DE19723801C2

DE19723801C2 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE19723801C2
Application number: DE19723801A
Authority: DE
Inventors: Soichi Kato; Shoji Akiyama
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1996-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2017-06-07
Also published as: DE19723801A1; JPH09329397A; KR100254329B1; KR980003455A; US5908070A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher, der insbesondere für eine Klimaanlage für Fahrzeuge oder dergleichen vorgesehen ist, um einen Teil des Kühl kreislaufs zu bilden. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Wärme tauscher gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Wärmetauscher gemäß der JP H7-190661 A ist aus Rohren, die durch Fließpres sen hergestellt sind, und Lamellen, die zwischen den Rohren und zwei Sammelleitun gen angeordnet sind, aufgebaut. Dieser Wärmetauscher wird als Verdampfer oder als "Doppelzweck"-Wärmetauscher, der umgeschaltet werden kann, um einerseits als Verdampfer und andererseits als Kondensor zu arbeiten, eingesetzt. Bei dem Wär metauscher ist ein eingezogener Ablaufabschnitt auf der Oberfläche jedes Rohrs ge bildet, um Kondensate effizient abzugeben, die auf den Oberflächen der Rohre an haften, wenn er als Verdampfer eingesetzt wird. Weiter sind die Ablaufabschnitte nicht an den Enden der Rohre ausgebildet, um sicherzustellen, daß die Rohre einfach in die Sammelrohre bzw. Sammelkästen eingeführt werden können. Während es wün schenswert ist, die Rohre mit einer geringen Dicke auszubilden, um ihre Wärmeaus tauschleistung zu verbessern, birgt dies die Gefahr in sich, daß die Druckwiderstands fähigkeit reduziert wird, wenn die Rohre zu dünn ausgebildet werden. Um dem zu begegnen, sind eine Mehrzahl von Unterteilungswänden innerhalb der Rohre ausge bildet, um die Druckwiderstandsfähigkeit der Rohre zu verbessern.

In den letzten Jahren werden die Rohre, um eine Verbesserung der Produktivität und eine Reduktion der Produktionskosten zu erreichen, jedoch oft unter Verwendung von zu verlötendem Plattenmaterial anstatt durch Fließpressen hergestellt. Folglich wer den, um die Druckwiderstandsfähigkeit der Rohre, die in einer abgeflachten Leitungs form aus dem zu verlötenden Plattenmaterial hergestellt werden, zu verbessern, innere Rippen eingesetzt und innerhalb der Rohre verlötet.

Die DE 40 26 988 A1 offenbart Rohrelemente für einen Wärmetauscher, die auf den jeweiligen Seitenflächen Rillen bzw. Nuten aufweisen, die sich in Richtung der je weils anderen Seitenfläche erstrecken bzw. vorspringen und deren Scheitelpunkte im wesentlichen in der Mitte des Rohrelementes miteinander verbunden sind. Hier sind Rohrelemente gezeigt, die an ihren Endabschnitten keinen flachen Abschnitt aufwei sen, sondern deren "achtförmiger Abschnitt" in entsprechende "achtförmige Aufnah meöffnungen" der Sammelrohre eingesteckt sind.

Aus der EP 0 457 470 A1, die den Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindung bildet, ist ein Wärmetauscher mit zwei Sammelrohren bekannt, wobei zwischen den Sammel rohren eine Vielzahl von Rohrelementen angeordnet ist und jedes Rohrelement eine erste und zweite Rippe aufweist, die sich im wesentlichen in longitudinaler Richtung der Rohrelemente selbst erstrecken. Die hier beschriebenen Rohrelemente bzw. Rip pen weisen eine bestimmte Wandstärke und eine bestimmte Dimensionierung auf. Durch die in Längsrichtung der Rohrelemente sich erstreckenden Rippen sind eine Mehrzahl von innerhalb des Rohrelementes entsprechend ausgebildeten Strömungs wegen vorgesehen. Die Seitenflächen der Rohrelemente sind im wesentlichen flach ausgebildet, so daß zwar noch auf der jeweiligen Seitenfläche ein Rillenbereich vorge sehen ist, der jedoch eine äußerst geringfügige bestimmte Breite aufweist. Dies hat den Vorteil, daß die Enden der Rohrelemente zwar einen Rillenbereich aufweisen, aber gleichzeitig noch relativ "flach" ausgebildet sind, so daß die Rohrelemente in ent sprechende Aufnahmeöffnungen der Sammelrohre problemlos einsteckbar sind.

