DE112005001373T5

DE112005001373T5 - Verdampfer

Info

Publication number: DE112005001373T5
Application number: DE112005001373T
Authority: DE
Inventors: Naohisa Oyama Higashiyama
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Mahle Behr Thermal Systems Japan Ltd
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US7992401B2; WO2006004137A1; US20080302131A1

Abstract

Ein Verdampfer mit einer Mehrzahl von flachen Wärmetauschrohren, die in einer Links-Rechts-Richtung mit einem Abstand angeordnet sind, wobei die Breitenrichtung von ihnen nach vorne oder nach hinten weist, und Rippen, welche zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren angeordnet sind, wobei wenigstens die vorderen Kanten der Rippen vorwärts nach außen über die Wärmetauschrohre überstehen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Anmeldung, welche unter 35 U.S.C. § 111(a) unter Beanspruchung des Vorteils gemäß 35 U.S.C. § 119(e)(1) der Anmeldedaten der provisorischen Anmeldungen Nr. 60/585,839 und Nr. 60/688,352, welche am 8. Juli 2004 und 8. Juni 2005 jeweils gemäß § 35 U.S.C. § 111(b) eingereicht wurden, angemeldet wurde.
TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft Verdampfer, die in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, welche Kältekreisläufe zur Verwendung in Kraftfahrzeugen sind, eingebaut werden können.
Die stromabwärtige Seite (die Richtung, welche durch den Pfeil X in den 1, 3 und 6 angedeutet ist) des Luftstroms, welcher durch Luftdurchtrittsspalte zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren des Verdampfers durchgeführt werden soll, wird hierin und in den beiliegenden Ansprüchen als „die Vorderseite", und die gegenüber liegende Seite als „die Rückseite" bezeichnet werden. Weiterhin werden die obere, die untere, die linke und die rechte Seite des Verdampfers, wenn dieser von hinten in Richtung der Vorderseite (die oberen und unteren Seiten und die linken und rechten Seiten von der 2) als „obere", „untere", „linke" und „rechte" jeweils bezeichnet.
STAND DER TECHNIK
Als Verdampfer in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen sind bisher solche der sogenannten Stapelplattenart verwendet worden, welche eine Mehrzahl von flachen hohlen Körpern, die parallel angeordnet sind und jeweils aus einem Paar von tellerartigen Platten, welche zueinander weisen und miteinander entlang ihrer Umfangskanten verlötet sind, bestehen, und eine mit Aufsätzen versehene gewellte Rippe, die dazwischen angeordnet und mit jedem benachbarten Paar von flachen hohlen Körpern verlötet ist, umfasst. In den letzten Jahren ist jedoch gefordert worden, Verdampfer zur Verfügung zu stellen, welche weiterhin hinsichtlich ihrer Größe und Gewicht reduziert sind und eine größere Leistung bieten.
Um einer solchen Forderung zu genügen, hat der vorliegende Anmelder bereits einen Verdampfer vorgeschlagen, welcher einen Wärmetauschkern, der aus Rohrgruppen in der Form von zwei Reihen, welche parallel in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind und jeweils eine Mehrzahl von Wärmetauschrohren aufweisen, die mit einem Abstand angeordnet sind, besteht, einen Kältemittel-Einlass/Auslass-Tank, der an dem oberen Ende des Wärme tauschkerns angeordnet ist, und einen Kältemittel-Wendetank, der an dem unteren Ende des Wärmetauschkerns angeordnet ist, aufweist, wobei der Innenraum des Kältemittel-Einlass/Auslass-Tanks durch eine Trennwandung unterteilt ist in einen Kältemittel-Einlass-Sammelbehälter, der an der vorderen Seite angeordnet ist, und einen Kältemittel-Auslass-Sammelbehälter, der an der Rückseite angeordnet ist, wobei der Einlass-Sammelbehälter mit einem Kältemittel-Einlass an seinem einen Ende versehen ist, der Auslass-Sammelbehälter mit einem Kältemittel-Auslass an einem Ende von ihm Seite an Seite mit dem Einlass versehen ist, der Innenraum des Kältemittel-Wendetanks durch eine Trennwandung in einen Kältemittel-Einström-Sammelbehälter, der an der Vorderseite angeordnet ist, und einen Kältemittel-Ausström-Sammelbehälter, der an der Rückseite angeordnet ist, unterteilt ist, wobei in der Trennwandung des Kältemittel-Wendetanks eine Mehrzahl von Kältemittel-Durchtrittsöffnungen ausgebildet und in der Längsrichtung der Wandung mit einem Abstand angeordnet sind, die Wärmetauschrohre der vorderen Rohrgruppe obere Enden haben, die an dem Einlass-Sammelbehälter angebracht sind, die Wärmetauschrohre der hinteren Rohrgruppe obere Enden haben, die mit dem Auslass-Sammelbehälter verbunden sind, die Wärmetauschrohre der vorderen Rohrgruppe untere Enden haben, die mit dem Einström-Sammelbehälter verbunden sind, die Wärmetauschrohre der hinteren Rohrgruppe untere Enden haben, die mit dem Ausström-Sammelbehälter verbunden sind. Das Kältemittel, welches in den Einlass-Sammelbehälter des Einlass/Auslass-Tanks strömt, strömt durch die Wärmetauschrohre der vorderen Rohrgruppe in den Einström-Sammelbehälter des Wendetanks, strömt dann durch die Kältemittel-Durchtrittsöffnung in der Trennwandung in den Ausström-Sammelbehälter und strömt weiter durch die Wärmetauschrohre der hinteren Rohrgruppe in den Auslass-Sammelbehälter des Einlass/Auslass-Tanks (siehe die Publikation JP-A Nr. 2003/75024).
Der in der vorgenannten Publikation offenbarte Verdampfer hat ein reduziertes Gewicht und eine verbesserte Leistung, so dass größere Mengen an Kondensationswasser auf den Oberflächen der gewellten Rippen als in herkömmlichen Verdampfern der Stapelplattenart und damit eine größere Menge an Kondensationswasser pro Volumeneinheit des Verdampfers erzeugt werden. So besteht die Wahrscheinlichkeit, dass das Kondensationswasser versprüht wird oder an den Oberflächen der gewellten Rippen gefriert, was zu einer beeinträchtigten Wärmetauscheffizienz führt. Bei Verdampfern fällt das Kondensationswasser, welches an den Oberflächen der Rippen erzeugt wird, üblicherweise durch die Spalte zwischen den Aufsätzen. Eine höhere Wasserablaufeffizienz ist daher erhältlich, indem die Länge der Aufsätze erhöht wird. Um jedoch eine Kompaktheit und reduziertes Gewicht wie in dem Fall des Verdampfers der obigen Publikation zu gewährleisten, besteht eine Notwendigkeit, den Abstand zwischen benachbarten wärmetauschrohren zu verringern. Eine Verlängerung der Aufsätze ist daher begrenzt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die obigen Probleme zu überwinden und einen Verdampfer zu schaffen, in dem die Rippenoberflächen von Kondensationswasser effizient befreit werden können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Um die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst die vorliegende Anmeldung die folgenden Modi.

1) Ein Verdampfer mit einer Mehrzahl von flachen Wärmetauschrohren, die in einer Links-Rechts-Richtung mit einem Abstand angeordnet sind, wobei die Breitenrichtung von ihnen nach vorne oder nach hinten weist, und Rippen, welche zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren angeordnet sind, wobei wenigstens die vorderen Kanten der Rippen vorwärts nach außen über die Wärmetauschrohre überstehen.
2) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin nur die vorderen Kanten der Rippen nach vorne über die Wärmetauschrohre vorstehen.
3) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin unter der Annahme, dass das Vorsprungsmaß der Rippen über die Wärmetauschrohre X mm beträgt, und dass die wärmetauschrohre eine Dicke in der Links-Rechts-Richtung, d.h. eine Höhe von Y mm besitzen, X und Y die Beziehung 0,11Y ≤ X ≤ 1,0Y aufweisen.
4) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin unter der Annahme, dass das Vorsprungsmaß der Rippen über die Wärmetauschrohre X mm beträgt, und dass die Wärmetauschrohre eine Dicke in der Links-Rechts-Richtung, d.h. eine Höhe von Y mm besitzen, X und Y die Beziehung 0,3Y ≤ X ≤ 0,8Y aufweisen.
5) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, die Wärmetauschrohre jeweils eine Endfläche in der Form eines Segments einer zylindrischen Fläche besitzen, welche an einem Mittelbereich von ihr in Bezug auf die Höhenrichtung des Rohrs im Querschnitt nach außen gebeult sind.
6) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, die Wärmetauschrohre ein flache Endfläche unter einem rechten Winkel in Bezug auf die linken und rechten gegenüber liegenden Seitenflächen des Rohrs aufweisen.
7) Ein Verdampfer nach Abschnitt 6, worin an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, die Endfläche des Wärmetauschrohrs einen abgerundeten Übergang zu den linken und rechten gegenüber liegenden Seitenflächen von diesen aufweist.
8) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin jede der Rippen die Form einer gewellten Rippe besitzt, welche einen Gipfelbereich, einen Talbereich und einen Verbindungsbereich, welcher den Gipfelbereich und den Talbereich verbindet, aufweist, wobei der Verbindungsbereich eine Mehrzahl von Aufsätzen aufweist, die parallel in der Luftdurchtrittsrichtung angeordnet sind, und der Aufsatz, welcher in einem Endbereich der Rippe neben der vorstehenden Kante von dieser innerhalb eines Endes des Wärmetauschrohrs in Bezug auf eine Vorne-Hinten-Richtung an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, positioniert ist.
9) Ein Verdampfer nach Abschnitt 8, worin der Aufsatz, welcher in dem Rippenendbereich neben der vorstehenden Kante positioniert ist, sich in einem Abstand von bis zu 1 mm von dem Ende des Wärmetauschrohrs an der Seite, wo die Rippe vorsteht, befindet.
10) Ein Verdampfer nach Abschnitt 8, wobei der gerade Abstand zwischen dem Gipelbereich und dem Talbereich, d.h. die Höhe der Rippen 7,0 mm bis 10,0 mm beträgt und die Teilung der Verbindungsbereiche, d.h. die Teilung 1,3 bis 1,8 mm beträgt.
11) Ein Verdampfer nach Abschnitt 8, worin der Gipfelbereich und der Talbereich der gewellten Rippe jeweils einen flachen Bereich und einen abgerundeten Bereich aufweist, der an jeder der gegenüber liegenden Seiten des flachen Bereichs vorgesehen und integral mit dem Verbin dungsbereich ausgebildet ist, und der abgerundete Bereiche einen Krümmungsradius von bis zu 0,7 mm besitzt.
12) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin die Wärmetauschrohre eine Höhe, d.h. eine Dicke von 0,75 bis 1,5 mm besitzen.
13) Ein Verdampfer nach Abschnitt 1, worin die Wärmetauschrohre, welche in der Links-Rechts-Richtung mit einem Abstand angeordnet sind, in Gruppen in der Form von einer Mehrzahl von Reihen, die in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung angeordnet sind, vorgesehen sind, und die Rippen, welche zwischen benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren vorgesehen sind, die gleiche Ausdehnung wie die Rohrgruppen besitzen.
14) Ein Verdampfer nach Abschnitt 13, welcher einen Kältemittel-Einlass-Sammelbehälter, welcher an der Vorderseite von einem Ende von jedem der Wärmetauschrohre angeordnet ist und an dem die Gruppe von Wärmetauschrohren in der Form von wenigstens einer Reihe befestigt ist, einen Kältemittel-Auslass-Sammelbehälter, der an der Rückseite des Einlass-Sammelbehälters angeordnet und an einem Ende von jedem Wärmetauschrohr positioniert ist, wobei an dem Auslass-Sammelbehälter die verbleibenden Wärmetauschrohre angebracht sind, einen ersten Zwischen-Sammelbehälter, der zu dem anderen Ende von jedem Wärmetauschrohr angeordnet ist und an dem die Wärmetauschrohre, welche an dem Einlass-Sammelbehälter befestigt sind, befestigt sind, und einen zweiten Zwischen-Sammelbehälter, der an der Rückseite des ersten Zwischen-Sammelbehälters angeordnet ist und zu dem anderen Ende von jedem Wärmetauschrohr positioniert ist, wobei an dem zweiten Zwischen-Sammelbehälter die Wärmetauschrohre angebracht sind, welche an dem Auslass-Sammelbehälter angebracht sind, und wobei die beiden zwischen-Sammelbehälter miteinander in Verbindung gehalten werden.
15) Ein Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer nach einem der Abschnitte 1 bis 14 aufweist.
16) Ein Fahrzeug, in welchem ein Kältekreislauf nach Abschnitt 15 als eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage installiert ist.

Bei dem Verdampfer gemäß einem der Abschnitte 1), 2) und 5) bis 7) steht wenigstens eine der vorderen oder hinteren Kanten von jeder Rippe nach vorne oder nach hinten außen über das Wärmetauschrohr über, so dass ein Hinterschneidungsbereich zwischen dem vorstehenden Bereich der Rippe und der linken oder rechten Seitenkante des Rohrendes neben der Rippe gebildet wird. Das Kondensationswasser, welches an der Oberfläche der Rippe erzeugt wird, strömt angezogen durch Oberflächenspannung in den Hinterschneidungsbereich und strömt anschließend nach unten entlang des Hinterschneidungsbereichs und der Endfläche des Wärmetauschrohrs, um herunter zu fallen. Entsprechend kann die Rippenoberfläche mit einer erhöhten Effizienz von Kondensationswasser befreit werden. Es wird daher verhindert, dass Kondensationswasser versprüht wird oder gefriert, wodurch eine Beeinträchtigung der Wärmetauschleistung vorgebeugt wird. Besonders bewirkt die Luft, welche durch die Luftdurchtrittsspalte zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauschrohren strömt, dass das Kondensationswasser, welches an der Oberfläche der Rippe erzeugt wird, weich stromabwärts in Bezug auf die Strömungsrichtung der Luft, d.h. zur Vorderseite hin strömt. Das Wasser kann effektiv in dem Fall eines Verdampfers gemäß Abschnitt 2) abgeführt werden.
Bei dem Verdampfer gemäß Abschnitt 3) oder 4) können die Oberflächen mit einer verlässlich verbesserten Effizienz von Kondensationswasser befreit werden. Der Verdampfer gemäß Abschnitt 4) kann mit einer weiter verbesserten Effizienz von Kondensationswasser befreit werden.
In dem Verdampfer gemäß Abschnitt 8) ist der Luftschlitz, welcher in einem Endbereich der Rippe neben der vorstehenden Kante von diese ausgebildet ist, innerhalb des Endes des Rohrs in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung an der Seite mit der vorstehenden Rippe positioniert, mit dem Ergebnis, dass das Kondensationswasser, welches an der Rippenoberfläche erzeugt wird, weich durch Oberflächenspannung zu dem Hinterschneidungsbereich angezogen wird, um eine verbesserte Wasserablaufeffizienz zu erhalten. Genauer gesagt strömt das Kondensationswasser, wel ches an der Oberseite eines jeden Verbindungsbereiches der gewellten Rippe erzeugt wird, durch Spalte zwischen benachbarten Paaren von Aufsätzen, erreicht die Oberfläche des Rohrs über die Unterseite des Verbindungsbereiches und wird weich zu dem Hinterschneidungsbereich angezogen, während es entlang der Verbindung der Rohroberfläche und der Rippe fließt. Wenn der Aufsatz, welcher an dem Endbereich der Rippe neben der vorstehenden Kante von dieser positioniert ist, außerhalb des Rohrendes in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung positioniert ist, besteht die Wahrscheinlichkeit, dass das Kondensationswasser an dem Aufsatz bleibt.
Der Verdampfer gemäß Abschnitt 9) bietet den Effekt von Verdampfer 8) stark bemerkbar.
Bei dem Verdampfer gemäß Abschnitt 10) kann ein Ansteigen des Widerstands in dem Luftkanal unterdrückt werden, während die Wärmetauscheffizienz verbessert werden kann, wobei eine gute Balance dazwischen beibehalten wird.
Bei dem Verdampfer gemäß Abschnitt 11) kann eine Erhöhung des Widerstands in dem Luftkanal unterdrückt werden, während die Wärmetauscheffizienz verbessert werden kann, wobei eine gute Balance dazwischen beibehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht und zeigt den Gesamtaufbau eines Verdampfers, bei welchem ein Wärmetauscher der Erfindung eingesetzt wird.
2 ist eine Ansicht im Vertikalschnitt und zeigt den Verdampfer aus 1 von hinten betrachtet, wobei ein Zwischenbereich weggelassen ist.
3 ist eine vergrößerte Teilansicht im Schnitt entlang der Linie A-A in der 2.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Kältemittel-Einlass/Auslass-Tanks.
5 ist eine perpektivische Explosionsansicht eines Kältemittel-Wendetanks.
6 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie B-B in der 3.
7 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die einen Teil eines Wärmeaustauschkerns zeigt.
