DE102007058781A1

DE102007058781A1 - Wärmetauscher und Verfahren der Herstellung desselben

Info

Publication number: DE102007058781A1
Application number: DE200710058781
Authority: DE
Inventors: Mitsugu Kariya Nakamura; Kouichi Kariya Oda; Terumi Telford Nishida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-12-06
Publication date: 2008-06-19
Also published as: JP4760693B2; JP2008145021A

Abstract

Ein Wärmetauscher enthält eine Mehrzahl von geschichteten Rohren (22), eine Seitenplatte (23), die auf einer Außenseite der Mehrzahl von Rohren (22) angeordnet ist, einen rohrförmigen Tankkörper (33), der an die Mehrzahl von Rohren (22) gekoppelt ist, ein Verbindungsrohr (40), das an ein Ende des rohrförmigen Tankkörpers (33) gekoppelt ist. Das Verbindungsrohr (40) enthält einen Verbindungsteil (41), der an das Ende des rohrförmigen Tankkörpers (33) angefügt ist. Der Verbindungsteil (41) enthält einen Eingriffsabschnitt (41e, 42), der mit der Seitenplatte (23) im Eingriff steht.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2001-215095 offenbart einen Wärmetauscher für eine Fahrzeug-Luft-Klimaanlage, welcher beispielsweise als ein Heizkern verwendet wird. Der Wärmetauscher enthält einen Kernteil und ein Paar von Tanks, die an gegenüberliegenden Enden des Kernteils angekoppelt sind. Jeder der Tanks enthält einen rohrförmigen Tankkörper und ein Verbindungsrohr. Der rohrförmige Tankkörper wird durch Verbinden einer Kapsel bzw. eines Deckels und eines Metallblechs aufgebaut. Das Verbindungsrohr ist dahingehend angeschlossen, ein Ende des rohrförmigen Tankkörpers zu bedecken. Das Verbindungsrohr ist geeignet, an ein Rohrelement eines Fahrzeugs zum Einleiten oder Abgeben eines inneren Fluids in oder aus dem Wärmetauscher angekoppelt zu werden.
Das Ende des rohrförmigen Tankkörpers weist eine Verbindungswand auf, die mit einem Verbindungsteil des Verbindungsrohrs verbunden ist. Die Verbindungswand ist mit halbkugelförmigen Ausnehmungen ausgebildet. Der Verbindungsteil des Verbindungsrohrs ist mit Vorsprüngen entsprechend den Ausnehmungen der Verbindungswand ausgebildet. Der rohrförmige Tankkörper und das Verbindungsrohr werden vorbereitend aneinander durch Eingriff der Vorsprünge in die Ausnehmungen vor dem Verlöten fixiert.
In dem offenbarten Aufbau ist es, wenn die größenmäßige Genauigkeit zwischen den Ausnehmungen und den Vorsprüngen gering ist, schwierig, das Verbindungsrohr mit dem rohrförmigen Tankkörper ordnungsgemäß zu verlöten. Wenn zum Beispiel die Ausnehmungen größer als nötig ausgebildet werden, wird das Verbindungsrohr unbeständig bzw. wackelig an dem rohrförmigen Tankkörper fixiert. Wenn das Verbindungsrohr und der Teil des rohrförmigen Körpers in einem solchen unbeständig fixierten Zustand erhitzt werden, wird der Fixierungszustand schlechter, da Schichten von Lötmaterialien, die auf Kontaktoberflächen des rohrförmigen Tankkörpers und des Verbindungsrohrs ausgebildet werden, geschmolzen werden. Demzufolge wird das Verbindungsrohr mit dem rohrförmigen Tankkörper in einer versetzten Stellung verlötet. Zum Beispiel wird das Verbindungsrohr derart versetzt, dass eine Achse des Verbindungsrohrs relativ zu einer Längsachse des rohrförmigen Tankkörpers versetzt wird. Eine solche Versetzung des Verbindungsrohrs beeinflusst bzw. bewirkt eine Versetzung des Rohrelements, das an das Rohrelement gekoppelt wird. Insbesondere wird, wenn das Rohrelement relativ lang ist, ein Ende des Rohrelements, das dem Verbindungsrohr gegenüberliegt, erheblich gegenüber vorbestimmten Position versetzt.