Der aus der EP 0 457 470 A1 bekannte Wärmetauscher ist noch nicht optimal ausge bildet. Wenn nämlich nun, insbesondere in einem Ofen, die in die Aufnahme der Sammelrohre eingesteckten Rohrelemente hier entsprechend mit den Aufnahmeöff nungen verlötet werden sollen, hat die Praxis gezeigt, daß während des Lötvorganges das Lot bzw. Lötmaterial im entsprechenden Verbindungsbereich in die Rippen fließt bzw. fließen kann. Dies hat zunächst zur Folge, daß das Lot bzw. Lötmaterial in den Verbindungsbereich in die Rippen bzw. hier in den entsprechend vorhandenen Zwi schenraum fließt bzw. fließen kann, so daß eine unzureichende Menge an Lötmaterial in den Verbindungsbereichen verbleibt, woraus eine fehlerhafte Verbindung resultiert. Auch müssen die Toleranzwerte für die Dimensionierung der Aufnahmeöffnungen sowie für die Dimensionierung der Endabschnitte der Rohrelemente genauestens ein gehalten werden, um das Einführen der Rohrelemente zu vereinfachen. Dies vergrö ßert insbesondere den Montage- bzw. Arbeitsaufwand und die damit verbundenen Kosten. Weiterhin wird der Montageaufwand auch dadurch erhöht, daß das in den Zwischenraum der Rippe hineingelaufene Lot bzw. Lötmaterial, insbesondere wenn es sich auf der entsprechenden Seitenfläche "abgesetzt hat", teilweise wieder durch ho hen Arbeitsaufwand entfernt werden muß, damit die entsprechenden Lamellen optimal zur Auflage bzw. Anlage gebracht werden können. Dadurch, daß aber die Verbindung zwischen den Rohrelementen und den Sammelrohren nicht optimal ist, kann es schließlich vorkommen, daß - bei einem entsprechenden Druck - diese Verbindung bricht.

Der vorliegenden Patentanmeldung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher der in Rede stehenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß die Verbin dung zwischen Rohrelement und Sammelrohr optimiert ist und daß der Arbeitsauf wand und die Kosten verringert sind.

Die genannte Aufgabe wird durch ein Wärmetauscher mit den Merkmalen des An spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entneh men.

Insbesondere ist vorgesehen, daß der erfindungsgemäße Wärmetauscher zwei Sam melrohre aufweist, an denen eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung für ein Wärmeaustauschmedium ausgebildet sind. Weiter weist der Wärmetauscher eine Viel zahl von Rohrelementen, die jeweils mit beiden Sammelrohren verbunden sind, und Lamellen auf, die zwischen der Vielzahl von Rohrelementen angeordnet sind. Die Rohrelemente sind vorzugsweise unter Verwendung eines zu verlötenden Platten stücks bzw. metallischen, ggf. mit Lot beschichteten Plattenmaterials insbesondere einstückig ausgebildet und zumindest eine Rippe ist an jeder der zwei Flachseiten bzw. Seitenflächen jedes Rohrelements, die mit den Lamellen in Kontakt stehen, aus gebildet, wobei jede Rippe zu der anderen Seitenfläche vorspringt bzw. eingezogen ist und wobei sich ein flacher, also rippenfreier Abschnitt, über eine bestimmte Strecke an jedem Ende jedes Rohrelements erstreckt. Der Abstand zwischen den Sammelroh ren und den Rippenenden, der sich einstellt, wenn die Rohrelemente in die Sammel rohre eingeführt bzw. eingelötet sind, liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 2 bis 10 mm.

Da ein flacher Abschnitt an jedem Ende der aus zu verlötendem Plattenmaterial her gestellten Rohrelemente ausgebildet ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Form der Einführabschnitte der Rohrelemente zu vereinfachen, und da die Form der zur Montage der Rohrelemente an den Sammelrohren ausgebildeten Aufnahmeöffnungen entsprechend vereinfacht werden kann, ist es möglich, eine Verbesserung des Vorgangs des Einführens der Rohrelemente in die Sammelrohre zu erreichen. Da die von den einzelnen Seitenflächen abragenden Rippen als ein inte griertes Teil ausgebildet werden können, wird des weiteren die Druckwiderstandsfä higkeit der Rohrelemente verbessert und eine einfache und kostengünstige Herstel lung ermöglicht, wodurch die oben genannte Aufgabe gelöst wird.

