-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher.
-
Die
nicht geprüfte
Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 2003-314987 offenbart einen Wärmeaustauscher als einen Radiator
bzw. Kühler
eines überkritischen
Kühlkreislaufs. 17 zeigt
einen Sammlertank 40 des Wärmeaustauschers. Der Sammlertank 40 umfasst
ein Tankelement 50 und ein Plattenelement 60,
die miteinander verbunden sind. Das Tankelement 50 hat
einen Durchlassteil 51, der einen Kanalraum hierin bildet,
um es einem Kühlmittel
zu ermöglichen,
zu strömen.
Das Plattenelement 60 hat Rohreinführungslöcher 61, und Enden
der Rohre 10 werden in die Rohreinführungslöcher 61 eingeführt.
-
Der
Kanalteil 51 erweitert sich relativ zu einer Basiswand
des Tankelements 50 in einer Richtung entgegengesetzt zum
Plattenelement 60 und verfügt über einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt, definiert
in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung. Auch erstreckt
sich der Kanalteil 51 in Längsrichtung des Sammlertanks 40.
-
Wie
in 17 dargestellt, ist eine Breite W des Kanalteils 51 in
einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung
des Sammlertanks 40 und senkrecht zu einer Längsrichtung
des Rohres 10 kleiner als die Breite der Rohre 10,
so dass die Konzentration einer Last aufgrund von Druck des im Kanalteil 51 strömenden Kühlmittels,
und zwar in einer Richtung zum Trennen von Tankelement 50 und
Plattenelement 60, reduziert wird. Die Breite W ist nämlich reduziert,
so dass der Druckwiderstand des Sammlertanks 40 verbessert
wird.
-
Das
Plattenelement 60 hat Kupplungsteile 62 um die
Rohreinführungslöcher 61 herum.
Die Kupplungsteile 62 expandieren in einer Richtung entgegengesetzt
zum Sammlerelement 50 relativ zu einer Basiswand des Plattenelements,
so dass Verbindungsräume
hierin geschaffen werden, die eine Verbindung zwischen den Rohren
und dem Kanalteil 51 herstellen.
-
Beispielsweise
werden die Kupplungsteile 62 sowie der Kanalteil 51 durch
Pressen geformt. In diesem Fall jedoch werden Basis- oder Grundteile des
Kupplungsteils 62 sowie der Kanalteil 51 relativ zu
den jeweiligen Basiswandungen durchhängen (will be sagged) oder
werden abgeschert. 18A zeigt einen Längsschnitt
durch den Sammlertank 40. 18B zeigt
eine vergrößerte Darstellung
eines Teils des Sammlertanks 40, bezeichnet durch einen Pfeil
XVIIIB in 18A, um ein Beispiel eines durchhängenden
oder abgescherten Teils X zu zeigen, der an dem Basisteil des Kupplungsteils 62 ausgebildet ist.
-
Werden
das Tankelement 50 und das Plattenelement 60 mit
einem solchen durchhängenden oder
abgescherten Teil X miteinander verbunden, so bleibt ein sehr kleiner
Freiraum Z zwischen dem Tankelement 50 und dem Plattenelement 60.
Unter dieser Bedingung nimmt, wenn auf den Sammlertank Druck des
Kühlmittels
ausgeübt
wird, der sehr kleine Zwischenraum Z Spannung in konzentrierter
Weise auf. Daher wird die Festigkeit des Sammlertanks 40 gegen
Druck vermindert.
-
Die
vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf Vorstehendes gemacht,
und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Wärmeaustauscher mit
einem Sammlertank mit ausreichender Festigkeit gegen Druck zu liefern,
indem ein sehr kleiner Freiraum zwischen den Komponenten des Sammlertanks
reduziert wird.
-
Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung verfügt ein Wärmeaustauscher über eine Vielzahl
von Rohren, die hierin Durchlässe
oder Kanäle
definieren, durch welche ein Fluid strömt und hat einen mit der Vielzahl
von Rohren gekuppelten Sammlertank. Der Sammlertank umfasst ein
Plattenelement, das mit der Vielzahl von Rohren verbunden ist, ein
Tankelement, das mit dem Plattenelement verbunden ist, sowie ein
Zwischenelement, das zwischen dem Tankelement und dem Plattenelement angeordnet
ist. Wenigstens eines (aus der Gruppe) Plattenelement und Tankelement
umfasst eine Basiswandung, die einer Fläche des Zwischenelements gegenübersteht
und eine Expansion, die an der Basiswandung in einer Richtung expandiert
oder sich weitet, die eine Trennung vom Zwischenelement bedingt.
Die Expan sion definiert einen Raum hierin, in dem das Fluid strömen kann.
Weiterhin definiert das Zwischenelement eine Öffnung an einer Stelle, die
einem Basisteil der Expansion gegenübersteht, wobei der Basisteil
eine Verbindung zur Basiswand herstellt.
-
Selbst
wenn der Basisteil der Expansion durchhängt oder abgeschert ist, wird
die Öffnung
definiert durch das Zwischenelement an einer Stelle, die dem Basisteil
der Expansion entspricht. Daher wird sehr wahrscheinlich ein sehr
kleiner Spalt oder Zwischenraum, auf dem Spannungen aufgrund Druck des
Fluids in konzentrierter Weise aufgebracht wird, nicht zwischen
dem Basisteil und der Expansion sowie dem Zwischenelement gebildet.
Selbst wenn also der Sammlertank Druck aufgrund des Fluids aufnimmt,
behält
der Sammlertank seine Druckbeständigkeit.
Somit wird die Festigkeit des Sammlertanks gegen Druck verbessert.
-
Oben
bedeutet der Ort entsprechend dem Basisteil der Expansion einen
Ort oder eine Fläche, die überlappt
mit und/oder umschließt
den Basisteil der Expansion, gesehen in einer Richtung senkrecht zu
den Basiswandungen und dem Zwischenelement.
-
Beispielsweise
kann die Öffnung
durch eine Aussparung oder Vertiefung geschaffen werden, die von
der Fläche
des Zwischenelements aus ausgespart ist. Alternativ kann die Öffnung durch
ein Durchgangsloch geliefert werden, das durch das Zwischenelement
von der Fläche
zur gegenüberliegenden
Fläche
geht oder durch einen Ausschnitt oder einen eliminierten Teil des
Zwischenelements. Auch kann die Öffnung
definiert werden, indem eine Dicke eines Teils des Zwischenelements
verändert
wird.
-
Beispielsweise
kann die Expansion ein Durchlass- oder Kanalteil sein, der auf dem
Tankelement ausgebildet wurde. Der Kanalteil erstreckt sich in einer
Längsrichtung
des Sammlertanks und ermöglicht
den Durchgang des Fluids. In diesem Fall ist beispielsweise die Öffnung durch
die Ausnehmung auf dem Zwischenelement geschaffen worden. Die Ausnehmung
oder Vertiefung erstreckt sich in einer Längsrichtung des Zwischenelements
an einem Ort, der den Basisteilen des Kanalteils gegenübersteht. Auch
kann die Expansion ein Rohrkupplungsteil, gebildet auf dem Plattenelement,
sein. In diesem Fall wird die Öffnung
beispielsweise durch das Durchgangsloch, geformt auf dem Zwischenelement,
geliefert und das Durchgangsloch ermög licht die Verbindung zwischen
dem Rohr und einem im Tankelement gebildeten Durchlass oder Kanalraum.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Andere
Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer
aus der folgenden detaillierten Beschreibung, in der Bezug auf die
beiliegenden Zeichnungen genommen wird, in denen gleiche Teile mit
gleichen Bezugszahlen versehen wurden und in denen:
-
1 eine
Frontansicht eines Wärmeaustauschers
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
2A ist
ein Schnitt durch den Wärmeaustauscher
längs einer
Linie IIA-IIA in 1;
-
2B ist
ein Schnitt durch den Wärmeaustauscher
längs einer
Linie IIB-IIB in 1;
-
3A ist
ein Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, gelegt an einer Stelle entsprechend
der Linie IIA-IIA in 1;
-
3B ist
ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß der zweiten
Ausführungsform
an einem Ort entsprechend der Linie IIB-IIB in 1;
-
4 ist
ein Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher
in einer Richtung parallel zur Längsrichtung
des Sammlertanks gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
-
5A ist
ein Querschnitt durch den Wärmeaustauscher
längs einer
Linie VA-VA in 4;
-
5B ist
ein Querschnitt durch den Wärmeaustauscher
längs einer
Linie VB-VB in 4;
-
6 ist
ein Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher
gemäß einer
vierten Ausführungsform der
Erfindung, gelegt an einer Stelle entsprechend der Linie IIA-IIA
in 1;
-
7A ist
ein Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher
gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, gelegt an einem Ort entsprechend der
Linie VIIA-VIIA in 1;
-
7B ist
ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß der fünften Ausführungsform, gelegt
an einer Stelle entsprechend der Linie IIB-IIB in 1;
-
8A ist
ein Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, gelegt an einer Stelle entsprechend
der Linie IIA-IIA in 1;
-
8B ist
ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß der sechsten
Ausführungsform, gelegt
an einer Stelle entsprechend der Linie IIB-IIB in 1;
-
9A ist
ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß einer
siebten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, gelegt an einem Ort entsprechend der Linie
IIA-IIA in 1;
-
9B ist
ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß der siebten
Ausführungsform, gelegt
an einem Ort entsprechend der Linie IIB-IIB in 1;
-
10 ist
ein Teilschnitt durch einen Wärmeaustauscher
gemäß einer
achten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, gelegt an einer Stelle entsprechend der
Linie IIA-IIA in 1;
-
11 ist
eine perspektivische Darstellung eines Wärmeaustauschers gemäß einer
neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
12 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Sammlertanks
des Wärmeaustauschers
gemäß der neunten
Ausführungsform;
-
13A ist ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß der neunten
Ausführungsform, gelegt
an einer Stelle entsprechend der Linie XIIIA-XIIIA in 12;
-
13B ist ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß der neunten
Ausführungsform, gelegt
an einem Ort entsprechend der Linie XIIIB-XIIIB in 12;
-
14 ist
ein Teilschnitt durch den Wärmeaustauscher
gemäß der neunten
Ausführungsform, gelegt
an einem Ort entsprechend der Linie XIV-XIV in 12;
-
15 ist
ein Schnitt durch einen Sammlertank eines Wärmeaustauschers gemäß einer
zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
16 ist
ein Schnitt durch einen Sammlertank eines Wärmeaustauschers gemäß einer
elften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
17 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines Sammlertanks
eines Wärmeaustauschers
gemäß einem
Stand der Technik;
-
18A ist ein Schnitt durch den Sammlertank der 17,
gelegt in einer Längsrichtung
des Sammlertanks; und
-
18B ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils
des Sammlertanks, bezeichnet durch einen Pfeil XVIIIB in 18A.
