DE102006046061A1

DE102006046061A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102006046061A1
Application number: DE102006046061A
Authority: DE
Inventors: Shigeharu Oyama Ichiyanagi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2007-04-19
Also published as: JP2007093025A

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, dessen Sammelbehälter-Tanks jeweils eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Zwischenplatte und eine Rohr-Verbindungsplatte aufweisen, wobei die Zwischenplatte zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Rohr-Verbindungsplatte angeordnet und an diesen festgelötet ist. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte ist aus einem Lötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf ihren beiden gegenüberliegenden Seiten aufweist. Wenigstens ein nach außen gebeulter Bereich, der sich in der Längsrichtung der Sammelbehälter-Bildungsplatte erstreckt und dessen Öffnung durch die Zwischenplatte verschlossen ist, ist an der Sammelbehälter-Bildungsplatte ausgebildet. Die Rohr-Verbindungsplatte ist aus einem Lötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf ihren beiden gegenüberliegenden Seiten aufweist. Die Zwischenplatte ist aus einem blanken Metallmaterial hergestellt, an dem keine Lötmaterialschicht ausgebildet ist. Nuten, die einen Lötmaterialstrom unterstützen, die an gegenüberliegenden Seiten ausgebildet sind. Alle Platten sind gestapelt und zusammengelötet. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Wärmetauschers, dessen Sammelbehälter-Tanks eine gewünschte Druckfestigkeit haben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und insbesondere einen Wärmetauscher, der vorzugsweise als ein Verdampfer oder ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes, in dem ein überkritisches Kältemittel wie CO₂ (Kohlendioxid) eingesetzt wird, verwendet wird. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wärmetauschers.
Hierin und in den beiliegenden Ansprüchen umfasst der Begriff „Aluminium" auch Aluminiumlegierungen zusätzlich zu reinem Aluminium. Der Begriff „überkritischer Kältekreislauf" bezeichnet einen Kältekreislauf, in dem ein Kältemittel auf der Hochdruckseite sich in einem überkritischen Zustand befindet, d.h. unter einem Druck, der überhalb eines kritischen Druckes liegt, steht. Der Begriff „überkritisches Kältemittel" bezeichnet ein Kältemittel, das in einem überkritischen Kältekreislauf verwendet wird.

Ein herkömmlich bekannter Wärmetauscher zur Verwendung in einem überkritischen Kältekreislauf besitzt ein Paar von Sammelbehälter-Tanks, die beabstandet voneinander angeordnet sind, eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die zwischen den beiden Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind, wobei sie parallel zueinander und beabstandet voneinander angeordnet sind und gegenüber liegende Enden haben, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks verbunden sind, und eine Mehrzahl von Rippen, die in entsprechenden Luftdurchtrittsspalten zwischen benachbarten Wärmetauschern angeordnet sind (siehe Japanische offengelegte Patentanmeldung (kokai) Nr. 2003-314987). Jeder der beiden Sammelbehälter-Tanks umfasst eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Zwischenplatte, eine Rohr-Verbindungsplatte und zwei Endkappen. Die Zwischenplatte ist zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Rohr-Verbindungsplatte angeordnet und mit diesen verlötet. Die Endkappen sind an entsprechenden gegenüber liegenden Endbereichen der gelöteten Platten festgelötet. Ein Strömungsabschnitt mit einem U-förmigen Querschnitt ist an der Sammelbehälter-Bildungsplatte über die gesamte Länge ausgebildet. Die Endkappen verschließen gegenüber liegende Endöffnungen des Strömungsabschnitts. Eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen sind in der Rohr-Verbindungsplatte in einem Bereich, der einem nach außen gebeulten Bereich der Sammelbehälter-Bildungsplatte entspricht, ausgebildet, wobei sie voneinander in der Längsrichtung der Rohr-Verbindungsplatte beabstandet sind. Eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen sind in der Zwischenplatte ausgebildet, um es den entsprechenden Rohreinsetzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatte zu erlauben, mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereichs der Sammelbehälter-Bildungsplatte zu kommunizieren. Gegenüber liegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre sind an den beiden Sammelbehälter-Tanks festgelötet, wobei sie in entsprechende Rohreinsetzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatte der Sammelbehälter-Tanks eingesetzt sind.

Bei dem in der obigen Publikation offenbarten Wärmetauscher sind benachbarte Platten der Sammelbehälter-Tanks durch Oberflächenlöten miteinander verbunden, wodurch das folgende Problem auftritt. Um die erforderliche Lötfestigkeit beim Oberflächenlöten der beiden Platten zu erreichen, müssen die beiden Platten in engem Kontakt mit einander vor dem Lötvorgang stehen. Die Arbeit, um die beiden Platten in engen Kontakt miteinander zu bringen, ist aufwändig. Wenn irgendein Spalt in der Stufe vor dem Löten vorhanden ist, kann in einem zugehörigen Bereich eine Unterbrechung von Lötmaterial nach dem Löten auftreten, was zu einem Fehler bei der Herstellung einer ausreichenden Naht resultiert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das obige Problem zu lösen und einen Wärmetauscher, dessen Sammelbehälter-Tanks einen gewünschten Druckwiderstand besitzen, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben anzugeben. Um diese Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung die folgenden Modi.

1) Ein Wärmetauscher mit: einem Paar von Sammelbehälter-Tanks, die beabstandet voneinander angeordnet sind und jeweils einen Kältemittel-Strömungsabschnitt aufweisen; und einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die zwischen den beiden Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind, wobei sie voneinander in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Tanks beabstandet sind, und die gegenüberliegende Enden haben, welche mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks in einer solchen Weise verbunden sind, dass sie mit den entsprechenden Kältemittel-Strömungsabschnitten kommunizieren; wobei jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Mehrzahl von Platten aufweist, die in Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind; wobei unter den Platten, welche verwendet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks zu bilden, eine von zwei benachbarten Platten aus einem blanken Metallmaterial gebildet ist und die andere Platte aus einem Lötblech hergestellt ist, das eine Lötmaterialschicht auf ihrer einen Seite, welche der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte zugewandt ist, aufweist; eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten auf einer Seite der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte, welche der aus dem Lötblech hergestellten Platte zugewandt ist, ausgebildet sind; und diese beiden Platten unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Lötblechs zusammengelötet sind.
2) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Zwischenplatte und eine Rohr-Verbindungsplatte aufweist, wobei die Zwischenplatte zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Rohr-Verbindungsplatte angeordnet ist und mit diesen verlötet ist; wobei wenigstens ein nach außen gebeulter Bereich an der Sammelbehälter-Bildungsplatte ausgebildet ist, wobei der nach außen gebeulte Bereich sich in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Bildungsplatte erstreckt, eine Öffnung des nach aussen gebeulten Bereichs durch die Zwischenplatte verschlossen ist und der Innenraum des nach aussen gebeulten Bereichs als Kältemittel-Strömungsabschnitt dient; die Sammelbehälter-Bildungsplatte aus einem Lötblech hergestellt ist, welches eine Lötmaterialschicht aus wenigstens seiner einen Seite, welche der Zwischenplatte zugewandt ist, aufweist; die Rohr-Verbindungsplatte aus einem Lötblech hergestellt ist, welche eine Lötmaterialschicht auf ihren beiden gegenüberliegenden Seiten aufweist; die Zwischenplatte aus einem blanken Metallmaterial hergestellt ist, an dem keine Lötmaterialschicht ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten an gegenüberliegenden Seiten der Zwischenplatte ausgebildet sind.
3) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Rohr-Verbindungsplatte in einem Bereich, der dem nach aussen gebeulten Bereich der Sammelbehälter-Bildungsplatte entspricht, ausgebildet sind, wobei sie voneinander entlang einer Längsrichtung der Rohr-Verbindungsplatte beabstandet sind; eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Zwischenplatte ausgebildet sind, um den entsprechenden Rohreinsatzöffnungen der Rohr-verbindungsplatte zu erlauben, mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereichs der Sammelbehälter-Bildungsplatte zu kommunizieren; und gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre an den entsprechenden Rohr-Verbindungsplatten der beiden Sammelbehälter-Tanks festgelötet sind, wobei sie in die entsprechenden Rohreinsatzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatten eingesetzt sind.
4) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten parallel zueinander und in einer solchen Weise ausgebildet sind, dass sie sich in einer Längsrichtung der Platte, welche aus dem blanken Metallmaterial ausgebildet ist, erstrecken.
5) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten von zwei unterschiedlichen Neigungen bezüglich einer Längsrichtung der aus dem blanken Metallmaterial bestehenden Platte in einer sich kreuzenden weise und derart ausgebildet sind, dass die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten mit derselben Neigung parallel zueinander liegen.
6) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine dreieckige Nut ist.
7) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine rechteckige Nut ist.
8) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine runde Nut ist.
9) Ein Wärmetauscher nach Abschnitt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine Öffnungsbreite von 0,2 mm bis 0,8 mm und eine Tiefe von 0,1 bis 0,5 mm besitzt.
10) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, der ein Paar von Sammelbehälter-Tanks, die beabstandet voneinander angeordnet sind und jeweils einen Kältemit tel-Strömungsabschnitt aufweisen, und eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die zwischen den beiden Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind, wobei sie in einer Längsrichtung des Sammelbehälter-Tanks voneinander beabstandet sind und gegenüberliegende Enden haben, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks in einer solchen Weise verbunden sind, dass sie mit den entsprechenden Kältemittel-Strömungsabschnitten kommunizieren, aufweist, wobei jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Mehrzahl von Platten aufweist, die in Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, dass von den Platten, welche verwendet werden, um die Sammelbehälter-Tanks zu bilden, eine von zwei benachbarten Platten aus einem blanken Metallmaterial und die andere Platte aus einem Lötblech, das eine Lötmaterialschicht auf ihrer einen Seite, welche der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte zugewandt ist, aufweist, hergestellt werden; eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten auf einer Seite der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte, welche der aus dem Lötblech hergestellten Platte zugewandt ist, hergestellt werden; und alle Platten in Schichten angeordnet werden und die Platten miteinander verlötet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks auszubilden.
11) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscher, der ein Paar von Sammelbehälter-Tanks, die voneinander beabstandet sind und jeweils einen Kältemittel-Strömungsabschnitt aufweisen, und eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die zwischen den Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind, wobei sie voneinander in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Tanks beabstandet angeordnet sind und gegenüberliegende Enden haben, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks in einer solchen Weise verbunden sind, dass sie mit den entsprechenden Kältemittel-Strömungsabschnitten kommunizieren, aufweist, wobei jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Zwischenplatte und eine Rohrverbindungsplatte aufweist und die Zwischenplatte zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Rohr-Verbindungsplatte angeordnet und mit diesen verlötet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte aus einem Lötblech hergestellt wird, das eine Lötmaterialschicht auf wenigstens ihrer einen Seite, welche der Zwischenplatte zugewandt ist, aufweist; wenigstens ein nach außen gebeulter Bereich an der Sammelbehälter-Bildungsplatte ausgebildet wird, wobei der nach außen gebeulte Bereich sich in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Bildungsplatte erstreckt und eine Öffnung des nach außen gebeulten Bereichs durch die Zwischenplatte verschlossen ist; die Rohr-Verbindungsplatte aus einem Lötblech hergestellt wird, welche eine Lötmaterialschicht auf ihren gegenüberliegenden Seiten aufweist; die Zwischenplatte aus einem blanken Metallmaterial hergestellt wird, an dem keine Lötmaterialschicht ausgebildet ist; eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten an gegenüberliegenden Seiten der Zwischenplatte ausgebildet wird; und die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Zwischenplatte und die Rohr-Verbindungsplatte in Schichten angeordnet werden und die Platten miteinander verlötet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks zu bilden.
12) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Abschnitt 11, das weiterhin die Schritte aufweist, dass eine Mehrzahl von Rohreinsatzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Rohr-verbindungsplatte in einem Bereich, welcher dem nach außen gebeulten Bereich des Sammelbehälter-Bildungsbereich entspricht, ausgebildet werden, wobei die Rohreinsatzöffnungen in einer Längsrichtung der Rohr-Verbindungsplatte beabstandet sind; eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Zwischenplatte ausgebildet werden, um es den entsprechenden Rohreinsatzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatte zu erlauben, mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereichs der Sammelbehälter-Bildungsplatte zu kommunizieren; und gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre in entsprechende Rohreinsatzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatte der beiden Sammelbehälter-Tanks eingesetzt werden und gleichzeitig das Verlöten aller Platten und ein Verlöten der Wärmetauscherrohre und der Rohr-Verbindungsplatten ausgeführt wird.
13) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Abschnitt 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten parallel zueinander und in einer solchen Weise ausgebildet werden, dass sie sich in einer Längsrichtung der Platte, die aus dem reinen Metallmaterial hergestellt ist, erstrecken.
14) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Abschnitt 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten von zwei unterschiedlichen Neigungen bezüglich einer Längsrichtung der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte in einer sich kreuzenden Weise und derart ausgebildet werden, dass die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten von derselben Neigung parallel zueinander liegen.
15) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine dreieckige Nut ist.
16) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine rechteckige Nut ist.
17) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Abschnitt 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine runde Nut ist.
18) Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Abschnitt 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine Öffnungsbreite von 0,2 bis 0,8 mm und eine Tiefe von 0,1 bis 0,5 mm besitzt.