Durch die vorspringenden bzw. eingezogenen Rippen kann außerdem die Kontakt fläche, mit der ein Kühlmittel in Kontakt tritt, d. h. die Fläche über die das Kühlmittel mit der Luft über die Rohrelemente in Kontakt treten kann, vergrößert werden, wodurch eine Verbesserung in der Geschwindigkeit des Wärmeaustauschs bzw. der Wärmeaustauschrate des Kühlmittels erreicht wird. Des weiteren kann durch Vorse hen eines Abstandes zwischen den Sammelrohren und den Rippenenden von 2 bis 10 mm verhindert werden, daß die flachen Abschnitte, in denen keine Rippen vorge sehen sind, durch den Druck der Kühlmittelströmung deformiert werden, und da so Lot bzw. Lötmaterial daran gehindert wird, in die sich von außen als Nuten darstel lenden Rippen zu fließen, was auftreten kann, wenn die Rippen zu nah an den Sam melrohren angeordnet sind, kann eine sichere Verbindung zwischen den Rohrelemen ten und den Sammelrohren aufrechterhalten bzw. sichergestellt werden. Es ist anzu merken, daß der Bereich des Abstandes zwischen den Sammelrohren und den Endab schnitten der Rippen, bei dem die Deformation des Wärmetauschers in Richtung der Schichtung 0 mm bei einem Kühlmittel-Testdruck von etwa 589 N/cm² bzw. 60 kg/cm²G bleibt, also zumindest nicht erkennbar ist, 0 bis 5 mm beträgt und daß der Maximalwert für diesen Abstand, bei dem der Deformationsgrad 2 mm beträgt, was die erlaubte Toleranz ist, 10 mm beträgt. Außerdem beträgt der erlaubte Bereich, über den das Lot bzw. Lötmaterial zu den Endabschnitten der Rippen laufen darf, 2 mm. Daher wird ein optimaler Bereich von 2 bis 10 mm als Abstand festgelegt.

Die Rohrelemente werden in einer einstückigen Weise aus einem zu verlötenden Ma terialstück bzw. aus zu verlötendem Plattenmaterial erfindungsgemäß hergestellt. Da die Rohrelemente fortlaufend aus einem zu verlötenden Plattenstück hergestellt wer den können, wird die Produktivität verbessert. Des weiteren wird der verlötete Ab schnitt bzw. ein Verlöten an einem der beiden Seitenflächen bzw. Kanten jedes Rohrelements nicht mehr benötigt, und daher kann eine Verbesserung in der Druck widerstandsfähigkeit des Rohrelements erreicht werden.

Alternativ können die Rohrelemente aus zwei zu verlötenden Materialstücken, die jeweils eine der beiden Seitenflächen bzw. Flachseiten jedes Rohrelements bilden, hergestellt werden. In diesem Fall wird die Herstellung der einzelnen Seitenflächen vereinfacht, da der Vorgang, bei dem das zu verlötende Plattenstück gebogen wird, nicht erforderlich ist, wodurch ein Vorteil erreicht werden kann, indem die Ferti gungsstraße verkürzt wird.

Des weiteren werden an den einzelnen Seitenflächen ausgebildete Rippen an Stellen gebildet, die zueinander um eine bestimmte Strecke versetzt sind, und der Scheitel der jeweiligen Rippe einer Seitenfläche wird mit der anderen Seitenfläche bzw. der ge genüberliegenden Innenfläche verbunden. Da auf diese Art erreicht wird, daß die von einer Seitenfläche vorspringende Rippe und die von der anderen Seitenfläche vor springende Rippe den Innenraum des Rohrelements abwechselnd abteilen, wird der Biegevorgang vereinfacht, im Vergleich zu dem Fall, in dem die Endabschnitte bzw. Scheitel der Rippen miteinander in Kontakt gebracht werden, wodurch eine Verbes serung der Arbeitseffizienz erreicht wird.

Alternativ können die an den einzelnen Seitenflächen ausgebildeten Rippen an Posi tionen gebildet werden, die einander gegenüberliegen, wobei die Scheitel der einzel nen (gegenüberliegenden) Rippen miteinander verbunden werden. In diesem Fall können, insbesondere wenn die Rohrelemente aus zwei zu verlötenden Plattenstüc ken hergestellt werden sollen, die Rohrelemente einfach dadurch hergestellt werden, daß identische Teile aneinander anliegend verbunden werden, wodurch eine Reduk tion der Arbeitseffizienz verhindert wird, die ansonsten aufgrund der Berücksichti gung von positionellen Ausrichtungen auftreten würde.

Alternativ sind bei einem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung, der zwei Sammelrohre, an denen eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung für Wärme tauschmedium gebildet sind, mehrere die Sammelrohre verbindende Rohrelemente und zwischen den Rohrelementen angeordnete Lamellen aufweist, die Rohrelemente dadurch hergestellt, daß

a) eine Mehrzahl von sich kontinuierlich in Längsrichtung eines zu verlötenden Plattenstücks erstreckenden Rippen gebildet wird,
b) flache Abschnitte durch Pressen bzw. Flachpressen der Rippen an spezifischen Abständen bzw. um bestimmte Strecken gebildet werden,
c) das zu verlötende Plattenstück insbesondere mit einem zentralen Abschnitt als Grenze bzw. Längskante in Richtung einer senkrecht zur Längsrichtung des Plattenstücks verlaufenden Nebenachse gebogen bzw. um eine Längsachse gefaltet wird, um eine abgeflachte Leitungsform zu bilden, und die Rippen mit den gegenüberliegenden Flächen oder mit gegenüberliegenden Rippen in Kontakt gebracht werden, um den Raum innerhalb des Rohrelements abzuteilen, und
d) ein mittiger Abschnitt in Längsrichtung an den flachen Abschnitten sequentiell durchtrennt wird.

