DE102007001430A1

DE102007001430A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102007001430A1
Application number: DE200710001430
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kariya Okumura; Masaaki Kariya Kawakubo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2007-01-09
Publication date: 2007-07-12
Also published as: JP2007183076A

Abstract

Ein Wärmeaustauscher umfasst eine Vielzahl von Rohren (110), einen Tank- bzw. Sammlerteil (140), der sich längs einer Richtung der Anordnung von Rohren (110) erstreckt. Der Tank- oder Sammlerteil (140) verfügt innen über einen so genannten Stromteil (151); Endteile der Rohre (110) sind mit dem Sammlerteil oder Tankteil (140) verbunden und veranlassen, dass der Stromteil (150) mit den Innenseiten der Rohre (110) in Verbindung steht. Weiterhin umfasst der Tankteil (140) einen einen Stromteil bildenden Teil (150A bis 150E) zur Bildung des Stromteils (151) und erstreckt sich längs der Richtung der Rohranordnung (110); eine wellenartige Platte oder ein wellenartiges Blech (160A bis 160D) sind in Wellengestalt längs der Anordnungsrichtung ausgebildet. Die wellenartige Platte oder das wellenartige Blech (160A bis 160D) ist mit dem den Stromteil bildenden Teil (150A bis 150E) verbunden, um einen Verbindungsraum (161) zu schaffen, damit der Stromteil (151) mit den Rohren (110) in Verbindung kommt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher und insbesondere die Konstruktion eines Sammlertanks eines Wärmeaustauschers.

Beispielsweise ist bei einem in der US-Patentschrift 6 640 887 offenbarten Wärmeaustauscher eine Sammlertankplatte eines Sammlertanks mit durch Stanzsickenteilen gebildeten Teilen vorgesehen, die durch Pressen entstanden sind, so dass Verbindungsräume in der Sammlertankplatte geformt werden, die mit den oberen Enden der Rohre in Verbindung stehen.

Jedoch, wird in einem Sammlertank der Anteil des Stanzsickens oder Ausbauchens größer, so wird die Verminderung in der Dicke größer und führt zu einer Verminderung in der Druckfestigkeit. Wenn darüber hinaus das Ausbauchen oder Stanzsicken in geringerem Ausmaß im Sammlertank erfolgt, werden die Verbindungsräume in der Sammlertankplatte, die mit den Kopfenden der Rohre in Verbindung stehen, kleiner, was zu einem Anstieg im Druckverlust und einem Verstopfen der Rohre durch ein Lötmaterial führt.

Die Erfindung wurde im Hinblick auf die vorgeschilderten Probleme gemacht. Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmeaustauscher, der in der Lage ist, die Druckfestigkeit zu sichern, selbst wenn die Verbindungsräume eines Sammlertankteils mit den Rohren größer werden. Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeaustauscher zur Verfügung zu stellen, der die notwendige Druckfestigkeit bei gleichzeitiger, doch ausgezeichneter, Produktivität bildet.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Wärmeaustauscher eine Vielzahl von Rohren 110, in welchen ein wärmeaustauschendes Medium strömt, und einen Tankteil 140, der innen über einen Stromteil 151 verfügt, in welchem das wärmeaustauschende Medium strömt. Die Rohre 110 sind in einer Anordnungsrichtung vorgesehen, die um ein vorbestimmtes Stück zwischen je zweien beabstandet sind, wobei der Tank- oder Sammlerteil 140 sich entlang der Anordnungsrichtung der Rohre 110 erstreckt und die Endteile der Rohre 110 mit dem Sammlerteil 140 verbunden sind, um den Stromteil 151 in Verbindung mit den Innenseiten der Rohre 110 zu set zen. Im Wärmeaustauscher umfasst der Sammlerteil 140 einen einen Stromteil bildenden Teil 150A bis 150E zum Bilden des Stromteils 151, der sich entlang der Anordnungsrichtung der Rohre 110 erstreckt, sowie eine wellenartige Platte oder ein wellenartiges Blech 160A bis 160D, die in Wellenform entlang der Anordnungsrichtung ausgebildet und mit dem den Stromteil bildenden Teil 150A bis 150E verbunden sind, um an dem jeweiligen Berg- bzw. Kammteil und einem Talbereich bzw. Talteil einen Verbindungsraum 161 vorzusehen, durch den der Stromteil 151 mit den Rohren 110 in Verbindung steht bzw. kommuniziert.

Somit sorgt der Wärmeaustauscher für die notwendige Druckfestigkeit, selbst wenn die Verbindungsräume 161 mit den Räumen 110 im Sammlerteil 140 größer werden. Weiterhin kann die wellenartige Platte 160A bis 160D leicht durch Biegen einer Platte oder eines Bleches geformt werden. Es ist somit möglich, den Wärmeaustauscher herzustellen, und dies bei ausgezeichneter Produktivität.

Beispielsweise kann der den Stromteil bildende Teil 150A ein Rohrteil 150A mit annähernd zylindrischem Querschnitt sein. In diesem Fall ist die wellenartige Platte 160A gegen eine Innenfläche des Rohrteils 150A gebunden bzw. verbunden. Weiterhin können die Rohre eingeführt werden in und verbunden werden mit dem Rohrteil 150A. Beispielsweise haben der Rohrteil 150A und die wellenartige Platte 160A jeweils Rohreinführungslöcher 152, 162, in welche die Rohre 110 eingeführt werden, und jede Fläche der Rohreinführungslöcher 162 der wellenartige Platte 160A ist größer als jeder Bereich der Rohreinführungslöcher 152 des Rohrteils 150A.

Alternativ kann der den Stromteil bildende Teil eine erste Platte oder ein erstes Blech 150B mit einer Öffnung umfassen, die sich entlang einer Längsrichtung des Tankteils 140 erstreckt und über einen Querschnitt in Form des Buchstabens C verfügt, und eine zweite Platte oder ein zweites Blech 170 die Öffnung schließt, und wobei die wellenartige Platte 160A mit einer Innenfläche der ersten Platte 150B und einer Innenfläche der zweiten Platte 170 verbunden ist. Weiterhin können die Rohre 110 eingeführt werden in und verbunden werden mit der zweiten Platte 170.

Im Wärmeaustauscher können die Rohre 110 eingeführt werden in und verbunden werden mit Teilen, wo der Rohrteil 150A oder die erste Platte 150B nicht mit der wellenartigen Platte 160A verbunden ist oder können eingeführt werden in und verbun den werden mit Teilen, wo der Rohrteil 150A der ersten Platte 150B mit der wellenartigen Platte 160A verbunden ist.

Alternativ kann der den Stromteil bildende Teil 150B, 150D mit einem Plattenelement 150B, 150D versehen werden, der über eine Öffnung verfügt, die sich entlang einer Längsrichtung des Sammlerteils 140 erstreckt und über einen Querschnitt verfügt, der wie der Buchstabe C oder der Buchstabe U im Querschnitt ausgestaltet ist. In diesem Fall wird die wellenartige Platte 160B so geformt, dass ihre Bergseiten oder Kammteile auf einer Seite miteinander verbunden werden, wodurch sich eine Wandfläche ergibt und diese ist mit dem Plattenelement 150B, 150D verbunden, so dass die Öffnung des Plattenelements 150B, 150D durch die Wandfläche der wellenartigen Platte 160B geschlossen wird. Weiterhin können die Rohre 110 eingeführt werden in und verbunden werden mit dem Plattenelement 150B oder eingeführt werden in und verbunden werden mit der wellenartigen Platte 160B.

Alternativ kann der den Stromteil bildende Teil 150C versehen werden mit einem Plattenelement 150C mit einer Öffnung, die sich entlang einer Längsrichtung des Sammlerteils 140 erstreckt und über einen Querschnitt in der Art eines Buchstabens C verfügt. In diesem Fall wird die wellenartige Platte 160C derart geformt, dass ihre bergseitigen oder kammseitigen Teile auf beiden Seiten miteinander verbunden sind, so dass sich Wandflächen ergeben, und ist mit dem Plattenelement 150C verbunden, so dass eine Vielzahl von Raumteilen entstehen, die durch diese Wandflächen unterteilt sind und veranlasst sind, mit der Öffnung des Plattenelements 150C in Verbindung zu treten. Weiterhin kann die wellenartige Platte 160C aus einer Platte oder einem Blech in Wellengestalt mit einer Vielzahl von Rinnen- oder Nutenteilen geformt werden; Einlassenden der Rinnen- oder Nutenteile in der wellenartigen Gestalt auf beiden Seiten, der Vorder- und der rückseitigen Fläche der die wellenartigen Platte 160C bildenden Platte, können miteinander verbunden werden.