Wenn bei dem Wärmetauscher von Abschnitt 1), unter den Platten, die verwendet werden, um die Sammelbehälter-Tanks zu bilden, die aus dem blanken Metallmaterial hergestellte Platte und die aus dem Lötblech hergestellte Platte, welche nebeneinander liegen, zusammen gelötet werden, strömt geschmolzenes Lötmaterial durch die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten und verteilt sich über die gesamte dazwischen liegende Fläche. Dies verhindert das Auftreten einer Unterbrechung von Lötmaterial an der Schnittstelle bzw. dem Übergangsbereich zwischen den beiden Platten. Somit sind die beiden Platten nach dem Lötvorgang vollständig durch Oberflächenlöten miteinander verbunden, so dass die erforderliche Lötfestigkeit erreicht wird. Daher können die Sammelbehälter-Tanks den gewünschten Druckwiderstand zeigen.

Wenn bei dem Wärmetauscher von Abschnitt 2), die drei Platten, welche verwendet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks zu bilden, zusammen gelötet werden, strömt ein geschmolzenes Lötmaterial durch die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten und verteilt sich über den gesamten Übergangsbereich zwischen der Zwischenplatte und der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Rohr-Verbindungsplatte. Dies verhindert das Auftreten einer Unterbrechung von Lötmaterial in dem Übergangsbereich zwischen der Zwischenplatte und der Sammelbehälter-Bildungsplatte und in dem Zwischenraum zwischen der Zwischenplatte und der Rohr-Verbindungsplatte. Somit sind nach dem Lötvorgang die drei Platten vollständig durch Oberflächenlöten miteinander verbunden, so dass die erforderlich Lötfestigkeit erreicht wird. Daher können die Sammelbehälter-Tanks den gewünschten Druckwiderstand bieten.

Gemäß dem Wärmetauscher von Abschnitt 4) sind die Verbindungen zwischen den Platten entlang der Längsrichtung der Platten länglich, wodurch der Widerstand gegen einen Druck, der in der Stapelrichtung der Platten erzeugt wird, wenn ein Kältemittel in dem Kältemittel-Strömungsabschnitt strömt, erhöht wird.

Gemäß dem Wärmetauscher von Abschnitt 5) erhält selbst ein kleiner Verbindungsbereich zwischen den Platten eine hohe Verbindungsfestigkeit. In dem Wärmetauscher von Abschnitt 3) beispielsweise sind die Verbindungsöffnungen in der Zwischenplatte ausgebildet. Entsprechend ist ein Bereich der Zwischenplatte zwischen den benachbarten Verbindungsöffnungen in dem Verbindungsbereich zwischen denselben und in einem entsprechenden Bereich der Sammelbehälter-Bildungsplatte und in einem Verbindungsbereich derselben und einem entsprechenden Bereich der Rohr-Verbindungsplatte klein, aber die zugehörige Verbindungsfestigkeit kann hoch sein, wodurch der Widerstand, der einem Druck entgegen gesetzt wird, der in einer Stapelrichtung der Platte erzeugt wird, erhöht wird.

Ein strukturelles Merkmal des Wärmetauschers von Abschnitt 6) erlaubt eine relativ einfache Bildung der den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten.

Ein strukturelles Merkmal des Wärmetauschers von Abschnitt 7) erlaubt es, dass eine relativ große Menge von Lötmaterial in die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten strömen kann. So werden die Bedingungen für den Verbindungsvorgang stabilisiert.

Ein strukturelles Merkmal des Wärmetausches von Abschnitt 8) erlaubt einen relativ weichen Strom von Lötmaterial in die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten. So verteilt sich das Lötmaterial leicht über den gesamten Zwischenbereich zwischen den Platten und werden die Bedingungen für den Verbindungsvorgang stabilisiert.

Ein strukturelles Merkmal des Wärmetauschers von Abschnitt 9) gewährleistet die Effekte, die oben in Beziehung auf den Wärmetauscher von Abschnitt 1) oder 2) erwähnt sind.

Gemäß dem verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers von Abschnitt 10), wenn von den Platten, welche verwendet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks zu bilden, die aus dem reinen Metallmaterial hergestellte Platte und die aus dem Lötblech hergestellte Platte, die nebeneinander liegen, zusammen gelötet werden, fließt ein geschmolzenes Lötmaterial durch die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten und verteilt sich über den gesamten dazwischen liegenden Übergangsbereich. Dies verhindert das Auftreten von Unterbrechungen in dem Lötmaterial in dem Übergangsbereich zwischen den beiden Platten. Somit sind die beiden Platten nach dem Lötvorgang völlig durch Oberflächenlöten, so dass die erforderliche Lötfestigkeit erreicht wird. Daher können die Tanks den gewünschten Druckwiderstand bieten.

Wenn bei dem Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Abschnitt 11), die drei Platten, die verwendet werden, um die Sammelbehälter-Tanks zu bilden, zusammen gelötet werden, fließt ein geschmolzenes Lötmaterial durch die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten und verteilt sich über die gesamte Zwischenfläche zwischen der Zwischenplatte und der Sammelbehälter-Bildungsplatte und über den gesamten Übergangsbereich zwischen der Zwi schenplatte und der Rohr-Verbindungsplatte. Dies verhindert das Auftreten einer Unterbrechung in dem Lötmaterial in dem Übergangsbereich zwischen der Zwischenplatte und der Sammelbehälter-Bildungsplatte und in dem Zwischenbereich zwischen der Zwischenplatte und der Rohr-Verbindungsplatte. Somit sind die drei Platten nach dem Lötvorgang vollständig durch Oberflächenlöten miteinander verbunden, so dass die erforderliche Lötfestigkeit erreicht wird. Damit können die Sammelbehälter-Tanks den gewünschten Druckwiderstand bieten.

