DE102007014409A1

DE102007014409A1 - Wärmeaustauscher

Info

Publication number: DE102007014409A1
Application number: DE102007014409A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Kariya Takeuchi; Takeshi Kariya Okinotani; Akira Kariya Yanagida; Yukinori Kariya Hatano; Shizuo Kariya Maruo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2027-03-27
Also published as: US20070227714A1; CN101046362A; JP2007271182A; JP4811087B2; DE102007014409B4

Abstract

Ein Wärmeaustauscher (1) verfügt über ein Flachrohr (2, 20a, 20b) und einen Sammler (4) in Verbindung mit dem Flachrohr. Das Flachrohr hat einen Flachkanalteil (6a, 6b, 6c, 21a, 21b, 21c, 25a, 25b) und einen Nutenteil (8a, 8b, 22, 23, 26a, 26b, 27a, 27b). Der Flachkanalteil definiert einen Fluidkanal (7) hierin. Der Nutenteil erstreckt sich entlang des Flachkanalteils. Ein Ende (11) des Nutenteils ist gegen ein Ende (10) des Flachkanalteils in Längsrichtung des Flachrohres hinterschnitten oder ausgespart. Der Sammler hat ein Rohreinführungsloch (16a, 16b, 16c, 24a, 24b, 24c, 28a, 28b) von einer Gestalt entsprechend einem Umriss des Flachkanalteils. Das Ende des Flachkanalteils wird aufgenommen in und fixiert an dem Rohreinführungsloch des Sammlers.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher mit flachen Rohren bzw. Flachrohren.
Bei einem Wärmeaustauscher, beispielsweise einem Verdampfer, ist bekannt, Ablauf- oder Drainagenuten an Flachrohren auszubilden, um glatt die an den Rippen haftende Kondensation vom Wärmeaustauscher weg zu entwässern. Ein Wärmeaustauscher mit Flachrohren, der über solche Ablaufnuten verfügt, ist offenbart beispielsweise in den nicht geprüften Japanischen Patentveröffentlichungen Nr. 7-190661 und Nr. 10-197173.
Bei der Herstellung solcher Flachrohre mit Ablaufnuten ist es im Allgemeinen notwendig, die Materialkosten zu reduzieren. Um dieser Forderung gerecht zu werden, werden die Flachrohre durch Extrusion so dünn wie möglich geformt, derart, dass die Dicke an einer Position entsprechend der Ablaufnut eng benachbart der Extrusionsgrenze (beispielsweise 0,3 mm) ist.
In einen Sammler des Wärmeaustauschers werden Rohreinführungslöcher zur Aufnahme von Enden der Flachrohre geformt, beispielsweise durch Stanzen in der Gestalt entsprechend dem Umriss der Flachrohre einschließlich der Ablaufnuten. Mit der obigen Abnahme in der Dicke der Rohre wird es notwendig, eine Abmessung der Rohreinführungslöcher zu reduzieren. Es ist jedoch schwierig, die Rohreinführungslöcher so zu formen, dass sie der reduzierten Dicke der Flachrohre entsprechen, insbesondere an Teilen, die den Ablaufnuten entsprechen, die sehr dünn sind, wobei die Begrenzung der Extrusion zu berücksichtigen ist. Andererseits kann die Dicke der Flachrohre vergrößert werden, um die Dicke an Stellen entsprechend den Ablaufnuten zu vergrößern, um so das Formen der Rohreinführungslöcher zu erleichtern. Dies kann jedoch zu einer Steigerung der Materialkosten führen.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf Vorstehendes gemacht; und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeaustauscher zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Rohreinführungsloch an einem Sammler leicht geformt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung verfügt ein Wärmeaustauscher über ein Flachrohr und einen mit dem Rohr in Verbindung stehenden Sammler. Das Flachrohr verfügt über einen flachen Kanalteil, der hierin einen Fluidkanal, durch welchen ein Fluid strömt, definiert sowie einen Nutenteil. Dieser Nutenteil hat eine Plattengestalt und eine Dicke, die geringer als die Dicke des flachen Kanalteils ist. Der Nutenteil erstreckt sich längs des flachen Kanalteils und ein Ende des Nutenteils ist gegen ein Ende des flachen Kanalteils um ein vorbestimmtes Stück in einer Längsrichtung des Flachrohres hinterschnitten oder ausgespart. Der Sammler verfügt über ein Rohreinführungsloch von einer Gestalt entsprechend einem Umriss des flachen Kanalteils, das Ende des flachen Kanalteils ist im Rohreinführungsloch aufgenommen.
Das Ende des Nutenteils ist gegen das Ende des flachen Kanalteils hinterschnitten oder ausgespart (is recessed) und ist im Sammler nicht aufgenommen. Daher ist es nicht notwendig, dem Rohreinführungsloch eine Gestalt entsprechend einem gesamten Umriss des Flachrohres zu geben. Das heißt, das Rohreinführungsloch hat eine Gestalt entsprechend dem Umriss des Flachkanalteils. Es ist somit einfach, das Rohreinführungsloch auf dem Sammler zu formen.
