DE112021001022T5

DE112021001022T5 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE112021001022T5
Application number: DE112021001022.0T
Authority: DE
Inventors: Shingo Oono; Takahiro Uno; Ryuichirou INAGAKI
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-11-24
Also published as: WO2021161825A1; CN115103994A; JP2021127868A; US20220381514A1

Abstract

Ein Wärmetauscher (10) hat Rohre (130, 230), die in einer Stapelrichtung angeordnet sind, und einen Tank (110, 210, 120, 220), der mit den Rohren verbunden ist. Ein Rohr der Rohre hat ein Paar an flachen Abschnitten (131, 231) mit flachen Plattenformen, die einander zugewandt sind, und einen gekrümmten Abschnitt (132, 232), der Enden des Paares an flachen Abschnitten verbindet. Der Tank hat eine Platte (300) mit Einführlöchern (301), in die die Rohre eingeführt sind, und einen Behälter. Die Platte hat einen ersten Abschnitt (310) entlang einer Längsrichtung der Rohre, und einen zweiten Abschnitt (320), der sich von einem Ende des ersten Abschnittes zu dem Behälter erstreckt. Wenn die Platte in der Stapelrichtung betrachtet wird, ist eine Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt von einer Grenze zwischen jedem des Paares an flachen Abschnitten und dem gekrümmten Abschnitt zu dem Paar an flachen Abschnitten versetzt.

Description

Querverweis auf zugehörige Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der am 14. Februar 2020 angemeldeten japanischen Anmeldung JP 2020-023492 und beansprucht deren Priorität. Auf deren Inhalt wird hierbei Bezug genommen.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen einem Wärmemedium und Luft ausführt.
Hintergrund
Beispielsweise ist ein Wärmetauscher wie zum Beispiel ein Radiator (Abstrahleinrichtung) oder ein Verdampfer mit Metallrohren versehen, durch die ein Wärmemedium tritt. Der Wärmetauscher führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmemedium, das im Inneren der Rohre passiert, und der Luft aus, die an der Außenseite der Rohre passiert (vorbeitritt).
Wie dies in dem nachstehenden Patentdokument 1 beschrieben ist, sind die Rohre häufig an einer Metallplatte in einem Zustand gelötet, bei dem sie in die Metallplatte eingeführt sind, der einen Teil eines Tanks ausbildet. In dem Wärmetauscher mit einem derartigen Aufbau kann eine Dehnung an einer Verbindungsstelle zwischen den Rohren und der Metallplatte aufgrund thermischer Expansion oder thermischer Kontraktion in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmemediums erzeugt werden.
Dokumente des Standes der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: JP 3674120 B
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Wanddicke der Rohre muss so relativ klein sein, dass ein Wärmeaustausch effizient ausgeführt werden kann. Daher kann es sein, dass, wenn die vorstehend erwähnte Dehnung an der Verbindungsstelle zwischen den Rohren und der Platte erzeugt wird, ein Teil der Rohre bricht. Da jedes Rohr des Wärmetauschers eine Form im Querschnitt hat, wie dies in Patentdokument 1 beschrieben ist, ist es besonders wahrscheinlich, dass ein Brechen des Rohres aufgrund einer Dehnung an einer Grenze zwischen einem flachen Abschnitt des Rohres und einem gekrümmten Abschnitt des Rohres erzeugt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher zu schaffen, der eine Dehnung an einer Verbindungsstelle eines Rohres reduzieren kann.
Ein Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmetauscher für einen Wärmeaustausch zwischen einem Wärmemedium und Luft. Dieser Wärmetauscher hat Rohre, die in einer Stapelrichtung angeordnet sind und rohrartige Elemente sind, in denen das Wärmemedium strömt, und einen Tank, der mit den Rohren verbunden ist. Ein Rohr der Rohre hat ein Paar an flachen Abschnitten, die flache Plattenformen haben, die einander zugewandt sind, und einen gekrümmten Abschnitt, der Enden des Paares der flachen Abschnitte verbindet. Eine Normalenrichtung von jedem aus dem Paar an flachen Abschnitten ist entlang der Stapelrichtung. Der Tank hat eine Platte mit Einführlöchern, in die die Rohre eingeführt sind, und ein Behälter definiert einen Raum zum Unterbringen des Wärmemediums. Die Platte hat einen ersten Abschnitt, der so angeordnet ist, dass eine Normalenrichtung des ersten Abschnittes entlang einer Längsrichtung der Rohre ist, und einen zweiten Abschnitt, der sich von einem Ende des ersten Abschnittes zu dem Behälter erstreckt. Das Ende des ersten Abschnittes ist in einer Luftströmungsrichtung gewandt, in der die Luft strömt. Wenn die Platte entlang der Stapelrichtung betrachtet wird, ist eine Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt von einer Grenze zwischen jedem aus dem Paar an flachen Abschnitten und dem gekrümmten Abschnitt zu dem Paar an flachen Abschnitten hin verschoben.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Versuch bei einem Aufbau ausgeführt, bei dem die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt der Platte an der Grenze zwischen jedem des Paares an flachen Abschnitten und den gekrümmten Abschnitten der Rohre angeordnet ist oder von jener Grenze zu dem gekrümmten Abschnitt unter Betrachtung der Platte entlang der Stapelrichtung verschoben ist. Es wurde herausgefunden, dass in diesem Aufbau eine Dehnung der Rohre zum Zeitpunkt einer thermischen Expansion oder thermischen Kontraktion relativ hoch werden kann.
Dies ist so, weil erachtet wird, dass die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt zu einem Startpunkt einer Verformung der Platte während der thermischen Expansion oder Kontraktion der Rohre wird. Als ein Ergebnis wird eine Dehnung aufgrund der Verformung an dem gekrümmten Abschnitt des Rohres konzentriert.
Daher wird in dem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung, wenn die Platte entlang der Stapelrichtung betrachtet wird, die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt von der Grenze zwischen jedem des Paares an flachen Abschnitten und dem gekrümmten Abschnitt zu dem Paar an flachen Abschnitten hin verschoben. In diesem Aufbau wird der flache Abschnitt anstelle des gekrümmten Abschnittes des Rohres einer Spannung ausgesetzt, die durch eine Verformung der Platte bewirkt wird, die auftritt von der Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt. Als ein Ergebnis kann ein maximaler Wert der Dehnung, die in dem Rohr erzeugt wird, im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmetauscher geschaffen, der dazu in der Lage ist, eine Dehnung an einer Verbindungsstelle zwischen dem Rohr und der Platte zu vermindern.
Figurenliste

1 zeigt eine Darstellung eines Gesamtaufbaus eines Wärmetauschers gemäß einem Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils des Wärmetauschers aus 1.
3 zeigt eine Darstellung von Rippen, die bei dem Wärmetauscher aus 1 umfasst sind, und von Rohren, die oberhalb und unterhalb der Rippen angeordnet sind.
4 zeigt eine Darstellung eines Aufbaus eines Rohres und eines Betrags einer Dehnung, die an einer Verbindungsstelle des Rohres erzeugt wird.
5 zeigt eine Darstellung eines Aufbaus einer Platte, die in dem Wärmetauscher umfasst ist.

Detaillierte Beschreibung
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Um das Verständnis zu erleichtern, tragen identische Bestandteile identische Bezugszeichen in den Zeichnungen und eine wiederholte Beschreibung jener Bestandteile unterbleibt.