Alternativ kann der den Stromteil bildende Teil 150E mit einem Plattenelement 150E versehen werden, der innen über den Stromteil 151 verfügt, der sich entlang einer Längsrichtung des Sammlerteils 140 erstreckt und wie eine Rinne im Plattenelement 150E ausgebildet ist. In diesem Fall ist die wellenartige Platte 160D mit einer Vielzahl von Biegeteilen 163 versehen, um die Seitenflächen der einseitigen Talbereiche oder Teile der wellenartigen Platte 160D zu schließen und ist mit dem Plattenelement 150E verbunden, um die einseitigen Talbereiche oder Talteile abzudecken. Weiterhin kann der Verbindungsraum 161 des Sammlerteils 140 auf zwei Seitenflächen in Richtung der Breite der Rohre 110 durch die Biegeteile 163 der wellenartigen Platte 160D abgedichtet werden.

Im Sammlerteil 140 des Wärmeaustauschers kann der Stromteil 151 im Tankteil 140 wenigstens an einer Seite der Rohre 110 in einer Richtung der Breite der Rohre 110 angeordnet werden, die senkrecht zur Anordnungsrichtung und einer Längsrichtung der Rohre liegt; oder der Stromteil 151 ist auf einer Seite gegenüber der Seite angeordnet, auf der die Rohre 110 in einer Längsrichtung der Rohre 110 eingeführt werden. Weiterhin kann der Stromteil 151 in eine Gestalt geformt werden, welche der Beziehung H ≥ W genügt, wo H eine Innenabmessung des Stromteils 151 in einer Richtung ist, die bezüglich des Verbindungsraums 161 versetzt ist, und wobei W eine Innenabmessung in einer Richtung senkrecht zur Versetzungsrichtung und einer Längsrichtung des Sammlerteils 140 ist. Zusätzlich kann der Verbindungsraum 161 eine Durchlassquerschnittsfläche haben, die größer als eine Durchlassquerschnittsfläche des Rohres 110, das mit dem Verbindungsraum 161 in Verbindung steht, ist.