Das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers von Abschnitt 13) bringt einen Effekt ähnlich dem, der oben in Verbindung mit dem Wärmetauscher von Abschnitt 4) erwähnt ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers von Abschnitt 14) bringt einen Effekt, der ähnlich zu dem ist, der oben in Verbindung mit dem Wärmetauscher von Abschnitt 5) erwähnt ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers von Abschnitt 15) bringt einen Effekt, der ähnlich zu dem ist, der oben in Verbindung mit dem Wärmetauscher von Abschnitt 6) erwähnt ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers von Abschnitt 16) bringt einen Effekt, der ähnlich zu dem ist, der oben in Verbindung mit dem Wärmetauscher von Abschnitt 7) erwähnt ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers von Abschnitt 17) bringt einen Effekt, der ähnlich zu dem ist, der oben in Verbindung mit dem Wärmetauscher von Abschnitt 8) erwähnt ist.

Das Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers von Abschnitt 18) gewährleistet die Effekte, die oben in Verbindung mit dem Wärmetauscher von Abschnitt 10) oder 11) erwähnt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Teilansicht, die den Gesamtaufbau eines Verdampfers zeigt, welcher einen Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 ist eine vertikale Teilschnittansicht, die den Verdampfer von 1 zeigt, wenn dieser von hinten nach vorne betrachtet wird;
3 ist eine Teilschnittansicht entlang der Linie A-A von der 2;
4 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie B-B in der 2;
5 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die einen rechten Endbereich eines oberen Sammelbehälter-Tanks des Verdampfers von der 1 zeigt;
6 ist eine vergrößerte Teilschnittansicht entlang der Linie C-C in der 2;
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Arbeitsschritt zeigt, bei welchem der obere Sammelbehälter-Tank bei der Herstellung des Verdampfers von der 1 zusammengebaut wird;
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die den Arbeitsschritt zeigt, bei welchem der untere Sammelbehälter-Tank bei der Herstellung des Verdampfers von der 1 zusammengebaut wird;
9A bis 9C sind vergrößerte Schnittansichten, die wesentliche Bereiche von Zwischenplatten der oberen und unteren Sammelbehälter-Tank des Verdampfers von der 1 zeigen;
10 ist eine Ansicht, die den Kältemittelstrom in dem Verdampfer von der 1 zeigt;
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine modifizierte Zwischenplatte des oberen Sammelbehälter-Tanks zeigt; und
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine modifizierte Zwischenplatte des unteren Sammelbehälter-Tanks zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als nächstes im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Diese Ausführungsform wird implementiert, indem ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verdampfer für einen überkritischen Kältekreislauf zum Einsatz kommt.
In der nachfolgenden Beschreibung werden die Oberseite, die Unterseite, die linke Seite und die rechte Seite der 1 und 2 als „oben", „unten", „links" und „rechts" jeweils bezeichnet werden. Weiterhin wird die stromabwärtige Seite des Luftstroms (der durch einen Pfeil X in den 1 und 10 dargestellt ist) durch Luftdurchtrittsspalte zwischen benachbarten Wärmetauscherrohren als die „Vorderseite" und die gegenüber liegende Seite als die „Rückseite" bezeichnet werden.
Die 1 bis 3 zeigen den Gesamtaufbau. des Verdampfers, bei welchem die vorliegende Erfindung zum Einsatz kommt. Die 4 bis 6 zeigen wesentliche Bereiche des Verdampfers der 1. Die 7 bis 9 zeigen Arbeitsschritte, bei welchen die oberen und. unteren Sam melbehälter-Tanks im Rahmen der Herstellung des Verdampfers von der 1 zusammengebaut werden. Die 10 zeigt den Kältemittelstrom in dem Verdampfer von der 1.
Bezugnehmend auf die 1 bis 3 besitzt ein Verdampfer 1 für den Einsatz in überkritischen Kältekreisläufen, in denen ein überkritisches Kältemittel wie beispielsweise CO₂ verwendet wird, zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3, die sich in der Richtung von links nach rechts erstrecken und beabstandet voneinander in der vertikalen Richtung angeordnet sind, eine Mehrzahl von flachen Wärmetauscherrohren 4, die zwischen den Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 angeordnet sind, wobei sie parallel zueinander und beabstandet voneinander in der Richtung von links nach rechts angeordnet sind, eine Mehrzahl von gewellten Rippen 5, die in entsprechenden Luftdurchtrittsspalten zwischen benachbarten Wärmetauscherrohren 4 und außerhalb der am weitesten links und am weitesten rechts liegenden Wärmetauscherrohre 4 angeordnet und jeweils an den benachbarten Wärmetauscherrohren 4 oder an den am weitesten links oder am weitesten rechts liegenden Wärmetauscherrohren 4 festgelötet sind, und Seitenplatten 6 aus Aluminium, die außerhalb von den am weitesten links und am weitesten rechts liegenden gewellten Rippen 5 angeordnet und an diesen festgelötet sind.
Der obere Sammelbehälter-Tank 2 besitzt eine Sammelbehälter-Bildungsplatte 8, eine Rohr-Verbindungsplatte 9 und eine Zwischenplatte 10. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 ist aus einem Lötblech, welches an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten eine Lötmaterialschicht aufweist, und in der vorliegenden Ausführungsform aus einem Aluminiumlötblech hergestellt. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 ist in der vertikalen Richtung außerhalb, d.h. an der Oberseite des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 angeordnet. Die Rohr-Verbindungsplatte 9 ist aus einem Lötblech, das eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, und in der vorliegenden Erfindung aus einem Aluminiumlötblech hergestellt. Die Rohr-Verbindungsplatte 9 ist vertikal innerhalb, d.h. an der Unterseite des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 angeordnet. Die Zwischenplatte 10 besteht aus einem blanken Metallmaterial, in dem vorliegenden Fall aus einem blanken Aluminiummaterial. Die Zwischenplatte 10 ist zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 und der Rohr-Verbindungsplatte 9 angeordnet und an diesen festgelötet.
Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 hat einen rechten Bereich und einen linken Bereich, die mit zwei nach außen gebeulten Bereichen 12A und 12B und zwei nach außen gebeulten Bereichen 12C und 12D jeweils versehen sind. Die nach außen gebeulten Bereiche 12A bis 12D erstrecken sich in der Richtung von links nach rechts. Die nach außen gebeulten Bereiche 12A und 12C sind von den nach außen gebeulten Bereichen 12C und 12D in der Richtung von vorne nach hinten beabstandet. In der vorliegenden Erfindung wird der rechte vorde re Bereich der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 als der „erste nach außen gebeulte Bereich", der nach außen gebeulte Bereich 12B in dem rechten hinteren Bereich als der „zweite nach außen gebeulte Bereich", der nach außen gebeulte Bereich 12C in dem linken vorderen Bereich als der „dritte nach außen gebeulte Bereich" und der nach außen gebeulte Bereich 12D in dem linken hinteren Bereich als der „vierte nach außen gebeulte Bereich" bezeichnet. Die nach außen gebeulten Bereiche 12A bis 12D haben jeweils Öffnungen, die nach unten weisen und durch die Zwischenplatte 10 geschlossen sind. Die nach außen gebeulten Bereiche 12A bis 12D haben die gleiche Beulenhöhe, Beulenlänge und Beulenbreite. Der Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereichs 12A und der Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereichs 12B dienen als Kältemittelmittel-Strömungsabschnitte 100 bzw. 101, deren linke und rechte Enden verschlossen sind und durch welche ein Kältemittel in der Richtung von links nach rechts strömt. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 ist durch einen Pressvorgang aus einem Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf jeder ihrer gegenüber liegenden Seiten aufweist, hergestellt.
Die Rohr-Verbindungsplatte 9 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 besitzt einen Unterseiten-Abdeckungsbereich 13 und zwei Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 14. Der Unterseiten-Abdeckungsbereich 13 deckt eine vertikal innere Oberfläche ab, in der vorliegenden Ausführungsform eine Unterseite der Zwischenplatte 10. Die Seitenflächen- Abdeckungsbereiche 14 sind integral mit den entsprechenden vorderen und hinteren Enden des Unterseiten-Abdeckungsbereiches 13 in einer nach oben vorstehenden Weise ausgebildet und decken die entsprechenden vorderen und hinteren Endflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 und der Zwischenplatte 10 ab, wobei sie das Niveau der in vertikaler Richtung äußeren Fläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 erreichen. Der Unterseiten-Abdeckungsbereich 13 ist an der Unterseite der Zwischenplatte 10 festgelötet. Die Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 14 sind an den entsprechenden vorderen und hinteren Endflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 und der Zwischenplatte 10 festgelötet. Eine Mehrzahl von Eingriffsbereichen 16 ist integral mit den oberen Enden der Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 14 ausgebildet, wobei sie voneinander in der Richtung von links nach rechts beabstandet sind. Die Eingriffsbereiche 16 stehen mit der in vertikaler Richtung äußeren Fläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 in Verbindung und sind an dieser festgelötet.