Die Versetzung des Verbindungsrohrs relativ zu dem rohrförmigen Tankkörper kann durch Vergrößern eines Verbindungsbereichs zwischen dem Verbindungsrohr und dem rohrförmigen Tankkörper über einen Umfang des rohrförmigen Tankkörpers reduziert werden. Jedoch führt die Vergrößerung des Verbindungsbereichs zu einer Vergrößerung der Länge des Tanks. Demzufolge erhöht sich die Größe des Wärmetauschers.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf den vorstehenden Gegenstand gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Wärmetauscher bereitzustellen, in welchem ein Verbindungsrohr ordnungsgemäß positioniert wird und welcher in der Lage ist, eine Gesamtgröße zu reduzieren, und ein Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, das in der Lage ist, ein Verbindungsrohr relativ zu einem rohrförmigen Tankkörper ordnungsgemäß zu positionieren.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Wärmetauscher eine Mehrzahl von Rohren, die in einer Richtung geschichtet sind, eine Seitenplatte, die auf einer Außenseite der mehreren Rohre bezüglich der Richtung angeordnet sind, einen rohrförmigen Tankkörper, der an die mehreren Rohre gekoppelt ist, und ein Verbindungsrohr, das an einem Ende des rohrförmigen Tankkörpers angeordnet ist. Das Verbindungsrohr weist ein Anschlussteil auf, das mit dem Ende des rohrförmigen Tankkörpers verbunden ist. Das Anschlussteil enthält einen Eingriffsabschnitt, der mit der Seitenplatte in Eingriff steht.
Gemäß einem Aspekt eines Verfahrens zur Herstellung eines Wärmetauschers wird ein Plattenendabschnitt einer Seitenplatte in eine Eingriffsöffnung eines rohrförmigen Tankkörpers eingesetzt ist, und ein Verbindungsrohr wird an ein Ende des rohrförmigen Tankkörpers fixiert, so dass ein Verbindungsteil das Ende des rohrförmigen Tankkörpers bedeckt. Wenn das Verbindungsrohr an dem Ende des rohrförmigen Tankkörpers fixiert wird, wird ein Eingriffsteil des Verbindungsrohrs mit dem Plattenendabschnitt der Seitenplatte in Eingriff gebracht. Die Rohre, die Seitenplatte, der rohrförmige Tankkörper und das Verbindungsrohr werden integral in einem Zustand verlötet, in welchem das Verbindungsrohr mit der Seitenplatte im Eingriff steht.
Insbesondere wird das Verbindungsrohr vorbereitend an der Seitenplatte durch den Eingriffsabschnitt während des Zusammenbaus des Wärmetauschers fixiert. Daher wird das Verbindungsrohr ordnungsgemäß positioniert. Da das Verbindungsrohr vorbereitend an der Seitenplatte fixiert wird, ist es nicht nötig, einen Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungsrohr und dem rohrförmigen Tankkörper zu erhöhen. Daher wird die Größe des Wärmetauschers nicht erhöht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausgeführt wird, in welchem gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet werden und wobei:
1 eine Perspektivansicht eines Wärmetauschers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Explosionsansicht eines Teils des Wärmetauschers gemäß der Ausführungsform ist;
3 eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Eingriffsstruktur eines Verbindungsrohrs und einer Seitenplatte des Wärmetauschers gemäß der Erfindung ist;
4 eine vergrößerte Ansicht eines Teils ist, welcher durch einen Pfeil A in 3 angezeigt ist;
5 eine Querschnittsansicht des Wärmetauschers ist, welche entlang einer Linie V-V in 3 genommen ist, gemäß der Ausführungsform; und
6 eine Querschnittsansicht eines Wärmetauschers als ein Vergleichsbeispiel ist.
Exemplarische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Bezugnehmend auf 1 bis 6 ist ein Wärmetauscher 1 beispielsweise ein Heizkern für eine Fahrzeug-Luft-Klimaanlage. Der Heizkern 1 enthält allgemein einen Kernabschnitt 20 und ein Paar von Tanks 30 an Enden des Kernabschnitts 20. Der Kernabschnitt 20 führt hauptsächlich Wärmetausch zwischen einem inneren Fluid, wie einem Motorkühlmittel, und einem externen Fluid, wie Luft, die für einen Luftklimatisierungsvorgang verwendet wird, durch.
