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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und insbesondere
einen Wärmetauscher,
der in bevorzugter Weise als ein Gaskühler oder ein Verdampfer eines überkritschen
Kältekreislaufes
verwendet werden kann, in welchem ein CO2 (Kohlendioxid)
Kältemittel
oder ein ähnliches überkritisches
Kältemittel
eingesetzt wird.
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Hierin
und in den beiliegenden Ansprüchen bezeichnet
der Begriff „überkritischer
Kältekreislauf" einen Kältekreislauf,
in dem ein Kältemittel
auf der Hochdruckseite sich in einem überkritischen Zustand befindet,
d.h. einen Druck oberhalb eines kritischen Druckes annimmt. Der
Begriff „überkritisches
Kältemittel" bezeichnet ein Kältemittel,
welches in einem überkritischen
Kältekreislauf
eingesetzt wird.
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Der
Anmelder der vorliegenden Anmeldung hat einen Wärmetauscher zur Verwendung
in einem überkritischen
Kältekreislauf
vorgeschlagen (siehe japanische Patentoffenlegungsschrift (kokai)
Nr. 20005-300135). Der vorgeschlagene Wärmetauscher umfaßt ein Paar
von Sammelbehälter-Tanks, die voneinander
beabstandet sind und jeweils wenigstens einen Sammelbehälter-Abschnitt
besitzen; und ei ne Mehrzahl von flachen Rohren, die parallel zwischen
den beiden Sammelbehälter-Tanks
angeordnet sind und gegenüberliegende
Endbereiche haben, die mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks
verbunden sind. Jeder der beiden Sammelbehälter-Tanks ist so konfiguriert,
dass eine außenseitige
Platte, eine innenseitige Platte und eine Zwischenplatte, welche
zwischen den außenseitigen und
innenseitigen Platten liegt, in Schichten zusammengelötet sind.
Die außenseitige
Platte hat wenigstens einen nach außen gewölbten Bereich, der sich in der
Längsrichtung
des Sammelbehälter-Tanks
erstreckt und eine Öffnung
besitzt, welche durch die Zwischenplatte verschlossen ist. Der Innenraum
des nach außen
gewölbten
Bereiches dient als ein erster Kältemittel-Strömungsabschnitt.
Die innenseitige Platte hat eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen in
der Form von Durchgangsöffnungen,
welche in einem Bereich ausgebildet sind, der dem nach außen gewölbten Bereich
entspricht, und sind voneinander entlang der Längsrichtung von ihm beabstandet.
Gegenüberliegende
Endbereiche der flachen Rohre sind durch die entsprechenden Rohreinsetzöffnungen
der innenseitigen Platten der beiden Sammelbehälter-Tanks eingesetzt und an
den innenseitigen Platten festgelötet. Die Zwischenplatte hat
Kommunikationsöffnungen
in der Form von Durchgangsöffnungen,
welche ausgebildet sind, um es den Rohreinsetzöffnungen der innenseitigen
Platten zu erlauben, mit dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt der
außenseitigen
Platte zu kommunizieren. Die Kommunikationsöffnungen stehen miteinander über Kommunikationsbereiche
in Verbindung, von denen je der zwischen benachbarten Kommunikationsöffnungen
der Zwischenplatte ausgebildet ist. Die Kommunikationsbereiche und
Bereiche der Kommunikationsöffnungen,
welche den Kommunikationsbereichen entsprechen, bilden einen zweiten
Kältemittel-Strömungsabschnitt
in der Zwischenplatte. Der zweite Kältemittel-Strömungsabschnitt
kommuniziert mit dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen
Platte und erlaubt es dem Kältemittel, durch
ihn in der Längsrichtung
des Sammelbehälter-Tanks
zu strömen.
Der Sammelbehälter-Abschnitt wird
durch Bereiche der drei Platten gebildet, welche den entsprechenden
Sammelbehälter-Tank
bilden und welche dem nach außen
gewölbten
Bereich entsprechen. Die Breite des zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitts
der Zwischenplatte ist kleiner als die des ersten Kältemittel-Strömungsabschnitts
der außenseitigen
Platte. Die einander gegenüberliegenden
longitudinalen Enden der flachen Rohre sind innerhalb des zweiten
Kältemittel-Strömungsabschnitts
der Zwischenplatten positioniert, d.h. an in Dickenrichtung Zwischenbereichen
der Zwischenplatten.
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In
dem Wärmetauscher,
welche in der oben genannten Publikation beschrieben ist, strömt ein überkritisches
Kältemittel
von jedem flachen Rohr in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen
Platte von jedem Sammelbehältertank, wie
es wie folgt beschrieben ist. An einem Bereich von jedem flachen
Rohr, welcher dem zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der Zwischenplatte zugewandt ist, strömt das überkritische Kältemittel
direkt in den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt
und strömt
dann in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt über den
zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt.
Dabei strömt
an Bereichen von jedem flachen Rohr, die der Innenfläche der
außenseitigen
Platte zugewandt sind, überkritisches
Kältemittel
zunächst in
die entsprechende Kommunikationsöffnung
der Zwischenplatte, strömt
innerhalb der Kommunikationsöffnung
in der Längsrichtung
von dieser, um in den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt
einzutreten, und strömt
dann in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt über den
zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt.
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Weiterhin
strömt
in dem Wärmetauscher, welcher
in der oben genannten Publikation beschrieben ist, das überkritische
Kältemittel
aus dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen Platte
von dem Sammelbehälter-Tank
zu jedem flachen Rohr, wie es wie folgt beschrieben ist. An einem Bereich
von jedem flachen Rohr, welcher dem zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der Zwischenplatte zugewandt ist, strömt überkritisches Kältemittel von
dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
direkt in das flache Rohr über
den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt.
Dabei strömt
an Bereichen von jedem flachen Rohr, welche der Innenfläche der außenseitigen
Platte zugewandt sind, überkritisches Kältemittel
zunächst
von dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
in den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt
und strömt
dann innerhalb der Kommunikationsöffnung in der Längsrichtung
von dieser, um in das flache Rohr einzutreten.
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An
den Bereichen von jedem flachen Rohr, welche der Innenfläche der
außenseitigen
Platte zugewandt sind, steigt der Druckverlust sowohl in dem Fall,
wo das überkritische
Kältemittel
von dem flachen Rohr in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen
Platte des Sammelbehälter-Tanks
eintritt, als auch in dem Fall, wo das überkritische Kältemittel
aus dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen
Platte des Sammelbehälter-Tanks
in das Rohr eintritt, unvermeidbar an. Als ein Ergebnis wird die
Leistung des Wärmetauschers
beeinträchtigt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das obige Problem zu
lösen und
einen Wärmetauscher
zu schaffen, der einen Anstieg des Druckverlustes zu dem Zeitpunkt,
wenn überkritisches
Kältemittel
von jedem flachen Rohr in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
einer außenseitigen
Platte strömt
und wenn das überkritische
Kältemittel
von dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen
Platte in das flache Rohr strömt,
zu minimieren.
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Um
die obige Aufgabe zu erfüllen,
umfasst die vorliegende Erfindung die folgenden Modi.
