DE69716371T2

DE69716371T2 - Lamellenwärmetauscher mit Kühlmittelröhren und Endkammern

Info

Publication number: DE69716371T2
Application number: DE69716371T
Authority: DE
Inventors: Kouji Fujita; Masateru Hayashi; Akihiro Ito; Hideo Kanno; Kazuhiro Tomimasu; Souichiro Umazume
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2017-09-05
Also published as: KR100294768B1; AU691780B2; TW358871B; AU3680997A; DE69716371D1; KR19980024428A; JPH1082595A; US5983999A; ID18211A; CN1126934C; EP0828130A3; EP0828130A2; JP3576329B2; CN1185579A; EP0828130B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lamellenwärmetauscher zur Verwendung als Verdampfer in einer Fahrzeugklimaanlage, wie in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definiert. Ein derartiger Wärmetauscher ist z. B. aus der GB- A-2250 336 bekannt.
Die Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen als Verdampfer in einer Fahrzeugklimaanlage verwendeten Lamellenwärmetauscher. Mit Bezug auf die Fig. 1 sind Luftdurchlässe in Kühlmittelröhren 1 definiert, durch die ein Kühlmittel fließt, und luftseitige gewellte Kühlrippen 2 sind in diesen Luftdurchlässen angeordnet. Die Kühlmittelröhren 1 und die Kühlrippen 2 sind in Schichten angeordnet, ihre entsprechenden oberen Abschnitte sind miteinander verbunden und sie sind alle einstückig miteinander verlötet. In der Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 3 eine Strömung des Kühlmittels in dem Lamellenwärmetauscher, während das Bezugszeichen 4 einen Luftstrom bezeichnet, der durch die Luftdurchlässe strömt.
Die Fig. 2 ist eine explosionsartige perspektivische Ansicht einer Kühlmittelröhre 1. Ein Paar von Formplatten 5a und 5b haben jeweils einen flachen Plattenabschnitt und tiefere Kühltankabschnitte 6, die an einem Ende davon ausgebildet sind. Die Formplatten 5a und 5b liegen sich gegenüber und sind miteinander verbunden, wodurch zwischen ihnen ein U-förmiger Kühlmitteldurchlass 7 festgelegt ist, durch den das von einem der Tankabschnitte 6 eingeführte Kühlwasser dem anderen Tankabschnitt zugeführt wird. In dem Durchlass 7 sind gewellte Innenrippen 8 eingesetzt. Die Innenrippen 8 dienen dazu, den kühlmittelseitigen Wärmeaustauschbereich zu vergrößern, wodurch die Wärmeaustauschleistung verbessert wird.
Die Fig. 3 ist eine Draufsicht auf den Lamellenwärmetauscher; die Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten entlang der Linien IV-IV bzw. V-V in der Fig. 3. Eine Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 9 ist an dem oberen Abschnitt einer Seitenfläche des Wärmetauschers vorgesehen, durch die das Kühlmittel in den Wärmetauscher fließt. Ein Verbindungsloch 12 ist durch einen Seitenflächenabschnitt der Verteilerkopfleitung 9 gebohrt. Das Loch 12 ist mit einer Einlassöffnung 10 in einer Endplatte 11 durch Passverbindung verbunden. Die durch die Endplatte 11 gebohrte Öffnung 10 ist ein Einlass für das Kühlmittel, der sich in den Kühlmitteltankabschnitt 6 öffnet. Ein Einlassabschnitt der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 9 hat eine zum Anschließen an den Kühlmitteldurchlass 7 angepasste zylindrische Form, während der andere Endabschnitt einen hohlen Aufbau hat, der durch eine Verschlusskappe 13 geschlossen ist, wie in der Fig. 5 dargestellt. Die Endplatte 11 ist ohne einen Einlass, der sich in den einen Kühlmitteltankabschnitt 6 einer jeden Kühlmittelröhre 1 öffnet, ausgebildet und der andere Kühlmitteltankabschnitt 6 ist mit der Endplatte 11 verschlossen.
Entsprechend der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 9 ist auch eine Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 14 an dem oberen Abschnitt der anderen Seitenfläche des Wärmetauschers vorgesehen. Ein Verbindungsloch ist durch einen Seitenabschnitt der Verteilerkopfleitung 14 gebohrt. Dieses Loch ist an eine Kühlmittelauslassöffnung in einer Endplatte 15 durch Passverbindung angeschlossen. Die Auslassöffnung ist durch die Endplatte 15 gebohrt und öffnet sich in die Kühlmitteltankabschnitte 6. Ein Einlassabschnitt der Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 14 hat eine zum Anschließen an den Kühlmitteldurchlass 7 angepasste zylindrische Form, während der andere Endabschnitt einen hohlen Aufbau hat, der mit einer Verschlusskappe geschlossen ist.