Der Wärmeaustauscher wird in geeigneter Weise zum Beispiel als Gaskühler und Verdampfer in einer Vorrichtung mit Kühl- oder Kältezyklus verwendet.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen:
1 eine Stirnansicht der Gesamtkonstruktion eines beispielsweise als Gaskühler verwendeten Wärmeaustauschers gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist;
2 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt einen Sammlertank nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Die 3(a) und 3(b) sind Schnitte durch den Sammlertankteil der 2, wobei 3(a) ein Schnitt an einem Ort A (d.h. einem Teil, wo ein Rohr eingeführt wird) in 2, und 3(b) ein Schnitt an einem Ort B (d.h. an einem Teil, wo ein Rohr nicht eingeführt ist) in 2 ist;
4 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Montageprozesses des Sammlertankteils der 2;
5 ist eine perspektivische Teildarstellung eines Sammlertankteils nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
6 ist ein perspektivischer Teilschnitt eines Sammlertankteils nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt einen Sammlertankteil nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Montageprozesses des Sammlertankteils der 7;
9 ist ein perspektivischer Teilschnitt eines Sammlertankteils gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt einen Sammlertankteil nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt einen Sammlertankteil nach einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt einen Sammlertankteil nach einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine auseinandergezogene Darstellung zur Erläuterung eines Montageprozesses des Sammlertankteils der 12;
14 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt einen Sammlertankteil nach einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine Schnittdarstellung an einem Ort C (d.h. einem Teil, wo ein Rohr eingeführt wird) in 14;
Die 16(a) und 16(b) zeigen Sammlertankteile nach einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 16(a) eine Teilfrontdarstellung und 16(b) ein Schnitt längs der Linie D-D in 16(a) ist; und
17 ist eine perspektivische Darstellung und zeigt eine wellenartige Platte in den 16(a) und 16(b).
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der Erfindung soll nun mit Bezug auf die 1 bis 4 nachstehend näher erläutert werden. Zunächst zeigt 1 eine Frontdarstellung bzw. Stirnansicht des allgemeinen Aufbaus einer Ausführungsform, bei der die vorliegende Erfindung typischerweise auf einen Gaskühler 100 als Wärmeaustauscher Anwendung findet. Hier soll ein Beispiel beschrieben werden, bei dem der Gaskühler 100 der vorliegenden Erfindung auf einen superkritischen Kühl- oder Kältekreislauf unter Verwendung eines Kohlendioxid-Kältemittels (im Folgenden CO₂-Kältemittel genannt) als wärmeaustauschendes Medium beschrieben werden, wobei mit einem hochdruckseitigen Kühlmitteldruck, der auf einem kritischen Druckwert oder mehr eingestellt wird, gearbeitet wird. Hierbei lassen sich nicht nur das oben erwähnte CO₂-Kältemittel, sondern vielmehr auch Ethylen, Ethan oder Stickstoffoxid als Kühlmittel anwenden.
Der Gaskühler 100 ist aus einem Kernteil 101 und einem Paar linker und rechter Sammlertankteile (Tankteile) 140 aufgebaut. Die jeweiligen Teile zum Bau des Gaskühlers 100 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung geformt. Die jeweiligen Teile des Gaskühlers 100 werden kombiniert und zusammengebaut durch Fügen, Sicken oder Fixieren mit einer Lehre und sind zu einem Teil durch ein Lötmaterial verlötet, das auf notwendige Teile auf den Oberflächen der jeweiligen Teile aufgebracht ist.
Beim Kernteil 101 sind eine Vielzahl wärmeaustauschender Rohre 110, in welchen Kältemittel fließt und eine Vielzahl wärmeaustauschender Rippen 120 von wellenartiger Gestalt, abwechselnd angeordnet (d.h. lagenartig geschichtet). Jedes der Rohre 110 hat einen flachen Querschnitt. Das Rohr 110 hat Kühlmitteldurchlässe, die längs seiner Längsrichtung verlaufen und die gegeneinander abgeteilt sind. Die in dem Rohr 110 gebildeten Kühlmittelkanäle sind Durchlässe, die je einen kreisförmigen Querschnitt haben und die in der Richtung der Breite (Breitenrichtung des Rohres) des Rohres 110 angeordnet sind. Die Querschnittsgestalt jedes kreisförmigen Durchlasses kann ersetzt werden durch einen vierseitigen Querschnitt, einen Dreiecksquerschnitt oder dergleichen. Das heißt, die Querschnittsgestalt jedes Durchlasses oder jedes Kanals, der in Rohrlängsrichtung längs verläuft, kann in geeigneter Weise verändert werden.
Die Vielzahl von Rohren 110 sind parallel zueinander angeordnet, so dass deren flache Seitenoberflächen parallel zueinander verlaufen und sind so angeordnet, dass sie Abstand voneinander haben, damit ein Luftstrom als wärmeaustauschendes Me dium zwischen ihnen aufgebaut werden kann. Während die Rohre 110 mit den Rippen 120 nach dieser Ausführungsform ausgebildet sind, kann eine Konstruktion, bei der nur Rohre 110 ohne Rippen 120 vorgesehen sind, bei einem Wärmeaustauscher zum Kühlen von Luft vorgesehen sein. Darüber hinaus sind Seitenplatten 130 als Verstärkungsteile, von denen jeder einen Querschnitt wie ein Buchstabe U hat, außerhalb der äußersten Rippen 120 in nach oben und unten verlaufende Richtung in 1 (d.h. in Anordnungsrichtung der Rohre 110) angeordnet.
Diese Teile des Kernteils 110 sind integral miteinander verlötet. Ein Paar von Sammlertankteilen 140, die sich in Anordnungsrichtung der Rohre 110 erstrecken, sind auf den linken und rechten Endteilen in 1 des Kernteils 101 angeordnet, das heißt auf den Endteilen der Vielzahl von Rohren 110, in Längsrichtung der Rohre 110 gesehen. Die Endteile der jeweiligen Rohre 110 werden in die Sammlertanks 140 eingeführt und durch Löten mit diesen verbunden, derart, dass Stromteile 151, gebildet in den Sammlertankteilen 140, und innenseitige Teile der Rohre 110 miteinander in Verbindung kommen.
Hier soll jetzt der Aufbau der Sammlertanks 140 des Wärmeaustauschers genauer beschrieben werden. Endkappen 180 sind gegen die Endteile in Längsrichtung beider Sammlertankteile 140 verlötet, um die Öffnungen der Stromteile 151 zu schließen. Darüber hinaus ist ein Separator 141 zum Trennen des innenseitigen Stromteils 151 angeordnet in und gelötet an den linken Sammlertankteil 140, der in 1 gezeigt ist.
Ein Einlassanschluss 191 ist an den linken Sammlertankteil 140 an einem Teil der Oberseite des Separators 141 des linken Sammlerteils 140 (hart) gelötet, im Folgenden immer nur gelötet genannt, und ein Auslassanschluss 192 ist gegen den linken Sammlertankteil an einem Teil der unteren Seite des Separatos 141 gelötet, wodurch der Einlassanschluss 191 und der Auslassanschluss 192 mit den Stromteilen 151 im linken Sammlertankteil 140 in Verbindung stehen bzw. kommunizieren.
2 ist nun eine teilgeschnittene perspektivische Darstellung und zeigt den Sammlertankteil 140 nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 3(a) und 3(b) sind Schnitte durch den Sammlertankteil 140 in 2. Spezifisch ist 3(a) ein Schnitt an einem Ort A (d.h. an einem anderen Teil, wo ein Rohr eingeführt wird) in 2, und 3(b) ist ein Schnitt an einem Ort B (d.h. einem Teil, wo ein Rohr nicht eingeführt wird) in 2. Weiterhin ist 4 eine auseinandergezogene (demontierte) perspektivische Darstellung und erläutert einen Montage- oder Zusammenbauprozess des Sammlertankteils 140 in 2.
Der Sammlertankteil 140 dieser Ausführungsform ist aufgebaut aus einer Sammlertankplatte (Stromteil bildender Teil, Rohrteil) 150A sowie einem wellenförmigen Blech 160A, das eingeführt ist in und verbunden ist mit der Sammlertankplatte 150A, um eine Vielzahl von Räumen zu bilden. Zunächst wird die Sammlertankplatte 150A aus einem Rohrteil mit einem Außenquerschnitt, gebildet in länglicher kreisförmiger Gestalt, und Rohreinführungslöchern 152, wie in 4 gezeigt, gebildet. Die Sammlertankplatte 150A (Sammlertankblech, im Folgenden Platte genannt) hat einen Flachteil auf der einen Seite (siehe 4) in den eine Vielzahl von Rohreinführungslöchern 152 eingebracht sind. Diese Rohre 110 werden eingeführt in und verbunden mit den Rohreinführungslöchern 152 der Sammlertankplatte 150A. Hier kann die Sammlertankplatte 150A durch Extrudieren (Extrusionsprozess) gebildet sein.