- 1) Ein Wärmetauscher
mit einem Paar von Sammelbehälter-Tanks, die beabstandet
voneinander angeordnet sind und jeweils wenigstens einen Sammelbehälter-Abschnitt
aufweisen; und einer Mehrzahl von flachen Rohren, die parallel zwischen
den beiden Sammelbehälter-Tanks
angeordnet sind und gegenüberliegende
Endbereiche haben, welche mit den entsprechenden Sammelbehälter-Tanks
verbunden sind, wobei
jeder der beiden Sammelbehälter-Tanks
so konfiguriert ist, dass eine außenseitige Platte, eine innenseitige
Platte und eine Zwischenplatte, welche zwischen den außenseitigen
und innenseitigen Platten angeordnet ist, in Schichten zusammengelötet sind,
die
außenseitige
Platte wenigstens einen nach außen
gewölbten
Bereich hat, der sich in der Längsrichtung
des Sammelbehälter-Tanks
erstreckt und eine Öffnung
besitzt, welche durch die Zwischenplatte geschlossen ist, wobei
der Innenraum des nach außen
gewölbten
Bereiches als ein erster Kältemittelströmungsabschnitt
dient,
die innenseitige Platte eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen
in der Form von Durchgangsöffnungen
hat, die in einem Bereich ausgebildet sind, welcher dem nach außen gewölbten Bereich entspricht
und voneinander entlang der Längsrichtung
der innenseitigen Platte beabstandet sind,
gegenüberliegende
Endbereiche der flachen Rohre durch die jeweiligen Rohreinsetzöffnungen der
innenseitigen Platten der beiden Sammelbehälter-Tanks eingesetzt und an
den innenseitigen Platten festgelötet sind,
die Zwischenplatte
Kommunikationsöffnungen
in der Form von Durchgangsöffnungen
hat, welche ausgebildet sind, um es den Rohreinsetzöffnungen
der innenseitigen Platte zu erlauben, mit dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen
Platte zu kommunizieren, wobei die Kommunikationsöffnungen
miteinander über Kommunikationsbereiche
in Verbindung stehen, von denen jeder zwischen benachbarten Kommunikationsöffnungen
der Zwischenplatte ausgebildet ist,
die Kommunikationsbereiche
und Bereiche der Kommunikationsöffnungen,
die den Kommunikationsbereichen entsprechen, einen zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt
in der Zwischenplatte bilden, wobei der zweite Kältemittel-Strömungsabschnitt
mit dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
der außenseitigen
Platte kommuniziert und es erlaubt, dass Kältemittel durch ihn in der Längsrichtung
des Sammelbehälter-Tanks
strömt,
der
Sammelbehälterabschnitt
durch Bereiche der drei Platten gebildet wird, welche den entsprechenden
Sammelbehälter-Tank
bilden und dem nach außen
gewölbten
Bereich entsprechen,
die in Längsrichtung einander gegenüberliegenden
Enden der flachen Rohre innerhalb der zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitte
der Zwischenplatten der beiden Sammelbehälter-Tanks positioniert sind,
wobei
wenn die Höhe
von jedem flachen Rohr durch T (mm) repräsentiert wird, der Abstand
zwischen jedem der gegenüberliegenden
longitudinalen Endflächen
von jedem flachen Rohr und einer Außenfläche der entsprechenden Zwischenplatte
durch L (mm) repräsentiert
wird und die Breite von jeder Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte durch
W (mm) repräsentiert
wird, den Beziehungen L ≥ 0,7T
und 1,1T ≤ W ≤ 2,5T genügt wird.
- 2) Ein Wärmetauscher
nach Abschnitt 1), worin eine Beziehung L ≤ 2,5T genügt wird.
- 3) Ein Wärmetauscher
nach Anschnitt 1) oder 2), worin der erste Sammelbehälter-Tank
eine Mehrzahl von Sammelbehälter-Abschnitten
aufweist, die in der Längsrichtung
des Sammelbehälter-Tanks
angeordnet sind,
der zweite Sammelbehälter-Tank wenigstens einen
Sammelbehälterabschnitt
aufweist, dessen Anzahl um eins geringer als die Anzahl der Sammelbehälter-Abschnitte
des ersten Sammelbehälter-Tanks
ist und welcher neben zwei Sammelbehälter-Abschnitte des ersten
Sammelbehälter-Tanks
weist,
ein Sammelbehälter-Abschnitt
an einem Endbereich des ersten Sammelbehälter-Tanks ein Einlaß-Sammelbehälter-Abschnitt mit einem
Kältemittel-Einlaß ist und
ein Sammelbehälter-Abschnitt
an dem anderen Endbereich des er sten Sammelbehälter-Tanks ein Auslaß-Sammelbehälter-Abschnitt mit einem
Kältemittel-Auslaß ist.
- 4) Ein Wärmetauscher
nach Abschnitt 3), worin der erste Sammelbehälter-Tank zwei Sammelbehälter-Abschnitte
aufweist und der zweite Sammelbehälter-Tank einen einzigen Sammelbehälter-Abschnitt
aufweist.
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Wenn
bei dem Wärmetauscher
von Abschnitt 1) die Höhe
von jedem flachen Rohr durch T (mm) repräsentiert wird, der Abstand
zwischen jeder der gegenüber
liegenden longitudinalen Endflächen von
jedem flachen Rohr und einer Außenfläche der entsprechenden
Zwischenplatte durch L (mm) repräsentiert
und die Breite von jeder Kommunikationsöffnung der Zwischenplatte durch
W (mm) repräsentiert wird,
wird den Beziehungen L ≥ 0,7T
und 1,1T ≤ W ≤ 2,5T genügt. Daher
ist es möglich,
einen Anstieg an Druckverlusten zu dem Zeitpunkt, wenn überkritisches
Kältemittel
von Bereichen von jedem flachen Rohr, welche der Innenfläche der
außenseitigen
Platte zugewandt sind, zuerst in die entsprechende Kommunikationsöffnung der
Zwischenplatte strömt,
innerhalb der Kommunikationsöffnung
in der Längsrichtung
in dieser strömt,
um in den zweiten Teil der Kältemittel-Strömungsabschnitt
einzutreten, und dann in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt über den zweiten
Teil Kältemittel-Strömungsabschnitt
strömt, zu
minimieren. Weiterhin ist es möglich,
einen Anstieg an Druckverlusten zu dem Zeitpunkt, wenn das überkritische
Kältemittel
von dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt
in den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt
strömt,
innerhalb der Kommunikationsöffnung
in der Längsrichtung
von dieser strömt
und dann in Bereiche von jedem flachen Rohr strömt, welche der Innenfläche der
außenseitigen Platte
zugewandt sind, zu minimieren. Entsprechend kann eine Beeinträchtigung
in der Leistung des Wärmetausches
unterdrückt
werden. Da ein Abnehmen in dem Verbindungsbereich zwischen der außenseitigen
Platte und der Zwischenplatte minimiert werden kann, kann zusätzlich ein
Abfall in dem Widerstandsdruck des Sammelbehälter-Tanks unterdrückt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau eines Gaskühlers zeigt,
bei welchem der Wärmetausch
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird;
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2 ist
eine Teilansicht im Vertikalschnitt ist, welche den Gaskühler von
der 1 zeigt, wenn dieser von vorn nach hinten betrachtet
wird;
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3 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen ersten Sammelbehälter-Tank
des Gaskühlers von 1 zeigt;
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht
im Schnitt entlang der Linie A-A von 2;
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5 ist
eine vergrößerte Ansicht
im Schnitt entlang der Linie B-B von 2;
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht
im Schnitt entlang der Linie C-C von 5;
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7 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die den ersten Sammelbehälter-Tank
des Gaskühlers
von 1 zeigt;
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8 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die einen zweiten Sammelbehälter-Tank
des Gaskühlers
von 1 zeigt;
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9 ist
eine Querschnittsansicht, die ein flaches Rohr des Gaskühlers von 1 zeigt;
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10 ist
eine vergrößerte Teilansicht
von 9;
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11 ist eine Ansicht, die ein Verfahren
zur Herstellung des flachen Rohrs, welches in 9 gezeigt
ist, zeigt;
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12 ist
ein Diagramm, welches den Strom eines Kältemittels durch den Gaskühler der 1 zeigt;
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13 ist
ein Graph, der die Ergebnisse von Testbeispiel 1 zeigt; und
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14 ist
ein Graph, der die Ergebnisse von Testbeispiel 2 zeigt.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird als nächstes im Detail unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben werden. Diese Ausführungsform
ist implementiert, indem ein Wärmetauscher
der vorliegenden Erfindung bei einem Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufs
eingesetzt wird.
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In
der nachfolgenden Beschreibung werden die oberen und unteren, linken
und rechten Seiten der 1 und 2 als „oben", „unten", „links" und „rechts" jeweils bezeichnet
werden. Auch wird die stromabwärtige
Seite des Luftstroms (durch einen Teil X in der 1 dargestellt)
durch Luftdurchtrittsspalte zwischen benachbarten flachen Rohren
als die „Vorderseite" und die gegenüberliegende
Seite als die „Rückseite" bezeichnet werden.
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Weiterhin
umfasst in der nachfolgenden Beschreibung der Begriff „Aluminium" neben reinen Aluminium
auch Aluminiumlegierungen.