Da dieses Verfahren die Herstellung der wie oben beschrieben aufgebauten Rohrele mente vereinfacht, wird so die genannte Aufgabe gelöst.

Die obigen und andere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung und damit ver bundene Vorteile werden durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, die bevorzugte Ausführungsformen darstellt, besser ver ständlich und vom Fachmann erkannt werden. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Wärmetauschers gemäß einer ersten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine ausschnittsweise, vergrößerte Perspektive, die das Verhältnis zwi schen Sammelrohren und Rohrelementen illustriert;

Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt, der das Verhältnis zwischen den Rohr elementen illustriert;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Ergebnisse eines Tests zeigt, der dazu dient, das Verhältnis zwischen einerseits dem Abstand A zwischen den Sammelroh ren und den Rippen der Rohrelemente und andererseits der Verformung B des Wärmetauschers in Richtung der Schichtung, die auftritt, wenn ein Testdruck auf den Wärmetauscher ausgeübt wird, festzustellen;

Fig. 5 den Herstellungsvorgang der Rohrelemente gemäß der ersten Ausfüh rungsform;

Fig. 6 einen Querschnitt der Rohrelemente gemäß der ersten Ausführungsform;

Fig. 7 einen Querschnitt der Rohrelemente gemäß einer zweiten Ausführungs form; und

Fig. 8 einen Querschnitt der Rohrelemente gemäß einer dritten Ausführungs form.

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug nahme auf die Zeichnung erläutert.

Ein in Fig. 1 dargestellter Wärmetauscher 1 kann z. B. als Kondensor bzw. Verflüssi ger verwendet werden, der einen Teil eines Kühlkreislaufs bei einem Klimaanlagensy stem für Fahrzeuge bildet. Der Wärmetauscher 1 weist zwei Sammelrohre 2 und 3, eine Vielzahl von Rohrelementen 4, die jeweils die beiden Sammelrohre 2 und 3 ver binden, und gewellte Kühlelemente bzw. Lamellen 5, die zwischen den Rohrelemen ten 4 angeordnet sind, auf. Außerdem sind eine Kühlmittel-Einlaßleitung 6 und eine Kühlmittel-Auslaßleitung 7 an den zwei Sammelrohren 2 und 3 vorgesehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Wärmetauscher 1 mit einer Vielzahl (einer ungeraden Anzahl) von Ebenen an Kühlmittel-Strömungspfaden gebildet, in dem die Kühlmittel-Einlaßleitung 6 an einem unteren Abschnitt des einen Sammel rohrs, nämlich des Sammelrohrs 2, und die Kühlmittel-Auslaßleitung 7 an einem obe ren Abschnitt des anderen Sammelrohrs 3 vorgesehen ist und bestimmte Abschnitte der Sammelrohre 2 und 3 durch eine (nicht dargestellte) Leit- bzw. Unterteilungs platte abgeteilt sind. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 30 Deckel, die jeweils einen Endabschnitt der Sammelrohre 2 und 3 verschließen, und die Bezugszeichen 31 und 32 bezeichnen End- bzw. Stirnplatten, die die Rohrelemente 4 und die Leitble che bzw. Lamellen 5 in Richtung der Schichtung, also das Rohrbündel, an beiden Endseiten halten bzw. abstützen.

Bei dem wie oben beschrieben aufgebauten Wärmetauscher 1 werden die Rohrele mente 4 in eine abgeflachte Leitungsform aus zu verlötendem Plattenmaterial bzw. Blech geformt, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, wobei sich in Längsrichtung der Rohrelemente 4 erstreckende, nutartige Furchen bzw. Rippen 10 und 11 an den beiden Flachseiten bzw. Seitenflächen 8 und 9 jedes Rohrelements 4, die mit den Lamel len 5 in Kontakt stehen und einander gegenüberliegen, gebildet werden. Die Rippe 10 ist so ausgebildet, daß sie von der Seitenfläche 8 zur Seitenfläche 9 hin abragt bzw. eingezogen ist, wobei ihr vorderes Ende, also ihre in das Innere des Rohrele ments 4 gewölbte Längskante, mit der Innenseite der Seitenfläche 9 in Kontakt steht und verlötet ist. Die Rippe 11 hingegen ragt von der Seitenfläche 9 zur Seitenfläche 8 vor, erstreckt sich also von der anderen Seite in das Innere des Rohrelements 4, wobei ihr vorderes Ende bzw. ihre nach innen ragende Längskante mit der Innenseite der Seitenfläche 8 in Kontakt steht und verlötet ist. Es ist anzumerken, daß bei dieser Ausführungsform die Rippen 10 und 11 um einen bestimmten Abstand, also quer zu ihrer Längserstreckung, zueinander versetzt sind.