Ein Wärmetauscher 10 gemäß einem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nachstehend beschrieben. Der Wärmetauscher 10 ist ein Wärmetauscher, der an einem (nicht gezeigten) Fahrzeug montiert ist. Wie dies in 1 gezeigt ist, ist der Wärmetauscher 10 ein zusammengesetzter Wärmetauscher, bei dem ein Radiator (Abstrahleinrichtung) 100 und ein Verdampfer 200 kombiniert und einstückig gestaltet (integriert) sind.
Der Radiator 100 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen eines unter hoher Temperatur stehenden Kühlwassers, das durch ein (nicht gezeigtes) erwärmendes Element getreten ist, über einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser und Luft. Das „erwärmende Element“ ist hierbei eine Vorrichtung, die an einem Fahrzeug montiert ist und ein Kühlen erfordert, wie beispielsweise ein Verbrennungsmotor, ein Ladeluftkühler (Zwischenkühler), ein Elektromotor, ein Inverter oder eine Batterie. Der Verdampfer 200 ist ein Teil einer (nicht gezeigten) Klimaanlage, die an dem Fahrzeug montiert ist, und ist ein Wärmetauscher zum Verdampfen eines Kühlmittels in flüssiger Phase durch einen Wärmeaustausch mit Luft.
Zunächst ist ein Aufbau des Radiators 100 beschrieben. Der Radiator 100 hat Tanks 110, 120, Rohre 130 und Rippen 140. In 1 sind die Rippen 140 weggelassen worden.
Die Tanks 110, 120 sind Metallbehälter zum vorübergehenden Unterbringen eines Kühlwassers, das ein Wärmemedium ist. Jeder der Tanks 110, 120 ist ein langer und dünner Behälter mit annähernd einer zylindrischen Säulenform, und sie sind so angeordnet, dass die Längsrichtung der Tanks 110, 120 entlang einer nach oben und nach unten weisenden Richtung ist. Die Tanks 110, 120 sind an Positionen angeordnet, die voneinander in einer horizontalen Richtung beabstandet sind, und die Rohre 130 und die Rippen 140 sind zwischen den Tanks 110, 120 angeordnet.
Ein Tank 110 der Tanks 110, 120 hat eine Platte 300 und einen Behälter 400 und ist ausgebildet durch eine Kombination aus der Platte 300 und dem Behälter 400, wobei diese aneinander gelötet sind. Die Platte 300 ist ein flaches plattenförmiges Element und hat Einführlöcher 301, in die die Rohre 130 eingeführt sind. Der Behälter 400 definiert einen Raum zum Unterbringen des Kühlwassers. Eine Gesamtheit einer Seite des Behälters 400, die den Rohren 130 zugewandt ist, ist eine Öffnung, und diese Öffnung ist durch die Platte 300 wasserdicht verschlossen.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist die Platte 300, die den Tank 110 bildet, auch ein Teil eines Elementes, das den Tank 210 bildet, der in dem Verdampfer 200 umfasst ist. Dieser Aufbau kann auch als ein Aufbau erachtet werden, bei dem eine den Tank 110 bildende Platte 300 und eine den Tank 210 bildende Platte 300 miteinander so verbunden sind, dass sie einstückig (integriert) sind.
Des Weiteren ist der den Tank 110 bildende Behälter 400 auch ein Teil eines Elementes, das den Tank 210 bildet. Dieser Aufbau kann auch als ein Aufbau erachtet werden, bei dem ein den Tank 110 bildender Behälter 400 und ein den Tank 210 bildender Behälter 400 miteinander so verbunden sind, dass sie einstückig (integriert) sind.
In dem vorstehend erläuterten Aufbau ist der Tank 110 mit dem Tank 210 integriert. In ähnlicher Weise ist ein Tank 120 mit einem Tank 220 durch einen Aufbau integriert, bei dem eine Platte 300 und ein Behälter 400 miteinander verbunden sind. 1 zeigt einen Zustand, bei dem der Behälter 400 von der Platte 300 entfernt ist, um den Innenaufbau des Tanks 110 und des Tanks 210 zu zeigen.
Der Tank 110 hat einen Aufnahmeabschnitt (aufnehmender Abschnitt) 111 und einen Aufnahmeabschnitt (aufnehmenden Abschnitt) 112 zum Empfangen des Kühlwassers, das durch das Erwärmen der Elemente getreten ist. Der Aufnahmeabschnitt 111 ist an einer Position in einem oberen Abschnitt des Tanks 110 vorgesehen. Der Aufnahmeabschnitt 112 ist an einer Position in einem unteren Abschnitt des Tanks 110 vorgesehen.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist ein Innenraum des Tanks 110 in einen oberen Teil (oberer Abschnitt) und einen unteren Teil (unterer Abschnitt) durch einen Separator (Trennelement) S3 geteilt. Das Kühlwasser von dem Aufnahmeabschnitt 111 fließt in den oberen Teil des Innenraums des Tanks 110 über dem Separator S3. Das Kühlwasser von dem Aufnahmeabschnitt 112 fließt in den unteren Teil des Innenraums des Tanks 110 unter dem Separator S3.
Der Tank 120 hat einen Abgabeabschnitt 121 und einen Abgabeabschnitt 122 zum Abgeben des Kühlwassers, das einem Wärmeaustausch ausgesetzt worden ist, zu der Außenseite. Der Abgabeabschnitt 121 ist an einer Position in einem oberen Teil (oberer Abschnitt) des Tanks 120 vorgesehen. Der Abgabeabschnitt 122 ist an einer Position in einem unteren Teil (unterer Abschnitt) des Tanks 120 vorgesehen.
Ein dem Separator S3 ähnlicher Separator (Trennelement) ist im Inneren des Tanks 120 an der gleichen Höhe wie der Separator S3 angeordnet. Der Innenraum des Tanks 120 ist in den oberen und unteren Teil durch den Separator geteilt. Das Kühlwasser, das in den Innenraum über dem Separator in dem Tank 120 geströmt ist, wird zu der Außenseite von dem Abgabeabschnitt 121 abgegeben. Das Kühlwasser, das in den Innenraum unter dem Separator 120 in dem Tank eingeströmt ist, wird zur Außenseite von dem Abgabeabschnitt 122 abgegeben.
Die Rohre 130 sind jeweils ein rohrartiges Element, durch das das Kühlwasser tritt, und der Radiator 100 hat die Vielzahl an Rohren 130. Jedes Rohr 130 ist ein längliches gerades Rohr, das so angeordnet ist, dass es sich entlang der horizontalen Richtung erstreckt. Ein Ende des Rohres 130 ist mit dem Tank 110 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Tank 120 verbunden. Demgemäß steht der Innenraum des Tanks 110 mit dem Innenraum des Tanks 120 durch die Rohre 130 in Kommunikation.
Die Rohre 130 sind in der nach oben und nach unten weisenden Richtung angeordnet, d.h. in der Längsrichtung des Tanks 110. Die Rippen 140 sind jeweils zwischen Rohren 130 angeordnet, die benachbart zueinander in der nach oben und nach unten weisenden Richtung sind, jedoch sind die Rippen 140 in 1 nicht gezeigt. Eine Richtung, in der die Rohre 130 gestapelt sind, d.h. die nach oben und nach unten weisende Richtung im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist nachstehend auch als eine „Stapelrichtung“ bezeichnet.