-
Nachstehend
sollen Ausführungsformen
der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben
werden.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Eine
erste Ausführungsform
wird nun mit Bezug auf die 1, 2A und 2B beschrieben. Wie
in 1 gezeigt, ist ein Wärmeaustauscher 1 beispielsweise
ein Radiator bzw. Kühler
(Gaskühler) einer
Fahrzeugklimaanlage. Der Radiator nimmt den Wärmeaustausch zwischen Luft
und einem hierin strömenden
Fluid vor, wodurch die Wärme
des Fluids abgestrahlt wird. Nach der ersten Ausführungsform ist
das im Wärmeaustauscher
strömende
Fluid ein Kühlmittel.
-
Beispielsweise
baut die Klimaanlage einen überkritischen
Kühlkreislauf,
in welchem Druck des Kühlmittels
einen überkritischen
Druck auf einer Hochdruckseite überschreitet,
das heißt,
das Kühlmittel
wird in einen überkritischen
Zustand beaufschlagt. Beim Kühlmittel
handelt es sich beispielsweise um Kohlendioxid. Alternativ kann
das Kühlmittel Ethylen,
Ethan, Stickoxid und dergleichen sein.
-
In 1 bezeichnen
ein Oben- und Untenpfeil und ein Links- und Rechtspfeil Richtungen, wenn
der Radiator 1 von der Vorderseite eines Fahrzeugs in einem
auf dem Fahrzeug montierten Zustand zu sehen ist.
-
Der
Radiator 1 verfügt über Rohre 10 und Rippen 20.
Die Rohre 10 und die Rippen 20 sind abwechselnd
gestapelt. Die Rippen 20 sind vorgesehen, um den Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlmittel
und der um die Rohre 10 strömenden Luft zu erleichtern.
Der Stapel aus Rohren 10 und Rippen 20 bildet
einen Kernteil 11 als wärmeaustauschender Teil.
Der Kernteil 11 verfügt über eine
von vorne gesehene im Wesentlichen rechteckige Gestalt.
-
Jedes
der Rohre 10 ist ein Flachrohr und definiert eine Vielzahl
von Löchern
(Durchlässen)
hierin. Die Rohre 10 sind unter vorbestimmten Intervallen derart
angeordnet, dass Flachseiten hiervon parallel einander gegenüberstehen.
Im Fahrzeug strömt
die Luft von der Vorderseite zur Rückseite. Nach 1 strömt die Luft
in einer Richtung senkrecht zu einer Papierebene, das heißt, strömt von einer
vorderseitigen Papierfläche
gegen eine rückseitige
Papierfläche.
-
Der
Radiator 1 hat auch ein Paar von Sammlertanks 40.
Die Sammlertanks 40 sind mit den Längsenden der Rohre 10 gekuppelt,
um das Kühlmittel
in und aus den Rohren 10 zu sammeln. Jeder der Sammlertanks 10 ist
ein im Wesentlichen röhrenförmiges Element,
das hierin einen hohlen Raum definiert. Der Sammlertank 40 erstreckt
sich in Stapelrichtung der Rohre (Auf- und Abrichtung in 1).
-
Der
Sammlertank 40 ist ein sogenannter Sammlertank vom Trenntyp
und umfasst ein Plattenelement 60, ein Tankelement 50 und
ein Zwischenelement 70. Das Plattenelement 60 ist
gegen die Rohre 10 gekuppelt oder gekoppelt. Das Tankelement 50 ist
mit dem Plattenelement 60 verbunden oder vereinigt. Das
Zwischenelement 70 steht zwischen dem Tankelement 50 und
dem Plattenelement 60.
-
Ein
Aufbau des Sammlertanks 40 soll nun mit Bezug auf die 2A und 2B beschrieben werden. 2A zeigt
einen Querschnitt durch den Sammlertank 40 längs der
Linie IIA-IIA in 1, das heißt, an einem Ort, wo das Rohr 10 eingeführt wird. 2B zeigt
einen Querschnitt durch den Sammlertank 40 längs einer
Linie IIB-IIB in 1, das heißt, an einem Ort, wo das Rohr 10 nicht
eingeführt
wird. Aus Gründen
der Klarheit sind die Durchgangslöcher des Rohres 10 und
die Rippe 20 in 2A bzw. 2B nicht
dargestellt. In ähnlicher
Weise sind das Durchgangsloch oder die Durchgangslöcher des Rohres 10 und
die Rippe 20 in den Zeichnungen nicht dargestellt, die
Querschnitte der später
zu beschreibenden Ausführungsformen
zeigen.
-
Das
Tankelement 50 wird geformt, indem eine Längsplatte
bzw. ein Längsblech
aus einer Aluminiumlegierung geformt und gestaltet wird und mit einem
Lötmaterial überzogen
wird. Das Tankelement 50 verfügt über einen Durchgangsteil 51 im
Wesentlichen an einem Mittelteil, bezogen auf die Breitenrichtung,
in welcher eine Breite des Tankelements 50 gemessen wird
(das heiß,
die Aufwärts-
und Abwärtsrichtung
in 2A). Das Tankelement 50 hat auf gegenüberliegenden
Seiten einen vorläufigen
Fixierteil 52.
-
Der
Durchgangsteil 51 wird geformt, indem im Wesentlichen der
Mittelteil der Platte verformt wird. Der Durchgangsteil 51 erstreckt
sich in einer Längsrichtung
der Platte oder des Blechs und hat einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt,
definiert in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung. So steht der Durchgangsteil 51 vor
und expandiert oder weitet sich von einer Basiswandung 50a und
ist als eine „Expansion" bzw. Erweiterung
vorgesehen.
-
Das
Tankelement 50 ist so angeordnet, dass die Basiswandung 50a dem
Zwischenelement 70 gegenübersteht und der Durchgangsteil 51 in
einer Richtung entgegengesetzt zum Zwischenelement 70 vorragt.
Der Durchgangsteil 51 definiert einen Durchgangs- oder
Kanalraum hierin, der es dem Kühlmittel ermöglicht,
in einer Längsrichtung
des Sammlertanks 40 zu strömen. Wie in 2A gezeigt,
ist eine Tiefe (innere Abmessung) H des Durchgangsteils 51 relativ
zur Basiswandung 50a gleich oder größer als eine Breite (innere
Abmessung) W des Durchgangsteils 51 auf der Basiswandung 50a.
-
Die
vorläufigen
Fixierteile 52 werden geformt, indem beide Seiten von Blech
oder Platte unter im Wesentlichen 90° in eine Richtung entgegengesetzt
zu einer Richtung gebogen werden, in der der Durchgangsteil 51 vorsteht.
