DE112005003260T5

DE112005003260T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112005003260T5
Application number: DE112005003260T
Authority: DE
Inventors: Koichiro Oyama Take; Shigeharu Oyama Ichiyanagi
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2008-01-03
Also published as: WO2006068262A1

Abstract

Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Flachrohren, die zwischen den zwei Sammelbehältern in vorgegebenen Intervallen entlang der Längsrichtung der Sammelbehälter angeordnet sind und die jeweils gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältern verbunden sind, wobei alle Flachrohre auf zwei Durchflüsse verteilt sind, die jeweils aus einer Mehrzahl von Flachrohren bestehen, welche kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind; und jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,45 bis 0,55 aufweist, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird.

Description

VERWEIS AUF ANDERE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist eine Anmeldung, welche unter 35 U.S.C. § 111(a) eingereicht wurde und die gemäß 35 U.S.C. § 199(e)(1) den Vorteil des Einreichungsdatums der vorläufigen Anmeldung Nr. 60/640,063 , die am 30. Dezember 2004 gemäß 35 U.S.C. § 111(b) eingereicht wurde, beansprucht.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher und genauer einen Wärmetauscher, der als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes, in welchem ein überkritisches Kältemittel wie CO₂ verwendet wird und in dem der Druck des Kältemittels auf einer Hochdruckseite gleich oder größer als der kritische Druck des Kältemittels ist, einsetzbar ist.
Hier und in den angefügten Ansprüchen umfasst der Begriff „Aluminium" Aluminiumlegierungen zusätzlich zu reinem Aluminium. Des weiteren bezieht sich hier und in den angefügten Ansprüchen der Begriff „überkritischer Kältekreislauf" auf einen Kältekreislauf, in dem der Druck des Kältemittels auf einer Hochdruckseite den kritischen Druck überschreitet und in ein überkritisches Stadium eintritt, und der Begriff „überkritisches Kältemittel" bezieht sich auf ein Kältemittel, das in dem überkritischen Kältekreislauf genutzt wird.
STAND DER TECHNIK
Ein bekannter konventioneller Wärmetauscher eines überkritischen Kältekreislaufs, in dem ein überkritisches Kältemittel wie CO₂ benutzt wird, beinhaltet z.B. ein Paar von Sammelbehältern, die voneinander beabstandet und parallel zueinander angeordnet sind; eine Mehrzahl von Flachrohren aus Aluminium, die parallel zwischen den zwei Sammelbehältern angeordnet sind und die jeweils gegenüber liegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältern verbunden sind; gewellte Kühlrippen aus Aluminium, die in korrespondierenden Luftdurchlassspalten zwischen benachbarten Flachrohren angeordnet sind; einen Kältemittel-Einlass, der mit einem oberen Endbereich von einer Umfangswand eines ersten Sammelbehälters verbunden ist; einen Kältemittel-Auslass, der mit einem unteren Endbereich von einer Umfangswand eines zweiten Sammelbehälters verbunden ist; eine erste Trennungswand, die in dem Inneren des ersten Sammelbehälters an einer vertikalen Zwischenposition vorgesehen ist; und eine zweite Trennungswand, die in dem Inneren des zweiten Sammelbehälters an einer Position vorgesehen ist, die sich unterhalb einer vertikalen Zwischenposition des zweiten Sammelbehälters befindet. Alle Flachrohre sind auf eine Rohrgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren besteht, die oberhalb der ersten Trennungswand angeordnet sind, eine Rohrgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren besteht, die zwischen der ersten und der zweiten Trennungswand angeordnet sind, und eine Rohrgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren besteht, die unterhalb der zweiten Trennungswand angeordnet sind, verteilt, wodurch sie in erste bis dritte Durchflüsse (Kältemittelkanalgruppen) aufgeteilt werden. Innerhalb jedes Durchflusses strömt das Kältemittel in derselben Richtung durch die Flachrohre, die den Durchfluss bilden. Zwei benachbarte Durchflüsse unterscheiden sich in der Strömungsrichtung des Kältemittels, das durch die Flachrohre davon fließt. Die Anzahl von Flachrohren wird der Reihe nach von dem ersten Durchfluss zu dem dritten Durchfluss reduziert. Im Verlauf eines Flusses von einem Einströmen in den Kältemittel-Einlass zu einem Ausströmen aus dem Kältemittel-Auslass strömt das Kältemittel in dem Wärmetauscher in einer schlängelnden Weise auf der Basis der Durchflüsse (Verweis auf z.B. japanisches Patent Nr. 3313086 ).
Der Wärmetauscher, der in dem Patent beschrieben ist, stellt ein gewisses Maß an Wärmeabstrahlungsleistung zur Verfügung. Verschiedene Studien, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, haben jedoch gezeigt haben, dass eine weitere Verbesserung der Wärmeabstrahlungsleistung und eine Reduktion von Größe und Gewicht aufgrund der verbesserten Wärmeabstrahlungs leistung des Wärmetauschers, der in dem Patent beschrieben ist, aus den unten beschriebenen Gründen nicht erwartet werden kann.
In dem Fall eines Gaskühlers eines überkritischen Kältekreislaufs, der ein überkritisches Kühlmittel wie CO₂ verwendet, ist eine Kondensation des Kältemittels nicht umfasst. Damit wird, wenn die Anzahl der Flachrohre, die einen Durchfluss bilden, der Reihe nach von einem einlassseitigen Durchfluss zu einem auslassseitigen Durchfluss reduziert wird, ein Druckverlust, der in den Kältemittelkanälen der Flachrohre auftritt, in Richtung zu dem auslassseitigen Durchfluss zunehmen, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit eines Kältemittels entsprechend fällt, was zu einer Beeinträchtigung der Wärmeabstrahlungsleistung führt. Um die gewünschte Wärmeabstrahlungsleistung zu erhalten, muss die Größe des Wärmetauschers vergrößert werden, was von einer Gewichtszunahme begleitet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme zu lösen und einen Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen, der, wenn er als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufs genutzt wird, eine verbesserte Wärmeabstrahlungsleistung aufweist und eine Reduktion von Größe und Gewicht erlaubt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, umfasst die vorliegende Erfindung die folgenden Modi.

1) Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Flachrohren, die zwischen den zwei Sammelbehältern in vorgegebenen Intervallen entlang der Längsrichtung der Sammelbehälter angeordnet sind und die jeweils gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältern verbunden sind, wobei alle Flachrohre auf zwei Durchflüsse verteilt sind, die jeweils aus einer Mehrzahl von Flachrohren bestehen, welche kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind; und jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,45 bis 0,55 aufweist, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird.
2) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1), wobei jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,48 bis 0,52 aufweist.
3) Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Flachrohren, die zwischen den zwei Sammelbehältern in vorgegebenen Intervallen entlang der Längsrichtung der Sammelbehälter angeordnet sind und die jeweils gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältern verbunden sind, wobei alle Flachrohre auf drei Durchflüsse verteilt sind, die jeweils aus einer Mehrzahl von Flachrohren bestehen, die kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind; und jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,3 bis 0,4 aufweist, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird.
4) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 3), wobei jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,32 bis 0,34 aufweist.
5) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), wobei jedes der Flachrohre ein Mehrzahl an Kältemittelkanälen aufweist, die darin in der Richtung ihrer Breite angeordnet sind; jeder der Kältemittelkanäle einen vertikal verlängerten Querschnitt aufweist; und das Längenverhältnis (Hp/Wp) 1,05 bis 2 ist, wenn der Quotient, der durch das Teilen einer Kanalhöhe Hp (mm) des Kältemittelkanals durch eine minimale Kanalbreite Wp (mm) des Kältemittelkanals gebildet wird, als „Längenverhältnis" definiert ist.

In dem Fall, in dem die Kanalbreite des Kältemittelkanals über die gesamte Höhe des Kältemittelkanals unverändert bleibt, bedeutet die minimale Kanalbreite Wp des Kältemittelkanals die Breite des Kältemittelkanals. In dem Fall, in dem die Kanalbreite des Kanals nicht gleichmäßig über die gesamte Höhe des Kältemittelkanals ist, bedeutet die minimale Kanalbreite Wp die Breite des Kältemittelkanals, wie sie auf einer bestimmten Höhe, wobei der Kältemittelkanal am engsten ist, gemessen wird.

6) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), der ein Verhältnis 0,5 ≤ Tw/Wp ≤ 1,5 erfüllt, wobei Tw (mm) die Dicke einer Teilungswand zwischen den benachbarten Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre ist, und Wp (mm) die minimale Kanalbreite von jedem der Kältemittelkanäle ist.
7) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), der ein Verhältnis 0,3 ≤ Hp/Ht ≤ 0,7 erfüllt, wobei Hp (mm) die Kanalhöhe von jedem der Kältemittelkanäle von jedem der Flachrohre ist, und Ht (mm) die Rohrhöhe von jedem der Flachrohre ist.
8) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), der ein Verhältnis 3 ≤ Sp ≤ 5 erfüllt, wobei Sp (mm²) die gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre ist.
9) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), der ein Verhältnis Sp/Sb ≤ 0,5 erfüllt, wobei Sp (mm²) die gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre ist, und Sb (mm²) die verbleibende Fläche (Querschnittsfläche eines massiven Bereichs) nach der Subtraktion der gesamten Kanalquerschnittsflächen Sp (mm²) von der gesamten Querschnittsfläche von jedem der Flachrohre ist.
10) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), der ein Verhältnis (Wt × Ht)/3 ≥ Sp erfüllt, wobei Sp (mm²) der gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre darstellt; Ht (mm) die Rohrhöhe von jedem der Flachrohre ist; und Wt (mm) die Rohrbreite von jedem der Flachrohre ist.
11) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), der ein Verhältnis Ht ≤ 4 erfüllt, wobei Ht (mm) die Rohrhöhe von jedem der Flachrohre darstellt.
12) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), wobei jedes der Flachrohre zwei Flachwände, die parallel zueinander angeordnet sind; erste und zweite Seitenwände, die sich über die korrespondierenden seitlichen Enden der beiden Flachwände erstrecken; und Verstärkungswände, die zwischen der ersten und zweiten Seitenwand vorgesehen sind und die sich zwischen den zwei Flachwänden in der Längsrichtung der zwei Flachwände erstrecken; beinhaltet, und wobei jedes der Flachrohre aus einem einzelnen Metallblech gebildet ist, das zwei Flachwand bildende Bereiche; einen Verbindungsbereich, der die beiden Flachwand bildenden Bereiche verbindet und der ausgeführt ist, um die erste Seitenwand zu bilden; zwei Seitenwand bildende längliche Vorsprünge, die integral und derart ausgebildet sind, dass sie von korrespondierenden Seitenenden der Flachwand bildenden Bereiche, die dem Verbindungsbereich gegenüber liegen, vorragen, verbunden und so ausgeführt sind, dass sie die zweite Seitenwand bilden; eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen, die integral mit jedem der Flachwand bildenden Bereiche in so einer Weise aufgeführt sind, dass sie in derselben Richtung wie die Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge vorragen, beinhalten; und wobei das Flachrohr gebildet wird, indem das Metallblech im Verbindungsbereich in eine Haarnadelform gebogen wird, so dass die Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge miteinander in Anlage kommen und die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge miteinander in Anlage kommen, und die gegenseitig miteinander in Anlage kommenden Seitenwand bildenden Vorsprünge und die gegenseitig miteinander in Anlage kommenden Verstärkungswand bildenden Vorsprünge miteinander verlötet werden, wobei die gegenseitig verlöteten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge die Verstärkungswände bilden.
13) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 12), wobei von zwei Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen, die jede Verstärkungswand bilden, ein Verstärkungswand bildender länglicher Vorsprung eine Aussparung aufweist, die an dessen Kopfendbereich gebildet ist, um so einen Kopfendbereich des anderen Verstärkungswand bildenden Vorsprungs aufzunehmen.
14) Ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3), wobei gewellte Kühlrippen, die jeweils Wellenkammbereiche, Wellentalbereiche und Verbindungsbereiche, die jeweils einen Wellenkammbereich und einen Wellentalbereich miteinander verbinden, beinhalten, zwischen den benachbarten Flachrohren angeordnet sind; und jede gewellte Kühlrippe eine Rippenhöhe von 5 mm bis 8 mm, einen Rippenabstand von 1,0 mm bis 1,5 mm und eine Dicke von 0,05 mm bis 0,1 mm hat.
15) Ein überkritischer Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, eine Druckreduzierungseinrichtung und einen Zwischenwärmetauscher, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel, das aus dem Gaskühler ausströmt, und einem Kältemittel, das aus dem Verdampfer ausströmt, durchzuführen, aufweist und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler ein Wärmetauscher gemäß Abschnitt 1) oder 3) ist.