8 ist eine vergrößerte Teilansicht der 6.
9 ist ein Graph, der das Ergebnis eines Experiments zeigt, welches durchgeführt wurde, um die Beziehung zwischen dem Vorsprungmaß X mm von gewellten Rippen über Wärmetauschrohre hinaus und der Rohrhöhe Y mm, welche die Dicke in der Links-Rechts-Richtung des Wärmetauschrohrs ist, zeigt.
10 ist eine Ansicht, welche der 6 entspricht und eine andere Ausführungsform eines Verdampfers gemäß der Erfindung zeigt.
11 umfasst Ansichten entsprechend der 8 und zeigt modifizierte Wärmetauschrohre.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
Die 1 und 2 zeigen den Gesamtaufbau eines Verdampfers einer Kraftfahrzeugklimaanlage gemäß der Erfindung, und die 3 bis 8 zeigen den Aufbau der Hauptteile.
Die 1 und 2 zeigen einen Verdampfer 1 zur Verwendung in Kraftfahrzeugklimaanlagen, in denen ein Chlor-Fluor-Kohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird. Der Verdampfer 1 umfasst einen Kältemittel-Einlass/Auslass-Tank 2 aus Aluminium und einen Kältemittel-Wendetank 3 aus Aluminium, die übereinander mit einem Abstand angeordnet sind, und einen Wärmeaustauschkern 4, der zwischen den beiden Tanks 2, 3 angeordnet ist.
Der Kälmittel-Einlass/Auslass-Tank 2 besitzt einen Kältemittel-Einlass-Sammelbehälter 5, der an der Vorderseite (der stromabwärts gelegenen Seite in Bezug auf die Luftströmungsrichtung durch den Verdampfer) positioniert ist, und einen Kältemittel-Auslass-Sammelbehälter 6, der an der Rückseite (der stromabwärtigen Seite in Bezug auf den Luftstrom) positioniert ist. Ein Kältemittel-Einlassrohr 7 aus Aluminium ist mit dem Einlass-Sammelbehälter 5 des Tanks 2, und ein Kältemittel-Auslassrohr 8 aus Aluminium mit dem Auslass-Sammelbehälter 6 verbunden. Der Kältemittel-Wendetank 3 besitzt einen Kältemittel-Einström-Sammelbehälter 9 (erster Zwischensammelbehälter), der an der Vorderseite positioniert ist, und einen Kältemittel-Ausström-Sammelbehälter 11 (zweiter Zwischensammelbehälter), der an der Rückseite positioniert ist.
Der Wärmeaustauschkern 4 umfasst Rohrgruppen 13 in der Form von einer Mehrzahl von Reihen, d.h. in der vorliegenden Ausführungsform zwei Reihen, die in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind, wobei jede Rohrgruppe 13 eine Mehrzahl von Wärmetauschrohren 12 umfasst, die parallel in der Links-Rechts-Richtung mit einem Abstand angeordnet sind. Gewellte Rippen 14 sind jeweils in Luft durchtrittsspalten zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren 12 von jeder Rohrgruppe 13 und auch außerhalb der Wärmetauschrohre 12 an den linken und rechten gegenüber liegenden Enden von jeder Rohrgruppe 13 angeordnet und sind jeweils an den benachbarten Wärmetauschrohren 12 festgelötet. Eine Seitenplatte 15 aus Aluminium ist außerhalb der gewellten Rippe 14 an jedem der linken und rechten Enden angeordnet und an der Rippe 14 festgelötet. Die Wärmetauschrohre 12 der vorderen Rohrgruppe 13 haben obere und untere Enden, die jeweils mit dem Einlass-Sammelbehälter 5 und dem Einström-Sammelbehälter 9 verbunden sind, um einen Kältemittel-Förderkanal zu bilden, und die Wärmetauschrohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 haben obere und untere Enden, die jeweils mit dem Auslass-Sammelbehälter 6 und dem Ausström-Sammelbehälter 11 verbunden sind, um einen Kältemittel-Rückführkanal zu bilden. Der Einström-Sammelbehälter 9, der Ausström-Sammelbehälter 11 und alle Wärmetauschrohre 12 bilden einen Kältemittelzirkulationskanal, um zu bewirken, dass der Einlass-Sammelbehälter 5 mit dem Auslass-Sammelbehälter 6 durch ihn in Verbindung steht.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 umfasst der Kätemittel-Einlass/Auslass-Tank 2 ein plattenähnliches erstes Element 16, das aus einem Aluminiumlötblech hergestellt ist, welches eine Lötmaterialschicht an seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist und an dem die Wärmetauschrohre 12 angebracht sind, ein zweites Element 17 aus einem blanken Aluminiumstrangpressbauteil, das die Oberseite des ersten Elements 16 abdeckt, und Aluminiumkappen 18, 19, die aus einem Aluminiumlötblech hergestellt sind, welches eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist und an dem gegenüber liegende Enden der beiden Elemente 16, 17 angebracht sind, um die entsprechenden gegenüber liegenden Endöffnungen zu verschließen. Eine Verbindungsplatte 21 aus Aluminium, welche in der Vorne-Hinten-Richtung länglich ist, ist an der Außenfläche der Kappe 19 an dem rechten Ende festgelötet, um sowohl den Einlass-Sammelbehälter 5, als auch den Auslass-Sammelbehälter 6 abzudecken. Die Kältemittel-Einlass- und -Auslass-Rohre 7, 8 sind an der Verbindungsplatte 21 angebracht.
Das erste Element 16 hat an jedem seiner vorderen und hinteren Seitenbereiche einen gekrümmten Bereich 22, der im Querschnitt die Form eines Kreisbogens kleiner Krümmung besitzt und sich in seinem Mittelbereich nach unten beult. Der gekrümmte Bereich 22 hat eine Mehrzahl von Rohreinsetzöffnungen 23, d.h. Schlitze 23, welche in der Vorne-Hinten-Richtung länglich sind und in der Links-Rechts-Richtung, d.h. seitlich beabstandet sind. Jedes korrespondierende Paar von Schlitzen 23 in den vorderen und hinteren gekrümmten Bereichen 22 befinden sich an derselben Position in Bezug auf die seitliche Richtung. Die vordere Kante des vorderen gekrümmten Bereiches 22 und die hintere Kante des hinteren gekrümmten Bereichs 22 sind integral mit entsprechenden aufrechten Wandungen 22a versehen, die sich über die gesamte Länge des Elements 16 erstrecken. Das erste Element 16 besitzt zwischen zwei gekrümmten Bereichen 22 einen flachen Bereich 24, der eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 25 aufweist, die in der Seitenrichtung mit einem Abstand angeordnet sind.
Das zweite Element 17 ist allgemein m-förmig im Querschnitt und nach unten geöffnet und besitzt zwei vordere und hintere Wandungen 26, die sich seitlich erstrecken, eine Trennwandung 27, die in dem Mittelbereich zwischen den beiden Wandungen 26 vorgesehen ist und sich als ein Trennmittel zur Unterteilung des Innenraums des Kältemittel-Einlass/Auslass-Tanks 2 in zwei vordere und hintere Räume erstreckt, und zwei allgemein kreisbogenförmige Verbindungswandungen 28, die nach oben gebeult sind und integral die Trennwandung 27 mit den entsprechenden vorderen und hinteren Wandungen 26 verbindet. Die hintere Wandung 26 und die Trennwandung 27 sind an ihren unteren Enden über die gesamte Länge des Elements 17 durch eine stromunterteilende Widerstandsplatte 29 verbunden. In der Widerstandsplatte 29 sind an einem hinteren Bereich außer an den linken und rechten Endbereichen der Platte in seitlicher Richtung längliche und in seitlicher Richtung mit einem Abstand angeordnete Durchgangsöffnungen 31A, 31B für den Durchtritt von Kältemittel ausgebildet. Die Trennwandung 27 hat ein unteres Ende, das nach unten über die unteren Enden der vorderen und hinteren Wandungen 26 vorsteht, und ist integral mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 27a versehen, die von der unteren Kante der Wan dung 27 nach unten vorstehen und in der seitlichen Richtung mit einem Abstand angeordnet und in die Durchgangsöffnungen 25 des ersten Elements 16 eingesetzt sind.
