DE10314782A1

DE10314782A1 - Wärmetauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem inneren und einem äußeren Fluid und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE10314782A1
Application number: DE10314782A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kawakubo; Ken Muto; Norihide Kawachi; Ken Yamamoto; Etsuo Hasegawa; Yoshiki Katoh
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2003-10-23
Also published as: JP3960233B2; US6827139B2; US20030188857A1; JP2004003810A

Abstract

Ein Wärmetauscher weist ausgerichtete bzw. fluchtende Röhrchen (110) und eine obere und eine untere Sammelbehältereinheit (140) auf, deren jede zwei Fluidkanäle (141) aufweist, die mit den Röhrchen (110) in Verbindung stehen. Jede Sammelbehältereinheit (140) weist ferner eine Zwischenplatte (160) auf, die eine Vielzahl von dort hindurchgehenden Verbindungslöchern (161) aufweist. Jedes Verbindungsloch (161) stellt eine Verbindung zwischen einem entsprechenden Röhrchen der Röhrchen (110) und einer entsprechenden Kammer von Kammern (141a-141e), die durch die Fluidkanäle (141) der Sammelbehältereinheit (140) derart gebildet sind, her, dass jedes Röhrchen (110) von der entsprechenden Kammer der Kammern (141a-141e) beabstandet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, beispielsweise einen Verdampfer eines Fahrzeug-Klimatisierungssystem.
Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2001-74388 einen Wärmetauscher. Der offenbarte Wärmetauscher ist ein Verdampfer eines Fahrzeug-Klimatisierungssystems und weist eine Vielzahl von Röhrchen auf. Die Röhrchen sind in zwei Reihen angeordnet, die in der Strömungsrichtung eines äußeren Fluids angeordnet sind, das außenseitig des Verdampfers strömt. In jeder Reihe der Röhrchen sind das obere und das untere einander gegenüberliegende Ende jedes Röhrchens mit einer benachbarten oberen und unteren Behälteranordnung direkt derart verbunden, dass die Röhrchen und die Behälteranordnungen einen Kühlmittel-Strömungskanal bilden. Trennwände sind in den Behälteranordnungen angeordnet. Die Trennwände gestatten es, dass das Kühlmittel durch einen Kühlmittel-Strömungskanalabschnitt hindurch, der in einer Reihe der beiden Reihen der Röhrchen gebildet ist, in einer Richtung strömt und dann durch einen Kühlmittel-Strömungskanalabschnitt hindurch, der in der anderen Reihe der beiden Reihen der Röhrchen gebildet ist, in entgegengesetzter Richtung strömt, die der einen Richtung entgegen gesetzt ist. Weiter ist eine Vielzahl von Drosselplatten in vorbestimmten Positionen in der entsprechenden Behälteranordnung angeordnet, um die Kanalquerschnittsfläche in der Behälteranordnung zu verkleinern.
Bei der obigen Ausbildung sind ein bezogen auf das Kühlmittel einlassseitiger Kühlmittelkanalabschnitt, in dem eine verhältnismäßig große Menge in flüssiger Phase vorliegenden Kühlmittels in der Nähe eines Kühlmitteleinlasses vorhanden ist, und ein bezogen auf das Kühlmittel auslassseitiger Kühlmittelkanalabschnitt, in dem eine verhältnismäßig große Menge gasförmiger Phase vorliegenden Kühlmittels in der Nähe eines Kühlmittelauslasses vorhanden ist, in Reihe in der Strömungsrichtung des äußeren Fluids angeordnet. Auf diese Weise wird sogar dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels verhältnismäßig gering ist, die Temperaturverteilung der Auslassluft, die von dem Verdampfer abgegeben wird, gleichmäßiger.
Weiter gestatten die Drosselplatten die Einstellung der Verteilung des Kühlmittels, und ist die ungleiche Verteilung des Kühlmittels durch die Anordnung der Röhrchen in den beiden Reihen, die hintereinander in der Strömungsrichtung des äußeren Fluids vorgesehen sind, abgeschwächt, um eine gleichmäßigere Temperaturverteilung der Auslassluft zu erreichen, die von dem Verdampfer abgegeben wird.
Jedoch muss, um die Temperaturverteilung der Auslassluft, die von dem Verdampfer abgegeben wird, in einer genaueren Weise einzustellen, die Anzahl der Drosselplatten in nachteiliger Weise vergrößert werden, was zu einer Vergrößerung der Anzahl der Bauteile führt. Weiter führt die Vergrößerung der Anzahl der Drosselplatten zu einer Vergrößerung des Druckverlustes des Kühlmittels. Auch verhindert, da jedes Röhrchen mit der entsprechenden Behälteranordnung direkt derart verbunden ist, dass ein Ende des Röhrchens in einen inneren Strömungskanal der Behälteranordnung vorsteht, das Ende des Röhrchens eine glatt Strömung des Kühlmittels durch die Behälteranordnung hindurch, was zu einer Vergrößerung des Druckverlustes des Kühlmittels führen könnte.

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dem obigen Nachteil, und somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der in der Lage ist, den Druckverlust des inneren Fluids so klein wie möglich zu machen, und der in der Lage ist, die Temperaturverteilung des äußeren Fluids zu verbessern, dies mit einer verhältnismäßig einfachen Struktur. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellungsverfahren für einen solchen Wärmetauscher zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen ein Wärmetauscher für den Austausch von Wärme zwischen einem inneren Flur innenseitig des Wärmetauschers und einem äußeren Fluid außenseitig des Wärmetauschers. Der Wärmetauscher weist eine Vielzahl von ausgerichteten bzw. fluchtenden Röhrchen und mindestens eine Sammelbehältereinheit auf, deren jede eine Vielzahl von Fluidkanälen aufweist, die mit der Vielzahl der Röhrchen verbunden sind. Jede Sammelbehältereinheit weist ferner ein ein Verbindungsloch bildendes Mittel zur Bildung einer Vielzahl von dort hindurchgehenden Verbindungslöchern auf. Jedes Verbindungsloch stellt eine Verbindung zwischen einem entsprechenden Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen und einem entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl von Fluidkanälen der Sammelbehältereinheit derart her, dass jedes Röhrchen von dem einen entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl der Fluidkanäle beabstandet ist.

Zur Lösung der Aufgaben der vorliegenden Erfindung ist weiter vorgesehen ein Herstellungsverfahren für einen Wärmetauscher. Gemäß diesem Verfahren wird eine Vielzahl von Verbindungslöchern durch eine Zwischenplatte hindurch ausgebildet. Dann wird die Behältereinheit, die die Zwischenplatte aufweist, zusammengebaut. Danach wird eine Vielzahl der Röhrchen an der Behältereinheit angebaut. Dann werden die Röhrchen mit der Behältereinheit im Wege des Verlötens verbunden.