Durch die vorgenannte Ausbildung wird der Innenraum jedes Rohrelements 4 durch die Rippen 10 und 11 unterteilt, wodurch eine Vielzahl von Kühlmittel-Strömungs pfaden 13 - bei der vorliegenden Ausführungsform drei Kühlmittel-Strömungspfade 13 - gebildet werden. Jedes Rohrelement 4 weist Ränder 14 und 15, insbesondere nach außen abgebogene und aufeinanderliegende Längsränder auf, die miteinander verlötet sind. Insbesondere sind die Rohrelemente 4 gemäß der ersten Ausführungs form jeweils aus einem Stück Plattenmaterial bzw. Blechstück hergestellt, so daß über die Verlötung der Rippen 10 und 11 an den gegenüberliegenden Innenseiten hinaus lediglich eine Verlötung an einer Längskante jedes Rohrelements 4 zu erfolgen hat.

Dadurch, daß die Rippen 10 und 11 gebildet sind und deren Endabschnitte mit den gegenüberliegenden Seitenflächen verlötet und verbunden sind, wird die Druckwi derstandsfähigkeit der Rohrelemente 4 verbessert. Da außerdem die Seitenflächen der Rippen 10 und 11 zu der Fläche beitragen und diese vergrößern, über welche durch die Kühlmittel-Strömungspfade 13 strömendes Kühlmittel mit den Rohrelementen 4 in Kontakt kommt, und auch die Oberfläche vergrößern, über die die Rohrelemente 4 mit der den Wärmetauscher 1 umgebenden bzw. durchströmenden Luft in Kontakt ste hen, wird eine Verbesserung der Wärmeaustauscheffizienz des Kühlmittels bzw. des Wärmetauschers 1 erreicht.

Es ist darauf hinzuweisen, daß wenn sich die Rippen 10 und 11 über die gesamte Länge der Rohrelemente 4 bis zu deren Endabschnitten erstrecken, die Form der Aufnahmeöffnungen, die an den Sammelleitungen 2 und 3 zur Befestigung der Rohrelemente 4 ausgebildet sind, kompliziert wird. Daher sind flache Abschnitte 12, in denen die Rippen 10 und 11 über einen bestimmten Bereich in Längsrichtung nicht ausgebildet sind, erfindungsgemäß an den beiden Endabschnitten jedes Rohrele ments 4 vorgesehen. Dies ermöglicht es, die Form der an den Sammelleitungen 2 und 3 gebildeten Aufnahmeöffnungen 20 zu vereinfachen. Da außerdem beide Enden der Rohrelemente 4 in einer abgeflachten Leitungsform ausgebildet werden können, wird eine Verbesserung in der Arbeitseffizienz bezüglich des Vorgangs, bei dem die Rohr elemente 4 in die Sammelrohre 2 und 3 eingeführt werden, erreicht. Insbesondere paßt jeder Endabschnitt eines Rohrelements 4 in jede Aufnahmeöffnung 20.

Außerdem wurden die in Fig. 4 dargestellten Eigenschaften beobachtet, indem das Verhältnis zwischen dem Abstand A zwischen den Endabschnitten der Sammelrohre 2 und 3 bzw. deren Aufnahmeöffnungen 20 und den Enden der Rippen 10 und 11 einerseits und der Grad bzw. die Stärke der in dem Wärmetauscher 1 verursachten Deformation B andererseits getestet wurde. Diese Eigenschaften stellen das Verhält nis zwischen dem Abstand A und dem Deformationsgrad B in Richtung der Schich tung - hier in Richtung der Längserstreckung der Sammelrohre 2 und 3 - des Wärme tauschers 1 und insbesondere die Stärke der Deformation B in den flachen Abschnit ten 12 dar, wenn ein Kühlmittel mit einem Testdruck von 589 N/cm² (60 kg/cm²G) durch den Wärmetauscher 1 geleitet wird. Der Druck des normalerweise durchströ menden Kühlmittels beträgt 147 bis 196 N/cm² (15 bis 20 kg/cm²G), und der Bereich des Abstandes A bei dem die Deformation B des Wärmetauschers 1 bei dem Test druck 0 mm beträgt, war 0 bis 5 mm. Der Bereich des Abstands A beträgt bis zu 10 mm, wenn ein Verformungsgrad B von 2 mm als maximal erlaubte Toleranz ange nommen wird.