Die linke Kappe 18 ist an ihrem vorderen Bereich integral mit einem nach rechts gerichteten Vorsprung 32 versehen, der in den Einlass-Sammelbehälter 5 einzusetzen ist. Die Kappe 19 ist integral an ihrem hinteren Bereich mit einem oberen, nach rechts gerichteten Vorsprung 33, der in einen oberen Raum 6a des Auslass-Sammelbehälters 6 oberhalb der Widerstandsplatte 29 einzusetzen ist, und mit einem unteren nach rechts gerichteten Vorsprung 34, der unterhalb und beabstandet von dem Vorsprung 33 positioniert und in einen unteren Raum 6b des Sammelbehälters 6 unterhalb der Platte 29 einzusetzen ist, versehen. Die linke Kappe 18 hat eine Eingriffsnase 35, die nach rechts vorsteht und integral mit dieser an einem kreisbogenförmigen Bereich zwischen ihrer Oberkante und jeder der vorderen und hinteren Seitenkanten von ihr ausgebildet ist. Die linke Kappe 18 hat weiterhin eine Eingriffsnase 36, welche nach rechts vorsteht und integral mit dieser an jeder der vorderen und hinteren Bereiche seiner Unterkante ausgebildet ist. Die rechte Kappe 19 sind symmetrisch zu der linken Kappe 18. An der rechten Kappe 19 ist integral ein nach links gerichteter Vorsprung 37, der in den Einlass-Sammelbehälter 5 eingesetzt werden kann, ein oberer nach links gerichteter Vorsprung 38, der in den oberen Raum 6a des Auslass-Sammelbehälters 6 oberhalb der Widerstandsplatte 29 einsetzbar ist, und ein unterer nach links ge richteter Vorsprung 39, der in den unteren Raum 6b des Sammelbehälters 6 unterhalb der Widerstandsplatte 29 einsetzbar ist, und obere und untere Eingriffsnasen 41, 42 ausgebildet. Ein Kältemittel-Einlass 43 ist in der Bodenwandung des nach links gerichteten Vorsprungs 37 des vorderen Bereiches der rechten Kappe 19 ausgebildet. Ein Kältemittel-Auslass 44 ist in der Bodenwandung des oberen nach links gerichteten Vorsprung 38 von dem hinteren Bereich der rechten Kappe 19 ausgebildet.
Die Verbindungsplatte 21 hat integral mit ihr einen kurzen zylindrischen Kältemittel-Einlassbereich 45, der mit dem Einlass 43 der rechten Kappe 19 in Verbindung steht, und einen kurzen zylindrischen Kältemittel-Auslassbereich 46, der mit dem Auslass 44 der Kappe kommuniziert. Der Einlassbereich 45 ist etwas kleiner als der Auslassbereich 46 im Außendurchmesser. Ein verengter Endbereich des Kältemittel-Einlassrohrs 7 ist in den Kältemittel-Einlassbereich 45 der Verbindungsplatte 21 eingesetzt und an dieser festgelötet, und ein verengter Endbereich des Kältemittel-Auslassrohrs 8 ist in den Auslassbereich 46 derselben Platte eingesetzt und festgelötet. Obwohl es nicht gezeigt ist, ist ein Expansionsventil-Montageelement an den anderen Endbereichen des Einlassrohrs 7 und des Auslassrohrs 8 angebracht und darüber positioniert.
Die ersten und zweiten Elemente 16, 17 des Kältemittel-Einlass/Auslass-Tanks 2, die beiden Kappen 18, 19 und die Verbindungsplatte 21 werden in der folgenden Weise zusammengelötet. Die ersten und zweiten Elemente 16, 17 werden unter Verwendung der Lötmaterialschicht des ersten Elements 16 zusammengelötet, wobei die Vorsprünge 27a des zweiten Elements 17 durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen 25 des ersten Elements 16 in umgeschlagenem Eingriff mit diesem eingesetzt sind und die oberen Enden der vorderen und hinteren aufrechten Wandungen 22a des ersten Elements 16 dadurch mit den unteren Enden der vorderen und hinteren Wandungen 26 des zweiten Elements 17 in Eingriff stehen. Die beiden Kappen 18, 19 werden an den ersten und zweiten Elementen 16, 17 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Kappen 18, 19 festgelötet, wobei die Vorsprünge 32, 37 der vorderen Bereiche in den vorderen Raum innerhalb der beiden Elemente 16, 17 vor der Trennwandung 27 eingesetzt sind, die oberen Vorsprünge 33, 38 der hinteren Bereiche in den oberen Raum innerhalb der beiden Elemente 16, 17 hinter der Trennwandung 27 und oberhalb der Widerstandsplatte 29 eingesetzt sind, die unteren Vorsprünge 34, 39 der hinteren Bereiche in den unteren Raum hinter der Trennwandung 27 und unterhalb der Widerstandsplatte 29 eingesetzt sind, die oberen Eingriffsnasen 35, 41 mit den Verbindungswandungen 28 des zweiten Elements 17 in Eingriff stehen und die unteren Eingriffsnasen 36, 32 mit den gekrümmten Bereichen 22 des ersten Elements 16 in Eingriff stehen. Die Verbindungsplatte 21 wird an der rechten Kappe 19 unter Verwendung der Lötmaterialschicht der Kappe 19 festgelötet. Auf diese weise wird der Kältemittel-Einlass/Auslass-Tank 2 her gestellt. Der Bereich des zweiten Elements 17 vor der Trennwandung 27 dient als der Einlass-Sammelbehälter 2, und der Bereich des Elements 17 hinter der Trennwandung 27 als der Auslass-Sammelbehälter 6. Der Auslass-Sammelbehälter 6 wird durch die stromunterteilende Widerstandsplatte 29 in obere und untere Räume 6b unterteilt, die durch die Kältemittel-Durchgangsöffnungen 31A, 31B in Verbindung gehalten werden. Der Kältemittel-Auslass 44 der rechten Kappe 19 steht mit dem oberen Raum 6a des Auslass-Sammelbehälters 6 in Verbindung. Der Kältemittel-Einlassbereich 45 der Verbindungsplatte 21 steht mit dem Kältemittel-Einlass 43 in Verbindung, und der Kältemittel-Auslassbereich 46 von ihr kommuniziert mit dem Auslass 44.
Unter Bezugnahme auf die 3 und die 5 umfasst der Kältemittel-Wendetank 3 ein erstes plattenähnliches Element 48, das aus einem Aluminiumlötblech hergestellt ist, welches eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist und an dem die Wärmetauscherrohre 12 angebracht sind, ein zweites Element 49, das aus einem blanken Aluminium-Stranggussteil hergestellt ist und die Unterseite des ersten Elements 48 abdeckt, und Aluminiumkappen 51, die aus einem Aluminiumlötblech hergestellt sind, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, um die linken und rechten gegenüber liegenden Endöffnungen zu verschließen.
Der Kältemittel-Wendetank 3 hat eine Oberseite 3a, die in ihrer Gesamtheit im Querschnitt in der Form eines Kreisbogens derart ausgebildet ist, dass ihr Mittelbereich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung der höchste Bereich 52 ist, der zu den vorderen und hinteren Seiten allmählich absinkt. Der Tank 3 ist in seinen vorderen und hinteren gegenüber liegenden Seitenbereichen mit Nuten 53 versehen, die sich von den vorderen und hinteren gegenüber liegenden Seiten des höchsten Bereiches 52 der Oberseite 3a zu vorderen und hinteren gegenüber liegenden Seitenflächen 3b jeweils erstrecken und seitlich mit einem Abstand angeordnet sind.
Das erste Element 48 hat einen kreisbogenförmigen Querschnitt, der an seinem Mittelbereich in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung nach oben gebeult ist, und ist mit einer herabhängenden Wandung 48a versehen, die an jeder seiner vorderen und hinteren Seitenkanten integral mit ihm ausgebildet ist und sich über die gesamte Länge des Elements 48 erstreckt. Die Oberseite des ersten Elements 48 dient als die Oberseite 3a des Kältemittel-Wendetanks 3, und die andere Oberfläche der herabhängenden Wandung 48a als die vordere oder hintere Seitenfläche 3b des Tanks 3. Die Nuten 53 sind in jedem der vorderen und hinteren Seitenbereiche des ersten Elements 48 ausgebildet und erstrecken sich von dem höchsten Bereich 52 in dem Mittelbereich des Elements 48 in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung zu dem unteren Ende der herabhängenden Wandung 48a. In jedem der vorderen und hinteren Seitenbe reiche des ersten Elements 48 außer an dem höchsten Bereich 52 in seinem Mittelbereich sind Rohreinsetzschlitze 54, welche in der Vorne-Hinten-Richtung länglich sind, zwischen jeweils benachbarten Paaren von Nuten 53 ausgebildet. Jedes korrespondierende Paar von vorderen und hinteren Rohreinsetzschlitzen 54 befinden sich in Bezug auf die seitliche Richtung in derselben Position. Das erste Element 48 hat eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen 55, die in dem höchsten Bereich 52 ausgebildet und in seitlicher Richtung mit einem Abstand angeordnet sind. Die herabhängenden Wandungen 48a, die Nuten 53, die Rohreinsetzschlitze 54 und die Durchgangsöffnungen 55 des ersten Elements 48 werden gleichzeitig hergestellt, indem das Element 48 aus einem Aluminiumlötblech durch einen Pressvorgang hergestellt wird.