Beispielsweise hat das Rohr eine Vielzahl von flachen Kanalteilen. Die flachen Kanalteile sind in einer Richtung ausgerichtet, in welcher eine Breite des Flachkanalteils gemessen wird. Der Nutenteil ist angeordnet zwischen und verbunden mit den benachbarten Flachkanalteilen. Auch in diesem Fall ist das Ende des Nutenteils hinterschnitten bzw. ausgespart gegenüber dem Ende der benachbarten Flachkanalteile in Längsrichtung des Flachrohres. So werden nur die Enden der Flachkanalteile in den Rohreinführungslöchern des Sammlers aufgenommen. Die Rohreinführungslöcher haben einfach die Gestalt entsprechend dem Umriss des Flachkanalteils. Daher werden die Rohreinführungslöcher leicht geformt.
Alternativ hat das Rohr zwei Nutenteile auf sich gegenüber stehenden Seiten des Flachkanalteils. Die Nutenteile haben Plattengestalt und stehen von den Seiten des Flachkanalteils in der Richtung, in welcher die Breite des Flachkanalteils gemessen wird, vor. Auch in diesem Fall sind die Enden der Nutenteile gegen das Ende des Flachkanalteils hinterschnitten oder ausgespart, so dass nur das Ende des Flachkanalteils in dem Rohreinführungsloch aufgenommen wird. Daher hat das Rohreinführungsloch lediglich die Gestalt entsprechend dem Umriss des Flachkanalteils. Somit wird das Rohreinführungsloch leicht geformt. Beispielsweise können die Rohre in einer Richtung angeordnet sein, in der die Breite des Flachkanalteils gemessen wird, derart, dass die Nutenteile benachbarter Rohre einander nicht überlappen.
Andere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Detailbeschreibung anhand der beiliegenden Zeichnungen deutlicher, in welchen ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind und in denen ist:
1A eine schematische perspektivische Darstellung eines Wärmeaustauschers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
1B ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Wärmeaustauschers, in gestrichelten Linien IB in 1A bezeichnet;
2A ist eine Draufsicht auf ein Ende eines Flachrohres des Wärmeaustauschers längs eines Pfeils A1 in 1B gesehen;
2B ist ein schematischer Schnitt durch das Flachrohr längs der Linie IIB-IIB der 2A;
2C ist eine Teildraufsicht auf eine Sammlerplatte eine Sammlers des Wärmeaustauschers gemäß der ersten Ausführungsform;
2D ist ein Schnitt durch den Sammler gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine erläuternde Darstellung, die das Einführen des Flachrohres in den Sammler gemäß der ersten Ausführungsform erkennen lässt;
4 ist ein Schnitt durch den Sammler, in welchem das Endes des Flachrohres gemäß der ersten Ausführungsform gekuppelt wird;
5A ist eine Draufsicht auf ein Ende eines Flachrohres eines Wärmeaustauschers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5B ist ein schematischer Schnitt durch das Flachrohr längs der Linie VB-VB in 5A;
5C ist eine Teildraufsicht auf die Sammlerplatte des Sammlers des Wärmeaustauschers gemäß der zweiten Ausführungsform;
5D ist ein Schnitt durch den Sammler gemäß der zweiten Ausführungsform;
6A ist eine Draufsicht auf ein Ende eines Flachrohres eines Wärmeaustauschers gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6B ist ein schematischer Schnitt durch das Flachrohr längs der Linie VIB-VIB in 6A;
6C ist eine Teildraufsicht auf eine Sammlerplatte eines Sammlers des Wärmeaustauschers gemäß der dritten Ausführungsform; und
6D ist ein Schnitt durch den Sammler gemäß der dritten Ausführungsform.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll nun mit Bezug auf die 1A bis 4 beschrieben werden. Ein in 1 gezeigter Wärmeaustauscher 1 ist beispielsweise ein Verdampfer eines Kühlzyklus und ist im Allgemeinen außerhalb einer Zelle/eines Raums angeordnet. Der Wärmeaustauscher 1 verfügt über Flachrohre 2, gewellte Rippen 3 und Sammler 4. Gemäß 1 sind die Flachrohre 3 und die gewellten Rippen aus Darstellungsgründen einfach gezeigt.
In den Figuren bezeichnet ein Pfeil D1 eine Längsrichtung der Flachrohre 2, ein Pfeil D2 eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung D1 und in der eine Breite des Flachrohres 2 (flacher Kanalteil) gemessen ist. Auch bezeichnet ein Pfeil D3 eine Richtung, in der eine Dicke des Flachrohres 2 (flacher Durchlassteil) gemessen wird. Bei dieser Ausführungsform entspricht die Richtung D3 auch einer Längsrichtung des Sammlers 4 des Wärmeaustauschers 1. Die Richtung D3 verläuft senkrecht zu den Richtungen D1, D2. Hiernach wird die Richtung D1 als eine Rohrlängsrichtung, die Richtung D2 als Rohrquerrichtung und die Richtung D3 als Sammlerlängsrichtung bezeichnet.
Die Rohre 2 sind parallel zueinander derart angeordnet, dass Flachflächen der benachbarten Rohre 2 einander in Sammlerlängsrichtung D3 gegenüberstehen. Die gewellten Rippen 3 sind zwischen den Rohren 2 angeordnet und thermisch mit den Flachflächen der Rohre 2 verbunden.
