DE69507919T2

DE69507919T2 - Plattenwärmeaustauscher

Info

Publication number: DE69507919T2
Application number: DE69507919T
Authority: DE
Inventors: Seiji C/O Zexel Corp. Konan Factor Konan-Machi Saitama 360-01 Inoue; Takashi C/O Zexel Corp. Konan Factory Konan-Machi Saitama 360-01 Kinugasa; Kunihiko C/O Zexel Corp. Konan Factory Konan-Machi Saitama 360-01 Nishihita
Original assignee: Zexel Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2015-08-22
Also published as: EP0698773B1; US5617914A; DE69507919D1; EP0843143A2; EP0698773A1; EP0843143A3; JPH08114393A; US5609203A; US5617915A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen geschichteten bzw. Plattenwärmeaustauscher nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, der zum Beispiel als Heizkern oder als Verdampfer in einem Klimatisierungssystem für Fahrzeuge verwendet werden kann.
Ein solcher Wärmeaustauscher ist in Fig. 1 der EP-A-0 271 084 dargestellt.
Grob dargestellt ragen eine Einlaßrohreinheit und eine Auslaßrohreinheit dieses Plattenwärmeaustauschers nebeneinander ungefähr in der Mitte der Vorderseite in Richtung des Luftstroms vor. Die Einlaßrohreinheit und die Auslaßrohreinheit werden jeweils durch Verbinden von Formplatten gebildet, die zueinanderweisend aneinandergelegt sind, so daß im Inneren ein erster Raum und ein zweiter Raum bzw. ein erster Raum und ein zweiter Raum entstehen.
Zwischen der Einlaßrohreinheit und der Auslaßrohreinheit ist eine mittlere Rohreinheit derart vorgesehen, daß sie zwischen den beiden Einheiten festgeklemmt ist. Die mittlere Rohreinheit ist mit einem ersten Raum und einem zweiten Raum versehen.
Der erste Raum des mittleren Rohrelements und der erste Raum der Auslaßrohreinheit sind voneinander getrennt, so daß der erste Raum der Einlaßrohreinheit und der erste Raum der Auslaßrohreinheit nicht miteinander in Verbindung stehen. Ferner stehen benachbarte Tanks über Öffnungen, die in die Richtung der Plattenanordnung ausgebildet sind, miteinander in Verbindung.
Dadurch sind die Tanks in diesem Plattenwärmeaustauscher in eine Einlaßtankgruppe, eine mittlere Tankgruppe und eine Auslaßtankgruppe unterteilt, um den Strom eines Wärmeaustauschmediums, der in der Folge beschrieben wird, zu erzeugen.
Nachdem das Wärmeaustauschmedium zunächst in die Einlaßrohreinheit zu dem ersten Raum geströmt ist, bewegt es sich dann in die Einlaßtankgruppe. Das Wärmeaustauschmedium in der Einlaßtankgruppe bewegt sich dann durch die erste Rohrgruppe entlang seinem U-förmigen Strömungsweg und fließt in die linke Hälfte der mittleren Tankgruppe.
Dann strömt das Wärmeaustauschmedium, das in die linke Hälfte der mittleren Tankgruppe geströmt ist, über die zweiten Räume der Einlaßrohreinheit bzw. der Auslaßrohreinheit in die rechte Hälfte der mittleren Tankgruppe.
Das Wärmeaustauschmedium, das somit in die rechte Hälfte der mittleren Tankgruppe geströmt ist, strömt entlang seinem U-förmigen Strömungsweg durch die zweite Rohrgruppe. Dann strömt es in die Auslaßtankgruppe. Danach strömt es nach links und aus der Auslaßrohreinheit hinaus.
In einem Plattenwärmeaustauscher, der mit Tankgruppen versehen ist, die den zuvor beschriebenen Strom des Wärmeaustauschmediums erzeugen, strömt das Wärmeaustauschmedium jedoch nicht leicht in Tanks, die weit von den Einlaß- und Auslaßrohreinheiten angeordnet sind, d. h., zu den Tanks, die sich am Ende befinden.
Die vorangehende Anordnung führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Wärmeaustauschmediums, das in dem Plattenwärmeaustauscher strömt, was wiederum eine schlechte Temperaturverteilung des in den Rohreinheiten strömenden Wärmeaustauschmediums zur Folge hat, wodurch die Leistung des Plattenwärmeaustauschers gesenkt wird.
Die US-A-5,024,269 offenbart einen ähnlichen Plattenwärmeaustauscher wie den zuvor beschriebenen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen geschichteten Wärmeaustauscher mit erhöhter Leistung zur Verbesserung der Verteilung des Wärmeaustauschmediums durch Behandlung der zuvor beschriebenen Probleme bereitzustellen.
Die obengenannte Aufgabe wird durch einen geschichteten Wärmeaustauscher mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorzugsweise wird der geschichtete bzw. Plattenwärmeaustauscher gemäß der vorliegenden Erfindung durch abwechselnde schichtenweise Anordnung von Rohrelementen, von welchen jedes durch Zusammenfügen von zwei Formplatten gebildet wird, mit zwei Tanks an einem Ende und einem die beiden Tanks verbindenden Wärmeaustauschmediumkanal, und Rippen über eine Mehrzahl von Ebenen gebildet, wobei die beiden Tanks durch schichtenweise Anordnung so geformt werden, daß getrennte Tankgruppen, d. h., eine Einlaß/Auslaßtankgruppe und eine Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe, entstehen. Die Einlaß/Auslaßtankgruppe ist ferner durch zwei nichtkommunizierende Teile in drei Tankuntergruppen unterteilt, während die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe eine Tankgruppe bildet, die durchgehend, ohne Trennwände verbunden ist. Ein Einlaß/Auslaßteil ist in einer der Tankuntergruppen vorgesehen, die sich an einem Ende der Einlaß/Auslaßtankgruppe befindet, und ist an die Tankuntergruppe an dem anderen Ende durch ein Weiterleitungsmittel angeschlossen. Der andere Einlaß/Auslaßteil ist in der Tankuntergruppe vorgesehen, die sich in der Mitte der Einlaß/Auslaßtankgruppe befindet.