Die Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel des Lamellenwärmetauschers, bei dem Kühlmitteltankabschnitte an beiden Seiten einer abstrahlenden Lamellenstruktur als ein Hauptabschnitt angeordnet sind. Die Kühlmitteltankabschnitte 16, die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 17 und die Kühlmittelauslass- Verteilerkopfleitung 18 dieses Wärmetauschers sind im gleichen Verhältnis angeordnet wie die des in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Lamellenwärmetauschers. Dieser Typ von Lamellenwärmetauscher kann einen vertieften Kühlmitteldurchlass 7 (in Fig. 6 nicht dargestellt) haben, der ohne Innenrippen 8 ausgebildet ist.
Bei dieser Anordnung wird das Kühlmittel durch die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 9 eingeleitet, fließt in den Kühlmitteldurchlass 7 durch die Einlassöffnung 10 und tauscht Wärme mit Luft in dem Durchlass 7 aus. Dann wird das Kühlmittel über die Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 14 ausgestoßen.
Jedoch hat jeder herkömmliche, wie vorstehend beschriebene, Lamellenwärmetauscher, insbesondere wenn er als Verdampfer verwendet wird, folgendes Problem. Unmittelbar nach Aktivierung der den Verdampfer beinhaltenden Klimanlage während ihres intermittierenden Betriebs, bei der diese als Reaktion auf die Steuersignale von einem Raumtemperaturregel-Thermostat wiederholt aktiviert und gestoppt wird, fließt das Kühlmittel in einer großen Menge durch den Kühlmitteldurchlass in den Wärmetauscher, wenn auch nur für einen kurzen Zeitraum. Zu diesem Zeitpunkt wird das Kühlmittel von der Kühlmitteleinlass- Verteilerkopfleitung 9 in die Kühlmitteltankabschnitte 6 durch die Einlassöffnung 10 der Endplatte 11 eingeführt. Da das Kühlmittel in jede Kühlmittelröhre 1 fließt, ändert es seinen Verlauf abrupt um 90º. Weil das Kühlmittel in die Tankabschnitte 6 durch die Einlassöffnung 10 auf diese Art fließt, wird die Strömung stark gestört und ein starker Wirbel verursacht. Unter temperatur-, druck-, kühlmitteldurchflussspezifischen und anderen kombinierten Bedingungen können in einigen Fällen reine Töne erzeugt werden.
In der Fig. 7 sind die Strömungen des Kühlmittels in der Kühlmitteleinlass- Verteilerkopfleitung 9 dargestellt. Wie in der Fig. 7 gezeigt, verursacht ein großer Wirbel beträchtliche Turbulenzen in dem Bereich, in dem das Kühlmittel gegen die Verschlusskappe 13 fließt und die Hauptströmung des in die Kühlmitteltankabschnitte 6 fließenden Kühlmittels zu dem Bereich unter der Einlassöffnung 10 gedrängt wird. Zudem steigt die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels in einigen Bereichen unmittelbar nach der Reaktivierung extrem an. Daher können in einigen Fällen reine Töne in der gleichen Weise, wie vorher erwähnt, erzeugt werden.
Nachstehend werden reine Töne beschrieben, die durch einen Wärmetauscher erzeugt werden. Im Vergleich zu einem reinen Ton, deckt ein Schall (nachstehend "diffuser Schall" genannt) innerhalb eines gewissen Frequenzbandes eine Vielzahl von Frequenzen ab. Wenn sein Pegel hoch ist, kann daher ein diffuser Schall kaum von Hintergrundgeräuschen (Fahrzeuglärm, etc.) unterschieden werden, so dass er wahrscheinlich nicht ein Geräuschproblem verursacht.
Andererseits hat ein reiner Ton zweifellos seinen höchsten Punkt in einer spezifischen Frequenz, so dass er häufiger durch das menschliche Gehör unterschieden werden kann, als ein diffuser Schall, der die gleiche akustische Energie hat. Dieses Phänomen hängt von dem menschlichen Hörvermögen ab, so dass das Erzeugen von reinen Tönen in Anbetracht der Qualität von Schall oder Tönen als auch des Schallpegels verhindert werden muss.
Nachstehend wird der Grund beschrieben, warum reine Töne erzeugt werden. Wenn ein gestufter Abschnitt in einer Strömungsbahn vorhanden ist, werden Wirbel auf der rückfließenden Seite einer Strömung erzeugt, wie in Fig. 8 gezeigt. Diese Wirbel sind nicht stabil, da sie in Kontakt mit einem nicht abgestuften Abschnitt stehen. Folglich ist ein erzeugter Schall kein Ton mit einer spezifischen Frequenz, sondern ein Schall, der in einem bestimmten Frequenzbereich liegt.
Wenn eine Strömungsbahn eine Rinne hat, ist andererseits ein gestufter Abschnitt vorhanden, die von einem Wirbel, wie in Fig. 9 gezeigt, betroffen sein kann, so dass der Wirbel stabil ist. Folglich handelt es sich bei dem erzeugten Schall um einen reinen Ton, der eine spezifische Frequenz hat.
Basierend auf diesem Grundsatz der Schallerzeugung, werden Töne erzeugt, die bei einer großen Anzahl von rinnenförmigen Spalten in dem in der Fig. 4 gezeigten Lamellenwärmetauscher beginnen, die strukturell unvermeidbar sind und bei Betrachtung der Struktur des Verdampfers und dessen Eingangsrohranschlüsse vorzufinden sind.
