DE102006056545A1

DE102006056545A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102006056545A1
Application number: DE102006056545A
Authority: DE
Inventors: Shigeharu Oyama Ichiyanagi; Shunsuke Oyama Igawa
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2007-05-31
Also published as: US20080017364A1; JP2007147172A

Abstract

Ein Wärmetauscher beinhaltet zwei Sammelbehälter-Tanks und eine Mehrzahl von Wärmetauschrohren. Die Sammelbehälter-Tanks beinhalten jeweils eine Außenplatte, eine Innenplatte und eine Zwischenplatte. Die Außenplatte weist einen oder mehrere nach außen gewölbte Bereiche auf. Die Innenplatte weist eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen auf. Die Zwischenplatte hat Kommunikationsöffnungen, um die Kommunikation der Rohreinsetzöffnungen mit dem nach außen gewölbten Bereich des Sammelbehälter-Tanks zu ermöglichen. Ein Paar von geneigten Bereichen, welche in einer auseinanderlaufenden Weise in Richtung der Innenplatte ab geneigt sind, sind in innenplattenseitigen Kantenbereichen an gegenüberliegenden Wandoberflächen von jeder Kommunikationsöffnung, welche sich in der Öffnungslängsrichtung erstreckt, ausgebildet. Vorstehende Bereiche der Innenplatte werden ausgebildet, indem Bereiche der Innenplatte, welche an gegenüberliegenden Kanten von jeder Rohreinsetzöffnung, die sich in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, ausgebildet sind, in Richtung der Zwischenplatte gebogen werden. Die vorstehenden Bereiche sind eng mit den korrespondierenden geneigten Bereichen verlötet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmetauscher und genauer Wärmetauscher, die vorteilhafterweise als ein Gaskühler oder ein Verdampfer eines überkritischen Kältekreislaufes verwendet werden können, in denen ein CO₂ (Kohlendioxid) Kältemittel oder ein ähnliches überkritisches Kältemittel verwendet wird.
Hier und in den angefügten Ansprüchen beinhaltet der Begriff „Aluminium" Aluminiumlegierungen zusätzlich zu reinem Aluminium. Weiterhin bedeutet hier und in den angefügten Ansprüchen der Begriff „überkritischer Kältekreislauf" einen Kältekreislauf, in welchem sich ein Kältemittel auf der Hochdruckseite in einem überkritischen Zustand befindet, d.h. es einen Druck oberhalb eines kritischen Druckes hat. Der Begriff „überkritisches Kältemittel" bedeutet ein Kältemittel, welches in einem überkritischen Kältekreislauf verwendet wird.

Bekannte konventionelle Wärmetauscher zur Verwendung in einem überkritischen Kältekreislauf beinhalten ein Paar von Sammelbehältern, welche beabstandet voneinander angeordnet sind, flache Wärmetauschrohre, welche parallel in Abständen zwischen den zwei Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind und gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehälter-Tanks verbunden sind, und Rippen, welchen in jeweiligen Luftdurchlaßspalten zwischen benachbarten Wärmetauschrohren angeordnet sind (es wird auf die offengelegte japanische Patentanmeldung (kokai) Nr. 2005-300135 verwiesen). Jeder der zwei Sammelbehälter-Tanks ist so konfiguriert, dass eine Außenplatte, eine Innenplatte und eine Zwischenplatte, welche zwischen der Außen- und der Innenplatte liegt, in Lagen miteinander verlötet sind. Die Außenplatte weist einen nach außen gewölbten Bereich auf, welcher sich in deren Längsrichtung erstreckt und eine Öffnung aufweist, die von der Zwischenplatte verschlossen ist.

Die Innenplatte weist eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen auf, welche in einem Bereich, der mit dem nach außen gewölbten Bereich der Außenplatte kommuniziert, ausgebildet und beabstandet voneinander in deren Längsrichtung angeordnet sind. Die Zwischenplatte weist eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen auf, welche etwas größer als die Rohreinsetzöffnungen der Innenplatte sind und die Form von Durchgangsöffnungen haben, wobei sie dafür ausgebildet sind, den jeweiligen Rohreinsetzöffnungen zu erlauben, mit dem Inneren des nach außen gewölbten Bereichs der Außenplatte zu kommunizieren. Gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauschrohre sind durch die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten und in die jeweiligen Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten der zwei Sammelbehälter-Tanks eingesetzt. Die gesamten äußeren Umfangsflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre sind mit den jeweiligen gesamten Umfangswandoberflächen der Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten der zwei Sammelbehälter-Tanks verlötet.

Bei dem in der oben genannten Publikation beschriebenen Wärmetauscher sind die in der Zwischenplatte ausgebildeten Kommunikationsöffnungen wesentlich größer als die Rohreinsetzöffnungen der Zwischenplatte. Zusätzlich sind die gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre mit den jeweiligen gesamten Umfangswandoberflächen der Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten der zwei Sammelbehälter-Tanks verlötet, während gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauschrohre durch die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten in die jeweiligen Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten der zwei Sammelbehälter-Tanks eingesetzt sind. So weisen die Zwischenplatten Bereiche auf, welche den Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten gegenüberliegen und nicht mit den Zwischenplatten verlötet sind. Daher ist dieser Wärmetauscher bezüglich der Druckwiderstandsfähigkeit bei der Verwendung als ein Gaskühler oder ein Verdampfer eines überkritischen Kältekreislaufes normalerweise ausreichend, aber er kann dabei scheitern einer Anforderung nach einer weiter verstärkten Druckwiderstandsfähigkeit zu genügen, wenn diese auftreten sollte.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben genannte Problem zu lösen und einen Wärmetauscher bereitzustellen, welcher bezüglich der Druckwiderstandsfähigkeit weiter verstärkt ist.

Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfaßt die vorliegende Erfindung die folgenden Modi.

1) Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehälter-Tanks, welche beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von flachen Wärmetauschrohren, welche parallel in Abständen zwischen den zwei Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind und gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehälter-Tanks verbunden sind, wobei jeder der zwei Sammelbehälter-Tanks so konfiguriert ist, dass eine Außenplatte, eine Innenplatte und eine Zwischenplatte, welche zwischen der Außen- und Innenplatte liegt, miteinander in Lagen verlötet sind, und wobei die Außenplatte einen nach außen gewölbten Bereich aufweist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt und der eine Öffnung aufweist, die von der Zwischenplatte verschlossen ist, und wobei die Innenplatte eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen aufweist, welche in einem Bereich, der mit dem nach außen gewölbten Bereich der Außenplatte korrespondiert und beabstandet voneinander in ihrer Längsrichtung ausgebildet sind, und wobei die Zwischen platte eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen aufweist, welche ausgebildet sind, um den jeweiligen Rohreinsetzöffnungen der Innenplatte zu erlauben, mit dem Inneren des nach außen gewölbten Bereiches der Außenplatte zu kommunizieren, worin ein Paar von geneigten Bereichen, welche in einer auseinanderlaufenden Weise in Richtung der Innenplatte geneigt sind, in innenplattenseitigen Kantenbereichen von gegenüberliegenden Wandoberflächen von jeder Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte, welche sich in einer Öffnungslängsrichtung der Kommunikationsöffnung erstrecken, ausgebildet sind, ein Paar von vorstehenden Bereichen, welche in Richtung der Zwischenplatte vorstehen, an einer Oberfläche der Innenplatte ausgebildet sind, welche der Zwischenplatte gegenüberliegt, wobei die vorstehenden Bereiche in Positionen angeordnet sind, welche mit den gegenüberliegenden Kanten von jeder Rohreinsetzöffnung, die sich in einer Öffnungslängsrichtung der Rohreinsetzöffnung erstrecken, korrespondieren, und in engem Kontakt mit den korrespondierenden geneigten Bereichen der Zwischenplatte stehen; und die vorstehenden Bereiche mit den korrespondierenden geneigten Bereichen verlötet sind.
2) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauschrohre durch die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten und in die jeweiligen Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten der zwei Sammelbehälter-Tanks eingesetzt sind; die gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre mit den jeweiligen gesamten Umfangswandoberflächen der Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten verlötet sind; und zumindest gegenüberliegende Seitenflächen, welche sich in einer Rohrbreitenrichtung erstrecken, der gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre und zumindest gegenüberliegende Wandoberflächen, welche sich in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, der gesamten Umfangswandoberflächen der Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten jeweils miteinander verlötet sind.
3) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin eine Öffnungsbreite der Rohreinsetzöffnung der Innenplatte und eine Öffnungsbreite der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte gleich sind.
4) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin Wp ≤ (Wt + 0,8) und Hp ≤ (Ht + 0,3) erfüllt wird, wobei Wp (mm) eine Abmessung der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte gemessen in der Öffnungslängsrichtung ist, Hp (mm) eine Abmessung der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte gemessen in einer Öffnungsbreitenrichtung ist, Wt (mm) eine Rohrbreite des Wärmetauschrohrs ist und Ht (mm) eine Rohrhöhe des Wärmetauschrohres ist.
5) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin die vorstehende Bereiche der Innenplatte durch Biegen von Bereichen der Innenplatte, welche mit gegenüberliegenden Kanten von jeder Rohreinsetzöffnung, die sich entlang der Öffnungslängsrichtung der Rohreinsetzöffnung erstrecken, korrespondieren, in Richtung der Zwischenplatte ausgebildet sind.
6) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin Stufenbereiche auf einer Umfangswandoberfläche von jeder Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte ausgebildet sind, um in gegenüberliegenden Endbereichen der Kommunikationsöffnung mit Bezug auf die Öffnungslängsrichtung angeordnet zu sein, wobei die Stufenbereiche nach innen mit Bezug auf die Öffnungslängsrichtung vorstehen und in Eingriff mit einer Endoberfläche des korrespondierenden Wärmetauschrohres sind.
7) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 6), worin eine Vorsprunghöhe von jedem Stufenbereich der Zwischenplatte von der äußeren Umfangswandoberfläche der korrespondierenden Kommunikationsöffnung so festgelegt ist, dass sie einen Kältemittelkanal des korrespondierenden Wärmetauschrohres nicht bedeckt.
8) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), worin jedes Wärmetauschrohr mit einer Umfangswandoberfläche der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte unter Verwendung eines Lötmaterials auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Wärmetauschrohres verlötet ist.
9) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 8), worin das Wärmetauschrohr ein Paar von flachen Wänden, welche einander gegenüberliegen, und zwei Seitenwände, welche sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Seitenkanten der zwei flachen Wände erstrecken, aufweist und durch Biegen eines rohrbildenden, blechförmigen Elementes in der Form eines Aluminiumlötbleches, das eine Lötmaterialschicht auf jeder gegenüberliegenden Oberfläche aufweist, hergestellt ist.

Gemäß dem Wärmetauscher des Abschnitts 1) ist ein Paar von geneigten Bereichen, welche in einer ausfächernden oder auseinanderlaufenden Weise in Richtung der Innenplatte geneigt sind, an den innenplattenseitigen Kantenbereichen von gegenüberliegenden Wandoberflächen von jeder Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte, welche sich in einer Öffnungslängsrichtung der Kommunikationsöffnung erstrecken, ausgebildet; ist ein Paar von vorstehenden Bereichen, welche in Richtung der Zwischenplatte vorstehen, an einer Oberfläche der Innenplatte, welche der Zwischenplatte gegenüberliegt, ausgebildet, wobei die vorstehenden Bereiche in Positionen angeordnet sind, welche mit gegenüberliegenden Kanten von jeder Rohreinsetzöff nung, die sich in einer Öffnungslängsrichtung der Rohreinsetzöffnung erstrecken, korrespodieren und in engem Kontakt mit den korrespondierenden geneigten Bereichen der Zwischenplatte sind; und die vorstehenden Bereiche mit den korrespondierenden geneigten Bereichen verlötet sind. Daher wird die Lötfläche zwischen den Innenplatten und den jeweiligen Zwischenplatten größer als bei dem oben genannten Wärmetauscher, welcher in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (kokai) Nr. 2005-300135 beschrieben ist, wodurch die Druckwiderstandsfähigkeit der Bereiche um die Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten erhöht wird. Dies vergrößert die Druckwiderstandsfähigkeit der Sammelbehälter-Tanks und der verlöteten Bereiche zwischen den Innenplatten den Wärmetauschrohren. weiterhin werden gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauschrohre von den jeweiligen Zwischenplatten von gegenüberliegenden Seiten in einer Rohrhöhenrichtung über die vorstehenden Bereiche der Innenplatten, welche mit der Zwischenplatte verlötet sind, zurückgehalten, wodurch die Druckwiderstandsfähigkeit der Wärmetauschrohre in der Rohrhöhenrichtung vergrößert wird. Im Ergebnis wird der gesamte Wärmetauscher bezüglich seiner Druckwiderstandsfähigkeit verstärkt.

Da die vorstehenden Bereiche der Innenplatten in einem vorläufig zusammengesetzten Zustand vor dem Verlöten in engem Kontakt mit den jeweiligen geneigten Bereichen der Zwischenplatten sind, kann eine Fehlanordnung zwischen den Innen- und den Zwischenplatten verhindert werden.

Gemäß dem Wärmetauscher des Abschnitts 2) sind zumindest gegenüberliegende Seitenoberflächen, welche sich in der Rohrbreitenrichtung erstrecken, der gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre und zumindest gegenüberliegende Wandoberflächen, welche sich in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, der gesamten Umfangswandoberflächen der Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten jeweils miteinander verlötet. Daher wird die Verlötungslänge zwischen den Wärmetauschrohren und den Sammelbehälter-Tanks relativ lang, wodurch die Lötstärke erhöht wird. Im Vergleich zu dem Wärmetauscher, welcher in der offengelegten japanischen Patentanmeldung (kokai) Nr. 2005-300135 beschrieben ist, sind die verlöteten Bereiche zwischen den Wärmetauschrohren und den Sammelbehälter-Tanks weiter in der Druckwiderstandsfähigkeit verstärkt. Da gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauscherrohre direkt von den jeweiligen Zwischenplatten von gegenüberliegenden Seiten in der Rohrhöhenrichtung zurückgehalten werden, sind die Wärmetauschrohre auch bezüglich der Druckwiderstandsfähigkeit in der Rohrhöhenrichtung verstärkt.

Gemäß dem Wärmetauscher des Abschnitts 3) sind auf der Oberfläche der Innenplatte, welche der Zwischenplatte gegenüberliegt, gegenüberliegende Kantenbereiche, welche sich entlang der Rohreinsetzöffnung in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, frei von einem Bereich, der der Kommunikationsöffnung gegenüberliegt und der nicht mit der Zwischenplatte verlötet ist. Demzufolge können die Bereiche der Innenplatte um die Rohreinsetzöffnungen mit einer ausreichend hohen Druckwiderstandsfähigkeit versehen werden, so dass die Sammelbehälter-Tanks und die verlöteten Bereiche zwischen den Innenplatten und den Wärmetauschrohren weiter in der Druckwiderstandsfähigkeit verstärkt sind.