Gemäß dem Wärmetauscher, der in Abschnitt 1) oder 2) beschrieben ist, sind alle Flachrohre auf zwei Durchflüsse, die jeweils aus einer Mehrzahl von Flachrohren bestehen, welche kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind, verteilt. Damit kann, während die Geschwindigkeit des Kältemittels in den Kältemittelkanälen der Flachrohre erhöht ist, sowohl eine Zunahme des Druckabfalls, der in den Kältmittelkanälen auftritt, als auch ein Abfall der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, der sonst aus einer Zunahme des Druckabfalls resultieren könnte, vermieden werden. Jeder der Durchflüsse weist ein Rohrverhältnis von 0,45 bis 0,55, vorzugsweise von 0,48 bis 0,52, auf, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird. Selbst wenn der Wärmetauscher als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufs genutzt wird, kann damit sowohl eine Zunahme des Druckabfalls, der in den Kältemittelkanälen der Flachrohre von jedem Durchfluss erzeugt wird, als auch ein Abfall der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in jedem Durchfluss, der sonst aus einer Zunahme des Druckabfalls resultieren könnte, vermieden werden. Entsprechend zeigt der Wärmetauscher, wenn der Wärmetauscher als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes genutzt wird, eine verbesserte Wärmeabstrahlungsleistung verglichen mit dem Wärmetauscher, der in dem oben genannten Patent beschrieben ist, und ermöglicht damit eine Reduktion von Größe und Gewicht.
Gemäß dem Wärmetauscher, der in Abschnitt 3) oder 4) beschrieben ist, sind alle Flachrohre auf drei Durchflüsse, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren bestehen, welche kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind, verteilt. Damit kann, während die Geschwindigkeit des Kältemittels in den Kältemittelkanälen der Flachrohre erhöht ist, sowohl eine Zunahme des Druckabfalls, der in den Kältemittelkanälen auftritt, als auch ein Abfall der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels, der sonst aus einer Zunahme des Druckabfalls resultieren könnte, vermieden werden. Jeder der Durchflüsse weist ein Rohrverhältnis von 0,3 bis 0,4, vorzugsweise von 0,32 bis 0,34, auf, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als Rohrverhältnis definiert wird. Selbst wenn der Wärmetauscher als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufes benutzt wird, kann damit sowohl eine Zunahme des Druckabfalls, der in den Kältemittelkanälen der Flachrohre von jedem der Durchflüsse erzeugt wird, als auch ein Abfall der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in jedem der Durchflüsse, was sonst aus einer Zunahme des Druckabfalls resultieren könnte, vermieden werden. Dementsprechend zeigt der Wärmetauscher, wenn der Wärmetauscher als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufs genutzt wird, eine verbesserte Wärmeabstrahlungsleistung im Vergleich zu dem Wärmetauscher, der in dem oben genannten Patent beschrieben ist, und er erlaubt damit eine Reduktion von Größe und Gewicht.
Der Wärmetauscher, der in einem der Abschnitte 5) bis 11) beschrieben ist, zeigt eine verbesserte Wärmeabstrahlungsleistung und eine verbesserte Druckfestigkeit der Flachrohre.
Der Wärmetauscher, der in Abschnitt 14) beschrieben ist, zeigt eine verbesserte Wärmeabstrahlungsleistung, während eine Zunahme des Druckabfalls der Luft, die durch die Spalte zwischen benachbarten Flachrohren strömt, vermieden wird, wodurch ein gutes Gleichgewicht dazwischen beibehalten wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Gesamtvorderansicht, die eine Ausführungsform 1 eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Flachrohr des Wärmetauschers aus der 1 zeigt.
3 ist eine vergrößerte Teilansicht von 2.
4 ist eine Gesamtvorderansicht, die eine Ausführungsform 2 eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine Grafik, welche die Ergebnisse von experimentellen Beispielen 1 und 2 und experimentellen Vergleichsbeispielen 3 und 4 zeigt.
6 ist eine Grafik, welche die Ergebnisse des experimentellen Beispiels 1 und des experimentellen Vergleichsbeispiels 1 zeigt.
7 ist eine Grafik, welche die Ergebnisse des experimentellen Beispiels 2 und des experimentellen Vergleichsbeispiels 2 zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine erste modifizierte Ausführungsform des Flachrohres zeigt.
9 ist eine vergrößerte Teilansicht von 8.
10 ist ein Satz Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des Flachrohres, das in 8 gezeigt ist, zeigt.
11 ist eine Querschnittsansicht, die eine zweite modifizierte Ausführungsform des Flachrohrs zeigt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die eine dritte modifizierte Ausführungsform des Flachrohrs zeigt.
13 ist eine vergrößerte Teilansicht von 12.
14 ist ein Satz Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des Flachrohrs, das in 12 gezeigt ist, zeigen.
15 ist eine Querschnittsansicht, die eine vierte modifizierte Ausführungsform des Flachrohrs zeigt.
16 ist eine vergrößerte Teilansicht von 15.
17 ist ein Satz Ansichten, die ein Verfahren zur Herstellung des Flachrohres, das in 15 gezeigt ist, zeigen.
BESTE ART DIE ERFINDUNG AUSZUFÜHREN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Zu beachten ist, dass in der folgenden Beschreibung die obere, die untere, die linke und die rechte Seite der 1 und 4 entsprechend als „oben", „unten", „links" und „rechts" bezeichnet werden.
Ausführungsfom 1
Diese Ausführungsform ist in den 1 bis 3 gezeigt.
Die 1 zeigt die gesamte Struktur eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung, und die 2 und 3 zeigen die Strukturen von wesentlichen Bereichen davon.
In der 1 beinhaltet ein Wärmetauscher 1 ein Paar von linken und rechten Sammelbehältern 2, 3 aus Alumini um, die voneinander beabstandet und parallel zueinander angeordnet sind, und sich vertikal erstrecken; eine Mehrzahl von Flachrohren 4 aus Aluminium, die parallel zwischen den zwei Sammelbehältern 2, 3 angeordnet und in vertikaler Richtung voneinander getrennt sind, und die jeweils gegenüber liegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältern 2, 3 verbunden sind; gewellte Kühlrippen 6 aus Aluminium, die in entsprechenden Luftdurchlassspalten 5 zwischen benachbarten Flachrohren 4 und außerhalb der obersten und untersten Flachrohre 4 angeordnet und mit den Flachrohren 4 verlötet sind; Randbleche 7 aus Aluminium, die äußerlich von den entsprechenden obersten und untersten gewellten Kühlrippen 6 angeordnet und mit diesen verlötet sind; einen Kältemittel-Einlass 8, der an einer Seitenwand des rechten Sammelbehälters 3 vorgesehen und oberhalb einer vertikalen Zwischenposition positioniert ist; einen Kältemittel-Auslass 9, der an der Seitenwand des rechten Sammelbehälters 3 vorgesehen und unterhalb der vertikalen Zwischenposition angeordnet ist; und eine Trennungswand 10, die in dem Inneren des rechten Sammelbehälters 3 vorgesehen und zwischen dem Kältemittel-Einlass 8 und dem Kältemittel-Auslass 9 und an der vertikalen Zwischenposition angeordnet ist.
Alle Flachrohre 4 sind auf eine Rohrgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren 4 besteht, welche oberhalb der Trennungswand 10 angeordnet sind, und eine Rohgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren 4 besteht, welche un terhalb der Trennungswand 10 angeordnet sind, aufgeteilt, wodurch sie auf erste und zweite Durchflüsse P1, P2 (Kältemittelkanalgruppen) verteilt werden. Innerhalb jedes Durchflusses P1, P2 strömt das Kältemittel in derselben Richtung durch die Flachrohre 4, die den Durchfluss P1, P2 bilden. Die zwei Durchflüsse P1, P2 unterscheiden sich in der Strömungsrichtung des Kältemittels, das durch deren Flachrohre 4 strömt.
Jeder der Durchflüsse weist ein Rohrverhältnis von 0,45 bis 0,55 auf, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird. Es ist zu beachten, dass die Summe aus dem Rohrverhältnis des ersten Durchflusses P1 und dem Rohrverhältnis des zweiten Durchflusses P1 eins ist. In dem Fall, in dem der Wärmetauscher 1 als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufs genutzt wird, der ein überkritisches Kältemittel wie CO₂ verwendet, verursacht ein Rohrverhältnis von weniger als 0,45 oder über 0,55 eine Zunahme des Druckabfalls, der in den Flachrohren 4 in jedem Durchfluss P1, P2 auftritt, und einen Abfall der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in jedem Durchfluss P1, P2, was zu einer Beeinträchtigung der Wärmeabstrahlungsleistung führt. Als ein Ergebnis muss die Größe des Wärmetauschers 1 vergrößert werden, um eine gewünschte Wärmeabstrahlungsleistung zu erhalten, was von einer Gewichtszunahme begleitet wird. Vorzugsweise haben die Durchflüsse P1, P2 jeweils ein Rohrverhältnis von 0,48 bis 0,52. Selbst in diesem Fall ist die Summe aus dem Rohrverhältnis des ersten Durchflusses P1 und dem Rohrverhältnis des zweiten Durchflusses P2 eins.
Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, ist jedes der Flachrohre 4 aus einem Extrudat gebildet; alle Flachrohre 4 haben dieselbe Querschnittsform; und eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 11 ist in den Flachrohren 4 ausgebildet und in einer Reihe in der Breitenrichtung der Flachrohre 4 angeordnet. Jeder der Kältemittelkanäle 11, außer denen an den gegenüber liegenden Enden, hat eine identische Querschnittsform eines Rechtecks, das auf seiner kürzeren Seite steht.
Vorzugsweise werden die folgenden Verhältnisse erfüllt, wenn Hp (mm) die Kanalhöhe von jedem der Kältemittelkanäle 11 darstellt; Wp (mm) die minimale Kanalbreite von jedem der Kältemittelkanäle 11 darstellt; Tw (mm) die Dicke von einer Trennungswand 12 zwischen den benachbarten Kältemittelkanälen 11 von jedem der Flachrohre 4 darstellt; Ht (mm) die Rohrhöhe von jedem der Flachrohre 4 darstellt; Sp (mm²) die gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen 11 von jedem der Flachrohre 4 darstellt (die gesamte Fläche der schraffierten Bereiche in 2(b)); Sb (mm²) die verbleibende Fläche (die Fläche eines schraffierten massiven Bereichs in 2(a)) nach der Subtraktion der gesamten Kanalquerschnittsfläche Sp (mm²) von der gesamtem Querschnittsflä che T (mm²) von jedem der Flachrohre 4 darstellt (= T – Sp); und Wt (mm) die Rohrbreite von jedem der Flachrohre 4 darstellt.
Verhältnis 1
1,05 ≤ Längenverhältnis (Hp/Wp) ≤ 2, wenn der Quotient, der durch das Teilen von Hp (mm) durch Wp (mm) gebildet wird, als „Längenverhältnis" definiert wird.
Verhältnis 2