Darüber hinaus wird die wellenartige Platte 160A in einer wellenartigen Gestalt (d.h. beispielsweise einer Rechteckwelle) geformt, indem sequentiell ein Bandmaterial (Bandblech) in eine Wellengestalt gebogen wird. Nach dieser Ausführungsform verfügt die wellenartige Platte oder das wellenartige Blech 160A über Rohreinführungslöcher 162, in welche Rohre 110 eingeführt werden. Die Rohreinführungslöcher 162 sind in Flachteilen des wellenartigen Blechs 160A auf einer Seite in der Wellenform (siehe 4) geformt. Hier wird jeder offene Bereich der Welleneinführungslöcher 162 in das wellenartige Blech 160A so geformt, dass er geringfügig größer als jeder offene Bereich der Rohreinführungslöcher 152 ist, die in dem Sammlertankblech 150A geformt werden.
Die wellenartige Platte 160A ist zu einer Rechteckwellengestalt, wenn man dies von der Seite sieht, geformt. Das wellenartige Blech 160A wird hauptsächlich dadurch geformt, dass ein Bandmaterial gebogen wird, während seine Längung verhindert wird. Das Wellenblech 160A ist mit Berg(kamm)teilen und Wellentälerteilen abwechselnd versehen, wenn man von der Seite auf das Rohr 110 schaut. Die Kämme der Bergteile und der Talteile sind Flachbleche oder leicht gekrümmte Bleche, und die Wellengestalt des Wellenblechs 160A verläuft längs der Rohranordnungsrichtung, das heißt der Richtung, in welcher die Rohre 110 angeordnet sind. Verbindungsteile entlang der Längsrichtung der Rohre 110, welche die Flachbleche oder die leicht gekrümmten Bleche des Wellenblechs 160A verbinden, sind zwischen den Bergteilen und den Wellenteilen in der wellenartigen Platte 160B, wie in 4 gezeigt, vorgesehen. Wenn beide Außenflächen des Wellenblechs 160A mit der Sammlertankplatte 150A verbunden werden, so werden diese Verbindungsteile, die die Flachbleche und die leicht gekrümmten Bleche verbinden, als Rippen (Verstärkungsbleche) im Sammlertankteil 140 verwendet. Die Rippen aufgrund des Wellenblechs 160A sind Bleche senkrecht zur Längsrichtung des Sammlertankteils 140 und parallel zu den flachen Ebenen der Rohre 110 im Sammlertankteil 140.
Die durch das wellenartige Blech 160A im Sammlertank gebildeten Rippen verbinden die beiden flachen einander gegenüberstehenden Ebenen innerhalb des Sammlertankteils 140. Diese Rippen in dem Sammlertankblech 160A arbeiten als Verstärkungsteile, um dem Druck des Kühl- oder Kältemittels Stand zu halten. Nach dieser Ausführungsform sind die Wellenteilungen der Bergteile und der Wellenteile des Wellenblechs 160A fast einander gleich, können aber auch mit ungleichen Teilungen aufgebaut sein.
Andererseits ist jedes der Rohre 110 in einem flachen Querschnitt durch Strangpressarbeit geformt und verfügt über eine Vielzahl von Strömungskanälen, die hierin in der Richtung einer Hauptseite des flachen Querschnitts angeordnet sind. Dann wird das Wellenblech 160A in das Sammlertankblech 150A (gezeigt durch den Pfeil I in 4) eingeführt, und hernach werden die Rohre 110 in die Rohreinführungslöcher 152 des Sammlertankblechs 150A (gezeigt durch den Pfeil II in 4) eingeführt und zu den Rohreinführungslöchern 162 des Wellenblechs 160A innerhalb des Sammlertankblechs 150A geführt. Dann werden diese Teile einteilig miteinander durch Verlöten in einem Ofen verbunden.
Nach dieser Ausführungsform werden die Rohre 110 eingeführt in und verbunden mit den verbundenen Teilen, wo das Sammlertankblech 150 mit dem Wellenblech 160A vereinigt wurde. Anders ausgedrückt: die schlitzartigen durchgehenden Löcher 152 sind in dem Sammlertankblech 150A innerhalb der Bereiche der Bergteile ausgebildet, wenn man von der Seite des Rohrs 110 des Wellenblechs 160A schaut, und die geringfügig größeren schlitzförmigen durchgehenden Löcher 162 sind auch in den Bergkammteilen des wellenartigen Blechs 160A gebildet, und die Rohre 110 werden dann eingeführt in und verbunden mit den schlitzförmigen durchgehenden Löchern 152 und 162.
Hierdurch werden, wie die 3(a) und 3(b) erkennen lassen, die Stromteile 151, die im Sammlertank 140 in Rohranordnungsrichtung miteinander in Verbindung stehen (d.h. in Tanklängsrichtung) auf beiden Seiten in Richtung der Breite des Wellenblechs 160A geformt, und Verbindungs- oder Kommunikationsräume 161 zur Herstellung der Stromteile 151 kommunizieren mit den Innenseiten der Rohre 110 und sind in den kopfendigen Seiten der Rohre 110 ausgebildet.
Wenn hier eine Innenabmessung des Stromteils 151 versetzt gegen den Verbindungsraum 161 in einer Versetzungsrichtung (d.h. in einer Richtung der Rohrbreite nach dieser Ausführungsform) gegenüber dem Verbindungsraum 161 ist, so wird angenommen, dass es sich um H handelt, und eine innenseitige Abmessung des Stromteils 151 in einer Richtung senkrecht zu Versetzungsrichtung und der Tanklängsrichtung (Rohranordnungsrichtung) wird als W (siehe 3(a)) angenommen: dann wird der geformte Stromteil 151 in einer Gestalt gefertigt, welcher der Beziehung H ≥ W genügt. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Richtung senkrecht zur Versetzungsrichtung (Breitenrichtung des Rohres) und die Tanklängsrichtung der Längsrichtung des Rohres. Darüber hinaus wird die Querschnittsfläche des Durchlasses des Verbindungsraums 161 größer als die Querschnittsfläche jedes Rohres 110 gemacht. So kann die Durchlassquerschnittsfläche des Verbindungsraums 161 größer als die Gesamtheit der in jedem Rohr 110 geformten Durchlässe gemacht werden.
In den auf diese Weise aufgebauten Gaskühler wird der Einlassanschluss 191 gemäß 1 mit der Auslassseite eines (nicht gezeigten) Kompressors verbunden und der Auslassanschluss 192 mit einem (nicht gezeigten) Expansionsventil verbunden. Daher strömt das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel, das aus dem Kompressor ausgetragen wird, durch den Einlassanschluss 191 in den linken oberen Raum des Sammlertankteils 140. Dann wird das Kältemittel in eine Gruppe von Rohren 110 aufgeteilt, die auf der Oberseite des Separators 141 angeordnet sind und strömt nach rechts in 1, fließt aus in den rechten Sammlertankteil 140 und sammelt sich dann im rechten Sammlertankteil 140 der 1. Hernach strömt das Kältemittel nach unten in den rechten Sammlertankteil 140, macht eine U-Wendung und verteilt sich auf eine Gruppe von Rohren 110, die auf der unteren Seite des Separators 141 vom rechten Sammlertankteil 140 angeordnet sind. Das Kühl- oder Kältemittel strömt dann zur Gruppe von Rohren 110, die auf der unteren Seite des Separators 141 in der linken Richtung in 1 angeordnet sind und fließt dann in und sammelt sich in dem unteren Raum des linken Sammlertankteils 140 und fließt dann nach außen durch den Auslassanschluss 192. Das Kältemittel tauscht Wärme mit der Luft (Außenfluid) im Kernteil 101 aus und wird hierdurch gekühlt.
Als Nächstes sollen Merkmale und Wirkungen dieser Ausführungsform beschrieben werden. Der Tankteil 140 ist versehen mit: der Sammlertankplatte oder dem Sammlertankblech 150A, welches die Stromteile 151 formt, die sich längs der Anordnungsrichtung der Rohre 110 erstrecken; auch wird das wellenartige Blech 160A eingeführt in und verbunden mit dem Sammlertankblech 150A und dem Wellenblech 160A, so dass Verbindungsräume 161 gebildet werden. Hier wird das wellenartige Blech 160A in die Wellenform in der Rohranordnungsrichtung gebracht, indem ein flaches Blech gebogen wird und mit dem Sammlertankblech 150A derart verbunden wird, dass die Außenflächen seiner Kammteile und die Talteile mit den Flachtrennteilen des Sammlertankblechs 150A innerhalb des Sammlertankblechs 150A verbunden werden. Weiterhin werden die Rohre 110 in das Rohreinführungsloch 152 des Sammlertankblechs 150A und die Rohreinführungslöcher 162 des wellenartigen Blechs 160A eingeführt, so dass Verbindungs- oder kommunizierende Räume 161 geformt werden, damit die Stromteile 160 in Verbindung mit den Rohren 110 treten.
Demgemäß sind die Verbindungsräume 161, die mit den Kopfenden der Rohre 110 in Verbindung stehen, durch die Kammteile und die Wellenteile der wellenartigen Platte 160A geschaffen, die durch Biegen des Flachblechs erhalten wurden. Selbst wenn die Verbindungsräume 161 breit ausgestaltet werden, wird doch die Druckfestigkeit erhöht werden. Da weiterhin das Wellenblech 160A durch Biegen des Flachblechs geformt wurde, lässt sich das wellenartige Blech 160A leicht formen.