Die Sammler 4 sind an Längsenden des Stapels von Rohren 2 und Wellrippen 3 angeordnet. Längsenden der Rohre 2 sind mit den Sammlern 4 gekuppelt. Die Sammler 4 sind mit einer Kühlmitteleinlassöffnung und einer Kühlmittelauslassöffnung jeweils versehen. Der Wärmeaustauscher 1 verfügt weiterhin über Stirnplatten 5 an den Enden des Stapels aus Rohren 2 und Wellrippen 3, um die auf äußersten Schichten des Stapels von Rohren 2 und Wellrippen 3 angeordneten Wellrippen 3 zu schützen.
Wie in den 1B, 2A, 2B gezeigt, verfügt jedes der Flachrohre 2 über flache Durchlassteile 6a, 6b, 6c, die in Rohrquerrichtung D2 ausgerichtet sind. Beim dargestellten Beispiel verfügt das Rohr 2 über drei Flachkanalteile. Jeder der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c hat im Wesentlichen eine flache Gestalt. Wie 2B erkennen lässt, ist in einem Querschnitt jedes Flachkanalteils 6a, 6b, 6c, der in einer Richtung senkrecht zur Rohrlängsrichtung D1 definiert ist, eine Abmessung (Dicke) in Sammlerlängsrichtung D3 kleiner als eine Abmessung (Breite) in Rohrquerrichtung D2 (Richtung links und rechts in 2B).
Weiterhin verfügt jeder der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c über eine Vielzahl von Kühlkanälen 7 hierin. Die Kühlkanäle 7 sind in Rohrquerrichtung D2 ausgerichtet. Die Kühlkanäle 7 erstrecken sich in Rohrlängsrichtung D1 von einem Ende zum anderen Ende und ermöglichen eine Verbindung zwischen den oberen und unteren Sammlern 4.
Auch hat jedes Rohr 2 eine erste Nutenplatte 8a und eine zweite Nutenplatte 8b als Nutenteile. Der erste flache Kanalteil 6a und der zweite flache Kanalteil 6b sind über die erste Nutenplatte 8a verbunden. In ähnlicher Weise sind der zweite Flachkanalteil 6b und der dritte Flachkanalteil 6c durch die zweite Nutenplatte 8b verbunden.
Die ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b haben eine dünne plattenartige Gestalt. Somit ist die Dicke der ersten und zweiten Nutenplatte 8a, 8b kleiner als die Abmessung (Dicke) der ersten bis dritten Kanalteile 6a, 6b, 6c in Sammlerlängsrichtung D3. Im Stapel von Rohren 2 und Wellrippen 3 sind Außenflächen der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c mit den Wellrippen 3 verbunden und Freiräume sind zwischen den Wellrippen 3 und den ersten und zweiten Nuten- bzw. Rillenplatten 8a, 8b aufrecht erhalten.
Die ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b erstrecken sich in Rohrlängsrichtung D1. So dienen die Freiräume zwischen den ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b und den Wellrippen 3 als Drainage- oder Ablaufnuten (draining groves) für den Ablauf von Kondensation (Drainage, Entwässerung) in Rohrlängsrichtung D1.
Wie in 2A gezeigt, sind die Enden 11 der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b frei von den Enden 10 der ersten bis dritten Flachrohrteile 6a, 6b, 6c in Rohrlängsrichtung D1 gesehen, derart, dass Kerben oder Rillen (notches) 9 am Längsende des Rohres 2 geformt werden. Beispielsweise ist in 2A eine Länge der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b von der Linie IIB-IIB (Bezugsposition) zu deren Enden kleiner als eine Länge der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c von der Linie IIB-IIB zu deren Enden 10.
Jeder der Sammler 4 ist aufgebaut aus einer Sammlerplatte 12 und einem Sammlertank 13. Die Sammlerplatte 12 und der Sammlertank 13 verfügen über Länge in Sammlerlängsrichtung D3. Die Sammler 4 sind so angeordnet, dass die Sammlerplatte 12 eines der Sammler 4 der Sammlerplatte 12 des anderen Sammlers 4 relativ zur Rohrlängsrichtung D1 gegenüber steht.
Wie in 2C gezeigt, ist jede Sammlerplatte 12 mit einer Vielzahl erster bis dritter Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c auf ihrer Wand 15 ausgebildet. Jedes der ersten bis dritten Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c hat eine Gestalt entsprechend dem Außenumriss der Querschnittsgestalt jedes der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c. Die ersten bis dritte Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c sind in Rohrquerrichtung D2 ausgerichtet. Jedes Rohr 2 ist mit dem Sammler 4 derart gekuppelt, dass die Enden 10 der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c in den Rohreinführungslöchern 16a, 16b, 16c aufgenommen werden.
Beim dargestellten Beispiel hat jeder der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c hexagonalen Umriss in seinem Querschnitt. So bildet jedes der Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c eine hexagonale Öffnung.