Die Erfindung ist zusammen mit weiteren Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am besten aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen zu verstehen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Verdampfers einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in teilweise auseinander gebautem Zustand mit der Angabe der Struktur des Verdampfers und der Strömung des Kühl- bzw. Kältemittels in dem Verdampfer;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Sammelbehältereinheit des Verdampfers der ersten Ausführungsform in auseinander gebautem Zustand;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 1 in zusammengebautem Zustand;
Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine erste Variante der ersten Ausführungsform;
Fig. 5 eine schematische Ansicht von Verbindungslöchern und der Strömung des Kühlmittels einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 6 einen Teilschnitt durch eine Sammelbehältereinheit (erste Variante) eines Verdampfers einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 einem Teilschnitt durch eine zweite Variante der Sammelbehältereinheit der dritten Ausführungsform;
Fig. 8 einen Teilschnitt durch eine dritte Variante der Sammelbehältereinheit der dritten Ausführungsform;
Fig. 9 eine schematische perspektivische Ansicht des Verdampfers (erste Variante) einer vierten Ausführungsform in auseinander gebautem Zustand;
Fig. 10 eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Variante des Verdampfers der vierten Ausführungsform in auseinander gebautem Zustand;
Fig. 11 eine schematische perspektivische Ansicht einer dritten Variante des Verdampfers der vierten Ausführungsform in auseinander gebautem Zustand;
Fig. 12 eine schematische perspektivische Ansicht einer vierten Variante des Verdampfers der vierten Ausführungsform in auseinander gebautem Zustand;
Fig. 13 eine schematische perspektivische Ansicht eines Gaskühlers (erste Variante) einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in auseinander gebautem Zustand mit der Angabe der Struktur des Gaskühlers und der Strömung des Kühlmittels in dem Gaskühler;
Fig. 14A einen Schnitt entlang der Linie XIVA-XIVA in Fig. 13;
Fig. 14B einen Schnitt entlang der Linie XIVB-XIVB in Fig. 13;
Fig. 14C einen Schnitt entlang der Linie XIVC-XIVC in Fig. 13;
Fig. 15A eine schematische Ansicht einer Modifikation der Strömung des Kühlmittels in dem Gaskühler von Fig. 13;
Fig. 15B eine schematische Ansicht einer weiteren Modifikation der Strömung des Kühlmittels in dem Gaskühler von Fig. 13;
Fig. 15C eine schematische Ansicht einer Modifikation der Positionen des Strömungseinlasses und des Strömungsauslasses des Gaskühlers von Fig. 13;
Fig. 16 eine schematische perspektivische Ansicht einer zweiten Variante des Gaskühlers der fünften Ausführungsform mit der Angabe der Struktur des Gaskühlers und der Strömung des Kühlmittels in dem Gaskühler;
Fig. 17A einen Schnitt entlang der Linie XVIIA-XVIIA in Fig. 16;
Fig. 17B einen Schnitt entlang der Linie XVIIB-XVIIB in Fig. 16;
Fig. 17C einen Schnitt entlang der Linie XVIIC-XVIIC in Fig. 16;
Fig. 18 eine schematische perspektivische Teilansicht einer Modifikation der ersten Ausführungsform;
Fig. 19 einen Teilschnitt durch eine weitere Modifikation;
Fig. 20 eine schematische perspektivische Ansicht einer Modifikation der Strömung des Kühlmittels durch die Sammelbehältereinheiten von Fig. 19;
Fig. 21 eine schematische perspektivische Ansicht einer weiteren Modifikation der Strömung des Kühlmittels; und
Fig. 22 einen schematischen Teilschnitt durch eine Modifikation der Sammelbehältereinheit.
Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Nachfolgend wird ein Verdampfer, der als Wärmetauscher dient, einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschrieben. Der Verdampfer 100 ist in einem Kühlzyklus angeordnet. Es ist zu beachten, dass die Darstellung von Fig. 1 dem Zweck einer schematischen Darstellung der Strömung eines Kühlmittels (eines inneren Fluids der vorliegenden Erfindung) in dem Verdampfer 100 dient und gegenüber der aktuellen Ausbildung des Verdampfers 100 stark vereinfacht ist und somit sind Details einer Behälterausbildung 150 und einer Behälterplattenausbildung 170 jeder Sammelbehältereinheit 140, die nachfolgend beschrieben werden, in Fig. 1 weggelassen sind.
Der Verdampfer 100 weist eine Kerneinheit 101 und ein Paar Sammelbehältereinheiten (eine obere und eine untere Sammelbehältereinheit oder anders bezeichnet eine erste und eine zweite Sammelbehältereinheit) 140 auf. Die Bauteile (die weiter unten noch beschrieben werden) der Kerneinheit 101 und die Sammelbehältereinheiten 140 sind aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt und im Wege des Ansetzens, des Stapelns und des Befestigens mittels einer Klemmeinrichtung oder dergleichen zusammengefasst und im Wege des Verlötens unter Verwendung eines Lötmaterials verbunden, das zuvor an einer Oberfläche des entsprechenden Bauteils angebracht worden ist.
Die Kerneinheit 101 weist eine Vielzahl von im allgemeinen abgeflachten Röhrchen 110 auf, die in einer Ausrichtungsrichtung ausgerichtet. Kühlmittel strömt durch die Röhrchen 110. Eine Vielzahl von wellenförmigen Rippen 120 ist zwischen entsprechenden benachbarten Röhrchen 110 angeordnet und mit diesen Röhrchen 110 im Wege des Verlötens einstückig verbunden. Weiter ist eine Vielzahl von wellenförmigen Rippen 120 mit einer äußeren Oberfläche jedes linken und rechten Röhrchens 110 in Fig. 1 einstückig verbunden. Gegebenenfalls kann ein Paar Seitenplatten seitlich außerhalb der wellenförmigen Rippen 120 an den linken und dem rechten Ende der Kerneinheit 101 zur Verstärkung der Kerneinheit 101 angeordnet sein.
Die Sammelbehältereinheiten 140 sind mit dem oberen und dem unteren Ende der Kerneinheit 101 verbunden, d. h. mit dem oberen und dem unteren Ende 100 der Röhrchen 110 derart verbunden, dass sich die Sammelbehältereinheiten 140 in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 erstrecken. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 weist jede Sammelbehältereinheit 140 eine Behälteranordnung 150, eine Zwischenplatte (die als ein ein Verbindungsloch bildendes Mittel dient) 160 und eine Behälterplattenanordnung 170 auf.
Die Behälteranordnung 150 ist im Wege einer Pressbearbeitung eines flachen Plattenmaterials gebildet. Zwei flache Bereiche (die beide in einer gemeinsamen imaginären Ebene liegen) 152 sind an gegenüberliegenden seitlichen Seiten der Behälteranordnung 150 vorgesehen, und zwei Vorsprünge 153 sind zwischen den flachen Bereichen 152 angeordnet. Jeder Vorsprung 153 erstreckt sich in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 und bildet einen Fluidkanal (auch als innerer Raum bezeichnet) 141 in seinem Inneren. Eine flache Trennwand 151 ist zwischen den Vorsprüngen 153 vorgesehen, um die Fluidkanäle 141 voneinander zu trennen. In der oberen Behälteranordnung 150, die an der in Fig. 1 oberen Seite angeordnet ist, ist ein Trennelement 151a, das als Trennwand dient, in einem der Fluidkanäle 141 im allgemeinen am Längszentrum des Fluidkanals 141 angeordnet. Auf diese Weise bilden die Fluidkanäle 141 der oberen und der unteren Behälteranordnung 150 erste bis fünfte Kammer 141a-141e, wie in Fig. 1 dargestellt ist.