Gemäß dem Wärmetauscher des Abschnitts 4) sind Wp und Hp auf die oben genannten Bereiche festgelegt. Dies stellt zwischen der Innenplatte und der Zwischenplatte eine Lötfläche sicher, welche die minimal benötigte Druckwiderstandsfähigkeit selbst dann aufweist, wenn auf der Oberfläche der Innenplatte, welcher der Zwischenplatte gegenüberliegt, gegenüberliegende Kantenbereiche, welche sich entlang der Rohreinsetzöffnung in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, einen Bereich aufweisen, welcher der Kommunikationsöffnung gegenüberliegt und nicht mit der Zwischenplatte verlötet ist.

Der Wärmetauscher des Abschnitts 5) erlaubt die relativ einfache Ausbildung der vorstehenden Bereiche der Innenplatte. Weiterhin sind Bereiche auf der Oberfläche der Innenplatte auf einer Seite gegenüberliegend zu der Zwischenplatte, welche mit den jeweiligen gegenüberliegenden Kanten von jeder Rohreinsetzöffnung mit Bezug auf die Rohrhöhenrichtung kommunizieren, resultierend in einer enger werdenden Weise in Richtung der Zwischenplatte abgeneigt. Beim Einsetzen der Endbereiche der Wärmetausch rohre in die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen während der Herstellung des Wärmetauschers dienen die so ausgebildeten geneigten Oberflächen als Führungen, wodurch das Einsetzen der Wärmetauschrohre erleichtert wird.

Der Wärmetauscher des Abschnitts 6) ermöglicht das Einsetzten der Endbereiche der Wärmetauschrohre mit konstanter Tiefe in eine Anordnung der drei Platten, während der Herstellung des Wärmetauschers. Daher werden alle Wärmetauschrohre bis zu derselben Tiefe in die zwei Sammelbehälter-Tanks des Wärmetauschers eingesetzt, wodurch der verteilte Strom von Kältemitteln in alle Wärmetauschrohre stabilisiert und die Wärmetauscherleistung verbessert wird.

Gemäß dem Wärmetauscher des Abschnitts 7) kann ein erhöhter Strömungswiderstand eines Kältemittels verhindert werden.

