DE69613497T2

DE69613497T2 - Laminierter Wärmetauscher

Info

Publication number: DE69613497T2
Application number: DE69613497T
Authority: DE
Inventors: Seiji Inoue; Kunihiko Nishishita; Hitoshi Sakata; Kiyoshi Tanda
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 1995-02-16
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2002-06-06
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: KR0181396B1; EP0727625A3; JP3172859B2; US6227290B1; DE69613497D1; EP0727625B1; EP0727625A2; CN1137636A; US6220342B1; JPH08285407A; KR960031960A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lamellenwärmetauscher, der bei einem Kühlkreis oder dergl. einer Klimaanlage für Fahrzeuge verwendet wird, der abwechselnd von lamellenartigen Rohrleitungselementen und Kühlrippen über mehrere Stufen gebildet ist, und insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Lamellenwärmetauscher mit einem Aufbau, bei dem an einer Seite der Rohrleitungselemente zwei Behälterteile gebildet und an einem Ende in Richtung der Lamellierung oder an der Stirnfläche des Lamellenkörpers in Richtung der Luftströmung Zufluß- und Abflußteile für Wärmeaustauschmedium vorgesehen sind. Derartige Wärmetauscher sind aus der US-A-4 821 531 bekannt.
Um der Forderung nach Verkleinerung von Wärmetauschern gerecht zu werden und die Wirksamkeit von Wärmetauschern zu verbessern, hat der Anmelder den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Wärmetauscher entwickelt und hat den Wärmetauscher betreffend viele Versuche durchgeführt. Bei diesem Lamellenwärmetauscher wird ein Lamellenkörper abwechselnd von lamellenartigen Rohrleitungselementen und Kühlrippen 2 über mehrere Stufen gebildet, wobei zwei Behälterteile 12, die an einer Seite eines jeden Rohrleitungselements angeordnet sind, über einen U-förmigen Durchflußkanal 13 miteinander in Verbindung stehen, ein Durchflußkanal für Wärmeaustauschmedium, wenn nötig, mit mehreren Durchgangskanälen in dem Lamellenkörper durch das Hinzufügen einer Verbindung zwischen den Behälterteilen 12 der benachbarten Rohrleitungselemente gebildet ist, und Zufluß- und Abflußteile (Zuflußteil 4 und Abflußteil 5) für das Wärmeaustauschmedium an einem Ende des Lamellenkörpers in Richtung der Lamellierung vorgesehen sind, wobei eines der Zufluß/Abflußteile (Zuflußteil 4) mit einem Behälterblock 21 in Verbindung steht, der über eine Verbindungsleitung 30 ein Ende des Durchflußkanals für Wärmeaustauschmedium bildet, und das andere der Zufluß/Abflußteile (Abflußteil 5) direkt mit dem Behälterblock 22, der das andere Ende des Durchflußkanals für Wärmeaustauschmedium bildet, in Verbindung steht.
Der Anmelder hat auch mehrere verschiedene Versuche sowohl mit dem Lamellenwärmetauscher mit einem Behälter an einer Seite, der nach dem Stand der Technik bekannt ist, als auch mit dem oben beschriebenen Wärmetauscher durchgeführt. Die Fig. 10 und 11 zeigen z. B. einen derartigen Wärmetauscher. Bei diesem Wärmetauscher wird ein Lamellenkörper abwechselnd von lamellenartigen Rohrleitungselementen und Kühlrippen 2 über mehrere Stufen gebildet, wobei zwei Behälterteile 12, die an einer Seite eines jeden Rohrleitungselements (in den Figuren an der Unterseite) angeordnet sind, über einen U-förmigen Durchflußkanal 13 miteinander verbunden sind, und die Behälterteile 12 in benachbarten Rohrleitungselementen, wenn nötig, miteinander in Verbindung stehen, um einen Durchgangskanal für Wärmeaustauschmedium mit mehreren Kanälen in dem Lamellenkörper zu bilden. Diesbezüglich ist dieser Wärmetauscher dem vorher beschriebenen ähnlich. Dieser Wärmetauscher ist jedoch mit Zufluß/Abflußteilen (Zuflußteil 4, Abflußteil 5) für Wärmeaustauschmedium an der Stirnfläche des Lamellenkörpers in Richtung der Luftströmung versehen.
Bei den oben beschriebenen Wärmetauschern dringt das Wärmeaustauschmedium, wenn das Wärmeaustauschmedium durch das eine der Zufluß/Abflußteile (Zuflußteil 4) zufließt, in den Behälterblock 21 ein, der ein Ende des Durchflußkanals für Wärmeaustauschmedium entweder direkt oder über eine Verbindungsleitung 30 bildet. Nachdem es durch mehrere Durchgangskanäle geflossen ist, erreicht das Wärmeaustauschmedium den Behälterblock 22, der das andere Ende des Durchflußkanals für Wärmeaustauschmedium bildet, und fließt durch das andere der Zufluß/Abflußteile (Abflußteil 5), das mit dem Behälterblock 22 verbunden ist, ab. Bei diesem Vorgang wird das Fließen des Wärmeaustauschmediums, bei dem es aufwärts und abwärts durch die U-förmigen Durchflußkanäle 13 der Rohrleitungselemente fließt, als ein Durchgang gezählt, z. B. wird ein Wärmetauscher, bei dem das Wärmeaustauschmedium durch die U-förmigen Durchflußkanäle 13, beginned vom Behälterblock, der ein Ende des Durchflußkanals für Wärmaustauschmittel bildet, zweimal fließt, bis es den Behälterblock erreicht, der das andere Ende bildet, als ein Wärmetauscher mit 4 Durchgängen bezeichnet, und wenn es durch die U-förmigen Durchflußkanäle dreimal fließt, wird er als Wärmetauscher mit 6 Durchgängen bezeichnet.
Bei dem ersten Wärmetauscher-Typ, z. B. bei einem Kühlwärmetauscher mit 4 Durchgängen, bei dem das Wärmeaustauschmedium durch eine Behältergruppe ohne eine Trennwand 18 fließt, neigt jedoch das Kühlmittel, wenn es, wie in Fig. 9A gezeigt, von dem zweiten Durchgang zum dritten Durchgang übergeht, dazu, in die Richtung zu fließen, die in einem rechten Winkel zur Luftströmung bei dem oben beschriebenen Aufbau verläuft, bei dem das Kühlmittel von dem einen Ende des Lamellenkörpers abfließt. Folglich sammelt sich das Kühlmittel in den Rohrleitungselementen in der Nähe des Abflusses (ein Ende in Richtung der Lamellierung). Mit anderen Worten, in dem Bereich, der sich von dem dritten Durchgang durch den vierten Durchgang erstreckt, fließt das Kühlmittel nicht vollständig zur Seite in der Nähe der Trennwand 18, was durch Versuche nachgewiesen wurde; deren Ergebnisse sind durch die gestrichelten Linien in den Fig. 7 und 8 angegeben, die zeigen, daß die Rohrleitungstemperatur und die Luftströmungstemperatur in dem Bereich der Trennwand in der Nähe des Abflusses höher als in den anderen Bereichen ist.
In diesem Zusammenhang bezieht sich die Rohrleitungstemperatur (TUBE TEMP.) auf die Temperatur des Rohrleitungselements selbst und die Rohrleitungsnummer (TUBE No.) in den Fig. 7 und 12 bezieht sich auf die Nummern der Rohrleitungselemente, die beginnend von der vorderen linken Seite in den Fig. 1 und 10 zugeordnet sind. Auch die Luftströmungstemperatur (AIR TEMP.) bezieht sich auf die Temperatur der Luft, die durch den Bereich zwischen den Rohrleitungselementen geströmt ist, und für die ein Wärmeaustausch mit den Kühlrippen stattgefunden hat. Die Lufttemperatur wurde an einer Stelle gemessen, die von der Stirnfläche des Lamellenkörpers an der stromabwärtigen Seite 1 bis 2 cm entfernt ist.
Auch bei einem Wärmetauscher mit 6 Durchgängen konzentriert sich die Strömung des Wärmeaustauschmediums in dem Bereich zur Abflußseite hin, weg von der Trennwand 18, wie in Fig. 9B gezeigt. Folglich wird angenommen, daß sich die Rohrleitungstemperatur und die Luftströmungstemperatur in dem Bereich der Trennwand in der Nähe des Abflusses von denen in anderen Bereichen unterscheidet.