Beispielsweise ist das Rohr 2 durch Extrusion so dünn wie möglich geformt. In diesem Fall beträgt beispielsweise die Dicke der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c etwa 1 mm in Sammlerlängsrichtung D3. Auch beträgt die Dicke der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b in Sammlerlängsrichtung D3 in etwa 0,3 mm, wobei es sich im Allgemeinen um eine Minimumdicke (Grenze) der Extrusion handelt.
Für den Fall, dass die Nutenplatten am gleichen Ort wie die Enden der Flachkanalteile enden, das heißt, die Enden der Nutenplatten sind ausgerichtet bezüglich der En den der Kanalteile, ist es notwendig, eine Öffnung als Rohreinführungsöffnung in der Gestalt entsprechend dem gesamten Umriss des Querschnitts des Rohrs einschließlich der Nutenplatten zu formen. Da die Nutenplatten extrem dünn hinsichtlich der Extrusionsgrenze sind, ist es in diesem Fall notwendig, die Öffnung mit einer sehr kleinen Abmessung als Grenze für das Stanzen auszubilden, insbesondere an Orten entsprechend den Nutenplatten.
Bei der ersten Ausführungsform dagegen werden die Enden 11 der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b nicht in die Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c der Sammlerplatte 12 eingeführt. Es ist damit nicht notwendig, Öffnungen mit sehr kleiner Abmessung als Begrenzung beim Stanzen zur Aufnahme der Enden 11 der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b zu formen. Die Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c dienen nur der Aufnahme der Enden 10 der Rohre 2, die über einen relativ einfachen Umriss verfügen und sind auf der Wand 15 der Sammlerplatte 12 ausgebildet. Da die Abmessung der Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c relativ groß ist, werden die Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c leicht geformt.
Selbst wenn das Rohr 2 so dünn wie möglich nahe dem Limit oder der Grenze der Extrusion extrudiert wird, lassen sich die Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c leicht durch Stanzen formen. Hiermit wird der Materialanteil für die Rohre 2 reduziert. Damit wiederum werden die Materialkosten der Rohre 2 reduziert.
Wie in 2D zu sehen, sind die Sammlerplatte 12 und der Sammlertank 13 an Längsseiten hiervon (rechte und linke Enden in 2D) verlötet, um einen Tankraum 17 zwischen diesen, um ein Fließen des Kühlmittels zu erlauben, zu schaffen.
Das Rohr 2 ist mit dem Sammler 4, wie in 3 gezeigt, gekuppelt. Insbesondere werden die Enden 10, die Flachkanalteile 6a, 6b, 6c in die Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c in Rohrlängsrichtung D1 eingeführt. 4 zeigt einen gekuppelten Zustand des Rohres 2 und des Sammlers 4.
Wie in 4 gezeigt, werden, wenn das Rohr 2 mit dem Sammler 4 gekuppelt wird, die Enden 11 der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b auf der Wand 15 der Sammlerplatte 12 gehalten. Damit werden die Enden 10 der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c an einem vorbestimmten Ort zwischen der Sammlerplatte 12 und dem Sammler tank 13 mit dem Tankraum 17 gehalten. Die Enden 10 der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c werden nämlich um die vorbestimmte Länge (Einführungsgrenze) D innerhalb des Tankraums 17 eingeführt, und ein vorbestimmter Abstand oder Freiraum 19 ist zwischen den Enden 10 der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c und der Innenfläche 18 des Sammlertanks 13 aufrecht erhalten.
In diesem Zustand werden die Außenumfänge der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c und die Umfänge der Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c verlötet, und zwar damit sie fluiddicht sind. Somit sind die Rohre 2 und die Sammler 4 verbunden.
Da der Freiraum 19 zwischen den Enden 10 der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c und dem Innenraum 18 des Sammlertanks 13 aufrecht erhalten wird, wird die Strömung des Kühlmittels in den Kühlmittelkanälen 7 und den Tankraum 17 erleichtert. Hier lässt sich die Abmessung der Rillen 9 in Rohrlängsrichtung D1 entsprechend dem Einführungsrand D und der Abmessung des Freiraums 19 bestimmen, der notwendig ist, damit das Kühlmittel glatt in den Tankraum 17 fließen kann.
Die Enden der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b sind so konfiguriert, dass sie auf der Wand 15 der Sammlerplatte 12 gehalten werden. Damit ist es nicht immer notwendig, dass die Enden 11 der ersten und zweiten Nutenplatten 8a, 8b voll die Wand 15 der Sammlerplatte 12 kontaktieren. Es ist nämlich nicht notwendig, die Kerben oder Rillen 9 genau zu bearbeiten. Die Rillen oder Kerben 9 lassen sich leicht formen.
Da auch die Rohreinführungslöcher 16a bis 16c die relativ einfache Gestalt haben, wird die Qualität der Lötung zwischen den Enden 10 der Flachkanalteile 16a bis 16c und der Sammlerplatte 12 verbessert.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform wird nun mit Bezug auf die 5A bis 5D beschrieben. Hier ist die Gestalt der Ablaufnuten (Drainagenuten; Entwässerungsnuten; Englisch: draining grooves) der Flachrohre 2 unterschiedlich zu der des Flachrohres 2 der ersten Ausführungsform. Nachstehend werden ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszahlen bezeichnet, deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie in den 5A und 5B gezeigt, hat das Flachrohr 2 erste bis dritte Flachkanalteile 21a, 21b, 21c, die in Rohrquerrichtung D2 ausgerichtet sind. Auch verfügt das Flachrohr 2 über einen ersten Nutenteil 22 zwischen den ersten und zweiten Flachkanalteilen 21a, 21b und einen zweiten Nutenteil 23 zwischen den zweiten und dritten Flachkanalteilen 21b, 21c. Der erste Nutenteil 22 und der zweite Nutenteil 23 haben flache Gestalt, schließen jedoch eine Umlenkung oder Biegung ein.