Die GB 2 250 336 A offenbart einen Wärmetauscher mit einer Vielzahl von Rohrelementen zum Austauschen von Wärme aus einem externen Gas in ein internes Fluid und der gleichen Anzahl von Einlasskammern als Rohrelemente, um das interne Fluid den Rohrelementen individuell zuzuführen. Ein Einlassrohr ist an ein länglich perforiertes Rohr angeschlossen, das durch die Einlasskammern verläuft. Das Innere des Rohres ist in eine Vielzahl von Strömungsbahnen mit Löchern zum Ausströmen des internen Fluids in die entsprechenden Einlasskammern unterteilt. Ein Schutz gegen Geräusche, die durch reine Töne verursacht werden, ist nicht erwähnt.
Die GB 2 276 711 A offenbart einen Mehrfachverdampfer eines Wärmetauschers für ein Kraftfahrzeug-Klimaanlagensystem mit einer Vielzahl von Wärmetauscherrohren, die an erste und zweite nebeneinander angeordnete Verteilerkopfleitungsrohre gekoppelt sind. Das erste Verteilerkopfleitungsrohr beinhaltet ein Einlassrohr, das sich aus einem Einlassende des ersten Verteilerkopfleitungsrohres bis hin zu einer Zwischenposition entlang des ersten Verteilerkopfleitungsrohres erstreckt.
Diese Erfindungen offenbaren Vorrichtungen, die eine Menge der ausgetauschten Wärme erhöht oder die Verteilung eines Kühlmittels verbessern.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Lamellenwärmetauscher, wie in der GB 2 250 336 A beschrieben, zu schaffen, der die Erzeugung von reinen Tönen eindämmen kann.
Das vorgenannte Aufgabe wird durch einen Lamellenwärmetauscher gelöst, wobei der Wärmetauscher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Bei dem Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Erzeugung von reinen Tönen durch Reduzierung von Wirbeln, die beim Einströmen eines Kühlmittels in Kühlmitteltankabschnitte durch eine Kühlmitteleinlass- Verteilerkopfleitung und Verteilen in die Kühlmittelleitungen hervorgebracht werden, und/oder durch Vergleichmäßigung der resultierenden Verteilungen eingedämmt sind, um die lokalen schnellen Strömungen zu bremsen.
In dem Fall, bei dem ein Lamellenwärmetauscher als Verdampfer eingesetzt wird, werden z. B. in großer Menge unmittelbar nach Aktivierung der Klimaanlage während ihres intermittierenden Betriebes, bei dem diese wiederholt aktiviert und gestoppt wird, in die Einlass-Verteilerkopfleitung fließende Kühlmittel und das in kleiner Menge unmittelbar nach dem Stoppen der Klimaanlage in die Einlass- Verteilerkopfleitung fließende Kühlmittel durch das Verteilerelement geeignet verteilt, bevor es aus einem Einlassabschnitt der Einlass-Verteilerkopfleitung zu einer Auslassöffnung fließt. Dadurch können Störungen der Strömung und Verteilung des durch die Einlassöffnung in die Kühlmittelröhren, die mit dem Einlass des Kühlmitteltankabschnitts kommunizieren, fließenden Kühlmittels reduziert werden.
Folglich ändert sich der Zustand der in dem Kühlmitteltankabschnitt erzeugten Wirbel und das Verhältnis der den Kühlmitteldurchlässen zugeführten Verteilungen variiert. Daraus resultiert, dass die Menge des Kühlmittels, das in den Kühlmittelröhren verbleibt, wenn die Klimaanlage vollständig gestoppt ist, kontrolliert ist, so dass die Häufigkeit bezüglich Erzeugung von reinen Tönen bei Reaktivierung der Klimaanlage extrem herabgesetzt wird.
Wenn z. B. ein reiner Ton mit starken resonanten Elementen in einem überhitzten Gas erzeugt wird, wird das akustische Feld durch eine Membran oder ein zylinderförmiges Drahtnetz unterbrochen, so dass eine Resonanz verhindert und der Pegel des reinen Tons gesenkt wird.
Durch das Ausbilden der einlassseitigen Kühlmitteldurchlässe in einer größeren Anzahl als die auslassseitigen Kühlmitteldurchlässe können zudem die Verteilungen verbessert und die lokalen schnellen Strömungen so eingedämmt werden, dass die Häufigkeit von reinen Tönen abnimmt.
Anhand der nachstehend detaillierten Beschreibung wird die Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verständlicher, wobei
Fig. 1 - eine perspektivische Ansicht eines Beispiels eines herkömmlichen Lamellenwärmetauschers zeigt;
Fig. 2 - eine perspektivische Explosionszeichnung einer Kühlmittelröhre ist;
Fig. 3 - eine Draufsicht auf einen Lamellenwärmetauscher ist;
Fig. 4 - eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 ist;
Fig. 5 - eine Schnittansicht entlang der Linie V - V der Fig. 3 ist;
Fig. 6 - eine Seitenansicht ist, die ein anderes Beispiel eines herkömmlichen Lamellenwärmetauschers zeigt;
Fig. 7 - eine Ansicht ist, die einen großen Wirbel zeigt, der bei einem strömenden Kühlmittel in einen Kühlmitteleinlasskopf erzeugt wird;
Fig. 8 u. 9 - Ansichten zur Darstellung des Prinzips der Erzeugung eines reinen Tones sind;