Der Teil der vorläufigen Fixierung 52 ist
vorgesehen, um vorläufig
das Tankelement 50, das Plattenelement 60 und
das Zwischenelement 70 zu fixieren, bevor das Tankelement 50 und
das Plattenelement 60 zu einem Teil verbunden werden.
-
Beispielsweise,
gezeigt in den 2A und 2B, werden
in einem Zustand, in dem das Zwischenelement 70 zwischen
Tankelement 50 und Plattenelement 60 gesetzt ist,
die vorläufigen
Fixierteile 52 über
Ecken oder Kanten des Plattenelements 60 gefaltet oder
gebogen. Damit werden Tankelement 50 und Plattenelement 60 und
Zwischenelement 70 vorläufig
fixiert.
-
In
diesem vorläufigen
fixierten Zustand werden Tankelement 50, Plattenelement 60 und
Zwischenelement 70 vereinigt. Die Abmessungsgenauigkeit
und die Genauigkeit beim Zusammenbau des Sammlertanks 40 werden
so verbessert. Weiterhin wird die Herstellbarkeit des Radiators 1 erleichtert. Hier
wird das Tankelement 50 mit der oben beschriebenen Gestalt
beispielsweise durch Pressen geformt.
-
Das
Plattenelement 60 wird geformt, indem eine Längsplatte
oder ein Längsblech,
das aus einer Aluminiumlegierung besteht, geformt bzw. geshaped und
mit einem Lötmaterial überzogen
wird. Das Plattenelement 60 ist von im Wesentlichen der
gleichen Länge
wie das Tankelement 50. Das Plattenelement 60 hat
eine Grund- oder Basiswand 60a, die dem Zwischenelement 70 gegenübersteht.
Die Basiswand 60a ist mit Schlitzen 61 von einer
Gestalt ausgebildet, die einem Querschnittsumriss der Rohre 10 entspricht.
Die Anzahl der Schlitze 61 ist gleich der Anzahl der Rohre 10.
In einem Zustand, in dem die Längsenden
der Rohre 10 in die Schlitze 61 eingeführt werden,
werden die Rohre 10 und das Plattenelement 60 verbunden
oder vereinigt.
-
Das
Zwischenelement 70 ist als ein Einzelteil getrennt vom
Tankelement 50 und Plattenelement 60 vorgesehen.
Beispielsweise wird das Zwischenelement 70 aus einem nackten
Blech hergestellt, das aus Aluminiumlegierung gemacht ist und wird
nicht mit einem (Hart)lötmaterial
(brazing) überzogen.
Das nackte Blech hat die Gestalt eines Langblechs. Die Länge des
Zwischenelements 70 ist im Wesentlichen gleich der Länge des
Tankelements 50.
-
Auch
hat das Zwischenelement 70 Vertiefungen oder Ausnehmungen 71 auf
einer Fläche,
die der Basiswandung 50a des Tankelements 50 gegenübersteht.
Weiterhin ist das Zwischenelement 70 mit Verbindungslöchern 72 an
Stellen ausgebildet, die den Schlitzen 71 des Plattenelements 60 entsprechen, um
die Verbindung zwischen den Rohren 10 und dem Durchgangsteil 51 des
Tankelements 50 zu ermöglichen.
-
Die
Ausnehmungen 71 sind in zwei Reihen an Orten entsprechend
Basispunkten (Basisteilen) des Durchgangsteils 51 ausgebildet,
das heißt
an Stellen, wo der Durchgangsteil 51 mit der Basiswandung 50a verbunden
ist. Weiterhin sind die Ausnehmungen 71 so angeordnet,
dass sie mit durchhängenden
Teilen (sagged portions) überlappen,
die benachbart den Basisstellen der Durchgangsteile 51, aus
einer Richtung senkrecht zur Basiswand 50a gesehen, ausgebildet
sind.
-
Die
Ausnehmungen 71 sind von der Oberfläche des Zwischenelements 70 aus
vertieft, und die Innenwandungen der Ausnehmungen oder Vertiefungen 71 stehen
unter einem Winkel von etwa 90° relativ
zur Grund- oder Basiswandung 50a. Die Verbindungselemente 72 definieren
Verbindungsräume, durch
welche der Innenraum der Rohre 10 und der Durchgangsteil 51 in
Verbindung miteinander kommen.
-
Wie
oben beschrieben, ist das Zwischenelement 70 als Einzelteil
geliefert. Daher lässt
sich das Zwischenelement 70 der oben beschriebenen Gestalt
leicht formen, beispielsweise durch Pressen und Extrudieren. Auch
besteht das Zwischenelement 70 aus nacktem Blech, das durch
Lötmaterial
nicht überzogen
wurde. Somit werden die Herstellungskosten reduziert.
-
Für den Fall,
dass das Zwischenelement 70 durch Extrudieren geformt wird,
werden die Vertiefungen 71 geformt, während das Zwischenelement 70 in
seiner Längsrichtung
gezogen wird. Hernach werden die Verbindungslöcher 72 durch Stanzen, Bohren
und dergleichen geformt.
-
Wie
in 1 dargestellt, sind Tankkappen 80 mit
den Kopf- und Bodenenden der Sammlertanks 40 verbunden,
so dass sie die Kopf- und Bodenenden der Sammlertanks 40 abdecken.
Weiterhin werden ein erster Verbinder 91 und ein zweiter
Verbinder 92 mit einem der Sammlertanks 40 (beispielsweise
dem linken Sammlertank 40 in 1) verbunden.
Obwohl in 1 nicht dargestellt, ist ein
Kühlmitteleinführungsrohr
mit dem ersten Verbinder 91 zum Einführen des Kühlmittels in den Radiator 1 gekuppelt.
In ähnlicher
Weise ist ein Kühlmittelaustragsrohr
mit dem zweiten Verbinder 92 zum Austrag des Kühlmittels
aus dem Radiator 1 gekuppelt.
-
Beispielsweise
ist das Tankelement 50 des linken Sammlertanks 40 mit
Durchgangslöchern (nicht
dargestellt) auf seiner Außenwandung
ausgestaltet. Die ersten und zweiten Verbinder 91, 92 werden
vorläufig
an den Durchgangslöchern,
beispielsweise durch Bördeln,
befestigt. Dann werden in diesem Zustand die ersten und zweiten
Verbinder 91, 92 mit dem Tankelement 50 verbunden.
Die ersten und zweiten Verbinder 91, 92 stehen
vom Tankelement 50 in einer Richtung vor, die senkrecht
zur Längsrichtung
des Sammlertanks 40 ist und senkrecht zur Längsrichtung
der Rohre 10.
-
Im
Sammlertank 40, mit dem die ersten und zweiten Verbinder 91, 92 verbunden
oder vereinigt sind (linker Sammlertank 40) ist ein Separator 42 vorgesehen,
der die Kanal- oder Durchlassteile 51 in einen oberen Raum
und einen unteren Raum unterteilt. Weiterhin sind Seitenplatten 30 an
den äußersten Seiten
des Stapels von Rohren 10 und Rippen 20 vorgesehen,
um den Kernteil 11 zu verstärken. Die Seitenplatten 30 erstrecken
sich in einer Richtung parallel zur Längsrichtung der Rohre 10.
-
Im
Radiator 1 dieser Ausführungsform
bestehen sämtliche
Komponenten, bis auf das Zwischenelement 70, aus Aluminiumlegierung
und dessen Oberflächen
sind vorher mit einem Lötmaterial überzogen
worden. Diese Komponenten werden durch Hartlöten und Löten in einem Zustand verbunden,
wo sie vorläufig
fixiert sind, beispielsweise durch Bördeln, unter Verwendung von
Lehren und dergleichen.
-
Hier
ist unter dem Ausdruck „Löten und
Hartlöten" („brazing
and soldering")
ein Verfahren zur Verbindung metallischer Elemente unter Verwendung von
Hartlötmaterial
oder Lötmaterial,
ohne dass Grundmaterialien der Elemente geschmolzen werden, zu verstehen,
wie offenbart in „Setsuzoku, Setsugo
Gijyutsu", Tokyo
Denki University Press, beispielsweise. Insbesondere wird ein Verfahren,
bei dem die Elemente unter Verwendung eines Füllers (Hartlötmaterial)
mit einem Schmelzpunkt gleich oder größer 450°C als Hartlöten (brazing) bezeichnet. Ein Verfahren,
bei dem die Elemente vereinigt werden, bei dem ein Füllmaterial
(Lötmaterial;
Engl.: solder) mit einem Schmelzpunkt niedriger als 450°C verwendet
wird, wird als Löten
(soldering) bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform werden die Komponenten zu
einem Teil durch Hartlöten
(brazing) verbunden.