Der Wärmetauscher des Abschnitts 9) ermöglicht das relativ einfache Verlöten der äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre mit den jeweiligen Umfangswandoberflächen der Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten und mit den jeweiligen Umfangswandoberflächen der Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten unter Verwendung der Lötmaterialschichten auf den rohrbildenden plattenförmigen Elementen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gesamtkonstruktion eines Gaskühlers zeigt, bei dem der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
2 ist eine fragmentarische Ansicht im Vertikalschnitt, welche den Gaskühler der 1 zeigt, wenn er von hinten nach vorne gesehen wird;
3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen ersten Sammelbehälter-Tank des Gaskühlers der 1 zeigt;
4 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie A-A der 2;
5 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie B-B der 2;
6 ist eine vergrößerte Ansicht im Schnitt entlang der Linie C-C der 5;
7 ist einer perspektivische Explosionsansicht, welche ein Verfahren zur Herstellung des ersten Sammelbehälter-Tanks des Gaskühlers von der 1 zeigt;
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht, welche ein Verfahren zur Herstellung eines zweiten Sammelbehälter-Tanks des Gaskühlers von der 1 zeigt;
9 ist eine Querschnittansicht, welche ein Wärmetauschrohr des Gaskühlers der 1 zeigt,
10 ist eine fragmentarische vergrößerte Ansicht der 9;
11 ist eine Ansicht, welche ein Verfahren zur Herstellung des in der 9 gezeigten Wärmetauschrohres zeigt; und
12 ist ein Diagramm, das den Strom eines Kältemittels durch den Gaskühler der 1 zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Als nächstes wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Diese Ausführungsform wird umgesetzt, indem ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung bei einem Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes verwendet wird.
In der folgenden Beschreibung werden die obere, die untere, die linke und die rechte Seite der 1 und 2 jeweils mit „oben", „unten", „links" und „rechts" be zeichnet. Außerdem wird die stromabwärtige Seite der Strömung (dargestellt durch den Pfeil X in der 1) der Luft durch die Luftdurchlaßspalte zwischen benachbarten Wärmetauschrohren als die „Vorderseite" und die gegenüberliegende Seite als die „Rückseite" bezeichnet.
Die 1 und 2 zeigen die Gesamtkonstruktion eines Gaskühlers, bei dem der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die 3 und 6 zeigen die Konfiguration wesentlicher Bereiche des Gaskühlers der 1. Die 7 und 8 zeigen ein Verfahren zur Herstellung der Sammelbehälter-Tanks. Die 9 und 10 zeigen ein Wärmetauschrohr. Die 11 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des Wärmetauschrohrs. Die 12 zeigt den Strom eines Kältemittels durch den Gaskühler der 1.
Mit Bezug auf die 1 beinhaltet ein Gaskühler 1 eines überkritischen Kältekreislaufes, in dem ein überkritisches Kältemittel wie zum Beispiel CO₂ verwendet wird, zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3, welche sich vertikal erstrecken und voneinander in der Links-Rechts-Richtung beabstandet sind, eine Mehrzahl von flachen Wärmetauschrohren 4, welche parallel zwischen den zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 und beabstandet voneinander in der vertikalen Richtung angeordnet sind, gewellte Rippen 5, welche in jeweiligen Luftdurchlaßspalten zwischen benachbarten Wärmetauschrohren 4 und auf der Außenseite der Wärmetauschrohre 4 an den oberen und unteren Enden angeordnet und jeweils mit den benachbarten Wärmetauschrohren 4 oder den Wärmetauschrohren 4 an den oberen oder unteren Enden verlötet sind, und Seitenplatten 6 aus Aluminium, welche außerhalb der jeweiligen gewellten Rippen 5 der oberen und unteren Enden angeordnet und mit diesen verlötet sind. In dem Fall dieser Ausführungsform werden der erste Sammelbehälter-Tank 2 auf der rechten Seite als der „erste Sammelbehälter-Tank" und der Sammelbehälter-Tank 3 auf der linken Seite als „zweite SammelbehälterTank" bezeichnet.
Wie dies in den 2 bis 6 gezeigt ist, ist der erste Sammelbehälter-Tank 2 so konfiguriert, dass eine Außenplatte 7, eine Innenplatte 8 und eine Zwischenplatte 9, welche zwischen der Außenplatte 7 und der Innenplatte 8 liegt, miteinander in Lagen verlötet sind. Die Außenplatte 7 und die Innenplatte 8 werden jeweils aus einem Lötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüberliegenden Seiten aufweist, hier einem Aluminiumlötblech hergestellt. Die Zwischenplatte 9 ist aus einem blanken Metallmaterial, hier einem blanken Aluminiummaterial ausgebildet.
Die Außenplatte 7 weist eine Mehrzahl von, hier zwei, kuppelförmig nach außen gewölbte Bereiche 11A und 11B auf, welche voneinander in der vertikalen Richtung beabstandet sind. Bei der Außenplatte 7 ist ein Umfangsbereich um eine nach links gerichtete Öffnung von jedem der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B mit der Zwi schenplatte 9 verlötet, wodurch die Zwischenplatte 9 die nach links gerichteten Öffnungen der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B bedeckt. Im Ergebnis dient das Innere von jedem der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B als ein Kältemittel-Strömungsabschnitt, dessen obere und untere Enden verschlossen sind. Diese Bereiche des ersten Sammelbehältertanks 2, welche mit den jeweiligen nach außen gewölbten Bereichen 11A und 11B korrespondieren, dienen als jeweilige Sammelbehälterabschnitte.
Ein Kältemitteleinlaß 12 ist in einem Gipfelbereich des oberen nach außen gewölbten Bereiches 11A der Außenplatte 7 ausgebildet. Ein Einlaßelement 13 aus Metall, hier einem blanken Aluminiummaterial, das einen Kältemitte-Einströmkanal 14 in Kommunikation mit dem Kältemitteleinlaß 12 aufweist, ist mit der äußeren Oberfläche des nach außen gewölbten Bereichs 11A unter Verwendung des Lötmaterials an der äußeren Oberfläche der Außenplatte 7 verlötet. Ein Kältemittelauslaß 15 ist in einem Gipfelbereich des unteren nach außen gewölbten Bereichs 11B ausgebildet. Ein Auslaßelement 16 aus Metall, hier einem blanken Aluminiummaterial, das einen Kältemittelausströmkanal 17 in Kommunikation mit dem Kältemittelauslaß 15 aufweist, ist mit der äußeren Oberfläche des nach außen gewölbten Bereichs 11B unter Verwendung des Lötmaterials an der äußeren Oberfläche der Außenplatte 7 verlötet. Die Außenplatte 7 wird durch einen Pressvorgang aus einem Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüberliegenden Seiten aufweist, hergestellt.
Eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 18, welche in der Vorne-Hinten-Richtung länglich sind, sind durch die Innenplatte 8 ausgebildet und vertikal voneinander beabstandet. Eine oberhälftige Gruppe der Rohreinsetzöffnunen 18 sind innerhalb eines vertikalen Bereichs, welcher mit dem oberen nach außen gewölbten Bereich 11A der Außenplatte 7 korrespondiert, ausgebildet. Genauso ist eine unterhälftige Gruppe der Rohreinsetzöffnungen 18 innerhalb eines vertikalen Bereichs, welcher mit dem unteren nach außen gewölbten Bereich 11B korrespondiert, ausgebildet. Die Rohreinsetzöffnungen 18 haben eine Vorne-nach-Hinten-Länge, die etwas länger als die Vorne-nach-Hinten-Breite der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B ist, so dass ihre vorderen und hinteren Endbereiche jeweils nach außen über die vorderen und hinteren Ende der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B vorstehen. Die vorderen und hinteren Kantenbereiche der Innenplatte 8 weisen jeweils integrale Abdeckwandungen 19 auf. Die Abdeckwandungen 19 ragen derart nach rechts vor, dass ihre Enden die äußere Oberfläche der Außenplatte 7 erreichen und die jeweiligen Grenzbereiche zwischen der Außenplatte 7 und der Zwischenplatte 9 entlang der Gesamtlänge der Grenzbereiche bedecken. Die Abdeckwandungen 19 sind jeweils mit den vorderen und hinteren Seitenoberflächen der Außenplatte 7 und der Zwischenplatte 9 verlötet. Das vorstehende Ende jeder der Abdeckwandungen 19 weist eine Mehrzahl von integral ausgebildeten Eingriffsbereichen 21 auf, welche vertikal beabstandet voneinander sind. Die Eingriffsbereiche 21 der Abdeckwandungen 19 stehen mit der äußeren Oberfläche der Außenplatte 7 in Eingriff und sind mit dieser verlötet.
Ein Paar von vorstehenden Bereichen 26 sind integral an der Innenplatte 8 in Bereichen ausgebildet, welche auf gegenüberliegenden Seiten von jeder Rohreinsetzöffnung 18 mit Bezug auf die Rohrhöhenrichtung (vertikale Richtung), d.h. in Bereichen, welche mit gegenüberliegenden Seitenkannten von jeder Rohreinsetzöffnung 18, die sich in der Öffnungslänsrichtung erstrecken, korrespondieren, angeordnet. Die vorstehenden Bereiche 26 ragen nach außen mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung, d.h. in Richtung der Zwischenplatte 7, über geneigte Bereiche, welche etwas in Richtung der Rohreinsetzöffnungs-18-Seite und in Richtung der Zwischenplatte 7 (nach außen mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung) geneigt sind, vor. Die vorstehenden Bereiche 26 werden ausgebildet, indem Bereiche der Innenplatte 8, welche mit den gegenüberliegenden Kanten an jeder Rohreinsetzöffnung 18 korrespondieren, mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung nach außen gebogen werden. Die vertikalen äußeren Oberflächen der vorstehenden Bereiche 26 sind mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung und in Richtung der Rohreinsetzöffnungs-18-Seite geneigt. Die Innenplatte 8 wird durch Pressen aus einem Aluminiumlötblech hergestellt, das eine Lötmaterialschicht auf jeder gegenüberliegenden Seite aufweist.