Jede Zwischenplatte 160 ist zwischen den entsprechenden Kammern 141a-141e und den Öffnungen 112 der entsprechenden Röhrchenenden 111 der Röhrchen 110 angeordnet und aus einem flachen Plattenmaterial hergestellt, das sich in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 erstreckt. Die Zwischenplatte 160 weist eine Vielzahl von Verbindungslöchern 161 auf, die im Wege einer Pressbearbeitung ausgebildet und an vorbestimmten Positionen derart angeordnet sind, dass jedes Verbindungsloch 161 eine Verbindung zwischen der entsprechenden Kammer 141a-141e und dem entsprechenden Röhrchenenden 111 herstellt. Die Positionen der Verbindungslöcher 161 werden unten weiter beschrieben.
Die Behälterplattenanordnung 170 weist eine erste Behälterplatte 171 und eine zweite Behälterplatte 172 auf. In gleicher Weise wie die Zwischenplatte 160 ist die erste Behälterplatte 171 aus einem flachen Plattenmaterial hergestellt, das sich in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 erstreckt und eine Vielzahl von Plattenlöchern 171a in vorbestimmten Positionen aufweist, deren jede der Position des entsprechenden Röhrchenendes 111 entspricht. Eine Stufe 171b (Fig. 3) ist in jedem der einander gegenüberliegenden Längsenden eines länglichen Querschnittsbereichs jedes Plattenlochs 171a ausgebildet, um die Position des Röhrchenendes 111 an einem mittleren Punkt der Dicke der ersten Behälterplatte 171 zu begrenzen. Weiter weist jedes Plattenloch 171a eine Querschnittsfläche größer als die Querschnittsfläche des entsprechenden Röhrchenendes 111 auf, um den Einströmungswiderstand des Kühlmittels herabzusetzen, das in das entsprechende Röhrchen 110 einströmt, und auch um den Ausströmungswiderstand des Kühlmittels herabzusetzen, das von dem entsprechenden Röhrchen 110 aus ausströmt. Insbesondere ist die Breite "a" jedes Plattenlochs 171a größer als die Dicke (gemessen in einer Richtung rechtwinklig zu der Längsrichtung des länglichen Querschnittsbereichs jedes Röhrchens 110) "b" des Röhrchen 110. Bei dieser Ausführungsform ist die Breite "a" des Plattenlochs 171a im allgemeinen zweimal so groß wie die Dicke "b" des Röhrchens 110.
Die zweite Behälteranordnung 172 weist zwei einander gegenüberliegende Schenkel 172b auf, die durch Abbiegen der einander gegenüberliegenden seitlichen Randabschnitte eines flachen Plattenmaterials gebildet sind, sodass die zweite Behälterplatte 172 die Gestalt eines Hufeisens aufweist, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Eine Vielzahl von Röhrchenaufnahmelöchern 172a ist in dem flachen Abschnitt zwischen den Schenkeln 172b in der zweiten Behälterplatte 172 an vorbestimmten Positionen ausgebildet, deren jede der Position des entsprechenden Plattenlochs 171a entspricht.
Die Behälteranordnung 150, die Zwischenplatte 160, der erste Behälterplatte 171 und die zweite Behälterplatte 172 werden in der in Fig. 2 dargestellten Weise ausgerichtet und durch die Schenkel 172b der zweiten Behälterplatte 172 zusammengehalten und danach zur Bildung der Behältereinheit 140 miteinander verlötet. Die längsseitigen Endöffnungen der Fluidkanäle 141 sind durch entsprechende Endkappen 180 mit Ausnahme der längsseitigen Endöffnungen der Fluidkanäle 141 verschlossen, die in Fig. 1 links oben angeordnet sind.
Die einander gegenüberliegenden Röhrchenenden 111 der Kerneinheit 101 sind in den Röhrchenaufnahmelöchern 172a der oberen und der unteren Sammelbehältereinheit 140 eingesetzt und gehalten und mit den Sammelbehältereinheiten 140 im Wege des Verlötens zur Bildung des Verdampfers 100 zusammengefasst. Die Röhrchenenden 111 sind jeweils mittels der Stufen 171b der entsprechenden ersten Behälterplatte 171 außenseitig der Fluidkanäle 141 der entsprechenden Behälteranordnung 150 angeordnet. Weiter ist, da die Röhrchenenden 111 nicht in die entsprechenden Fluidkanäle 141 vorstehen, die in einer Richtung rechtwinklig zu der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 gemessene Breite Ln der Fluidkanäle 141, kleiner gewählt als die in der Richtung rechtwinklig zu der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 gemessene Breite Lt der Röhrchen 110 gewählt, wie Fig. 1 dargestellt ist.
Als Nächstes wird die Beziehung zwischen der Position jedes Verbindungslochs 161 der Sammelbehältereinheit 140 und der Position der entsprechenden Kammer 141a-141e und dem entsprechenden Röhrchen 111 im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Röhrchen 110 in eine erste bis vierte Röhrchengruppe 110a-110d als Gruppe zusammengefasst, die in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite aus zu der stromabwärtigen Seite der Strömung des Kühlmittels hin angeordnet sind. Die erste Röhrchengruppe 110a (die stromaufwärts letzte Röhrchengruppe) und die vierte Röhrchengruppe 110d (die stromabwärts letzte Röhrchengruppe) sind an der in Fig. 1 linken Seite der Kerneinheit 101 angeordnet. Auch sind die Röhrchen 110 der ersten Röhrchengruppe 110a und die Röhrchen 110 der vierten Röhrchengruppe 110d abwechselnd angeordnet, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die zweite Röhrchengruppe 110b ist am in Fig. 1 rechten Ende der Kerneinheit 101 angeordnet, und die dritte Röhrchengruppe 110c ist in der Nähe des Zentrums der Kerneinheit 101 an der zentralen Seite der zweiten Röhrchengruppe 110b angeordnet.
Die erste bis vierte Röhrchengruppe 110a-110d sind mit den entsprechenden Kammern 141a-141e über die Verbindungslöcher 161 in der nachfolgend angegebenen Weise verbunden. Das heißt, die erste Röhrchengruppe 110a ist mit der ersten Kammer 141a und der zweiten Kammer 141b verbunden. Die zweite Röhrchengruppe 110b ist mit der zweiten Kammer 141b und der dritten Kammer 141c verbunden. Die dritte Röhrchengruppe 110c ist mit der dritten Kammer 141c und der vierten Kammer 141d verbunden. Die vierte Röhrchengruppe 110d ist mit der vierten Kammer 141d und der fünften Kammar 141e verbunden. Die Verbindungslöchern 161 sind dazu vorgesehen, die oben beschriebene Verbindung jeder Röhrchengruppe 110a-110d mit den entsprechenden Kammern 141a-141e zu erreichen.
Bei der obigen Anordnung der Verbindungslöcher 161 sind die Verbindungslöchern 161 der ersten, der zweiten und der vierten Röhrchengruppe 110a, 110b und 110d derart angeordnet, dass zwei Verbindungslöcher 161 an den einander gegenüberliegenden Enden jedes Röhrchens 110 in einem seitlichen Querschnitt durch den Verdampfer zueinander diagonal angeordnet sind, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Mit anderen Worten ist das eine Ende jedes Röhrchens 110 mit einer entsprechenden Kammer der Kammern 141a, 141c und 141e der oberen Sammelbehältereinheit 140 durch ein entsprechendes Verbindungsloch der Verbindungslöcher 161 der oberen Sammelbehältereinheit 140 in einer ersten Position verbunden, und ist das andere Ende jedes Röhrchens 110 mit einer entsprechenden Kammer der Kammern 141b und 141d der unteren Sammelbehältereinheit 140 über ein entsprechendes Verbindungsloch der Verbindungslöcher 161 der unteren Sammelbehältereinheit 140 in einer zweiten Position verbunden, die der ersten Position diagonal gegenüberliegt, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Nachfolgend werden die Arbeitsweise und Vorteile des Verdampfers 100 beschrieben.