Darüber hinaus ist, wie in 4 gezeigt, die Sammlertankplatte 150A ein Rohrteil mit einem annähernd zylindrischen Querschnitt und die wellenartige Platte 160A wird eingeführt in und verbunden mit der Innenfläche des Rohrteils 150A. Darüber hinaus werden die Rohre 110 eingeführt in und verbunden mit dem Sammlertankblech 150A des Rohrteils.
Demgemäß wird es, selbst wenn die Verbindungsräume 161 zwischen dem wellenartigen Blech 160A und den Kopfenden der Rohre 110 breiter gemacht werden, möglich, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der in der Lage ist, Druckfestigkeit sicherzustellen. Darüber hinaus sind die Rohreinführungslöcher 162 so geformt, dass sie größer als die Rohreinführungslöcher 152 sind, die in dem Sammlertankblech 150A ausgebildet wurden. Somit wird es möglich, einfach die Rohre 110 sowohl in das Sammlertankblech 150A wie das wellenartige Blech 160 einzuführen. Darüber hinaus sind im Sammlertankteil 140 die Stromteile 151A an beiden Seiten in Richtung der Breite der Rohre 110 senkrecht zur Anordnungsrichtung sowie der Längsrichtung der Rohre 110 angeordnet. Demgemäß lässt sich der Sammlertankteil 140 dünn in Längsrichtung der Rohre 110 formen. Auch wird der Stromteil 151 im Sammlertankteil 140 so geformt, dass er der Beziehung H ≥ W genügt, wo H die Abmessung des Stromteils 151 in Rohrlängsrichtung (das ist die Richtung der Höhe bezogen auf den Verbindungsraum 161 in 3(a)) ist, und wo W die Abmessung des Stromteils 151 in Richtung der Rohrbreite darstellt (das ist die Richtung der Breite bezogen auf den Verbindungsraum 161 in 3(a)). Somit lässt sich der Druckwiderstand des Stromteils 151 wirksam steigern.
Weiterhin wird die wellenartige Platte 160A oder das Wellenblech 160A geformt, indem Bandmaterial (Flachblech) nacheinander in Wellengestalt gebogen wird. Somit wird es möglich, die Produktivität des Wellenblechs 160A zu steigern und somit die Kosten zu reduzieren. Weiterhin wird die Abmessung des Verbindungsraums 161 in Richtung der Rohrbreite größer als die Breitenabmessung des Rohrs 110 in Breitenrichtung des Rohrs gemacht. Somit wird die Querschnittsfläche des Durchlasses jedes der Verbindungsräume 161, geformt durch das wellenartige Blech 160A und das Sammlertankblech 150A, größer als die Querschnittsfläche jedes Rohres 110 gemacht, welches im Verbindungsraum 161 angeordnet ist. Somit kann veranlasst werden, dass die Durchlässe oder Kanäle jedes der Rohre 110 in Verbindung mit dem Verbindungsraum 161 treten, ohne den Strömungswiderstand zu erhöhen. Weiterhin wird Kohlendioxid-(CO₂)-Kälte- oder -kühlmittel als Wärmeaustauschermedium innerhalb des Wärmeaustauschers verwendet. Da das Kohlendioxid-(CO₂)-Kältemittel als wärmeaustauschendes Medium Verwendung findet, ist diese Ausführungs form für eine Kühlvorrichtung, die unter hohem Druck arbeitet, wie beispielsweise für einen überkritischen Kühlzyklus, geeignet.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform soll nun mit Bezug auf 5 beschrieben werden. Nach dieser Ausführungsform werden die Rohre 110 eingeführt in und verbunden mit Teilen des Sammlertankblechs 150A, wo das Sammlertankblech 150A nicht mit dem Wellenblech 160A verbunden wird. Anders ausgedrückt, die schlitzförmigen Durchgangslöcher 152 sind in dem Sammlertankblech 150A an Stellen zwischen den Kamm- oder Bergteilen der Wellenplatte 160A geformt, das heißt, den Bereichen der Talteile der Wellenplatte 160A, gesehen von der Seite des Rohres 110. Dann werden die Rohre 110 eingeführt in und verbunden mit den schlitzförmigen Durchgangslöchern 152 des Sammlertankblechs 150A an einer Stelle ohne Wandteil des Wellenblechs 160A.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben genannten ersten Ausführungsform dadurch, dass die Rohre nicht in das Rohreinführungsloch 162 des Wellenblechs 160A eingeführt werden. Darum wird es nicht notwendig, die Rohreinführungslöcher 162 in dem Wellenblech 160A zu bilden und somit ergibt sich eine Konstruktion, die einfach ist, die Kosten werden hierdurch reduziert. Weiter wird es möglich, die Rohre 110 größer als die Breite der Wellenplatte 160A in Richtung der Rohrbreite auszugestalten und damit die Wärmeaustauscherleistung zu steigern, selbst bei gleicher Breite des Sammlertankteils 140.
Alternativ wird es möglich, die Breite des Sammlertankteils 140 kleiner zu machen, während die Breite des Rohres 110 gleich bleibt, wie die bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform. Da weiterhin die Rohre 110 nur in das Sammlertankblech 150A und nicht in das Wellenblech 160A eingeführt werden, wird es möglich, einfach die Rohre 110 einzuführen und damit Kosten zu sparen.
Bei der zweiten Ausführungsform können die anderen Teile ähnlich denen der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform ausgestaltet sein.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug auf 6 beschrieben werden. Diese Ausführungsform ist ein Beispiel, wo die Beispiele der ersten und zweiten Ausführungsformen kombiniert werden.
Wie 6 erkennen lässt, werden die Rohre 110 nicht nur in die Teile des Sammlertankblechs 150A eingeführt ohne die Wandteile der wellenartigen Platte 160A, sondern auch die Teile der Sammlertankplatte 150A, wo das Sammlertankblech 150A mit dem Wellenblech 160A verbunden wird. Somit wird es möglich, eine Teilung, unter der die Rohre 110 parallel angeordnet sind, enger zu machen.
Nach der dritten Ausführungsform können die anderen Teile, ähnlich denen der oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsform, ausgestaltet werden.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben werden. 7 ist ein perspektivischer Teilschnitt und zeigt einen Sammlertankteil nach der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung und erläutert den Montage- oder Zusammenbauprozess des Sammlertankteils der 7.
Nach dieser Ausführungsform ist ein Sammlertankteil 140 mit einem ersten Blech 150B (den Stromteil formendes Blech, Sammlertankblech) ausgestattet, der über eine schlitzförmige Öffnung verfügt, die sich entlang der Längsrichtung des Sammlertanks 140 erstreckt und wie der Buchstabe C ausgestaltet ist und mit einer zweiten Platte 170 (d.h. einer Sammlertankplatte), die die Öffnung der ersten Platte 150B schließt, versehen. Hier sind die erste Platte 150B und die zweite Platte 170 stromteilbildende Elemente zum Formen des Stromteils 151 im Sammlertankteil 140. Eine wellenartige Platte 160A ist mit den Innenflächen der ersten Platte 150B und der zweiten Platte 170 verbunden, um so den Sammlertankteil 140 zu bilden. Beispielsweise, wie in 8 gezeigt, wird eine wellenartige Platte 160A, ohne dass sie über das oben beschriebene Rohreinführungsloch 162 verfügen müsste, mit der zweiten Platte 170 an Orten verbunden, die gegen die Rohreinführungslöcher 171 versetzt sind, wie dies der Pfeil I in 8 erkennen lässt. Dann wird die wellenartige Platte 160A eingeführt in den Innenraum der ersten Platte 150B zusammen mit der zweiten Platte 170, gezeigt durch den Pfeil II in 8. Alternativ kann die wellenartige Platte 160A eingeführt werden in den inneren Raum der ersten Platte 150B, nachdem die zweite Platte 170 eingeführt und verbunden wurde mit der ersten Platte 150B. Hernach werden die Rohre 110 in die zweite Platte 170, gezeigt durch den Pfeil III in 8, eingeführt.
Gemäß den vorgenannten Ausführungsformen wird es, selbst wenn die Verbindungsräume 161 größer gemacht werden, möglich, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der in der Lage ist, Druckfestigkeit sicherzustellen. Weiter ist, verglichen mit den oben genannten ersten bis dritten Ausführungsformen, der Wärmeaustauscher dieser Ausführungsform zusätzlich mit der zweiten Platte 170 versehen, der Teil jedoch, in welchen die Rohre 110 der Sammlertankplatte (erste Platte 150B) eingeführt werden, wird durch die separate zweite Platte 170 gebildet. In diesem Fall lassen sich die Teile des Sammlertankteils 140 leicht herstellen.