Darüber hinaus konzentriert sich das Kühlmittel auch beim letzteren Wärmetauscher-Typ, z. B. bei einem Kühlwärmetauscher mit 4 Durchgängen, wenn die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, wobei das Verhältnis der Kühlmittelfließgeschwindigeit pro Zeiteinheit zunimmt, in Richtung zum Ende der Lamellen hin, wenn es vom zweiten Durchgang durch den dritten Durchgang fließt, wie in Fig. 14 gezeigt, und das Kühlmittel fließt nicht direkt in dem Bereich zur Trennwand 18 hin, in dem Bereich, der sich vom dritten Durchgang durch den vierten Durchgang erstreckt. Daß das Kühlmittel auf diese Weise fließt, wird deutlich durch die Versuchsergebnisse gezeigt, die durch die gestrichelten Linien in Fig. 12 angegeben sind, die zeigen, daß die Durchgangslufttemperatur in dem Bereich in der Nähe der Trennwand 18 im Vergleich zu den anderen Bereichen höher ist.
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lamellenwärmetauscher zu schaffen, bei dem das Wärmeaustauschmedium gleichmäßig durch die Rohrleitungselemente fließen kann, ohne sich in irgendeinem Bereich zu konzentrieren, und mit dem es möglich ist, Verbesserungen der Wirksamkeit beim Wärmeaustausch zu erreichen.
Man hat festgestellt, daß das Konzentrieren des Wärmeaustauschmediums in einem bestimmten Bereich verhindert werden kann, wenn das Wärmeaustauschmedium ausreichend durch die Rohrleitungselemente in der Nähe der Trennwand fließen kann, wodurch sich durch das Verändern der Fließeigenschaften des Wärmeaustauschmediums, das von einem geradzahligen Durchgang zu einem ungeradzahligen Durchgang in der Behältergruppe fließt, eine annähernd konsistente Temperaturverteilung ergibt.
Es wird daher gemäß der Erfindung ein Wärmetauscher geschaffen, aufweisend eine Anordnung von Rohrleitungselementen und Kühlrippen, wobei jedes der Rohrleitungselemente zwei Behälterteile mit jeweils einer Durchgangsöffnung und einem U-förmigen Durchflußkanal hat, der die zwei Behälterteile miteinander verbindet, wobei die Kühlrippen zwischen zwei benachbarten Rohrleitungselementen angeordnet sind, bei dem:
zwei Behältergruppen durch das Verbinden der zwei Behälterteile gebildet sind und sich entlang des unteren Abschnitts der Anordnung erstrecken,
der U-förmige Durchflußkanal einen Aufwärtsströmungsschenkel hat, durch den das Wärmeaustauschmedium von einem der zwei Behälterteile fließt, und einen Abwärtsströmungsschenkel hat, durch den das Wärmeaustauschmedium zu einem weiteren der zwei Behälterteile fließt,
jeder von ungeradzahligen Durchgängen von einer ungeradzahligen Behälteruntergruppe gebildet ist, die eine bestimmte Anzahl von in Reihe geschalteten Behälterteilen hat, die derselben Behältergruppe angehören, und die Aufwärtsströmungsschenkel der U-förmigen Durchflußkanäle mit der ungeradzahligen Behälteruntergruppe in Verbindung stehen,
jeder von geradzahligen Durchgängen durch die Abwärtsströmungsschenkel der U-förmigen Durchflußkanäle, die mit den Aufwärtsströmungsschenkeln der vorhergehenden ungeradzahligen Behälteruntergruppe in Verbindung stehen, und einer geradzahligen Behälteruntergruppe, die die Behälterteile umfasst, die mit den Abwärtsströmungsschenkeln in Verbindung stehen, gebildet ist.
jede der geradzahligen Behälteruntergruppen mit Ausnahme der letzten geradzahligen Behälteruntergruppe mit der ungeradzahligen Behälteruntergruppe, die sich neben jeder der geradzahligen Behälteruntergruppen befindet, in Verbindung steht, und
jede der Behälteruntergruppen, die sich nebeneinander befinden, mit Ausnahme der geradzahligen Behälteruntergruppe und der benachbarten ungeradzahligen Behälteruntergruppe, die miteinander in Verbindung stehen, durch eine Trennwand von der nächsten Behälteruntergruppe getrennt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Verengung zum Begrenzen des Querschnitts des Durchflußkanals in wenigstens einem Behälterteil gebildet ist, die benachbart zu der vorhergehenden geradzahligen Behälteruntergruppe in der ungeradzahligen Behälteruntergruppe mit Ausnahme der ersten ungeradzahligen Behälteruntergruppe angeordnet ist.
Der Lamellenwärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus lamellenartigen Rohrleitungselementen, von denen jedes an einer Seite mit zwei Behälterteilen versehen ist, und einem U-fömigen Durchflußkanal, der zwei Behälterteile verbindet, abwechselnd mit Kühlrippen über mehrere Stufen gebildet, um einen Lamellenkörper zu schaffen. Ein Durchflußkanal für ein Wärmeaustauschmedium mit mehreren Durchgängen wird, wenn nötig, im Lamellenkörper durch Unterteilung von den Behältergruppen, die durch Verbinden der Behälterteile der Rohrleitungselemete geschaffen werden, gebildet. Zufluß/Abflußteile für das Wärmeaustauschmedium sind an einem Ende des Lamellenkörpers in Richtung der Lamellierung angeordnet, wobei eines der Zufluß/Abflußteile mit dem Behälterblock an einem Ende des Durchflußkanals für das Wärmeaustauschmedium über eine Verbindungsleitung in Verbindung steht, und das andere der Zufluß/Abflußteile mit dem Behälterblock, der das andere Ende des Durchflußkanals für das Wärmeaustauschmedium bildet, an einem Ende in Richtung der Lamellierung verbunden ist. Eine Verengung, die den Querschnitt des Durchflußkanals begrenzt, ist an wenigstens einer Stelle in der Behältergruppe angeordnet, an der die Strömungsbahn in den mehreren Durchgängen von einem geradzahligen Durchgang in einen ungeradzahligen Durchgang wechselt.
Folglich tritt bei diesem Aufbau das Wärmeaustauschmedium, das durch eines der Zufluß/Abflußteile zufließt, in den Behälterblock ein, der über die Verbindungsleitung ein Ende des Durchflußkanals für das Wärmeaustauschmedium bildet, erreicht, nachdem es mehrmals durch den Lamellenkörper geflossen ist, den Behälterblock, der das andere Ende des Durchflußkanals für das Wärmeaustauschmedium bildet, und fließt über das andere der Zufluß/Abflußteile von einem Ende dieses Behälterblocks in Richtung der Lamellierung ab. Bei diesem Vorgang neigt das Wärmeaustauschmedium dazu, in dem Bereich, in dem die Strömungsbahn von einem geradzahligen Durchgang in einen ungeradzahligen Durchgang wechselt, größtenteils zum Abfluß hin zu fließen. Da jedoch eine Verengung zum Begrenzen des Querschnitts des Durchflußkanals in einem Bereich der Behältergruppe, in dem die Strömungsbahn von einem geradzahligen Durchgang (geradzahlige Bahn) in einen ungeradzahligen Durchgang (ungeradzahlige Bahn) wechselt, vorgesehen ist, fließt das Wärmeaustauschmedium infolge der durch die Verengung und dergl. verringerten Fließgeschwindigkeit, in ausreichender Menge durch die Rohrleitungselemente in der Nähe des Abflusses in der Trennwand sowie durch die anderen Rohrleitungselemente. Somit werden, wie durch die durchgezogenen Linien in den Fig. 7 und 8 angegeben, große Unterschiede bei der Temperaturverteilung beseitigt, wodurch die oben beschriebene Aufgabe gelöst wird.