Zunächst führt ein in zwei Phasen vorliegendes Kühlmittel (das die Dampfphase und die flüssige Phase aufweist) in der ersten Kammer 141a der oberen Sammelbehältereinheit 140 eine Wende (erste Wende) durch und strömt nach unten zu der zweiten Kammer 141b der unteren Sammelbehältereinheit 140 hin durch die erste Röhrchengruppe 110a hindurch. Dann führt das der zweiten Kammern 141b zugeführte Kühlmittel eine Wende (zweite Wende) durch und strömt nach oben zu der dritten Kammer 141c hin durch die zweite Röhrchengruppe 110b hindurch, die am rechten Ende der Kerneinheit 101 angeordnet ist. Danach führt das der dritten Kammer 141c zugeführte Kühlmittel eine Wende (dritte Wende) durch und strömt nach unten zu der vierten Kammer 141d hin durch die dritte Röhrchengruppe 110c hindurch, die in der Nähe des Zentrums der Kerneinheit 101 angeordnet ist. Schließlich führt das der vierten Kammer 141d zugeführte Kühlmittel eine Wende (vierte Wende) durch und strömt nach oben zu der fünften Kammer 141e hin durch die vierte Röhrchengruppe 110d derart hindurch, dass das Kühlmittel in der vierten Röhrchengruppe 110d einen Gegenstrom zu der Kältemittelströmung in der ersten Röhrchengruppe 110a bildet, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Das in flüssiger Phase vorliegende Kühlmittel, das durch die erste bis vierte Röhrchengruppe 110a-110d strömt, wird durch einen Wärmeaustausch mit Klimatisierungsluft (die als äußeres Fluid der vorliegenden Erfindung dient), die außenseitig des Verdampfers 100 strömt, verdampft, sodass die klimatisierte Luft durch die latente Wärme der Verdampfung gekühlt wird.
Bei dem Verdampfer 100 gestattet das Vorsehen der Verbindungslöcher 161, der Teilwände 151 und des Trennelements (der Trennwand) 151a in den Sammelbehältereinheiten 140 die Zuführung des Kühlmittels zu den gewünschten Röhrchen 110. Auf diese Weise kann sogar bei dem oben angegebenen Fall, bei dem die Röhrchen 110 in der einzigen Reihe angeordnet sind, das Kühlmittel von einem Ende (von dem Fig. 1 linken Ende) der Reihe zu dem anderen Ende (zu dem in Fig. 1 rechten Ende) der Reihe hin strömen und dann zu dem einen Ende der Reihe zurückkehren.
Weiter gestattet die Zwischenplatte 160 eine größere Freiheit in Hinblick auf die Positionen und Gestalten der Verbindungslöcher 161. Beispielsweise ist es, wenn die Größe der Kerneinheit 101 verändert werden muss, um eine bestimmte Forderung der Konstruktion (diese führt normalerweise zu einer Änderung der Verteilung des Kühlmittels in der Kerneinheit 101) zu erfüllen, verhältnismäßig leicht, eine solche Forderung zu erfüllen, beispielsweise durch einfache Veränderung der Positionen der Verbindungslöcher 161 in der Zwischenplatte 160 zu den gewünschten Positionen hin. Mit anderen Worten kann eine solche Forderung einfach erfüllt werden, indem die Zwischenplatte 160 gegen eine andere Zwischenplatte 160 ausgetauscht wird, die die geeigneten Verbindungslöcher 161 aufweist.
Mindestens in der Ausgangswende (der ersten Wende) und in der letzten Wende (der vierten Wende) sind die Röhrchen 110 der einen Röhrchengruppe 110a (die die Ausgangswende durchführen) und die Röhrchen 110 der anderen Röhrchengruppe 110d (die die letzte Wende durchführen) abwechselnd angeordnet. Auf diese Weise sind die Kühlmittelströmung in der ersten Röhrchengruppe 110a und die Kühlmittelströmung in der vierten Röhrchengruppe 110d nahe beieinander angeordnet, um bei dem Kühlmittel ein im allgemeinen gleichmäßiges Verhältnis zwischen Dampf und Flüssigkeit in diesem Bereich zu schaffen und somit eine gleichmäßigere Temperaturverteilung der klimatisierten Luft nach dem Wärmeaustausch in diesem Bereich zu schaffen.
Wie oben beschrieben und anders als beim Stand der Technik sind Drossellöcher bei der obigen Ausführungsform nicht erforderlich, und stehen die Röhrchenenden nicht in die entsprechenden Kammern der Behälteranordnung hin vor. Auf diese Weise ist ein unbehinderter Durchtritt in jeder Kammer 141a-141e geschaffen. Auf diese Weise kann eine Zunahme des Druckverlustes des inneren Fluids verhindert werden, und kann auch eine Vergrößerung der Anzahl der Bauteile verhindert werden.
Weiter ist es, da die Röhrchen 110 in der einzigen Reihe angeordnet sind, möglich, die Gesamtgröße des Verdampfers 100 zu verkleinern, indem Toträume zwischen den Reihen der Röhrchen des Standes der Technik weggelassen sind. Auch ist es möglich, die Anzahl der Schritte für den Zusammenbau herabzusetzen.
Wie oben beschrieben ist, sind die Röhrchen 110 der ersten Röhrchengruppe 110a und die Röhrchen 110 der vierten Röhrchengruppe 110d abwechselnd angeordnet, sodass die Kühlmittelströmung in der ersten Röhrchengruppe 110a und die Kühlmittelströmung in der vierten Röhrchengruppe 110d in größter Nähe zueinander liegen, um eine gleichmäßigere Temperaturverteilung der klimatisierten Luft zu erreichen.
Die Anzahl der Wenden des Kühlmittels ist eine gerade Zahl (d. h. vier) und das Kühlmittel in der ersten Wende und das Kühlmittel in der vierten Wende strömen in entgegengesetzten Richtungen (d. h. in einer ersten und einer zweiten einander entgegengesetzten Richtung), um Gegenströme zu schaffen. Als Folge wird bei dem Kühlmittel das Verhältnis zwischen Dampf und Flüssigkeit in der Längsrichtung der Röhrchen 110 im allgemeinen gleichmäßig, und ist somit der Vorteil der gleichmäßigen Temperaturverteilung weiter vergrößert.
In der ersten, der zweiten und der vierten Röhrchengruppe 110a, 110b, 110d stehen die zwei Verbindungslöcher 161, die den einander gegenüberliegenden Röhrchenenden 111 jedes Röhrchens 110 benachbart angeordnet sind, einander diagonal gegenüber, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Auf diese Weise strömt das Kühlmittel gänzlich in dem Röhrchen 110, um eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in dem Röhrchen 110 zu vermeiden.
Da die Sammelbehältereinheit 140 durch Stapelung der Behälteranordnung 150, der Zwischenplatte 160 und der Behälterplattenanordnung 170 in dieser Reihenfolge gebildet ist, können die Verbindungslöcher 161 ausgebildet werden, indem einfach die entsprechenden Löcher durch die Zwischenplatte 160 hindurch an vorbestimmten Positionen ausgebildet werden. Weiter ist die Sammelbehältereinheit 140 durch die einfache Kombination der oben beschriebenen Bauteile gebildet, sodass verhältnismäßig niedrige Herstellungskosten erreicht werden können.
Da bei der vorliegenden Ausführungsform die Röhrchenenden 111 der Röhrchen 110 nicht in den entsprechenden Fluidkanal 141 jeder Sammelbehältereinheit 140 vorstehen, wird durch die Röhrchenenden 111 keine Turbulenz das Kühlmittels induziert, sodass der Strömungswiderstand des Kühlmittels minimiert ist. Somit kann die Breite Ln des Fluidkanals 141 kleiner gemacht werden als die Breite Lt des Röhrchens 110, um die Größe jeder Sammelbehältereinheit 140 kleiner auszubilden.
Wegen der Verkleinerung der Gesamtgröße jedes Fluidkanals 141 ist die Oberflächengröße der Wand innerhalb des Fluidkanals 141 verkleinert. Auf diese Weise kann die Bruchkraft (Zugkraft), die von dem Innendruck des Kühlmittelfluids auf die Wand des Fluidkanals 141 zur Einwirkung kommt, abgeschwächt werden, um die Druckfestigkeit der Wand des Fluidkanals 141 zu verbessern.
Bei der obigen Ausführungsform sind die Röhrchen 110 in einer einzigen Reihe angeordnet. Alternativ können die Röhrchen 110 in einer Vielzahl von Reihen angeordnet sein, die in der Strömungsrichtung der klimatisierten Luft (des äußeren Fluids) angeordnet sind, wie in Fig. 4 dargestellt ist. Auf diese Weise kann die Temperaturverteilung entlang der Strömungsrichtung der klimatisierten Luft eingestellt werden. Zusätzlich kann, wenn der Kühlmittelstrom in einer Reihe der Reihen der Röhrchen 110, die auf der stromaufwärtigen Seite der klimatisierten Luft angeordnet ist, einen Gegenstrom in Hinblick auf den Kühlmittelstrom in der als Nächstes benachbarten Reihe der Reihen von Röhrchen 110, die an der stromabwärtigen Seite der klimatisierten Luft angeordnet ist, bildet, bei dem Kühlmittel ein gleichmäßigeres Verhältnis zwischen Dampf und Flüssigkeit in der Längsrichtung des Röhrchens 110 erreicht werden, um den Vorteil der gleichmäßigen Temperaturverteilung weiter zu vergrößern.