In dem geschichteten bzw. Plattenwärmeaustauscher mit dem zuvor beschriebenen Aufbau strömt Wärmeaustauschmedium von dem einen Einlaß/Auslaßteil an beiden Enden in der Einlaß/Auslaßtankgruppe in die Tankuntergruppen, bewegt sich dann von den Einlaß/Auslaßtankuntergruppen an beiden Enden durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppen an beiden Enden. Dann bewegt es sich durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppen abwärts, und die beiden Strömungswege des Wärmeaustauschmediums laufen an der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe zusammen, wo sie von der Mitte der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppe nach oben verlaufen. Es bewegt sich dann durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppe abwärts und erreicht die mittlere Tankuntergruppe der Einlaß/Auslaßtankgruppe und strömt dann durch den anderen Einlaß/Auslaßteil hinaus.
Ein weiteres Beispiel des geschichteten bzw. Plattenwärmeaustauschers wird durch abwechselnde schichtenweise Anordnung von Rohrelementen, von welchen jedes durch Zusammenfügen von zwei Formplatten gebildet wird, mit zwei Tanks an einem Ende und einem die beiden Tanks verbindenden Wärmeaustauschmediumkanal, und Rippen über eine Mehrzahl von Ebenen gebildet, wobei die beiden Tanks durch schichtenweise Anordnung so geformt werden, daß getrennte Tankgruppen, d. h., eine Einlaß/Auslaßtankgruppe und eine Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe, entstehen. Die Einlaß/Auslaßtankgruppe ist ferner durch zwei nichtkommunizierende Teile in drei Tankuntergruppen unterteilt, während die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe durch einen nichtkommunizierenden Teil, der in dem Rohrelement vorgesehen ist, das zwischen den beiden nichtkommunizierenden Teilen angeordnet ist, weiter in zwei Tankuntergruppen unterteilt ist. Ein Einlaß/Auslaßteil ist in einer der Tankuntergruppen vorgesehen, das sich an einem Ende der Einlaß/Auslaßtankgruppe befindet und an dem anderen Ende durch ein Weiterleitungsmittel an die Tankuntergruppe angeschlossen ist. Der andere Einlaß/Auslaßteil ist in der Tankuntergruppe vorgesehen, die sich in der Mitte der Einlaß/Auslaßtankgruppe befindet.
Bei dem geschichteten bzw. Plattenwärmeaustauscher mit dem zuvor beschriebenen Aufbau strömt Wärmeaustauschmedium zum Beispiel von dem einen Einlaß/Auslaßteil in die Tankuntergruppen an beiden Enden der Einlaß/Auslaßtankgruppe, bewegt sich dann von den Einlaß/Auslaßtankuntergruppen an beiden Enden durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppen an beiden Enden aufwärts. Dann bewegt es sich durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppen abwärts, und die beiden Strömungswege des Wärmeaustauschmediums verlaufen getrennt in die linke Tankuntergruppe und in die rechte Tankuntergruppe der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe. Die beiden Strömungswege des Wärmeaustauschmediums verlaufen dann von diesen Tankuntergruppen durch die beiden Wärmeaustauschmediumkanalgruppen in der Mitte, die voneinander getrennt sind, nach oben. Sie verlaufen dann durch die beiden Wärmeaustauschmediumkanalgruppen abwärts und erreichen die mittlere Tankuntergruppe der Einlaß/Auslaßtankgruppe, wo sie vereint werden, bevor sie aus dem anderen Einlaß/Auslaßteil hinausströmen.
Fig. 1 zeigt die Gesamtstruktur des geschichteten bzw. Plattenwärmeaustauschers in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt den obengenannten Plattenwärmeaustauscher vom Ende mit den Tanks gesehen;
Fig. 3 ist ein Schnitt des obengenannten Plattenwärmeaustauschers durch die Linie II am Ende mit den Tanks;
Fig. 4-9 zeigen die Formplatten, die in dem obengenannten Plattenwärmeaustauscher verwendet werden;
Fig. 10A-10H zeigen Platten zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils, welche die Einlaß/Auslaßteile in dem obengenannten Plattenwärmeaustauscher bilden;
Fig. 11 zeigt den Strom von Wärmeaustauschmedium in dem obengenannten Plattenwärmeaustauscher;
Fig. 12 zeigt den geschichteten bzw. Plattenwärmeaustauscher in einem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, vom Ende mit den Tanks gesehen;
Fig. 13 zeigt Formplatten, die bei dem obengenannten Plattenwärmeaustauscher verwendet werden;
Fig. 14 zeigt den Strom von Wärmeaustauschmedium in dem obengenannten Plattenwärmeaustauscher;
Fig. 15 zeigt den Gesamtaufbau des Plattenwärmeaustauschers, bei dem Einlaß/Auslaßteile verwendet werden, die anders als jene im ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sind; und
Fig. 16 zeigt den obengenannten Plattenwärmeaustauscher, vom Ende mit den Tanks gesehen.
Es folgt eine Erklärung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung.
