georiënteerd dat een opwaartse druk wordt gerealiseerd, teneinde de weglegging van de auto 17 te kunnen optimaliseren bij het nemen van bochten en/of het gefacilieerd kunnen opvangen van een eventuele zijwind. De constructie van de warmtewisselaar 18a, 18b is constructief gelijkend op de in figuur 1 getoonde warmtewisselaar 1. Voordelen van de externe positionering van de warmtewisselaars 25 18a, 18b zijn in het voorgaande reeds uitvoerig beschreven.

Figuur 5 toont een perspectivisch aanzicht op een supersonisch luchtvaartuig 21 voorzien van meerdere warmtewisselaars 22a, 22b overeenkomstig de uitvinding. De warmtewisselaars 22 a, 22b omvatten elk een samenstel van met metaalschuim beklede 30 leidingen voor koeling van in het lucht vaartuig 21 gebruikte warmt eproducerende nevenapparatuur, zoals bijvoorbeeld een airconditioning. Het metaalschuim heeft daarbij de specificaties zoals vermeld in de bij figuur 1 behorende figuurbeschrijving. Daar de warmtewisselaars 22a, 22b worden blootgesteld aan hoge luchtsnelheden (> 331 m/s) is elke warmtewisselaar 22a, 22b voorzien van een weerstandsverhogende 1027646- • 1 12 beschermende coating. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld is elke warmtewisselaar 22a, 22b opgenomen in een star uiteinde van van het luchtvaartuig 21 deel uitmakende vleugels 23. In het getoonde uitvoeringsvoorbeeld zijn de warmtewisselaars 22a, 22b niet ingericht voor koeling van in de vleugels 23 opgenomen turbinemotoren 24. In een . 5 alternatieve uitvoeringsvorm kunnen de warmtewisselaars zijn opgenomen in van de vleugels 23 deel uitmakende vleugelkleppen (niet-weergegeven).

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet is beperkt tot de hier weergegeven en beschreven uitvoeringsvormen, maar dat binnen het kader van de bijgaande conclusies 10 een groot aantal varianten mogelijk zijn, die voor de vakman op dit gebied voor de hand zullen liggen.

1027646-

Claims

1. Warmtewisselaar voor gemotoriseerde vervoermiddelen, omvattende: - ten minste één warmtegeleidende leiding voor doorvoer van een eerste medium, 5 en - een met een uitwendige zijde van de leiding met de leiding verbonden bekleding van een thermisch geleidende, poreuze structuur voor doorvoer van een de leiding omgevend tweede medium, met het kenmerk, dat het aantal poriën per inch (ppi) van de poreuze structuur in 10 hoofdzaak is gelegen tussen 2 en 20, en dat de dikte van de poreuze structuur in hoofdzaak is gelegen tussen 5 en 50 millimeter.

2. Warmtewisselaar volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de thermisch, geleidende structuur wordt gevormd door een metaalschuim. 15

3. Warmtewisselaar volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het metaalschuim is vervaardigd uit ten minste één der volgende materialen: koper, nikkel, messing en aluminium.

4. Warmtewisselaar volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de bekleding ten minste gedeeltelijk is vervaardigd uit een corrosiebestendig metaal.

5. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bekleding is voorzien van een weerstandsverhogende substantie. 25

6. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de draaddikte van de poreuze structuur ten minste in hoofdzaak is gelegen tussen 30 en 500 micrometer. 1 1027646-

7. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hydraulische diameter van de leiding ten minste in hoofdzaak is gelegen tussen 2 en 50 millimeter. * > 'ï

8. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat een naar de leiding toegekeerde zijde van de bekleding ten minste in hoofdzaak volledig thermisch contact maakt met de leiding.

9. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de bekleding onder tussenkomst van een thermisch geleidend middel met de leiding is verbonden.

10. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat 10 de bekleding is opgebouwd uit ten minste in materiaalstrook die helixvormig om de leiding is aangebracht.

11. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar een frame omvat voor het vasthouden van de leiding. 15

12. Warmtewisselaar volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het frame is voorzien van koppelmiddelen voor koppeling van de warmtewisselaar aan het vervoermiddel.

13. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar meerdere onderling gekoppelde leidingen omvat.

14. Warmtewisselaar volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de leidingen op afstand van elkaar zijn gepositioneerd, waarbij tussen de leidingen geleidingsorganen 25 zijn aangebracht voor het sturen van het tweede medium naar dè bekleding.

15. Warmtewisselaar volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar zodanig is vormgegeven, dat de warmtewisselaar is ingericht voor het genereren van een opwaartse en/of neerwaartse druk tijdens doorvoer van het 30 tweede medium door de warmtewisselaar.

16. Gemotoriseerd vervoermiddel voorzien van ten minste één warmtewisselaar volgens een der conclusies 1-15, waarbij de warmtewisselaar ten minste in hoofdzaak buiten het vervoermiddel is gepositioneerd. 1027646- * ¥

17. Vervoermiddel volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar zich in hoofdzaak dwars op de langshartlijn van het vervoermiddel uitstrekt.

18. Vervoermiddel volgens een der conclusies 16 of 17, met het kenmerk, dat de warmtewisselaar zich in hoofdzaak uitstrekt in een richting die een hoek insluit met het horizontale vlak.

19. Vervoermiddel volgens een der conclusies 16-18, met het kenmerk, dat het 10 vervoermiddel ten minste één uitwendig gepositioneerd profiel omvat, welk profiel ten minste gedeeltelijk wordt gevormd door de warmtewisselaar.

20. Vervoermiddel volgens een der conclusies 16-19, met het kenmerk, dat het vervoermiddel één van de volgende vervoermiddelen betreft: een vaartuig, een 15 luchtvaartuig, en een voertuig, in het bijzonder een auto.

21. Warmtewisselaar volgens een der conclusies 1-15 voor gebruik in samenwerking met een gemotoriseerd vervoermiddel, waarbij de warmtewisselaar in hoofdzaak buiten het vervoermiddel is gepositioneerd. 20

22. Gebruik van een warmtewisselaar volgens een der conclusies 1-15 voor het in hoofdzaak buiten een vervoermiddel koelen en/of verwarmen van althans een deel van het vervoermiddel.

23. Werkwijze voor het toepassen van een in een gemotoriseerd vervoermiddel aangebrachte warmtewisselaar volgens een der conclusies 1-15, omvattende de stappen: A) het door de leiding voeren van een eerste medium met een eerste temperatuur, en B) het door de bekleding leiden van een tweede medium met een tweede 30 temperatuur, waarbij de eerste temperatuur en de tweede temperatuur verschillend zijn, met het kenmerk, dat het door de bekleding leiden van het tweede medium overeenkomstig stap B) geschiedt met een stroomsnelheid die ten minste in hoofdzaak is gelegen tussen 30 en 310 meter per seconde. 1027646-