Das von der Außenseite zu dem Tank 110 gelieferte Kühlwasser strömt in dem Tank 120 durch die Rohre 130. Wenn das Kühlwasser durch das Innere der Rohre 130 tritt, wird das Kühlwasser durch die Luft, die außerhalb der Rohre 130 passiert (vorbeitritt), so gekühlt, dass die Temperatur des Kühlwassers absinkt. Eine Strömungsrichtung der Luft ist senkrecht zu sowohl der Längsrichtung des Tanks 110 als auch einer Längsrichtung der Rohre 130, und die Luft strömt von dem Radiator 100 zu dem Verdampfer 200. Ein (nicht gezeigter) Lüfter (Gebläse/Gebläserad) zum Befördern von Luft in der Strömungsrichtung ist in der Nähe des Wärmetauschers 10 vorgesehen.
Jede Rippe 140 ist eine gewellte Rippe, die so ausgebildet ist, dass eine Metallplatte in einer wellenartigen Form gebogen wird. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist die Rippe 110 an einer Position zwischen den Rohren 130 angeordnet, die benachbart zueinander in der nach oben und nach unten weisenden Richtung sind. Das heißt in dem Radiator 100 sind die Rippen 140 und die Rohre 130 so gestapelt, dass sie in der Stapelrichtung abwechselnd angeordnet sind. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Rippe 140 und der Konfigurationen in der Nähe der Rippe 140, wenn der Radiator 100 entlang der Luftströmungsrichtung betrachtet wird. Wie dies in 2 gezeigt ist, stehen Spitzen der wellenartigen Rippe 140 mit Oberflächen der Rohre 130, die benachbart zueinander in der Stapelrichtung sind, in Kontakt und sind an diese gelötet.
Wenn das Kühlwasser im Inneren der Rohre 130 passiert, wird die Wärme des Kühlwassers zu der Luft durch die Rohre 130 und auch zu der Luft durch die Rohre 130 und die Rippen 140 übertragen. Das heißt eine Kontaktfläche (Kontaktbereich) mit der Luft wird durch die Rippen 140 vergrößert, wodurch der Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem Kühlwasser effizient ausgeführt wird.
Der Aufbau des Verdampfers 200 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Der Verdampfer 200 hat Tanks 210, 220, Rohre 230 und Rippen 140.
Die Tanks 210, 220 sind Behälter zum vorübergehenden Unterbringen des Kühlmittels, das ein Wärmemedium ist. Jeder der Tanks 110, 120 ist ein langer und dünner Behälter mit einer annähernd zylindrischen Säulenform, und ist so angeordnet, dass Längsrichtungen der Tanks 110, 120 entlang einer nach oben und nach unten weisenden Richtung sind. Die Tanks 210, 220 sind an Positionen angeordnet, die voneinander in der horizontalen Richtung beabstandet sind, und die Rohre 230 und die Rippen 140 sind zwischen den Tanks 210, 220 angeordnet.
Die Tanks 210, 220 haben einen ähnlichen Aufbau wie die Tanks 110, 120, die vorstehend beschrieben sind. Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der Tank 210 mit dem Tank 110 des Radiators 100 einstückig. Die Platte 300 und der Behälter 400 sind miteinander zum Ausbilden des Tanks 210 verbunden. In ähnlicher Weise ist der Tank 220 mit dem Tank 120 des Radiators 100 einstückig (integriert). Die Platte 300 und der Behälter 400 sind miteinander zum Ausbilden des Tanks 220 verbunden.
Der Tank 210 hat einen Aufnahmeabschnitt (aufnehmender Abschnitt) 211 und einen Abgabeabschnitt 212. Der Aufnahmeabschnitt 211 empfängt das Kühlmittel, das in der Klimaanlage zirkuliert. Der Aufnahmeabschnitt 211 wird mit einem unter niedriger Temperatur stehenden und in flüssiger Phase vorliegenden Kühlmittel beliefert, das durch ein (nicht gezeigtes) Expansionsventil getreten ist, das in der Klimaanlage vorgesehen ist. Der Aufnahmeabschnitt 211 ist an einer Position in der Nähe eines oberen Endes des Tanks 210 vorgesehen. Der Abgabeabschnitt 212 gibt das Kühlmittel, das dem Wärmeaustausch ausgesetzt worden ist, zu der Außenseite ab. Das in gasförmiger Phase vorliegende Kühlmittel, das durch den Wärmeaustausch in dem Verdampfer 200 verdampft wird, wird zur Außenseite von dem Abgabeabschnitt 212 abgegeben und dann zu einem (nicht gezeigten) Kompressor der Klimaanlage geliefert. Der Abgabeabschnitt 212 ist an einer Position in der Nähe eines unteren Endes des Tanks 210 vorgesehen.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist ein Innenraum des Tanks 210 in drei Teile durch Separatoren S1, S2 in der nach oben und nach unten weisenden Richtung geteilt. Der Aufnahmeabschnitt 210 ist an einer Position oberhalb (über) dem oberen Separator S1 vorgesehen. Der Abgabeabschnitt 212 ist an einer Position unterhalb (unter) einem unteren Separator S2 vorgesehen.
Ein Innenraum des Tanks 220 ist in einen oberen und einen unteren Teil durch einen (nicht gezeigten) Separator geteilt. Die Position des Separators ist niedriger als der obere Separator S1 und höher als der untere Separator S2.
Die Rohre 230 sind jeweils ein rohrartiges Element, durch das das Kühlmittel tritt, und der Verdampfer 200 hat die Vielzahl an Rohren 230. Jedes Rohr 230 hat eine längliche gerade Form und ist so angeordnet, dass es sich in der horizontalen Richtung erstreckt. Ein Ende des Rohres 230 ist mit dem Tank 210 verbunden, und das andere Ende ist mit dem Tank 220 verbunden. Demgemäß steht der Innenraum des Tanks 210 mit dem Innenraum des Tanks 220 durch die Rohre 230 in Kommunikation.
Die Rohre 230 sind in der nach oben und nach unten weisenden Richtung angeordnet, d.h. in der Stapelrichtung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jedes Rohr 230 benachbart zu einem Rohr 130 in der Luftströmungsrichtung angeordnet. Das heißt die Anzahl der Rohre 230 ist die gleiche wie die Anzahl der Rohre 130, und die Rohre 230 sind an der gleichen Höhe wie die Rohre 130 angeordnet.
Das von der Außenseite zu dem Aufnahmeabschnitt 211 gelieferte Kühlmittel strömt in den oberen Teil des Innenraums des Tanks 210 über dem Separator S1. Das Kühlmittel tritt im Inneren der Rohre 230, die oberhalb des Separators S1 angeordnet sind, und strömt in den oberen Teil des Innenraums des Tanks 220 über dem nicht gezeigten Separator. Danach tritt das Kühlmittel im Inneren der Rohre 230, die über dem Separator und unter dem Separator S1 angeordnet sind, und strömt in einen Innenraum des Tanks 210 zwischen dem Separator S1 und dem Separator S2.
Des Weiteren tritt danach das Kühlmittel im Inneren der Rohre 230, die über dem Separator S2 und unter dem Separator (ohne Bezugszeichen) in dem Tank 220 angeordnet sind, und strömt in den unteren Teil des Innenraums des Tanks 220 unter dem Separator (ohne Bezugszeichen). Das Kühlmittel tritt im Inneren der Rohre 230, die unter dem Separator S2 angeordnet sind, strömt in den unteren Teil des Innenraums des Tanks 220 unter dem Separator S2, und wird dann zur Außenseite von dem Abgabeabschnitt 212 abgegeben.