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Die 1 und 2 zeigen
den Gesamtaufbau eines Gaskühlers,
bei welchem der Wärmetauscher
gemäß der vorliegenden
Erfindung eingesetzt wird. Die 3 bis 8 zeigen den
Aufbau von wesentlichen Bereichen des Gaskühlers. Die 9 und 10 zeigen
ein flaches Rohr. Die 11 zeigt ein Verfahren
zur Herstellung des flachen Rohr. Die 12 zeigt
den Strom eines Kältemittels
durch den Gaskühler
von 1.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 umfasst ein Gaskühler 1 eines überkritischen
Kältekreislaufes,
in welchem ein überkritisches
Kältemittel
wie CO2 verwendet wird, zwei Sammelbehälter-Tanks 2 und 3,
die sich in vertikaler Richtung erstrecken und voneinander in der
links-rechts-Richtung
beanstandet sind; eine Mehrzahl von flachen Rohren 4, die
parallel zwischen den beiden Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 angeordnet
und voneinander in der vertikalen Richtung in einer solchen Weise
beanstandet sind, dass die Breitenrichtung des flachen Rohrs 4 mit
der vorne-hinten-Richtung übereinstimmt;
gewellte Rippen 5, die in entsprechenden Luftdurchtrittsspalten zwischen
benachbarten flachen Rohren 4 und an der Außenseite
der Rohre 4 am oberen Ende und am unteren Ende angeordnet
und jeweils an den benachbarten flachen Rohren 4 oder an
den flachen Rohren 4 am oberen bzw. unteren Ende festgelötet sind;
und Seitenplatten 6 aus Aluminium, die außerhalb
von den entsprechenden gewellten Rippen 5 am oberen und
unteren Ende angeordnet und an diesen festgelötet sind. In dem Fall von dieser
Ausführungsform wird
der Sammelbehälter-Tank auf der rechten
Seite als der „erste
Sammelbehälter-Tank" und der Sammelbehälter-Tank
an der linken Seite als der „zweite Sammelbehälter-Tank" bezeichnet werden.
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Wie
in den 2 bis 7 gezeigt ist, ist der erste
Sammelbehälter-Tank 2 so
konfiguriert, dass eine außenseitige
Platte 7, eine innenseitige Platte 8 und eine
Zwischenplatte 9, welche zwischen der außenseitigen
Platte 7 und der innenseitigen Platte 8 angeordnet
ist, in Schichten zusammengelötet
sind. Die außenseitige
Platte 7 und die innenseitige Platte 8 sind aus
einem Lötblech,
hier einem Aluminiumlötblech,
herstellt, dass eine Lötmaterialschicht
auf seinen gegenüberliegenden
Seiten aufweist. Die Zwischenplatte 9 ist aus einem blanken
Metallmaterial, hier einem blanken Aluminiummaterial hergestellt. Der
erste Sammelbehälter-Tank 2 ist
so konfiguriert, dass ein Einlass-Sammelbehälterabschnitt 10A und ein
Auslass-Sammelbehälterabschnitt 10B in
der vertikalen Richtung angeordnet sind.
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Die
außenseitige
Platte 7 hat eine Mehrzahl, hier 2, domartige nach außen gewölbte Bereiche 11A und 11B,
welche voneinander in der vertikalen Richtung beanstandet sind.
Die nach außen
gewölbten Bereiche 11A und 11B haben
dieselbe Wölbungshöhe, -länge und
-breite. In der außenseitigen
Platte 7 ist ein Umfangsbereich um eine nach links weisende Öffnung von
jedem der nach außen
gewölbten
Bereiche 11A und 11B an der Zwischenplatte 9 festgelötet, wodurch
die Zwischenplatte 9 die nach links weisenden Öffnungen
der nach außen
gewölbten
Bereiche 11A und 11B abdeckt. Als ein Ergebnis
dienen die Innenräume
der nach außen
gewölbten
Bereiche 11A und 11B als erste Kältemit tel-Strömungsabschnitte 11a und 11b,
deren oben und unteren Enden geschlossen sind und durch welche ein
Kältemittel
in der vertikalen Richtung strömt.
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Ein
Kältemitteleinlass 12 ist
an einem Bergbereich des oberen nach außen gewölbten Bereiches 11A an
der außenseitigen
Platte 7 ausgebildet. Ein Einlasselement 13 aus
einem Metall, hier einem blanken Aluminiummaterial, welches einen
Kältemittel-Einströmkanal 14 in
Kommunikation mit den Kältemitteleinlass 12 hat,
ist an der Außenfläche des nach
außen
gewölbten
Bereiches 11A unter Verwendung des Lötmaterials der Außenfläche der
außenseitigen
Platte 7 festgelötet.
Ein Kältemittelauslass 15 ist
einem Bergbereich des unteren nach außen gewölbten Bereiches 11B ausgebildet.
Ein Auslasselement 16 aus einem Metall, hier einem blanken
Aluminiummaterial, welches einen Kältemittel-Ausströmkanal 17 in
Verbindung mit dem Kältemittelauslass 15 hat,
ist an der Außenfläche des
nach außen gewölbten Bereiches 11B unter
Verwendung des Lötmaterials
an der Außenfläche der
außenseitigen Platte 7 festgelötet. Die
außenseitige
Platte 7 ist durch einen Pressvorgang aus einem Aluminiumblech
herstellt, welches eine Lötmaterialschicht
auf seinen gegenüberliegenden
Seiten aufweist.
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Eine
Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 18,
die in der vorne-hinten-Richtung länglich sind, sind durch die
innenseitige Platte 8 ausgebildet und in vertikaler Richtung
voneinander beanstandet. Eine oberhälftige Gruppe von Rohreinsetzöffnungen 18 sind
innerhalb eines vertikalen Bereiches ausgebildet, welcher dem oberen
nach außen
gewölbten
Bereich 11A der außenseitigen
Platte 7 entspricht. In ähnlicher Weise ist eine unterhälftige Gruppe
von Rohreinsetzöffnungen 18 innerhalb
eines vertikalen Bereiches, welcher dem unteren nach außen gewölbten Bereich 11B entspricht,
ausgebildet. Die Rohreinsetzöffnungen 18 haben
eine Länge
von vorne nach hinten, die etwas länger als die Breite in der Richtung
von vorne nach hinten der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B ist,
so dass vordere und hintere Endbereiche von ihnen jeweils über die vorderen
und hinteren Enden der nach außen
gewölbten
Bereiche 11A und 11B vorstehen. An den vorderen
und hinteren Kantenbereichen der innenseitigen Platte 8 sind
integral jeweils Abdeckwandungen 19 ausgebildet. Die Abdeckwandungen 19 stehen
nach rechts vor, so dass ihre Enden die Außenfläche der außenseitigen Platte 7 erreichen,
und decken entsprechende Grenzbereiche zwischen der außenseitigen
Platte 7 und der Zwischenplatte 9 über die
gesamte Länge
der Grenzbereiche ab. Die Abdeckwandungen 19 sind an den
vorderen bzw. hinteren Seitenflächen
der außenseitigen
Platte 7 und der Zwischenplatte 9 festgelötet. Das
vorstehende Ende von jeder der Abdeckwandungen 19 hat eine
Mehrzahl von integral ausgebildeten Eingriffsbereichen 21,
die in vertikaler Richtung voneinander beabstandet sind und die
mit der Außenfläche der
außenseitigen
Platte 7 in Eingriff stehen. Die Eingriffsbereiche 21 der
Abdeckwandungen 19 stehen mit der Außenfläche der außenseitigen Platte 7 im
Eingriff und sind daran festgelötet.
Es ist zu bemerken, dass bevor die drei Platten 7, 8 und 9 geschichtet
werden, wie es durch eine Strichlinie in der 7 angedeutet
ist, wenn die Eingriffsbereiche 21 nicht gebogen sind und sich
gerade von den Abdeckwandungen 19 erstrecken. Die geraden
Eingriffsbereiche sind, bevor sie gebogen werden, durch 21A bezeichnet.
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Ein
Paar von vorstehenden Bereichen 26 ist integral an der
innenseitigen Platte 8 an Positionen, die an gegenüberliegenden
Seiten von jeder Rohreinsetzöffnung 18 in
Bezug auf die Rohrbreitenrichtung (vertikale Richtung) platziert
sind, ausgebildet. Die vorstehenden Bereiche 26 stehen
in Bezug auf die links-rechts-Richtung, das heißt in Richtung der Zwischenplatten 9 über geneigte
Bereiche, welche in Richtung der Seite der Rohreinsetzöffnung 18 und der
Zwischenplatte 9 (in Bezug auf die links-rechts-Richtung nach außen) geneigt
sind, nach außen
vor. Die vorstehenden Bereiche 26 sind gebildet, indem
Bereiche der innenseitigen Platte 8, welche den gegenüberliegenden
Kanten von jeder Rohreinsetzöffnung 18 entsprechen,
in Bezug auf die links-rechts-Richtung nach außen gebogen werden. Die in
vertikaler Richtung äußeren Flächen der
vorstehenden Bereiche 26 sind in Bezug auf die links-rechts-Richtung und
in Richtung der Rohreinsetzöffung – 18-
Seite geneigt. Die innenseitige Platte 8 ist durch einen
Pressvorgang aus einem Aluminiumblech, dass eine Lötmaterialschicht
auf seinen gegenüberliegenden
Seiten aufweist, herstellt.