Die Zwischenplatte 9 weist Kommunikationsöffnungen 22 in der Form von Durchgangsöffnungen auf, um es den Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatte 8 zu erlauben, mit dem Inneren der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B zu kommunizieren, und sie sind in der Anzahl gleich zu der Anzahl der Rohreinsetzöffnungen 18. Die Kommunikationsöffnungen 22 fallen bezüglich der Position mit den jeweiligen Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatte 8 zusammen und haben dieselbe Breite wie die Rohreinsetzöffnungen 18. Ein Paar von geneigten Bereichen 27, welche in einer vertikal auseinander laufenden Weise in Richtung der Innenplatte 8 (nach links) geneigt sind, sind an Kantenbereichen der vertikal gegenüberliegenden Wandoberflächen von jeder Kommunikationsöffnung 22 der Zwischenplatte 9, welche sich in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, ausgebildet, wobei die Kantenbereiche auf einer Seite in Richtung der Innenplatte 8 (nach innen gerichtete Kantenbereiche mit Bezug auf die Links-Rechts-Richtung) angeordnet sind. Die geneigten Oberflächen der vorstehenden Bereiche 26 der Innenplatte 8 sind in engem Kontakt und verlötet mit den jeweiligen geneigten Bereichen 27 der Zwischenplatte 9. An der Umfangswandoberfläche der Kommunikationsöffnung 22 der Zwischenplatte 9 weisen gegenüberliegende Endbereiche mit Bezug auf die Öffnungslängsrichtung (vordere und hintere Endbereiche) jeweils Stufenbereiche 25 auf, welche in einer Zwischenposition mit Bezug auf die Plattendickenrichtung der Zwischenplatte 9 angeordnet sind, und die nach innen mit Bezug auf die Öffnungslängsrichtung der Kommunikationsöffnung 22 vorstehend und an die eine Endoberfläche des Wärmetauschrohres 4 stößt. Die Vorsprunghöhe des Stufenbereichs 25 der Zwischenplatte 9 von der Umfangswandoberfläche der Kommunikationsöffnung 22 wird so festgelegt, dass sie keinen Kältemittelkanal 4a, welcher später beschrieben wird, des Wärmetauschrohres 4 bedeckt. Eine oberhälftige Gruppe der Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatte 8 kommuniziert mit dem Inneren des oberen nach außen gewölbten Bereichs 11A über eine oberhälftige Gruppe der jeweiligen Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9. Genauso kommuniziert eine unterhälftige Gruppe der Rohreinsetzöffnungen 18 mit dem Inneren des unteren nach außen gewölbten Bereiches 11B über eine unterhälftige Gruppe der jeweiligen Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatte 9. Alle Kommunikationsöffnungen 22, welche mit dem Inneren des oberen nach außen gewölbten Bereichs 11A in Verbindung stehen, kommunizieren miteinander über Kommunikationsbereiche 23, und alle Kommunikationsöffnungen 22, welche mit dem Inneren des unteren nach außen gewölbten 11B in Verbindung stehen sind, kommunizieren miteinander über die Kommunikationsbereiche 23. Die Kommunikationsbereiche 23 werden durch Abschneiden von Bereichen zwischen den benachbarten Kommunikationsöffnungen 22 in der Zwischenplatte 9 ausgebildet. Daher weist die Zwischenplatte 9 einen Kältemittel-Strömungsabschnitt, welcher mit dem Kältemittel-Strömungsabschnitt, im des nach außen gewölbten Bereichs 11B kommuniziert, auf. Die Zwischenplatte 9 wird durch einen Pressprozeß aus einem blanken Aluminiummaterial hergestellt.
Vorzugsweise werden die Beziehungen Wp ≤ (Wt + 0,8) und Hp ≤ (Ht + 0,3) erfüllt, wobei Wp (mm) eine Abmessung der Kommunikationsöffnung 22 der Zwischenplatte 9 gemessen in der Öffnungslängsrichtung (Vorne-Hinten-Richtung) ist, Hp (mm) eine Abmessung der Kommunikationsöffnung 22 der Zwischenplatte 9 gemessen in der Öffnungsbreitenrichtung (Vertikalrichtung) ist, Wt (mm) die Rohrbreite des Wärmetauschrohrs 4 ist, und Ht (mm) die Rohrhöhe (vertikale Dicke) des Wärmetauschrohres 4 ist (siehe die 4 und 6). In dem Fall, wo Wp > (Wt + 0,8) und Hp > (Ht + 0,3) ist, besitzten an der Oberfläche der Innenplatte 8, welche der Zwischenplatte 9 gegenüberliegt, gegenüberliegende Kantenbereiche, welche sich entlang der Rohreinsetzöffnung 18 in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, einen Bereich, welcher der Kommunikationsöffnung 22 gegenüberliegt und nicht mit der Zwischenplatte 9 verlötet ist. Im Ergebnis wird die Lötfläche zwischen der Innenplatte 8 und der Zwischenplatte 9 unzureichend, was möglicherweise zu einem Versagen dabei führt, eine ausreichende Druckwiderstandsfähigkeit zu gewährleisten.
Der zweite Sammelbehälter-Tank 3 hat im wesentlichen dieselbe Konstruktion wie der erste Sammelbehälter-Tank 2 und gleiche Merkmale und Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen (siehe 2). Die zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 sind so angeordnet, daß die jeweiligen Innenplatten 8 einander gegenüberliegen. Der zweite Sammelbehälter-Tank 3 unterscheidet sich von dem ersten Sam melbehälter-Tank 2 dadurch, dass die Außenplatte 7 kuppelförmige nach außen gewölbte Bereiche aufweist, welche in einer Anzahl vorgesehen sind, die um eins kleiner als die der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B des ersten Sammelbehälter-Tanks 2 ist, und hier einen einzelnen kuppelförmigen nach außen gewölbten Bereich 24 aufweist, welcher sich von einem oberen Endbereich zu einem unteren Endbereich der Außenplatte 7 erstreckt und den nach außen gewölbten Bereichen 11A und 11B des ersten Sammelbehälter-Tanks 2 gegenüberliegt; dass der nach außen gewölbte Bereich 24 keinen Kältemitteleinlaß und keinen Kältemittelauslaß aufweist; dass alle Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatte 8 mit dem Inneren des nach außen gewölbten Bereichs 24 über alle jeweiligen Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9 kommunizieren; und dass alle Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9 über die Kommunikationsbereiche 23, welche durch Abschneiden von Bereichen zwischen benachbarten Kommunikationsöffnungen 22 ausgebildet sind, miteinander kommunizieren. Der nach außen gewölbte Bereich 24 hat dieselbe Wölbungshöhe und – breite wie die nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B des ersten Sammelbehälter-Tanks 2. Bei der Außenplatte 7 ist ein Umfangsbereich, der um eine nach rechts gerichtete Öffnung des nach außen gewölbten Bereichs 24 herumliegt mit der Zwischenplatte 9 verlötet, wodurch die Zwischenplatte 9 die nach rechts richtete Öffnung des nach außen gewölbten Bereichs 24 bedeckt. Im Ergebnis dient das Innere des nach außen gewölbten Bereichs 24 als ein Kältemittel-Strömungsabschnitt, dessen obere und untere Enden verschlossen sind. Ein Bereich des zweiten Sammelbehälter-Tanks 3, welcher mit dem nach außen gewölbten Bereich 24 korrespondiert, dient als ein Sammelbehälterabschnitt. Alle Kommunikationsöffnungen 22 und die Kommunikationsbereiche 23 der Zwischenplatte 9 bilden einen Kältemittel-Strömungsabschnitt, welcher mit dem Inneren des nach außen gewölbten Bereichs 24 kommuniziert.
Die zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 werden wie in den 7 und 8 gezeigt hergestellt.
Zuerst wird ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf jeder gegenüberliegenden Seite aufweist, einen Pressvorgang unterworfen, um die Außenplatte 7, welche die nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B aufweist, und die Außenplatte 7, welche den nach außen gewölbten Bereich 24 aufweist, herzustellen. Der Kältemitteleinlaß 12 und der Kältemittelauslaß 15 werden in der Außenplatte 7 für den ersten Sammelbehälter-Tank 2 ausgebildet. Außerdem wird ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf jeder seiner gegenüberliegenden Seiten aufweist, einen Pressvorgang unterworfen, um die Innenplatten 8, die jeweils die Rohreinsetzöffnungen 18, die vorstehenden Bereiche 26, die Abdeckwandungen 19 und einen Eingriffsbereich bildende Nasen 21A, welche sich gerade von den Abdeckwandung 19 erstrecken, aufweisen, herzustellen. Weiterhin wird ein blankes Aluminiummaterial einen Pressvorgang unterworfen, um die Zwischenplatten 9 herzustellen, welche jeweils die Kommunikationsöffnun gen 22, die geneigten Bereiche 27, die Stufenbereiche 25 und die Kommunikationsbereiche 23 aufweisen.
Als nächstes werden die drei Platten 7, 8 und 9 so übereinandergestapelt, dass die geneigten Oberflächen der vorstehenden Bereiche 26 der Innenplatte 8 in Kontakt mit den jeweiligen geneigten Bereichen 27 der Zwischenplatte 9 kommen. Anschließend werden die Nasen 21A so gebogen, dass sie die Eingriffsbereiche 21 bilden, welche in Eingriff mit der Außenplatte 7 kommen, wodurch eine provisorische Anordnung ausgebildet wird. Anschließend werden die provisorischen Anordnungen bei einer festgelegten Temperatur erhitzt, wodurch unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Außenplatte 7 und der Lötmaterialschichten der Innenplatte 8 die drei Platten 7, 8 und 9 miteinander verlötet werden, die Abdeckwandungen 19 und die vorderen und hinteren Endoberflächen der Zwischenplatte 9 und der Außenplatte 7 miteinander verlötet werden, die vorstehenden Bereiche 26 und die jeweiligen geneigten Bereiche 27 miteinander verlötet werden, und die Eingriffsbereiche 21 und die Außenplatte 7 miteinander verlötet werden. Auf diese Weise werden die zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 hergestellt.