Fig. 1-11 zeigen das erste Ausführungsbeispiel des geschichteten bzw. Plattenwärmeaustauschers 1 gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist dieser Plattenwärmeaustauscher 1 durch abwechselnde schichtenweise Anordnung einer Mehrzahl von Arten von Rohrelement 4, 5, 6, 7, 7', 8 und 9 und Lamellen bzw. Wellrippen 10 über eine Mehrzahl von Ebenen (zum Beispiel 21 Ebenen) gebildet. Der Kern des Wärmeaustauschers wird gebildet durch Anordnen des zweiten Rohrelements 5 zwischen den schichtenweise angeordneten ersten Rohrelementen 4 an der siebenten Position von der Mitte aus, Anordnen des dritten Rohrelements 6 an der zweiten Position, wobei von dem zweiten Rohrelement 5 zu der Mitte gezählt wird, und Anordnen des vierten Rohrelements 7, des sechsten Rohrelements 8 und des fünften Rohrelements 7', an der vierten, fünften bzw. sechsten Position von der Mitte aus nach links. Gleichzeitig werden ein siebtes Rohrelement 9 und eine Endplatte 2 oder 3 an jedem Ende in Richtung der Plattenanordnung vorgesehen.
Platten zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41, 42, 43 und 44, aus welchen die später beschriebenen Einlaß/Auslaßteile 40a, 40b bestehen, sind zwischen dem vierten Rohrelement 7 und dem sechsten Rohrelement 8 und zwischen dem sechsten Rohrelement 8 und dem fünften Rohrelement 7' vorgesehen.
Das erste Rohrelement 4, das zweite Rohrelement 5, das dritte Rohrelement 6, das vierte Rohrelement 7, das fünfte Rohrelement 7', das sechste Rohrelement 8 und das siebente Rohrelement 9 sind alle ungefähr rechteckig, und das erste Rohrelement 4 wird durch Verbinden von zwei Formplatten 11 und 11, wie in Fig. 4 dargestellt, an ihren gegenüberliegenden Hartlöträndern 19 und 19 gebildet.
Die Formplatten 11, die das erste Rohrelement 4 bilden, bestehen aus einem Überzugsmaterial, dessen Hauptbestandteil Aluminium ist, das mit Hartlötmaterial überzogen ist. Wie in Fig. 4 dargestellt, ist jede Formplatte 11 mit zwei ausgewölbten Teilen zur Tankbildung 13a und 14a versehen, die an einem Ende in Längsrichtung angeordnet sind und von welchen jeder mit einer Verbindungsöffnung 12 versehen ist. Ein Fortsatz 15 erstreckt sich ungefähr von der Mitte zwischen den ausgewölbten Teilen zur Tankbildung 13a und 14a zur Nicht-Tankseite und ein ausgewölbter Teil zur Kanalbildung 16, der annähernd U-förmig gebildet ist und mit den ausgewölbten Teilen zur Tankbildung 13a und 14a in Verbindung steht, ist um den Fortsatz 15 gebildet. Zusätzlich ist ein vertiefter Teil 18, der zu der Innenseite vertieft ist, zwischen dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 13a und dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 14a ausgebildet.
Das erste Rohrelement 4 wird durch Verbinden der zwei zuvor beschriebenen Formplatten 11 gebildet, die bündig aneinanderliegen. An einem Ende des ersten Rohrelements 4 werden zwei Tanks 13 und 14 gebildet, die aus den ausgewölbten Teilen zur Tankbildung 13a und 14a bestehen, die einander gegenüberliegen. Zu der Innenseite wird ein Wärmeaustauschmediumkanal 20, der annähernd U-förmig ist, mit zwei der ausgewölbten Teile zur Kanalbildung 16 gebildet, die einander gegenüberliegen. Der Tank 13 und der Tank 14 stehen über den Wärmeaustauschmediumkanal 20 in Verbindung, und zwischen dem Tank 13 und dem Tank 14 wird eine Rinne 21 mit dem vertieften Teil 18 gebildet.
Das zweite Rohrelement 5, das an einer Position vorgesehen ist, die sich an dritter Stelle von der Endplatte 2 des Plattenwärmeaustauschers 1 befindet, wird durch Verbinden einer Formplatte 25, die in Fig. 5 dargestellt ist, mit einer Formplatte 26, die in Fig. 6 dargestellt ist, die bündig aneinanderliegen, hergestellt.
Die Formplatte 25 ist in ihrer Grundform und ihrem Material der Formplatte 11 ähnlich. Sie weist jedoch nicht den vertieften Teil 18 zwischen ihrem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 13ä und ihrem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 14a auf. Statt dessen dehnt sich der ausgewölbte Teil zur Tankbildung 13a', der mit einem Anschlußloch 27 zum Anschließen eines Weiterleitungsrohrs 60 und einer Verbindungsöffnung 12 versehen ist, in den Bereich aus, wo sich sonst der vertiefte Teil befände, zur Bildung einer länglichen Kreisform. Die andere Formplatte 26 ist ebenso der Formplatte 11 in ihrer Grundform und im Material ähnlich. Sie weist jedoch ebenso keinen vertieften Teil auf. Statt dessen dehnt sich der ausgewölbte Teil zur Tankbildung 13a", der mit einer Verbindungsöffnung 12 versehen ist, zu dem Bereich aus, wo sich sonst der vertiefte Teil befände, zur Bildung einer länglichen Kreisform.