Vordere und hintere Hälftenabschnitte des Unterseiten-Abdeckungsbereiches 13 der Rohr-Verbindungsplatte 9 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 sind jeweils mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 15 in der Form von Durchgangsöffnungen, die in der Richtung von vorne nach hinten länglich und voneinander in der Richtung von links nach rechts beabstandet sind, versehen. Die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem vorderen rechten Hälftenabschnitt sind in dem Links-nach-Rechts-Bereich des ersten nach au ßen gebeulten Bereiches 12A der Sammelbehälter-Bildungsplatte ausgebildet; die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem hinteren rechten Hälftenabschnitt sind innerhalb des Links-nach-Rechts-Bereiches des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 12B ausgebildet; die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem vorderen linken Hälftenabschnitt sind innerhalb des Links-nach-Rechts-Bereiches des dritten nach außen gebeulten Bereiches 12C ausgebildet; und die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem rechten hinteren Hälftenabschnitt sind innerhalb des Links-nach-Rechts-Bereiches des vierten nach außen gebeulten Bereiches 12D ausgebildet. Die Rohreinsetzöffnungen 15 haben eine Länge, die etwas länger als die Breite der nach außen gebeulten Bereiche 12A bis 12D in der Richtung von vorne nach hinten sind und haben vordere und hintere Endbereiche, die nach außen über die vorderen und hinteren Enden der entsprechenden nach außen gebeulten Bereiche 12A bis 12D jeweils vorstehen (siehe 3). Die Rohr-Verbindungsplatte 9 ist aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf jeder ihrer gegenüber liegenden Seiten aufweist, durch einen Pressprozess hergestellt.
Die Zwischenplatte 10 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 hat eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen 17, die sich durch ihre Dicke erstrecken, an Positionen, welche den Rohreinsetzöffnungen 15 der Rohr-Verbindungsplatte 9 entsprechen, plaziert sind und die gleiche Anzahl wie die Rohreinsetzöffnungen 15 haben, um es den Rohreinsetzöffnungen 15 zu erlauben, mit den relevanten nach außen ge beulten Bereichen 12A bis 12D der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 durch sie in Verbindung zu stehen. Die Verbindungsöffnungen 17 sind wesentlich größer als die Rohreinsetzöffnungen 15. Die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem vorderen rechten Hälftenabschnitt der Rohr-Verbindungsplatte 9 stehen mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 12A durch die Verbindungsöffnungen 17 in dem vorderen rechten Hälftenabschnitt der Zwischenplatte 10 in Verbindung. Die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem hinteren rechten Hälftenabschnitt der Rohr-Verbindungsplatte 9 stehen mit dem Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 12B durch die Verbindungsöffnungen 17 in dem hinteren rechten Hälftenabschnitt der Zwischenplatte 10 in Verbindung. Die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem vorderen linken Hälftenabschnitt der Rohr-Verbindungsplatte 9 stehen mit dem Innenraum des dritten nach außen gebeulten Bereiches 12C durch die Verbindungsöffnungen 17 in dem vorderen linken Hälftenabschnitt der Zwischenplatte 10 in Verbindung. Die Rohreinsetzöffnungen 15 in dem hinteren linken Hälftenabschnitt der Rohr-Verbindungsplatte 9 stehen mit dem Innenraum des vierten nach außen gebeulten Bereiches 12D durch die Verbindungsöffnungen 17 in dem hinteren linken Hälftenabschnitt der Zwischenplatte 10 in Verbindung.
In der Zwischenplatte 10 kommunizieren die Verbindungsöffnungen 17, welche mit dem dritten nach außen gebeulten Bereich 12C in Verbindung stehen, mit den entsprechenden Verbindungsöffnungen 17, welche mit dem vierten nach au ßen gebeulten Bereich 12D in Verbindung stehen, über Kältemittel-Richtungswechsel-Verbindungsbereiche 18. Die Kältemittel-Richtungswechsel-Verbindungsbereiche 18 werden hergestellt, indem Abschnitte zwischen benachbarten vorderen und hinteren Verbindungsöffnungen 17 in der Zwischenplatte 10 abgeschnitten werden. So stehen der Innenraum des dritten nach außen gebeulten Bereiches 12C und der Innenraum des vierten nach außen gebeulten Bereiches 12D miteinander in Verbindung (siehe 4). Alle Verbindungsöffnungen 17, welche mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 12A in Verbindung stehen, sowie alle Verbindungsöffnungen 17, welche mit dem Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 12B in Verbindung stehen, kommunizieren miteinander über Verbindungsbereiche 19 (siehe 4). Die Verbindungsbereiche 19 werden hergestellt, indem in der Richtung von vorne nach hinten zentrale Bereiche zwischen benachbarten linken und rechten Verbindungsöffnungen 17 in der Zwischenplatte 10 weggeschnitten werden. Alle Verbindungsöffnungen 17, die mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 12A in Verbindung stehen, und alle die Verbindungsbereiche 19, welche die Kommunikation zwischen den Verbindungsöffnungen 17 etablieren, bilden in der Zwischenplatte 10 einen Kältemittel-Strömungsabschnitt 102, der mit dem Kältemittel-Strömungsabschnitt 100 in dem ersten nach außen gebeulten Bereich 12A der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 in Verbindung steht und durch den das Kältemittel in der Richtung von links nach rechts strömt. In ähnlicher Weise bilden alle die Verbindungs öffnungen 17, welche mit dem Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 12B in Verbindung stehen, und alle die Verbindungsbereiche 19, welche die Kommunikation zwischen den Verbindungsöffnungen 17 etablieren, in der Zwischenplatte 10 einen Kältemittel-Strömungsabschnitt 103, der mit dem Kältemittel-Strömungsabschnitt 101 in dem zweiten nach außen gebeulten Bereich 12B der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 in Verbindung steht und durch welche das Kältemittel in der Richtung von links nach rechts strömt. Die Zwischenplatte 10 ist aus einem blanken Aluminiummaterial durch einen Pressprozess hergestellt.
Obwohl es in den 2 und 3 nicht dargestellt ist, sind den Lötmaterialfluss unterstützende Nuten über die gesamten oberen und unteren Flächen der Zwischenplatte 10 ausgebildet. Alle die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten, die an der Oberseite der Zwischenplatte 10 ausgebildet sind, sind mit einem Lötmaterial gefüllt, welches aus der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 während des Lötens heraus schmilzt und dann verfestigt wird. Entsprechend sind die Oberseite der Zwischenplatte 10 und die Unterseite der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 vollständig ohne Unterbrechnungen des Lötmaterials zusammen gelötet. In ähnlicher Weise sind alle den Lötmaterialfluss unterstützende Nuten, welche an der Unterseite der Zwischenplatte 10 ausgebildet sind, mit einem Lötmaterial gefüllt, welches aus der Rohr-Verbindungsplatte 9 während des Lötens heraus schmilzt und dann verfestigt wird. Ent sprechend sind die Unterseite der Zwischenplatte 10 und die Oberseite der Rohr-Verbindungsplatte 9 vollständig zusammen gelötet, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Lötmaterials kommt.
Wie es in den 4 und 5 gezeigt ist, sind die drei Platten 8, 9 und 10 an ihren rechten Enden mit zwei nach rechts gerichteten Vorsprüngen 8a, 9a und 10a jeweils versehen, die in der Richtung von vorne nach hinten beabstandet sind. Die Zwischenplatte 10 hat Ausschnitte 21A und 21B, die von den entsprechenden rechten Enden der vorderen und hinteren, nach rechts gerichteten Vorsprüngen 10a zu den entsprechenden am weitesten rechts liegenden Verbindungsöffnungen 17 ragen. Diese Ausschnitte 21A und 21B bilden in dem oberen Sammelbehälter-Tank 2 einen Kältemittel-Einlass 22, der mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 12A in Verbindung steht, und einen Kältemittel-Auslass 23, der mit dem Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 12B in Verbindung steht. Ein Kältemittel-Einlass-Auslass-Element 24 ist an dem oberen Sammelbehälter-Tank 2 unter Verwendung eines Lötbleches, das auf jeder seiner gegenüber liegenden Seiten eine Lötmaterialschicht aufweist, in der vorliegenden Erfindung eines Aluminiumlötbleches 27 festgelötet, wobei es an den beiden nach rechts gerichteten Vorsprüngen 8a, 9a und 10a der drei Platten 8, 9, 10 jeweils angebracht wird. Das Kältemittel-Einlass-Auslass-Element 24 hat einen Kältemittel-Einströmkanal 25, der mit dem Kältemittel-Einlass 22 in Verbindung steht, und einen Kältemittel-Ausströmkanal 26, der mit dem Kältemittel-Auslass 23 in Verbindung steht. Das Kältemittel-Einlass-Auslass-Element 24 ist aus einem blanken Metallmaterial, in der vorliegenden Erfindung aus einem blanken Aluminiummaterial hergestellt.
Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst der untere Sammelbehälter-Tank 3 eine Sammelbehälter-Bildungsplatte 31, eine Rohr-Verbindungsplatte 32 und eine Zwischenplatte 33. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 ist aus einem Lötblech, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Seiten aufweist, in der vorliegenden Ausführungsform aus einem Aluminiumlötblech hergestellt. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 ist in vertikaler Richtung an der Außenseite, d.h. an der Unterseite des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 angeordnet. Die Rohr-Verbindungsplatte 32 ist aus einem Lötblech, das eine Lötmaterialschicht auf jeder ihrer gegenüber liegenden Seiten aufweist, in der vorliegenden Ausführungsform aus einem Aluminiumlötblech hergestellt. Die Rohr-Verbindungsplatte 32 ist in vertikaler Richtung innerhalb, d.h. an der Oberseite des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 angeordnet. Die Zwischenplatte 33 ist aus einem blanken Metallmaterial, in der vorliegenden Ausführungsform aus einem blanken Aluminiummaterial hergestellt. Die Zwischenplatte 33 ist zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 und der Rohr-Verbindungsplatte 32 angeordnet und an dieser festgelötet.
Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 hat zwei nach außen gebeulte Bereiche 34A und 34B, die sich von einem rechten Endbereich von ihm zu einem linken Endbereich von ihm erstrecken und in der Richtung von vorne nach hinten beabstandet sind. Der nach außen gebeulte Bereich 34A liegt sowohl dem ersten, als auch dem dritten nach außen gebeulten Bereich 12A und 12C gegenüber. Der nach außen gebeulte Bereich 34B liegt sowohl dem zweiten als auch dem vierten gebeulten Bereich 12B und 12D gegenüber. Die nach außen gebeulten Bereiche 34A bis 34D besitzen die gleichen Beulenhöhe, Beulenlänge und Beulenbreite.
Der Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches 34A und der Innenraum des nach außen gebeulten Bereiches 34B dienen als Kältemittel-Strömungsabschnitte 104 bzw. 105, deren linke und rechte Enden geschlossen sind und durch die ein Kältemittel in der Richtung von links nach rechts strömt. Die Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 ist durch einen Pressprozess aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, hergestellt.
Die Rohr-Verbindungsplatte 32 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 besitzt einen Oberseiten-Abdeckungsbereich 35 und zwei Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 36. Der Oberseiten-Abdeckungsbereich 35 deckt eine vertikal innere Fläche, in der vorliegenden Ausführungsform eine obere Fläche oder Oberseite der Zwischenplatte 33 ab. Die Seitenflä chen-Abdeckungsbereiche 36 sind integral mit den entsprechenden vorderen und hinteren Enden des Oberseiten-Abdeckungsbereiches 35 in einer nach unten vorstehenden Weise ausgebildet und decken die entsprechenden vorderen und hinteren Endflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 und der Zwischenplatte 33 ab, wobei sie das Niveau der vertikal äußeren Fläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 erreichen. Der Oberseiten-Abdeckungsbereich 35 ist an der Oberseite der Zwischenplatte 33 festgelötet. Die Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 36 sind an den entsprechenden vorderen und hinteren Endflächen der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 und der Zwischenplatte 33 festgelötet. Eine Mehrzahl von Eingriffsbereichen 37 sind integral mit den unteren Enden der Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 36 ausgebildet, wobei sie voneinander in der Richtung von links nach rechts beabstandet sind. Die Eingriffsbereiche 37 stehen mit der in vertikaler Richtung äußeren Fläche der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 in Eingriff und sind an dieser festgelötet.
Vordere und hintere Hälftenabschnitte des Oberseiten-Abdeckungsbereiches 35 der Rohr-Verbindungsplatte 32 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 sind jeweils mit einer Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 38 in der Form von Durchgangsöffnungen, welche in der Richtung von vorne nach hinten länglich ausgebildet und voneinander in der Richtung von links nach rechts beabstandet sind. Die Rohreinsetzöffnungen 38 in dem vorderen Hälftenabschnitt sind innerhalb des Links-nach-Rechts-Bereiches des vorde ren nach außen gebeulten Bereiches 34A der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 ausgebildet. Die Rohreinsetzöffnungen 38 in dem hinteren Hälftenabschnitt sind innerhalb des Links-nach-Rechts-Bereiches des hinteren nach außen gebeulten Bereiches 34B ausgebildet. Die Rohreinsetzöffnungen 38 haben eine Länge, die etwas länger als die Breite in der Richtung von vorne nach hinten der nach außen gebeulten Bereiche 34A und 34B ist und haben vordere und hintere Endabschnitte, die nach außen über die vorderen bzw. hinteren Enden der entsprechenden nach außen gebeulten Bereiche 34A und 34B vorstehen (siehe 3 und 6). Die Rohr-Verbindungsplatte 32 ist durch einen Pressprozess aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, hergestellt.
Die Rohr-Verbindungsplatte 32 hat eine Mehrzahl von Drainage-Führungen 40, die voneinander in der Richtung von links nach rechts beabstandet sind. In dem dargestellten Beispiel sind die Drainage-Führungen 40 an Positionen ausgebildet, welche Positionen, die zwischen den benachbarten linken und rechten Wärmetauscherrohren 4 liegen, und Positionen, die zwischen dem am weitesten links und dem am weitesten rechts liegenden Wärmetauscherrohre 4 und den entsprechenden Seitenplatten 6 liegen, entsprechen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Drainage-Führungen 40 können sich mit den Wärmetauscherrohren 4 in der Position von links nach rechts decken. Die Drainage-Führungen 40 wer den durch entsprechende Ausschnittbereiche 41 implementiert. Die Ausschnittbereiche 41 werden gebildet, indem Schnitte in den vorderen und hinteren Eckenbereichen der Rohr-Verbindungsplatte 32, die durch den Oberseiten-Abdeckungsbereich 35 und die vorderen und hinteren Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 36 gebildet werden, hergestellt werden. Die Ausschnittbereiche 41 und die Zwischenplatte 33 definieren Nuten. Die Ausschnittbereiche 41 sind nach innen in Bezug auf die Richtung von vorne nach hinten an dem Oberseiten-Abdeckungsbereich 35 spitz und nach unten an den Seitenflächen-Abdeckungsbereichen 36 spitz.
Die Zwischenplatte 33 hat eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen 42, die sich durch ihre Dicke erstrecken und an Positionen plaziert sind, die den Rohreinsetzöffnungen 38 der Rohr-Verbindungsplatte 32 entsprechen und die gleiche Anzahl wie die Rohreinsetzöffnungen 38 haben, um es den Rohreinsetzöffnungen 38 zu erlauben, mit den relevanten nach außen gebeulten Bereichen 34A und 34B der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 durch sie in Verbindung zu stehen. Die Verbindungsöffnungen 42 sind wesentlich größer als die Rohreinsetzöffnungen 38. Die Rohreinsetzöffnungen 38 in dem vorderen Hälftenabschnitt der Rohr-Verbindungsplatte 32 stehen mit dem Innenraum des vorderen nach außen gebeulten Bereichs 34A durch die Verbindungsöffnungen 42 in dem vorderen Hälftenabschnitt der Zwischenplatte 33 in Verbindung. Die Rohreinsetzöffnungen 38 in dem hinteren Hälftenabschnitt der Rohr-Verbindungsplatte 32 stehen mit dem Innenraum des hinteren nach außen gebeulten Bereiches 34B durch die Verbindungsöffnungen 42 in dem hinteren Hälftenabschnitt der Zwischenplatte 33 in Verbindung. In der Zwischenplatte 33 kommunizieren alle die Verbindungsöffnungen 42, welche mit dem Innenraum des vorderen nach außen gebeulten Bereiches 34A in Verbindung stehen, wie auch alle Verbindungsöffnungen 42, welche mit dem Innenraum des hinteren nach außen gebeulten Bereiches 34B in Verbindung stehen, miteinander durch Kommunikationsbereiche 43 (siehe 6). Die Kommunikationsbereiche 43 werden gebildet, indem Bereiche zwischen benachbarten linken und rechten Verbindungsöffnungen 42 in der Zwischenplatte 33 weggeschnitten werden. Alle die Verbindungsöffnungen 42, welche mit dem Innenraum des vorderen nach außen gebeulten Bereiches 34A in Verbindung stehen, und alle Verbindungsbereiche 43, welche die Verbindung zwischen den Verbindungsöffnungen 42 herstellen, bilden in der Zwischenplatte 33 einen Kältemittel-Strömungsabschnitt 106, der mit dem Kältemittel-Strömungsabschnitt 104 in dem vorderen nach außen gebeulten Bereich 34A der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 in Verbindung steht und durch welchen ein Kältemittel in der Richtung von links nach rechts strömt. In ähnlicher Weise bilden alle Verbindungsöffnungen 42, die mit dem Innenraum des hinteren nach außen gebeulten Bereiches 34B in Verbindung stehen, und alle die Verbindungsbereiche 43, welche die Verbindung zwischen den Verbindungsöffnungen 42 herstellen, in der Zwischenplatte 33 einen Kältemittel-Strömungsabschnitt 107, der mit dem Kältemittel-Strömungsabschnitt 105 in dem hinteren nach außen gebeulten Bereich 34B der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 in Verbindung steht und durch welchen ein Kältemittel in der Richtung von links nach rechts strömt. Die Zwischenplatte 33 ist aus einem blanken Aluminiummaterial durch einen Pressprozess hergestellt.
Obwohl es in den 2 und 3 nicht dargestellt ist, sind eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten an den gesamten oberen und unteren Flächen der Zwischenplatte 33 ausgebildet. Alle die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten, welche an der Oberseite der Zwischenplatte 33 ausgebildet sind, sind mit einem Lötmaterial gefüllt, welches aus der Rohr-Verbindungsplatte 32 während des Lötens ausschmelzt und dann verfestigt wird. Entsprechend sind die Oberseite der Zwischenplatte 33 und die Unterseite der Rohr-Verbindungsplatte 32 vollständig zusammen gelötet, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Lötmaterials kommt. In ähnlicher Weise sind alle die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten, welche in der Unterseite der Zwischenplatte 33 ausgebildet sind, mit einem Lötmaterial gefüllt, welches aus der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 während des Lötens ausschmilzt und dann verfestigt wird. Entsprechend sind die Unterseite der Zwischenplatte 33 und die Oberseite der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 vollständig zusammen gelötet, ohne dass es zu einer Unterbrechung des Lötmaterials kommt.