Wenn es im Inneren jedes Rohres 230 wie vorstehend beschrieben passiert, wird das Kühlmittel erwärmt und verdampft durch die Luft, die an der Außenseite des Rohres 230 vorbeitritt, und es wechselt von einer flüssigen Phase zu einer gasförmigen Phase. Die Luft ist durch den Radiator 100 getreten und die Temperatur der Luft ist erhöht worden. Die Temperatur der Luft wird abgesenkt, da die Wärme der Luft durch das Kühlmittel absorbiert wird, wenn die Luft an der Außenseite des Rohres 230 vorbeitritt.
Eine (in 1 nicht gezeigte) Rippe 140 ist zwischen Rohren 230 angeordnet, die benachbart zueinander in der Stapelrichtung sind. Die Rippe 140 ist in dem Radiator 100 wie vorstehend beschrieben umfasst. Wie dies in 3 gezeigt ist, ist jede Rippe 140 so angeordnet, dass sie sich von einer Position zwischen den Rohren 130 des Radiators 100 zu einer Position zwischen den Rohren 230 des Verdampfers 200 erstreckt. Das heißt der Radiator 100 und der Verdampfer 200 teilen sich jede Rippe 140.
Daher sind die Rippen 140 und die Rohre 230 so gestapelt, dass sie in der Stapelrichtung im Verdampfer 200 abwechselnd angeordnet sind, wie dies bei dem Radiator 100 der Fall ist, der vorstehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist. Die Spitzen der wellenartigen Rippe 140 stehen mit Oberflächen der Rohre 230, die benachbart zueinander in der Stapelrichtung sind, in Kontakt und sind an diese gelötet.
Wenn das Kühlmittel im Inneren der Rohre 230 passiert, wird die Wärme der Luft zu dem Kühlmittel durch die Rohre 230 und auch zu dem Kühlmittel durch die Rohre 230 und die Rippen 140 übertragen. Das heißt eine Kontaktfläche (Kontaktbereich) mit der Luft ist durch die Rippen 140 vergrößert, wodurch der Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem Kühlmittel effizient ausgeführt wird.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Wärme des Kühlwassers, das durch das Innere des Rohres 130 tritt, weiter zu dem Kühlmittel, das durch das Innere des Rohres 230 tritt, durch Wärmeübertragung mittels der Rippe 140 übertragen. Im Verdampfer 200 wird nicht nur die Wärme von der Luft sondern auch die Wärme von dem Kühlwasser wiedergewonnen, so dass die Betriebseffizienz der Klimaanlage noch weiter verbessert wird.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist eine Verstärkungsplatte 11, die ein plattenförmiges Element ist, aufwärtig der Rohre 130, 230 (über ihnen), die von den Rohren 130, 230 am weitesten oben angeordnet sind, positioniert. Des Weiteren ist eine Verstärkungsplatte 12, die ein plattenförmiges Element ist, abwärtig der Rohre 130, 230 (unter ihnen), die von den Rohren 130, 230 am weitesten unten angeordnet sind, positioniert. Die Verstärkungsplatten 11, 12 sind jeweils eine Metallplatte, die so vorgesehen ist, dass sie das Rohr 130 und dergleichen verstärkt, um deren Verformung einzuschränken.
In 1 ist die Strömungsrichtung der Luft durch eine positive Richtung x von dem Radiator 100 zu dem Verdampfer 200 wiedergegeben, und eine Achse x ist entlang der Strömungsrichtung der Luft festgelegt. Des Weiteren ist eine Richtung y, die senkrecht zu der positiven Richtung x ist, von dem Tank 120 zu dem Tank 110 festgelegt, d.h. die Längsrichtung der Rohre 130, und eine Achse y ist entlang der Längsrichtung der Rohre 130 festgelegt. Des Weiteren ist eine Richtung z, die senkrecht zu sowohl der positiven Richtung x als auch der Richtung y ist, von der unteren Seite zu der oberen Seite d.h. in Längsrichtung des Tanks 110 festgelegt, und die Achse z ist entlang der Längsrichtung des Tanks 110. In der nachstehenden Beschreibung sind die positive Richtung x, die Richtung y und die Richtung z verwendet.
3 zeigt eine Rippe 140 und Querschnitte der Rohre 130, 230, die an der oberen und unteren Seite der Rippe 140 angeordnet sind. Wie dies in 3 gezeigt ist, hat jedes der Rohre 130, 230 einen flachen Querschnitt, der sich in der positiven Richtung x erstreckt. Ein Strömungspfad FP1, durch den das Kühlwasser tritt, ist im Inneren jedes Rohres 130 ausgebildet. Eine Innenrippe IF1 ist in dem Strömungspfad FP1 angeordnet. In ähnlicher Weise ist ein Strömungspfad FP2, durch den das Kühlmittel tritt, im Inneren jedes Rohres 230 ausgebildet. Eine Innenrippe IF2 ist in dem Strömungspfad FP2 angeordnet. Ein Zwischenraum ist zwischen einem Rohr 130 und einem Rohr 230, das an der gleichen Höhe angeordnet ist, ausgebildet.
Wie dies in den 2 und 3 gezeigt ist, sind Lamellen 141 an einer Rippe 140 ausgebildet. Jede Lamelle 141 ist ausgebildet, indem ein Teil der Rippe 140 geschnitten und gebogen wird. Genauer gesagt sind eine Vielzahl an linearen Einkerbungen, die sich in der Richtung z erstrecken, an einem flachen Abschnitt der Rippe 140 so ausgebildet, dass sie in der positiven Richtung x angeordnet sind, und dann ist ein Bereich zwischen zweien der Einkerbungen, die benachbart zueinander sind, so gebogen, dass die Lamelle 141 ausgebildet wird. Da Luft durch einen Zwischenraum, der in der Nähe der Lamelle 141 ausgebildet ist, hindurchtritt, wird ein Wärmeaustausch zwischen der Luft und der Lamelle 141 noch effizienter ausgeführt. Eine Form einer Lamelle, die an einer herkömmlichen Rippe ausgebildet ist, kann als die Form der Lamelle 141 aufgegriffen werden.
Ein spezifischer Aufbau eines Rohres 130 ist unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Wie dies in 4 gezeigt ist, ist das Rohr 130 ein rohrartiges Element, das ausgebildet ist, indem eine Metallplatte gebogen wird und dann Endabschnitte der Metallplatte aneinander gelötet werden. Wie dies vorstehend erwähnt ist, hat das Rohr 130 einen flachen Querschnitt, der sich in der positiven Richtung x erstreckt. In diesem Querschnitt hat das Rohr 130 einen flachen Abschnitt 131 und einen gekrümmten Abschnitt 132.
Der flache Abschnitt 131 ist ein Abschnitt, der in einer flachen Plattenform ausgebildet ist, und er ist so angeordnet, dass eine Normalenlinie des flachen Abschnittes 131 entlang der Achse z ist. Anders ausgedrückt ist jedes Rohr 130 so angeordnet, dass die Normalenrichtung des flachen Abschnittes 131 entlang der Stapelrichtung ist. Das Rohr 130 hat zwei flache Abschnitte 131. Die beiden flachen Abschnitte 131 sind einander zugewandt in der nach oben und nach unten weisenden Richtung angeordnet. Anders ausgedrückt bilden die beiden flachen Abschnitte 131 ein Paar an flachen plattenförmigen Abschnitten, die einander in dem Rohr 130 zugewandt sind.