Das zweite Rohrelement 5 wird durch bündiges aneinanderlegen der Formplatte 25 und der Formplatte 26 gebildet, und an seinem unteren Ende werden die Tanks 14 aus den ausgewölbten Teilen zur Tankbildung 14a und 14a gebildet, die einander gegenüberliegen. Gleichzeitig wird ein Tank 13' aus dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 13a' der Formplatte 25 und dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 13a" der Formplatte 26 gebildet. Es ist zu beachten, daß die Anschlußöffnung 27 des Tanks 13' sich zu einem Kanal 35 hin öffnet, der später beschrieben wird.
Das dritte Rohrelement 6, das an einer Position vorgesehen ist, die sich an der zweiten Stelle zu der Mitte von dem zweiten Rohrelement 5 aus befindet, wird durch Verbinden der Formplatte 11, die in Fig. 4 dargestellt ist, mit einer bündig anliegenden Formplatte 28 gebildet, die in Fig. 7 dargestellt ist und deren ausgewölbter Teil zur Tankbildung 13a"' nicht mit einer Verbindungsöffnung 12, sondern nur mit einer flachen Eindrückung versehen ist.
Das dritte Rohrelement 6 wird durch bündiges Aneinanderlegen der Formplatte 28 und der Formplatte 11 gebildet, und an seinem unteren Ende wird ein Tank 14 aus den ausgewölbten Teilen zur Tankbildung 14a und 14a gebildet, die einander gegenüberliegen. Ein blinder Tank 13" besteht aus dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 13a der Formplatte 11 und dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 13a"' der Formplatte 28. Da die Verbindungsöffnungen 12 zwischen den ersten Rohrelementen 4 und 4, die das dritte Rohrelement 6 festklemmen, nicht kommunizieren, strömt daher das Wärmeaustauschmedium nicht hindurch.
Das vierte Rohrelement 7, das an einer Position vorgesehen ist, die sich an vierter Stelle zu der Endplatte 3 vom mittleren Rohrelement 4 aus befindet, wird durch Verbinden der Formplatte 11, die in Fig. 4 dargestellt ist, und einer bündig anliegenden Formplatte 30 gebildet, die in Fig. 8 dargestellt ist und eine Verbindungsöffnung 12 und einen flachen Plattenteil 13b aufweist, der keinen ausgewölbten Teil zur Tankbildung aufweist.
Das fünfte Rohrelement 7', das sich an der sechsten Position zu der Endplatte 3 vom mittleren Rohrelement 4 befindet, wird durch Verbinden der Formplatte 11, die in Fig. 4 dargestellt ist, und einer bündig anliegenden Formplatte 31 gebildet, die in Fig. 9 dargestellt ist und mit einer Verbindungsöffnung 12 und einem flachen Plattenteil 13b versehen ist, der keinen ausgewölbten Teil zur Tankbildung aufweist. Mit anderen Worten, das fünfte Rohrelement 7' ist ein Spiegelbild des vierten Rohrelements 7.
Das vierte Rohrelement 7 wird durch Verbinden der Formplatte 30 und der bündig anliegenden Formplatte 11 gebildet, und das fünfte Rohrelement 7' wird durch Verbinden der Formplatte 31 und der bündig anliegenden Formplatte 11 gebildet. Wie in Fig. 2 dargestellt, werden Halbtanks 13"' in dem vierten Rohrelement 7 und dem fünften Rohrelement 7' gebildet.
Das sechste Rohrelement 8, das zwischen dem vierten Rohrelement 7 und dem fünften Rohrelement 7' vorgesehen ist, wird durch Verbinden der Formplatte 30 und der bündig anliegenden Formplatte 31 gebildet.
Durch Verbinden dieser Formplatte 30 und der bündig anliegenden Formplatte 31 wird eine gerade flache Platte 32, die keine Tanks aufweist, sondern nur mit einer Verbindungsöffnung 12 versehen ist, an der Vorderseite in die Richtung des Luftstroms am sechsten Rohrelement 8 gebildet, wie in Fig. 2 dargestellt ist.
Es ist zu beachten, daß das siebente Rohrelement 9 durch Abdecken der Formplatte 11 mit einer flachen Platte gebildet wird.
Wenn daher der Kern des Wärmeaustauschers durch Anordnung der ersten Rohrelemente 4, des zweiten Rohrelements 5, des dritten Rohrelements 6, des vierten Rohrelements 7, des fünften Rohrelements 7' und des sechsten Rohrelements 8 abwechselnd mit den Rippen 10 über eine Mehrzahl von Ebenen und durch Anordnen des siebenten Rohrelements 9 und der Endplatten 2 und 3 an den beiden Enden gebildet wird, entstehen ein Kanal 35, der sich in die Richtung der Plattenanordnung erstreckt, wie auch zwei Räume, die in der Folge erklärt werden, welche zwei Einlaß/Auslaßteile 40a, 40b umgeben.
Die Einlaß/Auslaßteile 40a, 40b werden durch Verbinden der vier Platten zur. Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41, 42, 43 und 44, die ungefähr L-förmig sind, in dieser Reihenfolge in die Richtung der Plattenanordnung gebildet. Wie in Fig. 10A und 10B dargestellt ist, ist die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41 mit einem ausgewölbten Teil zur Kanalbildung 45 versehen, der seinerseits mit einer Verbindungsöffnung 12 versehen, die am Bodenteil angeordnet ist, um mit der Verbindungsöffnung 12 des vierten Rohrelements 7 zu kommunizieren, und ist auch mit einem Hartlötrand 46 versehen, der mit der Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 42 an seinem Umfangsrand in Kontakt kommt.