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Die
Zwischenplatte 9 hat Kommunikationsöffnungen 22 in der
Form von Durchgangsöffnungen, um
es den Rohreinsetzöffnungen 18 der
innenseitigen Platte zu erlauben, mit den Innenräumen der nach außen gewölbten Bereiche 11A und 11B der außenseitigen
Platte 7 zu kommunizieren, und in einer Anzahl, welche
gleich der Anzahl der Rohreinsetzöffnungen 18 ist. Die
Kommunikationsöffnungen 22 stimmen
mit den entsprechenden Rohreinsetzöffnungen 18 der Innenseiten
Platte 8 hinsichtlich der Position überein. Die Breite der Kommunikationsöffnungen 22 der
Zwischenplatte 9 in Bezug auf die vertikale Richtung ist
größer als
die der Rohreinsetzöffnung 18 der
innenseitigen Platte 8 außer an den vorderen und hinteren
Bereichen der Kommunikationsöffnungen.
Die vorstehenden Bereiche 26 an den oberen und unteren
Seiten von jeder Rohreinsetzöffnung 18 der
innenseitigen Platte treten in die entsprechenden Kommunikationsöffnung 22 ein.
Zu bemerken ist, dass die Breite der vorderen und hinteren Bereiche von
jeder Kommunikationsöffnung 22 in
Bezug auf die vertikale Richtung etwa gleich der von jeder Rohreinsetzöffnung ist.
Gestufte Bereiche 25 sind an einer Umfangswandungsfläche von
jeder Kommunikationsöffnung 22 der
Zwischenplatte 9 an gegenüberliegenden Endbereichen von
dieser in Bezug auf die Öffnungslängsrichtung
(an vorderen und hinteren Bereichen) ausgebildet. Die gestuften
Bereiche 25 sind an einer Zwischenposition in Bezug auf
die Plattendickenrichtung der Zwischenplatte 9 planiert
und stehen in Bezug auf die Öffnungslängsrichtung
der Kommu nikationsöffnung 22 nach
innen vor. Eine Endfläche
des flachen Rohrs 4 liegt an den gestuften Bereichen 25 an.
Die Vorsprungshöhe
des gestuften Bereiches 25 der Zwischenplatte 9 von
der Umfangwandungsfläche
der Kommunikationsöffnung 22 ist so
bestimmt, dass ein Kältemittelkanal 4A,
welcher später
beschrieben wird, des flachen Rohrs nicht abgedeckt wird. Eine oberhälftige Gruppe
von Rohreinsetzöffnungen 18 der
innenseitigen Platte 8 kommuniziert mit einem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11a innerhalb
des oberen nach außen
gewölbten
Bereiches 11A der außenseitigen
Platte 7 über
eine oberhälftige
Gruppe von entsprechenden Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9. In ähnlicher
Weise kommuniziert eine unterhälftige Gruppe
von Rohreinsetzöffnungen 18 mit
einem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11b innerhalb des
unteren nach außen
gewölbten
Bereiches 11B der außenseitigen
Platte 7 über
eine unterhälftige Gruppe
von entsprechenden Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9.
Alle diejenigen Kommunikationsöffnungen 22,
die mit dem oberseitigen ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11a der
außenseitigen
Platte 7 in Verbindung stehen, kommunizieren miteinander über Kommunikationsbereiche 23, und
alle diejenigen Kommunikationsöffnungen 22, welche
mit dem unterseitigen ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11b der
außenseitigen
Platte 7 in Verbindung stehen, kommunizieren miteinander über die
Kommunikationsbereiche 23. Die Kommunikationsbereiche 23 werden
herstellt, indem zentrale Bereiche (in Bezug auf die vorne-hinten-Richtung)
von Bereichen der Zwischenplatte 9 zwischen den benachbarten
Kommunikationsöffnungen 22 weggeschnitten
werden. Als Ergebnis bilden die Kommunikationsbereiche 23,
welche die Kommunikationsöffnungen 22,
die dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11a der
außenseitigen
Platte 7 zugewandt sind und die zentralen Bereiche (in
Bezug auf die vorne-hinten- Richtung) der Kommunikationsöffnungen 22 (Bereiche
der Kommunikationsöffungen 22,
welche den Kommunikationsbereichen 23 entsprechen) verbinden,
in der Zwischenplatte 9 einen zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9a,
welcher mit dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11a der
außenseitigen
Platte 7 in Verbindung steht und durch welchen Kältemittel
in vertikaler Richtung strömt.
In ähnlicher
Weise bilden die Kommunikationsbereiche 23, welche die
Verbindungsöffnungen 22,
die dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11b der
außenseitigen
Platte 7 zugewandt sind und die zentralen Bereiche (in
Bezug auf die vorne-hinten-Richtung) der Kommunikationsöffungen 22 (Bereiche
der Kommunikationsöffungen 22,
welche in den Kommunikationsbereichen 23 entsprechen) verbinden,
in der Zwischenplatte 9 einen zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9b,
welcher mit dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11b der
außenseitigen
Platte 7 in Verbindung steht und durch welchen Kältemittel in
der vertikalen Richtung strömt.
Die rechten Enden der flachen Rohre 4 sind innerhalb der
zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitte 9a und 9b der
Zwischenplatte 9, das heißt an einem bezogen auf die
Dicke in Richtung Zwischenbereich der Zwischenplatte 9 positioniert.
Die Zwi schenplatte 9 ist durch einen Pressvorgang aus einem
blanken Aluminiummaterial hergestellt.
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Entsprechende
Bereiche der drei Platten 7, 8 und 9 des
ersten Sammelbehälter-Tanks 2,
welche den nach außen
gewölbten
Bereichen 11A und 11B entsprechen, bilden den
Einlass-Sammelbehälterabschnitt 10A und
den Auslass-Sammelbehälterabschnitt 10B.
Die beiden ersten Strömungsabschnitte 11A und 11B der
außenseitigen
Platte 7 und die beiden zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitte 9a und 9b der
Zwischenplatte 9 bilden die internen Kältemittel-Strömungsräume des
Einlass-Sammelbehälterabschnitts 10A und
des Auslass-Sammelbehälterabschnitts 10B.
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Der
zweite Sammelbehälter-Tank 3 hat
im wesentlichen den gleichen Aufbau wie der erste Sammelbehälter-Tank 2,
und ähnliche
Elemente und Bereiche und sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet
(siehe 2). Die beiden Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 sind
so angeordnet, dass die jeweiligen innenseitigen Platten 8 einander
zugewandt sind.
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Wie
es in den 1, 2 und 8 gezeigt
ist, hat die außenseitige
Platte 7 des zweiten Sammelbehälter-Tanks 3 domartige,
nach außen
gewölbte
Bereiche, die in einer Anzahl vorgesehen sind, die um eins geringer
als die der nach außen
gewölbten
Bereiche 11A und 11B des ersten Sammelbehälter-Tanks 2 ist,
und hier einen einzigen domartigen nach außen gewölbten Bereich 24,
welcher sich von ei nem oberen Endbereich zu einem unteren Endbereich
der außenseitigen
Platte 7 erstreckt und den nach außen gewölbten Bereichen 11A und 11B des ersten
Sammelbehälter-Tanks 2 gegenüberliegt.
In der außenseitigen
Platte 7 ist ein Umfangsbereich um die nach rechts weisende Öffnung des
nach außen
gewölbten
Bereiches 24 an der Zwischenplatte 9 festgelötet, wodurch
die Zwischenplatte 9 die nach rechts weisende Öffnung des
nach außen
gewölbten Bereiches 24 abdeckt.
Als ein Ergebnis dient der Innenraum des nach außen gewölbten Bereiches 24 als
ein erster Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a, dessen
obere und untere Enden geschlossen sind und durch welchen ein Kältemittel
in der vertikalen Richtung strömt.
Der nach außen
gewölbte
Bereich 24 hat weder einen Kältemitteleinlass noch einen Kältemittelauslass.