Fig. 10 - eine allgemeine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Lamellenwärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 11 - eine Draufsicht auf den Lamellenwärmetauscher ist;
Fig. 12 - eine Vorderansicht des Lamellenwärmetauschers ist;
Fig. 13 - eine vergrößerte Schnittansicht des Lamellenwärmetauschers entlang der Linie XIII-XIII der Fig. 11 ist;
Fig. 14 - eine vergrößerte Schnittansicht eines Lamellenwärmetauschers entlang der Linien XIV-XIV der Fig. 11 ist;
Fig. 15 - eine Ansicht ist, die regulierte Kühlmittelströmungen in einer Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung zeigt;
Fig. 16 - eine Ansicht ist, die einen Weg zeigt, wie die Erzeugung eines reinen Tones durch mit einer Membran reguliertem Kühlmittelstrom verhindert wird;
Fig. 17 - eine Ansicht ist, die den Weg, wie reine Töne erzeugt werden; und
Fig. 18 - eine vergrößerte Schnittansicht einer Kühlmitteleinlass- Verteilerkopfleitung anhand einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lamellenwärmetauschers zeigt.
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Zeichnungen beziehen sich gleiche Referenznummern auf gleiche mit Bezug auf die Fig. 1 bis 7 beschriebene Abschnitte. In den Fig. 10 bis 14 ist ein Lamellenwärmetauscher gemäß der vorliegenden Ausführungsform gezeigt, der zweckmäßigerweise als Verdampfer einer Klimaanlage verwendet wird und eine abstrahlende Lamellenstruktur, eine Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20, und eine Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 22 hat. Die Lamellenstruktur wird durch wechselweises Anordnen einer Vielzahl von Kühlmittelröhren 1 und gewellten Kühlrippen 2 in Schichten gebildet. Jede Kühlmittelröhre 1 wird aus einem Tankabschnitt zum Speichern eines Kühlmittels und einem Durchlassabschnitt 8, durch den das Kühlmittel zirkuliert, gebildet.
Jede Kühlmittelröhre 1 hat ein Paar Formplatten 5a und 5b, die derart miteinander verbunden sind, dass sie den Tankabschnitt 6 und den Durchlassabschnitt 8 bilden. Der Durchlassabschnitt 8 ist aus flachen U- förmigen Plattenabschnitten zusammengesetzt, die einzeln in den Formplatten 5a und 5b ausgeformt sind, während der Tankabschnitt 6 aus flachen Plattenabschnitten gebildet ist, die einzeln in den Platten 5a und 5b und einer Öffnung 10 geformt sind. Eine Innenrippe 8a ist in dem Durchlassabschnitt 8 einer jeden Kühlmittelröhre 1 angeordnet. Die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 ist an den Tankabschnitt 6 an einer Seite der abstrahlenden Lamellenstruktur 100 angeschlossen und dient dazu, die Tankabschnitte 6 mit dem zu kühlenden Kühlmittel zu versorgen. Die Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 22 ist an den Tankabschnitt 6 an der anderen Seite der Lamellenstruktur angeschlossen und dient dazu, das gekühlte Kühlmittel aus den Tankabschnitten 6 ausströmen zu lassen.
Der Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat eine Membran 21 als ein Verteilerelement zum Regulieren einer Strömung des Kühlmittels in die Tankabschnitte 6. Die Membran 21, die in einem Kühlmitteldurchlass in der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 und/oder der Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 22 angeordnet ist, unterteilt den Kühlmitteldurchlass in eine Vielzahl von Durchlässen. Die Membran 21 erstreckt sich von einem Ende des Kühlmitteldurchiasses in Richtung des anderen Endes durch eine Verbindung zwischen dem Durchlass und dem angrenzenden Tankabschnitt 6. Die Membran 21 ist derart ausgelegt, dass die Anzahl der Kühlmitteldurchlässe in den Verteilerkopfleitungen 20 und 22 größer ist als die Anzahl der Kühlmitteldurchlässe in den Tankabschnitten 6. Der verteilerkopfseitige Strömungsquerschnitt an der Grenze zwischen jeder Verteilerkopfleitung 20 und 22 und ihren angrenzenden Tankabschnitten 6 ist größer als der Strömungsquerschnitt auf der Seite des Tankabschnitts 6.
Entsprechend dem derart konstruierten Lamellenwärmetauscher der vorliegenden Erfindung kann ein Wirbel, der erzeugt wird, wenn das Kühlmittel in die Kühlmittelabschnitte 6 durch die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 strömt und auf die Kühlmittelröhren 1 verteilt wird, reduziert werden. Zudem können die resultierenden Verteilungen vergleichmäßigt werden, um die lokalen schnellen Strömungen zu bremsen. Folglich kann die Erzeugung von reinen Tönen effektiv reduziert werden.