Die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 42 ist annähernd symmetrisch zu der Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41 geformt, wie in Fig. 10C und 10D dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß ihr ausgewölbter Teil zur Kanalbildung 47 zur Oberseite hin tiefer wird und eine weitere Verbindungsöffnung 48 an dem oberen Ende des ausgewölbten Teils zur Kanalbildung 47 ausgebildet ist.
Ein Wärmeaustauschmediumkanal 53 wird gebildet, wenn die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41 und die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 42 bündig aneinandergelegt werden. Dieser Wärmeaustauschmediumkanal 53 hat eine derartige Breite, daß sein unterer Endteil zwischen dem vierten Rohrelement 7 und dem sechsten Rohrelement 8 eingesetzt werden kann, während sich sein oberer Endteil zu der Endplatte 3 und nicht zu dem sechsten Rohrelement 8 hin ausweitet.
Die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 43, wie in Fig. 10E und 10F dargestellt, ist mit einem ausgewölbten Teil 50 mit einer Einlaß/Auslaßöffnung 49 und einem ausgewölbten Teil zur Kanalbildung 52 mit einer Einlaß/Auslaßöffnung 51 versehen. An dem unteren Ende des ausgewölbten Teils zur Kanalbildung 52 ist eine Verbindungsöffnung 12" vorgesehen, die mit der Verbindungsöffnung 12 des vierten Rohrelements 7 kommuniziert.
Wie in Fig. 10G und 10H dargestellt, ist die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 44 annähernd eine flache Platte, die den ausgewölbten Teil zur Kanalplatte 52 der Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 43 abdeckt. Die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 44 ist mit einer Verbindungsöffnung 48 für die Verbindung zwischen der Einlaß/Auslaßöffnung 49 der Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 43 und der Verbindungsöffnung 48 der Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 42 versehen, und mit einer Anschlußöffnung 57, in welche das in der Folge zu beschreibende Weiterleitungsrohr eingesetzt wird. Sie ist jedoch nicht mit einer Verbindungsöffnung 12 versehen.
Ein Wärmeaustauschmediumkanal 54 wird gebildet, wenn die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 43 und die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 44 bündig aneinanderliegend verbunden werden. Dieser Wärmeaustauschmediumkanal 54 hat eine derartige Breite, daß sein unterer Teil zwischen dem sechsten Rohrelement 8 und dem fünften Rohrelement 7' eingesetzt werden kann.
Wenn die Einlaß/Auslaßteile 40a und 40b zusammengefügt sind, stehen folglich die Einlaß/Auslaßöffnung 49, der ausgewölbte Teil 50 und der Wärmeaustauschmediumkanal 53 mit dem Tank 13"' des vierten Rohrelements 7 in Verbindung, und die Einlaß/Auslaßöffnung 51 des Wärmeaustauschmediumkanals 54 steht mit dem Tank 13"' des fünften Rohrelements 7' in Verbindung. Es ist zu beachten, daß eine blockartige Befestigungsplatte für ein Expansionsventil (nicht dargestellt) an der Seite befestigt werden kann, wo die Einlaß/Auslaßöffnungen 49 und 51 des Einlaß/Auslaßteils 40a vorgesehen sind.
In der zuvor beschriebenen Konstruktion ist der Plattenwärmeaustauscher 1 durch die getrennten Tanks 13 und 14 in eine Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 und eine Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 unterteilt. Die Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 ist ferner durch das dritte Rohrelement 6, das mit einem nichtkommunizierenden Teil versehen ist, und die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 44 in drei Tankuntergruppen A, B und C unterteilt. Es ist zu beachten, daß die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 eine Tankgruppe ist, bei der alle Tanks 14 miteinander in Verbindung stehen.
Da die Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 in drei Teile unterteilt ist und die Nicht- Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 durchgehend verbunden ist, ist daher der Wärmeaustauschmediumkanal auch in drei Wärmeaustauschmedium-Kanaluntergruppen E, F und G unterteilt. Da der Plattenwärmeaustauscher 1 eine derartige geteilte Konstruktion aufweist, bewegt sich das Wärmeaustauschmedium, das von der Einlaß/Auslaßöffnung 51 einströmt, durch zwei Hauptströmungswege.
In dem ersten Strömungsweg für das Wärmeaustauschmedium strömt das Wärmeaustauschmedium von der Einlaß/Auslaßöffnung 51 ein und wird dann von dem Wärmeaustauschmediumkanal 54 zu der Tankuntergruppe A geleitet, die durch eine große Anzahl erster Rohrelemente 4 und die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 44 der Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 getrennt ist. In diesem ersten Strömungsweg bewegt sich das Wärmeaustauschmedium dann durch die Wärmeaustauschmedium-Kanaluntergruppe E der ersten Rohrelemente 4, welche die Tankuntergruppe A bilden, nach oben. Dann bewegt es sich abwärts und erreicht das linke Ende der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200. Da diese Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 eine einzige Tankgruppe bildet, bewegt sich das eingeströmte Wärmeaustauschmedium innerhalb der Tanks bis zur Mitte und bewegt sich dann von der Tankgruppe zwischen dem dritten Rohrelement 6 und dem sechsten Rohrelement 8 durch die Wärmeaustauschmedium-Kanaluntergruppe F nach oben. Dann bewegt es sich abwärts und erreicht die Tankuntergruppe B der Einlaß/Auslaßtankgruppe 100. Die Tankuntergruppe B ist mit der Einlaß/Auslaßöffnung 49 des Wärmeaustauschmediumteils 40b versehen, und das Wärmeaustauschmedium strömt durch diese Einlaß/Auslaßöffnung 49 hinaus.