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Alle
Rohreinsetzöffnungen 18 der
innenseitigen Platte 8 des zweiten Sammelbehälter-Tanks 3 sind
innerhalb eines vertikalen Bereiches angeordnet, welcher denm nach
außen
gewölbten
Bereich 24 der außenseitigen
Platte 7 entspricht. Alle Rohreinsetzöffnungen 18 der innenseitigen
Platte 8 kommunizieren mit dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a innerhalb
des nach außen
gewölbten
Bereiches 24 der außenseitigen
Platte 7 über
die Kommunikationsöffnungen 22 der
Zwischenplatte 9. Alle Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9 kommunizieren
miteinander über
Kommunikationsbereiche 23, die hergestellt sind, indem
zentrale Bereiche (in Bezug auf die vorne-hinten-Richtung) in Bereichen der Zwischenplatte 9 zwi schen
den benachbarten Kommunikationsöffnungen 22 weggeschnitten
werden. Als ein Ergebnis bilden die Kommunikationsbereiche 23 und
die zentralen Bereiche (in Bezug auf die vorne-hinten-Richtung)
der Kommunikationsöffungen 22 (Bereiche
der Kommunikationsöffungen,
welche den Kommunikationsbereichen 23 entsprechen) in der
Zwischenplatte einen zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9c,
welcher mit dem Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a der
außenseitigen
Platte 7 in Verbindung steht und durch welchen Kältemittel
in der vertikalen Richtung strömt.
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Entsprechende
Bereiche der drei Platten 7, 8 und 9 des
zweiten Sammelbehälter-Tanks 3,
welche den nach außen
gewölbten
Bereich 24 entsprechen, bilden Zwischen-Sammelbehälterabschnitte 20,
deren Anzahl um eins geringer als die der Sammelbehälter-Abschnitte 10A und 10B des
ersten Sammelbehälter-Tanks 2 ist,
hier einen Zwischen-Sammelbehälterabschnitt 20,
in einer solchen Weise, dass der Zwischen-Sammelbehälterabschnitt 20 den
beiden Sammelbehälter-Abschnitten 10A und 10B des
ersten Sammelbehälter-Tanks 2 zugewandt
ist. Der Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a der
außenseitigen Platte 7 und
der zweite Kältemittel-Strömungsabschnitt 9c der
Zwischenplatte 9 bilden den internen Kältemittelströmungsraum
des Zwischen-Sammelbehälterabschnitts 20.
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Der
verbleibende Bereich des zweiten Sammelbehälter-Tanks 3 hat den
selben Aufbau wie der erste Sammelbehälter-Tank 2, und gleiche
Elemente und Bereiche sind durch die selben Bezugsziffern bezeichnet.
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Hier
ist die Rohrhöhe,
welche die Dicke von jedem flachen Rohr 4 in der vertikalen
Richtung gemessen ist, durch T (mm) repräsentiert, die Strecke zwischen
jeder der gegenüberliegenden
longitudinalen Endflächen
von dem flachen Rohr 4 und der Außenfläche der entsprechenden Zwischenplatte 9 durch
L (mm) repräsentiert,
und die Breite von jeder Kommunikationsöffnung 22 der Zwischenplatte 9 außer den
engen Bereichen an den vorderen und hinteren Enden von ihr durch
W (mm) definiert. Der Gaskühler 1 muss
den Beziehungen L ≥ 0,7T
und 1,1T ≤ W ≤ 2,5T genügen (siehe 6).
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Wenn
L < 0,7T ist, wird
der Abstand zwischen jedem der gegenüberliegenden Enden von jedem
flachen Rohr 4 und der entsprechenden Außenplatte 7 zu
klein, so dass der Druckverlust an dem Einlass-Sammelbehälterabschnitt 10A des
ersten Sammelbehälter-Tanks 2 und
einem unterhälftigen Bereich
des Zwischen-Sammelbehälterabschnitts 20 des
zweiten Sammelbehälter-Tanks 3 ansteigt.
Das heißt,
dass an dem Einlass-Sammelbehälterabschnitt 10A des
ersten Sammelbehälter-Tanks 2 der Druckverlust
ansteigt, wenn das überkritische
Kältemittel
von dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11a in
den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9a strömt, innerhalb
der Kommunikationsöffnungen 22 in
deren Längsrichtung
strömt
und aus Bereichen der ersten Enden des flachen Rohres 4, welche
der Innenfläche
der entsprechenden außenseitigen
Platte 7 zugewandt sind, in die flachen Rohre 4 strömt. In ähnlicher
Weise nimmt an dem unteren hälftigen
Bereich des Zwischen-Sammelbehälterabschnitts 20 des
zweiten Sammelbehälter-Tanks 3 der Druckverlust
zu, wenn das überkritische
Kältemittel von
dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a in
den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9c strömt, innerhalb
der Kommunikationsöffungen 22 in deren
Längsrichtung
strömt
und von Bereichen der zweiten Enden der flachen Rohre 4,
welche der Innenfläche
der entsprechenden außenseitigen
Platte 7 zugewandt sind, in die flachen Rohre 4 strömt. Wenn
der Druckverlust zunimmt, wird die Leistung des Gaskühlers 1 beeinträchtigt.
weiterhin nimmt der Druckverlust an dem Auslass-Sammelbehälterabschnitt 10B des
ersten Sammelbehälter-Tanks 2 und einem
oberhälftigen
Bereich des Zwischen-Sammelbehälterabschnitts 20 des
zweiten Sammelbehälter-Tanks 3 zu.
Diese bedeutet, dass der Druckverlust an dem Auslass-Sammelbehälterabschnitt 10B des
ersten Sammelbehälter-Tanks 2 zunimmt,
wenn das überkritische
Kältemittel
aus den Bereichen der ersten Enden der flachen Rohre 4,
welche der Innenfläche
der entsprechenden außenseitigen
Platte 7 zugewandt sind, in die Kommunikationsöffungen 22 der
Zwischenplatten 9 strömt,
innerhalb der Kommunikationsöffnungen 22 in
deren Längsrichtung
strömt, um
in den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9b einzutreten,
und dann in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11b über den
zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9b strömt. In ähnlicher Weise
nimmt an dem oberhälftigen
Bereich des Zwischen-Sammelbehälterabschnitts 20 des
zweiten Sammelbehälter-Tanks der Druckverlust
zu, wenn das überkritische
Kältemittel
von den Bereichen der zweiten Enden der flachen Rohre 4,
welche der Innenfläche
der entsprechenden außenseitigen
Platte 7 zugewandt sind, in die Kommunikationsöffnungen 22 der
Zwischenplatte 9 strömt,
innerhalb der Kommunikationsöffnungen 22 in
deren Längsrichtung strömt, um in
den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9c einzutreten,
und dann in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a über den
zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9c strömt. Wenn
der Druckverlust zunimmt, wird die Leistung des Gaskühlers 1 beeinträchtigt.
Vorzugsweise beträgt
der obere Grenzwert von L 2,5T.
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Selbst
wenn L > 2,5T ist,
ist der oben beschrieben Effekt der Unterdrückung eines Anstiegs im Druckverlust
fast der gleiche, und zusätzlich
ist es notwendig, die Rohrhöhe
T der flachen Rohre 4 zu verkleinern und/oder die Dicke
der Zwischenplatte 9 zu vergrößern. Wenn die Rohrhöhe T der
flachen Rohre 4 abnimmt, kann ein Ansteigen in dem Druckverlust
der flachen Rohre 4 selbst möglicherweise größer werden
als das Unterdrückungsmaß eines Anstiegs
des Innendruckverlusts zu dem Zeitpunkt, wenn das überkritische
Kältemittel
von dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11a und 24a in
die flachen Rohre 4 strömt
und wenn das überkritische Kältemittel
aus den flachen Rohren 4 in die ersten Kältemittel-Strömungsabschnitte 11b und 24a strömt. wenn
die Dicke der zwischenplatte 9 zunimmt, neh men die Größen und
Gewichte der Sammelbehällter-Tanks 2 und 3 zu.
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W
wird vorzugsweise auf einen großen
Wert gesetzt, denn wenn der Wert W klein ist, wird sich der Druckverlust
scharf mit einer Änderung
in L ändern, und
wenn der Wert von W groß ist,
wird sich der Druckverlust mild mit einer Änderung in dem Wert L ändert. Wenn
jedoch der Wert von W übermäßig groß ist, nimmt
der Verbindungsbereich zwischen der Außenfläche der Außenplatten 9 und der
Innenfläche der
außenseitigen
Platte 7 ab, und nimmt der Widerstandsdruck der Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 ab. Wenn
der Wert W übermäßig klein
wird, wird weiterhin das Einsetzen der flachen Rohre 4 in
die Kommunikationsöffnungen 22 schwer.