-
Im
Radiator 1 strömt
das Kühlmittel
wie folgt. Zunächst
strömt
das Kühlmittel,
das druckbeaufschlagt wird auf einen Wert gleich oder größer einem kritischen
Druck in einem Kompressor (nicht dargestellt) der Fahrzeugklimaanlage,
in den oberen Raum des Durchlassteils 51 vom Verbinder 91.
Dann strömt das
Kühlmittel
in die oberen Rohre 10, die höher als der Separator 42 angeordnet
sind. Nach Durchgang durch die oberen Rohre strömt das Kühlmittel dann in den Durchgangsteil 51 des
gegenüberliegenden Sammlers 40 (rechter
Sammlertank in 1).
-
Im
rechten Sammlertank 40 strömt das Kühlmittel nach unten und dann
in untere Rohre 10, die niedriger als der Separator 42 angeordnet
sind. Nach Durchgang durch die unteren Rohre 10 strömt das Kühlmittel
in den unteren Raum des Durchgangsteils 51 des linken Sammlertanks 40.
Dann wird das Kühlmittel
vom linken Sammlertank 40 gegen ein (nicht dargestelltes)
Expansionsventil der Fahrzeugklimaanlage durch den zweiten Verbinder 92 ausgetragen. Während es
somit durch die Rohre 10 geht, strahlt das Kühlmittel
Wärme durch
Wärmeaustausch
mit Luft ab.
-
Wie
oben beschrieben, wird das Kühlmittel (beispielsweise
Kohlendioxid) in einen überkritischen Zustand
im Kühlzyklus
komprimiert. Das in den Radiator 1 strömende Kühlmittel verfügt über einen
hohen Druck, beispielsweise gleich oder größer 7 MPa. Daher müssen die
Sammlertanks 40 eine Druckbeständigkeit derart haben, dass
sie einem so hohen Druck des Kühlmittels
standhalten.
-
Bei
dieser Ausführungsform
wird der Durchgangsteil 51 geformt, indem ein Teil des
Tankelements 50 so „geshaped" oder gestaltet wird,
dass sich ein im Wesentlichen U-förmiger Querschnitt ergibt.
Da die Breite W des Durchgangsteils 51 reduziert ist, ist
es weniger wahrscheinlich, dass der Sammlertank 40 eine
Last aufgrund von Druck des Kühlmittels
aufnimmt, das durch den Durchgangsteil 51 in einer Richtung
strömt,
in der das Tankelement 50 und das Plattenelement 60 getrennt
werden (in einer Richtung senkrecht zur Basiswand 50a des
Tankelements 50) in einer konzentrierten Weise. Durch diese
Konstruktion verbessert der Sammlertank 40 seine Druckbeständigkeit.
-
Bei
dieser Ausführungsform
werden die folgenden günstigen
Effekte zur Verfügung
gestellt. Zunächst
hat das Zwischenelement 70 die Vertiefungen oder Ausnehmungen 71 auf
seiner der Basiswand 50a gegenüberstehenden Fläche, und
zwar an Stellen, entsprechend den Basispunkten des Durchgangsteils 51. Öffnungen
sind nämlich
durch die Ausnehmungen 51 an Stellen vorgesehen, die den
Basispunkten des Durchlassteils 51 entsprechen. Selbst
wenn daher der Durchgangsteil 51 durchhängende oder gescherte Formen
an seinen Basispunkten annimmt, sind dies sehr kleine Zwischenräume, die
im Allgemeinen die Spannung aufgrund des Drucks des Kühlmittels
in konzentrierter Weise aufnimmt, diese werden aber zwischen dem
Tankelement 50 und dem Zwischenelement 70, insbesondere
benachbart den durchhängenden
oder gescherten Teilen, nicht geformt. Wenn daher der Sammlertank 40 Druck
von dem darin strömenden
Kühlmittel
erhält,
behält
der Sammlertank 40 seine Druckfestigkeit. Somit wird also
die Festigkeit des Sammlertanks 40 gegen Druck verbessert.
-
Auch
wird der Durchgangsteil 51 so geformt, dass die Tiefe H
des Durchgangsteils 51 gleich oder größer der Breite W wird. Die
Breite W wird daher klein eingestellt, während eine Querschnittsfläche (Durchgangsfläche) des
Durchgangsteils 51 auf einem geeigneten Wert gehalten wird.
Somit wird eine in einer Richtung senkrecht zur Basiswand 50a durch Druck
des im Durchgangsteil 51 strömenden Kühlmittels reduziert. Somit
wird auch die Druckbeständigkeit
des Sammlertanks 40 verbessert.
-
Weiterhin
hat das Zwischenelement 70 die Verbindungslöcher 72,
welche die Verbindungsräume 73 liefern.
Damit stehen die inneren Räume
der Rohre 10 sowie der Durchgangsteil 51 in geeigneter Weise
miteinander über
die Verbindungsräume 73 in Verbindung.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Eine
zweite Ausführungsform
soll nun mit Bezug auf die 3A und 3B beschrieben
werden. Nach der ersten Ausführungsform
verfügt
das Zwischenelement 70 über
die Ausnehmungen 71 in zwei Reihen. Bei der zweiten Ausführungsform
wird die Ausnehmung 71 in einer Reihe gebildet.
-
Wie
in den 3A und 3B dargestellt, wird
die Ausnehmung 71 derart gebildet, dass deren Enden Außenseiten
der Basispunkte des Durchgangsteils 51 entsprechen. Auch überlappt,
in einer Richtung senkrecht zur Basiswand 50a des Tankelements 50 gesehen,
die Vertiefung oder Ausnehmung 71, die durchhängenden
oder abgescherten Teile, die um die Basispunkte des Durchgangsteils 51 geformt wurden.
Anders ausgedrückt:
eine Öffnung
wird durch die Vertiefung 71 an einer Stelle vorgesehen, die
den Basispunkten des Durchgangsteils 51 gegenübersteht.
-
Bei
der zweiten Ausführungsform
sind die Strukturen des Radiators 1 bis auf die des Zwischenelements 70 ähnlich denen
des Radiators 1 der ersten Ausführungsform. Daher werden Effekte ähnlich der
ersten Ausführungsform
geschaffen. Weiterhin wird das Gewicht des Zwischenelements 70,
verglichen mit dem der ersten Ausführungsform, reduziert.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Eine
dritte Ausführungsform
soll nun mit Bezug auf die 4, 5A und 5B beschrieben werden.
Bei der ersten Ausführungsform
hat das Platten- oder Blechelement 60 im Wesentlichen Plattengestalt.
In der dritten Ausführungsform
dagegen hat das Platten- oder Blechelement 60 Rohrkupplungsteile 62 als
Erweiterungen (expansions) um die Schlitze 61. 5A zeigt
einen Querschnitt des Sammlertanks 40 an einer Stelle entsprechend
des Rohres 10, und 5B zeigt
einen Querschnitt des Sammlertanks 40, genommen an einer
Stelle, die dem Rohr 10 nicht entspricht. Auch entspricht 4 einem
Querschnitt des Sammlertanks 40, genommen längs einer
Linie IV-IV in 5A.
-
Das
Plattenelement 60 hat die Grund- oder Basiswand 60a,
die dem Zwischenelement 70 gegenübersteht. Jeder Kupplungsteil 62 steht
von der Grund- oder Basiswandung 60a des Plattenelements 60 in
einer Richtung entgegengesetzt zum Zwischenelement 70 als
Erweiterung oder Expansion (expansion) vor. Am Ende des Kupplungsteils 62 ist
der Schlitz 61 geformt, um das Längsende des Rohres 10 aufzunehmen.
Auch erstreckt sich der Kupplungsteil 62 in einer Richtung,
in der die Breite des Plattenelements 60 gemessen wurde
(Aufwärts-/Abwärtsrichtung
in den 5A und 5B). Der
Kupplungsteil 62 erstreckt sich nämlich parallel zu den flachen Seiten
des Rohres 10. Die Kupplungsteile 62 sind unter
vorbestimmten Intervallen entsprechend den Intervallen der Rohre 10 in
Längsrichtung
des Sammlertanks 40 ausgebildet.
-
Jeder
der Kupplungsteile 62 schafft einen Verbindungsraum 63 innen,
um die Verbindung zwischen den Rohren 10 und dem Durchgangsteil 51 zu ermöglichen.
Das Plattenelement 60 von der obigen Gestalt wird leicht
beispielsweise durch Pressen „geshaped".
-
Die
Verbindungslöcher 72 werden
derart geformt, dass deren Enden Außenseiten der Kupplungsteile 62 einschließlich der
Basispunkte (base portions) der Kupplungsteile 62 entsprechen.