Bei den oben genannten ersten bis dritten Ausführungsformen ist die Reihenfolge des Zusammenbaus der Teile des Sammlertankteils 140 begrenzt auf nur eine Ordnung des Einführens der wellenartigen Platte 160A in die Sammlertankplatte 150A unter anschließendem Einführen der Rohre 110 in die wellenartige Platte 160A der Sammlertankplatte 150A. Bei dieser Ausführungsform jedoch wird es möglich, die wellenartige Platte 160A und die zweite Platte 170 in die Sammlertankplatte (erste Platte 150B) einzuführen, dann die Rohre 110 einzubringen. Alternativ wird es möglich, die Rohre 110 in die zweite Platte 170 einzuführen und gleichzeitig die wellenartige Platte 160A auf der zweiten Platte 170 zu stapeln und sie dann mit der ersten Platte 150B zu kombinieren.
Alternativ wird es weiterhin möglich, Rohre 110 einzuführen, nachdem kombiniert werden: die erste Platte 150B, die wellenartige Platte 160A und die zweite Platte 170. Dann kann die Montagereihenfolge der Teile des Wärmeaustauschers freier gewählt werden.
9 ist eine teilgeschnittene perspektivische Darstellung und zeigt den Sammlertankteil 140 in einer Modifikation der vierten Ausführungsform. Nach diesem Beispiel der 9 ist der Sammlertankteil 140 der vierten Ausführungsform auf den Kopf ge stellt, und die Rohre 110 werden eingeführt und verbunden mit der ersten Platte oder dem ersten Blech 150B. So werden die Rohreinführungslöcher 152 in der ersten Platte 150B gebildet, und die zweite Platte 170 wird in eine Platte, die über kein Loch verfügt, geformt, und zwar nur zum Schließen der Öffnungen der wellenartigen Platte 160 und der Öffnung der ersten Platte 150B.
Selbst in den Beispielen der 7 bis 9 können die Rohreinführungslöcher in der wellenartigen Platte 160A ausgeformt sein, und die Rohre 110 können in ähnlicher Weise wie bei den vorbeschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen eingeführt werden. Weiterhin können die anderen Teile des Wärmeaustauschers der vierten Ausführungsform ähnlich denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform sein.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug auf 10 beschrieben werden. 10 ist eine teilgeschnittene perspektivische Darstellung und zeigt einen Sammlertankteil 140 gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Platte (Sammlertankplatte) 150B vorgesehen mit einer schlitzförmigen Öffnung, die sich entlang der Längsrichtung des Sammlertankteils 140 erstreckt und im Querschnitt wie der Buchstabe C ausgestaltet ist. Die Wellenplatte 160B ist so geformt, dass die Kamm- oder Bergteile auf der einen Seite miteinander verbunden werden, um eine Wandfläche zu schaffen und ist mit der ersten Platte 150B verbunden, so dass die Öffnung der ersten Platte 150B durch die Wandfläche der wellenartigen Platte 160B geschlossen wird.
Die wellenartige Platte bzw. das Wellenblech 160B ist so geformt, dass die Wandfläche auf einer Seite der Öffnung der ersten Platte 150B geformt wird und die Öffnung der ersten Platte 150B geschlossen wird, indem die Wandfläche der ersten Platte 150B benutzt wird. Das heißt, die Wandfläche der wellenförmigen Platte 160B bildet den Innenraum des Sammlertankteils 140 zusammen mit der ersten Platte 150B (Sammlertankplatte). Bei dieser Ausführungsform wird die wellenartige Platte 160B in eine Gestalt geformt, die man als Impulswelle, wenn man sie von der Seite ansieht, bezeichnen kann. Bei der wellenartigen Platte 160B sind die oberen Bereiche der Kamm- oder Bergteile in eine flache Platte ausgestaltet, wenn man von der Öffnung der ersten Platte 150B schaut und bei ihr sind die Talteile verengt, um in der Breite verbunden zu werden und somit eine kontinuierliche Wandfläche, wie in 10 gezeigt, zu liefern. Die Talbereiche der wellenartigen Platte 160B (Blech) sind in der Breite so verengt, dass die beiden flachen Plattenteile jedes Talbereiches verbunden und in etwa parallel sind. Somit werden die Verstärkungsteile durch die beiden flachen Plattenteile, die parallel angeordnet sind, gebildet. Das heißt, die wellenartige Platte 160B ist mit der Außenfläche eines breiten Flachplattenteils an einer mit der ersten Platte 150B verbundenen Seite versehen, und die äußeren bergkammartigen Linien der schmalen gebogenen Teile an der anderen Seite mit der ersten Platte 150B verbunden. Somit lassen sich die unter gleichen Abständen angeordneten Verstärkungsteile im Sammlertankteil 140 durch die wellenartige Platte 160B bilden.
Darüber hinaus werden die Rohre 110 eingeführt in und verbunden mit der ersten Platte 150B. Somit wird es möglich, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der in der Lage ist, Druckfestigkeit zu sichern, selbst wenn die Verbindungsräume 161, gebildet durch die wellenartige Platte 160B, vergrößert werden. Weiterhin ist es möglich, leicht die Teilungen der Rohre 110 der Anordnung zu vermindern. Noch weiterhin wird es, da die Rohre 110 in der Breite relativ vergrößert werden, möglich, die Wärmeaustauscherleistung relativ zum Sammlertankteil 140 zu steigern oder die Breite des Sammlertankteils 140 relativ zum Rohr 110 zu vermindern.
(Sechste Ausführungsform)
11 ist eine teilperspektivische Darstellung und zeigt den Sammlertankteil 140 nach einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Die gegenüber den oben genannten jeweiligen Ausführungsformen unterschiedlichen Teile werden jetzt beschrieben. Bei dieser Ausführungsform haben die erste Platte 150 und die wellenartige Platte 160B Formen, die ähnlich den oben bezüglich der fünften Ausführungsform beschriebenen sind. Bei der sechsten Ausführungsform jedoch sind die Rohreinführungslöcher 162 in den breiten Flachplattenteilen der wellenartigen Platte 160B vorgesehen, während die Öffnung der ersten Platte 150B durch die breiten Flachplattenteile (Wandfläche) der wellenartigen Platte 160B geschlossen wird.
Insbesondere wird, wie in 11 gezeigt, die wellenartige Platte 160B dieser Ausführungsform auch so geformt, dass die Wandfläche die Öffnung der ersten Platte 150B schließt. Die wellenartige Platte 160B dieser Ausführungsform hat die Einführungslöcher 162 der Rohre 110 in den breiten Plattenteilen auf der Wandfläche der wellenartigen Platte 160B angeordnet.
Dies kann die Notwendigkeit des Baus der zweiten Platte 170 von der oben genannten vierten Ausführungsform vermeiden. Somit wird es möglich, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der in der Lage ist, eine hohe Druckfestigkeit zu sichern, selbst wenn die Verbindungsräume 161 größer werden. Weiterhin wird es möglich, in einfacher Weise die Teilungen der Rohranordnung 110 ähnlich der oben beschriebenen fünften Ausführungsform zu reduzieren.
(Siebte Ausführungsform)
12 zeigt einen teilperspektivischen Schnitt eines Sammlertankteils 140 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 13 ist eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung und erläutert den Prozess des Zusammenbaus des Sammlertankteils 140 gemäß 12.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Sammlertankplatte (Blech), das heißt, der den Stromteil bildende Teil 150C, so ausgebildet, dass sich eine Gestalt in Form eines Buchstabens C im Querschnitt, wie in den 12 und 13 gezeigt, ergibt. Weiterhin hat die Sammlertankplatte 150C eine Öffnung entlang der Längsrichtung des Tankteils 140. Bei dieser Ausführungsform sind zwei Sammlertankplatten 150C, die mit einer wellenartigen Platte 160C vereinigt werden sollen, unter Abstand zueinander angeordnet. Zusätzlich ist die wellenartige Platte 160C so ausgestaltet, dass die Berg- oder Kammteile auf beiden Seiten miteinander verbunden werden, so dass sich Wandflächen auf beiden Seiten der wellenartigen Platte 160C ergeben. Wenn daher die Wandflächen der wellenartigen Platte 160C mit den Sammlertankplatten 150C verbunden werden, wird ein Innenraum des Sammlertankteils 140 geformt. Weiterhin werden eine Vielzahl von Raumteilen durch diese Wandflächen der wellenartigen Platte 160C unterteilt und kommen in Verbindung mit dem Stromteil 151 der Sammlertankplatte 150C durch die Öffnung der Sammlertankplatte 150C.
Die wellenartige Platte 160C ist so geformt, dass sie durchlaufende Flächen auf beiden Außenseiten liefert. Die wellenartige Platte 160C ist so geformt, dass gleichseitige Dreiecke abwechselnd angeordnet werden, und ein Bandmaterial die jeweiligen Seiten der gleichseitigen Dreiecke bildet. Die beiden Sammlertankplatten 150C werden gegen die beiden Seiten der wellenartigen Platte 160C gefügt bzw. mit diesen zusammengefügt, so dass der Sammlertankteil 140 geformt wird.