Alternativ kann ein weiterer Lamellenwärmetauscher, der die gleiche Aufgabe löst, aus lamellenartigen Rohrleitungselementen, von denen jedes an einer Seite mit zwei Behälterteilen versehen ist, und einem U-förmigen Durchflußkanal, der die beiden Behälterteile verbindet, abwechselnd mit Kühlrippen über mehrere Stufen, um einen Lamellenkörper zu bilden, bestehen, wobei ein Durchflußkanal für das Wärmeaustauschmedium, der mehrere Durchgänge umfasst, die durch Unterteilung von Behältergruppen im Lamellenkörper gebildet werden, durch das Verbinden von benachbarten Behälterteilen gebildet ist, wenn nötig. Zufluß/Abflußteile, durch die das Wärmeaustauschmedium zu- und abfließt, sind an den Behälterblöcken angeordnet, die die zwei Enden dieses Durchflußkanals für das Wärmeaustauschmedium in der Richtung bilden, die in einem rechten Winkel zur Richtung der Lamellierung verläuft, und eine Verengung zum Begrenzen des Querschnitts des Durchflußkanals ist an wenigstens einer Stelle in der Behältergruppe angeordnet, an der die Strömung in den mehreren Durchgängen von einem geradzahligen Durchgang in einen ungeradzahligen Durchgang wechselt. Speziell bei diesem Aufbau kann das Zufluß/Abflußteil an der Stirnfläche des Behälterblocks in Richtung der Luftströmung angeordnet sein (z. B. der Vorderseite des Lamellenkörpers).
Auch bei diesem Aufbau tritt das Wärmeaustauschmedium, das durch eines der Zufluß/Abflußteile zugeflossen ist, in den Behälterblock ein, der ein Ende des Durchflußkanals für Wärmeaustauschmedium bildet, erreicht, nachdem es mehrmals durch den Lamellenkörper geflossen ist, den Behälterblock, der das andere Ende des Durchflußkanals für Wärmeaustauschmedium bildet, und fließt über das andere der Zufluß/Abflußteile ab. Bei diesem Vorgang neigt das Wärmeaustauschmedium in dem Bereich, in dem die Strömung von einem geradzahligen Durchgang in einen ungeradzahligen Durchgang wechselt, dazu, konzentriert von dem geradzahligen Durchgang wegzufließen, wenn die Fließgeschwindigkeit hoch ist. Da jedoch die Verengung zum Begrenzen des Querschnitts des Durchflußkanals in einem Bereich der Behältergruppe angeordnet ist, in dem die Strömung von einem geradzahligen Durchgang (einer geradzahligen Bahn) in einen ungeradzahligen Durchgang (eine ungeradzahlige Bahn) wechselt, fließt das Wärmeaustauschmedium infolge der durch die Verengung und dergl. verringerten Fließgeschwindigkeit in ausreichender Menge durch die Rohrleitungselemente in der Nähe der Trennwand sowie durch die anderen Rohrleitungselemente. Folglich gibt es, wie mit den durchgezogenen Linien in Fig. 12 angegeben, keinen großen Unterschied bei der Temperaturverteilung, wodurch die vorher beschriebene Aufgabe gelöst ist.
Bei diesem Aufbau ist die Verengung in der Behältergruppe gegenüber der Behältergruppe, die mit der Trennwand versehen ist, angeordnet, und die Verengung wird zweckmäßigerweise an einer Stelle angeordnet, die der Stelle in der Lamellierung entspricht, an der die Tennwand in der Behältergruppe angeordnet ist. Zusätzlich kann die Verengung mit mehreren Öffnungen versehen sein.
Obwohl die Verengung mehrere verschiedene Formen haben kann, hat sich gezeigt, daß in einem gegebenen Bereich eine Ausführung mit zwei Öffnungen eher eine höhere Konsistenz bei der Temperaturverteilung schafft als eine Öffnung, und durch das Abstimmen der Anzahl der Öffnungen, ihrer Form und Größe ist es möglich, wenn nötig, eine Feinabstimmung zu erreichen, während eine Temperaturverteilung, die praktisch konsistent ist, beibehalten wird. Folglich ist der Vorteil des in Anspruch 4 beschriebenen Aufbaus in der Praxis von Bedeutung.
Außerdem ist es erforderlich, dem Druckverlust und der von dem Lamellenkörper abgegebenen Wärmemenge eine entsprechende Verengung zuzuordnen. Wenn die Querschnittsfläche der Verengung zu klein ist, ist ein größerer Druckverlust mit einer verringerten abgegebenen Wärmemenge die Folge, wohingegen, wenn die Querschnittsfläche der Verengung zu groß ist, der Druckverlust verringert ist, jedoch eine ungleichmäßige Verteilung des Wärmeaustauschmediums, die beim Stand der Technik problematisch ist, mehr ausgeprägt ist. Daher ist es zweckmäßig, daß sich die Querschnittsfläche 51 der Verengung und die Querschnittsfläche 52 der Durchgangsöffnungen, die die Behälterteile verbinden, in einem Verhältnis, ausgedrückt durch 0,25 ≤ S1/S2 ≤ 0,80, zueinander stehen.
Die obigen und weitere Merkmale der Erfindung und die damit verbundenen Vorteile werden von einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen verstanden, in denen:
Fig. 1 die Stirnfläche zeigt, die sich in einem rechten Winkel zur Richtung der Luftströmung bei einem Wärmetauscher befindet, der die erste Ausführungsform des Lamellenwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 2A eine Seitenfläche des Lamellenwärmetauschers in Fig. 1 zeigt, an der das Zufluß/Abflußteil angeordnet ist, und Fig. 2B die Unterseite des Lamellenwärmetauschers in Fig. 1 zeigt,
Fig. 3 geformte Platten zeigt, die die bei einem Lamellenwärmetauscher verwendeten Rohrleitungselemente bilden, wobei 3A eine normal geformte Platte 6a zeigt, Fig. 3B eine geformte Platte 6b, die mit einer Trennwand versehen ist, und Fig. 3C eine geformte Platte 6e zeigt, die mit einer Verengung versehen ist,
Fig. 4 bis 6 Ausgestaltungen des verengenden Abschnitts zeigen,
Fig. 7 eine Kennlinie ist, die die Temperatur der Rohrleitungselemente bei einem Lamellenwärmetauscher zeigt,
Fig. 8A eine Kennlinie ist, die die Temperatur der Luft zeigt, die durch den oberen Abschnitt des Lamellenwärmetauschers bei der ersten Ausführungsform strömt (die charakteristische Temperatur der Luft, die durch die obere Hälfte zwischen den Rohrleitungselementen strömt) und Fig. 8B eine Kennlinie ist, die die Temperatur der Luft zeigt, die durch den unteren Abschnitt des Lamellenwärmetauschers bei der ersten Ausführungsform strömt (die charakteristische Temperatur der Luft, die durch die untere Hälfte zwischen den Rohrleitungselementen strömt),
Fig. 9A eine schematische Darstellung der Strömung des Wärmeaustauschmediums in einem Lamellenwärmetauscher mit 4 Durchgängen nach dem Stand der Technik ist, der mit Zufluß/Abflußteilen für das Wärmeaustauschmedium an einem Ende des Lamellenkörpers in Richtung der Lamellierung versehen ist und nicht mit einer Verengung versehen ist, und Fig. 9B eine schematische Darstellung der Strömung des Wärmeaustauschmediums in einem Lamellenwärmetauscher mit 6 Durchgängen nach dem Stand der Technik ohne eine Verengung ist,
Fig. 10 die Stirnfläche zeigt, die sich in einem rechten Winkel zur Richtung der Luftströmung bei einem Wärmetauscher befindet, der die zweite Ausführungsform des Lamellenwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 11A eine Seitenfläche des Lamellenwärmetauschers in Fig. 10 zeigt, und Fig. 11B die Unterseite des Lamellenwärmetauschers in Fig. 10 zeigt,
Fig. 12A eine Kennlinie ist, die die Temperatur der Luft zeigt, die durch den oberen Abschnitt des Lamellenwärmetauschers bei der zweiten Ausführungsform strömt (die charakteristische Temperatur der Luft, die durch die obere Hälfte zwischen den Rohrleitungselementen strömt) und Fig. 12B eine Kennlinie ist, die die Temperatur der Luft zeigt, die durch den unteren Abschnitt des Lamellenwärmetauschers in der zweiten Ausführungsform strömt (die charakteristische Temperatur der Luft, die durch die untere Hälfte zwischen den Rohrleitungselementen strömt),
Fig. 13 eine Kennlinie ist, die die von dem Lamellenkörper abgegebene Wärmemenge Q und den Druckverlust ΔPr in Abhängigkeit vom Verhältnis der Querschnittsfläche 51 der Verengung und der Querschnittsfläche 52 der Durchgangsöffnungen, die die Behälterteile verbinden, angibt.
Fig. 14 eine schematische Darstellung der Strömung des Wärmeaustauschmediums in einem Lamellenwärmetauscher mit 4 Durchgängen nach dem Stand der Technik ist, der mit Zufluß/Abflußteilen an dem Ende des Lamellenkörpers in Richtung der Luftströmung versehen ist, jedoch nicht mit einer Verengung versehen ist.