0,5 ≤ Tw/Wp ≤ 1,5

Verhältnis 3

0,3 ≤ Hp/Ht ≤ 0,7

Verhältnis 4

3 ≤ Sp ≤ 5

Verhältnis 5

Sp/Sb ≤ 0,5

Verhältnis 6

(Wt × Ht)/3 ≥ Sp

Verhältnis 7

Ht ≤ 4

Wenn die obigen Verhältnisse 1 bis 7 erfüllt werden, ist die Wärmeabstrahlungsleistung des Wärmetauschers 1 verbessert und die Druckfestigkeit der Flachrohre 4 ist erhöht. In der vorliegenden Ausführungsform bleibt die Breite von jedem der Kältemittelkanäle 11 von jedem Flachrohr 4, außer bei den Kältemittelkanälen 11 an den gegenüber liegenden Enden, unverändert über die gesamte Höhe des Kältemittelkanals 11. Damit ist die Breite von jedem der Kältemittelkanäle 11 die minimale Kanalbreite Wp. Die Breite von jedem der Kältemittelkanäle 11 an den gegenüber liegenden Enden ändert sich in Richtung der Höhe und, überflüssig zu sagen, die minimale Kanalbreite Wp ist die Breite des engsten Bereichs.
Die gewellten Kühlrippen 6 beinhalten jeweils Wellenkammbereiche, Wellentalbereiche und Verbindungsbereiche, die jeweils einen Wellenkammbereich und einen Wellentalbereich miteinander verbinden. Die Kühlrippenhöhe Hf von jeder gewellten Kühlrippe 6 ist der direkte Abstand zwischen dem Wellenkammbereich und dem Wellentalbereich und die Kühlrippenhöhe Hf ist vorzugsweise 5 mm bis 8 mm. Weiter ist der Kühlrippenabstand Pf von jeder gewellten Kühlrippe 6 der Abstand zwischen den zentralen Bereichen (unter Bezug auf die Links-Rechts-Richtung) von einem Wellenkammbereich und einem Wellentalbereich, der dazu benachbart ist; d.h., ein halbes Intervall P zwischen den zentralen Bereichen (unter Bezug auf die Links-Rechts-Richtung) von den benachbarten Wellenkammbereichen oder den benachbarten Wellentalbereichen (d.h. Pf = P/2), und der Kühlrippenabstand ist vorzugsweise 1,0 mm bis 1,5 mm. Außerdem ist die Dicke von jeder gewellten Kühlrippe 6 0,05 mm bis 0,1 mm.
Ausführungsform 2
Diese Ausführungsform ist in 4 gezeigt.
4 zeigt den gesamten Aufbau eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung.
In dem Fall eines Wärmetauschers 20 der vorliegenden Ausführungsform ist der Kältemittel-Einlass 8 an einem oberen Endbereich einer Seitenwand des linksseitigen Sammelbehälters 2 vorgesehen, und der Kältemittel-Auslass 9 ist an einem unteren Endbereich von einer Seitenwand des rechtsseitigen Sammelbehälters 3 vorgesehen. Eine erste Trennungswand 21 ist in dem Inneren des linksseitigen Sammelbehälters 2 vorgesehen und oberhalb einer vertikalen Zwischenposition positioniert. Eine zweite Trennungswand 22 ist in dem Inneren des rechtsseitigen Sammelbehälters 3 vorgesehen und unterhalb einer vertikalen Zwischenposition angeordnet.
Alle Flachrohre 4 sind auf eine Rohrgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren 4 besteht, welche oberhalb der ersten Trennungswand 21 angeordnet sind, eine Rohrgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren 4 besteht, welche zwischen den zwei Trennungswänden 21, 22 angeordnet sind, und eine Rohrgruppe, die aus einer Mehrzahl von Flachrohren 4 besteht, welche unterhalb der zweiten Trennungswand 22 angeordnet sind, verteilt, wodurch sie in erste bis dritte Durchflüsse P1, P2, P3 (Kältemittelkanalgruppen) aufgeteilt sind. Innerhalb jedes Durchflusses P1, P2, P3 strömt das Kältemittel in dieselbe Richtung durch die Flachrohre 4, die den Durchfluss P1, P2, P3 bilden. Die zwei benachbarten Durchflüsse P1, P2 unterscheiden sich genauso wie die benachbarten Durchflüsse P2, P3 in der Strömungsrichtung des Kältemittels, das durch deren Flachrohre 4 strömt.
Jeder der Durchflüsse P1, P2, P3 weist ein Rohrverhältnis von 0,3 bis 0,4 auf, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre 4, die jeden der Durchflüsse P1, P2, P3 bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre 4 geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird. In dem Fall, in dem der Wärmetauscher 20 als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufs genutzt wird, der ein überkritisches Kältemittel wie z.B. CO₂ verwendet, bewirkt ein Rohrverhältnis kleiner als 0,3 oder größer als 0,4 eine Zunahme des Druckabfalls, der in den Flachrohren 4 in jedem der Durchflüsse P1, P2, P3 auftritt, und einen Abfall der Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in jedem der Durchflüsse P1, P2, P3, was in einer Beeinträchtigung der Wärmeabstrahlungsleistung resultiert. Als ein Ergebnis muss die Größe des Wärmetauschers 20 vergrößert werden, um eine gewünschte Wärmeabstrahlungsleistung zu erhalten, was von einer Gewichtszunahme begleitet ist. Vorzugsweise weisen die Durchflüsse P1, P2, P3 jeweils ein Rohrverhältnis von 0,32 bis 0,34 auf.
Andere strukturelle Merkmale sind ähnlich denen der Ausführungsform 1, die oben beschrieben ist; ähnliche Teile sind mit ähnlichen Bezugsziffern versehen; und eine wiederholte Beschreibung davon ist weggelassen worden. In anderen Worten erfüllen die Abmessungen der Flachrohre 4 auch in der vorliegenden Ausführungsform die oben genannten Verhältnisse 1 bis 7, und die Kühlrippenhöhe Hf, der Kühlrippenabstand Pf und die Dicke der gewellten Kühlrippen 6 sind in Übereinstimmung mit den Spezifikationen der Abmessungen von Ausführungsform 1.
Jeder der Wärmetauscher 1, 20 der entsprechenden Ausführungsformen 1 und 2 ist für die Benutzung als ein Gaskühler in einem überkritischen Kältekreislauf geeignet, der einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, einen Akkumulator, der als eine Gas-Flüssigkeits-Trennvorrichtung dient, ein Expansionsventil, das als eine Druckreduzierungsvorrichtung dient, und einen Zwischenwärmetauscher, um einen Wärmeaustausch zwischen ei nem Kältemittel mit einer hohen Temperatur und einem hohen Druck, das aus dem Gaskühler ausströmt, und einem Kältemittel mit einer niedrigen Temperatur und einem niedrigen Druck, das aus dem Verdampfer ausströmt und durch den Akkumulator durchtritt, durchzuführen, und der CO₂ als ein überkritisches Kältemittel verwendet. Der überkritische Kältekreislauf ist an einem Fahrzeug, wie z.B. einem Automobil, als eine Autoklimaanlage montiert. Obwohl CO₂ als ein überkritisches Kältemittel von einem überkritischen Kältekreislauf genutzt ist, ist das Kältemittel nicht darauf beschränkt, sondern Ethylen, Ethan, Stickstoffoxid oder ähnliches können auch genutzt werden.
Als nächstes werden sowohl experimentelle Beispiele, die Experimente betreffen, die unter Benutzung der Wärmetauscher der Ausführungsformen 1 und 2 durchgeführt wurden, als auch vergleichende experimentelle Beispiele beschrieben.
Experimentelles Beispiel 1
Das vorliegende experimentelle Beispiel ist von einem Experiment, das unter Verwendung des Wärmetauschers 1 der Ausführungsform 1 durchgeführt wurde. Spezifikationen des Wärmetauschers: Höhe Hc des Wärmetauschkernbereichs, bestehend aus Flachrohren 4 und gewellten Kühlrippen 6: 380 mm; Breite Wc des Wärmetauschkernbereichs: 660 mm; gesamte Anzahl von Flachrohren 4: 51; Anzahl von Flachrohren 4 des ersten Durchflusses P1: 26 (Rohrverhältnis 0,51); und Anzahl von Flachrohren 4 des zweiten Durchflusses P2: 25 (Rohrverhältnis 0,49). Spezifikationen von Flachrohr 4: Kanalhöhe Hp von Kältemittelkanal 11: 0,44 mm; minimale Kanalbreite Wt von Kältemittelkanal 11: 0,32 mm; Dicke Tw von Trennungswand 12 zwischen benachbarten Kältemittelkanälen 11: 0,38 mm; Rohrhöhe Ht: 1,3 mm; gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen 11: 3,1 mm²; verbleibende Fläche Sb nach Subtraktion der gesamten Kanalquerschnittsfläche Sp (mm²) von der gesamten Querschnittsfläche von Flachrohr 4: 17,3 mm²; und Rohrbreite Wt: 16 mm. Dementsprechend Längenverhältnis (Hp/Wp) = 1,38; Tw/Wp = 1,19; Hp/Ht = 0,34; Sp/Sb = 0,18; und (Wt × Ht)/3 = 6,93. Diese Werte erfüllen die oben genannten Verhältnisse 1 bis 7.
Unter Verwendung einer Testvorrichtung zur Bewertung von Autoklimaanlagen wurden bei dem Wärmetauscher Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall, der in den Kältemittelkanälen 11 der Flachrohre 4 auftritt, unter den folgenden Bedingungen gemessen: vordere Luftgeschwindigkeit (Einlass-Luftgeschwindigkeit): 2,0 m/s; Lufttemperatur: 40C°; Zirkulationsgeschwindigkeit des CO₂-Kältemittels: 100 kg/h; Kältemittel-Einlassdruck: 11 MPa; und Kältemittel-Einlasstemperatur: 120°C.
Experimentelles Beispiel 2
Das vorliegende experimentelle Beispiel ist von einem Experiment, das unter Benutzung des Wärmetauschers 20 der Ausführungsform 2 durchgeführt wurde. Die Abmessungen des Wärmetauschkernbereichs, die gesamte Anzahl von Flachrohren 4, Abmessungen (Ht, Sp) des Flachrohres 4, das Längenverhältnis, Tw/Wp, Hp/Ht, Sp/Sb und (Wt × Ht)/3 sind identisch mit denen aus experimentellen Beispiel 1. Drei Durchflüsse P1, P2, P3 weisen jeweils siebzehn Flachrohre 4 und ein Rohrverhältnis von 0,33 auf.
Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall wurden in einer ähnlichen weise wie der von experimentellen Beispiel 1 gemessen.
Experimentelles vergleichendes Beispiel 1
Das vorliegende experimentelle vergleichende Beispiel wurde unter Benutzung eines Wärmetauschers mit zwei Durchflüssen durchgeführt, der ähnlich zu dem aus experimentellen Beispiel 1 war, mit Ausnahme des folgenden: Anzahl von Flachrohren 4 des ersten Durchflusses: 38 (Rohrverhältnis 0,75); und Anzahl der Flachrohre 4 des zweiten Durchflusses: 13 (Rohrverhältnis 0,25). Bei dem Wärmetauscher wurden Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall, der in den Kältemittelkanälen 11 der Flachrohre 4 auftritt, in einer ähnlichen Weise wie der von experimentellen Beispiel 1 gemessen.
Experimentelles vergleichende Beispiel 2