Der untere Sammelbehälter-Tank 3 hat eine Mehrzahl von Drainage-Öffnungen 44, 45 und 46, die in der Rohr-Verbindungsplatte 32, der Zwischenplatte 33 und der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 in einem Bereich zwischen den benachbarten vorderen und hinteren Rohreinsetzöffnungen 31, in einem Bereich zwischen den benachbarten vorderen und hinteren Verbindungsöffnungen 42 und in einem Bereich zwischen den vorderen und hinteren nach außen gebeulten Bereichen 34A und 34B jeweils ausgebildet sind, wobei sie voneinander in der Richtung von links nach rechts beabstandet sind und in vertikaler Richtung übereinander liegen, wodurch entsprechend Durchgangsöffnungen gebildet werden. Die Drainage-Öffnungen 44, 45 und 46 sind an Positionen ausgebildet, welche Positionen, die zwischen den benachbarten linken und rechten Wärmetauscherrohren 4 liegen, und Positionen, die zwischen dem am weitesten links und dem am weitesten rechts liegenden Wärmetauscherrohren 4 und der entsprechenden Seitenplatte 6 liegen, entsprechen.
Das Wärmetauscherrohr 4 besteht aus einem blanken Metallmaterial, in der vorliegenden Ausführungsform einem Aluminium-Strangussteil, und ist in der Form eines flachen Rohrs, welches eine längliche Breite von vorne nach hinten besitzt. Das Wärmetauscherrohr 4 hat in seinem Inneren eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 4a, die sich in einer Längsrichtung von ihm erstrecken und parallel angeordnet sind (siehe 4 und 6). Die Wärmetauscherrohre 4 sind an den Rohr-Verbindungsplatten 9 und 32 der Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Rohr-Verbindungsplatten 9 und 32 festgelötet, wobei ihre gegenüber liegenden Enden in die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 15 und 38 der Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 eingesetzt sind. Gegenüber liegende Enden der Wärmetauscherrohre 4 sind in die entsprechenden Verbindungsöffnungen 17 und 42 der Zwischenplatten 10 und 32 bis zu einer mittleren Tiefe von diesen eingesetzt und innerhalb der entsprechenden Kältemittel-Strömungsabschnitte 102, 103, 106 und 107 positioniert (siehe 3). Zwischen den Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 sind eine Mehrzahl von, in der vorliegenden Ausführungsform zwei, Wärmetauscherrohrgruppen 4A in Reihen, die in der Richtung von vorne nach hinten beabstandet sind, angeordnet. Jede Wärmetauscherrohrgruppe 4A besteht aus einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren 4, die parallel und mit Abstand zueinander in der Richtung von links nach rechts angeordnet sind. Die Wärmetauscherrohre 4, die in der rechten Hälfte der vorderen Wärmetauscherrohrgruppe 4A positioniert sind, haben obere und untere Enden, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 verbunden sind, so dass sie mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 12A und dem Innenraum des vorderen nach außen gebeulten Bereiches 34A in Verbindung stehen. Die Wärmetauscherrohre 4, die in der linken Hälfte der vorderen Wärmetauscherrohrgruppe 4A positioniert sind, haben obere und untere Enden, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 verbunden sind, so dass sie mit dem Innenraum des dritten nach au ßen gebeulte Bereiches 12C und dem Innenraum des vorderen nach außen gebeulten Bereiches 34A in Verbindung stehen. Die Wärmetauscherrohre 4, welche in der rechten Hälfte der hinteren Wärmetauscherrohrgruppe 4A positioniert sind, haben obere und untere Enden, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 verbunden sind, so dass sie mit dem Innenraum des zweiten nach außen gebeulten Bereiches 12B und dem Innenraum des hinteren nach außen gebeulten Bereiches 34B in Verbindung stehen. Die Wärmetauscherroher 4, welche in der linken Hälfte der hinteren Wärmetauscherrohrgruppe 4A positioniert sind, haben obere und untere Enden, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 verbunden sind, so dass sie mit dem Innenraum des vierten nach außen gebeulten Bereichs 12D und dem Innenraum des hinteren nach außen gebeulten Bereichs 34B kommunizieren.
Die gewellte Rippe 5 ist in einer gewellten Form aus einem Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, hergestellt. Verbindungsbereiche, welche die Gipfelbereiche und die Talbereiche der gewellten Rippe 5 miteinander verbinden, sind mit einer Mehrzahl von Kühlschlitzen versehen, die parallel in der Richtung von vorne nach hinten angeordnet sind. Die gewellte Rippe 5 wird gemeinsam zwischen den vorderen und hinteren Wärmetauscherrohrgruppen 4A verwendet und hat eine Breite von vorne nach hinten, die etwa gleich dem Abstand von dem vorderen Ende des Wärmetauscherrohrs 4 der vorderen Wärmetauscherrohrgruppe 4A zu dem hinteren Ende des entsprechenden Wärmetauscherrohrs 4 der hinteren Wärmetauscherrohrgruppe 4A ist. Anstatt eine gewellte Rippe 5 gemeinsam zwischen den vorderen und hinteren Wärmetauscherrohrgruppen 4A zu verwenden, kann eine gewellte Rippe zwischen den benachbarten Wärmetauscherrohren 4 in jeder der Wärmetauscherrohrgruppen 4A vorgesehen sein.
Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Verdampfers 1 unter Bezugnahme auf die 7 bis 9 beschrieben werden.
Wie in den 7 und 8 gezeigt ist, wird ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht an jeder seiner gegenüber liegenden Seiten aufweist, einem Pressprozess unterzogen, wodurch die Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 hergestellt wird, welche nach rechts vorstehende Bereiche 8a und die nach außen gebeulten Bereiche 12A, 12B, 12C und 12D aufweist, und die Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 hergestellt wird, welche die nach außen gebeulten Bereiche 34A sind 34B und die Drainage-Öffnungen 46 aufweist. Auch wird ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Seiten aufweist, einem Pressprozess unterzogen, wodurch die Rohr-Verbindungsplatte 9 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2, welche die nach rechts gerichteten Vorsprünge 9a, den Unterseiten-Abdeckungsbereich 13, die Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 14, Eingriffsbereich bildende Nasen 16A, die sich. gerade von den Seitenflächen-Abdeckungsbereichen 14 erstrecken, und die Rohreinsetzöffnungen 15 aufweist, hergestellt wird, und die Rohr-Verbindungsplatte 32 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 hergestellt wird, welche den Oberseiten-Abdeckungsbereich 35, die Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 36, die Eingriffsbereich bildenden Nasen 37A, welche gerade von den Seitenflächen-Abdeckungsbereichen 36 abragen, die Rohreinsetzöffnungen 38, die Drainage-Führungen 40 und die Drainage-Öffnungen 44 aufweist. Weiterhin wird ein blankes Aluminiummaterial einem Pressprozess unterzogen, wodurch die Zwischenplatte 10 des oberen Sammelbehälters 2 hergestellt wird, welche die nach rechts gerichteten Vorsprünge 10a, die Ausschnitte 21A und 21B, die Verbindungsöffnungen 17 und die Verbindungsbereiche 18 und 19 aufweist, und die Zwischenplatte 33 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 hergestellt wird, welche die Verbindungsöffnungen 42, die Verbindungsbereiche 43 und die Drainage-Öffnungen 45 besitzt.
Eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten 50 sind an den ganzen oberen und unteren Seiten der Zwischenplatten 10 und 33 in einer solchen Weise ausgebildet, dass sie sich in der Längsrichtung (in der Richtung von links nach rechts) der Zwischenplatten 10 und 33 erstrecken und parallel und beabstandet voneinander in einer seitlichen Richtung (Richtung von vorne nach hinten) angeordnet sind. Die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut 50 kann eine dreieckige Nut 50A, welche einen V-förmigen Querschnitt besitzt, wie es in der 9A gezeigt ist, eine rechteckige Nut 50B, welche einen rechteckigen Querschnitt hat, wie es in der 9B gezeigt ist, oder eine runde Nut 50C, welche einen U-förmigen Querschnitt mit einem runden Boden hat, wie es in der 9C gezeigt ist, sein. Vorzugsweise haben die Nuten 50A, 508 und 50C eine Öffnungsbreite W von 0,2 mm bis 0,8 mm und eine Tiefe D von 0,1 bis 0,5 mm. Löttests haben gezeigt, dass diese Bereiche der Breite W und der Tiefe D vorteilhaft sind, um die einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten 50A, 50B oder 50C mit einem Lötmaterial von der Lötmaterialschicht, welche an der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 oder 31 ausgebildet ist, oder mit einem Lötmaterial von der Lötmaterialschicht, welche an der Rohr-Verbindungsplatte 9 oder 32 ausgebildet ist, zu füllen. Vorzugsweise sind die benachbarten vorderen und hinteren den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten 50 um 1,5 mm bis 3,0 mm beabstandet. wie in dem Fall von der Breite W nder Öffnung und der Tiefe D der den Lötmaterialfluss unterstützende Nuten 50A, 50B und 50C haben Löttests gezeigt, dass der obige Bereich des Abstandes vorteilhaft ist, um die den Lötmaterialfluss unterstützende Nuten 50A, 50B oder 50C mit einem Lötmaterial aus der Lötmaterialschicht, welche an der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 oder 31 ausgebildet ist oder mit einem Lötmaterial von der Lötmaterialschicht, welche an der Rohr-Verbindungsplatte 9 oder 32 ausgebildet ist, zu füllen.
Als nächstes werden die drei Platten 8, 9 und 10 oder 31, 32 und 33 so gestapelt, dass die Zwischenplatte 33 in einer Sandwich-Position liegt. Während dieses Stapelvorgangs werden die drei Platten 31, 32 und 33 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 so gestapelt, dass die entsprechenden Drainage-Öffnungen 44, 45 und 46 übereinander liegen. Als nächstes werden die Nasen 16A und 37a gebogen, um die Eingriffsbereiche 16 und 37 zu bilden, die Eingriffsbereiche 16 und 37 werden mit den Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 bzw. 31 in Eingriff gebracht, wodurch entsprechende provisorische Anordnungen gebildet werden.