Entsprechend muss die Breite W der Kommunikationsöffnungen 22 innerhalb
des Bereiches von 1,1T bis 2,5T gewählt werden.
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Die
ersten und zweiten Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 werden
wie folgt hergestellt. Nachdem die drei Platten 7, 8 und 9 in
Schichten gestapelt worden sind, werden die geraden Eingriffbereiche 21A gebogen,
um die Eingriffsbereiche 21 zu bilden, welche mit der außenseitigen
Platte 7 in Eingriff gebracht werden, um eine provisorisch
fixierte Anordnung zu schaffen. Anschließend wird die provisorisch fixierte
Anordnung auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt, um die drei Platten 7, 8 und 9 unter
Verwendung der Lötmaterialschichten
der außenseitigen Platten 7 und
der innenseitigen Platten 8 zusammen zu löten, die
Abdeckwandungen 19 an den vorderen und hinteren Endflächen der
Zwischenplatte 9 und der Außenplatte 7 festzulöten und
weiterhin die Eingriffsbereiche 21 an der außenseitigen
Platte 7 festzulöten.
So werden die beiden Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 hergestellt.
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Wie
in den 9 und 10 gezeigt ist, umfasst jedes
flache Rohr 4 gegenüberliegende
flache obere und untere Wandungen 31 und 32 (ein
Paar von flachen Wandungen); vordere und hintere Seitenwandungen 33 und 34,
die sich über
die vorderen bzw. rückseitigen
Enden der oberen und unteren Wandungen 31 und 32 erstrecken;
eine Mehrzahl von Verstärkungswandungen 35,
die in vorgegebenen Abstand zwischen den vorderen und hinteren Seitenwandungen 33 und 34 vorgesehen
sind und sich in der Längsrichtung
und zwischen den oberen und unteren Wandungen 31 und 32 erstrecken. Durch
diese Struktur hat das flache Rohr intern eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 4a,
die in seiner Breitenrichtung angeordnet sind.
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Die
vorderee Seitenwandung 33 hat eine Doppelstruktur und umfasst
einen eine äußere Seitenwandung
bildenden länglichen
Vorsprung 36, der integral mit dem frontseitigen Ende der
oberen Wandung 31 in einem nach unten vorstehenden Zustand ausgebildet
ist und sich entlang der gesamten Länge des flachen Rohrs 4 erstreckt;
einen eine innere Seitenwandung bildenden länglichen Vorsprung 37,
der innerhalb des die äußere Seitenwandung
bildenden länglichen
Vorspruchs 36 plaziert ist und integral mit der oberen Wandung 31 in
einem nach unten vorstehenden Zustand ausgebildet ist; und einen
eine innere Seitenwandung bildenden länglichen Vorsprung 38,
der integral mit dem vorderseitigen Ende der unteren Wandung 32 in
einem nach oben vorstehenden Zustand ausgebildet ist. Der die äußere Seitenwandung
bildende Vorsprung 36 ist an den beiden die inneren Seitenwandungen
bildenden länglichen
Vorsprüngen 37 und 38 und
der unteren Wandung 32 festgelötet, während ein unterer Endbereich
von ihm mit einem vorderseitigen Kantenbereich der Unterseite der
unteren Wandung 32 in Eingriff steht. Die beiden die innere
Seitenwandung bildenden länglichen
Vorsprünge 37 und 38 werden
zusammengelötet,
während
sie aneinander anliegen. Die hintere Seitenwandung 34 ist
integral mit den oberen und unteren Wandungen 31 und 32 ausgebildet.
Ein Vorsprung 38a ist integral an der Spitzenendfläche des die
innere Seitenwandung bildenden Vorsprungs 38 der unteren
Wandung 32 ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung
des die innere Seitenwandung bildenden Vorsprungs 38 entlang
von dessen gesamter Länge.
Eine Nut 37a ist an der Spitzenendfläche des die innere Seitenwandung
bildenden länglichen
Vorsprungs 37 der oberen Wandung 31 ausgebildet
und erstreckt sich in der Längsrichtung
des die innere Seitenwandung bildenden länglichen Vorsprungs 37 entlang
von dessen gesamter Länge.
Der Vorsprung 38a ist in die Nut 37a eingepresst.
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Die
Verstärkungswandungen
sind so ausgebildet, das verstärkungswand
bildende längliche
Vorsprünge 40 und 41, die
integral mit der oben Wandung 31 in einem nach unten vorstehenden
Zustand ausgebildet sind, und Verstärkungswand bildende längliche
Vorsprünge 42 und 43,
die integral mit der unteren Wandung 32 in einem nach oben
vorstehenden Zustand ausgebildet sind, zusammengelötet werden,
während
die Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 und 41 an
den Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprüngen 43 und 42 jeweils
in Anlage kommen. Die obere Wandung 31 hat die Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 und 41,
die unterschiedliche Vorsprungshöhen
besitzen und im Wechsel der vorne-hinten-Richtung angeordnet sind. Die
untere Wandung 32 hat die Verstärkungswand bildenden länglichen
Vorsprünge 42 und 43,
die unterschiedliche Vorsprungshöhen
besitzen und im Wechsel der vorne-hinten-Richtung angeordnet sind.
Die Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 mit einer
lange Vorsprungshöhe
der oben Wandung 31 und die entsprechende Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 43 mit
einer kurzen Vorsprungshöhe
der unteren Wandung 32 werden zusammen gelötet. Die
Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 von
einer kurzen Vorsprungshöhe
der oben Wandung 31 und die entsprechenden Verstärkungswand
bildenden länglichen Vorsprünge 42 von
einer langen Vorsprungshöhe
der unteren Wandung 32 werden zusammen gelötet. Anschließend werden
die Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 und 42 von
einer langen Vorsprungshöhe
der oberen und unteren Wandungen 31 und 32 die
ersten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge
genannt. In ähnlicher Weise
werden die Ver stärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 und 43 von
einer kurzen Vorsprungshöhe
der oberen und unteren Wandungen 31 und 32 die
zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge
genannt. Eine Nut 44 (45) ist an der Spitzenendfläche der
zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 (43)
der oberen Wandung 31 (der unteren Wandung 32)
ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung der zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 (43)
entlang von deren gesamter Länge. Ein
Spitzenendbereich des ersten Verstärkungswand bildenden länglichen
Vorsprungs 42 (40) der unteren Wandung 32 (obere
Wandung 31) ist in die Nut 44 (45) des
zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprungs 41 (43) der oberen Wandung 31 (untere
Wandung 32) eingesetzt. Während Spitzenendbereiche der
ersten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 und 42 der
oberen und unteren Wandungen 31 und 32 jeweils
in die entsprechenden Nuten 45 bzw. 44 eingesetzt
sind, werden die Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 und 43 zusammengelötet und
werden die Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 und 42 zusammengelötet.
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Das
flache Rohr 4 wird unter Verwendung eines rohrbildenden
Metallblechs 50 hergestellt, wie es in der 11(a) gezeigt
ist. Das rohrbildende Metallblech 50 wird durch Walzen
eines Aluminiumlötblechs,
welches eine Lötmaterialschicht
an seinen gegenüberliegenden
Seiten aufweist, hergestellt. Das rohrbildende Metallblech 50 um fasst
einen flachen, eine obere Wandung bildenden Bereich 50 (flachen
wandbildenden Bereich); einen flachen, eine untere Wandung bildenden
Bereich 52 (einen flachen wandbildenden Bereich); einen
Verbindungsbereich 53, der dem die obere Wandung bildenden
Bereich 51 und den die untere Wandung bildenden Bereich 52 verbindet
und geeignet ist, die rückseitige
Wandung 34 zu bilden; die die innere Seitenwandung bildenden
längliche
Vorsprünge 37 und 38,
die integral mit den Seitenenden der die obere Wandung bildenden
und die untere Wandung bildenden Bereiche 51 und 52 gegenüberliegend
zu dem Verbindungsbereich 53 in einem nach oben vorstehenden
Zustand ausgebildet sind und die geeignet sind, einen inneren Bereich
der vorderseitigen Wandung 33 zu bilden; einen äußeren Seitenwandung
bildenden länglichen Vorsprung
bildenden Bereich 54, der sich außerhalb von dem seitlichen
Ende des die obere Wandung bildenden Bereichs 51 gegenüberliegend
zu dem Verbindungsbereich 53 erstreckt; und eine Mehrzahl
von Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprüngen 40, 41, 42 und 43,
die integral mit den die obere Wandung bildenden und die untere
Wandung bildenden Bereichen 51 und 52 in einen
nach oben vorstehenden Zustand ausgebildet sind und die in vorgegebenen
Intervallen in der Breitenrichtung der vorbildenden Metallblechs 50 ausgebildet
sind. Die ersten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 des
die obere Wandung bildenden Bereiches 51 und die zweiten
Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 43 des
die untere Wandung bildenden Bereiches 52 sind symmetrisch
in Bezug auf die Mittellinie der Breitenrichtung des Verbindungsbereiches 53 angeordnet.