Es folgt eine Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen. In den Fig. 1 und 2 ist der Lamellenwärmetauscher 1 z. B. ein Verdampfungskühler mit 4 Durchgängen, wobei sein Lamellenkörper abwechselnd von lamellenartigen Kühlrippen 2 und Rohrleitungselementen 3 über mehrere Stufen, und einem Zuflußteil 4 und einem Abflußteil 5 für das Wärmeaustauschmedium an einem Ende in Richtung der Lamellierung der Rohrleitungselemente 3 gebildet wird. Alle Rohrleitungselemente 3, mit Ausnahme der Rohrleitungselemente 3a und 3b an den zwei Enden in Richtung der Lamellierung, dem Rohrleitungselement 3c, das mit einem verlängerten Behälterteil versehen ist, das später beschrieben wird, dem Rohrleitungselement 3d, das etwa in der Mitte angeordnet ist, und dem Rohrleitungselement 3e, das benachbart zum Rohrleitungselement 3d ist, werden jeweils durch das Verbinden von zwei geformten Platten 6a gebildet, von denen eine in Fig. 3A gezeigt ist.
Die geformte Platte 6a wird durch Pressformen einer Aluminiumplatte hergestellt, wobei zwei schalenähnlich gewölbte Abschnitte zum Bilden eines Behälters 7 und 7 an einem Ende ausgebildet sind, ein gewölbter Abschnitt zum Bilden eines Durchflußkanals 8 daran anschließend ausgebildet ist, ein vertiefter Abschnitt 9 zum Befestigen einer Verbindungsleitung, die später beschrieben wird, zwischen den gewölbten Abschnitten zum Bilden des Behälters gebildet ist, und ein Vorsprung 10, der sich von dem Bereich zwischen den zwei gewölbten Abschnitten zum Bilden des Behälters 7 und 7 zu dem Bereich in der Nähe des anderen Endes der geformten Platte 6a erstreckt, in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden eines Durchflußkanals 8 gebildet ist. Zusätzlich ist an dem anderen Ende der geformten Platte 6 ein auskragender Vorsprung (in Fig. 1 gezeigt) angeordnet, um zu verhindern, daß die Kühlrippen 2 beim vorausgehenden Löten der Anordnung abfallen.
Die gewölbten Abschnitte zum Bilden des Behälters 7 sind so gebildet, daß sie mehr als die gewölbten Abschnitte zum Bilden der Durchflußkanäle 8 gewölbt sind, und der Vorsprung 10 ist so gebildet, daß er in der gleichen Ebene wie der Verbindungsrand am Rand der geformten Platte liegt. Wenn zwei geformte Platten 6a an ihrem Rand miteinander verbunden werden, werden auch ihre Vorsprünge 10 miteinander verbunden, so daß zwei Behälterteile 12 und 12 mit den gewölbten Abschnitten zum Bilden des Behälters 7, die einander gegenüberliegen, gebildet werden, und ein U-förmiger Durchflußkanal 13 zum Verbinden der Behälterteile mit den gewölbten Abschnitten zum Bilden des Durchflußkanals 8, die einander gegenüberliegen, gebildet wird.
Die Rohrleitungselemente 3a und 3b an den zwei Enden in Richtung der Lamellierung sind jeweils durch Verbinden einer flachen Platte 31 mit einer Platte 6a gebildet, wie in Fig. 2B dargestellt.
In den geformten Platten 6b und 6c, die das Rohrleitungselement 3c bilden, erstreckt sich einer der gewölbten Abschnitte zum Bilden der Behälter so, daß er sich dem anderen gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters annähert. Folglich wird in dem Rohrleitungselement 3c ein Behälterteil 12, dessen Größe gleich dem des vorher beschriebenen Rohrleitungselements 3 ist, und ein Behälterteil 12a, das so gebildet ist, daß es sich in den vertieften Abschnitt erstreckt und ausfüllt, gebildet. Andere bauliche Merkmale, wie z. B. der gewölbte Abschnitt zum Bilden des Durchflußkanals 8, der kontinuierlich an dem gewölbten Abschnitt zum Bilden der Behälter gebildet ist, der Vorsprung 10, der so gebildet ist, daß der sich von dem Bereich zwischen den gewölbten Abschnitten zum Bilden der Behälter zum Bereich in der Nähe des anderen Endes der geformten Platte erstreckt, und der auskragende Vorsprung 11, um zu Verhindern, daß die Kühlrippen 2 ausfallen, der an dem anderen Ende der geformten Platte angeordnet ist, sind mit denen der in Fig. 3A gezeigten geformten Platte 6 identisch und eine Beschreibung wird weggelassen.
Bei dem in Fig. 2B gezeigten Wärmetauscher liegen benachbarte Rohrleitungselemente an den Behälterteilen aneinander an, um zwei Behältergruppen zu bilden, z. B. eine erste Behältergruppe 15 und eine zweite Behältergruppe 16, die sich in der Richtung der Lamellierung erstreckt (in einem rechten Winkel zur Luftströmungsrichtung), und bei der einen Behältergruppe 15, die das verlängerte Behälterteil 12a umfasst, stehen alle Behälterteile über die Durchgangsöffnungen 17, die in den gewölbten Abschnitten zum Bilden der Behälter 9 mit Ausnahme der geformten Platte 6d, die in etwa in der Mitte in Richtung der Lamellierung angeordnet ist, gebildet sind, miteinander in Verbindung. Bei der anderen Behältergruppe 16 stehen alle Behälterteile ohne irgendeine Trennung über die Durchgangsöffnungen 17 miteinander in Verbindung.
Das Rohrleitungselement 3d wird durch das Verbinden der in Fig. 3A gezeigten geformten Platte 6a und der in Fig. 3B gezeigten geformten Platte 6d, wobei die geformte Platte 6d nicht mit einer Durchgangsöffnung in einem seiner gewölbten Abschnitte zum Bilden des Behälters 7a versehen ist, und einer Trennwand 18 zum Trennen einer der Behältergruppen, z. B. der Behältergruppe 15, die durch dieses Nichtverbindungsteil geschaffen wird, gebildet. Man beachte, daß die Trennwand 18 auch von dem benachbarten Rohrleitungselement 3e als blinder Behälter, der keine Durchgangsöffnung hat, und durch das Verbinden der gewölbten Abschnitte zum Bilden der Behälter ohne Durchgangsöffnungen, um die Festigkeit zu erhöhen, gebildet werden kann, oder sie kann einen Aufbau haben, bei dem anstatt eines blinden Behälters eine dünne Platte zwischen dem Rohrleitungselement 3d und dem Rohrleitungselement 3e angeordnet ist, um die Durchgangsöffnungen, die die Behälterteile miteinander verbinden, zu schließen.
Zusätzlich wird das Rohrleitungselement 3e durch das Verbinden der in Fig. 3A gezeigten geformten Platte 6a und der in Fig. 3C gezeigten geformten Platte 6e mit einer Verengung 19 zum Begrenzen des Verbindungsteils der Behältergruppe 16, die gegenüber der Behältergruppe 15, in der die Trennwand 18 angeordnet ist, in der geformten Platte 6e, die an der Seite ist, wo sie mit dem Rohrleitungselement 3d verbunden ist, gebildet. Folglich wird die erste Behältergruppe 15 durch die Trennwand 18 in einen ersten Behälterblock 21, der den verlängerten Behälterabschnitt 12a hat, und einen zweiten Behälterblock 22, der mit dem Abflußteil 5 in Verbindung steht, unterteilt, während die nicht unterteilte zweite Behältergruppe 16 einen dritten Behälterblock 23 bildet, der mit einer Verengung 19 versehen ist. Man beachte, daß bei dieser Ausführungsform die Rohrleitungselemente, von rechts in der Figur gezählt, über 27 Stufen lamelliert sind, wobei das Rohrleitungselement 3c an der 6. Stufe angeordnet ist, das Rohrleitungselement 3d an der 14. Stufe angeordnet ist und das Rohrleitungselement 3e an der 15. Stufe angeordnet ist.