Außerdem, wenn der Abstand A zu klein ist, sind die Endabschnitte bzw. Enden der Rippen 10 und 11 zu nahe an dem Bereich, wo die Sammelleitungen 2 und 3 mit den Rohrelementen 4 verlötet sind, wodurch das Problem verursacht wird, daß das Lot bzw. Lötmaterial im Verbindungsbereich in die Rippen 10 und 11 fließt, so daß eine unzureichende Menge an Lötmaterial in dem Verbindungsbereich verbleibt, woraus eine fehlerhafte Verbindung resultiert. Daher ist es wünschenswert, einen Abstand A von 2 mm oder mehr vorzusehen, um sicherzustellen, daß ein solches Abfließen von Lötmaterial verhindert wird. Folglich wird ein optimaler Bereich von 2 mm bis 10 mm für den Abstand A festgelegt.

Als Verfahren zur Herstellung der Rohrelemente 4, die wie oben beschrieben aufge baut sind, kommt z. B. das in Fig. 5 gezeigte Verfahren in Betracht. Ein zu verlötendes Blech bzw. Plattenmaterial 91 (brazing sheet), das auf eine Trommel 40 gewickelt ist, wird kontinuierlich von der Trommel 40 ausgegeben, und wenn es durch einen ersten Walzenabschnitt 100 läuft, werden die Lötränder 14 und 15 und die Rippen 10 und 11 fortlaufend in der Förderrichtung (Längsrichtung) des Plattenmaterials 91 gebildet. Wenn es als nächstes durch einen zweiten Walzenabschnitt 110 läuft, werden die Rip pen 10 und 11 über eine bestimmte Strecke in Förderrichtung (an bestimmten Stellen) flach gedrückt, um die flachen Abschnitte 12 zu bilden.

Anschließend wird über die von einem dritten Walzenabschnitt 120 bis einem vierten Walzenabschnitt 130 laufende Strecke das Plattenmaterial 91 graduell umgebogen, um in die abgeflachte Leitungsform geformt zu werden, und dann wird es an einem Schneideabschnitt 140 abgeschnitten, um die Rohrelemente 4 zu bilden. Es ist anzu merken, daß danach die Rohrelemente 4 in die zwei Sammelrohre 2 und 3 eingesetzt, abwechselnd mit den Lamellen 5 zwischen den beiden Sammelrohren 2 und 3 lami niert und mit den Endplatten 31 und 32 in einer Montageeinrichtung als ein temporä rer Zusammenbau zusammengeklemmt werden und anschließend in einem Ofen (hart)verlötet werden.

Durch dieses Verfahren werden, wie in Fig. 6 gezeigt, die Lötränder 14 und 15 der Rohrelemente 4 verbunden, und eine Mehrzahl von Kühlmittel-Strömungspfaden 13 wird durch Verlöten der Bereiche zwischen den vorderen Endabschnitten (Längskan ten) der Rippen 10 und 11 mit den mit diesen in Kontakt tretenden Oberflächen gebil det, wodurch die Herstellung der Rohrelemente 4 vollendet wird. Außerdem werden die Bereiche zwischen den an den Sammelrohren 2 und 3 zur Befestigung der Rohr elemente 4 gebildeten Aufnahmeöffnungen 20 und den Rohrelementen 4 selbst auch miteinander verlötet, um die Befestigung der Rohrelemente 4 an den Sammelrohren 2 und 3 zu vollenden, wodurch die Herstellung des Wärmetauschers 2 vollendet wird.

Ein in Fig. 7 gezeigtes Rohrelement 41 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist aus einer ersten Platte 42, die einen Seitenfläche bzw. Flachseite bildet, und einer zweiten Platte 43, die die andere Seitenfläche bzw. Flach seite bildet, aufgebaut. Weiter sind an der ersten Platte 42 Lötränder 47 auf beiden Seiten in Längsrichtung gebildet, wobei eine Rippe 44, die in Richtung der zweiten Platte 43 vorragt, und flache Abschnitte 49 an beiden Enden in Längsrichtung gebil det sind. Entsprechend sind an der zweiten Platte 43 Lötränder 48 an beiden Seiten in Längsrichtung, also entlang beider Längskanten, gebildet, wobei eine Rippe 45, die in Richtung der ersten Platte 42 vorspringt, und flache Abschnitte 49 an beiden Enden in Längsrichtung gebildet sind. So werden wiederum eine Mehrzahl von Kühlmittel-Strömungspfaden 46 im Inneren des Rohrelements 41 gebildet. Es ist an zumerken, daß die Rippen 44 und 45 zueinander um eine bestimmte Strecke versetzt sind, also ein vorbestimmten Abstand zueinander aufweisen, und die Scheitel (Längskanten) dieser Rippen 44 und 45 mit den inneren Oberflächen der jeweils ge genüberliegenden Platte 42 bzw. 43 in Kontakt stehen und verlötet sind. Bei den Rohrelementen 41 gemäß der zweiten Ausführungsform werden die erste Platte 42 und die zweite Platte 43 als identische Teile ausgebildet, wobei eine Bündelung bzw. Richtungsabhängigkeit in den Teilen erzeugt wird, wenn sie gegeneinander weisend verbunden werden.