Beim Strom des Wärmeaustauschmediums durch den zweiten Strömungsweg strömt nun das Wärmeaustauschmedium von der Einlaß/Auslaßöffnung 51 ein und bewegt sich dann durch das Weiterleitungsrohr 60 von dem Wärmeaustauschmediumkanal 54 in die Tankuntergruppe C, die durch das dritte Rohrelement 6 getrennt ist. Das Wärmeaustauschmedium, das in die Tankuntergruppe C eingedrungen ist, bewegt sich zunächst nach oben und dann durch die Wärmeaustauschmedium-Kanaluntergruppe G nach unten und erreicht das rechte Ende der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200. Das Wärmeaustauschmedium, das somit in die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 geströmt ist, fließt durch die Tanks, bis es die Mitte erreicht. Es wird dann mit dem ersten, zuvor beschriebenen Strömungsweg des Wärmeaustauschmediums vereint, und gemeinsam bewegen sie sich zunächst nach oben und dann durch die Wärmeaustauschmedium-Kanaluntergruppe F nach unten, bevor sie die Tankuntergruppe 13 der Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 erreichen und aus der Einlaß/Auslaßöffnung 49 hinausströmen. Dies bedeutet, daß der Wärmeaustauschmediumstrom einen sogenannten 6-fachen Durchlauf bildet.
Die Erklärung wurde zwar unter der Annahme gegeben, daß das Wärmeaustauschmedium durch die Einlaß/Auslaßöffnung 51 einströmt und durch die Einlaß/Auslaßöffnung 49 ausströmt, aber der Strom ist nicht auf diese Richtung begrenzt. Das Wärmeaustauschmedium kann durch die Einlaß/Auslaßöffnung 49 eintreten und durch die Einlaß/Auslaßöffnung 51 austreten. In diesem Fall verläuft der Strom des Wärmeaustauschmediums in die Richtung, die den Pfeilen in Fig. 11 entgegengesetzt ist.
In der Folge wird als zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der geschichtete bzw. Plattenwärmeaustauscher 1 mit Bezugnahme auf Fig. 12-14 beschrieben, der so konstruiert ist, daß die beiden Ströme des Wärmeaustauschmediums vom Anfang bis zum Ende getrennt verlaufen, was durch die Verwendung eines achten Rohrelements 58 erreicht wird. Es ist zu beachten, daß die Konstruktion der ersten bis achten Rohrelemente, der Endplatten, der Einlaß/Auslaßteile und des Weiterleitungsrohrs mit den zuvor beschriebenen identisch sind, und daß diese mit denselben Bezugszeichen versehen wurden. Daher wird hier deren Erklärung unterlassen.
Wie in Fig. 12 dargestellt, ist das achte Rohrelement 58 zum Beispiel an einer mittleren Position in die Richtung der Plattenanordnung vorgesehen und wird durch Verbindung der Formplatte 11, die in Fig. 4 dargestellt ist, mit einer bündig anliegenden Formplatte 56, die in Fig. 13 dargestellt ist, konstruiert.
Die Formplatte 56 ist derart vorgesehen, daß sie in der Mitte in die Richtung der Plattenanordnung des Plattenwärmeaustauschers 1 positioniert ist, und ihre Grundform ist ähnlich jener der Formplatte 11, mit der Ausnahme, daß sie mit keiner Verbindungsöffnung 12 an dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 14a versehen ist, sondern eine flache Eindrückung aufweist. Mit anderen Worten, sie ist ein Spiegelbild des zuvor beschriebenen dritten Rohrelements 6.
Das achte Rohrelement 58 wird durch bündiges Aneinanderlegen der Formplatte 56 und der Formplatte 11 gebildet, und an seinem unteren Ende sind die Tanks 13 aus den ausgewölbten Teilen zur Tankbildung 13a und 13a gebildet, die einander gegenüberliegen, und ein blinder Tank 14' wird aus dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 14a der Formplatte 11 und dem ausgewölbten Teil zur Tankbildung 14a' der Formplatte 56 gebildet. Da die Verbindungsöffnungen 12 zwischen den ersten Rohrelementen 4 und 4, die das achte Rohrelement 58 festklemmen, nicht kommunizieren, ist die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 in zwei Teile unterteilt, und das Wärmeaustauschmedium strömt nicht zwischen den Tankuntergruppen H und J.
Bei dem zuvor beschriebenen Aufbau ist zusätzlich zu den Konstruktionsmerkmalen des Plattenwärmeaustauschers 1 in dem früheren Ausführungsbeispiel die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 in zwei Teile unterteilt; in die linke und die rechte Tankuntergruppe mit dem achten Rohrelement 58 in der Mitte. Folglich ist die Wärmeaustauschmediumkanalgruppe F in zwei Wärmeaustauschmedium-Kanaluntergruppen F&sub1; und F&sub2; unterteilt um zu garantieren, daß die beiden Wärmeaustauschmediumströme vollkommen getrennt bis zum Ende fließen.
Im ersten Strömungsweg für das Wärmeaustauschmedium strömt das Wärmeaustauschmedium von der Einlaß/Auslaßöffnung 51 ein und wird dann von dem Wärmeaustauschmediumkanal 54 zu der Tankuntergruppe A geleitet, die durch eine große Anzahl erster Rohrelemente 4 und die Platte zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 44 der Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 getrennt ist. In diesem ersten Weg bewegt sich das Wärmeaustauschmedium dann durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppe E der ersten Rohrelemente 4, welche die Tankuntergruppe A bilden, nach oben und bewegt sich dann nach unten, bevor es das linke Ende der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 erreicht. Die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200 ist durch das achte Rohrelement 58 getrennt, und das Wärmeaustauschmedium bewegt sich von einer der Tankuntergruppen H durch die Wärmeaustauschmedium-Kanaluntergruppe F&sub1; nach oben und dann nach unten, um die Tankuntergruppe B der Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 zu erreichen. Das Wärmeaustauschmedium, das die Tankuntergruppe B erreicht hat, fließt dann durch den Einlaß/ Auslaßteil 40b hinaus.