Die Verengung 19 wird z. B. von einer runden Öffnung gebildet, wobei die Querschnittsfläche des Durchflußkanals (die Größe der Durchgangsöffnung 17) im Vergleich zu der in den anderen Bereichen verringert ist, wie in Fig. 4A gezeigt. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Durchmesser der regulären Durchgangsöffnung 17 15,7 mm und der Durchmesser der Verengung 12 mm, und die Verengung 19 ist in der geformten Platte 6e angeordnet. Die Verengung kann aber auch in der geformten Platte 6d vorgesehen sein, in der die Trennwand 18 gebildet ist, wie in Fig. 4B gezeigt, oder er kann an beiden geformten Platten 6d und 6e vorgesehen sein, um eine erhöhte Festigkeit zu erreichen.
Man beachte jedoch, daß, wenn die Querschnittsfläche der Verengung 19 zu klein ist, der Strömungswiderstand groß wird, wodurch der Druckverlust Δ Pr zunimmt und folglich aufgrund der Verringerung der Fließgeschwindigkeit des Wärmeaustauschmediums (in Fig. 13 zu sehen) die Wärmeabgabe Q (Wärmeaustauschmenge) abnimmt, und daß, wenn, um dies zu vermeiden, die Querschnittsfläche der Verengung 19 zu groß ist, sich eine inkonsistente Verteilung des Wärmeaustauschmediums einstellt, was beim Stand der Technik ein Problem ist. Folglich ist es, um diese Probleme zu vermeiden, zweckmäßig, die Größe der Verengung 19 innerhalb eines Bereichs festzulegen, bei dem die Querschnittsfläche 51 der Verengung 19 und die Querschnittsfläche S2 der Durchgangsöffnungen 17 in einem Verhältnis, ausgedrückt durch 0,25 ≤ S1/S2 ≤ 0,80, zueinander stehen.
Folglich ist es, wenn die Größe der Durchgangsöffnung wie bei dieser Ausführungsform 15,7 beträgt, zweckmäßig, die Verengung im Bereich von etwa 8 - 14 zu bilden.
Das Zuflußteil 4 und das Abflußteil 5, die an einem Ende in Richtung der Lamellierung an der Seite, die von dem verlängerten Behälterteil 12a weiter entfernt ist, angeordnet sind, werden durch das Verbinden einer Platte zum Bilden eines Zufluß/Abfluß-Durchflußkanals 24 mit der vorher beschriebenen flachen Platte 15, die eine Endplatte bildet, gebildet und sind mit einem Zufluß-Durchflußkanal 25 und einem Abfluß-Durchflußkanal 26 versehen, die jeweils so gebildet sind, daß sie sich in etwa von der Mitte der Platte 15 in Längsrichtung zu den Behälterteilen erstrecken.
Im oberen Abschnitt des Zufluß-Durchflußkanals 25 und des Abfluß- Durchflußkanals 26 ist jeweils eine Zuflußöffnung 28 und eine Abflußöffnung 29 über eine Verschraubung 27, die ein Entspannungsventil befestigt, angeordnet.
Der Zufluß-Durchflußkanal 25 und das verlängerte Behälterteil 12a stehen miteinander über einen Verbindungs-Durchflußkanal in Verbindung, der von einer Verbindungsleitung 30 gebildet wird, die in dem vertieften Abschnitt 9 befestigt ist, und mit der in der Platte 15 gebildeten Öffnung und einer in der geformten Platte 6b gebildeten Öffnung verbunden ist. Der zweite Behälterblock 22 und der Abfluß- Durchflußkanal 26 stehen miteinander über eine in der Platte 15 gebildeten Öffnung in Verbindung.
Folglich gelangt bei dem Wärmetauscher mit dem obigen Aufbau das Wärmeaustauschmedium, das durch das Zuflußteil 4 zugeflossen ist, durch die Verbindungsleitung 30 in das verlängerte Behälterteil 12a, wird dann über den gesamten ersten Behälterblock 21 verteilt, und fließt dann durch die U-förmigen Durchflußkanäle 13 der Rohrleitungselemente, die dem ersten Behälterblock 21 entsprechen, entlang der Vorsprünge 10 (erster Durchgang), aufwärts. Das Wärmeaustauschmedium vollführt dann eine U-Drehung oberhalb die Vorsprünge 10, bevor es beginnt, abwärts zu fließen (zweiter Durchgang), und es erreicht die Behältergruppe an der gegenüberliegenden Seite (dritter Behälterblock 23). Danach fließt das Wärmeaustauschmedium horizontal zu den verbleibenden Rohrleitungselementen, die den dritten Behälterblock 23 bilden, und fließt durch die U- förmigen Durchflußkanäle 13 entlang der Vorsprünge 10 (dritter Durchgang) aufwärts. Anschließend vollführt es oberhalb der Vorsprünge 10 eine U-Drehung, bevor es abwärts fließt (vierter Durchgang) und wird dann zu dem Behälterteil geleitet, das den zweiten Behälterblock 22 bildet, bevor es durch das Abflußteil 5 abfließt. Folglich wird die Wärme des Wärmeaustauschmediums während des Vorgangs, bei dem es durch die U-förmigen Durchflußkanäle 13, die den ersten bis vierten Durchgang bilden, an die Kühlrippen 2 abgegeben, so daß ein Wärmeaustausch mit der durch die Kühlrippen strömenden Luft stattfindet.
Bei diesem Vorgang würde, da das Abflußteil 5 über das Ende des Lamellenkörpers in Richtung der Lamellierung mit dem zweiten Behälterblock 22 verbunden ist, das Fließen des Wärmeaustauschmediums, das von dem zweiten Durchgang zum dritten Durchgangskanal fließt, wie vorher beschrieben, dazu neigen, sich zum Abflußteil hin zu konzentrieren, was problematisch sein kann. Mit der in dem Verbindungsbereich in der dritten Behältergruppe 23 gebildeten Verengung 19 wird jedoch das Wärmeau tauschmedium dazu veranlasst, auch in ausreichender Menge in diejenigen Rohrleitungselemente der Rohrleitungselemente, die den dritten und vierten Durchgang bilden, in der Nähe der Trennwand zu fließen. Eine derartige Veränderung der Kühlmittelströmung, die durch das Schaffen der Verengung 19 bewirkt wird, ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Fließgeschwindigkeit des Wärmeaustauschmediums, das zum dritten Durchgang fließt, durch die Verengung 19 begrenzt und auch das komplizierte Strömungsbild durch das Verhindern einer linearen Strömung des Wärmeaustauschmediums im Inneren der zweiten Behältergruppe 16 erzeugt wird. Entsprechend den Ergebnissen der Versuche, bei denen die Rohrleitungstemperatur und die Luftströmungstemperatur gemessen wurden, in den Fig. 7 und 8 gezeigt, ist die Temperatur der Rohrleitungselemente in der Trennwand in der Nähe des Abflusses (insbesondere TUBU Nos. 9-13) und die Temperatur der Luft, die durch die obere Stufe der Rohrleitungselemente (insbesondere TUBU Nos. 5 ~ 13) strömt, in jedem Fall niedriger, als die bei einem Wärmetauscher ohne einen verengenden Abschnitt nach dem Stand der Technik, wie durch die durchgezogenen Linien angegeben, wodurch eine konsistente Gesamttemperaturverteilung erreicht wird, und das beweist, daß das Fließen des Wärmeaustauschmediums (Kühlmittel) praktisch über den gesamten Lamellenkörper ohne eine merkliche Konzentration in irgendeinem speziellen Bereich konsistent ist.
Es hat sich bestätigt, daß sich die Temperaturverteilung abhängig von der Form und der Anzahl der Öffnungen der oben erwähnten Verengung 19 geringfügig ändert, wobei der Durchflußkanalbereich relativ zu den anderen Durchgangsöffnungen 17 verkleinert ist. Auch wenn die Verengung 19 in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters 7 der geformten Platte 6d, die mit einer Trennwand 18 versehen ist, oder der geformten Platte 6e benachbart zu ihr, wie in den Fig. 4C oder D gezeigt, durch das symmetrische Bilden von Öffnungen an zwei Stellen gebildet wird, z. B. in einem oberen Bereich und einem unteren Bereich, wobei die Gesamtfläche der Verengung gleich bleibt, kann die Temperatur in der Verengung in der Nähe des Abflusses (die Rohrleitungstemperatur und die Luftströmungstemperatur) außerdem niedrig gehalten werden, wodurch weiterhin die Temperaturverteilung in dem Lamellenkörper geglättet wird.
Außerdem beschränkt sich die Verengung 19 nicht auf die oben beschriebenen und sie kann von zwei symmetrischen Öffnungen an zwei Stellen, links und rechts in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters in der geformten Platte 6d, die mit der Trennwand 18 versehen ist, oder der geformten Platte 6e benachbart zu ihr, wie in Fig. 5A gezeigt, gebildet werden, oder er kann von zwei symmetrischen Öffnungen relativ zu einer gedachten Linie, die eine Neigung von in etwa 45º hat, wie in Fig. 5B gezeigt, gebildet werden.