Die vorliegende Ausführungsform wird nun noch detaillierter beschrieben. Wie in der Fig. 10 gezeigt, sind die Kühlmittelröhren 1 und die gewellten Kühlrippen 2 des Lamellenwärmetauschers in Schichten angeordnet, ihre entsprechenden oberen Abschnitte miteinander verbunden und alle einstückig miteinander verlötet. Die Formplatten 5a und 5b sind, wie bei der Fig. 2 gezeigten, paarweise zusammengesetzt und bilden jeweils eine Kühlmittelröhre 1, die jeweils einen flachen Plattenabschnitt und tiefere Kühlmitteltankabschnitte 6 haben, die an einem Ende davon geformt sind. Die Kühlmitteleinlass- Verteilerkopfleitung 20 ist an dem oberen Abschnitt einer Seitenfläche des Lamellenwärmetauschers vorgesehen, während die Kühlmittelauslass- Verteilerkopfleitung 22 an dem oberen Abschnitt der anderen Seitenfläche des Wärmetauschers vorgesehen ist.
Wie in den Fig. 12 bis 14 gezeigt, ist eine Vielzahl von Kühlmittelröhren 1 in Schichten an der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 angeordnet. Eine Endplatte 11 ist mit einer Einlassöffnung 10 ausgebildet, die sich in die Kühlmitteltankabschnitte 6 an dem oberen Abschnitt der einen Seitenfläche des Wärmetauschers öffnet. Ein Verbindungsloch 12, das durch einen Seitenflächenabschnitt der Einlass-Verteilerkopfleitung 20 gebohrt ist, ist an der Einlassöffnung 10 in der Endplatte 11 durch Passverbindung angeschlossen. Ein Ende der Einlass-Verteilerkopfleitung 20 dient als Kühlmitteleinlassabschnitt, der an eine Kühlmittelröhre der Klimaanlage angeschlossen ist, und hat ein zylinderförmiges Verbindungsstück. Der andere Endabschnitt der Verteilerkopfleitung 20 hat einen hohlen Aufbau, der mit einer Verschlusskappe 13 geschlossen ist.
Wie in den Fig. 13 und 14 gezeigt, ist die Membran 21 in der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 eingesetzt. Die Membran 21 teilt den Kühlmitteldurchlass in der Einlass-Verteilerkopfleitung 20 in zwei Bereiche auf, einen oberen und einen unteren. Daher ist die Membran 21 entlang dem Kühlmitteldurchlass eingesetzt, der sich von dem Bereich nahe des Einlassabschnitts der Einlass-Verteilerkopfleitung 20 bis hin zur Verschlusskappe 13 erstreckt, der den anderen Endabschnitt der Verteilerkopfleitung 20 schließt, um so den Einlassabschnitt von der Einlassöffnung 10 in der Endplatte 11 zu trennen.
Andererseits ist eine Vielzahl von Kühlmittelröhren 1 in Schichten an der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 22 angeordnet. Eine Endplatte 15 ist mit einer Kühlmittelauslassöffnung (nicht gezeigt) ausgebildet, die in die Kühlmitteltankabschnitte 6 an dem oberen Abschnitt der anderen Seitenfläche des Wärmetauschers mündet. Ein Verbindungsloch (nicht gezeigt), das durch einen Seitenflächenabschnitt der Auslass-Verteilerkopfleitung 22 gebohrt ist, ist mit der Auslassöffnung durch Passverbindung verbunden. Ein Auslassabschnitt der Auslass-Verteilerkopfleitung 22 ist zylinderförmig und zum Anschluss an den Kühlmitteldurchlass angepasst, wobei der andere Endabschnitt einen hohlen Aufbau hat, der durch eine Vrschlusskappe geschlossen ist.
Normalerweise ist in dem Fall, in dem der Wärmetauscher als Verdampfer eingesetzt wird, der Strömungsweg so ausgelegt, dass der Strömungsquerschnitt von der Kühlmitteleinlassseite in Richtung der Auslassseite in Übereinstimmung mit dem Kühlmittelvolumen zunimmt, das sich bei dem Verdampfen des Kühlmittels ändert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform des Lamellenwärmetauschers ist im Gegensatz dazu der einlassseitige Strömungsquerschnitt größer ausgelegt als der auslassseitige Strömungsquerschnitt, um die Verteilungen zu erhalten, die die Erzeugung von reinen Tönen verhindern oder schnelle Strömungen eindämmen.
Nachstehend wird der Betrieb eines Wärmetauschers beschrieben, der in der vorstehend beschriebenen Art und Weise konstruiert ist. Das von der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 unter Druck zugeführte Kühlmittel wird vertikal durch die Membran 21 geteilt, wenn es durch den Kühlmitteldurchlass in die Einlass-Verteilerkopfleitung 20 strömt, wodurch die Kühlmittelströmungen, wie in der Fig. 15 dargestellt, reguliert werden. Dann gelangt das Kühlmittel in die Kühlmitteltankabschnitte 6 durch das Verbindungsloch 12 der Einlass- Verteilerkopfleitung 20 und die Einlassöffnung 10 in der Endplatte 11, bildet eine Kühlmittelströmung 3, wie in der Fig. 10 gezeigt, tauscht Wärme mit Luft, und wird durch die Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 22 abgelassen.