Somit, in einer Richtung senkrecht zur Basiswand 60a des Plattenelements 60 gesehen, überlappt
das Verbindungsloch 72 oder umschließt durchhängende oder gescherte Teile,
die um die Basispunkte des Kupplungsteils 62 ausgeformt
sind.
-
Auch
befinden sich Wandungen oder Wände der
Verbindungslöcher 72 des
Zwischenelements 70 im Wesentlichen senkrecht zur Basiswand 60a des Plattenelements 60.
Die Verbindungslöcher 72 definieren
Verbindungsräume 73 hierin,
die die Verbindung zwischen dem Durchlassteil 51 und den
Verbindungsräumen 63,
definiert durch die Rohrkupplungsteile 62, erlauben.
-
Gemäß der dritten
Ausführungsform
sind andere Konstruktionen des Radiators 1 ähnlich der
ersten Ausführungsform.
Somit sind die Effekte ähnlich der
ersten Ausführungsform
gegen.
-
Weiterhin
werden die Verbindungslöcher 72 so
geformt, dass sie den Basispunkten der Kupplungsteile 62 entsprechen.
Anders ausgedrückt, Öffnungen
werden durch die Verbindungslöcher 72 an Stellen
vorgesehen, die den Basispunkten der Rohrkupplungsteile 62 gegenüberstehen.
-
Wenn
somit die Basispunkte der Kupplungsteile 62 durchhängen oder
abgeschert sind, so werden die sehr kleinen Zwischenräume, die
im Allgemeinen die Spannung aufgrund des Drucks des Kühlmittels
in konzentrierter Weise aufnehmen, nicht zwischen dem Zwischenelement 70 und
dem Plattenelement 60, insbesondere benachbart den durchhängenden
oder gescherten Teilen, gebildet. Wenn daher der Sammlertank 40 Druck
des hierin strömenden
Kühlmittels
aufnimmt, so behält
der Sammlertank 40 seine Druckbeständigkeit. Damit wird die Festigkeit
des Sammlertanks 40 gegen Druck verbessert.
-
Weiterhin
sind die Verbindungsräume 63, 73 durch
die Kupplungsteile 62 und die Verbindungslöcher 72 vorgesehen.
So werden die Verbindungsräume,
die die Verbindung zwischen dem Durchgangsteil 51 und den
Rohren 10 ermöglichen,
in ausreichender Weise beibehalten. Der Druckverlust der Kühlmittelströmung zwischen
den Rohren 10 und dem Durchlassteil 51 wird somit
reduziert.
-
(Vierte Ausführungsform)
-
Eine
vierte Ausführungsform
soll nun mit Bezug auf 6 beschrieben werden. Bei der
vierten Ausführungsform
hat der Radiator 1 einen Aufbau ähnlich dem der ersten Ausführungsform.
Das Zwischenelement 70 hat Vertiefungen oder Nuten 71 an Stellen,
die den Basispunkten des Durchgangsteils 51 gegenüberliegen, ähnlich wie
bei der ersten Ausführungsform.
Das Zwischenelement 70 hat weiterhin einen positionsregulierenden
Teil 74, der die Kupplungsposition der Rohre 10 reguliert.
-
Wie
in 6 gezeigt, wird der positionsregulierende Teil 74 an
einem Ende des Verbindungslochs 72 auf einer Seite benachbart
dem Tankelement 50 gebildet. Der die Position regulierende
Teil 74 steht von einer Innenwandung des Verbindungslochs 72 vor.
Somit wird das Rohr 10 in den Schlitz 61 des Plattenelements 60 eingeführt, bis
das Ende des Rohres 10 den positionsregulierenden Teil 74 kontaktiert.
Somit wird die Kupplungsposition des Rohres 10 reguliert.
-
Auch
bei der vierten Ausführungsform
sind Effekte ähnlich
wie bei der ersten Ausführungsform zu
erwarten. Da weiterhin die Rohre 10 leicht relativ zum
Plattenelement 60 positioniert werden, ist die Herstellbarkeit
des Radiators 1 verbessert.
-
(Fünfte Ausführungsform)
-
Eine
fünfte
Ausführungsform
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die 7A und 7B beschrieben.
Bei der ersten Ausführungsform
wird der Durchgangsteil 51 in etwa im Wesentlichen in Mittelposition
des Tankelements 50, bezogen auf die Richtung senkrecht
zur Längsrichtung
des Sammlertanks 40, gebildet. Bei der fünften Ausführungsform
wird der Durchgangsteil 51 benachbart einer der Längsseiten
des Tankelements 50 geformt. Beispielsweise wird der Durchgangsteil 51 benachbart
einer unteren Seite in den 7A und 7B ausgebildet,
was einer Rückseite
des Tankelements 50 relativ zu einer Front- und Heckrichtung
des Fahrzeugs entspricht, wenn der Radiator 1 auf dem Fahrzeug
montiert ist.
-
7A lässt einen
Querschnitt des Sammlertanks 40 erkennen, der an einer
Stelle entsprechend dem ersten Verbinder 91 und dem Rohr 10 gelegt
ist, und 7B zeigt einen Querschnitt des Sammlertanks 40,
gelegt an einer Stelle ohne Korrespondenz zum Rohr 10.
-
Weiterhin
ist das Zwischenelement 70 auf einer Seite vorgesehen,
auf der der Durchlassteil 51 nicht gebildet ist. Damit
steht das Zwischenelement 70 der Basiswandung 50a des
Tankelements 50 gegenüber.
Beispielsweise ist das Zwischenelement 70 auf der Oberseite
in den 7A und 7B vorgesehen.
-
Hier
hat das Zwischenelement 70 eine kammartige Gestalt. Das
Zwischenelement 70 hat im Wesentlichen U-förmige Ausschnitte
oder Kerben auf einer Seite, die sich benachbart dem Durchlass-
bzw. Durchgangsteil 51 befindet. Die Verbindungslöcher 72,
welche die Verbindung zwischen den Rohren 10 und dem Durchlassteil 51 ermöglichen,
sind durch die Ausschnitte oder Kerben des Zwischenelements 72 gegeben.
-
Auch
sind die Ausschnitte oder Kerben an einer Stelle geformt, die dem
Basispunkt des Durchgangsteils 51 gegenüberliegt. Anders ausgedrückt, das
Zwischenelement 70 definiert die Öffnung an einer Stelle, die
dem Basispunkt des Durchgangsteils 51 entspricht. Andere
konstruktive Ausbildungen des Radiators 1 sind ähnlich denen
der ersten Ausführungsform.
-
So
sind die Effekte ähnlich
denen der ersten Ausführungsform
auch bei dieser Ausführungsform verwirklicht.
Weiterhin wird das Gewicht des Zwischenelements 70 reduziert.
-
Darüber hinaus
wird der Durchlass- oder Durchgangsteil 51 längs einer
Seite des Tankelements 50 ausgebildet. Daher ist eine Fläche 53 zur Verbindung
des ersten Verbinders 91 leicht auf einer Außenseite
des Tankelements 50, wie in 7A gezeigt,
gegeben. Damit wird die Verbindungsfestigkeit des ersten Verbinders 91 mit
dem Tankelement 50 verbessert. In ähnlicher Weise werden der zweite Verbinder 92 und
andere Komponenten, die mit dem Tankelement 50 verbunden
sind, beispielsweise eine Klammer oder Konsole und dergleichen,
ausreichend mit dem Tankelement 50 verbunden.
-
(Sechste Ausführungsform)
-
Eine
sechste Ausführungsform
soll nun mit Bezug auf die 8A und 8B beschrieben
werden. Bei den ersten bis fünften
Ausführungsformen ist
das Zwischenelement 70 als ein einzelnes Teil getrennt
vom Tankelement 50 und Plattenelement 60 vorgesehen.
Bei der sechsten Ausführungsform
jedoch ist das Zwischenelement 70 dadurch gegeben, dass
Teile des Plattenelements 60 vorher gefaltet oder gebogen
werden.
-
Wie
in den 8A und 8B gezeigt,
ist ein Zwischenelement 70a dadurch vorgesehen, dass beide
Seiten 71a des Plattenelements 60 gefaltet oder
gebogen werden. Damit sind das Zwischenelement 70a und
das Plattenelement 60 integral vorgesehen. 8A zeigt
einen Querschnitt durch den Sammlertank 40 an einem Ort
entsprechend dem Rohr 10, und 8B zeigt
einen Querschnitt durch den Sammlertank 40 an einem Ort
ohne das Rohr 10.