Wie es in den 9 und 10 gezeigt ist, beinhaltet das Wärmetauschrohr 4 einander gegenüberliegende flache obere und untere Wände 31 und 32 (ein Paar von flachen Wänden), vordere und hintere Seitenwände 33 und 34, welche sich jeweils über die vorderen und hinteren Seitenen den der oberen und unteren Wände 31 und 32 erstrecken, und eine Mehrzahl von Verstärkungswänden 35, welche in festgelegten Abständen zwischen den vorderen und hinteren Seitenwänden 33 und 34 bereitgestellt werden und sich längs und zwischen den oberen und unteren Wänden 31 und 32 erstrecken. Aufgrund dieser Struktur weist das Wärmetauschrohr 4 im Inneren eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 4a auf, welche in dessen Breitenrichtung angeordnet sind.
Die vordere Seitenwand 33 hat eine Doppelwandstruktur und beinhaltet einen eine äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung 36, welcher integral mit dem vorderseitigen Ende der oberen Wand 31 in einem nach unten geschürzten Zustand ausgebildet ist und sich entlang der gesamten Höhe des Wärmetauschrohres 4 erstreckt, einen eine innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung 37, welcher an der Innenseite des äußeren Seitenwand bildenden Vorsprungs 36 angeordnet und integral mit der oberen Wand 31 in einem nach unten geschürzten Zustand ausgebildet ist, und einen eine innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung 38, welcher integral mit dem vorderseitigen Ende der unteren Wand 32 in einem nach oben geschützten Zustand ausgebildet ist. Der äußere Seitenwand bildende länglichen Vorsprung 36 ist mit den zwei inneren Seitenwand bildenden länglichen Vorsprüngen 37 und 38 und der unteren Wand 32 verlötet, während sein unterer Endbereich in Eingriff mit einem vorderen Seitenkantenbereich der unteren Oberfläche der unteren Wand 32 steht. Die zwei inneren Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 sind miteinander verlötet, während sie aneinanderstoßen. Die hintere Seitenwand 34 ist integral mit den oberen und unteren Wänden 31 und 32 ausgebildet. Ein Vorsprung 38a ist integral in der Kopfendfläche des inneren Seitenwand bildenden Bereichs 38 der unteren Wand 32 ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung des inneren Seitenwand bildenden Vorsprungs 38 entlang dessen gesamter Länge. Eine Vertiefung 37a ist an der Kopfendfläche des inneren Seitenwand bildenden länglichen Vorsprungs 37 der oberen Wand 31 ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung des inneren Seitenwand bildenden länglichen Vorsprungs 37 über dessen gesamte Länge. Der Vorsprung 38a ist in die Vertiefung 37a eingepreßt.
Die Verstärkungswände 35 sind so ausgebildet, dass die die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 und 41, welche integral mit der oberen Wand 31 in einem nach unten gezogenen Zustand ausgebildet sind, und die Verstärkungwand bildenden länglichen Vorsprünge 42 und 43, welche integral mit der unteren Wand 32 in einem nach oben gezogenen Zustand ausgebildet sind, miteinander verlötet sind, während die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 und 41 jeweils gegen die die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 43 und 42 stoßen. Die obere Wand 31 weist die die Verstärkungswand bildenden länglichen 40 Vorsprünge und 41 auf, welche verschiedene Vorsprungshöhen haben und alternierend in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Die untere Wand 32 weist die die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 42 und 43 auf, welche verschiedene Vorsprungshöhen haben und alternierend in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind.
Die die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 mit einer langen Vorsprunghöhe der oberen Wand 31 und die jeweiligen Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 43 mit kurzer Vorsprunghöhe der unteren Wand 32 sind miteinander verlötet. Die die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 41 mit einer kurzen Vorsprunghöhe der oberen Wand 31 und die jeweiligen eine Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 42 mit einer langen Vorsprungshöhe der unteren Wand 32 sind miteinander verlötet. Im folgenden werden die eine Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 und 42 mit einer langen Vorsprunghöhe der oberen und unteren Wände 31 und 32 die ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge genannt. Genauso werden die eine Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 41 und 43 mit einer kurzen Vorsprunghöhe der oberen und unteren Wände 31 und 32 die zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge genannt. Eine Vertiefung 44 (45) ist in der Kopfendfläche des zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 41 (43) der oberen Wand 31 (unteren Wand 32) ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung des zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 41 (43) entlang dessen Gesamtlänge. Ein Kopfendbereich des ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 42 (40) der unteren Wand 32 (oberen Wand 31) ist in die Vertiefung 44 (45) des zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 41 (43) der oberen Wand 31 (unteren Wand 32) eingepaßt. Während die Kopfendbereiche der ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 und 42 der oberen und unteren Wände 31 und 32 jeweils in die jeweiligen Vertiefungen 45 und 44 eingesetzt sind, werden die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 und 43 miteinander verlötet und werden die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 41 und 42 miteinander verlötet.
Das Wärmetauschrohr 4 wird unter Verwendung eines rohrbildenden Metallblechs 50 hergestellt, wie dies in 11(a) gezeigt ist. Das rohrbildende Metallblech 50 wird durch Walzen aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf jeder sein gegenüberliegenden Seiten aufweist, hergestellt. Das rohrbildende Metallblech 50 besitzt einen flachen, eine obere Wand bildenden Bereich 51 (flache Wand bildender Bereich); einen flachen, eine untere Wand bildenden Bereich 52 (flache Wand bildender Bereich), einen Verbindungsbereich 53, welcher den die obere Wand bildenden Bereich 51 und den die untere wand bildenden Bereich 52 verbindet und dafür ausgelegt ist, die hintere Seitenwand 34 zu bilden; die innere Seitenwand bildende längliche Vorsprünge 37 und 38, welche integral mit den seitlichen Enden der die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereiche 51 und 52 gegenüberliegend zu dem Verbindungsbereich 53 in einem nach oben gezogenen Zustand ausgebildet sind und die dafür ausgelegt sind, einen inneren Bereich der vorderen Seitenwand 31 zu bilden; einen länglichen Vorsprung der die äußere Seitenwand bildet bildenden Bereich 54, welcher sich nach außen von dem seitlichen Ende des die obere Wand bildenden Bereichs 51 gegenüberliegend zu dem Verbindungsbereich 53 erstreckt, und eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 40, 41, 42 und 43, welche integral mit den die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereichen 51 und 52 in einem nach oben gezogenen Zustand ausgebildet sind und die in festgelegten Abständen in der Breitenrichtung des rohrbildenden Metallblechs 50 angeordnet sind. Die ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 des die untere Wand bildenden Bereichs 51 und die zweiten Verstärkungswand bildenden Vorsprünge 43 des die oberen Wand bildenden Bereichs 52 sind symmetrisch mit Bezug auf die Mittellinie der Breitenrichtung des Verbindungsbereiches 53 angeordnet. Genauso sind die zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 41 des die obere Wand bildenden Bereichs 51 und die ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 42 des die untere Wand bildenden Bereichs 52 symmetrisch mit Bezug auf die Mittellinie der Breitenrichtung des Verbindungsbereiches 53 angeordnet. Der Vorsprung 38a ist an der Kopfendfläche des die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprungs 38 des die untere Wand bildenden Bereichs 52 ausgebildet, und die Vertiefung 37a ist in der Kopfendfläche des innere Seitenwand bildenden länglichen Vor sprungs 37 des obere Wand bildenden Bereichs 51 ausgebildet. Die Vertiefung 44 (45), in welche ein Kopfendbereich des ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 42 (40) des die untere Wand bildenden Bereichs 52 (die obere Wand bildenden Bereichs 51) eingesetzt ist, ist in der Kopfendfläche des zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 41 (43) des die obere Wand bildenden Bereichs 51 (die untere Wand bildenden Bereichs 52) ausgebildet.
Die die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 und die eine Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40, 41, 42 und 43 werden integral durch Walzen auf einer Seite des Aluminiumlötbleches, dessen gegenüberliegende Seiten mit einem Lötmaterial bedeckt sind, ausgebildet, wodurch eine Lötmaterialschicht (nicht gezeigt) auf den gegenüberliegenden Seitenoberflächen und den Kopfendflächen der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 und auf den Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 40, 41, 42 und 43, auf den Umfangsoberflächen der Vertiefungen 44 und 45 der die zweite Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 41 und 43 und auf den vertikal gegenüberliegenden Oberflächen der die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereiche 51 und 52 und auf dem die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildenden Bereich 54 ausgebildet wird.