Die Sammlertankplatten 150C zum Bilden der Stromteile 151 werden mit der wellenartigen Platte 160C verbunden, um eine Vielzahl dreieckiger Öffnungen zu schließen, die gegen die Seitenfläche der wellenartigen Platte 160 offen sind, und um die unterteilten Räume miteinander über die Strömungsteile 151 zu verbinden, die sich in Längsrichtung des Sammlertankteils 140 erstrecken. Die Schrägplatten der wellenartigen Platte 160C werden als Verstärkungsteile zum Verstärken des Sammlertankteils 140 verwendet. Der flache Plattenteil auf einer Seite der wellenartigen Platte 160C verfügt über die Rohreinführungslöcher 162, in welche die Rohre 110 eingeführt werden. Darüber hinaus werden die Einlassenden der wellenartigen Nutenteile, die auf den vorderseitigen und rückseitigen oberen Flächen der Platte ausgebildet sind, welche die wellenartige Platte 160C formen, miteinander verbunden. Demgemäß ist der Wärmeaustauscher mit einer Konstruktion versehen, bei der die wellenartige Platte 160C der Hauptteil ist und bei der die Sammlertankplatten 150C auf beiden Seiten der wellenartigen Platte 160C angeordnet sind, um die Stromteile 151 zu bilden. Die in der Größe reduzierten Sammlertankplatten 150C können mit der wellenartigen Platte 160C aus der Breitenrichtung der Rohre 110 oder in Richtung der Rohranordnung 110 reduziert werden. Somit können bei dieser Ausführungsform die Teile des Wärmeaustauschers leicht zusammengebaut werden.
(Achte Ausführungsform)
14 ist ein teilperspektivischer Schnitt und zeigt den Sammlertankteil 140 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 15 ist ein Schnitt am Ort C (einem Teil, wo ein Rohr eingeführt wird) in 14.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Sammlertankplatte (den Stromteil bildender Teil) 150D mit einer schlitzförmigen Öffnung geformt, die sich längs der Längsrichtung des Tankteils 140 erstreckt und über einen Querschnitt wie ein Buchstabe U, gezeigt in 15, verfügt. Weiterhin ist die wellenartige Platte 160B derart geformt, dass die Bergteile auf der einen Seite miteinander verbunden sind, um eine durchlaufende Wandfläche zu bilden und eine Verbindung zum Sammlertank 150D herzu stellen, so dass die Öffnung der Sammlertankplatte 150D durch die Wandfläche geschlossen wird.
Hierdurch wird es möglich, einen Wärmeaustauscher zu schaffen, der über hohe Druckfestigkeit verfügt, selbst wenn die Verbindungsräume 161, die direkt mit den Rohren 110 in Verbindung stehen, breit ausgeführt werden. Weiterhin ist es möglich, einfach die Teilungen der Anordnung der Rohre 110 zu reduzieren. Da weiterhin die Rohre 110 hinsichtlich der Breite vergrößert werden können, wird es möglich, die Wärmeaustauscherleistung relativ zum Sammlertankteil 140 zu steigern oder die Breite des Sammlertankteils 140 relativ zu den Rohren 110 zu vermindern.
Weiterhin ist im Sammlertankteil 140 der Stromteil 151 auf einer Seite angeordnet, die der Seite gegenüberliegt, an der die Rohre 110 in Längsrichtung der Rohre 110 eingeführt werden. In diesem Fall stehen die Verbindungsräume 161 miteinander über diesen Stromteil 151, gezeigt in den 14 und 15, in Verbindung. Hierdurch wird es möglich, die Abmessung des Sammlertankteils 140 in Richtung seiner Breite zu reduzieren.
(Neunte Ausführungsform)
Die neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug auf die 16(a), 16(b) und 17 beschrieben werden. 16(a) ist eine Teilfrontansicht des Sammlertankteils 140, und 16(b) ist ein Schnitt längs der Linie D-D in 16(a). 17 ist eine perspektivische Darstellung und zeigt eine wellenartige Platte 160D in den 16(a) und 16(b).
Nach dieser Ausführungsform ist eine Sammlertankplatte (den Stromteil bildender Teil) 150E mit einem rillenartigen Stromteil 151 versehen, der sich entlang der Längsrichtung des Tankteils 140 erstreckt, und eine wellenartige Platte 160D ist mit Biegeteilen 163 ausgestattet, welche die Seitenflächen der Talbereiche auf der einen Seite schließen. Die wellenartige Platte 160D ist mit der Sammlertankplatte 150E verbunden, so dass die Talbereiche auf der einen Seite überdeckt werden.
Weiterhin werden beide Endflächen der Verbindungsräume 161 in Richtung der Breite der Rohre 110 durch die Biegeteile 163 der wellenartigen Platte 160D geschlossen. Aufgrund dessen wird eine Grundkonstruktion zur Verfügung gestellt, bei der die wellenartige Platte 160D und die Sammlertankplatte 150E in einer Richtung, bezogen auf die Rohre 110, gestapelt werden und lassen sich somit leicht kombinieren.
Die Verbindungsräume 161, die direkt mit den Rohren 110 in Verbindung stehen, können breiter als die Breite der Rohre 110 gemacht werden. Selbst in diesem Fall lässt sich die Festigkeit des Sammlertankteils 140 effektiv durch die wellenartige Platte 160D steigern. Weiterhin ist der Stromteil 151 in der Sammlertankplatte 150E so vorgesehen, dass die Verbindungsräume 161 miteinander über den Stromteil 151 in Verbindung stehen.
Bei dieser Ausführungsform sind sämtliche Rohreinführungslöcher zum Einführen der Rohre 110 in der wellenartigen Platte 160D vorgesehen. Somit lässt sich durch Verbinden der wellenartigen Platte 163 mit der Sammlertankplatte 150E der Sammlertankteil 140 leicht formen, wobei die in den vorgenannten Ausführungsformen beschriebenen Wirkungen erreicht werden.
Selbst bei der neunten Ausführungsform kann der Stromteil 151 mit einer Gestalt geformt werden, welche der Beziehung H ≥ W genügt, wo H eine Innenabmessung des Stromteils 151 in einer Richtung ist, die bezüglich des Verbindungsraums 161 versetzt ist, und wo W eine Innenabmessung in einer Richtung senkrecht zur versetzten Richtung sowie zur Längsrichtung des Sammlertankteils 140 ist. Nach dieser Ausführungsform entspricht die versetzte Richtung des Stromteils 151 bezüglich des Verbindungsraums 161 der Rohrlängsrichtung, und die Richtung senkrecht zur versetzten Richtung und der Längsrichtung des Sammlertankteils 140 entspricht der Richtung der Rohrbreite.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl die Erfindung voll in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert wurde, ist darauf hinzuweisen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann selbstverständlich sind.
Beispielsweise sind bei den oben genannten Ausführungsformen die Sammlertankteile 140 sowohl auf der rechten wie auf der linken Seite des Kernteils 101 angeordnet. Die Erfindung lässt sich aber auch auf einen Wärmeaustauscher anwenden, bei dem der Sammlertankteil 140 nur auf einer Seite des Kernteils 101 angeordnet ist. Alternativ kann die vorliegende Erfindung angewendet werden auf zwei parallele Sammlertankteile in einem Wärmeaustauscher, bei dem Rohre in Gestalt eines Haarnadelrohres gebogen und wie ein Buchstabe U geformt angeordnet sind.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen werden eine Vielzahl von Durchlässen oder Kanälen in jedem Rohr 110 durch Extrudieren hergestellt. Es kann aber auch ein einziger Kanal oder Durchlass in jedem Rohr 110 gebildet werden.
Weiterhin sind bei den oben beschriebenen ersten bis siebten Ausführungsformen die Stromteile 151 auf beiden Seiten in Richtung der Breite des Sammlertankteils 140 (Richtung der Rohrbreite) ausgebildet. Jedoch kann der Stromteil 151 auf der einen Seite in Richtung der Rohrbreite geformt sein. Darüber hinaus wurden zu den oben genannten Ausführungsformen Beschreibungen unter der Annahme geliefert, dass die vorliegende Erfindung auf einen Gaskühler 100 als Wärmeaustauscher in einem superkritischen Kältekreislauf Anwendung findet. Jedoch lässt sich die vorliegende Erfindung auch auf einen Kältemittelverdampfer zum Verdampfen von Kälte- oder Kühlmittel anwenden sowie auf einen Wärmeaustauscher, wie er für einen Fahrzeugmotor und dergleichen benutzt wird. Darüber hinaus lässt sich die Erfindung nicht nur auf einen superkritischen Kälte- oder Kühlkreislauf unter Verwendung von CO₂-Kühl- oder -kältemittel anwenden, sondern auch auf einen Wärmeaustauscher eines Kühlzyklus, welcher beispielsweise Fluorkohlenstoffe wie CFC, HCFC und HFC benutzt.
Solche Änderungen und Modifikationen sind als im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegend, wie sie durch die beiliegenden Ansprüche definiert sind, anzusehen.