Der gekrümmte Abschnitt 132 ist ein Abschnitt, der Enden der beiden flachen Abschnitte 131 verbindet, die vertikal angeordnet sind. Das Rohr 130 hat zwei gekrümmte Abschnitte 132. Einer der beiden gekrümmten Abschnitte 132 ist an einer Seite der flachen Abschnitte 131 vorgesehen, die in der positiven Richtung x gewandt ist, und der andere der beiden gekrümmten Abschnitte 132 ist an einer Seite der flachen Abschnitte 131 vorgesehen, die in einer negativen Richtung x weist. Gepunktete Linien DL1, DL2 in 4 zeigen Grenzen zwischen den flachen Abschnitten 131 und den gekrümmten Abschnitten 132.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind eine Form des gekrümmten Abschnittes, der in der positiven Richtung x weist, und eine Form des gekrümmten Abschnittes 132, der in der negativen Richtung x weist, zueinander nicht gleich. Anstelle des vorstehend erläuterten Aufbaus können Formen der gekrümmten Abschnitte 132 zueinander gleich sein und um eine Ebene y-z symmetrisch sein. Genauer gesagt können beispielsweise die Formen der gekrümmten Abschnitte 132 an beiden Seiten des Rohres 130 in der Richtung x in einer Bogenform wie der eine gekrümmte Abschnitt 132 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, der in der positiven Richtung x weist, gekrümmt sein, und müssen nicht einen verstemmten (gequetschten/gebördelten) Abschnitt haben und können somit anders sein als bei den gekrümmten Abschnitt 132 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, der in negativen Richtung x weist. Dieses Rohr 130 kann als Ganzes beispielsweise mittels Extrusionsformen ausgebildet werden.
Da die Form des Rohres 230 im Wesentlichen die gleiche wie die Form des Rohres 130 wie vorstehend beschrieben ist, wird die spezifische Darstellung der Form des Rohres 230 weggelassen. Ein Abschnitt des Rohres 230, der den flachen Abschnitt 131 entspricht, ist nachstehend als ein „flacher Abschnitt 231“ bezeichnet. In ähnlicher Weise ist ein Abschnitt des Rohres 230, der dem gekrümmten Abschnitt 132 entspricht, nachstehend als ein „gekrümmter Abschnitt 232“ bezeichnet.
Eine in einem unteren Teil von 4 gezeigte grafische Darstellung zeigt schematisch einen Betrag einer Dehnung, die an einer Verbindungsstelle zwischen dem Rohr 130 und der Platte 300 erzeugt wird, wenn eine thermische Expansion (thermische Ausdehnung) in dem Rohr 130 auftritt. Die vorstehend erwähnte „Verbindungsstelle“ ist ein Abschnitt des Rohres 130, der mit einem Rand des Einführlochs 301 verbunden ist.
Die vorstehend beschriebene Dehnung tritt dann auf, wenn das Rohr 130 sich in Abhängigkeit von der Temperatur des Wärmemediums in einem Zustand des Rohres 130 ausdehnt oder zusammenzieht (kontrahiert), bei dem dieses an der Platte 300 gelötet und fixiert ist. Wenn beispielsweise ein unter hoher Temperatur stehendes Kühlwasser im Inneren des Rohres 130 passiert und ein unter niedriger Temperatur stehendes Kühlmittel im Inneren des Rohres 230 passiert, wird die Platte 300 aufgrund einer Differenz im Maß der thermischen Ausdehnung zwischen dem Rohr 130 und dem Rohr 230 verformt. Diese Verformung der Platte 300 bewirkt eine Dehnung an der Verbindungsstelle zwischen dem Rohr 130 und der Platte 300. Wenn die Temperatur des Kühlwassers sich in jedem der Rohre 130 unterscheidet, wird eine Dehnung auch durch die Differenz im Maß der thermischen Expansion jedes Rohres 130 bewirkt. Eine ähnliche Dehnung (Spannung) kann nicht nur an der Verbindungsstelle des Rohres 130 sondern auch an einer Verbindungsstelle des Rohres 230 erzeugt werden.
Wie dies in 4 gezeigt ist, kann die an der Verbindungsstelle erzeugte Dehnung an Positionen der Grenzen am größten werden, die anhand der gestrichelten Linien DL1, DL2 gezeigt sind. Dies ist so, weil die gekrümmten Abschnitte 132 eine hohe Steifigkeit in dem Rohr 130 haben und eine Spannung zum Zeitpunkt der thermischen Expansion oder dergleichen wahrscheinlich sich an den gekrümmten Abschnitten 132 konzentrierten wird. Daher kann ein Brechen des Rohres 130 aufgrund der Dehnung besonders leicht an den vorstehend beschriebenen Grenzen oder in Abschnitten des Rohres 130 auftreten, die von den Grenzen zu den gekrümmten Abschnitten 132 hin verschoben sind. Diese Tendenz gilt auch für das Rohr 230.
Daher kann der Wärmetauscher 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die vorstehend erwähnte Dehnung verringern und ein Brechen der Rohre 130, 230 durch Festlegen der Form der Platte 300 verhindern.
Die Form der Platte 300 ist nachstehend unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Aufbaus der Platte 300, die in dem Tank 110, 210 umfasst ist, und ihrer Umgebung. In 5 ist der Behälter 400 nicht gezeigt. Da eine Form der Platte 300, die im Tank 120, 220 umfasst ist, die gleiche ist wie die Form der in 5 gezeigten Platte 300, unterbleibt die Beschreibung der Platte 300.
Wie dies in 5 gezeigt ist, hat die Platte 300 erste Abschnitte 310, zweite Abschnitte 320, dritte Abschnitte 330, einen vierten Abschnitt 340 und fünfte Abschnitte 350.
Jeder erste Abschnitt 310 ist in einer im Wesentlichen flachen Plattenform ausgebildet. Eine Normalenrichtung des ersten Abschnittes 310 ist entlang der Längsrichtung der Rohre 130, d.h. in Richtung y. Die Platte 300 hat zwei erste Abschnitte 310. Die beiden ersten Abschnitte 310 sind so angeordnet, dass eine mittlere Position der Platte 300 zwischen den beiden ersten Abschnitten 310 entlang der Achse x angeordnet ist. Einer der beiden ersten Abschnitte 310, der an einer Position ausgebildet ist, die von der mittleren Position in der negativen Richtung x verschoben ist, hat Einführlöcher 301, in die die Rohre 130 eingeführt sind. Ein anderer der beiden ersten Abschnitte 310, der an einer Position ausgebildet ist, die von der mittleren Position in der positiven Richtung x verschoben ist, hat Einführlöcher 301, in die die Rohre 230 eingeführt sind.
Obwohl jeder erste Abschnitt 310 in einer im Wesentlichen flachen Plattenform wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist, muss der erste Abschnitt 310 keine perfekte Plattenform haben. Beispielsweise kann ein Abschnitt in der Nähe der Einführlöcher 310 einem Entgratungsprozess ausgesetzt werden, und der behandelte Abschnitt kann örtlich zu einer positiven Richtung y oder in einer negativen Richtung y vorragen.
Die zweiten Abschnitte 320 erstrecken sich von Enden der ersten Abschnitte 310 zu dem Behälter 400, d.h. in der positiven Richtung y. Die Enden der ersten Abschnitte 310 weisen in die Luftströmungsrichtung. Beide Enden des ersten Abschnittes 310, die in die positive Richtung x und in die negative Richtung x weisen, sind mit zweiten Abschnitten 320 versehen. In 5 zeigen gepunktete Linien DL11, DL12 jeweils eine Grenze zwischen einem ersten Abschnitt 310 und zwei zweiten Abschnitten 320, die benachbart zu dem ersten Abschnitt 310 sind. Der größte Teil jedes Einführlochs 301 ist innerhalb des ersten Abschnittes 310 ausgebildet, jedoch überlappt ein anderer Teil des Einführlochs 301 mit dem zweiten Abschnitt 320.