Das rohrbildende Metallblech so wird schrittweise an gegenüberliegenden Seitenkanten des Verbindungsbereiches 53 durch einen Profilwalzprozeß (siehe 11(b)) gefaltet, bis eine Haarnadelform angenommen wird. Die die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 werden dazu gebracht gegeneinanderzustoßen, die Kopfendbereiche der ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 und 42 werden in die jeweiligen Vertiefungen 45 und 44 der zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 43 und 41 eingesetzt, und der Vorsprung 38a wird in die Vertiefung 37a eingepreßt.
Als nächstes wird der Bereich 54, welcher den die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildet, entlang der äußeren Oberflächen der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 gefaltet, und einer seiner Kopfendbereiche wird so verformt, dass er in Eingriff mit dem die untere Wand bildenden Bereich 52 kommt, wodurch ein gefaltetes Element 55 erhalten wird (siehe 11(c)).
Anschließend wird das gefaltete Element 55 bei einer festgelegten Temperatur erhitzt, um die Kopfendbereiche der die innere Seitenwand bildenden längliche Vorsprünge 37 und 38 zu verlöten, die Kopfendbereiche der ersten und zweiten Verstärkungswand bildenden längliche Vorsprünge 40 und 43 zu verlöten, die Kopfendbereiche der ersten und zweiten Verstärkungswand bildenden längliche Vorsprünge 42 und 41 zu verlöten, und den Bereich 54, welcher den die äußere Seitenwand bildenden längliche Vorsprung bildet mit den die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprüngen 37 und 38 und mit dem die untere Wand bildenden Bereich 52 zu verlöten. Auf diese Weise wird das Wärmetauschrohr 4 hergestellt.
Während gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauschrohre 4 durch die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatten 8 und in die jeweiligen Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatten 9 der Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 eingesetzt sind und die Endoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche an die jeweiligen Stufenbereiche 25 der Zwischenplatten 9 anstoßen, werden die gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre 4 mit den jeweiligen Umfangswandflächen der Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatten 8 und mit den jeweiligen Umfangswandoberflächen der Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatten 9 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Innenplatten 8 und der Lötmaterialschichten der rohrbildenden Metallbleche 50 verlötet. Das heißt, dass die gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre 4 mit den jeweiligen gesamten Umfangswandoberflächen der Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatten 8 der zwei Sammelbehälter-Tanks 1 und 2 verlötet werden, und zumindest gegenüberliegende Seitenoberflächen, welche sich in der Rohrbreitenrichtung (Vorne-Hinten-Richtung) erstrecken, der gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre 4, und zumindest gegenüberliegende Wandoberflächen 22a, welche sich in der Öffnungslänsrichtung (Vorne-Hinten-Richtung) der gesamten Umfangswandoberflächen der Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatten 9 der zwei Sammelbehälter-Tanks 1 und 2 erstrecken, jeweils miteinander verlötet werden.
Demzufolge werden rechte Endbereiche der oberhälftige Gruppe der Wärmetauschrohre 4 mit dem ersten Sammelbehälter-Tank 2 verbunden, um mit dem Inneren des oberen nach außen gewölbten Bereichs 11a zu kommunizieren, und werden linke Endbereiche mit dem zweiten Sammelbehälter-Tank 3 verbunden, um mit dem Inneren des nach außen gewölbten Bereichs 24 zu kommunizieren. Außerdem werden rechte Endbereiche einer unterhälftige Gruppe der Wärmetauschrohre 4 mit dem ersten Sammelbehälter-Tank 2 verbunden, um mit dem Inneren des unteren nach außen gewölbten Bereichs 11B zu kommunizieren, und linke Endbereiche werden mit dem zweiten Sammelbehälter-Tank 3 verbunden, um mit dem Inneren des nach außen gewölbten Bereichs 24 zu kommunizieren.
Jede der gewellten Rippen 5 wird in einer Wellenform aus einem Lötblech, hier eine Aluminiumlötblech, welches eine Lötmaterialschicht auf jeder gegenüberliegenden Seite aufweist, hergestellt.
Der Gaskühler 1 wird durch die folgenden Schritte hergestellt:
Es werden die zwei zuvor genannten provisorischen Anordnungen zur Weiterverarbeitung zu den Sammelbehälter-Tanks 2 und 3, eine Mehrzahl der zuvor genannten gefalteten Elemente 55 und eine Mehrzahl von gewellten Rippen 55 vorbereitet; es werden die zwei vorläufigen Anordnungen so angeordnet, dass sie zueinander mit ihren Innenplatten einander gegenüberliegend beabstandet angeordnet sind; die gefalteten Elemente 55 und die gewellten Rippen 5 werden alternierend angeordnet; die gegenüberliegenden Endbereiche der gefalteten Elemente 55 werden durch die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenplatten 8 und in die jeweiligen Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatten 9 der zwei vorläufigen Anordnungen eingesetzt, und die Endoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche werden dazu gebracht, gegen die jeweiligen Stufenbereiche 25 der Zwischenplatte 9 zu stoßen; die Seitenplatten 6 werden außerhalb der jeweiligen gewellten Rippen 5 an gegenüberliegenden Enden angeordnet; das Einlaßelement 13 und das Auslaßelement 16 werden jeweils auf den nach außen gewölbten Bereichen 11A und 11B der Außenplatte 7, welche verwendet wird, um den ersten Sammelbehälter-Tank 2 zu bilden, angeordnet; die notwendigen Bereiche der vorläufigen Anordnungen werden wie oben beschrieben verlötet, um hierdurch die Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 zu bilden, die notwendigen Bereiche der gefalteten Elemente 55 werden wie oben beschrieben verlötet, um hierdurch die Wärmetauschrohre 4 zu bilden, die Wärmetauschrohre 4 werden mit den Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 verlötet, die gewellten Rippen 5 werden mit den Wärme tauschrohren 4 verlötet, die Seitenplatten 6 werden mit den jeweiligen gewellten Rippen 5 verlötet, und das Einlaßelement 13 und das Auslaßelement 16 werden jeweils mit den nach außen gewölbten Bereichen 11A und 11B verlötet.
Der Gaskühler 1 bildet zusammen mit einem Kompressor, einem Verdampfer, einer Druckreduzierungseinrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, einen überkritischen Kältekreislauf. Der Kältekreislauf ist in einem Fahrzeug, z.B. in einem Auto, als eine Autoklimaanlage installiert.
Wie dies in der 12 gezeigt ist, strömt bei dem oben beschriebenen Gaskühler 1 CO₂ aus einem Komprossor durch den Kältemittel-Einströmkanal 14 des Einlaßelementes 13 und tritt in den oberen nach außen gewölbten Bereich 11A des ersten Sammelbehälter-Tanks 2 durch den Kältemittel-Einlaß 12 ein. Dann strömt das CO₂ verteilt in die Kältemittelkanäle 4a von allen Wärmetauschrohren 4, welche in Kommunikation mit dem oberen nach außen gewölbten Bereich 11A sind. Das CO₂ in den Kältemittelkanälen 4a strömt nach links durch die Kältemittelkanäle 4a und tritt in den nach außen gewölbten Bereich 24 des zweiten Sammelbehälter-Tanks 3 ein. Das CO₂ in dem nach außen gewölbten Bereich 24 strömt nach unten durch das Innere des nach außen gewölbten Bereichs 24 und durch die Kommunikationsbereiche 23 der Zwischenplatte 9, strömt verteilt in die Kältemittelkanäle 4a aller Wärmetauschrohre 4, welche in Kommunikation mit dem unteren nach außen gewölbten Bereich 11B sind, ändert seine Richtung, strömt nach rechts durch die Kältemittelkanäle 4a, und tritt in den unteren nach außen gewölbten Bereich 11B des ersten Sammelbehälter-Tanks 2 ein. Anschließend strömt das CO₂ aus dem Gaskühler 1 über den Kältemittelauslaß 15 und den Kältemittelausströmkanal 17 des Auslaßelementes 16 aus. Während es durch die Kältemittelkanäle 4a der Wärmetauschrohre 4 strömt, wird das CO₂ Wärmeaustausch mit der Luft unterworfen, welche durch die Luftdurchlaßspalte in der Richtung des Pfeiles X, der in den 1 und 12 gezeigt ist, strömt, wobei es abgekühlt wird.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung bei einem Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes verwendet. Allerdings kann der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung auch bei einem Verdampfer des oben genannten überkritischen Kältekreislaufes verwendet werden. Dieser Verdampfer bildet zusammen mit einem Kompressor, einem Gaskühler, einer Druckreduzierungseinrichtung und einem Zwischenwärmetauscher, um Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel aus dem Gaskühler und einem Kältemittel aus dem Verdampfer durchzuführen, einen überkritischen Kältekreislauf, der ein überkritisches Kältemittel wie z.B. CO₂ verwendet. Dieser Kältekreislauf ist in einem Fahrzeug, z.B. in einem Auto, als eine Autoklimaanlage installiert.
Obwohl CO₂ als ein überkritische Kältemittel eines überkritischen Kältekreislaufes in den oben beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, ist das Kältemittel nicht hierauf beschränkt, sondern Ethylen, Ethan, Stickstoffoxid oder ähnliches können alternativ verwendet werden.
Die oben beschriebene Ausführungsform verwendet zum Ausbilden des Wärmetauschrohres 4 ein gefaltetes Element 55, welches durch Biegen eines rohrbildenden Metallbleches in der Form eines Aluminiumlötbleches, welches eine Lötmaterialschicht auf jeder gegenüberliegenden Seite aufweist, ausgebildet wird. Allerdings ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine Aluminiumextrudat, welches eine Lötmaterialschicht auf seinen äußeren Oberflächen aufweist, verwendet werden, um das Wärmetauschrohr 4 zu bilden.