Das zweite Element 49 ist allgemein W-förmig im Querschnitt und nach oben geöffnet und umfasst zwei vordere und hintere Wandungen 56, die nach oben außen vorwärts und rückwärts jeweils gekrümmt sind und sich seitich erstrecken, eine vertikale Trennwandung 57, die in einem Mittelbereich zwischen den beiden Wandungen 56 vorgesehen ist, sich seitlich erstreckt und als ein Trennmittel zur Unterteilung des Innenraums des Kältemittel-Wendetanks 3 in zwei vordere und hintere Räume dient, und zwei Verbindungswandungen 58, welche integral die Trennwandung 57 mit den entsprechenden vorderen und hinteren Wandungen 56 an ihren unteren Enden verbindet. Die Trennwandung 57 hat ein oberes Endes, welches nach oben über die oberen Enden der vorderen und hinteren Wandungen 56 vorsteht, und ist mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen 57a versehen, die nach oben von ihrer Oberkante integral mit dieser vorstehen, welche seitlich mit einem Abstand angeordnet und in die entsprechenden Durchgangsöffnungen 55 in dem ersten Element 48 eingesetzt sind. Die Trennwandung 57 ist mit Ausschnitten 57b für den Durchtritt von Kältemittel versehen, welche in ihrer Oberkante zwischen jeweils benachbarten Paaren von Vorsprüngen 57a ausgebildet sind. Die Vorsprünge 57a und die Ausschnitte 57b werden hergestellt, indem bestimmte Bereiche der Trennwandung 57 weggeschnitten werden.
Das zweite Element 49 wird hergestellt, indem die vorderen und hinteren Wandungen 56, die Trennwandung 57 und die Verbindungswandungen 58 integral stranggepresst werden und die Trennwandung 57 geschnitten wird, um die Vorsprünge 57a und Ausschnitte 57b zu bilden.
Der vordere Bereich von jeder der Kappen 51 hat einen seitlich nach innen gerichteten Vorsprung 59, der an der seitlich inneren Seite und integral mit ihr ausgebildet ist und in den Einström-Sammelbehälter 9 einsetzbar ist. Der hintere Bereich der Kappe 51 hat einen seitlich nach innen gerichteten Vorsprung 62, der an der seitlich inneren Seite von ihr und integral mit ihr ausgebildet ist und in den Ausström-Sammelbehälter 11 einsetzbar ist. Jede Kappe 51 ist integral mit einem kreisbogenförmigen Bereich zwischen ihrer Unterkante und jeder ihrer vorderen und hinteren Seitenkanten mit einer Eingriffsnase 62, welche seitlich nach innen vorsteht, versehen und hat weiterhin eine Mehrzahl von Eingriffsnasen 63, die mit einem Abstand in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind und an ihrer Oberkante integral mit dieser ausgebildet sind und seitlich nach innen vorstehen.
Die ersten und zweiten Elemente 48, 49 des Wendetanks 3 und die beiden Kappen 51 von diesem werden in der folgenden Weise zusammengelötet. Die ersten und zweiten Elemente 48, 49 werden unter Verwendung der Lötmaterialschicht des ersten Elements 48 zusammengelötet, wobei die Vorsprünge 47a des zweiten Elements 49 in die entsprechenden Öffnungen 55 in umschlagendem Eingriff eingesetzt sind und wobei die unteren Enden der vorderen und hinteren herabhängenden Wandungen 48a des ersten Elements 48 mit den oberen Enden der vorderen und hinteren Wandungen 56 des zweiten Elements 49 in Eingriff stehen. Die beiden Kappen 51 werden an den ersten und zweiten Elementen 48, 49 unter Verwendung der Lötmaterialschichten der Kappen 51 festgelötet, wobei die vorderen Vorsprünge 59 in den Raum, welcher durch die beiden Elemente 48, 49 definiert ist und vor der Trennwandung 57 positioniert ist, eingesetzt sind, die hinteren Vorsprünge 61 in den Raum eingesetzt sind, welcher durch die beiden Elemente 48, 49 definiert und hinter der Trennwandung 57 positioniert ist, die oberen Eingriffsnasen 63 mit dem ersten Element 48 in Eingriff stehen und die unteren Eingriffsnasen 62 mit den vorderen und hinteren Wandungen 56 des zweiten Elements 49 in Eingriff stehen. Auf diese Weise wird der Kältemittel-Wendetank 3 gebildet. Der Bereich des zweiten Elements 49 vor der Trennwandung 57 dient als der Einström-Sammelbehälter 9, und der Bereich von ihm als der Ausström-Sammelbehälter 11. Die oberen Endöffnungen der Ausschnitte 57b in der Trennwandung 57 des zweiten Elements 49 werden mit dem ersten Element 48 verschlossen, wodurch Kältemittel-Durchtrittsöffnungen 64 gebildet werden.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 sind die Wärmetauschrohre 12 der vorderen und hinteren Rohrgruppen 13 flach, als Aluminium-Stranggussteile hergestellt und seitlich angeordnet, wobei ihre Breitenrichtung nach vorne oder nach hinten weist. Jedes der Rohre 12 ist an seiner Innenseite mit einer Mehrzahl von Kältemittelkanälen 12a versehen, die parallel angeordnet sind und sich in der Längsrichtung des Rohrs erstrecken. Das Rohr 12 hat vordere und hintere gegenüber liegende Endflächen, von denen jede im Querschnitt betrachtet in der Form eines Segmentes einer zylindrischen Fläche ist, welche an seinem Mittelbereich in Bezug auf die seitliche Breitenrichtung davon, d.h. in der Richtung der Höhe des Rohrs nach außen gebeult ist. Die Wärmetauscherrohre 12 haben obere Endbereiche, die durch die Schlitze 23 in dem ersten Element 16 des Kältemittel-Einlass/Auslass-Tanks 2 eingesetzt und an dem ersten Element 16 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Elements 16 festgelötet sind. Die Rohre 12 haben untere Endbereiche, die durch die Schlitze 54 in dem ersten Element 48 des Kältemittel-Wendetanks 3 eingesetzt sind und an dem ersten Element 48 unter Verwendung der Lötmaterialschicht des Elements 48 festgelötet sind.
Vorzugsweise hat das Wärmetauschrohr 12 eine Höhe h, d.h. eine Dicke in der seitlichen Richtung (siehe 7) von 0,75 bis 1,5 mm, eine Breite in der Vorne-Hinten-Richtung von 12 bis 18 mm, hat die Umfangswandung von ihm eine Wanddicke von 0,175 bis 0,275 mm, haben die Trennwandungen, welche die Kältemittelkanäle 12a voneinander trennen, eine Dicke von 0,175 bis 0,275 mm, ist die Teilung der Trennwandungen 0,5 bis 3 mm, und beträgt der Krümmungsradius der gegenüber liegenden vorderen und hinteren Endflächen 0,35 bis 0,75 mm.
Anstelle des Wärmetauschrohrs 12 aus einem Aluminium-Stranggussteil kann ein durch elektrisches Widerstandsschweißen hergestelltes Rohr aus Aluminium verwendet werden, indem eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen gebildet werden, in welchem innere Rippen in das Rohr eingesetzt werden. Ebenfalls verwendet werden kann ein Rohr, das aus einer Platte, die aus einem Aluminiumlötblech, welches eine Aluminiumlötschicht auf einer seiner Oberflächen aufweist, durch einen Walzvorgang hergestellt ist und die zwei flache Wand formende Bereiche, die durch einen Verbindungsbereich miteinander verbunden sind, einen Seitenwand bildenden Bereich, welcher an jedem flachen Wand bildenden Bereich integral mit diesem ausgebildet ist und von einer Seitenkante von diesem gegenüber dem Verbin dungsbereich vorsteht, und eine Mehrzahl von Trennwandung bildenden Bereichen, die von jedem flachen Wand bildenden Bereich integral mit diesem vorstehen und in der Breitenrichtung davon mit einem Abstand angeordnet sind, aufweist, hergestellt wird in dem die Platte in die Form einer Haarnadel an dem Verbindungsbereich gebogen wird und die Seitenwand bildenden Bereiche in anliegender Beziehung aneinander gelötet werden, um Trennwandungen durch die Trennwandung bildenden Bereiche auszubilden.