Für den Fall, dass der Lamellenwärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform bei einem Verdampfer der Klimanlage eingesetzt wird, ist die Menge des Kühlmittels groß, das in die Einlass-Verteilerkopfleitung 20 unmittelbar nach Aktivierung der Klimaanlage während ihres intermittierenden Betriebes einströmt, bei dem diese wiederholt aktiviert und gestoppt wird. Das Kühlmittel, das folglich in großer Menge in die Einlass-Verteilerkopfleitung 20 strömt und das Kühlmittel, das in kleiner Menge in die Einlass- Verteilerkopfleitung unmittelbar nach dem Anhalten der Klimaanlage strömt, wird vertikal getrennt und geeignet durch die Membran 21 verteilt, bevor es aus dem Einlassabschnitt der Einlass-Verteilerkopfleitung 20 zur Einlassöffnung 10 strömt. Dementsprechend unterliegt das Kühlmittel, das seinen Verlauf um 90º ändert, wenn es aus der Einlassöffnung 10 in die Kühlmittelröhren 1 durch die Kühlmitteltankabschnitte 6 fließt, keinen wesentlichen Turbulenzen oder Wirbel und die Verteilungen sind verbessert. Demzufolge kann verhindert werden, das reine Töne durch turbulente Kühlmittelströmungen oder lokale schnelle Strömungen auftreten. Folglich ist der wesentliche Teil der Kühlmittelströmung zweigeteilt, so dass nur kleine Wirbel an dem anstoßenden Abschnitt der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 erzeugt werden und die Hauptströmung des in die Kühlmitteltankabschnitte 6 fließenden Kühlmittels im wesentlichen im Zentrum der Einlassöffnung 10 gelegen ist.
Demzufolge ändert sich der Zustand der in den Kühlmitteltankabschnitten 6 erzeugten Wirbel und der zugeführte Quotient der Verteilungen auf die Kühlmitteldurchlässe variiert. Daraus resultiert, dass die Menge des Kühlmittels, die in den Kühlmittelröhren 1 verbleibt, wenn die Klimanlage vollständig angehalten ist, so geregelt wird, dass das Auftreten von reinen Tönen, wenn die Klimaanlage reaktiviert ist, erheblich reduziert wird. Die Fig. 16 ist eine Ansicht, die den Weg zeigt, wie mittels der durch die Membran 21 regulierten Kühlmittelströmung verhindert wird, dass reine Töne erzeugt werden und die Fig. 17 ist eine Ansicht, die den Weg zeigt, wie reine Töne erzeugt werden.
Folglich ist gemäß der ersten Ausführungsform die Membran 21 in die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 derart eingesetzt, dass der Kühlmitteldurchlass in der Verteilerkopfleitung 20 vertikal geteilt wird. Wenn der Lamellenwärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform bei einem Verdampfer der Klimaanlage eingesetzt wird, fließt z. B. Kühlmittel unmittelbar nach Aktivieren der Klimaanlage in großer Menge in die Einlass- Verteilerkopfleitung 20 oder in kleiner Menge unmittelbar nach dem Anhalten der Klimaanlage. Sogar in diesem Fall wird das Kühlmittel in geeigneter Weise durch die Membran 21 verteilt. Folglich ist das Kühlmittel keinen bedeutenden Turbulenzen oder Wirbeln ausgesetzt und die Verteilungen sind verbessert. Infolgedessen kann verhindert werden, dass reine Töne durch turbulente Kühlmittelströmungen oder lokale schnelle Strömungen erzeugt werden. Wenn ein reiner Ton mit kräftigen resonanten Elementen in einem überhitztem Gas erzeugt wird, unterbricht zudem die Membran 21 das akustische Feld, so dass eine Resonanz verhindert wird, um so den Pegel der reinen Töne zu senken.
Obgleich die Membran 21 in die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 gemäß der ersten Ausführungsform eingesetzt ist, kann sie alternativ in die Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 22 oder in jede der Verteilerkopfleitungen 20 und 22 mit dem gleichen Ergebnis eingesetzt werden.
Der gleiche Effekt, wie bei der ersten Ausführungsform, kann ebenfalls erhalten werden, wenn die Membran 21 in jede der Kühlmitteleinlass- und Auslass- Verteilerkopfleitung 17 und 18 des Lamellenwärmetauschers eingesetzt wird, der die Kühlmitteltankabschnitte auf den gegenüberliegenden Seiten der Lamellenstruktur als einen Hauptabschnitt aufweist, wie in der Fig. 6 gezeigt.
Das Kühlmittel an der Auslassseite kann in Form entweder eine Dampf- Flüssigkeits-(zwei-Phasen)-Strömung oder eine überhitzte Gasströmung sein. Wenn reine Töne in der Nähe des auslassseitigen Tankabschnittes 6 und der Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 18 erzeugt werden, können Wirbel reduziert werden, damit das Erzeugen von reinen Tönen durch strömungsregulierende Wirkung eingedämmt wird.
Mit Bezug auf die Fig. 18 wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Ein Verteilerelement der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ein zylinderförmiges Drahtnetz 23. Ein Endabschnitt des Zylinders 23 ist an einem Anschluss zwischen dem Kühlmitteldurchlass und einem der Tankabschnitte 6 eingesetzt, während der andere Endabschnitt in den Tankabschnitt 6 ragt.