Ein zweiter Abschnitt 320, der an einer Position vorgesehen ist, die von einem ersten Abschnitt 310 in der positiven Richtung x verschoben (versetzt) ist, ist so geneigt, dass er sich in einer Richtung eines Vektors erstreckt, der eine Summe aus einem Vektor in der positiven Richtung y und einem Vektor in der positiven Richtung x ist. Ein anderer zweiter Abschnitt 320, der an einer Position vorgesehen ist, die von dem ersten Abschnitt 310 versetzt ist, ist so geneigt, dass er sich in einer Richtung eines Vektors erstreckt, der eine Summe aus einem Vektor in der positiven Richtung y und einem Vektor an der Seite in der negativen Richtung x ist.
Die dritten Abschnitte 330 erstrecken sich in der positiven Richtung y von den beiden zweiten Abschnitten 320, die an einem mittleren Teil der Platte 300 vorgesehen sind, von sämtlichen der vier zweiten Abschnitte 320. Jeder dritte Abschnitt 330 erstreckt sich gerade von einem Ende eines zweiten Abschnittes 320. Das Ende des zweiten Abschnittes 320 weist weg von einem ersten Abschnitt 310, der mit dem zweiten Abschnitt 320 verbunden ist. Der dritte Abschnitt 330 erstreckt sich gerade in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes 310. Der dritte Abschnitt 330 hat eine flache Plattenform. Eine flache Oberfläche des dritten Abschnittes 330, die von dem Tank 110, 120 nach innen weist, steht mit dem Behälter 400 in Kontakt und ist mit diesem verbunden. In 5 zeigen gepunktete Linien DL13 jeweils eine Grenze zwischen dem zweiten Abschnitt 320 und dem dritten Abschnitt 330.
Der vierte Abschnitt 340 ist so gekrümmt, dass er die Enden der beiden dritten Abschnitte 330 verbindet. Die Enden der beiden dritten Abschnitte 330 weisen von den zweiten Abschnitten 320 weg. Das heißt der vierte Abschnitt 340 verbindet die Enden der beiden dritten Abschnitte 330, die in der positiven Richtung y weisen. Die Platte 300 ist in einer Bogenform an dem vierten Abschnitt 340 gebogen. In 5 ist eine gepunktete Linie DL14 eine Grenze zwischen den dritten Abschnitten 330 und dem vierten Abschnitt 340.
Wie dies in 5 gezeigt ist, verbinden die beiden dritten Abschnitte 330 und der zwischen ihnen befindliche vierte Abschnitt 340 einen Teil der Platte 300, die in dem Radiator 100 umfasst ist, und einen Teil der Platte 300, die in dem Verdampfer 200 umfasst ist, und fungieren als ein Abschnitt, der die jeweiligen Teile der Platte 300 vereinigt. Nachstehend sind die beiden dritten Abschnitte 330 und der vierte Abschnitt 340, der zwischen ihnen ist, auch als „Verbindungsabschnitt 360“ bezeichnet.
In dem Wärmetauscher 10, der als ein zusammengesetzter Wärmetauscher aufgebaut ist, entspricht der Radiator 100, der den Tank 110, den Tank 120, die Rohre 130 und die Rippen 140 aufweist, einem „ersten Wärmetauscher“. Das Kühlwasser, das durch den ersten Wärmetauscher tritt, entspricht einem „ersten Wärmemedium“. Der Verdampfer 200, der den Tank 210, den Tank 220, die Rohre 230 und die Rippen 140 aufweist, entspricht einem „zweiten Wärmetauscher“. Das Kühlmittel, das durch den zweiten Wärmetauscher tritt, entspricht einem „zweiten Wärmemedium“. In dem Wärmetauscher 10 sind der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher in der Luftströmungsrichtung angeordnet, und der Teil der Platte 300, die im ersten Wärmetauscher umfasst ist, und der Teil der Platte 300, die im zweiten Wärmetauscher umfasst ist, sind so verbunden, dass sie über den vorstehend beschriebenen Verbindungsabschnitt 330 einstückig sind.
Der vierte Abschnitt 340 ist in einem gesamten Bereich des Verbindungsabschnittes 360 des vorliegenden Abschnittes in der Richtung z fortlaufend. Anstelle eines derartigen Ausführungsbeispiels kann der vierte Abschnitt 340 an einem oder mehreren Orten in der Richtung z unterbrochen (nicht fortlaufend) sein.
Die fünften Abschnitte 350 erstrecken sich in der positiven Richtung y von den beiden zweiten Abschnitten 320, die in äußeren Teilen der Platte 300 entlang der Achse x von sämtlichen der vier zweiten Abschnitte 320 vorgesehen sind. Jeder fünfte Abschnitt 350 erstreckt sich gerade von einem Ende eines zweiten Abschnittes 320. Das Ende des zweiten Abschnittes 320 ist weg von einem ersten Abschnitt 310 gewandt, der mit dem zweiten Abschnitt 320 verbunden ist. Der fünfte Abschnitt 350 erstreckt sich gerade in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes 310.
Der fünfte Abschnitt 350 ist so angeordnet, dass er dem dritten Abschnitt 330 in der Luftströmungsrichtung zugewandt ist. Eine flache Oberfläche des fünften Abschnittes 350, die von dem Tank 110, 210 nach innen weist, steht mit dem Behälter 400 in Kontakt und ist mit diesem verbunden. Anders ausgedrückt erstreckt sich der fünfte Abschnitt 350 in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes 310 in derartiger Weise, dass der fünfte Abschnitt 350 und der dritte Abschnitt 330 einander in der Luftströmungsrichtung zugewandt sind und mit dem Behälter 400 verbunden sind. In 5 zeigen gepunktete Linien DL15 jeweils eine Grenze zwischen dem zweiten Abschnitt 320 und dem fünften Abschnitt 350.
In 5 sind die Rohre 130, die in die Einführlöcher 301 der Platte 300 eingeführt sind, ebenfalls gezeigt. Gepunktete Linien DL21 und gepunktete Linien DL22 sind jeweils eine Grenze zwischen dem flachen Abschnitt 131 und dem gekrümmten Abschnitt 132 oder eine Grenze zwischen dem flachen Abschnitt 231 und dem gekrümmten Abschnitt 232 wie die gepunktete Linie DL1 und die gepunktete Linie DL2 in 4.
Wenn unter Bezugnahme auf 5 der Radiator 100 in der Stapelrichtung betrachtet wird, d.h. in Richtung z betrachtet wird, ist die Grenze DL11, DL12 zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 von der Grenze DL21, DL22 zwischen dem flachen Abschnitt 131 und dem gekrümmten Abschnitt 132 zu dem flachen Abschnitt 131 hin verschoben (versetzt). In ähnlicher Weise ist unter Betrachtung des Verdampfers 200 in der Stapelrichtung, d.h. unter Betrachtung in der Richtung z, die Grenze DL11, DL12 zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 von der Grenze DL21, DL22 zwischen dem flachen Abschnitt 231 und dem gekrümmten Abschnitt 232 zu dem flachen Abschnitt 231 hin verschoben.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben einen Versuch bei einem Aufbau ausgeführt, bei dem die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 der Platte 300 angeordnet ist an oder verschoben ist von der Grenze zwischen jedem aus dem Paar der flachen Abschnitte 131 und dem gekrümmten Abschnitt 132 der Rohre 130 zu dem gekrümmten Abschnitt 132, wenn die Platte 300 entlang der Stapelrichtung wie in 5 gezeigt betrachtet wird. Es wurde herausgefunden, dass in diesem Aufbau eine Dehnung (Spannung) des Rohres 130 zum Zeitpunkt der thermischen Ausdehnung oder der thermischen Kontraktion relativ stark (relativ hoch) sein kann. In ähnlicher Weise ist eine Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 angeordnet an oder verschoben von der Grenze zwischen jedem aus dem Paar an flachen Abschnitten 231 und dem gekrümmten Abschnitt 232 der Rohre 230 zu dem gekrümmten Abschnitt 232. Es wurde herausgefunden, dass in diesem Aufbau eine Spannung (Dehnung) des Rohres 230 zum Zeitpunkt der thermischen Ausdehnung oder thermischen Kontraktion relativ hoch sein kann.