Die Rohrelemente 41 gemäß der zweiten Ausführungsform sind aus der ersten Platte 42 und der zweiten Platte 43 aufgebaut, die ihrerseits aus zwei zu verlötenden Plat tenstücken gebildet werden, so daß eine größere zu verlötende Fläche im Vergleich zu den Rohrelementen 4 gemäß der ersten Ausführungsform vorhanden ist und der von dem dritten Walzenabschnitt 120 und dem vierten Walzenabschnitt 130 ausge führte Herstellungsvorgang, d. h. das sogenannte Fixieren der Biegung, bei dem in Fig. 5 gezeigten Herstellungsablauf weggelassen werden kann, wodurch die Herstel lung der Rohrelemente vereinfacht wird.

Des weiteren ist ein Rohrelement 51 gemäß einer dritten Ausführungsform in Fig. 8 gezeigt, das aus einer ersten Platte 52, die eine Seitenfläche bzw. Flachseite bildet, und einer zweiten Platte 53, die die andere Seitenfläche bzw. Flachseite bildet, aufge baut ist. An der ersten Platte 52 sind Lötränder 58 an beiden Seiten in Längsrichtung gebildet, wobei Rippen 54 und 55, die in Richtung der zweiten Platte 53 vorragen, und flache Abschnitte 61 an den beiden Enden in Längsrichtung gebildet sind. Ent sprechend sind an der zweiten Platte 53 Lötränder 59 an beiden Seiten in Längsrich tung gebildet, wobei Rippen 56 und 57, die in Richtung der ersten Platte 52 vor springen und flache Abschnitte 61 an beiden Enden in Längsrichtung ausgebildet sind. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Rippe 54 der ersten Platte 52 anliegend mit der Rippe 56 der zweiten Platte 53 verbunden ist, die vorspringenden, gegebenenfalls ab geflachten Scheitel bzw. Längskanten dieser beiden Rippen sind also miteinander verlötet. Entsprechend ist die Rippe 55 der ersten Platte 52 mit der gegenüber liegenden Rippe 57 der zweiten Platte 53 verbunden. So wird eine Mehrzahl von Kühlmittel-Strömungswegen 60 innerhalb des Rohrelements 51 gebildet.

Folglich kann das Rohrelement 51 gemäß der dritten Ausführungsform einfach da durch hergestellt werden, daß identische Teile gegenüberliegend miteinander ver bunden werden, wobei insbesondere eine Reduzierung der Arbeitseffektivität, die an sonsten im Hinblick auf eine positionelle Ausrichtung auftreten würde, verhindert werden kann.

Wie oben erläutert, wird jedes Rohrelement aus zu verlötendem Plattenmaterial gebil det, wobei zumindest eine Rippe gebildet wird, die von einer Oberfläche absteht bzw. nach innen ragt, die mit einer Lamelle an einer Seite in Kontakt steht, wobei sich die Rippe in Richtung einer Oberfläche erstreckt bzw. mit einer gegenüberliegenden In nenfläche verbunden ist, die mit einer Lamelle auf der anderen Seite in Kontakt steht, um eine Verbesserung der Druckbelastbarkeit und der Wärmetauschrate der Rohrele mente zu erreichen. Weiter ist vorgesehen, daß flache Abschnitte, in denen keine Rip pen ausgebildet sind, an den beiden Enden der Rohrelemente gebildet werden, um ei nen einfacheren Zusammenbau der Rohrelemente mit den Sammelrohren zu erreichen. Des weiteren kann durch Festlegung des Abstands zwischen den Sammelrohren und den Enden der Rippen auf einen bestimmten Bereich die Zuverlässigkeit hinsichtlich der Festigkeit verbessert werden und gleichzeitig eine Verbesserung beim Verlöten und bei Zusammenbau erreicht werden. Zudem werden insgesamt eine Verbesserung in der Produktivität und eine Reduktion der Herstellungskosten erreicht.