-
Weiterhin
werden die Seiten 71a derart gefaltet oder gebogen, dass
das Zwischenelement 70a nicht mit den Basispunkten des
Kanal- oder Durchlassteils 51 überlappt, gesehen in einer
Richtung senkrecht zur Basiswand 50a des Tankelements 50. Anders
ausgedrückt,
das Zwischenelement 70a definiert Öffnungen an einem Ort entsprechend
den Basispunkten des Durchgangsteils 51. Daher liefert
das Zwischenelement 70a einen Effekt ähnlich dem Zwischenelement 70 mit
den Vertiefungen 71.
-
Da
das Zwischenelement 70a durch die Seiten 71a des
Plattenelements 60 gegeben ist, hat es die gleiche Dicke
wie das Plattenelement 60. Daher sind die Verbindungsräume 73,
welche die Verbindung zwischen den Rohren 10 und dem Durchgangsteil 51 ermöglichen,
durch Räume
gegeben, die zwischen den Seiten 71a gebildet wurden. Bei
der sechsten Ausführungsform
sind die übrigen
Konstruktionen des Radiators 1 ähnlich denen der ersten Ausführungsform.
-
Auch
bei der sechsten Ausführungsform
sind die Effekte ähnlich
der ersten Ausführungsform
gegeben. Weiterhin ist es nicht notwendig, vorher das Zwischenelement
am Plattenelement 60 zu fixieren. Ein Schritt, um vorläufig das
Zwischenelement am Plattenelement 60 zu fixieren, wird
nämlich
reduziert. Somit werden die Herstellungskosten des Radiators 1 reduziert.
-
(Siebte Ausführungsform)
-
Eine
siebte Ausführungsform
soll nun mit Bezug auf die 9A und 9B beschrieben
werden. Bei der siebten Ausführungsform
sind das Zwischenelement 70 und das Tankelement 50 einteilig
gegeben. 9A zeigt einen Querschnitt des
Sammlertanks 40 an einem Ort entsprechend dem Rohr 10, und 9B zeigt
einen Querschnitt des Sammlertanks 40 an einem Ort ohne
das dortige Vorhandensein des Rohres 10.
-
Insbesondere
ist das Zwischenelement 70a vorgesehen, indem die Seiten 70a des
Tankelements 50, wie in den 9A und 9B gezeigt,
gefalzt oder umgelegt werden. Auch in diesem Fall überlappen
sich die gefalzten oder gebogenen Seiten 70a des Tankelements 50 nicht
mit den Basispunkten des Durchgangsteils 51, wenn man in
der Richtung senkrecht zur Basiswand 50a des Tankelements 50 schaut.
Daher definiert das Zwischenelement 70a eine Öffnung an
einer Stelle, die den Basispunkten des Durchgangsteils 51 gegenüberliegt.
-
Da
das Zwischenelement 70a durch die Seiten 70a des
Tankelements 50 gegeben ist, hat das Tankelement 50 nicht
die vorläufigen
Fixierteile 52. Stattdessen verfügt das Plattenelement 60 über vorläufige Fixierteile 64,
um vorläufig
das Plattenelement 60 am Tankelement 50 zu fixieren.
Die vorläufigen
Fixierteile 64 erstrecken sich von beiden Seiten des Plattenelements 60 und
sind über
das Zwischenelement 70a sowie die Seiten des Tankelements 50 gefalzt,
wodurch vorläufig
das Plattenelement 60 auf dem Tankelement 50 fixiert
wird. Bei der siebten Ausführungsform
sind die übrigen
Konstruktionen des Radiators 1 ähnlich der sechsten Ausführungsform. Somit
werden Effekte ähnlich
denen der sechsten Ausführungsform
geliefert.
-
(Achte Ausführungsform)
-
Eine
achte Ausführungsform
wird nun mit Bezug auf 10 beschrieben. Bei den oben
genannten Ausführungsformen
hat das Tankelement 50 einen Durchgangsteil 51.
Jedoch kann das Tankelement 50 auch mehrere Durchgangsteile 51 haben. Beispielsweise
kann das Tankelement 50 zwei Durchgangsteile 51,
wie in 10 gezeigt, haben. Jeder Durchgangsteil 51 erstreckt
sich in Längsrichtung
des Sammlertanks 40. 10 zeigt
einen Querschnitt durch den Sammlertank 40 an einer Stelle entsprechend
dem Rohr 10.
-
Andere
Ausbildungen des Radiators 1 sind ähnlich der zweiten Ausführungsform.
Das Zwischenelement 70 hat die Ausnehmung auf der Fläche, die
dem Tankelement 50 gegenübersteht und definiert die Öffnung an
einer Stelle entsprechend den Basispunkten der Durchgangsteile 51.
Somit sind bei der achten Ausführungsform
die Effekte ähnlich
der zweiten Ausführungsform
gegeben. Weiterhin wird ein Querschnittsbereich der Durchgangsteile 51,
das heißt
ein Strömungsbereich
des Kühlmittels, ausreichend
aufrecht erhalten. Da der Druckverlust der Kühlmittelströmung in den Durchgangsteilen 51 reduziert
ist, wird der Wirkungsgrad des Wärmeaustausches
verbessert.
-
(Neunte Ausführungsform)
-
Eine
neunte Ausführungsform
wird nun mit Bezug auf die 11 bis 14 beschrieben.
Hier wird ein Wärmeaustauscher,
in dem Rohre in Reihen bezüglich
einer Strömungsrichtung
der Luft angeordnet sind, beispielsweise beschrieben.
-
11 zeigt
einen Verdampfer 2 für
eine Fahrzeugklimaanlage, die ähnlich
der Fahrzeugklimaanlage der ersten Ausführungsform ist. Der Verdampfer 2 sorgt
für den
Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlmittel
des Kühlmittelzyklus
der Fahrzeugklimaanlage und der Luft, wodurch das Kühlmittel
verdampft wird. Auch bei dieser Ausführungsform ist das Kühlmittel
Kohlendioxid beispielsweise.
-
Nach 11 entsprechen
die Pfeile oben und unten und rechts und links den Richtungen, gesehen
von der Frontseite des Fahrzeugs in einem auf dem Fahrzeug montierten
Zustand. Auch bezeichnet ein Pfeil A1 eine Strömungsrichtung der Luft. Hier sind
Teile mit ähnlichem
Aufbau wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen bezeichnet, und zwar
mit gleichen Bezugszahlen.
-
Wie
in 11 gezeigt, hat der Verdampfer 2 Rohre 10 und
Rippen 20. Die Rohre 10 und Rippen 20 sind
in Längsrichtung
der Sammlertanks 40 sowie in zwei Reihen in Strömungsrichtung
A1 der Luft ausgerichtet. Anders ausgedrückt, der Verdampfer 2 hat zwei
Kernteile 11. Im Fahrzeug strömt die Luft von der Frontseite
zur Heckseite. Der Verdampfer 2 ist so montiert, dass die
Kernteile 11 senkrecht zu der Luftströmungsrichtung A1 sich befinden.
-
Die
Sammlertanks 40 sind mit den Längsenden der Rohre 10 gekuppelt.
Jeder der Sammlertanks 40 verfügt über ein Tankelement 50,
ein Plattenelement 60 und ein Zwischenelement 70, ähnlich dem
Sammlertank 40 der ersten Ausführungsform. Der Sammlertank 40 erstreckt
sich in Rohrstapelrichtung (Links- und Rechtsrichtung in 11).
-
12 zeigt
eine schematische auseinandergezogene Darstellung des Sammlertanks 40 sowie
der Rohre 10. In 12 sind
Verbindungslöcher 72 des
Zwischenelements 70 in ähnlicher
Weise durch gestrichelte Linien wegen einer klareren Darstellung
angedeutet. 13A zeigt einen Querschnitt
durch den Sammlertank 40 an einem Ort entsprechend den
Rohren 10, und 13B zeigt
einen Querschnitt durch den Sammlertank 40 an einer Stelle
ohne die entsprechenden Rohre 10.
-
Das
Tankelement 50, das Plattenelement 60 und das
Zwischenelement 70 der neunten Ausführungsform sind im Allgemeinen ähnlich denen
der ersten Ausführungsform
bis auf die folgenden konstruktiven Ausbildungen. Beispielsweise
hat das Tankele ment 50 zwei Durchgangsteile 51,
um den Reihen der Rohre 10 zu entsprechen. Insbesondere erstrecken
sich die Durchgangs- oder Durchlassteile 51 in Rohrstapelrichtung
und sind parallel zueinander bezogen auf die Luftströmungsrichtung
A1.
-
Im
Folgenden wird der Durchgangsteil 51, der auf einer Anströmseite des
anderen Kanalteils 51 bezogen auf die Luftströmung A1
angeordnet ist, als anströmseitiger
Durchlassteil 51a bezeichnet. Der Durchgangsteil 51,
der auf einer Abströmseite
des anströmseitigen
Durchgangsteils 51 bezogen auf die Lufströmungsrichtung
A1 angeordnet ist, wird als abströmseitiger Durchlassteil 51b bezeichnet.