Das vorliegende experimentelle vergleichende Beispiel wurde unter Benutzung eines Wärmetauschers mit drei Durchflüssen durchgeführt, der ähnlich dem aus experimentellen Beispiel 2 war, mit Ausnahme des folgenden: Anzahl von Flachrohren 4 des ersten Durchflusses: 29 (Rohrverhältnis 0,57); Anzahl von Flachrohren 4 des zweiten Durchflusses: 14 (Rohrverhältnis 0,27); und Anzahl von Flachrohren 4 des dritten Durchflusses: 8 (Rohrverhältnis 0,16). Bei dem Wärmetauscher wurden Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall, der in den Kältemittelkanälen 11 der Flachrohre 4 auftritt, in einer ähnlichen Weise wie der von experimentellen Beispiel 1 gemessen.
Experimentelles vergleichendes Beispiel 3
Das vorliegende vergleichende Experiment wurde unter Benutzung eines Wärmetauschers durchgeführt, der ähnlich war zu dem aus dem experimentellen Beispiel 1, mit Ausnahme der Anzahl der Durchflüsse 1 war; d.h. Kältemittel strömte in derselben Richtung durch die Kältemittelkanäle 11 von allen 51 Flachrohren 4. Bei dem Wärmetauscher wurden Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall, der in den Kältemittelkanälen 11 der Flachrohre 4 auftritt, in einer ähnlichen Weise wie der von experimentellen Beispiel 1 gemessen.
Experimentelles vergleichendes Beispiel 4
Das vorliegende Experiment wurde unter Benutzung eines Wärmetauschers durchgeführt, der ähnlich war zu dem aus dem experimentellen Beispiel 1, außer dass alle Flachrohre 4 in vier Durchflüsse unterteilt waren und außer dem folgenden: Anzahl von Flachrohren 4 des ersten Durchflusses: 13 (Rohrverhältnis 0,25); Anzahl von Flachrohren 4 des zweiten Durchflusses: 13 (Rohrverhältnis 0,25); Anzahl von Flachrohren 4 des dritten Durchflusses: 13 (Rohrverhältnis 0,25); und Anzahl von Flachrohren 4 des vierten Durchflusses: 12 (Rohrverhältnis 0,24). Bei dem Wärmetauscher wurden Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall, der in den Kältemittelkanälen 11 der Flachrohre 4 auftritt, in einer ähnlichen Weise wie der von experimentellen Beispiel 1 gemessen.
Die 5 zeigt die Ergebnisse der experimentellen Beispielen 1 und 2 und der experimentellen Vergleichsbeispielen 3 und 4. In der 5 zeigt das Balkendiagramm die Wärmeabstrahlungsleistung und das Liniendiagramm zeigt den Druckabfall. Die Wärmeabstrahlungsleistung und der Druckabfall sind bezogen auf die aus experimentellen Beispiel 1, die als 100% genommen wurden, darstellt.
Die Ergebnisse, die in der 5 gezeigt sind, lassen erkennen, dass der Wärmetauscher von experimentellen Vergleichsbeispiel 3 eine ungenügende Wärmeabstrahlungsleistung aufweist, und dass der Wärmetauscher von verglei chendem experimentellen Beispiel 4 einen signifikant vergrößerten Druckabfall aufweist.
Die 6 zeigt die Ergebnisse von experimentellen Beispiel 1 und experimentellen vergleichende Beispiel 1. In der 6 zeigt das Balkendiagramm die Wärmeabstrahlungsleistung und das Liniendiagramm zeigt den Druckabfall. Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall sind bezogen auf die aus experimentellen Beispiel 1, die als 100 genommen wurden, dargestellt.
Die Ergebnisse, die in der 6 gezeigt sind, lassen erkennen, dass die zwei Wärmetauscher keinen großen Unterschied bei der Wärmeabstrahlungsleistung aufweisen, aber der Wärmetauscher des experimentellen Vergleichsbeispiel 1 weist einen signifikant erhöhten Druckabfall auf.
Die 7 zeigt die Ergebnisse des experimentellen Beispiel 2 und des experimentellen vergleichenden Beispiels 2. In der 7 zeigt das Balkendiagramm die Wärmeabstrahlungsleistung und das Liniendiagramm zeigt den Druckabfall. Wärmeabstrahlungsleistung und Druckabfall sind bezogen auf die aus experimentellen Beispiel 2, die als 100% genommen wurden, dargestellt.
Die Ergebnisse, die in der 7 gezeigt sind, lassen erkennen, dass die zwei Wärmetauscher keinen großen Unterschied bei der Wärmeabstrahlungsleistung aufweisen, aber der Wärmetauscher des experimentellen vergleichenden Beispiel 2 weist einen signifikant erhöhten Druckabfall auf.
Als nächstes werden modifizierte Ausführungsformen eines Flachrohres zur Benutzung in den Wärmetauschern der Ausführungsform 1 und 2 beschrieben. In der folgenden Beschreibung von modifizierten Ausführungsformen des Flachrohres werden der obere, der untere, die linke und die rechte Seite der relevanten Zeichnungen entsprechend als „oben", „unten", „links" und „rechts" bezeichnet.
Ein Flachrohr 30, das in den 8 und 9 gezeigt ist, beinhaltet zueinander gegenüber liegende obere und untere Flachwände 31, 32 (ein Paar Flachwände); linke und rechte Seitenwände 33, 34, die sich entsprechend über linke und rechte Seitenenden der oberen und unteren Wände 31, 32 erstrecken; und eine Mehrzahl von Verstärkungswänden 35, die in vorgegebenen Intervallen zwischen den linken und rechten Seitenwänden 33, 34 vorgesehen sind und sich in Längsrichtung zwischen den oberen und unteren Wänden 31, 32 erstrecken. Aufgrund dieses Aufbaus hat das Flachrohr 30 intern eine Mehrzahl von Kältemittelkanälen 36, die in der Breitenrichtung davon angeordnet sind. Die Verstärkungswände 35 dienen als Trennungswände zwischen benachbarten Kältemittelkanälen 36. Die Breite von jedem Kältemittelkanal 36 bleibt über die gesamte Höhe der Kältemittelkanäle 36 unverändert. Des weiteren ist die Breite der Kältemittelkanäle 36 an dem rechten Ende kleiner als die der verbleibenden Kältemittelkanäle 36, und die verbleibenden Kältemittelkanäle 36 weisen dieselbe Breite auf.
Die linke Seitenwand 33 hat eine duale Struktur und beinhaltet einen eine äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung 37, der integral mit dem linksseitigen Ende der oberen Wand 31 in einem nach unten erhabenem Zustand ausgebildet ist und sich über die gesamte Höhe des Flachrohres 30 erstreckt; einen eine innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung 38, der innerhalb des die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprungs 37 angeordnet und integral mit der oberen Wand 31 in einem nach unten erhabenem Zustand gebildet ist; und einen eine innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung 39, der integral mit dem linken seitlichen Ende der unteren Wand 32 in einem nach oben erhabenen Zustand ausgebildet ist. Der eine äußere Seitenwand bildende längliche Vorsprung 37 ist mit den beiden eine innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprüngen 38, 39 und der unteren Wand 32 verlötet, während ein unterer Endbereich davon in einen linken seitlichen Kantenbereich der unteren Oberfläche der unteren Wand 32 eingreift. Die zwei eine innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 sind miteinander verlötet, wie sie miteinander in Anlage kommen. Eine rechte Seitenwand 34 ist integral mit den oberen und unteren Wänden 31, 32 ausgebildet. Ein Vorsprung 39a ist integral an der Kopfendfläche des eine innere Seitenwand bildenden Vorsprungs 39 der unteren Wand 32 ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung des eine innere Seitenwand bildende Vorsprungs 39 entlang der gesamten Länge davon. Eine Aussparung 38a ist an der Kopfendfläche des die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprungs 38 der oberen Wand 31 ausgebildet und erstreckt sich in der Längsrichtung des die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprungs 38 entlang der gesamten Länge davon. Der Vorsprung 39a ist in die Aussparung 38a eingepresst.
Jede der Verstärkungswände 35 wird ausgebildet, indem ein Verstärkungswand bildender länglicher Vorsprung 40, der integral mit der oberen Wand 31 in einem nach unten erhabenem Zustand ausgebildet ist, und ein Verbindungswand bildende länglicher Vorsprung 41, der integral mit der unteren Wand 32 in einem nach oben erhabenem Zustand gebildet ist, miteinander verlötet werden, während sie miteinander in Anlage kommen.
Das Flachrohr 30 wird unter Benutzung eines Flachrohr bildenden Metallblechs 45, das in 10(a) gezeigt ist, hergestellt. Das Flachrohr bildende Metallblech 45 wird hergestellt, indem ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht an seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, gewalzt wird. Das Flachrohr bildende Metallblech 45 beinhaltet einen obere Flachwand bildenden Bereich 46 (Flachwand bildender Bereich); einen untere Flachwand bildenden Bereich 47 (Flachwand bildenden Bereich); einen Verbindungsbereich 48, der den obere Wand bildenden Bereich 46 und den untere Wand bildenden Be reich 47 verbindet und ausgeführt ist, um die rechte Seitenwand 34 zu bilden; die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39, die integral mit den seitlichen Enden der die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereiche 46, 47, die sich gegenüber des Verbindungsbereichs 48 in einem nach oben erhabenem Zustand befinden, gebildet sind und die ausgeführt sind, um einen inneren Bereich der linken Seitenwand 33 zu bilden; einen Bereich 49, welcher den die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildenden und der sich gegenüber dem Verbindungsbereich 48 nach außen (zur Rechten) in Bezug auf die Links-Rechts-Richtung des Seitenendes (rechtes Seitenende) des die obere Wand bildenden Bereichs 46 erstreckt; und eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 40, 41, die integral mit den die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereichen 46, 47 in einem nach oben vorstehenden Zustand gebildet sind und die in vorgegebenen Intervallen in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind. Die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40 des die obere Wand bildenden Bereichs 46 und die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 41 des untere die Wand bildenden Bereichs 47 sind bezogen auf die Mittellinie des Verbindungsbereichs symmetrisch in der Breitenrichtung positioniert. Der Vorsprung 39a ist an der Kopfendfläche des die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprungs 39 des die untere Seitenwand bildenden Vorsprungs 47 gebildet, und die Aussparung 38a ist an der Kopfendfläche des die innere Seitenwand bildenden längli chen Vorsprungs 38 des die obere Wand bildenden Bereichs 46 ausgebildet. Die zwei die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 und alle Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40, 41 haben dieselbe Höhe.