Zweite Ausführungsform

Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Größe (d. h. die Querschnittsfläche) der Verbindungslöcher 161 der ersten Ausführungsform modifiziert.
Beispielsweise besteht, wenn das Kühlmittel von der dritten Wende zu der vierten Wende in der Kerneinheit 101 in Richtung aufwärts strömt, die Tendenz, dass infolge der Trägheit des Kühlmittels (des in flüssiger Phase vorliegenden Kühlmittels) die größere Menge des Kühlmittels zu dem linken Ende (d. h. zu dem stromabwärtigen Ende) der vierten Kammer 141d in Fig. 5 strömt. Auf diese Weise könnte die nicht-gleichmäßige Kühlmittelverteilung in der vierten Kammer 141d entwickelt werden, wie mittels der gestrichelten Linien in Fig. 5 dargestellt ist. In Hinblick hierauf sind bei der zweiten Ausführungsform die Querschnittsflächen der Verbindungslöcher 161 an der vierten Röhrchengruppe 110d derart gewählt, dass die Querschnittsfläche des Verbindungslochs 161 von der stromabwärtigen Seite aus zu der stromaufwärtigen Seite hin vergrößert ist, wo die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels im Vergleich zu der stromabwärtigen Seite geringer ist. Alternativ kann eine solche Einstellung der Querschnittsflächen der Verbindungslöcher 161 bei den Röhrchengruppen 110a-110d durchgeführt werden.
Auf diese Weise kann eine gleichmäßigere Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in den Röhrchengruppen 110a-110d oder in jeder Röhrchengruppe 110a-110d erreicht werden, sodass eine gleichmäßigere Temperaturverteilung in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 erreicht werden kann.

Dritte Ausführungsform

Nachfolgend wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 beschrieben. Bei der dritten Ausführungsform ist die Struktur jeder Sammelbehältereinheit 140 in Hinblick auf die entsprechende Sammelbehältereinheit 140 der ersten Ausführungsform vereinfacht.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6, die eine erste beispielhafte Variante der dritten Ausführungsform zeigt, ist jede Behälteranordnung 150 als ein einstückiger Körper im Wege eines Extrusionsverfahrens derart ausgebildet, dass sie geschlossene Fluidkanäle (d. h. Kanäle mit einem geschlossenen, in Fig. 6 unteren Ende) 141 aufweist, wie in Fig. 6 auf der rechten Seite angegeben ist. In diesem Fall werden die Verbindungslöcher 161 in den erforderlichen Positionen bei jeder Behälteranordnung 150 bei dem nachfolgenden Herstellungsverfahren ausgebildet, wie in Fig. 6 auf der linken Seite angegeben ist.
Auf diese Weise kann die Zwischenplatte 160 einstückig mit der Behälteranordnung 150 ausgebildet oder weggelassen sein, um die Herstellungskosten herabzusetzen. Zusätzlich besteht eine größere Freiheit in Hinblick auf die Gestaltung des Querschnitts des Fluidkanals 141. Beispielsweise kann der Querschnitt des Fluidkanals 141 kreisförmig sein, um die Druckbeständigkeit zu vergrößern.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7, die eine zweite beispielhafte Variante der dritten Ausführungsform zeigt, kann die Behälteranordnung 150 aus Rohrelementen 150a hergestellt sein, die mit der Zwischenplatte 160 verbunden sind. Die Rohrelemente 150a gestatten das Weggelassen des Vorgangs für die Herstellung der Behälteranordnung 150 und können zu verhältnismäßig geringen Herstellungskosten realisiert werden.
Weiter können, wie in Fig. 8 dargestellt ist, die erste Ausführungsform und die erste beispielhafte Variante der dritten Ausführungsform kombiniert werden (d. h. eine Kombination aus Behälteranordnung 150, die im Wege eines Extrusionsverfahrens hergestellt ist, und aus Zwischenplatte 160). In diesem Fall ist jeder Fluidkanal 141 der Behälteranordnung 150 mit jeder entsprechenden Öffnungen an der Seite der Zwischenplatte 160 der Behälteranordnung 150 ausgestattet.