Claims

Wärmeaustauscher mit einer Vielzahl von Rohren (110) und einem Tank- oder Sammlerteil (140), der sich entlang einer Anordnungsrichtung der Rohre (110) erstreckt, wobei der Sammlerteil (140) innen über einen Stromteil (151) verfügt, und Endteile der Rohre (110) mit dem Sammler- oder Tankteil (140) verbunden sind, um den Stromteil (151) mit den Innenseiten der Rohre (110) in Verbindung zu setzen, wobei der Tankteil umfasst: einen den Stromteil (151) bildenden Teil (150A bis 150E), der sich entlang der Anordnungsrichtung der Rohre (110) erstreckt, und ein wellenartiges Blech oder eine wellenartige Platte (160A bis 160D), dessen bzw. deren Wellenform entlang der Anordnungsrichtung ausgebildet ist, wobei die wellenartige Platte (160A bis 160D) mit dem den Stromteil (150A bis 150E) bildenden Teil verbunden ist, um einen Verbindungsraum (161) zu schaffen, durch den der Stromteil (151) mit den Rohren (110) in Verbindung steht bzw. kommuniziert.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, wobei der den Stromteil bildende Teil (150A) ein Rohrteil (150A) ist, der über einen annähernd zylindrischen Querschnitt verfügt, und die wellenartige Platte oder das wellenartige Blech (160A) mit einer Innenfläche des Rohrteils (150A) verbunden ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, wobei die Rohre (110) eingeführt werden in und verbunden werden mit dem Rohrteil (150A).
Wärmeaustauscher nach Anspruch 3, wobei der Rohrteil (150A) und die wellenartige Platte (160A) über Rohreinführungslöcher (152, 162) jeweils verfügen, in welche die Rohre (110) eingeführt sind, und wobei jeder Bereich oder jede Fläche der Rohreinführungslöcher (162) der wellenartigen Platte (160A) größer als jeder Bereich oder jede Fläche der Rohreinführungslöcher (152) des Rohrteils (150A) ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, wobei der Stromteil bildende Teil eine erste Platte oder ein erstes Blech (150B) mit einer Öffnung umfasst, die sich entlang einer Längsrichtung des Tankteils (140) erstreckt und über einen Querschnitt in einer Form ähnlich des Buchstabens C verfügt, und eine zweite Platte oder ein zweites Blech (170) die Öffnung schließt, und wobei die wellenartige Platte (160A) mit einer Innenfläche der ersten Platte (150B) und einer Innenfläche der zweiten Platte (170) verbunden ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 5, wobei die Rohre (110) eingeführt werden in und verbunden werden mit der zweiten Platte (170).
Wärmeaustauscher nach Anspruch 3 oder 6, wobei die Rohre (110) eingeführt werden in und verbunden werden mit Teilen, wo der Rohrteil (150A) oder die erste Platte (150B) nicht mit der wellenartigen Platte (160A) verbunden ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 3, 6 und 7, wobei die Rohre (110) eingeführt werden in und verbunden werden mit Teilen, wo der Rohrteil (150A) oder die erste Platte (150B) mit der wellenartigen Platte (160A) verbunden sind.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, wobei der den Stromteil bildende Teil (150B, 150D) mit einem Platten- oder einem Blechelement (150B, 150D) mit einer Öffnung versehen ist, die sich entlang einer Längsrichtung des Tankteils (140) erstreckt und über einen Querschnitt in Form des Buchstabens C oder des Buchstabens U verfügt, und wobei die wellenartige Platte (160B) derart geformt ist, dass ihre Berg- oder Kammteile auf der einen Seite miteinander verbunden sind, um eine Wandflä che zu bilden und mit dem Plattenelement (150B, 150D) verbunden ist, so dass die Öffnung des Plattenelements (150B, 150D) durch die Wandfläche der wellenartigen Platte (160B) verschlossen wird.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 9, wobei die Rohre (110) eingeführt werden in und verbunden werden mit dem Plattenelement (150B).
Wärmeaustauscher nach Anspruch 9, wobei die Rohre (110) eingeführt werden in und verbunden werden mit der wellenartigen Platte (160B).
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, wobei der den Stromteil bildende Teil (150C) versehen ist mit einem Platten- oder Blechelement (150C) mit einer Öffnung, die sich entlang einer Längsrichtung des Tankteils (140) erstreckt und über einen Querschnitt in Form des Buchstabens C verfügt, und wobei die wellenartige Platte (160C) so geformt ist, dass ihre Berg- oder Kammbereiche auf beiden Seiten miteinander verbunden sind, um Wandflächen zu bilden, und mit dem Plattenelement (150C) verbunden ist, so dass eine Vielzahl von Raumteilen, die durch diese Wandflächen unterteilt werden, in Verbindung mit der Öffnung des Plattenelements (150C) kommen.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 12, wobei die wellenartige Platte (160C) aus einer Platte oder einem Blech in Wellengestalt mit einer Vielzahl von Nuten- oder Rinnenteilen geformt ist, und wobei Einlassenden der Rinnenteile in der wellenartigen Gestalt auf beiden vorderseitigen und rückseitigen Flächen der die wellenartige Platte (160C) bildenden Platte miteinander verbunden sind.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei in dem Tankteil (140) der Stromteil (151) im Tankteil (140) wenigstens auf einer Seite der Rohre (110) in Richtung der Breite des Rohres (110) angeordnet ist, das heißt, senkrecht zur Anordnungsrichtung sowie einer Längsrichtung der Rohre.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, wobei der den Stromteil bildende Teil (150E) mit einem Platten- oder Blechelement (150E) versehen ist, der innen über den Stromteil (151) verfügt, der sich entlang einer Längsrichtung des Tankteils (140) erstreckt und wie eine Rinne oder Rille im Plattenelement (150E) ausgestaltet ist, und wobei die wellenartige Platte (160D) mit einer Vielzahl von Biegeteilen (163) zum Schließen der Seitenflächen der einseitigen Talbereiche der Wellenplatte (160D) vorgesehen ist und mit dem Plattenelement (150E) verbunden ist, so dass die einseitigen Wellenbereiche abgedeckt sind.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 15, wobei der Verbindungsraum (161) des Tankteils (140) auf beiden Seitenflächen in Richtung der Breite der Rohre (110) durch die Biegeteile (163) der wellenartigen Platte (160D) abgedichtet ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei im Tankteil (140) der Stromteil (151) auf einer Seite vorgesehen ist, die der Seite gegenüberliegt, in der die Rohre (110) in einer Längsrichtung der Rohre (110) eingeführt sind.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Stromteil (151) in einer Gestalt geformt ist, die der Beziehung H ≥ W genügt, wobei H eine Innenabmessung des Stromteils (151) in einer Richtung ist, die gegenüber dem Verbindungsraum (151) versetzt ist, und wobei W eine Innenabmessung in einer Richtung senkrecht zur Versetzungsrichtung und einer Längsrichtung des Tankteils (140) ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die wellenartige Platte (160A bis 160D) durch Biegen eines Bandblechs in eine wellenartige Gestalt geformt ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei der Verbindungsraum (161) eine Durchgangsquerschnittsfläche größer als eine Durch gangsquerschnittsfläche des Rohres (110), das mit dem Verbindungsraum (161) in Verbindung steht, hat.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei ein CO₂-Kühl- oder -kältemittel als wärmeaustauschendes Medium verwendet wird.
Wärmeaustauscher umfassend: eine Vielzahl von Rohren (110), in denen ein wärmeaustauschendes Medium strömt, wobei die Rohre (110) in einer Anordnungsrichtung vorgesehen sind, um durch eine vorbestimmte Entfernung zwischen zweien beabstandet zu werden; und einen Tank- oder Sammlerteil (140), der innen über einen Stromteil (151) verfügt, in welchem das wärmeaustauschende Medium strömt, wobei der Tankteil (140) sich entlang der Anordnungsrichtung der Rohre (110) erstreckt, und Endteile der Rohre (110) mit dem Tankteil (140) verbunden sind, um zu veranlassen, dass der Stromteil (150) mit den Innenseiten der Rohre (110) in Verbindung kommt, wobei der Wärmeaustauscher sich dadurch auszeichnet, dass der Tank- bzw. Sammlerteil (140) umfasst: einen den Stromteil (151) bildenden Teil (150A bis 150E), der sich längs der Anordnungsrichtung der Rohre (110) erstreckt; und eine wellenartige Platte (160A bis 160D), die sich in wellenartiger Gestalt entlang der Anordnungsrichtung erstreckt und mit dem den Stromteil bildenden Teil (150A bis 150E) verbunden ist, um an ihrem Berg- oder Kammbereich oder Talbereich einen Verbindungsraum (161) vorzusehen, über den der Stromteil (151) mit den Rohren (110) verbunden ist.