In ähnlicher
Weise sind die zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 des
die oberen Wandung bildenden Bereiches 51 und die ersten
Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 42 des
die untere Wandung bildenden Bereiches 52 symmetrisch in
Bezug auf die Mittellinie in der Breitenrichtung des Verbindungsbereiches 53 plaziert.
Der Vorsprung 38a ist an der sSpitzenendfläche des
die innere Seitenwandung bildenden länglichen Vorsprungs 38 des
die untere Wandung bildenden Bereiches 52 ausgebildet, und
die Nut 37a ist an der Spitzenendfläche des die innere Seitenwandung
bildenden länglichen
Vorsprungs 37 des die obere Wandung bildenden Bereiches 51 ausgebildet.
Die Nut 44 (45), in welcher ein Spitzenbereich
des ersten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprungs 42 (40) des die unteren Wandung bildenden
Bereiches 52 (des die obere Wandung bildenden Bereiches 51)
eingesetzt ist, ist an der spitzen Endfläche des zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprungs 41 (43) des die obere Wandung bildenden
Bereiches 51 (das die untere Wandung bildenden Bereiches 52)
ausgebildet.
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Die
die innere Seitenwandung bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 und
die Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40, 41, 42 und 43 sind
integral hergestellt, indem auf einer Seite des Aluminiumlötblechs,
dessen gegenüberliegende
Seiten mit einem Lötmaterial
beschichtet sind, gewalzt wird, wodurch eine Lötmaterialschicht (nicht gezeigt)
an den gegenüberliegenden Seitenflächen und
den Spitzenendflächen
der die inneren Seitenwandungen bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 und
den Verstärkungswand
bildenden länglichen Vorsprüngen 40, 41, 42 und 43,
an den Umfangsflächen
der Nuten 44 und 45 der zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 und 42 und
an den in vertikaler Richtung gegenüberliegenden Flächen der
die obere Wandung bildenden und die untere Wandung bildenden Bereiche 51 und 52 und
dem unteren Bereich 54, der den die äußeren Seitenwandung bildende
länglichen
Vorsprung bildet, ausgebildet wird.
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Das
rohrbildende Metallblech 50 wird allmählich an gegenüberliegenden
Seitenkanten des Verbindungsbereiches 53 durch einen Walzumformprozess
gefaltet (siehe 11(b)), bis eine Haarnadelform
angenommen wird. Die die inneren Seitenwandung bildenden länglichen
Vorsprünge 37 und 38 werden
dazu gebracht, aneinander in Anlage zu kommen, und Spitzenendbereiche
der ersten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 und 42 werden
in die entsprechenden Nuten 44 und 45 der zweiten
Verstärkungswandung
bildenden länglichen
Vorsprünge 42 und 41 eingesetzt,
und der Vorsprung 38 wird in die Nut 37a eingepasst.
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Als
nächstes
wird der Bereich 54, welcher den die äußere Seitenwandung bildenden
länglichen Vorsprung
bildet, entlang der Außenflächen der
die inneren Seitenwandung bildenden länglichen Vorsprünge 37 und 38 gefaltet,
und wird eine Spitzenendbereich von ihm verformt, um mit die unte re Wandung
bildenden Bereich 52 in Eingriff zu kommen, wodurch ein
gefaltetes Element 55 erhalten wird (siehe 11(c)).
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Anschließend wird
das gefaltete Element 55 auf eine vorgegebene Temperatur
erhitzt, um Spitzenendbereiche der die inneren Seitenwandung bildenden
länglichen
Vorsprünge 37 und 38 zusammenzulöten, um
die Spitzenendbereiche der ersten und zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 40 und 43 zusammenzulöten, um
die Spitzenendbereiche der ersten und zweiten Verstärkungswand
bildenden länglichen
Vorsprünge 41 und 42 zusammenzulöten, und
um den Bereich 54, welcher den die äußere Seitenwandung bildenden
länglichen Vorsprung
bildet, an den die innere Seitenwandung bildenden länglichen
Vorsprüngen 37 und 38 und
an den die untere Wandung bildenden Bereich 52 festzulöten. So
wird das flache Rohr 4 hergestellt.
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Während gegenüberliegende
Endbereiche der flachen Rohre 4 durch die entsprechenden
Rohreinsetzöffnungen 18 der
innenseitigen Platten 8 und in die entsprechenden Kommunikationsöffnungen 22 der
Zwischenplatten 9 der Sammelbehälter-Tanks 3 eingesetzt
sind und Endflächen
der gegenüberliegenden
Endbereichen die entsprechenden gestuften Bereiche 25 der
Zwischenplatten 9 anliegen, werden gegenüberliegende
Endbereiche der flachen Rohre 4 an den entsprechenden Umfangswandungsflächen der
Rohreinsetzöffnungen 18 der
innenseitigen Platten 8 und den entsprechenden Umfangswandungsflächen der
vorderen und hinteren engen Endbereiche der Kommunikationsöffnungen 22 der
Zwischenplatten 9 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der
innenseitigen Platten 8 und der Lötmaterialschichten der rohrbildenden
Metallbleche 50 festgelötet.
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Entsprechend
werden rechte Endbereiche einer oberhälftigen Gruppe von flachen
Rohren 4 mit dem ersten Sammelbehälter-Tank 2 verbunden,
so dass sie mit dem Innenraum des oberen nach außen gewölbten Bereiches 11A kommunizieren,
und linke Endbereiche mit dem zweiten Sammelbehälter-Tank 3 verbunden,
um mit dem Innenraum des nach außen gewölbten Bereiches 24 zu
kommunizieren. Auch werden rechte Endbereiche eine unterhälftigen Gruppe
von flachen Rohren 4 mit dem ersten Sammelbehälter-Tank 2 verbunden,
um mit dem Innenraum des unteren nach außen gewölbten Bereiches 11B zu
kommunizieren, und linke Endbereiche werden mit dem zweiten Sammelbehälter-Tank 3 verbunden,
um mit dem Innenraum des nach außen gewölbten Bereichs 24 zu
kommunizieren. Jede der gewellten Rippen 40 wird in einer
gewellten Form aus einem Lötblech,
hier einen Aluminiumlötblech,
welches ein Lötmaterialschicht
auf seinen gegenüberliegenden
Seiten aufweist, hergestellt.
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Der
Gaskühler 1 wird
durch die folgenden Schritte hergestellt:
Die vorgenannten
zwei provisorisch fixierten Anordnungen, aus welchen die beiden
Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 hergestellt
werden sollen, eine Mehrzahl der vorgenannten gefalteten Elemente 55 und
in einer Mehrzahl von gewellten Rippen 5 werden hergestellt;
die beiden provisorisch fixierten Anordnungen werden in einer solchen
Weise angeordnet, dass sie voneinander beabstandet sind und die innenseitigen
Platten 8 einander zugewandt sind; die gefalteten Elemente 55 und
die gewellten Rippen 5 werden im Wechsel angeordnet; gegenüberliegende Endbereiche
der gefalteten Elemente 45 werden durch die entsprechenden
Rohreinsetzöffnungen 18 der
innenseitigen Platte 8 und in die entsprechenden Kommunikationsöffnungen 22 der
zwischenplatten 9 der beiden provisorisch fixierten Anordnungen
eingesetzt, und die Endflächen
der gegenüberliegenden Endbereiche
werden dazu gebracht, an den entsprechenden gestuften Bereichen
der Zwischenplatte 9 in Anlage zu kommen; die Seitenplatten 6 werden
außerhalb
der entsprechenden gewellten Rippen 5 an den gegenüberliegenden
Enden angeordnet; das Einlasselement 13 und das Auslasselement 16 werden
an den nach außen
gewölbten
Bereichen 11A bzw. 11B der außenseitigen Platte 7,
welche verwendet wird, um den ersten Sammelbehälter-Tank 2 zu bilden,
angeordnet; und die notwendigen Bereiche der provisorisch fixierten
Anordnungen werden wie oben erwähnt
gelötet,
um dadurch die Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 zu
bilden, und notwendige Bereiche der gefalteten Elemente 55 werden
wie oben erwähnt
gelötet,
um die flachen Rohre 4 zu bilden, die flachen Rohre 4 an
den Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 zu
bilden, die gewellten Rippen 5 an den flachen Rohren 4 festzulöten, die
Seitenplatten 6 an den entsprechend gewellten Rippen 5 festzulöten und
das Ein lasselement 13 und das Auslasselement 16 an den
nach außen
gewölbten
Bereichen 11A bzw. 11B festzulöten.