Vierte Ausführungsform

Nachfolgend wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis 12 beschrieben. Bei der vierten Ausführungsform sind die Röhrchen 110 gebogen, und ist eine der Sammelbehältereinheiten 140 weggelassen, um eine einzige Sammelbehältereinheit 140 in dem Verdampfer 100 vorzusehen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9, die eine erste beispielhafte Variante der vierten Ausführungsform zeigt, ist jedes Röhrchen 110 um etwa 180° gebogen, sodass die Röhrchenenden 111a, 111b der Röhrchen 110 in der gleichen Richtung (gemeinsamen Richtung) ausgerichtet und in einer einzigen Reihe angeordnet sind. In gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform weist die einzige Sammelbehältereinheit 140 die Fluidkanäle 141 auf, die durch die entsprechenden Trennwände 151 an den Längsenden ausgebildet sind, um die erste Kammer 141a und die zweite Kammer 141b zu bilden, die sich in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 erstrecken. Die Röhrchenenden 111a, 111b sind mit der Sammelbehältereinheit 140 verbunden.
Die Verbindungslöcher 161 sind in der Zwischenplatte 160 zur Herstellung einer Verbindung zwischen der ersten Kammer 141a und dem eine Röhrchenende 111a jedes Röhrchens 110 und auch zur Herstellung einer Verbindung zwischen der zweiten Kammer 141b und dem anderen Ende 111b jedes Röhrchens 110 ausgebildet.
Bei dieser Ausbildung wird nur eine einzige Sammelbehältereinheit 140 in dem Verdampfer 100 verwendet, und ist es somit möglich, die Herstellungskosten für den Verdampfer 100 herabzusetzen. Weiter ist, wenn jedes geradlinige Segment jedes Röhrchens 110 (in dem Fall von Fig. 9 besitzt jedes Röhrchen 110 zwei geradlinige Segmente), das sich in der in Fig. 9 vertikalen Richtung erstreckt, als eines der Röhrchen 110 der ersten Ausführungsform betrachtet wird, die Anzahl der Röhrchen 110, denen das Kühlmittel zugeführt wird, bei der vierten Ausführungsform in vorteilhafter Weise verkleinert. Als Folge kann ein verhältnismäßig gleichmäßiges Verhältnis zwischen Dampf und Flüssigkeit bei dem Kühlmittel in den Röhrchen 110 erreicht werden, und kann eine verhältnismäßig gleichmäßige Temperaturverteilung der klimatisierten Luft erreicht werden.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10, die eine zweite beispielhafte Variante der vierten Ausführungsform zeigt, kann, solange die Anzahl der Wenden in jedem Röhrchen 110 eine geradzahlige Anzahl ist, die Anzahl der Wenden in jedem Röhrchen 110 weiter vergrößert werden (die Anzahl der Wenden des Röhrchens 110 beträgt bei diesem Beispiel drei). Durch Vergrößerung der Anzahl der Wenden in jedem Röhrchen 110 kann die Anzahl der Röhrchen 110 verkleinert werden, während ein verhältnismäßig gleichmäßiges Verhältnis zwischen Dampf und Flüssigkeit bei dem Kühlmittel erreicht wird. In einem solchen Fall ist, da die Länge der Röhrchen 110 vergrößert ist, der Druckverlust des Kühlmittels vergrößert. Somit sollte die Anzahl der Wenden in dem Röhrchen 110 unter Berücksichtigung eines ausgeglichenen Verhältnisses zwischen dem Vorteil eines gleichmäßigen Verhältnisses zwischen Dampf und Flüssigkeit bei dem Kühlmittel und der Vergrößerung des Druckverlustes des Kühlmittels bestimmt werden.
Weiter können unter Bezugnahme auf Fig. 11, die eine dritte beispielhafte Variante der vierten Ausführungsform zeigt, Trennelemente 151a, 151b in der ersten Kammer 141a und in der zweiten Kammer 141b angeordnet sein, sodass das Kühlmittel durch die erste bis dritte Röhrchengruppe 110a-110c strömt, die in der Richtung in Fig. 11 von links nach rechts bzw. von rechts nach links angeordnet sind.
Weiter ist es unter Bezugnahme auf Fig. 12, die eine vierte beispielhafte Variante der vierten Ausführungsform zeigt, möglich, verschiedene Arten von Röhrchen 110 zu kombinieren, die eine unterschiedliche Anzahl von Wenden aufweisen.
Das heißt, wie in Fig. 12 dargestellt ist, ist es für das in flüssiger Phase vorliegende Kühlmittel infolge der Wirkung der Schwerkraft schwierig, das in Fig. 12 rechte Ende der ersten Kammer 141a zu erreichen, sodass die Tendenz zu einem quantitativen Gradienten des Kühlmittels in der ersten Kammer 141a besteht, wie mittels nicht bezeichneter Pfeile angegeben ist. Daher ist die Anzahl der Wenden des Röhrchens 110 in dem Bereich reduzierter Menge herabgesetzt, wo die Menge des zugeführten Kühlmittels geringer als diejenige in den anderen Bereichen ist. Auf diese Weise wird ein gleichmäßigeres Verhältnis zwischen Dampf und Flüssigkeit bei dem Kühlmittel in den Röhrchen 110 erreicht, und wird somit eine gleichmäßigere Temperatur Verteilung erreicht.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 13-14C zeigen eine erste beispielhafte Variante einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei der fünften Ausführungsform sind ein Einströmungs-Verbindungskanal 191 und ein Ausströmungs-Verbindungskanal 192 bei der Ausbildung der ersten Ausführungsform zur Herstellung einer Verbindung zwischen der oberen Sammelbehältereinheit 140 und der unteren Sammelbehältereinheit 140 vorgesehen. In diesem Fall ist der Wärmetauscher ein Wärmetauscher für einen Fahrgastraum (Gaskühler) 100 eines Wärmepumpenzyklus, der beispielsweise Kohlenstoffdioxid als Kühl- bzw. Kältemittel verwendet.
Die obere Sammelbehältereinheit 140 weist die erste Kammer 141a und die zweite Kammer 141b auf, und die untere Sammelbehältereinheit 140 weist die dritte Kammer 141c und die vierte Kammer 141d auf. Der Einströmungs-Verbindungskanal 191 stellt eine Verbindung zwischen der ersten Kammer 141a und der dritten Kammer 141c her. Der Ausströmungs-Verbindungskanal 192 stellt eine Verbindung zwischen der zweiten Kammer 141b und der vierten Kammer 141d her. Ein Strömungseinlass 191a ist an einem mittleren Punkt in dem Einströmungs-Verbindungskanal 191 vorgesehen, und ein Strömungsauslass 192a ist an einem mittleren Punkt in dem Ausströmungs-Verbindungskanal 192 vorgesehen. Die erste Kammer 141a und die vierte Kammer 141d sind miteinander über die entsprechenden Verbindungslöcher 161 (in Fig. 13 nicht dargestellt) und den Röhrchen 110 der ersten Röhrchengruppe 110a verbunden. Weiter sind die dritte Kammer 141c und die zweite Kammer 141d miteinander über die entsprechenden Verbindungslöcher 161 (in Fig. 13 nicht dargestellt) und den Röhrchen 110 der zweiten Röhrchengruppe 110b verbunden. Die Röhrchen 110 der ersten Röhrchengruppe 110a und die Röhrchen 110 der zweiten Röhrchengruppe 110b sind abwechselnd angeordnet.
In dem Gaskühler 100 wird das durch den Strömungseinlass 191a zugeführte Kühlmittel an die erste Kammer 141a und die dritte Kammer 141c durch den Einströmungs-Verbindungskanal 191 hindurch verteilt. Danach strömt das der ersten Kammer 141a zugeführte Kühlmittel stromabwärts durch die erste Röhrchengruppe 110a hindurch zu der vierten Kammer 141d hin, und strömt das der dritten Kammer 141c zugeführte Kühlmittel stromaufwärts durch die zweite Röhrchengruppe 110b hindurch zu der zweiten Kammer 141b hin, sodass die klimatisierte Luft erhitzt wird. Danach werden das der vierten Kammer 141d zugeführte Kühlmittel und das der zweiten Kammer 141b zugeführte Kühlmittel in dem Ausströmungs-Verbindungskanal 192 zusammengeführt und durch den Strömungsauslass 192a hindurch abgeführt.
Auf diese Weise ist die Gestaltung der Position der Einströmungsöffnung für die Zuführung des Kühlmittels zu den Röhrchen 110 und der Position für die Ausströmungsöffnung für die Abgabe des Kühlmittels von den Röhrchen 110 aus erleichtert, sodass die Einstellung der Temperaturverteilung erleichtert ist. Das heißt, die Gegenströme des Kühlmittels können zwischen den benachbarten Röhrchen 110 gebildet werden, und somit kann die obige Anordnung in vorteilhafter Weise bei der oben beschriebenen Art des Wärmetauschers, beispielsweise bei dem Gaskühler 100, Anwendung finden, wo eine verhältnismäßig große Temperaturdifferenz zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite in jedem Röhrchen 110 entwickelt wird.
Die Röhrchen 110 der ersten Röhrchengruppe 110a und die Röhrchen 110 der zweiten Röhrchengruppe 110b sind nicht notwendigerweise in der oben beschriebenen Weise abwechselnd angeordnet. Alternativ kann, wie in Fig. 15A dargestellt ist, die gesamte erste Röhrchengruppe 110a als Nächstes zu der gesamten zweiten Röhrchengruppe 110b in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 angeordnet sein. In diesem Fall, bei dem die Anzahl der Röhrchen 110 des Gaskühlers 100 verhältnismäßig groß ist und die Länge jedes Röhrchens 110 verhältnismäßig kurz ist, ist die obige Ausbildung in Hinblick auf die Verkleinerung der Temperaturdifferenz der klimatisierten Luft (d. h. um die Temperaturdifferenz gleichmäßiger zu machen) zwischen dem in Fig. 15A linken Seitenbereich und dem dortigen rechten Seitenbereich effektiv.
Weiter kann, wie in Fig. 15B dargestellt ist, die Anzahl der Röhrchen 110 der ersten Röhrchengruppe 110a gegenüber der Anzahl der Röhrchen 110 der zweiten Röhrchengruppe 110b vergrößert werden. Bei dieser Ausbildung kann die Temperaturdifferenz zwischen der in Fig. 15B oberen Seite und der dortigen unteren Seite beabsichtigt geschaffen werden. Diese Ausbildung ist für den Gaskühler 100 geeignet, der zwei Luftschichteinheiten (d. h. eine Innenluftschicht und eine Außenluftschicht) aufweist.
Auch können, wie in Fig. 15C dargestellt ist, der Strömungseinlass 191a des Einströmungs-Verbindungskanals 191 und der Strömungsauslass 192a des Ausströmungs-Verbindungskanals 192 in der oberen Sammelbehältereinheit 140 vorgesehen sein, um eine größere Freiheit bei der Gestaltung der Leitungen für das Kühlmittel zu schaffen.
Weiter können, wie in Fig. 16-17C dargestellt ist, die Röhrchen 110 in einer Vielzahl von Reihen in der Strömungsrichtung der klimatisierten Luft angeordnet sein. Insbesondere sind in diesem Fall die erste Röhrchengruppe 110a und die zweite Röhrchengruppe 110b an der stromaufwärtigen Seite in der Strömung der klimatisierten Luft angeordnet, und sind die dritte Röhrchengruppe 110c und die vierte Röhrchengruppe 110d an der stromabwärtigen Seite angeordnet. Die Kühlmittelströmungen in den benachbarten Röhrchengruppen 110a-110d, die in der Richtung der Ausrichtung der Röhrchen 110 oder in der Strömungsrichtung der klimatisierten Luft angeordnet sind, bilden Gegenströme, wie in Fig. 16 dargestellt ist.
Auf diese Weise können die Vorteile gleich bzw. ähnlich den unter Bezugnahme auf Fig. 4 bei der ersten Ausführungsform erörterten Vorteilen erreicht werden.