Die die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 und die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40, 41 werden durch Walzen auf einer Seite des Aluminiumlötblechs, dessen gegenüber liegende Seiten mit einem Lötmaterial bedeckt sind, integral ausgebildet, wobei eine Lötmaterialschicht (nicht gezeigt) auf den gegenüber liegenden seitlichen Oberflächen und den Kopfendflächen der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39, auf denen der die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40, 41 und auf den vertikal gegenüber liegenden Oberflächen der die obere Wand und die untere Wand bildenden Bereiche 46, 47 und des Bereichs 49, der den die Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildet, gebildet wird.
Das Flachrohr bildende Metallblech 45 wird nach und nach an linken und rechten seitlichen Kanten des Verbindungsbereichs 48 in einem Profilwalzverfahren (siehe 10(b)) gefaltet, bis eine Haarnadelform angenommen ist. Die die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 werden veranlasst, miteinander in Anlage zu kommen; die Verstärkungswand bildenden Vorsprünge 40, 41 werden veranlasst, miteinander in Anlage zu kommen; und der Vorsprung 39a wird veranlasst, in die Aussparung 38a eingepresst zu werden.
Danach wird der Bereich 49, der den die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildet, über die äußere Oberfläche der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 gefaltet, und ein Kopfendbereich davon wird verformt, um so in den die untere Wand bildenden Bereich 47 einzugreifen, wodurch sich der gefaltete Körper 50 ergibt (siehe 10(c)).
Anschließend wird der gefaltete Körper 50 auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, um so Kopfendbereiche der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 zu verlöten; um Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 40, 41 miteinander zu verlöten; und um den Bereich 49, der den die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildet, mit den die innere Seitenwand bildenden Vorsprüngen 38, 39 und dem die untere Wand bildenden Bereich 47 zu verlöten. Auf diese Weise wird das Flachrohr 30 hergestellt. Die Flachrohre 30 werden im Gang der Herstellung der Wärmetauscher 1, 20 hergestellt.
In dem Fall eines Flachrohres 55, das in 11 gezeigt ist, sind ein Vorsprung 56, der sich über die gesamte Länge davon erstreckt, und eine Aussparung 57, die sich über die gesamte Länge davon erstreckt, alternierend an den Kopfendflächen von allen Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 40 der oberen Wand 31 gebildet. Eine Aussparung 58, in die der korrespondierende Vorsprung 56 des Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 40 der oberen Wand 31 eingepasst ist, und ein Vorsprung 59, der in die korrespondierende Aussparung des Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprungs 40 der oberen Wand 31 eingepasst wird, sind alternierend an den Kopfendflächen von allen Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 41 der unteren Wand 32 entlang der gesamten Länge davon gebildet. Andere strukturelle Merkmale sind ähnlich denen des Flachrohres 30, das in den 8 und 9 gezeigt ist. Das Flachrohr 55 wird auf eine ähnliche Weise hergestellt wie das in den 8 und 9 gezeigte Flachrohr 30.
In einem Flachrohr 60, das in den 12 und 13 gezeigt ist, sind die Verstärkungswand 35, die gebildet wird, indem ein Verstärkungswand bildender länglicher Vorsprung 61, der integral mit der oberen Wand 31 und in einem nach unten erhabenem Zutand ausgebildet ist, mit der unteren Wand 32 verlötet wird, und die Verstärkungswand 35, die gebildet wird, indem ein Verstärkungswand bildender länglicher Vorsprung 62, der integral mit der unteren Wand 32 in einem nach oben erhabenem Zustand ausgebildet ist, mit der oberen Wand 31 verlötet ist, alternierend in der Links-Rechts-Richtung vorgesehen; die oberen und unteren Wände 31, 32 haben Vorsprünge 63, die sich längs der gesamten Länge davon erstrecken und integral in Bereichen davon, die mit den korrespondierenden Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 62, 61 in Anlage kommen, gebildet sind; Aussparungen 64 sind an den korrespondierenden Kopfendflächen der Vorsprünge 63 gebildet, um so zu ermöglichen, dass die korrespondierenden Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61, 62 darin eingepasst werden; und die Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61, 62 werden mit den korrespondierenden Vorsprüngen 63 verlötet, während sie in die Aussparungen 64 der Vorsprünge 63 eingepasst sind. Die Dicke des Vorsprungs 63, die in Links-Rechts-Richtung gemessen ist, ist leicht größer als die der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61, 62. Andere strukturelle Merkmale des Flachrohrs 60 sind ähnlich denen des Flachrohrs 30, das in den 8 und 9 gezeigt ist. In dem Flachrohr 60 ist die Breite von jedem der Kältemittelkanäle 36 nicht gleichmäßig entlang der Höhe des Kältemittelkanals 36, außer bei dem Kältemittelkanal 36 an dem rechten Ende. Die minimale Kanalbreite Wp dieser Kältemittelkanäle 36 bedeutet die Breite des Kältemittelkanals 36, die in einer bestimmten Höhe, wo der Kältemittelkanal 36 am engsten ist, gemessen ist; d.h., der Abstand zwischen dem Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprung 61 oder 62 und dem Vorsprung 63, an den der benachbarte Verstärkungswand bildende längliche Vorsprung 62 oder 61 gelötet ist. Die Dicke von jedem der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61, 62, die als die Verstärkungswände 35 dienen, ist die Dicke von einer Trennungswand zwischen den benachbarten Kältemittelkanälen 36.
Das Flachrohr 60 wird unter Benutzung eines Flachrohr bildenden Metallblechs 65, das in 14(a) gezeigt ist, hergestellt. Das Flachrohr bildende Metallblech 65 wird gebildet, indem ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, gewalzt wird. Das Flachrohr bildende Metallblech 65 beinhaltet eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 61, 62, die integral mit den obere Wand bildenden und untere Wand bildenden Bereichen 46, 47 in einem nach oben erhabenem Zustand integral gebildet sind, und die in vorgegebenen Intervallen in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind. Die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61 des die obere Wand bildenden Bereichs 46 und die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 62 des untere Wand bildenden Bereichs 47 sind in der Breitenrichtung unsymmetrisch in Bezug auf die Mittellinie des Verbindungsbereichs 48 positioniert. Die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61, 62 haben dieselbe Höhe, die etwa zweimal der Höhe der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 entspricht. Die Vorsprünge 63, die sich entlang der gesamten Länge der die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereiche 46, 47 erstrecken, sind integral mit den die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereichen 46, 47 gebildet und an Positionen vorgesehen, die bezogen auf die Mittellinie des Verbindungsbereichs 48 in der Breitenrichtung symmetrisch zu den Positionen der Ver stärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 62, 61 der die untere Wand bildende und die obere Wand bildende Bereiche 47, 46 ausgebildet sind. Die Aussparungen 64 werden an den korrespondierenden Kopfendflächen der Vorsprünge 63 gebildet, um so zu ermöglichen, dass die korrespondierenden Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 62, 61 darin eingepasst werden. Andere strukturelle Merkmale des Flachrohr bildenden Metallblechs 65 sind ähnlich denen des Flachrohr bildenden Metallblechs 45, das in 10 gezeigt ist.
Das Flachrohr bildende Metallblech 65 wird nach und nach an den linken und rechten seitlichen Kanten des Verbindungsbereichs 48 durch ein Profilwalzverfahren gefaltet (siehe 14(b)), bis eine Haarnadelform angenommen ist. Die die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 werden veranlasst, miteinander in Anlage zu kommen, und der Vorsprung 39a wird veranlasst, in die Aussparung 38a eingepresst zu werden. Auch Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61 des die obere Wand bildenden Bereichs 46 werden veranlasst, in die korrespondierenden Aussparungen 64 der Vorsprünge 63 des die untere Wand bildenden Bereich 47 einzupassen, und Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 62 des die untere Wand bildenden Bereichs 47 werden veranlasst, in die korrespondierenden Aussparungen 64 der Vorsprünge 63 des die untere Wand bildenden Bereichs 46 einzupassen.
Als nächstes wird Bereich 49, welcher den die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildet, entlang der äußeren Oberflächen der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 gefaltet, und ein Kopfendbereich davon wird verformt, um so in den die untere Wand bildenden Bereich 47 einzugreifen, wodurch sich ein gefalteter Körper 66 ergibt (siehe 14(c)).