Dies ist so, weil erachtet wird, dass die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 zu einem Startpunkt einer Verformung der Platte 300 während der thermischen Ausdehnung oder Kontraktion der Rohre 130 wird. Als ein Ergebnis wird eine Spannung (Dehnung) aufgrund der Verformung an dem gekrümmten Abschnitt 132 der Rohre 130 und dem gekrümmten Abschnitt 232 der Rohre 230 konzentriert.
Im Gegensatz dazu ist in dem Radiator 100 des Wärmetauschers 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn die Platte 300 in der Stapelrichtung betrachtet wird, die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 von der Grenze zwischen dem flachen Abschnitt 131 und dem gekrümmten Abschnitt 132 zu dem flachen Abschnitt 131 hin verschoben (versetzt). In ähnlicher Weise ist in dem Verdampfer 200 die Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 von der Grenze zwischen dem flachen Abschnitt 231 und dem gekrümmten Abschnitt 232 zu dem flachen Abschnitt 231 hin verschoben (versetzt).
In diesem Aufbau ist der flache Abschnitt 131, 231 anstelle des gekrümmten Abschnittes 132, 232 einer Spannung ausgesetzt, die verursacht wird durch eine Verformung der Platte 300, die an der Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320 auftritt. Als ein Ergebnis kann eine Dehnung über einen weiten Bereich der Verbindungsstelle verteilt werden, so dass ein maximaler Wert der Dehnung, die in den Rohren 130, 230 erzeugt wird, im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall reduziert werden kann. Der vorstehend erwähnte „maximale Wert der Dehnung“ ist der Spitzenwert (Spitzenwerte) der Dehnung aus der grafischen Darstellung von 4.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Verbindungsabschnitt 360 so ausgebildet, dass ein Zwischenraum zwischen den beiden dritten Abschnitten 330, die benachbart zueinander sind, annähernd null beträgt. Daher sind der Radiator 100 und der Verdampfer 200 benachbart zueinander angeordnet, und eine Länge der Rippen 140 in der positiven Richtung x ist relativ kurz. Als ein Ergebnis wird eine Wärmeübertragung (Wärmeleitung) zwischen dem Kühlwasser und dem Kühlmittel über die Rippen 140 in effizienter Weise ausgeführt, jedoch ist im Gegensatz dazu eine Dehnung aufgrund thermischer Expansion (Ausdehnung) oder dergleichen der Rohre 130, 230 im Vergleich zu einem Fall hoch, bei dem die Rippen 140 lang sind.
Jedoch kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Dehnung an der Verbindungsstelle reduziert werden, indem die Form der Platte 300 wie vorstehend beschrieben festgelegt wird. Daher kann sogar bei einem Aufbau, bei dem die Rippen 140 unter Berücksichtigung der Wärmeleitung verkürzt sind, ein Brechen aufgrund der Dehnung der Rohre 130 oder dergleichen verhindert werden.
Im Übrigen beginnt eine Verformung der Platte 300, die durch thermische Ausdehnung oder dergleichen der Rohre 130, 230 verursacht wird, an der Grenze zwischen dem ersten Abschnitt 310 und dem zweiten Abschnitt 320, wie dies vorstehend beschrieben ist. Beispielsweise ist es wahrscheinlich, dass die Platte 300 mit der Verformung an der Grenze, die anhand der gepunkteten Linie DL11 in 5 gezeigt ist, so beginnt, dass der zweite Abschnitt 320 sich in der positiven Richtung x oder der negativen Richtung x neigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Form des zweiten Abschnittes 320 so festgelegt, dass der größte Teil der Verformung durch den zweiten Abschnitt 320 absorbiert (aufgenommen) werden kann, und ein Einfluss auf die Verbindungsstelle (auf die Verbindung) zwischen dem Rohr 130 und der Platte 300 kann reduziert werden.
Wie dies in 5 gezeigt ist, hat der zweite Abschnitt 320 eine Gesamtform, die im Wesentlichen bogenartig so gewölbt (gekrümmt) ist, dass sie konvex zu einer Außenseite des Tanks 110 ist. Jedoch ragt in einem Abschnitt mit Bezugszeichen 320 in 5 der zweite Abschnitt 320 örtlich zu einer Innenseite des Tanks 110 vor. Nachstehend ist der Abschnitt, der örtlich zu der Innenseite des Tanks 110 vorragt, auch als ein „gebogener Abschnitt 321“ bezeichnet. Ein gebogener Abschnitt 321 ist an jedem der vier zweiten Abschnitte 320 ausgebildet. Eine Position des gebogenen Abschnittes 321 in dem zweiten Abschnitt 320 überlappt nicht mit der Verbindungsstelle an dem Rohr 130. Genauer gesagt ist der gebogene Abschnitt 321 von einem Endstück des Rohres 130 zu dem Behälter 400 hin verschoben (versetzt).
Da der gebogene Abschnitt 321 ausgebildet ist, ist der zweite Abschnitt 320 mit einer Funktion als eine „Blattfeder“ versehen, die eine Dehnung absorbiert. Da der zweite Abschnitt 320, der den gebogenen Abschnitt 321 hat, sich mit Leichtigkeit als Ganzes verformt, kann eine Konzentration einer Dehnung aufgrund thermischer Ausdehnung an der Verbindungsstelle der Rohre 130, 230 verhindert werden. Als ein Ergebnis kann der maximale Wert der Dehnung weiter reduziert werden. Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Dehnung weiter reduziert, da der gebogene Abschnitt 321 zu der Innenseite des Tanks 110 in dem zweiten Abschnitt 320 vorragt.
Ein Krümmungsradius des gebogenen Abschnittes 321 kann größer sein als ein Krümmungsradius des vierten Abschnittes 340. Der „Krümmungsradius“ ist in diesem Fall ein Krümmungsradius an einer Oberfläche, die vorragt und nach außen in einer Bogenform im Querschnitt gewandt ist, wie dies in 5 gezeigt ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stehen Innenflächen des dritten Abschnittes 330 und des fünften Abschnittes 350, der vom Tank 110, 210 nach innen weist, mit dem Behälter 400 in Kontakt und sind gelötet. Wie dies in 5 gezeigt ist, sind, wenn eine Länge der Innenfläche des dritten Abschnittes 330 in der Richtung y „L1“ beträgt und eine Länge der Innenfläche des fünften Abschnittes 350 in der Richtung y „L2“ beträgt, die Abmessungen jedes Teils des Wärmetauschers 10 so festgelegt, dass L1 < L2 gilt. Die „Länge in der Richtung y“ in der vorstehend dargelegten Beschreibung entspricht einer Länge in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes 310.