-
Das
Plattenelement 60 verfügt über Schlitze 61.
Die Schlitze 61 sind in zwei Reihen angeordnet, so dass
sie der Anordnung der Rohre 10 entsprechen. Auch das Zwischenelement 70 hat
die Vertiefungen 71 an Stellen, die den Basispunkten der
anströmseitigen
und abströmseitigen
Durchlassteile 51a, 51b entsprechen, so dass die Öffnungen
definiert werden. Die Ausnehmungen oder Vertiefungen 71 sind
nämlich
in vier Reihen bezogen auf die Luftströmungsrichtung A1 angeordnet.
Weiterhin sind die Verbindungslöcher 72 an
Stellen entsprechend den Schlitzen 61 des Plattenelements 60 vorgesehen. Auch
sind die Verbindungslöcher 72 in
zwei Reihen (anströmseitige
Reihe und abströmseitige
Reihe) bezogen auf die Luftströmungsrichtung
A1 angeordnet.
-
Das
Zwischenelement 70 eines der Sammlertanks 40 (beispielsweise
des oberen Sammlertanks 40 in 11) hat
Verbindungskanäle 75 an
bestimmten Orten. Beim Beispiel der 12 sind
die Verbindungskanäle 75 auf
dem rechten Bereich des Zwischenelements 70 ausgebildet.
Die Verbindungskanäle 75 sind
so angeordnet, dass sie die Verbindung zwischen den Verbindungslöchern 72 der
anströmseitigen
Reihe und den Verbindungslöchern 72 der
abströmseitigen
Reihe ermöglichen.
-
Die
Verbindungskanäle 75 werden
mit Bezug auf 14 beschrieben. 14 zeigt
einen Querschnitt durch den oberen Sammlertank 40, gelegt
an einem Ort entsprechend dem Verbindungskanal 75 und dem
Rohr 10. Wie in 14 gezeigt,
stehen die Rohre 10 der unterschiedlichen Reihen in Verbindung
miteinander über
den Verbindungskanal 75.
-
Auch
sind die Tankkappen 80 auf den rechten und linken Enden
der Sammlertanks 40 vorgesehen, um so die linken und rechten
Enden der Sammlertanks 40, gezeigt in 11,
abzudecken. Eine der Tankkappen 80 (beispielsweise die
rechte Tankkappe des oberen Sammlertanks 40 in 11)
ist mit einem ersten Verbinder 91 und einem zweiten Verbinder 92 versehen.
Der erste Verbinder 91 ist mit einem Kühlmitteleinführungsrohr
(nicht dargestellt) zum Einführen
des Kühlmittels
in den Verdampfer 2 versehen. Der zweite Verbinder 92 ist
mit einem Kühlmittelaustragsrohr
(nicht gezeigt) zum Austrag des Kühlmittels aus dem Verdampfer 2 versehen.
-
Insbesondere
steht der erste Verbinder 91 in Verbindung mit dem abströmseitigen
Durchlassteil 51b und der zweite Verbinder 92 in
Verbindung mit dem anströmseitigen
Durchlassteil 51a. Der erste Verbinder 91 und
der zweite Verbinder 92 stehen von einem Ende der Tankkappe 80 in
Längsrichtung
des Sammlertanks 40 vor.
-
Der über die
ersten und zweiten Verbinder 91, 92 verfügende Sammlertank 40 ist
mit Separatoren 42 versehen. Die Separatoren 42 teilen
die anströmseitigen
und abströmseitigen
Durchlassteile 51a, 51b in linke und rechte Räume jeweils.
Daher steht der ersten Verbinder 91 in Verbindung mit dem rechten
Raum des abströmseitigen
Durchgangsteils 51b. Der zweite Verbinder 92 steht
in Verbindung mit dem rechten Raum des anströmseitigen Durchgangsteils 51a.
Auch sind die Verbindungskanäle 75 so
angeordnet, dass sie die Verbindung zwischen dem linken Raum des
abströmseitigen
Durchlasses 51b und dem linken Raum des anströmseitigen Durchlasses 51a ermöglichen.
-
Der
Verdampfer 2 verfügt
weiter über
Seitenplatten 30 zur Verstärkung der Kernteile 11.
Die Seitenplatten 30 sind an Enden des Stapels von Rohren 10 und
Rippen 20 angeordnet und erstrecken sich parallel zu den
Rohren 10. Ähnlich
dem Radiator 1 der ersten Ausführungsform sind die Komponenten des
Verdampfers 3 aus Aluminiumlegierung hergestellt und deren
Oberflächen
sind mit einem Hartlötmaterial überzogen.
Somit werden die Komponenten integral durch Hartlöten verbunden
oder vereinigt.
-
Beim
Verdampfer 2 strömt
das Kühlmittel
wie durch die Pfeile Ra bis Ri gezeigt. Zunächst wird das Kühlmittel,
das aus dem Expansionsventil (nicht dargestellt) ausgetragen wurde,
in den rechten Raum des abströmseitigen
Durchlassteils 51b durch den ersten Verbinder 91,
wie der Pfeil Ra erkennen lässt, eingeführt. Das
Kühlmittel
geht durch die Rohre 10, die auf der rechten Seite des
Separators 42 angeordnet sind und in die abströmseitige
Reihe in Richtung nach unten und strömt in den abströmseitigen
Durchlassteil 51b des anderen Sammlertanks 50 (unterer Sammlertank 40 in 11),
wie durch den Pfeil Rb gezeigt.
-
Im
abströmseitigen
Durchlassteil 51b des unteren Sammlertanks 40 strömt das Kühlmittel
in einer Richtung nach links, wie durch den Pfeil Rc gezeigt. Dann
tritt das Kühlmittel
durch die Rohre 10, die auf der linken Seite des Separators 42 angeordnet
sind und in die abströmseitige
Reihe in einer Richtung nach oben und strömt in den linken Raum des abströmseitigen
Kanals 51b des oberen Sammlertanks 40, wie durch
den Pfeil Rd gezeigt.
-
Im
oberen Sammlertank 40 strömt das Kühlmittel in den linken Raum
des aufströmseitigen Durchgangsteils 51a vom
linken Raum des abströmseitigen
Durchgangsteils 51b durch die Verbindungskanäle 75,
wie durch den Pfeil Re gezeigt. Dann geht das Kühlmittel durch die Rohre 10,
die auf der linken Seite des Separators 42 angeordnet sind,
und in die aufströmseitige
Reihe in abströmseitiger
Richtung und strömt
in den aufströmseitigen
Teil 51a des unteren Sammlertanks 40, wie durch
den Pfeil Rf gezeigt.
-
Im
aufströmseitigen
Durchgangsteil 51a des unteren Sammlertanks 40 strömt das Kühlmittel
in einer Richtung nach rechts, wie durch den Pfeil Rg gezeigt. Dann
tritt das Kühlmittel
durch die Rohre 10, die auf der rechten Seite des Separators 42 und
in der aufströmseitigen
Reihe angeordnet sind, in Richtung nach oben und strömt in den
rechten Raum des aufströmseitigen
Durchgangsteils 51 des oberen Sammlertanks 40,
wie durch den Pfeil Rh gezeigt.
-
Hernach
wird das Kühlmittel
aus dem rechten Raum des aufströmseitigen
Durchgangsteils 51a durch den zweiten Verbinder 92,
wie durch den Pfeil Ri gezeigt, ausgetragen. Das vom Verdampfer 2 ausgetragene
Kühlmittel
wird beispielsweise in einen Sammler (accumulator) eingeführt, der
auf einer Saugseite eines (nicht dargestellten) Kompressors des
Kühlzyklus
angeordnet ist. Das Kühlmittel
nimmt Wärme
aus der Luft auf, während
es durch die Rohre 10 geht und verdampft dadurch.
-
Im
Kühlkreislauf
wird, wenn das Expansionsventil eine Abnormalität oder einen Schaden hat, das in
den Verdampfer 2 einzuführende
Kühlmittel über einen
hohen Druck verfügen.
Beachtet man diese Situation, dann müssen selbst die Sammlertanks 40 des
Verdampfers 2 einen vorbestimmten Druckwiderstand haben.