Die zweite Ausführungsform wird nunmehr im Detail beschrieben. Ein Netz, vorzugsweise ein zylinderförmiges Drahtnetz 23, wird zum Regulieren des in die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 strömenden Kühlmittels eingesetzt. Der Zylinder 23, der durch Aufrollen des Drahtnetzes gebildet wird, ist in einem Loch in der Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung 20 angebracht, das mit dem Kühlmitteltankabschnitt 6 derart verbunden ist, dass er in den Tankabschnitt 6 hineinragt.
In dem Fall, bei dem der Lamellenwärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform, wie auch entsprechend der ersten Ausführungsform, als ein Verdampfer verwendet wird, ist der Strömungsweg normalerweise so ausgelegt, dass der Strömungsquerschnitt von der Kühlmitteleinlassseite zur Auslassseite hin entsprechend des Kühlmittelvolumens, das sich beim Verdampfen des Kühlmittels verändert, ansteigt. Auch in diesem Fall ist jedoch der einlassseitige Strömungsquerschnitt größer als der auslassseitige Strömungsquerschnitt, um Verteilungen zu erreichen, die die Erzeugung von reinen Tönen verhindern oder schnelle Strömungen bremsen.
Bei dieser Anordnung wird das von der Einlass-Verteilerkopfleitung 20 unter Druck zugeführte Kühlmittel geeignet durch das zylinderförmige Drahtnetz 23 verteilt, wenn es durch den Kühlmitteldurchlass in die Einlass- Verteilerkopfleitung 20 strömt. Dann gelangt das Kühlmittel in die Kühlmittelabschnitte 6 durch das Verbindungsloch 12 der Einlass- Verteilerkopfleitung 20 und die Einlassöffnung 10 in der Endplatte 11, bildet die in der Fig. 10 gezeigte Kühlmittelströmung 3, tauscht Wärme mit Luft, und strömt durch die Kühlmittelauslass-Verteilerkopfleitung 22 aus.
In dem Fall, in dem der Lamellenwärmetauscher der vorliegenden Ausführungsform bei einem Verdampfer der Klimaanlage eingesetzt wird, wird das Kühlmittel, das in einer großen Menge in die Einlass-Verteilerkopfleitung unmittelbar nach Aktivierung der Klimaanlage während ihres intermittierenden Betriebes, bei dem diese wiederholt aktiviert und gestoppt wird, strömt und das Kühlmittel, das in kleiner Menge in die Einlass-Verteilerkopfleitung unmittelbar nach dem Stoppen der Klimaanlage strömt, durch das zylinderförmige Drahtnetz 23 geeignet verteilt. Folglich ist das Kühlmittel, das seinen Lauf um 90º ändert, wenn es aus der Einlassöffnung 10 in die Kühlmittelröhren 1 durch die Kühlmitteltankabschnitte 6 strömt, keinen bedeutenden Turbulenzen oder Wirbeln ausgesetzt und die Verteilungen sind verbessert. Demzufolge kann verhindert werden, dass reine Töne durch turbulente Kühlmittelströmungen oder lokale schnelle Strömungen erzeugt werden.
Dadurch ist bei der zweiten Ausführungsform, wie in der ersten Ausführungsform das Kühlmittel keinen wesentlichen Wirbelströmungen oder Wirbeln ausgesetzt und die Verteilungen erfolgen verbessert, so dass verhindert werden kann, dass reine Töne durch turbulente Kühlmittelströmungen oder lokale schnelle Strömungen erzeugt werden. Falls ein reiner Ton einschließlich wesentlicher resonanter Elemente in einem überhitztem Gas erzeugt werden, so unterbricht zudem das zylinderförmige Drahtnetz 23 das akustische Feld, so dass eine Resonanz verhindert wird, um so den Pegel der reinen Töne zu senken.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend beschriebene erste und zweite Ausführungsform und kann folgendermaßen modifiziert werden. Es können zum Beispiel mehr einlassseitige Kühlmitteldurchlässe als auslassseitige Kühlmitteldurchlässe ausgebildet sein. Dadurch können verbesserte Kühlmittelverteilungen erreicht werden und die lokalen schnellen Strömungen können zurückgehalten werden. Folglich kann die Häufigkeit, mit der reine Töne erzeugt werden, reduziert werden.
In Abhängigkeit von dem Gehalt der erzeugten reinen Töne kann die Membran 21 gemäß der ersten Ausführungsform oder das zylinderförmige Drahtnetz 23 gemäß der zweiten Ausführungsform in die Einlass-Verteilerkopfleitung 20 und/oder in die Auslass-Verteilerkopfleitung 22 eingesetzt werden, oder die Anzahl der einlassseitigen Kühlmitteldurchlässe kann erhöht werden.
Gemäß der vorliegenden detailliert beschriebenen Erfindung, kann ein Lamellenwärmetauscher bereitgestellt werden, bei dem Wirbel reduziert werden können, die erzeugt werden, wenn die Kühlmittelströmung in die Kühlmitteltankabschnitte durch die Kühlmitteleinlass-Verteilerkopfleitung strömt und auf die Kühlmittelröhren verteilt wird, und die resultierenden Verteilungen vergleichmäßigt werden, um lokale schnelle Strömungen zu bremsen, wodurch die Erzeugung von reinen Tönen eingedämmt werden kann.