Weitere Ausführungsformen

Bei der ersten (oder der zweiten oder der dritten) Ausführungsform sind die gesamte zweite Röhrchengruppe 110b und die gesamte dritte Röhrchengruppe 110c einander benachbart angeordnet. Alternativ können die Röhrchen 110 der zweiten Röhrchengruppe 110b und die Röhrchen 110 der dritten Röhrchengruppe 110c abwechselnd angeordnet sein. Weiter können die Röhrchen 110 der zweiten Röhrchengruppe 110b und die Röhrchen 110 der dritten Röhrchengruppe 110c in der nachfolgend angegebenen Weise vermischt sein. Das heißt, die Röhrchen 110 der zweiten Röhrchengruppe 110b können in Untergruppen aufgeteilt sein, deren jede zwei oder mehr Röhrchen 110 enthält, und die Röhrchen 110 der dritten Röhrchengruppe 110c können in Untergruppen aufgeteilt sein, deren jede zwei oder mehr Röhrchen 110 enthält. Dann können die Untergruppen der zweiten Röhrchengruppe 110b und die Untergruppen der dritten Röhrchengruppe 110c abwechselnd angeordnet sein. Hierbei ist es nur erforderlich, dass mindestens ein Röhrchen der Röhrchen 110 in einer Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen 110b, 110c zwischen zwei Röhrchen der Röhrchen 110 in der anderen Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen 110b, 110c angeordnet ist. Dies ist in gleicher Weise bei den Röhrchen 110 der ersten Röhrchengruppe 110a und den Röhrchen 110 der vierten Röhrchengruppe 110d der ersten Ausführungsform anwendbar, um ein unterschiedliches Muster der Vermischung der Röhrchen zu schaffen.
Weiter stehen in der dritten Röhrchengruppe 110c die einander gegenüberliegenden Verbindungslöcher 161 jedes Röhrchens 110 einander nicht diagonal gegenüber. Alternativ kann ein Trennelement 151b in der fünften Kammer 141e vorgesehen sein, um eine sechste Kammer 141f zu schaffen, und kann eine Vielzahl von Verbindungskanälen 154 vorgesehen sein, um eine Verbindung zwischen der dritten Kammer 141c und der sechsten Kammer 141f herzustellen, wie in Fig. 18 dargestellt ist. Bei dieser Ausbildung können die einander gegenüberliegenden Verbindungslöcher 161 jedes Röhrchens 110 der dritten Röhrchengruppe 110c diagonal einander gegenüberliegend angeordnet sein, um eine Herabsetzung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels zu verhindern.
Auch kann die Anzahl der Fluidkanäle 141 der Sammelbehältereinheit 140, die durch die Vorsprünge 153 der Behälteranordnung 150 gebildet sind, auf der Grundlage der Anzahl der Wenden der Kühlmittelströmung gewählt werden. Beispielsweise können, wie in Fig. 19 und 20 dargestellt ist, wenn sechs Wenden der Kühlmittelströmung vorgesehen sind, drei Fluidkanäle 141 in der Sammelbehältereinheit 140 vorgesehen sein. Weiter kann sich, wie in Fig. 21 dargestellt ist, die Anzahl der Fluidkanäle 141 in der oberen Sammelbehältereinheit 140 von der Anzahl der Fluidkanäle 141 in der unteren Sammelbehältereinheit 140 unterscheiden (beispielsweise drei Fluidkanäle 141 in der oberen Sammelbehältereinheit 140 und zwei Fluidkanäle 141 in der unteren Sammelbehältereinheit 140), und ist eine Vielfalt von Mustern der Kühlmittelströmungen möglich.
Keine Sammelbehältereinheit 140 ist auf die oben beschriebene Einheit beschränkt, bei der die Breite Ln des Fluidkanals 141 kleiner als die Breite Lt des Röhrchens 110 ist. Beispielsweise kann, wie in Fig. 22 dargestellt ist, eine kastenförmige Behälteranordnung 150 verwendet werden, die einen Breite größer als die Breite der Röhrchen 110 besitzt und eine flache, plattenförmige Trennwand 151 in ihrem Inneren aufweist.
Weiter wird bei den obigen Ausführungsformen der Verdampfer 100 oder der Gaskühler 100 als der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung verwendet. Die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist in gleicher Weise beispielsweise bei einem Heizkern oder irgendeinem anderen geeigneten Wärmetauscher anwendbar.
Weitere Vorteile und Modifikationen sind für den Fachmann ersichtlich. Die Erfindung in ihrer breiteren Tragweite ist daher nicht auf die besonderen Details, die repräsentative Vorrichtung und die dargestellten und beschriebenen Erläuterungsbeispiele beschränkt.

Claims

1. Wärmetauscher für den Wärmeaustausch zwischen einem inneren Fluid im Inneren des Wärmetauschers und einem äußeren Fluid außerhalb des Wärmetauschers, wobei der Wärmetauscher eine Vielzahl von ausgerichteten bzw. fluchtenden Röhrchen (110) und mindestens eine Sammelbehältereinheit (140) aufweist, deren jede eine Vielzahl von Fluidkanälen (141) aufweist, die mit der Vielzahl der Röhrchen (110) verbunden sind, wobei der Wärmetauscher dadurch gekennzeichnet ist, dass jede Sammelbehältereinheit (140) weiter ein ein Verbindungsloch bildendes Mittel (160) zur dortigen Bildung einer Vielzahl von Verbindungslöchern (161) aufweist, wobei jedes Verbindungsloch (161) eine Verbindung zwischen einem entsprechenden Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen (110) und einem entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl von Fluidkanälen (141) der Sammelbehältereinheit (140) derart herstellt, dass jedes Röhrchen (110) von dem einen entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl der Fluidkanäle (41) beabstandet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die Vielzahl der Röhrchen (110) in eine Vielzahl von Röhrchengruppen (110a-110d) aufgeteilt ist, deren jede mehr als ein Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen (110) aufweist und das innere Fluid in einer gemeinsamen Richtung führt; und mindestens ein Röhrchen der Röhrchen (110) in einer Röhrchengruppe von zwei benachbarten Röhrchengruppen (110a-110d) zwischen zwei Röhrchen der Röhrchen (110) in der anderen Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen (110a-110d) angeordnet ist.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Röhrchen (110) der einen Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen (110a-110d) und die Röhrchen (110) der anderen Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen (110a-110d) abwechselnd angeordnet sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass:
und das eine der Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen der Röhrchengruppen (110a-110d) zur Führung des inneren Fluids in einer ersten Richtung angeordnet ist bzw. dient und
die andere Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen der Röhrchengruppen (110a-110d) zur Führung des inneren Fluids in einer zweiten Richtung angeordnet ist bzw. dient, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.

5. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche des einen Verbindungslochs der Vielzahl von Verbindungslöchern (161) der mindestens einen Sammelbehältereinheit (140) größer als die Querschnittsfläche des mindestens anderen Verbindungslochs der Vielzahl von Verbindungslöchern (161) ist, das stromabwärts des einen Verbindungslochs der Vielzahl von Verbindungslöchern (161) angeordnet ist.