Claims

Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehälter-Tanks, welche beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von flachen Wärmetauschrohren, welche parallel in Abständen zwischen den zwei Sammelbehälter-Tanks angeordnet sind und gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehälter-Tanks verbunden sind, wobei jeder der zwei Sammelbehälter-Tanks so konfiguriert ist, dass eine Außenplatte, eine Innenplatte und eine Zwischenplatte, welche zwischen der Außen- und Innenplatte liegt, miteinander in Lagen verlötet sind, und wobei die Außenplatte einen nach außen gewölbten Bereich aufweist, der sich in ihrer Längsrichtung erstreckt und der eine Öffnung aufweist, die von der Zwischenplatte verschlossen ist, und wobei die Innenplatte eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen aufweist, welche in einem Bereich, der mit dem nach außen gewölbten Bereich der Außenplatte korrespondiert, und beabstandet voneinander in ihrer Längsrichtung ausgebildet sind, und wobei die Zwischenplatte eine Mehrzahl von Kommunikationsöffnungen in der Form von Durchgangsöffnungen aufweist, welche ausgebildet sind, um den jeweiligen Rohreinsetzöffnungen der Innenplatte zu erlauben, mit dem Inneren des nach außen gewölbten Bereiches der Außenplatte zu kommunizieren, worin ein Paar von geneigten Bereichen, welche in einer auseinander laufenden Weise in Richtung der Innenplatte geneigt sind, in innenplattenseitigen Kantenbereichen von gegenüberliegenden Wandoberflächen von jeder Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte, welche sich in einer Öffnungslängsrichtung der Kommunikationsöffnung erstrecken, ausgebildet sind, ein Paar von vorstehenden Bereichen, welche in Richtung der Zwischenplatte vorstehen, an einer Oberfläche der Innenplatte ausgebildet sind, welche der Zwischenplatte gegenüberliegt, wobei die vorstehenden Bereiche in Positionen angeordnet sind, welche mit den gegenüberliegenden Kanten von jeder Rohreinsetzöffnung, die sich in einer Öffnungslängsrichtung der Rohreinsetzöffnung erstrecken, korrespondieren, und in engem Kontakt mit den korrespondierenden geneigten Bereichen der Zwischenplatte stehen; und die vorstehenden Bereiche mit den korrespondierenden geneigten Bereichen verlötet sind.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin gegenüberliegende Endbereiche der Wärmetauschrohre durch die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten und in die jeweiligen Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten der zwei Sammelbehälter-Tanks eingesetzt sind; die gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre mit den jeweiligen ge samten Umfangswandoberflächen der Rohreinsetzöffnungen der Innenplatten verlötet sind; und zumindest gegenüberliegende Seitenflächen, welche sich in einer Rohrbreitenrichtung erstrecken, der gesamten äußeren Umfangsoberflächen der gegenüberliegenden Endbereiche der Wärmetauschrohre und zumindest gegenüberliegende Wandoberflächen, welche sich in der Öffnungslängsrichtung erstrecken, der gesamten Umfangswandoberflächen der Kommunikationsöffnungen der Zwischenplatten jeweils miteinander verlötet sind.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin eine Öffnungsbreite der Rohreinsetzöffnung der Innenplatte und eine Öffnungsbreite der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte gleich sind.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin Wp ≤ (Wt + 0,8) und Hp ≤ (Ht + 0,3) erfüllt wird, wobei Wp (mm) eine Abmessung der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte gemessen in der Öffnungslängsrichtung ist, Hp (mm) eine Abmessung der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte gemessen in einer Öffnungsbreitenrichtung ist, Wt (mm) eine Rohrbreite des Wärmetauschrohrs ist und Ht (mm) eine Rohrhöhe des Wärmetauschrohres ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin die vorstehenden Bereiche der Innenplatte durch Biegen von Bereichen der Innenplatte, welche mit gegenüberliegenden Kanten von jeder Rohreinsetzöffnung, die sich entlang der Öffnungslängsrichtung der Rohreinsetzöffnung erstrecken, korrespondieren, in Richtung der Zwischenplatte ausgebildet sind.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin Stufenbereiche an einer Umfangswandoberfläche von jeder Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte ausgebildet sind, um in gegenüberliegenden Endbereichen der Kommunikationsöffnung mit Bezug auf die Öffnungslängsrichtung angeordnet zu sein, wobei die Stufenbereiche nach innen mit Bezug auf die Öffnungslängsrichtung vorstehen und in Eingriff mit einer Endoberfläche des korrespondierenden Wärmetauscherrohres stehen.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 6, worin eine Vorsprunghöhe von jedem Stufenbereich der Zwischenplatte von der äußeren Umfangswandoberfläche der korrespondierenden Kommunikationsöffnung so festgelegt ist, dass sie einen Kältemittelkanal des korrespondierenden Wärmetauschrohres nicht bedeckt.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, worin jedes Wärmetauschrohr mit einer Umfangswandoberfläche der Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte unter Verwendung eines Lötmaterials auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Wärmetauschrohres verlötet ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 8, worin das Wärmetauschrohr ein Paar von flachen Wänden, welche einander gegenüberliegen, und zwei Seitenwände, welche sich jeweils zwischen gegenüberliegenden Seitenkanten der zwei flachen Wände erstrecken, aufweist und durch Biegen eines rohrbildenden, blechförmigen Elementes in der Form eines Aluminiumlötbleches, das eine Lötmaterialschicht auf jeder gegenüberliegenden Oberfläche aufweist, hergestellt ist.