Als nächstes werden die so gebildeten beiden provisorischen Anordnungen voneinander so beabstandet, dass die Rohr-Verbindungsplatten 9 und 32 einander gegenüber liegen. Eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren 4 und gewellten Rippen 5 werden im Wechsel angeordnet. Gegenüber liegende Endbereiche der beiden Wärmetauscherrohre 4 werden in die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 15 und 38 der Rohr-Verbindungsplatten 9 und 32 der beiden provisorischen Anordnungen eingesetzt; die Seitenplatten 6 werden außerhalb der entsprechenden gegenüber liegenden, am Ende liegenden gewellten Rippen 5 angeordnet; und das Kältemittel-Einlass-Auslass-Element 24 wird an der provisorischen Anordnung der drei Platten 8, 9 und 10 über das Lötblech 27 angebracht. Die so montierten Elemente werden an ihrer Stelle durch die Verwendung von nicht dargestellten geeigneten Spannern fixiert.
Anschließend werden die Elemente, die an Ort und Stelle mit den Spannern fixiert sind, auf eine geeignete Temperatur erwärmt, wodurch gleichzeitig die nachfolgenden Anordnungen zusammen gelötet werden: jeweils die Sammelbehälter-Bildungsplatten 8 und 31 und die Zwischenplatten 10 und 33; die Flächen-Abdeckungsbereiche 13 und 35 der Rohr-Verbindungsplatten 9 und 32 und die Zwischenplatten 10 und 33; die Seitenflächen-Abdeckungsbereiche 14 bzw. 36 der Rohr-Verbindungsplatten 9 bzw. 32 und die vorderen und hinteren Endflächen der Zwischenplatten 10 und 33 und die Sammelbehälter-Bildungsplatten 8 und 31; die Eingriffsbereiche 16 und 37 der Rohr-Verbindungsplatten 9 und 32 und die Sammelbehälter-Bildungsplatten 8 und 31; die Wärmetauscherrohre 4 und die Rohr-Verbindungsplatten 9 und 32; die Wärmetauscherrohre 4 und die Rippen 5; und die Seitenplatten 6 und die entsprechenden Rippen 5. So wird der Verdampfer 1 gebildet.
Bei der zuvor beschriebenen Herstellung des Verdampfers 1 strömt geschmolzenes Lötmaterial durch die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten 50 der Zwischenplatten 10 und 33 und verteilt sich über die Zwischenflächen zwischen den Zwischenplatten 10 und 33 und den Sammelbehälter-Bildungsplatten 8 und 31, und über die Zwischenflächen zwischen den Zwischenplatten 10 und 33 und den Rohrverbindungsplatten 9 und 32. Dies verhindert das Auftreten einer Unterbrechung von Lötmaterial in den Übergangsbereichen zwischen den Zwischenplatten 10 bzw. 33 und den Sammelbehälter-Bildungsplatten 8 bzw. 31 und in den Zwischenbereichen zwischen den Zwischenplatten 10 bzw. 33 und den Rohr-Verbindungsplatten 9 bzw. 32. Somit sind nach dem Löten die Zwischenplatten 10 bzw. 33, die Sammelbehälter-Bildungsplatten 8 bzw. 31 und die Rohr-Verbindungsplatten 9 bzw. 32 über ihre gesamte Oberfläche zusammen gelötet, so dass die erforderliche Lötfestigkeit erreicht wird. Daher können die Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 des Verdampfers 1 den gewünschten Druckwiderstand bieten.
Der Verdampfer 1 bildet zusammen mit einem Kompressor, einem Gaskühler, einer Druckreduzierungsvorrichtung, einer Dampf-Flüssigkeit-Trennvorrichtung und einem Zwischenwärmetauscher zur Durchführung eines Wärmetauschs zwischen einem Kältemittel von dem Gaskühler und einem Kältemittel von dem Verdampfer einen überkritischen Kältekreislauf. Der überkritische Kältekreislauf wird in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Auto als eine Fahrzeugklimaanlage installiert. Überkritische Kältekreislaufe verwenden CO₂, Ethylen, Ethan, Stickstoffoxid als ein überkritisches Kältemittel.
Wie in der 10 gezeigt ist, strömt bei dem oben beschriebenen Verdampfer 1 CO₂, welches durch eine Druckreduzierungsvorrichtung (Expansionsventil) getreten ist und darin einer Druckreduzierung unterworfen wurde, durch den Kältemittel-Einströmkanal 25 des Einlass-Auslass-Elements 24, strömt durch den Kältemittel-Einlass 22 in die Kälte mittel-Strömungsabschnitte 102 und 100 der Zwischenplatte 10 bzw. der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2, strömt nach links in die Kältemittel-Strömungsabschnitte 102 und 100 und strömt unterteilt in die Kältemittelkanäle 4A von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 12A in Verbindung stehen.
Das CO₂ in den Kältemittelkanälen 4A von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem Innenraum des ersten nach außen gebeulten Bereiches 12A kommunizieren, strömt die Kältemittelkanäle 4A nach unten und tritt in die Kältemittel-Strömungsabschnitte 106 und 104 der Zwischenplatte 33 bzw. der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 ein. Das CO₂ strömt in den Kältemittel-Strömungsabschnitten 106 und 104 nach links und strömt unterteilt in die Kältemittelkanäle 4A von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem Innenraum des dritten nach außen gebeulten Bereiches 12C in Verbindung stehen.
Das CO₂, welches in die Kältemittelkanäle 4A von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem Innenraum des dritten nach außen gebeulten Bereiches 12C in Verbindung stehen, einströmt, ändert seine Strömungsrichtung nach oben durch die Kältemittelkanäle 4A und tritt in den dritten nach außen gebeulten Bereich 12C des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 ein. Das CO₂ in dem dritten nach außen gebeulten Bereich 12C strömt durch die Kältemittel- Richtungswechsel-Verbindungsbereiche 18 der Zwischenplatte 10 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 in de nvierten nach außen gebeulten Bereich 12D; strömt unterteilt in die Kältemittelkanäle 4A von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem vierten nach außen gebeulten Bereich 12D verbunden sind; ändert seine Richtung, um die Kältemittelkanäle 4A nach unten zu strömen; und tritt in die Kältemittel-Strömungsabschnitte 107 und 105 der Zwischenplatte 33 bzw. der Sammelbehälter-Bildungsplatte 31 des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 ein. Das CO₂ in den Kältemittel-Strömungsabschnitten 107 und 105 strömt nach rechts und strömt unterteilt in die Kanäle 4A von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem zweiten nach außen gebeulten Bereich 12B in Verbindung stehen.
Das CO₂, welches in die Kanäle 4A von allen Wärmetauscherrohren 4, welche mit dem zweiten nach außen gebeulten Bereich 12B in Verbindung stehen, einströmt, ändert seine Richtung, um durch die Kanäle 4A nach oben zu strömen und tritt in die Kältemittel-Strömungsabschnitte 103 und 101 der Zwischenplatte 10 bzw. der Sammelbehälter-Bildungsplatte 8 des oberen Sammelbehälter-Tanks 2 ein. Anschließend strömt das CO₂ in die Kältemittel-Strömungsabschnitte 103 und 101 und strömt durch den Kältemittel-Auslass 23 und den Kältemittel-Ausströmkanal 26 des Einlass-Auslass-Elements 24 aus dem Verdampfer. Während es durch die Kältemittelkanäle 4A der Wärmetauscherrohre 4 strömt, wird das CO₂ einem Wärmetausch mit der Luft, welche durch die Luftdurchtrittsspalte in der Richtung des Spalts X, welche in den 1 und 10 gezeigt ist, strömt, unterworfen und strömt in einer Dampfphase aus dem Verdampfer 1.
Während des Wärmetauschs wird kondensiertes Wasser an der Oberfläche der gewellten Rippen 5 erzeugt. Das kondensierte Wasser fließt nach unten auf die Oberseite des unteren Sammelbehälter-Tanks 3. Dann tritt das kondensierte Wasser in die Drainage-Führungen 40 ein; strömt durch die Drainage-Führungen 40; und tropft von den unteren Enden der Bereiche der Drainage-Führungen 40, welche in den Seitenflächen-Abdeckungsbereichen 36 vorhanden sind, unter den unteren Sammelbehälter-Tank 3. Auch strömt das kondensierte Wasser an der Oberseite des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 durch die Drainage-Öffnungen 44, 45 und 46 nach unten und tropft unter den unteren Sammelbehälter-Tank 3.
Dieser Drainage-Mechanismus verhindert ein Gefrieren von kondensiertem Wasser, was ansonsten bei einer Stagnation von einer großen Mengen kondensierten Wassers in dem Bereich zwischen der Oberseite des unteren Sammelbehälter-Tanks 3 und den unteren Enden der gewellten Rippen 5 auftreten könnte. Als ein Ergebnis wird ein Abfallen der Leistung des Verdampfers 1 verhindert.
Die 11 und 12 zeigen modifizierte Ausführungsformen der Zwischenplatten 10 und 33 für die Verwendung in den oberen bzw. unteren Sammelbehälter-Tanks 2 bzw. 3.
In den 11 und 12 sind eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten 55 von zwei unterschiedlichen Neigungen in Bezug auf die Längsrichtung der Zwischenplatten 10 und 33 über die gesamten oberen und unteren Flächen der Zwischenplatten 10 und 33 in einer sich kreuzenden Weise, wenn sie in einer Ebene betrachtet werden, ausgebildet. Die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten 55 von der selben Neigung in Bezug auf die Längsrichtung sind voneinander beabstandet und parallel zueinander angeordnet. Die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten 55 können die dreieckigen Nuten 50A, die rechteckigen Nuten 50B oder die runden Nuten 50C, welche in den 9A, 9B bzw. 9C gezeigt sind, sein.
In der obigen Ausführungsform wird der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Verdampfer für die Verwendung in einem überkritischen Kältekreislauf eingesetzt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch bei einem Gaskühler für die Verwendung in einem überkritischen Kältekreislauf eingesetzt werden.
In der obigen Ausführungsform sind eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten über den gesamten oberen und unteren Flächen der Zwischenplatten 10 und 33 (Platten, die aus einem reinen Methanmaterial gemacht sind) ausgebildet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten kann nur in einem erforderlichen Bereich ausgebildet sein. Beispielsweise können eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten an der den oberen und unteren Flächen der Zwischenplatten 10 und 33 (Platten, die aus einem reinen Metallmaterial hergestellt sind) in wenigstens einem erforderlichen Bereich von diesem ausgebildet sein.