Insbesondere umfasst der erste Nutenteil 22 einen ersten Plattenteil 22a, einen zweiten Plattenteil 22c und einen Biege- oder Umlenkteil 22b zwischen den ersten und zweiten Plattenteilen 22a, 22c. Der Biege- oder Umlenkteil 22b ist im Wesentlichen in der Mitte bezüglich des ersten Nutenteils 22 in Rohrquerrichtung D2 angeordnet. Der erste Plattenteil 22a und der zweite Plattenteil 22c sind in Sammlerlängsrichtung D3 durch den Biege- oder Umlenkteil 22b versetzt.
Beispielsweise stellt der erste Nutenteil 22a die Verbindung zu einer ersten Fläche des ersten Flachkanalteils 21a (untere Fläche in 2B) her, und der zweite Plattenteil 22c stellt die Verbindung zu einer zweiten Fläche des zweiten Kanalteils 21b (obere Fläche in 2B) her. Der Biege- oder Umlenkteil (bend portion) 22b verbindet den ersten und zweiten Plattenteil 22a, 22c.
In ähnlicher Weise schließt der zweite Nutenteil 23 einen ersten Plattenteil 23a, einen zweiten Plattenteil 23c und einen Biege- oder Umlenkteil 23b zwischen den ersten und zweiten Plattenteilen 23a, 23c ein. Der Biege- oder Umlenkteil 23b ist im Wesentlichen in der Mitte bezüglich des zweiten Nutenteils 23 in Rohrquerrichtung D2 angeordnet. Der erste Plattenteil 23a und der zweiten Plattenteil 23c sind in Sammlerlängsrichtung D3 durch den Biege- oder Umlenkteil 23b versetzt.
Beispielsweise ist der erste Plattenteil 23a mit einer ersten Fläche des zweiten Kanalteils 21b (Unterseite in 2B) verbunden, und der zweite Plattenteil 23c stellt die Verbindung zu einer zweiten Fläche des dritten Kanals 21c (obere Fläche in 2B) her. Der Biege- oder Umlenkteil 23b verbindet die ersten und zweiten Plattenteile 23a, 23c.
Obwohl in den 5A bis 5B nicht dargestellt, sind gewellte Rippen zwischen den benachbarten Rohren 2 angeordnet, die in Sammlerlängsrichtung D3, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, gestapelt sind. Die gewellten Rippen sind thermisch mit den Rohren 2 verbunden. Jeder der ersten und zweiten Nutenteile 22, 23 bildet zwei Ablauf- oder Drainagenuten. Die Abmessung (Tiefe) der Drainagenuten entspricht im Wesentlichen einer Entfernung zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche der Flachkanalteile 21a, 21b, 21c in Sammlerlängsrichtung D3. Somit ist die Tiefe der Ablaufnuten größer als die bei der ersten Ausführungsform. Somit wird die Kondensation wirksamer in den Ablaufnuten gesammelt und wirksamer drainiert, verglichen mit der ersten Ausführungsform.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind die Enden 11 der ersten und zweiten Nutenteile 22, 23 von Enden 10 der Flachkanalteile 21a, 21b, 21c in Rohrlängsrichtung D1 hinterschnitten, so dass sich die Kerben oder Rillen (notches) 9 am Längsende des Rohres 2 ergeben. Wird das Längsende des Rohres 2 in die Rohreinführungslöcher 24a, 24b, 24c der Sammlerplatte 12 eingeführt, so werden die Enden 11 der ersten und zweiten Nutenteile 22, 23 auf der Wand 15 der Sammlerplatte 12 gehalten. Daher wird der Einführungsrand oder die Einführungsbegrenzung D von den Enden 10 der Flachkanalteile 21a, 21b, 21c relativ zum Sammler 4 bestimmt.
2C zeigt die Gestalt der Rohreinführungslöcher 24a, 24b, 24c. Hier haben die Rohreinführungslöcher 24a, 24b, 24c die Gestalt entsprechend dem Umriss der ersten bis dritten Flachkanalteile 21a, 21b, 21c jeweils. Die ersten und dritten Rohreinführungslöcher 24a, 24c zur Aufnahme des Endes 10 der ersten und dritten Flachkanalteile 21a, 21c sind von pentagonaler Gestalt und das zweite Rohreinführungsloch 24b zur Aufnahme der Enden 10 des zweiten Flachkanalteils 21b ist von parallelogrammförmiger Gestalt.