Die gewellte Rippe 14 wird aus einem Aluminiumlötblech, das eine Aluminiumlötschicht an seinen gegenüber liegenden Seiten aufweist, hergestellt, indem das Blech in eine gewellte Form umgeformt wird. Die Rippe umfasst Gipfelbereiche, Talbereiche und allgemein horizontale Verbindungsbereiche 14a, die jeweils den Gipfelbereich und den Talbereich miteinander verbinden. Der Verbindungsbereich 14a hat eine Mehrzahl von Aufsätzen 65, die parallel zueinander mit einem Abstand in der Vorne-Hinten-Richtung angeordnet sind. Die gewellten Rippen 14 werden gemeinsam für die vorderen und hinteren Rohrgruppen 13 verwendet. Die gewellte Rippe 14 hat eine vordere Kante, welche nach vorne (nach vorne außen) über die vordere Endfläche des Wärmetauscherrohrs 12 der ersten Rohrgruppe 13 vorsteht, und eine hintere Kante, die nach hinten (nach hinten außen) über die hintere Endfläche des Wärmetauschrohrs 12 der hinteren Rohrgruppe 13 vorsteht. Diese vorstehenden Bereiche sind mit 14b angedeutet. In diesem Fall wird ein Hinterschneidungsbereich 66 zwischen der vorderen Endflä che des Wärmetauschrohrs 12 der vorderen Rohrgruppe 13 und dem vorderen vorspringenden Bereich 14b der gewellten Rippe 14 wie auch zwischen der hinteren Endfläche des Wärmetauschrohrs 12 der hinteren Rohrgruppe 13 und dem hinteren vorstehenden Bereich 14b der Rippe 14 gebildet. Das Kondensationswasser, welches an der Oberfläche der gewellten Rippe 14 erzeugt wird, fließt angezogen zu dem Hinterschneidungsbereich 66 durch Oberflächenspannung und strömt anschließend entlang des Hinterschneidungsbereiches 66 und entlang der Oberfläche des Rohrs 12. Dies entwässert die Oberfläche der Rippe 14 von dem Kondensationswasser mit einer verbesserten Effizienz, wodurch verhindert wird, dass das Wasser sich verstreut oder gefriert, um eine Beeinträchtigung der Wärmetauscheffizienz vorzubeugen. Durch die Luft, welche durch die Luftdurchtrittsspalte zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wäremtauschrohren 12 strömt, strömt das Kondensationswasser, welches an den Oberflächen der Rippen 14 erzeugt wird, weich stromabwärts bezüglich der Strömungsrichtung der Luft, d.h. zur Vorderseite hin, so dass nur die vorderen Kanten der Rippen 14 über die vorderen Endflächen der Rohre 12 der vorderen Gruppe 13 vorstehen und die hinteren Kanten der Rippen 14 nicht nach hinten über die hinteren Endflächen der Rohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 vorstehen zu brauchen. Beispielsweise können die hinteren Kanten der Rippen innerhalb derselben vertikalen Ebene wie die Mittelbereiche in Bezug auf die Links-Rechts-Richtung der hinteren Endflächen der Rohre 12 positioniert sein. Wenn die hinteren Kanten der gewellten Rippen 14 vor den hinteren Endflächen der Rohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 positioniert sind, kann möglicherweise Kondensationswasser an den Oberflächen der Rohrbereiche, wo Rippen 14 nicht positioniert sind, gefrieren.
Unter Bezugnahme auf die 8 wird angenommen, dass das Vorsprungsmaß der gewellten Rippe 14 über das Wärmetauschrohr 12 X mm beträgt, und dass das Wärmetauscherrohr 12 in der Richtung von links nach rechts, d.h. in der Höhe eine Dicke von Y mm besitzt. Es ist dann gewünscht, dass das Vorsprungsmaß X und die Rohrhöhe Y die Beziehung 0,11 Y ≤ X ≤ 1,0 Y und insbesondere 0,3 Y ≤ X ≤ 0,8 Y haben. wenn X < 0,11 Y und wenn X > 1,0 Y ist, dann besteht die Wahrscheinlichkeit, dass die Oberfläche der gewellten Rippe 14 nicht effizient von dem Kondensationswasser entwässert wird. Der Aufsatz 65, welcher an dem Ende der Rippe 14 positioniert ist, die den vorstehenden Bereich 14b hat, ist innerhalb der Endfläche des Wärmetauschrohrs 12 in Bezug auf die Vorne-Hinten-Richtung positioniert, und der Abstand Z zwischen dem Aufsatz 65 und der Endfläche des Rohrs 12 beträgt vorzugsweise bis zu 1 mm.
Es ist gewünscht, dass die gewellte Rippe 14 eine Rippenhöhe H, welche der direkte Abstand von dem Gipfelbereich zu dem Talbereich ist, von 7,0 mm bis 10 mm, und eine Rippenteilung P, welches die Teilung der Verbindungsbereiche 14a ist, von 1,3 bis 1,7 mm besitzt. Während die Gipfelbereiche und die Talbereiche der gewellten Rippe jeweils einen flachen Bereich besitzen, der an dem Wärmetauschrohr 12 in engem Kontakt mit diesem festgelötet ist, und einen abgerundeten Bereich, der an jeder der gegenüber liegenden Seiten des flachen Bereiches und integral mit dem Verbindungsbereich 14a vorgesehen ist, besitzt, beträgt der Krümmungsradius R des abgerundeten Bereiches vorzugsweise 0,7 mm (siehe 7). Anstelle einer gewellten Rippe, die sowohl für die vordere, als auch für die hintere Rohrgruppe 13 gemeinsam dient, kann eine gewellte Rippe zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauschrohren 12 von jeder Rohrgruppe 13 vorgesehen sein. In diesem Fall ist wenigstens die vordere Kante der gewellten Rippe 14, welche zwischen jedem benachbarten Paar von Wärmetauschrohren 12 in jeder Rohrgruppe 13 angeordnet ist, so positioniert, dass sie nach vorne außen von einem Paar von Rohren 12 vorsteht.
Die bevorzugte Beziehung von 0,11 Y ≤ X ≤ 1,0 Y zwischen dem Vorsprungsmaß X mm und der Rohrhöhe Y mm wird durch das folgende Experiment, welches wir durchführten, substantiiert. Der verwendete Verdampfer hat Wärmetauschrohre 12, welche 1,4 mm in der Höhe h und 17 mm in der Breite maßen, und gewellte Rippen 14, welche 8 mm in der Höhe H und 1,5 mm in der Teilung P maßen. Der Verdampfer wurde in Bezug auf den Widerstand gegen den Durchtritt von Luft durch ihn getestet, während die thermische Leistung durch ein Verfahren gemäß JIS D1618 gemessen wurde, um die Beziehung zwischen dem Vorsprungsmaß der gewellten Rippe 14 über das Wärmetauschrohr 12 und dem Luftdurchgangswider stand zu bestimmen. Ein erhöhter Luftdurchtrittswiderstand bedeutet eine ineffiziente Abführung von Kondensationswasser, welches an den Oberflächen der Rippen 14 erzeugt wird. Die 9 zeigt das Ergebnis. Der Graph von der 9 zeigt die Luftdurchtritts-Widerstandswerte in Prozenten relativ zu einem Referenzwert des Widerstandes, der als 100 angenommen wird, wenn das Vorsprungsmaß 0 ist. Der Graph von 9 zeigt, dass ein Luftdurchtrittswiderstand von nicht höher als 98%, was zu einer effizienten Wasserabfuhr führen wird, erhältlich ist, wenn das Vorsprungsmaß wenigstens 0,154 mm bis zu 1,4 mm beträgt. In diesem Fall werden die Rippen von Kondensationswasser entwässert, um zu einem verringerten Luftdurchtrittswiderstand zu führen. Da die Rohrhöhe 1,4 mm beträgt, haben wir herausgefunden, dass der Luftdurchtrittswiderstand nicht höher als 98% ist, wenn das Vorsprungsmaß X mm der gewellten Rippe 14 über das Wärmetauschrohr 12 und die Höhe des Wärmetauschrohrs 12 Y mm, welches die Dicke in der Links-Rechts-Richtung ist, die Beziehung 0,11Y ≤ X ≤ 1,0 Y haben. Der Graph von der 9 zeigt weiterhin, dass das Vorsprungsmaß X mm und die Rohrhöhe Y mm bevorzugt die Beziehung 0,3Y ≤ X ≤ 0,8 Y haben. So ist das Vorsprungsmaß X vorzugsweise 0,5 Y.