Claims

Ein Wärmetauscher mit: einem Paar von Sammelbehälter-Tanks, die beabstandet voneinander angeordnet sind und jeweils einen Kältemittel-Strömungsabschnitt aufweisen; und einer Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die zwischen den beiden Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind, wobei sie voneinander in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Tanks beabstandet sind, und die gegenüberliegende Enden haben, welche mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks in einer solchen Weise verbunden sind, dass sie mit den entsprechenden Kältemittel-Strömungsabschnitten kommunizieren; wobei jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Mehrzahl von Platten aufweist, die in Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind; wobei unter den Platten, welche verwendet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks zu bilden, eine von zwei benachbarten Platten aus einem blanken Metallmaterial gebildet ist und die andere Platte aus einem Lötblech hergestellt ist, das eine Lötmaterialschicht auf ihrer einen Seite, welche der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte zugewandt ist, aufweist; eine Mehrzahl von den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten auf einer Seite der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte, welche der aus dem Lötblech hergestellten Platte zugewandt ist, ausgebildet sind; und diese beiden Platten unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Lötblechs zusammengelötet sind.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Zwischenplatte und eine Rohr-Verbindungsplatte aufweist, wobei die Zwischenplatte zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Rohr-Verbindungsplatte angeordnet ist und mit diesen verlötet ist; wobei wenigstens ein nach außen gebeulter Bereich an der Sammelbehälter-Bildungsplatte ausgebildet ist, wobei der nach außen gebeulte Bereich sich in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Bildungsplatte erstreckt, eine Öffnung des nach außen gebeulten Bereichs durch die Zwischenplatte verschlossen ist und der Innenraum des nach außen gebeulten Bereichs als Kältemittel-Strömungsabschnitt dient; die Sammelbehälter-Bildungsplatte aus einem Lötblech hergestellt ist, welches eine Lötmaterialschicht aus wenigstens seiner einen Seite, welche der Zwischenplatte zugewandt ist, aufweist; die Rohr-Verbindungsplatte aus einem Lötblech hergestellt ist, welche eine Lötmaterialschicht auf ihren beiden gegenüberliegenden Seiten aufweist; die Zwischenplatte aus einem blanken Metallmaterial hergestellt ist, an dem keine Lötmaterialschicht ausgebildet ist; und eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten an gegenüberliegenden Seiten der Zwischenplatte ausgebildet sind.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Rohr-Verbindungsplatte in einem Bereich, der dem nach außen gebeulten Bereich der Sammelbehälter-Bildungsplatte entspricht, ausgebildet sind, wobei sie voneinander entlang einer Längsrichtung der Rohr-Verbindungsplatte beabstandet sind; eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Zwischenplatte ausgebildet sind, um den entsprechenden Rohreinsatzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatte zu erlauben, mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereichs der Sammelbehälter-Bildungsplatte zu kommunizieren; und gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre an den entsprechenden Rohr-Verbindungsplatten der beiden Sammelbehälter-Tanks festgelötet sind, wobei sie in die entsprechenden Rohreinsatzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatten eingesetzt sind.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten parallel zueinander und in einer solchen Weise ausgebildet sind, dass sie sich in einer Längsrichtung der Platte, welche aus dem blanken Metallmaterial ausgebildet ist, erstrecken.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten von zwei unterschiedlichen Neigungen bezüglich einer Längsrichtung der aus dem blanken Metallmaterial bestehenden Platte in einer sich kreuzenden Weise und derart ausgebildet sind, dass die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten mit derselben Neigung parallel zueinander liegen.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine dreieckige Nut ist.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine rechteckige Nut ist.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine runde Nut ist.
Ein Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine Öffnungsbreite von 0,2 mm bis 0,8 mm und eine Tiefe von 0,1 bis 0,5 mm besitzt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, der ein Paar von Sammelbehälter-Tanks, die beabstandet voneinander angeordnet sind und jeweils einen Kältemittel-Strömungsabschnitt aufweisen, und eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die zwischen den beiden Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind, wobei sie in einer Längsrichtung des Sammelbehälter-Tanks voneinander beabstandet sind und gegenüberliegende Enden haben, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks in einer solchen Weise verbunden sind, dass sie mit den entsprechenden Kältemittel-Strömungsabschnitten kommunizieren, aufweist, wobei jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Mehrzahl von Platten aufweist, die in Schichten angeordnet und miteinander verlötet sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, dass von den Platten, welche verwendet werden, um die Sammelbehälter-Tanks zu bilden, eine von zwei benachbarten Platten aus einem blanken Metallmaterial und die andere Platte aus einem Lötblech, das eine Lötmaterialschicht auf ihrer einen Seite, welche der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte zugewandt ist, aufweist, hergestellt werden; eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten auf einer Seite der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte, welche der aus dem Lötblech hergestellten Platte zugewandt ist, hergestellt werden; und alle Platten in Schichten angeordnet werden und die Platten miteinander verlötet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks auszubilden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauscher, der ein Paar von Sammelbehälter-Tanks, die voneinander beabstandet sind und jeweils einen Kältemittel-Strömungsabschnitt aufweisen, und eine Mehrzahl von Wärmetauscherrohren, die zwischen den Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind, wobei sie voneinander in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Tanks beabstandet angeordnet sind und gegenüberliegende Enden haben, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks in einer solchen Weise verbunden sind, dass sie mit den entsprechenden Kältemittel-Strömungsabschnitten kommunizieren, aufweist, wobei jeder der Sammelbehälter-Tanks eine Sammelbehälter-Bildungsplatte, eine Zwischenplatte und eine Rohrverbindungsplatte aufweist und die Zwischenplatte zwischen der Sammelbehälter-Bildungsplatte und der Rohr-Verbindungsplatte angeordnet und mit diesen verlötet ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist, dass die Sammelbehälter-Bildungsplatte aus einem Lötblech hergestellt wird, das eine Lötmaterialschicht auf wenigstens ihrer einen Seite, welche der Zwischenplatte zugewandt ist, aufweist; wenigstens ein nach außen gebeulter Bereich an der Sammelbehälter-Bildungsplatte ausgebildet wird, wobei der nach außen gebeulte Bereich sich in einer Längsrichtung der Sammelbehälter-Bildungsplatte erstreckt und eine Öffnung des nach außen gebeulten Bereichs durch die Zwischenplatte verschlossen ist; die Rohr-Verbindungsplatte aus einem Lötblech hergestellt wird, welche eine Lötmaterialschicht auf ihren gegenüberliegenden Seiten aufweist; die Zwischenplatte aus einem blanken Metallmaterial hergestellt wird, an dem keine Lötmaterialschicht ausgebildet ist; eine Mehrzahl von einen Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten an gegenüberliegenden Seiten der Zwischenplatte ausgebildet wird; und die Sammelbehälter-Bildungsplatte, die Zwischenplatte und die Rohr-Verbindungsplatte in Schichten angeordnet werden und die Platten miteinander verlötet werden, um jeden der Sammelbehälter-Tanks zu bilden.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 11, das weiterhin die Schritte aufweist, dass eine Mehrzahl von Rohreinsatzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Rohr-Verbindungsplatte in einem Bereich, welcher dem nach außen gebeulten Bereich des Sammelbehälter-Bildungsbereich entspricht, ausgebildet werden, wobei die Rohreinsatzöffnungen in einer Längsrichtung der Rohr-Verbindungsplatte beabstandet sind; eine Mehrzahl von Verbindungsöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen in der Zwischenplatte ausgebildet werden, um es den entsprechenden Rohreinsatzöffnungen der Rohr-verbindungsplatte zu erlauben, mit dem Innenraum des nach außen gebeulten Bereichs der Sammelbehälter-Bildungsplatte zu kommunizieren; und gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre in entsprechende Rohreinsatzöffnungen der Rohr-Verbindungsplatte der beiden Sammelbehälter-Tanks eingesetzt werden und gleichzeitig das Verlöten aller Platten und ein Verlöten der Wärmetauscherrohre und der Rohr-Verbindungsplatten ausgeführt wird.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten parallel zueinander und in einer solchen weise ausgebildet werden, dass sie sich in einer Längsrichtung der Platte, die aus dem reinen Metallmaterial hergestellt ist, erstrecken.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten von zwei unterschiedlichen Neigungen bezüglich einer Längsrichtung der aus dem blanken Metallmaterial hergestellten Platte in einer sich kreuzenden Weise und derart ausgebildet werden, dass die den Lötmaterialfluss unterstützenden Nuten von derselben Neigung parallel zueinander liegen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine dreieckige Nut ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine rechteckige Nut ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine runde Nut ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Lötmaterialfluss unterstützende Nut eine Öffnungsbreite von 0,2 bis 0,8 mm und eine Tiefe von 0,1 bis 0,5 mm besitzt.