Anschließend wird der gefaltete Körper 66 auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, um so Kopfendbereiche der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 miteinander zu verlöten; um die Kopfendbereiche der Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 61, 62 mit den korrespondierenden Vorsprüngen 63 zu verlöten; und um die Bereiche 49, welche die die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge bildet, mit den die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprüngen 38, 39 und dem die untere Seitenwand bildenden Bereich 47 zu verlöten. Auf diese Weise wird das Flachrohr 60 hergestellt. Die Flachrohre 60 werden im Gang der Herstellung des Wärmetauschers 1, 20 hergestellt.
Die Verstärkungswände 35 eines Flachrohres 70, das in den 15 und 16 gezeigt ist, werden gebildet, indem Verstärkungswand bildende längliche Vorsprünge 71, 72, die integral mit der oberen Wand 31 und in einer nach unten zeigenden Bedingung gebildet sind, veranlasst werden, mit Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 73, 74, die integral mit der unteren Wand 32 und in einem nach oben erhabenem Zustand gebildet sind, in Anlage zu kommen und verlötet zu werden. Die hohen und niedrigen Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 71 und 72, die sich in der Vorsprungshöhe unterscheiden, sind in der Links-Rechts-Richtung alternierend an der oberen Wand 31 vorgesehen und die hohen und niedrigen Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 73 und 74, die sich in der Vorsprungshöhe unterscheiden, sind in der Links-Rechts-Richtung alternierend an der unteren Wand 32 vorgesehen. Die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 71 mit einer großen Vorsprungshöhe der oberen Wand 31 werden mit den Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 74 niedriger Vorsprungshöhe der unteren Wand 32 verlötet; und die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 72 geringer Vorsprungshöhe der oberen Wand 31 werden mit den Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 73 großer Vorsprungshöhe der unteren Wand 32 verlötet. Im folgenden werden die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 71, 73 großer Vorsprungshöhe, die an den oberen und unteren Wänden 31 und 32 vorgesehen sind, entsprechend „erste Verstärkungswand bildende längliche Vorsprünge" und die Verstärkungswand bildenden Vorsprünge 72, 74 geringer Vorsprungshöhe, die an den oberen und unteren Wänden 31 und 32 vorgesehen sind, werden entsprechend „zweite Verstärkungswand bildende längliche Vorsprünge" genannt. Aussparungen 75, 76, die sich entlang der Längsrichtung erstrecken, sind an den korrespondierenden Kopfendflächen der zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 72, 74 der oberen und unteren Wände 31, 32 über die gesamte Länge gebildet, um so die entsprechenden Kopfendbereiche der ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 73, 71 der unteren und oberen Wände 32, 31 aufzunehmen. Die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 71, 74 und die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 72, 73 werden in einem Zustand miteinander verlötet, in dem die korrespondierenden Kopfendbereiche der ersten Vestärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 71, 73 der oberen und unteren Wände 31 und 32 in die Aussparungen 76, 75 eingepasst sind. Andere strukturelle Merkmale des Flachrohrs 70 sind ähnlich denen des Flachrohrs 30, das in den 8 und 9 gezeigt ist.
In dem Flachrohr 70 ist die Breite von jedem der Kältemittelkanäle 36, außer bei dem Kältemittelkanal 36 an dem rechten Ende längs der Höhe des Kältemittelkanals 36 nicht einheitlich. Die minimale Kanalbreite Wp dieser Kältemittelkanäle 36 bedeutet die Breite des Kältemittelkanals 36, wie sie in einer bestimmten Höhe, an der der Kältemittelkanal 36 am engsten ist, gemessen ist; d.h. der Abstand zwischen dem ersten Verstärkungswand bildenden Vorsprung 71 oder 73 und dem zweiten Verstärkungswand bildenden Vorsprung 72 oder 74, der dazu benachbart ist. Die Dicke von jedem der ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 71, 73 ist die Dicke von einer Trennungswand, die sich zwischen benachbarten Kältemittelkanälen 36 befindet.
In dem Flachrohr 70 erstrecken sich die Aussparungen 75, 76 über die gesamte Höhe der zweiten Vestärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 72 und 74; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, und die Tiefe der Aussparungen 75, 76 kann kleiner als die Höhe der zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 72 und 74 sein.
Das Flachrohr 70 wird durch die Verwendung eines Flachrohr bildenden Metallblechs 80, das in 17(a) gezeigt ist, hergestellt. Das Flachrohr bildende Metallblech 80 wird gebildet, indem ein Aluminiumlötblech, das eine Lötmaterialschicht auf seinen gegenüber liegenden Oberflächen aufweist, gewalzt wird. Das Flachrohr bildende Metallblech 80 beinhaltet eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen 71, 72, 73, 74, die integral mit den die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereichen 46, 47 in einem nach oben erhabenem Zustand gebildet sind und die in vorgegebenen Intervallen in der Links-Rechts-Richtung angeordnet sind. Die ersten Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 71 des die obere Wand bildenden Bereichs 46 und die zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 74 des die untere Wand bildenden Bereichs 47 sind in der Breitenrichtung symmetrisch in Bezug auf die Mittellinie des Verbindungsbereichs 48 angeordnet. Auf ähnliche Weise sind die zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 72 des obere Wand bildenden Bereichs 46 und die ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vor sprünge 73 des untere Wand bildenden Bereichs 47 in der Breitenrichtung symmetrisch bezogen auf die Mittellinie des Verbindungsbereich 48 angeordnet. Die Aussparungen 75, 76 sind an den korrespondierenden Kopfendflächen der zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 72, 74 der die obere Wand bildenden und die untere Wand bildenden Bereiche 46, 47 gebildet, um so zu ermöglichen, dass die korrespondierenden Kopfendbereiche der ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 73, 71 der die untere Wand bildenden und die obere Wand bildenden Bereiche 47, 46 darin eingepasst werden. Andere strukturelle Merkmale des Flachrohr bildenden Metallblechs 80 sind ähnlich denen des Flachrohr bildenden Metallblechs 45, das in 10 gezeigt ist.
Das Flachrohr bildende Metallblech 80 wird nach und nach an den linken und rechten seitlichen Kanten des Verbindungsbereichs 48 durch ein Profilwalzverfahren (siehe 17(b)) gefaltet, bis eine Haarnadelform angenommen ist. Die die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 werden veranlasst, miteinander in Anlage zu kommen. Auch Kopfendbereiche der ersten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 71, 73 werden veranlasst, in die korrespondierenden Aussparungen 76, 75 der zweiten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge 74, 72 eingepasst zu werden. Des weiteren wird der Vorsprung 39a veranlasst, in die Aussparung 38a eingepresst zu werden.
Als nächstes wird der Bereich 49, welche rden die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildet, längs der äußeren Oberflächen der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 gefaltet, und ein Kopfendbereich davon wird verformt, um so in den die untere Wand bildenden Bereich 47 einzugreifen, wodurch sich ein gefalteter Körper 85 ergibt (siehe 17(c)).
Anschließend wird der gefaltete Körper 85 auf eine vorgegebene Temperatur erhitzt, um so Kopfendbereiche der die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 38, 39 miteinander zu verlöten; Kopfendbereiche der ersten Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 71, 73 mit Kopfendbereichen der zweiten Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge 74, 72 zu verlöten; und um den Bereich 49, welcher den die äußere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprung bildet, mit den die innere Seitenwand bildenden länglichen Vorsprüngen 38, 39 und dem die untere Wand bildenden Bereich 47 zu verlöten. Auf diese Weise wird ein Flachrohr 70 hergestellt. Die Flachrohre 70 werden im Gang der Herstellung des Wärmetauschers 1, 20 hergestellt.
Die Flachrohre 30, 55, 60, 70 von modifizierten Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, erfüllen auch die oben angegebenen Verhältnisse 1 bis 7.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorzugsweise als ein Gaskühler eines überkritischen Kältekreislaufs eingesetzt, der ein überkritisches Kältemittel, wie z.B. CO₂ benutzt, und in dem der Druck des Kältemittels auf einer Hochdruckseite gleich oder größer als der kritische Druck des Kältemittels wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Wärmetauscher 1 beinhaltet ein Paar von Sammelbehältern 2, 3, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und eine Mehrzahl von Flachrohren 4, die zwischen den zwei Sammelbehältern entlang der Längsrichtung der Sammelbehälter 2, 3 in vorgegebenen Intervallen angeordnet sind, und die jeweils gegenüber liegende Endbereiche haben, die mit den entsprechenden Sammelbehältern 2, 3 verbunden sind, wobei alle Flachrohre 4 dieselbe Querschnittsform aufweisen. Alle Flachrohre 4 sind auf zwei Durchflüsse P1, P2 verteilt, die jeweils aus einer Mehrzahl von Flachrohren 4, die kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind, bestehen. Jeder der Durchflüsse P1, P2 hat ein Rohrverhältnis von 0,45 bis 0,55, vorzugsweise von 0,48 bis 0,52, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird. Dieser Wärmetauscher 1 zeigt, wenn er als ein Gaskühler in einem überkritischen Kältekreislauf benutzt wird, eine verbesserte Wärmeabstrahlungsleistung und erlaubt eine Reduktion von Größe und Gewicht.