Der Verdampfer 1 wird hergestellt, indem die Komponenten außer das Kältemittel-Einlassrohr 7 und das Kältemittel-Auslassrohr 8 in Kombination zusammengeheftet werden und die geheftete Anordnung kollektiv gelötet wird.
Zusammen mit einem Kompressor und einem Kondensator bildet der Verdampfer 1 einen Kältekreislauf, in welchem Chlor-Fluor-Kohlenwasserstoff-Kältemittel verwendet wird. Der Kreislauf wird in Fahrzeugen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen zur Verwendung als eine Klimaanlage verwendet.
Bei dem beschriebenen Verdampfer 1 tritt ein zweischichtiges Kältemittel in Dampf-Flüssigkeit-Gemisch-Phase, das durch einen Kompressor, einen Kondensator und ein Expansionsventil strömt, in den Kältemittel-Einlass-Sammelbehälter 5 des Einlass/Auslass-Tanks 2 über das Kältemittel-Einlassrohr 7, den Kältemittel-Einlassbereich 45 der Verbindungsplatte 21 und den Kältemittel-Einlass 43 der rechten Kappe 19 ein und strömt unterteilt in die Kältemittelkanäle 12a von allen Wärmetauschrohren 12 der vorderen Rohrgruppe 13.
Das Kältemittel, welches in die Kanäle 12a von allen Wärmetauschrohren 12 strömt, strömt die Kanäle 12 nach unten und dringt in den Kältemittel-Einström-Sammelbehälter 9 des Kältemittel-Wendetanks 3 ein. Das Kältemittel in dem Sammelbehälter 9 strömt durch die Kältemittel-Durchtrittsöffnungen 66 der Trennwandung 59 in den Kältemittel-Auslass-Sammelbehälter 14.
Das Kältemittel, welches in den Ausström-Sammelbehälter 11 strömt, fließt unterteilt in die Kältemittelkanäle 12a von allen Wärmetauschrohren 12 der hinteren Rohrgruppe 13, ändert seine Richtung und durchströmt nach oben die Kanäle 12a in den unteren Raum 6b des Auslass-Sammelbehälters 6. Der widerstand, welcher dem Kältemittelstrom durch die den Strom unterteilende Widerstandsplatte 29 entgegengesetzt wird, ermöglicht es dem Kältemittel, gleichförmig von dem Ausström-Sammelbehälter 11 in alle Wärmetauschrohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 zu strömen und bewirkt auch, dass das Kältemittel von dem Einlass-Sammelbehälter 5 in alle Rohre 12 der vorderen Rohrgruppe 13 gleichförmig strömt. Als ein Ergebnis strömt das Kältemittel durch alle Wärmetauschrohre 12 der beiden Rohrgruppen 13 in gleichförmigen Mengen.
Anschließend strömt das Kältemittel durch die Kältemittel-Durchgangsöffnungen 31A, 31B der Widerstandsplatte 29 in den oberen Raum 6a des Auslass-Sammelbehälters 6 und strömt aus dem Verdampfer über den Kältemittel-Auslass der rechten Kappe 19, den Auslassbereich 46 der Verbindungsplatte 21 und das Auslassrohr 8. Während es durch die Kältemittelkanäle 12 der Wärmetauschrohre 12 der vorderen Rohrgruppe 13 und die Kältemittelkanäle 12a der Wärmetauschrohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 strömt, wird das Kältemittel einem Wärmetausch mit der Luft, welche durch die Luftdurchtrittsspalte in Richtung des Pfeils X, welcher in der 1 gezeigt ist, strömt, unterworfen und strömt aus dem Verdampfer in Dampfphase.
Dabei wird an den Oberflächen der gewellten Rippen 14 aufgrund von Kondensation Wasser erzeugt. Das Kondensati onswasser strömt durch die Hinterschneidungsbereiche 66 angezogen zwischen die vorderen Endflächen der Wärmetauschrohre 12 der vorderen Rohrgruppe 13 und die nach vorne vorstehenden Bereiche 14b der Rippen 14 und zwischen die hinteren Endflächen der Wärmetauschrohre 12 der hinteren Rohrgruppe 13 und die nach hinten vorstehenden Bereiche 13b der Rippen 14 und strömt anschließend entlang der Hinterschneidungsbereiche 66 und entlang der Endflächen der Rohre 12 auf die Oberseiten 3a des Wendetanks 3. Das Wasser an der Tankoberseite 3a tritt in die Nuten 43 aufgrund eines Kapillareffekts ein, strömt durch die Nuten 53 und fällt unter den Wendetank 3 von den vorderen und hinteren Enden der Nuten 43. Auf diese Weise wird verhindert, dass sich eine große Menge von Kondensationswasser zwischen der Wendetankoberseite 3a und den oberen Enden der gewellten Rippen 14 bildet und gefriert, wodurch einer Beeinträchtigung der Wärmetauschleistung vorgebeugt wird.
Die 10 zeigt eine andere Ausführungsform eines Verdampfers.
In dem Fall der Ausführungsform, welche in der 10 gezeigt ist, stehen die hinteren Kanten der gewellten Rippen 14 nicht nach hinten über die hinteren Endflächen der Wärmetauschrohre 12 der hinteren Rohrgruppe vor, sondern sind innerhalb derselben vertikalen Ebene wie die Mittelbereiche in Bezug auf die Links-Rechts-Richtung der hinteren Endflächen der Rohre 12 positioniert. Die Aus führungsform hat ansonsten denselben Aufbau wie die zuvor beschriebene Ausführungsform, und gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Da die hintere Endfläche von jedem Wärmetauschrohr 12 in der Form eines Segments einer zylindrischen Fläche vorliegt, bedeutet die Positionierung der hinteren Kante der Rippe 14 in derselben vertikalen Ebene wie der Mittelbereich – in Bezug auf die Links-Rechts-Richtung – der hinteren Endfläche 12 des Rohrs, dass der Bereich der hinteren Endfläche des Rohrs 12, welcher zu der hintersten Position vorsteht, in derselben vertikalen Ebene wie die hintere Kante der Rippe 14 positioniert ist.
In dem Fall von dieser Ausführungsform erlaubt die Luft, welche durch die Luftdurchtrittsspalte zwischen jedem benachbarten Paar von Rohren 12 durchtritt, es dem Kondensationswasser, welches an der Oberfläche der Rippe 14 in dem Spalt erzeugt wird, weich in Bezug auf die Luftströmungsrichtung stromabwärts, d.h. zu der Vorderseite, zu strömen, so dass die Wasserabführeffizienz nicht wesentlich durch die hintere Kante der Rippe 14, welche nicht nach hinten über die hinteren Endflächen der Rohre 12 in der hinteren Gruppe 13 neben der Rippe vorsteht, beeinflusst wird. Wenn jedoch die hintere Kante der Rippe 14 vor den hinteren Endfläche der Rohre 12 in der hinteren Gruppe 13 positioniert ist, besteht die Möglichkeit, das Kondensationswasser an den Bereichen der Rohre 12, wo die Rippe 14 nicht positioniert ist, gefriert.
Die 11 zeigt modifizierte Wärmetauschrohre.
In dem Fall des Wärmetauschrohrs 12, welches in der 11(a) gezeigt ist, haben die gewellten Rippen 14 Bereiche, welche über die entsprechenden vorderen und hinteren Endflächen des Wärmetauschrohrs 12, welche jeweils in der Form einer flachen Fläche vorhanden sind, unter einem rechten Winkel zu jeder der linken und rechten gegenüberliegenden Seitenflächen des Rohrs vorstehen.
In dem Fall des Wärmetauschrohrs 12, welches in der 11(b) gezeigt ist, haben die Rippen 14 Vorsprünge, die über die jeweils vorderen und hinteren Endflächen des Wärmetauschrohrs 12, welche jeweils in der Form einer flachen Fläche vorstehen, und die Übergänge der flachen Fläche und der linken und rechten Seitenflächen des Rohrs sind abgerundet.
Eine Gruppe 13 von Wärmetauschrohren ist zwischen dem Einlass-Sammelbehälter 5 und dem Einström-Sammelbeälter 9 der beiden Tanks 2, 3 sowie zwischen dem Auslass-Sammelbehälter 6 und dem Ausström-Sammelbehälter 11 davon gemäß den Verdampfern der beiden vorherigen Ausführungsformen vorgesehen, wobei diese Anordnung jedoch nicht beschränkend ist; eine oder wenigstens zwei Gruppen 13 von Wärmetauschrohren können zwischen dem Einlass-Sammelbehälter 5 und dem Einström-Sammelbehälter 9 der beiden Tanks 2, 3 sowie zwischen dem Auslass-Sammelbehälter 6 und dem Ausström-Sammelbehälter 11 davon vorgesehen sein.