Aufgrund des Aufbaus der Platte 300 ist die Steifigkeit in der Nähe eines mittleren Abschnittes, an dem der Verbindungsabschnitt 360 ausgebildet ist, relativ hoch, während die Steifigkeit in der Nähe eines Endabschnittes, an dem der fünfte Abschnitt 350 ausgebildet ist, relativ niedrig ist. Daher ist im vorliegenden Ausführungsbeispiels L1 < L2 wie vorstehend beschrieben festgelegt, und ein Verbindungsbereich (Verbindungsfläche) im fünften Abschnitt 350 ist größer gestaltet als ein Verbindungsbereich (Verbindungsfläche) im dritten Abschnitt 330. Als ein Ergebnis kann die Steifigkeit in der Nähe des Endabschnittes, an dem der fünfte Abschnitt 350 ausgebildet ist, erhöht werden, so dass ein Gleichgewicht der Steifigkeit an jedem Abschnitt der Platte 300 ausgeglichen werden kann. Als ein Ergebnis kann der maximale Wert der Dehnung, die in der Platte 300 auftritt, noch weiter reduziert werden.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann im vorliegenden Ausführungsbeispiel die maximale Dehnung reduziert werden, indem die Länge des fünften Abschnittes 350 in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes 310 länger gestaltet wird als die Länge des dritten Abschnittes 330 in der gleichen Richtung.
Die Länge L1 des dritten Abschnittes 330 in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes 310 kann 0,8 mm oder mehr betragen.
Des Weiteren kann die Gesamtheit des dritten Abschnittes 330 und die Gesamtheit des fünften Abschnittes 350 von den Endstücken der Rohre 130, 230 zu dem Behälter 400 verschoben (versetzt) werden. Das heißt der dritte Abschnitt 330 und der fünfte Abschnitt 350 können an Positionen so angeordnet sein, dass die Rohre 130, 230 nicht zwischen dem dritten Abschnitt 330 und dem fünften Abschnitt 350 angeordnet sind.
In der vorstehend dargelegten Beschreibung ist ein Beispiel eines Falls beschrieben, bei dem der Wärmetauscher 10 ein zusammengesetzter Wärmetauscher ist, bei dem der Radiator 100 und der Verdampfer 200 kombiniert sind. Jedoch kann eine vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Verringern einer Dehnung auch bei einem einzelnen Wärmetauscher angewendet werden, der nicht von der zusammengesetzten Art ist. Beispielsweise kann in dem Fall eines einzelnen Wärmetauschers 10, der aus lediglich dem Radiator 100 besteht, die Platte 300 so ausgebildet sein, dass sie lediglich den ersten Abschnitt 310, den zweiten Abschnitt 320, den dritten Abschnitt 330 und den fünften Abschnitt 350 hat, die in einem Bereich gezeigt sind, der in der negativen Richtung x von der mittleren Position der Platte 300 in 5 verschoben ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist vorstehend unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezifischen Beispiele beschränkt. Jene spezifischen Beispiele, die in geeigneter Weise im Hinblick auf die Gestaltung anhand von Fachleuten abgewandelt werden, sind ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung so weit umfasst, wie diese abgewandelten spezifischen Beispiele die Merkmale der vorliegenden Erfindung besitzen. Jedes Element, das in jedem der vorstehend beschriebenen spezifischen Beispiele umfasst ist, und die Anordnung, Einrichtung, Form und dergleichen von ihm sind nicht auf jene dargestellten Elemente beschränkt und können geeignet geändert werden. Die Kombinationen von Elementen, die in jedem der vorstehend beschriebenen spezifischen Beispiele umfasst ist, kann geeignet abgewandelt werden, solange keine technischen Probleme dabei auftreten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020023492 [0001]
JP 3674120 B [0005]

Claims

Wärmetauscher (10) für einen Wärmeaustausch zwischen einem Wärmemedium und Luft, wobei der Wärmetauscher Folgendes aufweist: Rohre (130, 230), die in einer Stapelrichtung angeordnet sind und rohrartige Elemente sind, in denen das Wärmemedium strömt; und einen Tank (110, 210, 120, 220), der mit den Rohren verbunden ist, wobei ein Rohr der Rohre ein Paar an flachen Abschnitten (131, 231) mit flachen Plattenformen, die einander zugewandt sind, und einen gekrümmten Abschnitt (132, 232) hat, der Enden des Paares an flachen Abschnitten verbindet, eine Normalenrichtung des Paares der flachen Abschnitte entlang der Stapelrichtung ist, der Tank eine Platte (300) mit Einführlöchern (301) hat, in die die Rohre eingeführt sind, und ein Behälter (400) einen Raum zum Unterbringen des Wärmemediums definiert, die Platte einen ersten Abschnitt (310), der so angeordnet ist, dass eine Normalenrichtung des ersten Abschnittes entlang einer Längsrichtung der Rohre ist, und einen zweiten Abschnitt (320) hat, der sich von einem Ende des ersten Abschnittes zu dem Behälter erstreckt, das Ende des ersten Abschnittes in einer Luftströmungsrichtung gewandt ist, in der die Luft strömt, und wenn die Platte in der Stapelrichtung betrachtet wird, eine Grenze zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt von einer Grenze zwischen jedem aus dem Paar an flachen Abschnitten und dem gekrümmten Abschnitt zu dem Paar an flachen Abschnitten verschoben ist.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei die Rohre und der Tank Folgendes aufweisen: einen ersten Wärmetauscher (100), der einen Wärmeaustausch zwischen einem ersten Wärmemedium und der Luft ausführt; und einen zweiten Wärmetauscher (200), der einen Wärmeaustausch zwischen einem zweiten Wärmemedium und der Luft ausführt, wobei der erste Wärmetauscher und der zweite Wärmetauscher in der Luftströmungsrichtung angeordnet sind, die Platte eine der Platten ist, und eine der Platten, die in dem ersten Wärmetauscher vorgesehen ist, und eine andere der Platten, die in dem zweiten Wärmetauscher angeordnet ist, benachbarte zwei Platten sind und miteinander so verbunden sind, dass sie über einen Verbindungsabschnitt (360) einstückig sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 2, wobei der Verbindungsabschnitt Folgendes aufweist: zwei dritte Abschnitte (330), die sich jeweils von Enden der zweiten Abschnitte von den benachbarten zwei Platten erstrecken, wobei die Enden der zweiten Abschnitte von den ersten Abschnitten der benachbarten zwei Platten weggewandt sind, wobei die zwei dritten Abschnitte sich in den Normalenrichtungen der ersten Abschnitte erstrecken; und einen vierten Abschnitt (340), der so gekrümmt ist, dass er Enden der beiden dritten Abschnitte verbindet, wobei die Enden der beiden dritten Abschnitte von den zweiten Abschnitten der benachbarten zwei Platten weggewandt sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 3, wobei Längen der beiden dritten Abschnitte in den Normalenrichtungen der ersten Abschnitte 0,8 mm oder mehr betragen.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei jede der benachbarten zwei Platten einen fünften Abschnitt (350) hat, der sich in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes erstreckt, der fünfte Abschnitt einem der zwei dritten Abschnitte in der Luftströmungsrichtung zugewandt ist, und der fünfte Abschnitt und die zwei dritten Abschnitte mit dem Behälter verbunden sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 5, wobei eine Länge des fünften Abschnittes in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes länger ist als Längen der zwei dritten Abschnitte in der Normalenrichtung des ersten Abschnittes.
Wärmetauscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zweite Abschnitt einen gebogenen Abschnitt (321) hat, der zu einer Innenseite des Tanks vorragt.