6. Wärmetauscher (1) nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass:
die mindestens eine Sammelbehältereinheit (140) einen erste und zweite einander gegenüberliegende Sammelbehältereinheit (140) aufweist;
die erste Sammelbehältereinheit (140) an einem Ende jedes entsprechenden Röhrchens (110) angeordnet ist und die zweite Sammelbehältereinheit (140) an dem anderen Ende jedes entsprechenden Röhrchens (110) angeordnet ist; und
das eine Ende mindestens eines Röhrchens der Vielzahl von Röhrchen (110) mit einem entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl von Fluidkanälen (141) der ersten Sammelbehältereinheit (140) durch ein entsprechendes Verbindungsloch der Vielzahl von Verbindungslöchern (161) der ersten Sammelbehältereinheit (140) hindurch in einer ersten Position verbunden ist und das andere Ende des mindestens einen Röhrchens der Vielzahl von Röhrchen (110) mit einem entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl von Fluidkanälen (141) der zweiten Sammelbehältereinheit (140) durch ein entsprechendes Verbindungsloch der Vielzahl von Verbindungslöchern (161) der zweiten Sammelbehältereinheit (140) hindurch in einer zweiten Position verbunden ist, wobei die erste Position und die zweite Position einander diagonal gegenüberliegen.

7. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Röhrchen (110) in einer Vielzahl von Reihen angeordnet ist, die in der Strömungsrichtung des äußeren Fluids, das außenseitig des Wärmetauscher strömt, angeordnet sind.

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Röhrchen von benachbarten zwei Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen (110), die in der Strömungsrichtung des äußeren Fluids angeordnet sind und in unterschiedlichen Reihen der Reihen angeordnet sind, das innere Fluid in einer Richtung führt und das andere Röhrchen der benachbarten zwei Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen (110) das innere Fluid in der entgegengesetzten Richtung führt, die der einen Richtung entgegengesetzt ist.

9. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass:
die eine Röhrchengruppe von benachbarten zwei Röhrchengruppen der Röhrchengruppen (110a-110d) die stromaufwärts letzte Röhrchengruppe der Vielzahl von Röhrchengruppen (110a-110d) ist; und
die andere Röhrchengruppe der benachbarten zwei Röhrchengruppen der Röhrchengruppen (110a-110d) die stromabwärts letzte Röhrchengruppe der Vielzahl von Röhrchengruppen (110a-110d) ist.

10. Wärmetauscher nach irgendeinem der Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass:
jedes Röhrchen (110) mindestens eine Biegung aufweist, die im allgemeinen um 180° derart gebogen ist, dass die Anzahl der mindestens einen Biegung eine ungerade Zahl ist und somit jedes Röhrchenende (111) jedes Röhrchens (110) in einer gemeinsamen Richtung ausgerichtet ist; und
die mindestens eine Sammelbehältereinheit (140) nur eine Sammelbehältereinheit (140) aufweist.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der mindestens einen Biegung in einem Röhrchen von zwei benachbarten Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen (110), das an der stromaufwärtigen Seite des anderen Röhrchens der benachbarten zwei Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen (110) angeordnet ist, größer als die Anzahl der mindestens einen Biegung des anderen Röhrchens der benachbarten zwei Röhrchen der Vielzahl von Röhrchen (110) ist.

12. Wärmetauscher (1) nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass:
die mindestens eine Sammelbehältereinheit (140) eine erste und eine zweite einander gegenüberliegende Sammelbehältereinheit (140) aufweist;
die erste Sammelbehältereinheit (140) an einem Ende jedes entsprechenden Röhrchens (110) angeordnet ist und die zweite Sammelbehältereinheit (140) an dem anderen Ende jedes Röhrchens (110) angeordnet ist; und
der Wärmetauscher weiter gekennzeichnet ist durch einen Einströmungs- Verbindungskanal (191), der mit der ersten und der zweiten Sammelbehältereinheit (140) in Verbindung steht, um die Einströmung des inneren Fluids zu der ersten und der zweiten Sammelbehältereinheit (140) zu führen, und durch einen Ausströmungs-Verbindungskanal (192), der mit der ersten und der zweiten Sammelbehältereinheit (140) in Verbindung steht, um die Ausströmung des inneren Fluids von der ersten und der zweiten Sammelbehältereinheit (140) aus zu führen.

13. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sammelbehältereinheit (140) aufweist:
eine Behälteranordnung (150), die aufweist:
zwei flache Bereiche (152), die in einer imaginären Ebene liegen; und
eine Vielzahl von Vorsprüngen (153), die zwischen den zwei flachen Bereichen (152) angeordnet sind und die Vielzahl von Fluidkanälen (141) in ihrem Inneren bilden;
ein ein Verbindungsloch bildendes Mittel (160), dass in der Form einer Zwischenplatte (160) vorliegt, die im allgemeinen flach ist und die Vielzahl von dort hindurchgehenden Verbindungslöchern (161) aufweist; und
eine Behälterplattenanordnung (170), die die Vielzahl der Röhrchen (110) hält bzw. trägt und eine Verbindung zwischen der Vielzahl von Röhrchen (110) und den Verbindungslöchern (161) der Zwischenplatte (160) herstellt, wobei die Behälteranordnung (150), die Zwischenplatte (160) und die Behälterplattenanordnung (170) in dieser Reihenfolge gestapelt sind.

14. Wärmetauscher nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälteranordnung (150) und die Zwischenplatte (160) einstückig miteinander ausgebildet sind.

15. Wärmetauscher nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälteranordnung (150) ein im Wege einer Extrusion gebildeter einstückiger Körper ist.

16. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sammelbehältereinheit (140) aufweist:
eine Behälteranordnung (150), die eine Vielzahl von Rohrelementen (150a) aufweist, deren jedes einen entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl von Fluidkanälen (141) in seinem Inneren bildet;
das ein Verbindungsloch bildende Mittel (160), das in der Form einer Zwischenplatte (160) vorliegt, die im allgemeinen flach ist und die Vielzahl von dort hindurchgehenden Verbindungslöchern (161) bildet, wobei die Vielzahl der Rohrelemente (151a) der Behälteranordnung (150) mit der Zwischenplatte (160) verbunden ist; und
eine Behälterplattenanordnung (170), die die Vielzahl von Röhrchen (110) hält bzw. trägt und eine Verbindung zwischen der Vielzahl der Röhrchen (110) und den Verbindungslöchern (161) der Zwischenplatte (160) herstellt, wobei die Behälteranordnung (150), die Zwischenplatte (160) und die. Behälterplattenanordnung (170) in dieser Reihenfolge gestapelt sind.

17. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (Ln) jedes Fluidkanals (141), gemessen in der Richtung rechtwinklig zu der Richtung der Ausrichtung der ausgerichteten Röhrchen (110), kleiner als die Bereite (Lt) jedes Röhrchens (110), gemessen in der Richtung rechtwinklig zu der Richtung der Ausrichtung der ausgerichteten Röhrchen (110), ist.

18. Wärmetauscher nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, weiter gekennzeichnet durch die mindestens eine Trennwand (151, 151a), deren jede in einem entsprechenden Fluidkanal der Vielzahl von Fluidkanälen (141) angeordnet ist.

19. Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, gekennzeichnet durch:
Ausbilden einer Vielzahl von Verbindungslöchern (161) durch eine Zwischenplatte (160) hindurch;
Zusammenbauen einer Sammelbehältereinheit (140), die die Zwischenplatte (160) aufweist;
Einbauen einer Vielzahl von Röhrchen (110) an der Sammelbehältereinheit (140);
Verbinden der Röhrchen (110) mit der Sammelbehältereinheit (140) im Wege des Verlötens.

20. Herstellungsverfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenbauen der Sammelbehältereinheit (140) weiter das Anordnen der Zwischenplatte (160) zwischen einer Behälteranordnung (150) und einer Behälterplattenanordnung (170) umfasst.