Der Aufbau, bei dem die Verengung 19 von zwei Öffnungen gebildet wird, kann auch eine Anordnung umfassen, bei der die zwei Öffnungen, die links und rechts in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters in der geformten Platte, die mit der Trennwand 18 versehen ist, oder der geformten Platte benachbart zu ihr, gebildet sind, nicht gleich groß sind, wie in Fig. 5C oder Fig. 5D gezeigt, oder zwei Öffnungen mit unterschiedlicher Größe können übereinander an zwei Stellen in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters, wie in Fig. 5E oder Fig. 5F gezeigt, gebildet sein.
Weitere Ausgestaltungen der Verengung 19 zum Begrenzen des Querschnitts des Durchflußkanals sind denkbar und, wie in Fig. 6A gezeigt, kann die Öffnung kreuzförmig sein oder, wie in Fig. 6B gezeigt, kann die Verengung 19 eine Form haben, bei der kleine Öffnungen an vier Stellen vorgesehen sind, oben, unten, links und rechts. Darüberhinaus können, wie in Fig. 6C gezeigt, Öffnungen an drei Stellen vorgesehen sein, z. B. in den oberen, mittleren und unteren Abschnitten des gewölbten Abschnitts zum Bilden des Behälters, oder, wie in Fig. 6D gezeigt, kann die Verengung 19 von drei Öffnungen, die drei Abschnitte eines Kreises sind, die durch das Teilen einer kreisförmigen Öffnung in drei in etwa gleiche Segmente, wobei ihre Winkelbögen in etwa gleich sind, gebildet werden. Darüber hinaus kann sie, wie in Fig. 6E gezeigt, aus vier Öffnungen gebildet werden, die vier Abschnitte eines in vier gleiche Segmente unterteilten Kreises sind, wobei die Winkelbögen in etwa gleich sind.
Bei jeder dieser Formen werden, solange die Querschnittsfläche (die Gesamtfläche der Querschnittsflächen aller Öffnungen, wenn die Verengung mit mehreren Öffnungen gebildet ist,) S1 der Verengung 19 und die Querschnittsfläche S2 der Durchgangsöffnungen 17 das Verhältnis, ausgedrückt durch 0,25 ≤ S1/S2 ≤ 0,80, erfüllen, die vorher beschriebenen Vorteile erzielt.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Fig. 10 und 11 gezeigt und hauptsächlich werden diejenigen Aspekte, die sich von denen der vorhergehenden Ausführungsform unterscheiden, nachfolgend beschrieben, wobei die gleichen Bezugszeichen den Bauelementen zugeordnet werden, die mit denen in allen Zeichnungen identisch sind.
Dieser Lamellenwärmetauscher ist z. B. ein Verdampfungskühler des Typs mit 4 Durchgängen mit einem Zuflußteil 4 und einen Abflußteil 5 für ein Wärmeaustauschmedium, die an der Stirnseite des Lamellenkörpers in Richtung der Luftströmung angeordnet sind, insbesondere an der Stirnseite an der stromaufwärtigen Seite. Alle Rohrleitungselemente 3, mit Ausnahme der Rohrleitungseemente 3a und 3b an den zwei Enden in Richtung der Lamellierung, dem Rohrleitungselement 3d, das in etwa in der Mitte angeordnet ist, dem Rohrleitungselement 3e benachbart zu ihm, und die Rohrleitungselemente 3f, von denen jedes einstückig mit dem Zuflußteil 4 oder dem Abflußteil 5 gebildet ist, werden durch das Verbinden von zwei geformten Platten 6a, von denen eine in Fig. 3A gezeigt ist, gebildet.
Da alle Rohrleitungselemente, mit Ausnahme der Rohrleitungselemente 3f, einen zu dem vorher beschriebenen identischen Aufbau haben, unterbleibt ihre Beschreibung. Bei jedem Rohrleitungselement 3f steht der gewölbte Abschnitt zum Bilden der Behälter 7 von der stromaufwärtigen Seite vor und öffnet sich in Richtung der Luftströmung und folglich wird bei den Rohrleitungselementen 3f das Zuflußteil 4 oder das Abflußteil 5 nebeneinander durch das Verbinden dieses Abschnitts, der vorsteht und sich öffnet, gebildet. Die anderen baulichen Merkmale, z. B. der gewölbte Abschnitt zum Bilden eines Durchflußkanals, der kontinuierlich an den gewölbten Abschnitten zum Bilden des Behälters gebildet ist, der Vorsprung, der sich von dem Bereich zwischen den gewölbten Abschnitten zum Bilden des Behälters bis zu dem Bereich in der Nähe des anderen Endes der geformten Platte erstreckt, und der auskragende Vorsprung, um zu verhindern, daß die Kühlrippen 2 herausfallen, der an dem anderen Ende der geformten Platte angeordnet ist, sind mit denen der in Fig. 3A gezeigten geformten Platte 6 identisch und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Zusätzlich haben die Trennwand 18 und die Verengung 19, die an der gegenüberliegenden Seite der Trennwand 18 angeordnet ist, einen zu den vorher beschriebenen identischen Aufbau. Bei diesem Wärmetauscher sind die Rohrleitungselemente jedoch über 26 Stufen lamelliert, wobei das Zuflußteil 4 an der 7. Stufe gebildet ist und das Abflußteil an der 20. Stufe von links in der Figur gebildet ist, und wobei die Trennwand 18 und die Verengung 19 zwischen der 7. Stufe (Rohrleitungselement 3e) und der 14. Stufe (Rohrleitungselement 3d), von links zählend, gebildet sind. Bei diesem Wärmetauscher können die Trennwand 18 und die Verengung 19 statt dessen zwischen der 14. Stufe und der 15. Stufe von links gebildet sein.
Wie in Fig. 4A gezeigt, kann die Verengung 19 von einer runden Öffnung, deren Durchflußkanal-Querschnitt z. B. in der geformten Platte 6e verengt ist, gebildet werden. Alternativ kann diese runde Öffnung in der geformten Platte 6d, in der die Trennwand 18 gebildet ist vorgesehen sein, wie in Fig. 4B gezeigt, oder eine runde Öffnung kann in beiden geformten Platten 6d und 6e vorgesehen sein, um die Festigkeit zu erhöhen. Darüber hinaus ist es zweckmäßig, auch wenn der Durchmesser der runden Öffnung mit 12 mm gegenüber dem Durchmesser der regulären Durchgangsöffnung 17, der 15,7 mm beträgt, festgelegt ist, die Querschnittsfläche dieser Verengung innerhalb eines Bereichs festzulegen, bei dem die Querschnittsfläche S1 der Verengung 19 und die Querschnittsfläche S2 der Durchgangsöffnung 17 in einem Verhältnis, ausgedrückt durch 0,25 ≤ S1/S2 ≤ 0,80, zueinander stehen, unter Berücksichtigung des in Fig. 13 dargestellten Verhältnisses, wie vorher beschrieben, und wenn die Größe der Durchgangsöffnung wie bei dieser Ausführungsform 15,7 beträgt, kann die Verengung 19 innerhalb eines Bereichs von in etwa 8 ~ 14 gebildet sein.
Folglich wird bei dem Wärmetauscher mit dem oben beschriebenen Aufbau das Wärmeaustauschmedium, das durch das Zuflußteil 4 zugeflossen ist, über den gesamten ersten Behälterblock 21 verteilt und sie fließt dann aufwärts durch die U-förmigen Durchflußkanalteile 13 der Rohrleitungselemente, die dem ersten Behälterblock 21 entsprechen, entlang der Vorsprünge 10 (erster Durchgang). Dann vollführt es eine U-Drehung über den Vorsprüngen 10, bevor es abwärts fließt (zweiter Durchgang), um in die Behältergruppe (dritter Behälterblock 23) an der gegenüberliegenden Seite zu gelangen. Danach fließt das Wärmeaustauschmedium horizontal zu den verbleibenden Rohrleitungselementen, die den dritten Behälterblock 23 bilden, und fließt aufwärts durch die U-förmigen Durchflußkanäle 13 der Rohrleifungselemente entlang der Vorsprünge 10 (dritter Durchgang). Dann vollführt es eine U-Drehung über den Vorsprüngen 10, bevor es abwärts fließt (vierter Durchgang) und wird dann in den Behälterteil geleitet, der den zweiten Behälterblock 22 bildet, bevor es durch das Abflußteil 5 abfließt. Dadurch wird die Wärme des Wärmeaustauschmediums während des Vorgangs, bei dem es durch die U-förmigen Durchflußkanäle 13 fließt, die die ersten - vierten Durchgänge bilden, an die Kühlrippen 2 abgegeben, so daß ein Wärmeaustausch mit der zwischen den Kühlrippen durchströmenden Luft stattfindet.