Da die Enden 11 der ersten und zweiten Nutenteile 22, 23 von den Enden 10 der ersten bis dritten Flachkanalteile 21a, 21b, 21c in Rohrlängsrichtung D1 hinterschnitte sind, ist es nicht notwendig, Öffnungen oder Löcher auf der Sammlerplatte 12 zur Aufnahme der Enden 11 der ersten und zweiten Nutenteile 22, 23 zu bilden. Die Rohreinführungslöcher 24a, 24b, 24c sind nur zur Aufnahme der Enden 11 der Flachkanalteile 21a, 21b, 21c ausgebildet, die relativ einfache Gestalt haben. Daher werden die Rohreinführungslöcher 24a, 24b, 24c leicht auf der Sammlerplatte 12 geformt.
Ähnlich der ersten Ausführungsform werden, wenn das Rohr 2 so dünn wie möglich extrudiert wird, die Rohreinführungslöcher 24a, 24b, 24c einfach, zum Beispiel durch Stanzen, bearbeitet. Auch sinkt die Materialmenge der Rohre 2. Somit werden die Materialkosten der Rohre 2 reduziert.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform soll nun mit Bezug auf die 6A bis 6D beschrieben werden. Hier ist die Gestalt und Anordnung der Flachrohre unterschiedlich von denen der Flachrohre der ersten und zweiten Ausführungsformen. Im Folgenden werden ähnliche Teile mit ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet, deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
Wie die 6A und 6B zeigen, werden zwei Flachrohre 20a, 20b in Rohrlängsrichtung D2 ausgerichtet. Das erste Flachrohr 20a hat einen ersten flachen Kanalteil 25a von hexagonalem Umriss im Querschnitt, definiert in Rohrquerrichtung D2. Der erste flache Kanalteil 25a definiert hierin Kühlkanäle 7. Das erste Flachrohr 20a weist darüber hinaus Vorsprünge 26a, 26b als Nutenteile auf. Die Vorsprünge 26a, 26b stehen von sich gegenüberliegenden Seiten des ersten Flachkanalteils 25a, in Rohrquerrichtung D2 gesehen, vor. Die Vorsprünge 26a, 26b liegen auch in Form eines dünnen Blechs vor.
In ähnlicher Weise hat das zweite Flachrohr 20b einen zweiten Flachkanal 25b mit einem hexagonalen Umriss im Querschnitt, definiert in Rohrquerrichtung D2. Der zweite Flachkanalteil 25b definiert Kühlkanäle 7 hierin. Das zweite Flachrohr 20b hat weiterhin Vorsprünge 27a, 27b als Nutenteile. Die Vorsprünge 27a, 27b stehen von sich gegenüberliegenden Seiten des zweiten Flachkanalteils 25b in Rohrquerrichtung D2 vor. Die Vorsprünge 27a, 27b haben die Form eines dünnen Blechs oder einer dünnen Platte.
Der Vorsprung 26b des ersten Flachrohrs 20a und der Vorsprung 27a des zweiten Flachrohrs 20b sind einander benachbart in Rohrquerrichtung D2, sind miteinander aber nicht verbunden.
Die ersten Flachrohre 20a sind ausgerichtet in Sammlerlängsrichtung D3 und die zweiten Flachrohre 20b sind ausgerichtet in Sammlerlängsrichtung D3. Weiterhin sind die gewellten Rippen zwischen den benachbarten ersten und zweiten Flachrohren 20a, 20b angeordnet und thermisch mit den ersten und zweiten Flachrohren 20a, 20b, ähnlich wie bei den ersten und zweiten Ausführungsformen, verbunden. So werden Freiräume zwischen den gewellten Rippen und den Vorsprüngen 26a, 26b, 27a, 27b aufrecht erhalten. Die Freiräume bilden Ablaufnuten für die Entwässerung der Kondensation.
Jede gewellte Rippe verfügt über eine Breite entsprechend einem Abstand zwischen einem Ende des Vorsprungs 26a und einem Ende des Vorsprungs 27b in Rohrquerrichtung D2 gesehen. Somit werden die Seiten der gewellten Rippen durch die Vorsprünge 26a, 27b geschützt.
Wie 6A erkennen lässt, sind die Enden 11 der Vorsprünge 26a, 26b, 27a, 27b gegen die Enden 10 der Flachkanalteile 25a, 25b in Rohrlängsrichtung D1 hinterschnitten bzw. ausgespart. Somit werden die Kerben oder Rippen 9 an den Längsenden der ersten und zweiten Flachrohre 20a, 20b vorgesehen.
Wie in den 6C und 6D zu erkennen, werden Rohreinführungslöcher 28a, 28b auf der Sammlerplatte 12 zur Aufnahme der Enden 10 der Flachkanalteile 25a, 25b geformt. Beispielsweise sind die Rohreinführungslöcher 28a, 28b hexagonale Öffnungen, um dem Umriss der Flachkanalteile 25a, 25b zu entsprechen.
Wenn die Längsenden der ersten und zweiten Flachrohre 20a, 20b in die Rohreinführungslöcher 28a, 28b der Sammlerplatte 12 in Rohrlängsrichtung D1 eingeführt sind, werden die Enden 11 der Vorsprünge 26a, 26b, 27a, 27b auf der Wand 15 der Sammlerplatte 12 gehalten. Somit wird die Einführungsbegrenzung D bzw. der Einführungsrand jedes der Flachkanalteile 25a, 25b relativ zur Sammlerplatte 12 bestimmt.