Claims

Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Flachrohren, die zwischen den zwei Sammelbehältern in vorgegebenen Intervallen entlang der Längsrichtung der Sammelbehälter angeordnet sind und die jeweils gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältern verbunden sind, wobei alle Flachrohre auf zwei Durchflüsse verteilt sind, die jeweils aus einer Mehrzahl von Flachrohren bestehen, welche kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind; und jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,45 bis 0,55 aufweist, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,48 bis 0,52 aufweist.
Ein Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern, die beabstandet voneinander angeordnet sind, und einer Mehrzahl von Flachrohren, die zwischen den zwei Sammelbehältern in vorgegebenen Intervallen entlang der Längsrichtung der Sammelbehälter angeordnet sind und die jeweils gegenüberliegende Endbereiche aufweisen, die mit den jeweiligen Sammelbehältern verbunden sind, wobei alle Flachrohre auf drei Durchflüsse verteilt sind, die jeweils aus einer Mehrzahl von Flachrohren bestehen, die kontinuierlich in der vertikalen Richtung angeordnet sind; und jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,3 bis 0,4 aufweist, wenn der Quotient, der gebildet wird, indem die Anzahl der Flachrohre, die jeden der Durchflüsse bilden, durch die Anzahl aller Flachrohre geteilt wird, als „Rohrverhältnis" definiert wird.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 3, wobei jeder der Durchflüsse ein Rohrverhältnis von 0,32 bis 0,34 aufweist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei jedes der Flachrohre ein Mehrzahl an Kältemittelkanälen aufweist, die darin in der Richtung ihrer Breite angeordnet sind; jeder der Kältemittelkanäle einen vertikal verlängerten Querschnitt aufweist; und das Längenverhältnis (Hp/Wp) 1,05 bis 2 ist, wenn der Quotient, der durch das Teilen einer Kanalhöhe Hp (mm) des Kältemittelkanals durch eine minimale Kanalbreite Wp (mm) des Kältemittelkanals gebildet wird, als „Längenverhältnis" definiert ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, der ein Verhältnis 0, 5 ≤ Tw/Wp ≤ 1, 5 erfüllt, wobei Tw (mm) die Dicke einer Teilungswand zwischen den benachbarten Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre ist, und Wp (mm) die minimale Kanalbreite von jedem der Kältemittelkanäle ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, der ein Verhältnis 0, 3 ≤ Hp/Ht ≤ 0, 7 erfüllt, wobei Hp (mm) die Kanalhöhe von jedem der Kältemittelkanäle von jedem der Flachrohre ist, und Ht (mm) die Rohrhöhe von jedem der Flachrohre ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, der ein Verhältnis 3 ≤ Sp ≤ 5 erfüllt, wobei Sp (mm²) die gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, der ein Verhältnis Sp/Sb ≤ 0,5 erfüllt, wobei Sp (mm²) die gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre ist, und Sb (mm²) die verblei bende Fläche (Querschnittsfläche eines massiven Bereichs) nach der Subtraktion der gesamten Kanalquerschnittsflächen Sp (mm²) von der gesamten Querschnittsfläche von jedem der Flachrohre ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, der ein Verhältnis (Wt × Ht)/3 ≥ Sp erfüllt, wobei Sp (mm²) der gesamte Kanalquerschnittsfläche von allen Kältemittelkanälen von jedem der Flachrohre darstellt; Ht (mm) die Rohrhöhe von jedem der Flachrohre ist; und Wt (mm) die Rohrbreite von jedem der Flachrohre ist.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, der ein Verhältnis Ht ≤ 4 erfüllt, wobei Ht (mm) die Rohrhöhe von jedem der Flachrohre darstellt.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei jedes der Flachrohre zwei Flachwände, die parallel zueinander angeordnet sind; erste und zweite Seitenwände, die sich über die korrespondierenden seitlichen Enden der beiden Flachwände erstrecken; und Verstärkungswände, die zwischen der ersten und zweiten Seitenwand vorgesehen sind und die sich zwischen den zwei flachen Wänden in der Längsrichtung der zwei Flachwände erstrecken; beinhaltet, und wobei jedes der Flachrohre aus einem einzelnen Metallblech gebildet ist, das zwei Flachwand bildende Bereiche; einen Verbindungsbereich, der die beiden Flachwand bil denden Bereiche verbindet und der ausgeführt ist, um die erste Seitenwand zu bilden; zwei Seitenwand bildende längliche Vorsprünge, die integral und derart ausgebildet sind, dass sie von korrespondierenden Seitenenden der Flachwand bildenden Bereiche, die dem Verbindungsbereich gegenüber liegen, vorragen, verbunden und so ausgeführt sind, dass sie die zweite Seitenwand bilden; eine Mehrzahl von Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen, die integral mit jedem der Flachwand bildenden Bereiche in so einer Weise aufgeführt sind, dass sie in derselben Richtung wie die Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge vorragen, beinhalten; und wobei das Flachrohr gebildet wird, indem das Metallblech im Verbindungsbereich in eine Haarnadelform gefaltet wird, so dass die Seitenwand bildenden länglichen Vorsprünge miteinander in Anlage kommen und die Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge miteinander in Anlage kommen, und die gegenseitig miteinander in Anlage kommenden Seitenwand bildenden Vorsprünge und die gegenseitig miteinander in Anlage kommenden Verstärkungswand bildenden Vorsprünge miteinander verlötet werden, wobei die gegenseitig verlöteten Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprünge die Verstärkungswände bilden.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 12, wobei von zwei Verstärkungswand bildenden länglichen Vorsprüngen, die jede Verstärkungswand bilden, ein Verstärkungswand bildender länglicher Vorsprung eine Aussparung aufweist, die an dessen Kopfendbereich gebildet ist, um so einen Kopfendbereich des anderen Verstärkungswand bildenden Vorsprungs aufzunehmen.
Ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei gewellte Kühlrippen, die jeweils Wellenkammbereiche, Wellentalbereiche und Verbindungsbereiche, die jeweils einen Wellenkammbereich und einen Wellentalbereich miteinander verbinden, beinhalten, zwischen den benachbarten Flachrohren angeordnet sind; und jede gewellte Kühlrippe eine Rippenhöhe von 5 mm bis 8 mm, einen Rippenabstand von 1,0 mm bis 1,5 mm und eine Dicke von 0,05 mm bis 0,1 mm hat.
Ein überkritischer Kältekreislauf, der einen Kompressor, einen Gaskühler, einen Verdampfer, eine Druckreduzierungseinrichtung und einen Zwischenwärmetauscher, um einen Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel, das aus dem Gaskühler ausströmt, und einem Kältemittel, das aus dem Verdampfer ausströmt, durchzuführen, aufweist und in dem ein überkritisches Kältemittel verwendet wird, wobei der Gaskühler ein Wärmetauscher gemäß Anspruch 1 oder 3 ist.