Bei diesem Vorgang neigt die Strömung des Wärmeaustauschmediums, das sich von dem zweiten Durchgang zum dritten Durchgang fließt, dazu, sich zum Abflußteil hin zu konzentrieren, wie vorher beschrieben, was zu Problemen führen kann. Dadurch, daß die Verengung 19 in dem Verbindungsbereich in der dritten Behältergruppe 23 gebildet ist, kann jedoch das Wärmeaustauschmedium in ausreichender Menge auch in die Rohrleitungselemente der Rohrleitungselemente, die den dritten und vierten Durchgang bilden, in der Nähe der Trennwand fließen. Eine derartige Veränderung der Strömung des Kühlmittels, die durch das Vorsehen der Verengung 19 bewirkt wird, ist wahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Fließgeschwindigkeit des Wärmeaustauschmediums, das zum dritten Durchgang fließt, durch die Verengung 19 begrenzt und auch das komplizierte Strömungsbild durch das Verhindern eines linearen Fließen des Wärmeaustauschmedium im Inneren der zweiten Behältergruppe 16 erzeugt wird. Entsprechend den Ergebnissen der Versuche, bei denen die Luftströmungstemperatur gemessen wurde, in Fig. 12 gezeigt, ist die Temperatur der Luft, die durch die Rohrleitungselemente der Trennwand in der Nähe des Abflusses (insbesondere TUBU Nos. 14 ~ 20) fließt, in jedem Fall niedriger als die bei einem Wärmetauscher ohne eine Verengung nach dem Stand der Technik, wie durch die durchgezogene Linie angegeben, wodurch eine konsistente Gesamttemperaturverteilung erreicht wird. Damit ist bewiesen, daß das Fließen des Wärmeaustauschmediums (Kühlmittel) praktisch über den gesamten Lamellenkörper ohne merkliche Konzentration in irgendeinem speziellen Bereich konsistent ist.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform hat es sich bestätigt, daß, wenn der Durchflußkanal-Querschnitt der oben erwähnten Verengung 19 in Bezug auf die anderen Durchgangsöffnungen 17 kleiner ist, sich die Temperaturverteilung, abhängig von ihrer Form und der Anzahl der Öffnungen in ihr, geringfügig ändert. Auch wenn die Verengung 19 von Öffnungen an zwei symmetrisch übereinander liegenden Stellen, oder im oberen Bereich und unteren Bereich des gewölbten Abschnitts zum Bilden des Behälters 7 der geformten Platte 6d, die mit einer Trennwand versehen ist, oder der geformten Platte 6e benachbart zu ihr, wie in Fig. 4C oder Fig. 4D gezeigt, gebildet wird, und der Durchflußkanal-Querschnitt konstant bleibt, kann die Temperatur in der Trennwand 18 in der Nähe des Abflußteils (die Rohrleitungstemperatur und die Luftströmungstemperatur) weiterhin niedrig gehalten werden, wodurch eine sogar noch gleichmäßigere Temperaturverteilung in dem Lamellenkörper geschaffen wird.
Außerdem beschränkt sich die Verengung 19 nicht auf die oben beschriebenen und sie kann von zwei symmetrischen Öffnungen an zwei Stellen, links und rechts in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters in der geformten Platte 6d, die mit der Trennwand 18 versehen ist, oder der geformten Platte 6e benachbart zu ihr, wie in Fig. 5A gezeigt, gebildet werden, oder sie kann von zwei symmetrischen Öffnungen relativ zu einer gedachten Linie, die eine Neigung von in etwa 45º hat, wie in Fig. 5B gezeigt, gebildet werden.
Der Aufbau, bei dem die Verengung 19 von zwei Öffnungen gebildet wird, kann auch einen umfassen, bei dem zwei Öffnungen mit unterschiedlicher Größe links und rechts in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters in der geformten Platte, die mit der Trennwand 18 versehen ist, oder der geformten Platte benachbart zu ihr, wie in Fig. 5C oder Fig. 5D gezeigt, gebildet sind, oder zwei Öffnungen mit unterschiedlicher Größe können übereinander an zwei Stellen in dem gewölbten Abschnitt zum Bilden des Behälters, wie in Fig. 5E oder Fig. 5F gezeigt, gebildet sein.
Weitere Ausführungsformen der Verengung zum Begrenzen des Durchflußkanal- Querschnitts sind denkbar und, wie in Fig. 6A gezeigt, kann die Öffnung kreuzförmig sein oder, wie in Fig. 6B gezeigt, kann die Verengung 19 eine Form haben, bei der kleine Öffnungen an vier Stellen, oben, unten, links und rechts vorgesehen sind. Darüberhinaus können, wie in Fig. 6C gezeigt, Öffnungen an drei Stellen vorgesehen sein, z. B. in den oberen, mittleren und unteren Abschnitten des gewölbten Abschnitts zum Bilden des Behälters, oder, wie in Fig. 6D gezeigt, kann die Verengung 19 von drei Öffnungen gebildet werden, die drei Abschnitte sind, die durch das Teilen einer kreisförmigen Öffnung in drei in etwa gleiche Segmente gebildet werden, wobei ihre Winkelbögen in etwa gleich sind. Darüber hinaus kann sie, wie in Fig. 6E gezeigt, von vier Öffnungen gebildet werden, die vier Abschnitte eines in vier gleiche Segmente unterteilten Kreises sind, wobei die Winkelbögen in etwa gleich sind.
Bei jeder dieser Formen werden, solange die Querschnittsfläche (die Gesamtfläche der Querschnittsflächen aller Öffnungen, wenn die Verengung mit mehreren Öffnungen gebildet wird) S1 der Verengung 19 und die Querschnittsfläche S2 der Durchgangsöffnungen 17 in einem Verhältnis, ausgedrückt durch 0,25 ≤ S1/S2 ≤ 0,80, zueinander stehen, die vorher beschriebenen Vorteile erzielt.
Man beachte, daß obwohl die Strömungseigenschaft des Wärmeaustauschmediums wahrscheinlich auch durch die Lage des Zuflußteils 4 und des Abflußteils 5 und insbesondere durch die Lage des Abflußteils 5 beeinflußt wird, da das Wärmeaustauschmedium dazu neigt, auch ohne eine Verengung 19 in der Nähe der Trennwand zu fließen, so lange das Abflußteil 5 in der Nähe der Trennwand 18 angeordnet ist, ist diese Form der vorliegenden Erfindung wirksam, insbesondere, wenn das Abflußteil 5 an einer Stelle innerhalb % des Abstandes von dem Ende zur Trennwand 18 angeordnet ist (bei dieser Ausführungsform in irgendeinem der Rohrleitungselemente TUBU Nos. 18 ~ 26).
Wie bereits erwähnt, wird gemäß der vorliegenden Erfindung, ob bei einem Wärmetauscher, der mit den Zufluß/Abflußteilen für ein Wärmeaustauschmedium an einem Ende des Lamellenkörpers in Richtung der Lamellierung versehen ist oder bei einem Wärmertauscher, dessen Zufluß/Abflußteile in der Richtung, die in einem rechten Winkel zur Richtung der Lamellierung im Lamellenkörper verläuft, angeordnet sind, da eine Verengung in einem Bereich vorgesehen ist, in dem das Fließen des Wärmeaustauschmediums von einem geradzahligen Durchgang zu einem ungeradzahligen Durchgang wechselt, in dem die Strömung dazu neigt, ungleichmäßig zu werden, insbesondere an einer Position, die der Position der Trennwand entspricht, die unterteilt ist, um mehrere Durchgänge relativ zur Richtung der Lamellierung in der Behältergruppe zu bilden, und die sich gegenüber der Behältergruppe befindet, in der die Trennwand angeordnet ist, um zu gewährleisten, daß das Wärmeaustauschmedium in ausreichender Menge in den Rohrleitungselementen in der Nähe der Trennwand fließt, ein ungleichmäßiges Fließen des Wärmeaustauschmediums verhindert, wodurch eine Verbesserung der Wirksamkeit der Wärmeabgabe erzielt wird.

