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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das oben genannte Problem
zu lösen
und einen Wärmetauscher
bereitzustellen, welcher bezüglich der
Druckwiderstandsfähigkeit
weiter verstärkt
ist.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Gemäß dem Wärmetauscher
des Abschnitts 7) kann ein erhöhter
Strömungswiderstand
eines Kältemittels
verhindert werden.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, welche die Gesamtkonstruktion eines
Gaskühlers
zeigt, bei dem der Wärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet wird;
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2 ist
eine fragmentarische Ansicht im Vertikalschnitt, welche den Gaskühler der 1 zeigt,
wenn er von hinten nach vorne gesehen wird;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, welche einen ersten Sammelbehälter-Tank
des Gaskühlers
der 1 zeigt;
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht
im Schnitt entlang der Linie A-A der 2;
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht
im Schnitt entlang der Linie B-B der 2;
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
im Schnitt entlang der Linie C-C der 5;
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7 ist
einer perspektivische Explosionsansicht, welche ein Verfahren zur
Herstellung des ersten Sammelbehälter-Tanks
des Gaskühlers
von der 1 zeigt;
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8 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, welche ein Verfahren zur
Herstellung eines zweiten Sammelbehälter-Tanks des Gaskühlers von der 1 zeigt;
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9 ist
eine Querschnittansicht, welche ein Wärmetauschrohr des Gaskühlers der 1 zeigt,
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10 ist
eine fragmentarische vergrößerte Ansicht
der 9;
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11 ist
eine Ansicht, welche ein Verfahren zur Herstellung des in der 9 gezeigten
Wärmetauschrohres
zeigt; und
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12 ist
ein Diagramm, das den Strom eines Kältemittels durch den Gaskühler der 1 zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 werden
wie in den 7 und 8 gezeigt
hergestellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)).
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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.
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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.
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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.
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Jede
der gewellten Rippen 5 wird in einer Wellenform aus einem
Lötblech,
hier eine Aluminiumlötblech,
welches eine Lötmaterialschicht
auf jeder gegenüberliegenden
Seite aufweist, hergestellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.