Auch in diesem Fall ist es nicht notwendig, Öffnungen zum Einführen der Enden der Vorsprünge 26a, 26b, 27a, 27b zu bilden, die als Ablaufnuten auf der Sammlerplatte 12 dienen. Da die Gestalt der Rohreinführungslöcher 28a, 28b zur Aufnahme der Enden 10 der Flachkanalteile 25a, 25b relativ einfach sind, werden die Rohreinführungslöcher 28a, 28b durch solch einen Stanzvorgang leicht erarbeitet.
Selbst wenn die ersten und zweiten Rohre 20a, 20b so dünn wie möglich extrudiert werden, werden die Rohreinführungslöcher 28a, 28b leicht auf der Sammlerplatte 12 beispielsweise durch Stanzen geformt. Da die ersten und zweiten Rohre 20a, 20b so dünn wie möglich geformt werden, wird die Materialmenge der Flachrohre 20a, 20b vermindert. Somit vermindern sich auch die Materialkosten der Rohre 20a, 20b.
(Andere Ausführungsformen)
Bei den oben genannten Ausführungsformen ist die Wand 15 der Sammlerplatte 12, auf der die Rohreinführungslöcher 16a bis 16c, 24a bis 24c, 28a, 28b geformt werden, flach. Jedoch ist die Wand 15 nicht auf die Flachwand begrenzt, kann vielmehr verschiedenartige Gestalt annehmen. Beispielsweise kann die Wand 15 gekrümmte Gestalt oder die Gestalt eines Buchstabens M im Querschnitt, definiert in einer Richtung senkrecht zur Sammlerlängsrichtung D3 haben. In diesem Fall kann die Gestalt der Rillen oder Kerben 9 geändert werden, um der Gestalt der Wand 15 der Sammlerplatte 12 zu entsprechen, beispielsweise als gekrümmte Gestalt oder Gestalt eines Buchstabens M.
Bei den oben genannten Ausführungsformen werden die Enden 11 der Nuten 8a, 8b, 22, 23, 26a, 26b, 27a, 27b auf der Wand 15 der Sammlerplatte 12 gehalten, so dass die Enden 10 der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c, 21a, 21b, 25a, 25b innerhalb des Tankraums 17 positioniert werden, wenn die Enden 10 der Rohre 2, 20a, 20b in die Rohreinführungslöcher 16a, 16b, 16c, 24a, 24b, 24c, 28a, 28b eingeführt werden. Jedoch können die Enden 10 der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c, 21a, 21b, 25a, 25b in anderer Weise positioniert werden. Beispielsweise werden die Flachrohre 2, 20a, 20b relativ zum Sammler 4 unter Verwendung unterschiedlicher Lehren positioniert, so dass die Enden 11 nicht in Kontakt mit der Wand 15 der Sammlerplatte 12 stehen und Freiräume zwischen den Enden 11 und der Wand 15 der Sammlerplatte 12 aufrecht erhalten werden.
In den oben genannten Ausführungsformen sind die gewellten Rippen 3 als äußere Rippen des Wärmeaustauschers 1 vorgesehen. Bei den äußeren Rippen kann es sich jedoch um andere Rippen, beispielsweise Plattenrippen handeln.
Auch ist die Anzahl der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c, 21a, 21b, 21c eines Flachrohres 2 nicht auf drei begrenzt. Weiterhin sind die Umrisse der Flachkanalteile 6a, 6b, 6c, 21a, 21b, 21c, 25a, 25b im Querschnitt nicht auf die dargestellte Form begrenzt.
Nach der dritten Ausführungsform ist es nicht immer notwendig, dass jedes Rohr 20a, 20b über zwei Vorsprünge 26a, 26b, 27a, 27b verfügt. Stattdessen kann jedes Rohr 20a, 20b einen Vorsprung haben. Beispielsweise können die Vorsprünge 26a, 27b eliminiert sein.
Bei den oben genannten Ausführungsformen ist die Verwendung des Wärmeaustauschers nicht auf den Verdampfer des Kühlzyklus begrenzt. Auch ist ein im Wärmeaustauscher 1 fließendes Fluid nicht auf das Kühlmittel begrenzt.
Bei den oben genannten Ausführungsformen ist der Wärmeaustauscher 1 so aufgebaut, dass das Fluid durch die Rohre 2 von einem Sammler zum anderen Sammler, das heißt in einer Richtung, strömt. Die Struktur des Wärmeaustauschers 1 ist jedoch nicht auf Vorstehendes begrenzt. Somit kann die vorliegende Erfindung verwendet werden bei einem Wärmeaustauscher mit einem Fluideinlass und einem Fluidauslass an dem gleichen Sammler und bei dem das Fluid in U-Form umgelenkt wird. Auch lässt sich die vorliegende Erfindung anwenden auf einen Wärmeaustauscher mit einem gewellten Flachrohr, in welchem Fluid in Schlangenform strömt.
Die beispielsweisen Ausführungsformen der Erfindung wurden vorstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehende Ausführungsbeispiel begrenzt, kann vielmehr in anderen Art und Weisen und ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, implementiert werden.