Claims

1. Lamellenwärmetauscher mit:

einer abstrahlenden Lamellenstruktur, die durch alternierende Anordnung einer Vielzahl von Kühlmittelröhren (1) und Kühlrippen (2) in Schichten gebildet ist, wobei jede der Kühlmittelröhren (1) einen Tankabschnitt (6) zum Speichern eines Kühlmittels und einen Durchlassabschnitt (7) hat, in dem das in dem Tankabschnitt (6) gespeicherte Kühlmittel zirkuliert;

eine Einlassverteilerkopfleitung (20) mit einem Kühlmitteldurchlass darin, der mit dem Tankabschnitt (6) an einer Seite der abstrahlenden Lamellenstruktur verbunden ist und zum Zuführen des zu kühlenden Kühlmittels aus dem Kühlmitteldurchlass der Einlassverteilerkopfleitung zu dem Tankabschnitt (6) dient, wobei die Einlassverteilerkopfleitung (20) außerhalb des Tankabschnitts (6) des Lamellenwärmetauschers ist;

eine Auslassverteilerkopfleitung (22) mit einem Kühlmitteldurchlass darin, die mit dem Tankabschnitt (6) an der anderen Seite der abstrahlenden Lamellenstruktur verbunden ist und zum Entladen des gekühlten Kühlmittels aus dem Tankabschnitt (6) in die Kühlmitteldurchlässe der Auslassverteilerkopfleitung dient, wobei die Auslassverteilerkopfleitung (22) außerhalb von dem Tankabschnitt (6) des Lamellenwärmetauschers ist;

gekennzeichnet durch

ein Regulierelement (21, 23), das mindestens in dem Kühlmitteldurchlass der Einlassverteilerkopfleitung (20) oder der Auslassverteilerkopfleitung (22) zur Regulierung eines Kühlmittelflusses in dem Kühlmitteldurchlass der Einlassverteilerkopfleitung (20) und der Auslassverteilerkopfleitung (22) angeordnet ist.

2. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Reguliermittel (21, 23) ein Membran (21) hat, das die Kühlmitteldurchlässe (7) in eine Vielzahl von Durchlässe teilt, wobei sich die Membran (21) vom einem Ende des Kühlmitteldurchlasses (7) in Richtung des anderen Endes durch eine Verbindung zwischen dem Durchlass (7) und dem angrenzenden Tankabschnitt (6) erstreckt.

3. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regulierelement (21, 23) ein zylinderförmiges Netz (23) mit einem Endabschnitt hat, der in eine Verbindung zwischen dem Kühlmitteldurchlass (7) und dem Tankabschnitt (6) eingeführt ist, und wobei der andere Endabschnitt in den Tankabschnitt (6) hineinragt.

4. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abstrahlende Lamellenstruktur einlassseitige Durchlässe und auslassseitige Durchlässe hat, wobei die Anzahl der einlassseitigen Durchlässe größer als die Anzahl der auslassseitigen Durchlässe ist.

5. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das leitungsseitige Strömungsgebiet an den Grenzen zwischen jeder Leitung (20, 22) und dem Tankabschnitt (6) größer als das tankseitige Strömungsgebiet ist.

6. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kühlmittelröhre (1) ein Paar Formplatten (5a, 5b) hat, die miteinander so verbunden sind, dass sie den Tankabschnitt (6) und den Durchlassabschnitt bilden, wobei der Durchlass (7) aus flachen U-förmigen Plattenabschnitten gebildet ist, die einzeln in den Formplatten (5a, 5b) ausgeformt sind, und der Tankabschnitt (6) aus flachen Plattenabschnitten gebildet ist, die einzeln in den Platten (5a, 5b) und einer Öffnung geformt sind.

7. Lamellenwärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassabschnitt jeder der Kühlmittelröhren (1) Kühlrippen (8) darin hat.