In dem Strom des Wärmeaustauschmediums durch den zweiten Strömungsweg fließt das Wärmeaustauschmedium nun von der Einlaß/Auslaßöffnung 51 ein und strömt dann von dem Wärmeaustauschmediumkanal 54 durch das Weiterleitungsrohr 60 und tritt in die Tankuntergruppe C ein, die durch das dritte Rohrelement 6 getrennt ist. Das Wärmeaustauschmedium, das in die Tankuntergruppe C eingetreten ist, bewegt sich dann zunächst nach oben und dann durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppe G nach unten und gelangt in die Tankuntergruppe J am rechten Ende der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe 200. Sobald es die Tankuntergruppe J verläßt, bewegt sich das Wärmeaustauschmedium nach oben und dann durch die Wärmeaustauschmediumkanalgruppe F2 nach unten, bevor es die Tankuntergruppe B der Einlaß/Auslaßtankgruppe 100 erreicht, wo es mit dem ersten Wärmeaustauschmediumstrom, der zuvor beschrieben wurde, vereint wird und durch den Einlaß/Auslaßteil 40b hinausströmt. Auf diese Weise wird ein Strom mit 8-fachem Durchlauf erhalten.
Es ist zu beachten, daß in diesem Ausführungsbeispiel das Wärmeaustauschmedium zwar auch durch die Einlaß/Auslaßöffnung 51 einströmt und durch die Einlaß/Auslaßöffnung 49 ausströmt, aber der Strömungsweg nicht auf diese Richtung begrenzt ist. Das Wärmeaustauschmedium kann durch die Einlaß/Auslaßöffnung 49 einströmen und durch die Einlaß/Auslaßöffnung 51 ausströmen. In diesem Fall verläuft der Strom des Wärmeaustauschmediums in die Richtung, die den Pfeilen in Fig. 14 entgegengesetzt ist.
Ferner müssen die Einlaß/Auslaßteile 40a und 40b, die zuvor beschrieben wurden, nicht unbedingt durch Verbinden der Platten zur Bildung der Einlaß/Auslaßteile 41, 42, 43 und 44 in dieser Reihenfolge konstruiert werden. Obwohl dies in den Figuren nicht dargestellt ist, können die Einlaß/Auslaßteile 40a und 40b mit den Platten zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41' bis 44', die eigentlich die Platten zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41 bis 44 sind, die in die entgegengesetzte Richtung weisen, verwendet werden. Es ist zu beachten, daß die Konstruktion mit jener identisch ist, die im ersten Ausführungsbeispiel offenbart wurde, mit Ausnahme der Montagerichtung der Einlaß/Auslaßteile 40a und 40b. Identischen Teilen sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet, und ihre Erklärung wird unterlassen.
Ferner können anstelle des Zusammenbaus der vier Platten zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 41 bis 44 für die Einlaß/Auslaßteile 40a und 40b getrennte Einlaß/Auslaßteile konstruiert werden, wie in Fig. 15 und 16 dargestellt ist, d. h., ein Einlaß/Auslaßteil 61a, der durch Verbinden der bündig aneinanderliegenden Platten zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 62 und 63 gebildet wird, und ein Einlaß/Auslaßteil 61b, der durch Verbinden der bündig aneinanderliegenden Platten zur Bildung des Einlaß/Auslaßteils 64 und 65 gebildet wird. In diesem Fall muß der Einlaß/Auslaßteil 61b ein verlängertes Ende aufweisen, das zu dem Kanal 35 ragt, um die Verbindung mit dem Weiterleitungsrohr 60 aufzunehmen, und muß auch eine Anschlußöffnung zu dem Weiterleitungsrohr aufweisen, die aber nicht dargestellt ist.
Wie zuvor erklärt wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung insgesamt ein sechs- oder achtfacher Durchlauf des Wärmeaustauschmediums erhalten, und das Wärmeaustauschmedium strömt entlang zwei getrennten Wegen vom Einlaß zum Auslaß. Dadurch wird der Bereich, in dem das Wärmeaustauschmedium strömt, im Vergleich zu dem Strömungssystem mit vierfachem Durchlauf nach dem Stand der Technik erweitert, wodurch garantiert wird, daß das Wärmeaustauschmedium jeden Teil des Plattenwärmeaustauschers erreicht und somit die Wärmeaustauschleistung verbessert und dadurch die Leistung des Wärmeaustauscher erhöht wird.