Claims

Wärmeaustauscher (1) umfassend: ein Flachrohr (2, 20a, 20b); und einen Sammler (4) in Verbindung mit dem Flachrohr, wobei das Flachrohr einen Flachkanalteil (6a, 6b, 6c, 21a, 21b, 21c, 25a, 25b), der einen Fluidkanal (7) hierin definiert, durch welchen ein Fluid strömt und einen Nutenteil (8a, 8b, 22, 23, 26a, 26b, 27a, 27b) hat, wobei der Nutenteil eine Plattengestalt mit einer Dicke geringer als eine Dicke des Flachkanalteils hat, der Nutenteil sich längs des Flachkanalteils erstreckt und ein Ende (11) des Nutenteils gegen ein Ende (10) des Flachkanalteils um ein vorbestimmtes Stück in Längsrichtung (D1) des Flachrohres ausgeschnitten ist, der Sammler ein Rohreinführungsloch (16a, 16b, 16c, 24a, 24b, 24c, 28a, 28b) von einer Gestalt entsprechend einem Umriss des Flachkanalteils hat, und das Ende des Flachkanalteils im Rohreinführungsloch aufgenommen ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, wobei das Flachrohr (2) über eine Vielzahl von Flachkanalteilen (6a, 6b, 6c, 21a, 21b, 21c) einschließlich des Flachkanalteils verfügt, wobei die Vielzahl der Flachkanalteile in einer Richtung (D2) ausgerichtet ist, in der eine Breite des Flachkanalteils gemessen wurde, und der Nutenteil (8a, 8b, 22, 23) zwischen den benachbarten Flachkanalteilen angeordnet ist und die benachbarten Flachkanalteile verbindet.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, wobei der Nutenteil (8a, 8b) die Gestalt einer flachen Platte oder eines flachen Blechs hat.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, wobei der Nutenteil (22, 23) durch eine Platte mit einer Biegung (22b, 23b) versehen ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, wobei die Platte einen ersten Plattenteil (22a, 23a) und einen zweiten Plattenteil (22c, 23c) umschließt, die durch die Biegung oder Umlenkung (22b, 23b) verbunden sind, und der erste Plattenteil und der zweite Plattenteil in einer Richtung (D3) gegeneinander versetzt sind, in welcher die Dicke des Flachkanalteils gemessen wird.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, wobei der Nutenteil ein erster Nutenteil (26a, 27a) ist, und das Flachrohr (20a, 20b) weiterhin einen zweiten Nutenteil (26b, 27b) hat, wobei der erste Nutenteil und der zweite Nutenteil von sich gegenüberstehenden Seiten des Flachkanalteils (25a, 25b) in einer Richtung (D2) vorstehen, in welcher eine Breite des Flachkanalteils gemessen wurde.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 6, wobei das Flachrohr eines aus einer Vielzahl von Flachrohren ist, die Vielzahl von Flachrohren in der Richtung (D2), in der die Breite des Flachkanalteils gemessen wird, ausgerichtet sind, der Sammler eine Vielzahl von Rohreinführungslöchern (28a, 28b) einschließlich des Rohreinführungsloches aufweist, und jedes aus der Vielzahl von Rohreinführungslöchern über eine Gestalt entsprechend dem Umriss des Flachkanalteils jeder der Vielzahl von Rohren verfügt.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Ende des Flachkanalteils mit einem Umfang des Rohreinführungslochs verlötet ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Ende des Flachkanalteils innerhalb des Sammlers positioniert und unter Abstand zu einer Innenfläche (18) des Sammlers um ein vorbestimmtes Stück angeordnet ist, wobei die Innenfläche dem Rohreinführungsloch in Längsrichtung des Flachrohres gegenüber liegt.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Ende des Nutenteils in Kontakt mit einer Außenfläche (15) des Sammlers steht.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Sammler eine Sammlerplatte (12) und einen Sammlertank (13) umfasst, die Sammlerplatte und der Sammlertank miteinander verbunden sind und einen Tankraum (17) hierzwischen bilden, und die Sammlerplatte über das Rohreinführungsloch verfügt.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Flachrohr eines aus einer Vielzahl von Flachrohren ist, die Vielzahl von Flachrohren in einer Linie in einer Richtung angeordnet ist, in der die Dicke des Flachkanalteils gemessen wird, wobei der Wärmeaustauscher weiterhin umfasst: eine Vielzahl von Rippen (3), die zwischen der Vielzahl von Flachrohren angeordnet sind.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Rippen eine Vielzahl von gewellten Rippen (3) ist.
Wärmeaustauscher nach Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Rippen eine Vielzahl von Plattenrippen ist.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Vielzahl von Rippen mit den Außenflächen der Flachkanalteile der Vielzahl von Flachrohren verbunden bzw. vereinigt sind, und Freiräume zwischen dem Nutenteil und benachbarten Rippen zur Herstellung von Ablaufnuten aufrecht erhalten sind.
Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Flachrohr mit dem Sammler derart gekuppelt ist, dass die Längsrichtung des Flachrohres senkrecht zu einer Längsrichtung des Sammlers steht, und eine Richtung, in der die Dicke des Flachkanalteils gemessen ist, parallel zur Längsrichtung des Sammlers verläuft.