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Der
Gaskühler 1 bildet
zusammen mit einem Kompressor einem Verdampfer, einer Druckreduzierungsvorrichtung
und einem Zwischenwärmetauscher
zur Dichtung eines Wärmetauschs
zwischen einem Kältemittel
von dem Gaskühler
und einen Kältemittel
von dem Verdampfer einen überkritischen Kältekreislauf.
Der Kältekreislauf
wird in einem Fahrzeug beispielsweise in einem Automobil als eine Fahrzeugklimaanlage
installiert.
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Wie
es in der 12 gezeigt ist, strömt in dem
Gaskühler 1,
welcher oben beschrieben ist, CO2 aus einem
Kompressor durch den Kältemittel-Einströmkanal 14 des
Einlasselements 13 und tritt in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 11a des
oberen nach außen
gewölbten
Bereiches 11A des ersten Sammelbehälter-Tanks 2 durch
den Kältemitteleinlass 12 ein.
Dann strömt
das CO2 unterteilt in die Kältemittelkanäle 4a von
allen flachen Rohren 4, die mit dem oberen nach außen gewölbten Bereich 11A in Verbindung
stehen, über
den an der Oberseite vorgesehenden zweite Kältemittel-Stömungsabschnitt 9a und
die Kommunikationsöffnung 22 der
Zwischenplatte 9. Das CO2 in den
Kältemittelkanälen 4a strömt durch
die Kältemittelkanäle 4a nach
links und tritt in den ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a des nach
außen
gewölbten
Bereiches 24 des zweiten Sammelbehälter-Tanks 2 ein.
Das CO2 in dem ersten Kältemittel-Strömungsabschnitt 24a des
nach außen gewölbten Bereiches 24 strömt durch
den ersten Kältemittel-Strömungsabschnittt 24a und
durch den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9c der
Zwischenplatte 9 nach unten; unterteilt in die Kältemittelkanäle 4a von
allen flachen Rohren 4, die mit dem unteren nach außen gewölbten Bereich 11B in
Verbindung stehen, über
den zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9c und
die Verbindungsöffnungen 22,
strömt
durch die Kältemittelkanäle 4a nach
rechts und tritt in den Kältemittel-Strömungsabschnitt 11b des
unteren nach außen
gewölbten
Bereiches 11B über
den an der Unterseite vorgesehenen zweiten Kältemittel-Strömungsabschnitt 9b und
die Kommunikationsöffnungen 22 der
Zwischenplatte 9 des ersten Sammelbehälter-Tanks 2 ein.
Anschließend strömt das CO2 aus dem Gaskühler 1 über den
Kältemittelauslass 15 und
den Kältemittel-Ausströmkanal 17 des
Auslasselements 16. Während
es durch die Kältemittelkanäle 4a der
flachen Rohre 4 strömt, wird
das CO2 einem Wärmetausch mit der Luft unterworfen,
welche durch die Luftdurchtrittsspalte in der Richtung des Pfeils
X, welcher in den 1 und 12 gezeigt
ist, strömt,
wobei es gekühlt
wird.
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Als
nächstes
werden Testbeispiele beschrieben werden, welche unter Verwendung
des oben beschriebenen Gaskühlers 1 durchgeführt wurden.
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Testbeispiel 1:
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Drei
Arten von Gaskühlern 1,
welche sich in der Breite W der Kommunikationsöffnungen 22 der Zwischenplatte 9 unterscheiden,
wurden hergestellt, und während
der Abstand L zwischen jeder der gegenüberliegenden longitudinalen
Endflächen
von jedem flachen Rohr 4 und der Innenfläche der
entsprechenden außenseitigen
Platte 7 auf verschiedene werte geändert wurde, wurde die Beziehung
zwischen dem oben genannten Abstand L und dem Druckverlust für den Gaskühler 1 jeden
Typs untersucht. Zu bemerken ist, dass der Gaskühler 1 hinsichtlich
der Dimensionen der Komponenten und Bereiche mit der Ausnahme des
Abstands L identisch waren. Die 13 zeigt
die Ergebnisse des Test.
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Die
in der 13 gezeigten Ergebnisse zeigen,
dass in jedem Gaskühler 1 ein
Anstieg in dem Druckverlust unterdrückt werden kann, wenn der Beziehung
L ≥ 0,7T
genügt
wird, wobei T die Rohrhöhe in
mm der flachen Rohre 4 repräsentiert. Weiterhin zeigen
die Ergebnisse, dass je kleiner die Breite W der Kommunikationsöffnungen
der Zwischenplatten 9 ist das Maß, in welchem eine Änderung
in dem Druckverlust mit einer Änderung
in dem Wert L scharf wird, zunimmt und je größer die Breite W ist, desto größer das
Maß ist,
um welche eine Änderung
in dem Druckverlust mit einer Änderung
in dem Wert L mild wird.
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Testbeispiel 2:
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Gaskühler 1 wurden
hergestellt, wobei die Breite W der Kommunikationsöffnungen 22 der
Zwischenplatte 9 auf ver schiedene Werte verändert wurde,
und die Beziehung zwischen den Breiten W und dem Widerstandsdruck
der Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 wurde
untersucht. Die Gaskühler 1 sind
hinsichtlich ihrer Abmessungen der Komponenten und Bereichen mit
Ausnahmen der Breite w identisch. Die 14 zeigt
die Ergebnisse des Tests.
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Die
in der 14 gezeigten Ergebnisse zeigen,
dass der Widerstandsdruck der Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 zunimmt,
wenn W ≤ 2,5T
ist.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird
der Wärmetausch
dieser vorliegenden Erfindung bei einem Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes
eingesetzt. Der Wärmetauscher
in der vorliegenden Erfindung kann jedoch als ein Verdampfer des
oben beschriebenen überkritischen
Kältekreislaufes
eingesetzt werden. Dieser Verdampfer bildet zusammen mit einem Kompressor,
einem Gaskühler, einer
Druckreduzierungsvorrichtung und einem Zwischenwärmetauscher zur Durchführung eines
Wärmetauschs
zwischen dem Kältemittel
von dem Gaskühler
und dem Kältemittel
von dem Verdampfer einen überkritischen
Kältekreislauf,
welcher ein überkritisches
Kältemittel
wie CO2 verwendet. Dieser Kältekreislauf
wird in einem Fahrzeug wie beispielsweise einem Auto als eine Fahrzeugklimaanlage
eingesetzt.
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In
der oben beschriebenen Ausführungsform wird
jeder der Sammelbehälter-Tanks 2 und 3 hergestellt,
indem drei Ar ten von Platten, nämlich
die außenseitige
Platte 7, die innenseitige Platte 8 und die Zwischenplatte 9 aus
jeweils einem Blech gestapelt werden. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch darauf nicht beschränkt
und zwei oder mehrere Zwischenplatten 9 können gestapelt
werden.
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Obwohl
CO2 als ein überkritisches Kältemittel
des überkritischen
Kältekreislaufs
in den oben beschriebenen Ausführungsformen
eingesetzt wird, ist das Kältemittel
nicht hierauf beschränkt,
sondern können
Ethylene, Ethan, Stickstoffoxyd oder dergleichen alternativ verwendet
werden.
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Die
oben beschriebene Ausführungsform
zur Herstellung des flachen Rohrs 5 eingefaltetes Element 55,
welches hergestellt wird, indem ein rohrbildende Metallblech in
der Form eines Aluminiumlötblechs,
welches eine Lötmaterialschicht
auf seinen gegenüberliegenden
Seiten aufweist, gebogen wird. Die vorliegende Erfindung auch hierauf
nicht beschränkt.
Beispielsweise kann ein Aluminium.... eine Lötmatialschicht auf seiner Außenfläche verwendet werden,
um das flache Rohr 4 herzustellen.