Claims

1. Wärmetauscher (1) mit zwei Sammelrohren (2, 3), die eine Einlaßöffnung (6) und eine Auslaßöffnung (7) für ein Wärmeaustauschmedium aufweisen, einer Vielzahl von Rohrelementen (4, 41, 51), die die Sammelrohre (2, 3) verbinden, und Lamellen (5), die zwischen den Rohrelementen (4, 41, 51) angeordnet sind, wobei jedes Rohrele ment (4, 41, 51) zumindest eine erste Rippe (10, 44, 54, 55) aufweist, die sich in lon gitudinaler Richtung der Rohrelemente (4, 41, 51) erstreckt und von der einen Seiten fläche (8, 42, 52) der Rohrelemente (4, 41, 51), die mit den Lamellen (5) in Kontakt steht, in Richtung der anderen Seitenfläche (9, 43, 53) der Rohrelemente (4, 41, 51), die mit den Lamellen (5) in Kontakt steht, vorspringt, wobei ein Scheitel der ersten Rippe (10, 44, 54, 55) mit der Innenfläche der anderen Seitenfläche (9, 43, 53) verlötet ist und auf der Außenfläche der einen Seitenfläche (8, 42, 52) ein Rillenbereich mit einer bestimmten Breite ausgebildet ist, und mit mindestens einer zweiten Rippe (11, 45, 56, 57), die sich in longitudinaler Richtung der Rohrelemente (4, 41, 51) erstreckt und von der anderen Seitenfläche (9, 43, 53) der Rohrelemente (4, 41, 51), die mit den Lamellen (5) in Kontakt steht, in Richtung auf die eine Seitenfläche (8, 42, 52) der Rohrelemente (4, 41, 51), die mit den Lamellen (5) in Kontakt steht, vorspringt, wobei ein Scheitel der zweiten Rippe (11, 45, 56, 57) mit der Innenfläche der einen Sei tenfläche (8, 42, 52) verlötet ist und auf der Außenfläche der anderen Seitenfläche (9, 43, 53) ein Rillenereich mit einer bestimmten Breite ausgebildet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß an beiden Enden der Rohrelemente (4, 41, 51) in Längsrichtung flache Abschnitte (12, 49, 61) vorgesehen sind, in denen die ersten und zweiten Rippen (10, 11, 44, 45, 54, 55, 56, 57) über einen bestimmten Bereich - ausgehend von diesen En den - nicht ausgebildet sind, daß die flachen Abschnitte (12, 49, 61) in in Sammelroh ren (2, 3) ausgebildeten Aufnahmeöffnungen (20) derart eingesteckt und befestigt werden, daß zwischen den Enden der Aufnahmeöffnungen (20), in denen die Rohr elemente (4, 41, 51) eingesteckt sind, und den Enden der ersten und zweiten Rippen (10, 11, 44, 45, 54, 55, 56, 57) ein Abstand von 2 bis 10 mm verbleibt.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (4) durch Falten eines zu verlötenden Plattenstücks um eine in Längsrichtung verlau fende Achse gebildet sind.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (41, 51) durch Verbinden zweier gegenüberliegender Plattenstücke, insbesondere durch Verlöten, gebildet sind.

4. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rippe (54, 55) und die zweite Rippe (56, 57) an gegenüberliegenden Positionen an den Seitenflächen ausgebildet sind, wobei ihre Scheitel an gegenüberliegenden Stellen miteinander verbunden sind.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (51) dadurch gebildet sind, daß

a) eine Mehrzahl von sich kontinuierlich in Längsrichtung des zu verlötenden Plat tenstücks erstreckenden Rippen (54, 55, 56, 57) durch Fließpressen gebildet wird,
b) die flachen Abschnitte (61) durch Auspressen bzw. Flachdrücken der Rippen (54, 55, 56, 57) über eine bestimmte Strecke gebildet werden,
c) das zu verlötende Plattenstück graduell gefaltet wird, so daß ein mittiger Ab schnitt eine Längskante bildet, um eine abgeflachte Leitungsform zu bilden, und an gegenüberliegenden Stellen angeordnete Scheitel der Rippen (54, 55, 56, 57) miteinander in Kontakt gebracht werden, wodurch der Innenraum des Rohrele ments (51) unterteilt wird, und
d) die flachen Abschnitte (61) nacheinander durchtrennt werden, um Endabschnitte der Rohrelemente (51) in Längsrichtung bzw. mittige Abschnitte in Längsrich tung zu bilden.

6. Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrelemente (4) dadurch hergestellt sind, daß

a) eine Mehrzahl von sich kontinuierlich in Längsrichtung des zu verlötenden Plat tenmaterials erstreckenden Rippen (10, 11) durch Fließpressen gebildet wird,
b) die flachen Abschnitte (12) durch Auspressen bzw. Flachdrücken der Rippen (10, 11) über eine bestimmte Strecke gebildet werden,
c) das zu verlötende Plattenstück graduell gefaltet wird, so daß ein mittiger Ab schnitt eine Längskante bildet, um eine abgeflachte Leitungsform zu bilden, und die an versetzten Stellen angeordneten Scheitel der Rippen (10, 11) mit den ge genüberliegenden Seitenflächen in Kontakt gebracht werden, wodurch der In nenraum des Rohrelements (4) unterteilt wird, und
d) die flachen Abschnitte (12) nacheinander durchtrennt werden, um Endabschnitte der Rohrelemente (4) in Längsrichtung bzw. mittige Abschnitte in Längsrichtung zu bilden.