Claims

1. Wärmetauscher, aufweisend eine Anordnung von Rohrleitungselementen (3) und Kühlrippen (2), wobei jedes der Rohrleitungselemente (3) zwei Behälterteile (12) mit jeweils einer Durchgangsöffnung (17) und einem U-förmigen Durchflußkanal (13) hat, der die zwei Behälterteile (12) miteinander verbindet, wobei die Kühlrippen zwischen zwei benachbarten Rohrleitungselementen (3) angeordnet sind, bei dem:

- zwei Behältergruppen (15, 16) durch das Verbinden der zwei Behälterteile (12) gebildet sind und sich entlang des unteren Abschnitts der Anordnung erstrecken,

- der U-förmige Durchflußkanal (13) einen Aufwärtsströmungsschenkel hat, durch den das Wärmeaustauschmittel von einem der zwei Behälterteile (12) fließt, und einen Abwärtsströmungsschenkel hat, durch den das Wärmeaustauschmittel zu einem weiteren der zwei Behälterteile (12) fließt,

- jeder von ungeradzahligen Durchgängen von einer ungeradzahligen Behälteruntergruppe gebildet ist, die eine bestimmte Anzahl von in Reihe geschalteten Behälterteilen (12) hat, die derselben Behältergruppe angehören, und die Aufwärtsströmungsschenkel der U-förmigen Durchflußkanäle (13) mit der ungeradzahligen Behälteruntergruppe in Verbindung stehen,

- jeder von geradzahligen Durchgängen durch die Abwärtsströmungsschenkel der U-förmigen Durchflußkanäle (13), die mit den Aufwärtsströmungsschenkeln der vorhergehenden ungeradzahligen Behälteruntergruppe in Verbindung stehen, und einer geradzahligen Behälteruntergruppe, die die Behälterteile (12) umfasst, die mit den Abwärtsströmungsschenkeln in Verbindung stehen, gebildet ist,

- jede der geradzahligen Behälteruntergruppen mit Ausnahme der letzten geradzahligen Behälteruntergruppe mit der ungeradzahligen Behälteruntergruppe, die sich neben jeder der geradzahligen Behälteruntergruppen befindet, in Verbindung steht, und

- jede der Behälteruntergruppen, die sich nebeneinander befinden, mit Ausnahme der geradzahligen Behälteruntergruppe und der benachbarten ungeradzahligen Behälteruntergruppe, die miteinander in Verbindung stehen, durch eine Trennwand (18) von der nächsten Behälteruntergruppe getrennt sind,

dadurch gekennzeichnet, dass

eine Verengung (19) zum Begrenzen des Querschnitts des Durchflußkanals in wenigstens einem Behälterteil gebildet ist, der benachbart zur vorhergehenden geradzahligen Behälteruntergruppe in der ungeradzahligen Behälteruntergruppe mit Ausnahme der ersten ungeradzahligen Behälteruntergruppe angeordnet ist.

2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem:

- ein Zuflußteil (4) und ein Abflußteil (5) an einer der beiden Seiten der Anordnung senkrecht zur Richtung, in der sich die beiden Behältergruppen (15, 16) erstrecken, befestigt sind,

- die erste der ungeradzahligen Behälteruntergruppen ein verlängertes Behälterteil (12a) hat,

- das Zuflußteil (4) mit dem verlängerten Behälterteil (12a) über eine Verbindungsleitung (30) in Verbindung steht, und

- das Ausflußteil (5) mit der letzten der geradzahligen Behälteruntergruppen in Verbindung steht.

3. Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem:

- die Anzahl der Durchflußkanäle vier ist,

- die eine Behältergruppe (15) die erste Behälteruntergruppe und die vierte Behälterunfergruppe hat, wobei die Trennwand (18) zwischen der ersten Behälteruntergruppe und der vierten Behälteruntergruppe angeordnet ist, um sie voneinander zu trennen, und wobei die erste Behälteruntergruppe das verlängerte Behälterteil (12a) hat,

- die andere Behältergruppe (16) die zweite Behälteruntergruppe und die dritte Behälteruntergruppe hat, wobei die zweite Behälteruntergruppe und die dritte Behälteruntergruppe miteinander in Verbindung stehen, und

- die Verengung (19) in wenigstens einem Behälterteil, der der zweiten Behälteruntergruppe in der dritten Behälteruntergruppe benachbart ist, gebildet ist.

4. Wärmetauscher nach Anspruch 2, bei dem:

- die Anzahl der Durchgänge sechs ist,

- die eine Behältergruppe (15) die erste Behälteruntergruppe, die vierte Behälteruntergruppe und die fünfte Behälteruntergruppe hat, wobei die Trennwand (18) zwischen der ersten Behälteruntergruppe und der vierten Behälteruntergruppe angeordnet ist, um sie voneinander zu trennen, wobei die vierte Behälteruntergruppe und die fünfte Behälteruntergruppe miteinander in Verbindung stehen, und wobei die erste Behälteruntergruppe das verlängerte Behälterteil (12a) hat,

- die andere Behältergruppe (16) die zweite Behälteruntergruppe, die dritte Behälteruntergruppe und die sechste Behälteruntergruppe hat, wobei die zweite Behälteruntergruppe und die dritte Behälteruntergruppe miteinander in Verbindung stehen, und wobei die Trennwand (18) zwischen der dritten Behälteruntergruppe und der sechsten Behälteruntergruppe angeordnet ist, um sie voneinander zu trennen, und

- die Verengung (19) in wenigstens einem Behälterteil, der benachbart zur zweiten Behälteruntergruppe in der dritten Behälteruntergruppe angeordnet ist und in wenigstens einem Behälterteil, der benachbart zur vierten Behälteruntergruppe in der fünften Behälteruntergruppe angeordnet ist, gebildet ist.

5. Wärmetauscher nach Anspruch 1, bei dem

- die Anzahl der Durchgänge vier ist,

- die eine Behältergruppe (15) die erste Behälteruntergruppe und die vierte Behälteruntergruppe hat, wobei die Trennwand (18) zwischen der ersten Behälteruntergruppe und der vierten Behälteruntergruppe angeordnet ist, um sie voneinander zu trennen,

- die andere Behältergruppe (16) die zweite Behälteruntergruppe und die dritte Behälteruntergruppe hat, wobei die zweite Behälteruntergruppe und die dritte Behälteruntergruppe miteinander in Verbindung stehen,

- das Zuflußteil (4) in einem Behälterteil, der annähernd in der Mitte der ersten Behälteruntergruppe angeordnet ist, gebildet ist,

- das Abflußteil (5) in einem Behälterteil, der annähernd in der Mitte der vierten Behälteruntergruppe angeordnet ist, gebildet ist, und

- die Verengung (19) in einer Durchgangsöffnung (17) in wenigstens einem Behälterteil, der benachbart zur zweiten Behälteruntergruppe in der dritten Behälteruntergruppe angeordnet ist, gebildet ist.

6. Wärmetauscher nach einen der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verengung (19) durch eine räumliche Einschnürung in einer Durchgangsöffnung (17) gebildet ist, deren Querschnittsfläche kleiner ist als die Querschnittsfläche der anderen Durchgangsöffnungen (17).

7. Wärmetauscher nach einen der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verengung (19) durch Öffnungen gebildet ist, deren Gesamtquerschnittsfläche kleiner ist als die Querschnittsfläche der anderen Durchgangsöffnungen (17).

8. Wärmetauscher nach Anspruch 7, bei dem die Öffnungen symmetrisch angeordnet sind.

9. Wärmetauscher nach Anspruch 7, bei dem die Öffnungen in verschiedenen Größen gebildet sind.

10. Wärmetauscher nach einen der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, wenn die Querschnittsfläche der Verengung (19) S1 ist, und die Querschnittsfläche der Durchgangsöffnungen (17) S2 ist, die Beziehung von S1 zu S2 ausgedrückt ist in: 0,25 ≤ S1/S2 ≤ 0,80.

11. Wärmetauscher nach Anspruch 6, bei dem, wenn der Durchmesser der Durchgangsöffnung (17) 15,7 mm beträgt, der Durchmesser der Öffnung der Verengung (19) in einem Bereich von 8 bis 14 mm liegt.