-
Bei
dieser Ausführungsform
hat das Zwischenelement 70 Vertiefungen oder Ausnehmungen 71 auf
seiner dem Tankelement 50 gegenüberstehenden Fläche und
an Stellen entsprechend den Basispunkten des aufströmseitigen
und abströmseitigen
Durchgangsteils 51a, 51b. Das Zwischenelement 70 definiert
nämlich
die Öffnungen
an Stellen, die den Basispunkten der aufströmseitigen und abströmseitigen
Durchgangsteile 51a, 51b gegenüberstehen. Selbst wenn daher
das Tankelement 50 durchhängende oder gescherte Teile
an den Basispunkten der aufströmseitigen
und abströmseitigen Durchgangsteile 51a, 51b hat,
werden die sehr kleinen Zwischenräume, die im Allgemeinen die
Spannung aufgrund des Kühlmittels
in konzentrierter Weise aufnehmen, nicht zwischen den durchhängenden oder
gescherten Teilen des Tankelements 50 und des Zwischenelements 70 geformt.
-
Somit
wird, selbst wenn die Sammlertanks 40 Druck aufgrund des
Kühlmittels
erhalten, bei den Sammlertanks 40 die Beständigkeit
gegen den Kühlmitteldruck
aufrecht erhalten. Somit wird die Festigkeit der Sammlertanks 40 gegen
Druck verbessert.
-
Im
Verdampfer 2 dieser Ausführungsform sind die Rohre 10 in
einer Mehrzahl von Reihen bezogen auf die Luftströmungsrichtung
A1 angeordnet. Daher sind die Kernteile 11 in Reihen bezogen
auf die Luftströmung
angeordnet. Das Kühlmittel
kann also in effektiver Weise durch den aufströmseitigen Kernteil 11 und
den abströmseitigen
Kernteil 11 verdampft werden. Im Ergebnis wird der Wirkungsgrad des
Wärmeaustausches
des Verdampfers 2 verbessert.
-
Auch
hat das Zwischenelement 70 die Verbindungskanäle 75,
um die Verbindung zwischen den in verschiedenen Reihen angeordneten
Rohren 10 zu ermöglichen.
Daher sind Elemente wie Rohre, die die Verbindung zwischen den in
unterschiedlichen Reihen angeordneten Rohren ermöglichen, nicht zusätzlich notwendig.
Der Wärmeaustauscher
mit der Vielzahl von Rohrteilen 11 lässt sich also leicht herstellen,
ohne dessen Größe und Herstellungskosten zu
erhöhen.
-
(Zehnte Ausführungsform)
-
Eine
zehnte Ausführungsform
soll nun mit Bezug auf 15 beschrieben werden. Bei dieser Ausführungsform
hat der Verdampfer 2 einen Aufbau ähnlich der neunten Ausführungsform,
hat jedoch eine Durchgangsbohrung 43 auf dem Sammlertank 40.
Die Durchgangsbohrung 43 geht durch den Sammlertank 50,
das Plattenelement 60 und das Zwischenelement 70. 15 zeigt
einen Querschnitt des Sammlertanks 40, der an einer Stelle
entsprechend dem Durchgangsloch 43 gelegt wurde.
-
Das
Durchgangsloch bzw. die Durchgangsbohrung 43 ist geformt
zwischen dem aufströmseitigen
Durchgangsteil 51a und dem abströmseitigen Durchgangsteil 51b und
tritt koaxial durch das Sammlerelement 50, das Plattenelement 60 und
das Zwischenelement 70. Die Gestalt des Durchgangslochs 43 ist
nicht besonders begrenzt. Die Durchgangslöcher 43 können eine
kreisförmige
oder polygonale Gestalt haben.
-
Auch
bei dieser Ausführungsform
sind die Effekte ähnlich
wie bei der neunten Ausführungsform. Zusätzlich werden
Kondensationen und dergleichen, die sich zwischen den Reihen von
Rohren 10 sammeln, leicht über die Durchgangsbohrung 43 abgeleitet.
-
(Elfte Ausführungsform)
-
Eine
elfte Ausführungsform
soll nun mit Bezug auf 16 beschrieben werden. Bei dieser
Ausführungsform
hat der Verdampfer 2 einen Aufbau ähnlich der neunten Ausführungsform,
besitzt aber ein vorläufiges
Fixierloch 54 auf dem Tank- oder Sammlerelement 50 und
Nagelteile (nail portions) 65, 76 auf dem Plattenelement 60 und
dem Zwischenelement 70. Hier bilden die Nagelteile 65, 76 vorläufige Fixierteile. 16 zeigt
einen Querschnitt des Sammlertanks 40, definiert an einer
Stelle, die dem vorläufigen
Fixierloch 54 und den Nagelteilen 65, 76 entspricht.
-
Wie
in 16 gezeigt, passieren die Nagelteile 65, 76 durch
das Durchgangsloch 54 und sind über eine Außenfläche des Sammlerelements 50 gefalzt.
Hierdurch werden das Plattenelement 60 und das Zwischenelement 70 vorläufig am
Sammlerelement 50 fixiert. Auch bei dieser Ausführungsform sind
die Effekte ähnlich
der neunten Ausführungsform.
Zusätzlich
werden der Sammlertank 50, das Plattenelement 60 und
das Zwischenelement 70 in einem Zustand hartgelötet, indem
sie vorher durch die Nagelteile 65, 76 fixiert
waren. Somit wird die Produktivität des Verdampfers 2 verbessert.
-
Hier
sind das Durchgangsloch 54 und die Nagelteile 65, 76 als
vorläufige
Fixierteile nicht auf die dargestellten Kombinationen begrenzt.
Stattdessen kann wenigstens eines aus (der Gruppe) Tankelement 50,
Plattenelement 60 und Zwischenelement 70 den vorläufigen Fixierteil
haben, um vorläufig
an wenigstens einen anderen (aus der Gruppe) Tankelement 50,
Plattenelement 60 und Zwischenelement 70 fixiert
zu werden. Auch in diesem Fall werden die ähnlichen Effekte zur Verfügung gestellt.
-
(Andere Ausführungsformen)
-
Die
beispielsweisen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wurden vorstehend beschrieben. Jedoch
ist die Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen
begrenzt, lässt
sich vielmehr in anderer Weise implementieren, ohne vom Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen. Auch lassen sich die oben genannten Ausführungsformen
in verschiedenster Weise kombinieren. Weiterhin lassen sich die
oben genannten Ausführungsformen
wie folgt modifizieren.
-
Bei
diesen oben genannten Ausführungsformen
werden die Durchgangsteile 51, 51a, 51b des Tankelements 50 und
die Kupplungsteile 62 des Plattenelements 60 als „Expansionen" bzw. Expansionsteile
geformt, die sich von den jeweiligen den Flächen des Zwischenelements 70, 70a gegenüberstehenden Basiswandungen
erweitern. Jedoch sind die Erweiterungen nicht auf das oben genannte
Beispiel begrenzt. Beispielsweise, selbst wenn bei einem Teil um
ein Loch mit einem Schnittgrad bzw. einer Werkstückkante (burred hole) und mit
einem Flanschteil zum Kuppeln mit den Rohren, wenn ein durchhängender
Teil oder ein abgescherter Teil an seinem Basispunkt gebildet wird,
entspricht der Teil der Expansion. In einem Fall daher, dass die Öffnungen
auf dem Zwischenelement an einem Ort entsprechend den Basispunkten
des Lochs mit Werkstückkante bzw.
Schnittgrad geformt werden, sind die Effekte ähnlich denen der oben beschriebenen
Ausführungsformen.
-
Bei
den oben beschriebenen Ausführungsformen
sind die Expansionen bzw. Expansionsteile (exansions) 51, 62 beispielsweise
durch Pressen geformt. Jedoch sind die Expansionen 51, 62 nicht
auf Teile, die durch Pressen geformt werden, begrenzt. Wenn beispielsweise
der Durchgangsteil 51 des Tankelements 50 durch
Biegen und dergleichen geformt wird, können die durchhängenden
oder gescherten Teile an den Basispunkten des Durchgangs- oder Durchlassteils 51 gebildet
werden. In einem solchen Fall daher werden die Öffnungen definiert durch das
Zwischenelement 70, 70a an Orten entsprechend
den durchhängenden
oder abgescherten Teilen.
-
Der
Radiator 1 und der Verdampfer 2 sind nicht auf
die Wärmeaustauscher
für Fahrzeugklimaanlagen
beschränkt,
die nach dem überkritischen Kühlkreislauf
konstruiert sind, vielmehr kann es sich um andere Wärmeaustauscher,
beispielsweise für eine
Klimaanlage, handeln, die bei unterkritischem Kühlkreislauf arbeiten oder sogar
als ein Wärmeaustauscher
(Radiator) ausgebildet sein, der zum Kühlen eines Fahrzeugmotors verwendet
wird. Weiterhin ist die Verwendung der Wärmeaustauscher 1, 2 im Fahrzeug
nicht begrenzt, die Wärmeaustauscher 1, 2 können irgend
welche anderen Wärmeaustauscher für irgend
welche anderen Zwecke sein.