Claims

1. Geschichteter Wärmeaustauscher (1), mit einer Mehrzahl von Rohrelementen (4, 5, 6, 7, 7', 8, 9, 58), von welchen jedes durch Zusammenfügen eines Paares von Formplatten gebildet ist und jedes mit zwei Tanks (13, 13' 13", 13"', 14, 14') an einem Ende und mit einem Wärmeaustauschmediumkanal (20), der die beiden Tanks (13, 13' 13", 13"', 14, 14') verbindet, versehen ist, sowie einer Mehrzahl von Rippen (10), die abwechselnd mit den Rohrelementen (4, 5, 6, 7, 7', 8, 9, 58) schichtenweise über eine Mehrzahl von Ebenen angeordnet sind, wobei ein Paar von Tankgruppen, das eine Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) und eine Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe (200) umfaßt, durch schichtenweise Anordnung der zwei Tanks (13, 13' 13", 13"', 14, 14') gebildet ist, wobei die Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) in Tankuntergruppen (A, B, C) unterteilt ist, die mit Einlaß/Auslaßabschnitten (40a, 40b, 61a, 61b) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) durch zwei nichtkommunizierende Teile (6, 44) in drei Tankuntergruppen (A, B, C) unterteilt ist, und

daß ein Einlaß/Auslaßabschnitt (40a, 61a) in einer der drei Tankuntergruppen (A, B, C) vorgesehen ist, die an einem Ende der Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) angeordnet ist und durch ein Weiterleitungsmittel (60) an die andere der drei Tankuntergruppen (A, B, C) angeschlossen ist, die sich an dem anderen Ende der Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) befindet, und ein weiterer Einlaß/Auslaßabschnitt (40b, 61b) in der Tankuntergruppe (B) vorgesehen ist, die sich in der Mitte der Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) befindet.

2. Geschichteter Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tanks (14) der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe (200) ohne Trennwände miteinander verbunden sind.

3. Geschichteter Wärmeaustauscher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Strömungswege für Wärmeaustauschmedium von einem Einlaß/Auslaßabschnitt (40a, 61a) in die Tankuntergruppen (A, C) an beiden Enden der Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) vorgesehen sind, wobei die Strömungswege dann durch Wärmeaustauschmediumkanäle (20) der Rohrelemente (4, 5, 6, 7, 7', 8, 9, 58), die an die Einlaß/Auslaß-Tankuntergruppen (A, C) angeschlossen sind und Kanaluntergruppen (E, G) bilden, nach oben verlaufen und dann durch diese Wärmeaustauschmediumkanäle (20) nach unten gehen und an der Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe (200) vereint werden, von wo sie sich durch die Wärmeaustauschmediumkanäle (20) der Rohrelemente (4, 5, 6, 7, 7', 8, 9, 58), die an die mittlere Tankuntergruppe (B) angeschlossen sind und eine Kanaluntergruppe (F) bilden, nach oben erstrecken und durch diese Wärmeaustauschmediumkanäle (20) nach unten verlaufen und die mittlere Tankuntergruppe (B) erreichen, die an den anderen Einlaß/Auslaßabschnitt (40b, 61b) angeschlossen ist.

4. Geschichteter Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe (200) in zwei Tankuntergruppen (H, J) durch einen nichtkommunizierenden Teil getrennt ist, der in einem Rohrelement (58) vorgesehen ist, das zwischen den beiden nichtkommunizierenden Teilen (6, 44) der Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) angeordnet ist.

5. Geschichteter Wärmeaustauscher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Strömungswege des Wärmeaustauschmediums von einem Einlaß/Auslaßabschnitt (40a, 61a) in die Tankuntergruppen (A, C) an beiden Enden der Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) vorgesehen sind, wobei die Strömungswege dann durch Wärmeaustauschmediumkanäle (20) der Rohrelemente (4, 5, 6, 7, 7', 8, 9, 58), die an die Einlaß/Auslaß-Tankuntergruppen (A, C) angeschlossen sind und Kanaluntergruppen (E, G) bilden, nach oben verlaufen und durch diese Wärmeaustauschmediumkanäle (20) nach unten in die Tankuntergruppen (H, J) des Nicht-Einlaß/Auslaßtankgruppe (200) gehen, von wo sie sich durch die Wärmeaustauschmediumkanäle (20) der Rohrelemente (4, 5, 6, 7, 7', 8, 9, 58), die an die mittlere Tankuntergruppe (B) angeschlossen sind und eine Kanaluntergruppe (F1, F2) bilden, nach oben erstrecken und durch diese Wärmeaustauschmediumkanäle (20) nach unten in die mittlere Tankuntergruppe (B) verlaufen, die an den anderen Einlaß/Auslaßabschnitt (40b, 61b) angeschlossen ist.

6. Geschichteter Wärmeaustauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß/Auslaßabschnitte (40a, 40b, 61a, 61b) jeweils durch Verbinden von zwei annähernd L-förmigen Platten (41-44, 41'-44', 62-65) zur Bildung des Einlaß/Auslaßabschnitts und durch Anordnen dieser Platten (41-44, 41'-44', 62-65), die zwischen den Rohrelementen (4, 5, 6, 7, 7', 8, 9, 58) eingebunden sind, in der Einlaß/Auslaßtankgruppe (100) in einem eingeklemmten Zustand gebildet sind.

7. Geschichteter Wärmeaustauscher nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß/Auslaßabschnitte (40a, 40b) nebeneinander liegen, wobei ein Einlaß/Auslaßabschnitt (40a) mit zwei Einlaß/Auslaßöffnungen (49, 51), in welche oder aus welchen Wärmeaustauschmedium ein- oder ausströmen kann, und mit einem Wärmeaustauschmediumkanal (52) zur Verbindung der Einlaß/Auslaß- Tankuntergruppen (A, C) mit einer Einlaß/Auslaßöffnung (51) an einer Kühlmitteleinlaßseite versehen ist, und wobei der andere Einlaß/Auslaßabschnitt (40b) mit einer Verbindungsöffnung (48), die mit der Einlaß/Auslaßöffnung (49) in Verbindung steht, an der Kühlmittelauslaßseite des Einlaß/Auslaßabschnitts (40a), und mit einem Wärmeaustauschmediumkanal (47) zur Verbindung der anderen Einlaß/Auslaß- Tankuntergruppe (B) mit der Verbindungsöffnung (48) versehen ist.