Der Wendetank kann alternativ unterhalb des Einlass-Auslass-Tanks positioniert sein.
Weiterhin ist bei den Verdampfern der beiden beschriebenen Ausführungsformen der Wendetank 3 mit Nuten 53 versehen, die zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren 12 vorgesehen sind, um eine verbesserte wasserablaufeffizienz zu erreichen, wobei diese Anordnung jedoch nicht einschränkend ist; Nuten können in entsprechender Beziehung mit den jeweiligen Wärmetauschrohren 12 positioniert ausgebildet sein, um eine verbesserte Wasserablaufeffizienz zu erreichen. In diesem Fall ist der Wendetank 3 in seiner Oberseite 3a zu vorderen und hinteren Seitenflächen 3b mit Nuten versehen, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie sich von dem vorderen oder hinteren äußeren Ende von jedem Rohreinsetzschlitz 54 erstrecken, um einen Wasserablauf von dem Tank 3 mit einer höheren Effizienz zu gestalten.
Der Verdampfer der Erfindung wird auch in überkritischen Kältekreisläufen verwendet, welche einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, ein Expansionsventil, welches als eine Druckreduziervorrichtung dient, einem Speicher, der als eine Dampf/Flüssigkeits-Trennvorrichtung dient, und einen Zwischenwärmetauscher, um das Kältemittel, welches aus dem Gaskühler strömt, und das Kältemittel, welches aus dem Verdampfer strömt, einem Wärmetausch zu unterwerfen, aufweisen, und worin CO₂ oder ein anderes überkritisches Kältemittel verwendet wird, um als der Verdampfer des Kreislaufes zu dienen. Ein solcher überkritischer Kältekreislauf ist in Fahrzeugen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, als eine Klimaanlage installiert.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Der Verdampfer der Erfindung ist beispielsweise für die Verwendung in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen geeignet, welches Kältekreisläufe sind, die in Kraftfahrzeugen zu installieren sind.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verdampfer 1 mit einer Mehrzahl von flachen Wärmetauschrohren 12, die in einer Links-Rechts-Richtung mit einem Abstand angeordnet sind, wobei die Breitenrichtung von ihnen nach vorne oder nach hinten weist, und Rippen 14, welche zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren 12 angeordnet sind. Die Rippen 14 weisen vordere Kanten auf, welche nach vorne über die Wärmetauschrohre 12 vorstehen. Unter der Annahme, dass das Vorsprungsmaß der Rippen 14 über die Wärmetauschrohre 12 X mm beträgt, und dass die Wärmetauschrohre eine Dicke von Y mm in der Links-Rechts-Richtung besitzen, d.h. eine Höhe, X und Y die Beziehung 0,11Y ≤ X ≤ 1,0Y aufweisen. Die Oberflächen der Rippen 14 können effektiv von Kondensationswasser befreit werden.

Claims

Ein Verdampfer mit einer Mehrzahl von flachen Wärmetauschrohren, die in einer Links-Rechts-Richtung mit einem Abstand angeordnet sind, wobei die Breitenrichtung von ihnen nach vorne oder nach hinten weist, und Rippen, welche zwischen jeweils benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren angeordnet sind, wobei wenigstens die vorderen Kanten der Rippen vorwärts nach außen über die Wärmetauschrohre überstehen.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin nur die vorderen Kanten der Rippen nach vorne über die Wärmetauschrohre vorstehen.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin unter der Annahme, dass das Vorsprungsmaß der Rippen über die Wärmetauschrohre X mm beträgt, und dass die Wärmetauschrohre eine Dicke in der Links-Rechts-Richtung, d.h. eine Höhe von Y mm besitzen, X und Y die Beziehung 0,11Y ≤ X ≤ 1,0Y aufweisen.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin unter der Annahme, dass das Vorsprungsmaß der Rippen über die Wärmetauschrohre X mm beträgt, und dass die Wärmetauschrohre eine Dicke in der Links-Rechts-Richtung, d.h. eine Höhe von Y mm besitzen, X und Y die Beziehung 0,3Y ≤ X ≤ 0,8Y aufweisen.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, die Wärmetauschrohre jeweils eine Endfläche in der Form eines Segments einer zylindrischen Fläche besitzen, welche an einem Mittelbereich von ihr in Bezug auf die Höhenrichtung des Rohrs im Querschnitt nach außen gebeult sind.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, die Wärmetauschrohre ein flache Endfläche unter einem rechten Winkel in Bezug auf die linken und rechten gegenüber liegenden Seitenflächen des Rohrs aufweisen.
Ein Verdampfer nach Anspruch 6, worin an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, die Endfläche des Wärmetauschrohrs einen abgerundeten Übergang zu den linken und rechten gegenüber liegenden Seitenflächen von diesen aufweist.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin jede der Rippen die Form einer gewellten Rippe besitzt, welche einen Gipfelbereich, einen Talbereich und einen Verbindungsbereich, welcher den Gipfelbereich und den Talbereich verbindet, aufweist, wobei der Verbindungsbereich eine Mehrzahl von Aufsätzen aufweist, die parallel in der Luftdurchtrittsrichtung angeordnet sind, und der Aufsatz, welcher in einem Endbereich der Rip pe neben der vorstehenden Kante von dieser innerhalb eines Endes des Wärmetauschrohrs in Bezug auf eine Vorne-Hinten-Richtung an einer Seite des Verdampfers, wo die Rippen vorstehen, positioniert ist.
Ein Verdampfer nach Anspruch 8, worin der Aufsatz, welcher in dem Rippenendbereich neben der vorstehenden Kante positioniert ist, sich in einem Abstand von bis zu 1 mm von dem Ende des Wärmetauschrohrs an der Seite, wo die Rippe vorsteht, befindet.
Ein Verdampfer nach Anspruch 8, wobei der gerade Abstand zwischen dem Gipelbereich und dem Talbereich, d.h. die Höhe der Rippen 7,0 mm bis 10,0 mm beträgt und die Teilung der Verbindungsbereiche, d.h. die Teilung 1,3 bis 1,8 mm beträgt.
Ein Verdampfer nach Anspruch 8, worin der Gipfelbereich und der Talbereich der gewellten Rippe jeweils einen flachen Bereich und einen abgerundeten Bereich aufweist, der an jeder der gegenüber liegenden Seiten des flachen Bereichs vorgesehen und integral mit dem Verbindungsbereich ausgebildet ist, und der abgerundete Bereiche einen Krümmungsradius von bis zu 0,7 mm besitzt.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin die Wärmetauschrohre eine Höhe, d.h. eine Dicke von 0,75 bis 1,5 mm besitzen.
Ein Verdampfer nach Anspruch 1, worin die Wärmetauschrohre, welche in der Links-Rechts-Richtung mit einem Abstand angeordnet sind, in Gruppen in der Form von einer Mehrzahl von Reihen, die in der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung angeordnet sind, vorgesehen sind, und die Rippen, welche zwischen benachbarten Paaren von Wärmetauschrohren vorgesehen sind, die gleiche Ausdehnung wie die Rohrgruppen besitzen.
Ein Verdampfer nach Anspruch 13, welcher einen Kältemittel-Einlass-Sammelbehälter, welcher an der Vorderseite von einem Ende von jedem der Wärmetauschrohre angeordnet ist und an dem die Gruppe von Wärmetauschrohren in der Form von wenigstens einer Reihe befestigt ist, einen Kältemittel-Auslass-Sammelbehälter, der an der Rückseite des Einlass-Sammelbehälters angeordnet und an einem Ende von jedem Wärmetauschrohr positioniert ist, wobei an dem Auslass-Sammelbehälter die verbleibenden Wärmetauschrohre angebracht sind, einen ersten Zwischen-Sammelbehälter, der zu dem anderen Ende von jedem Wärmetauschrohr angeordnet ist und an dem die Wärmetauschrohre, welche an dem Einlass-Sammelbehälter befestigt sind, befestigt sind, und einen zweiten Zwischen-Sammelbehälter, der an der Rückseite des ersten Zwischen-Sammelbehälters angeordnet ist und zu dem anderen Ende von jedem Wärmetauschrohr positioniert ist, wobei an dem zweiten Zwischen-Sammelbehälter die Wärmetauschrohre ange bracht sind, welche an dem Auslass-Sammelbehälter angebracht sind, und wobei die beiden Zwischen-Sammelbehälter miteinander in Verbindung gehalten werden.
Ein Kältekreislauf mit einem Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer nach einem der Ansprüche 1 bis 14 aufweist.
Ein Fahrzeug, in welchem ein Kältekreislauf nach Anspruch 15 als eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage installiert ist.