Der Kernabschnitt 20 enthält Welllamellen 21 und flache Rohre 22, welche darin innere Fluiddurchtritte bzw. -kanäle begrenzen, um dem inneren Fluid ein Strömen zu ermöglichen. Die flachen Rohre 22 und die Lamellen 21 sind abwechselnd in einer Längsrichtung des Tanks 30 geschichtet, wie in einer Aufwärts- und Abwärtsrichtung in 1 gezeigt. Die Lamellen 21 stehen mit den Rohren 22 in thermischer Verbindung.
Der Heizkern 21 enthält ferner ein Paar von Seitenplatten 23, 24 an Enden des Kernabschnitts 20 als Verstärkungselemente zum Verstärken des Kernabschnitts 20. Die Seitenplatten 23, 24 sind im Wesentlichen parallel zu den flachen Rohren 22 angeordnet. Die Seitenplatte 23, welche entlang eines oberen Endes des Kernabschnitts 20 in 1 angeordnet ist, enthält einen flachen Wandabschnitt 23a und Flanschabschnitte 23b, wie in 2 gezeigt ist. Die Flanschabschnitte 23b erstrecken sich von gegenüberliegenden Längskanten des flachen Wandabschnitts 23a in einer Richtung entgegengesetzt zu der des Kernabschnitts 20, wobei die Längskanten parallel zu einer Längsachse des flachen Wandabschnitts 23a sind. Somit weist die Seitenplatte 23 einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt in einer Ebene auf, die in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse des flachen Wandabschnitts 23a festgelegt ist.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Seitenplatte 23 Plattenendabschnitte 25 als Eingriffsabschnitte auf, die sich von Enden des flachen Wandabschnitts 23a in einer Längsrichtung des flachen Wandabschnitts 23a erstrecken. Mit anderen Worten, ragen Enden 25 des flachen Wandabschnitts 23a von Enden der Flanschabschnitte 23b in der Längsrichtung heraus, um an die rohrförmigen Tankkörper 33 der Tanks 30 gekoppelt zu werden bzw. zu sein.
Kanten jedes Plattenendabschnitts 25 bezüglich einer Breitenrichtung der Seitenplatte 23 bilden Eingriffsoberflächen 26, 27, wobei die Breitenrichtung der Seitenplatte 23 senkrecht zu der Längsachse des flachen Wandabschnitts 23a ist. Das heißt, Abschnitte der Längskanten des flachen Wandabschnitts 23a, welche von den Flanschabschnitten 23b herausragen, bilden Eingriffsoberflächen 26, 27, um mit einem Verbindungsrohr 40 in Eingriff gebracht zu werden, welches an die rohrförmigen Tankkörper 33 gekoppelt ist.
Die Eingriffsoberflächen 26, 27 sind bezüglich einer Dickenrichtung der Seitenplatte 23 abgerundet, wobei die Dickenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung und der Breitenrichtung der Seitenplatte 23 ist. Die Eingriffsoberflächen 26, 27 sind beispielsweise durch Abkanten von Eckenkanten des Plattenendabschnitts 25 ausgebildet. Die Seitenplatte 24, welche entlang einem unteren Ende des Kernabschnitts 20 in 1 angeordnet ist, weist eine ähnliche Form wie die Seitenplatte 23 auf.
Die Tanks 30 sind an Enden der Rohre 22 angeschlossen. Jeder der Tanks 30 enthält einen rohrförmigen Tankkörper 33. Der rohrförmige Tankkörper 33 ist aus einem Metallblechelement 31 und einer Kapsel bzw. einem Deckel 32 aufgebaut. Sowohl das Metallblechelement 31 als auch die Kapsel bzw. der Deckel 32 weisen einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt auf. Das Metallblechelement 31 und die Kapsel bzw. der Deckel 32 sind miteinander derart verbunden, dass Öffnungen davon gegenüberliegen. Somit weist der rohrförmige Tankkörper 33 eine beispielsweise im Wesentlichen vierseitige Rohrform auf.
Das Metallblechelement 31 ist mit ersten Eingriffslöchern(-öffnungen) 34 auf einer Wand 33a ausgebildet, die auf den Kernabschnitt 20 weist, um die Eingriffsabschnitte 25 der Seitenplatten 23, 24 aufzunehmen. Ferner ist das Metallblechelement 31 mit zweiten Eingriffslöchern(-öffnungen) 35 auf der Wand 33a zur Aufnahme der Enden der Rohre 22 ausgebildet. Die zweiten Eingriffslöcher 35 sind im Wesentlichen parallel zu den ersten Eingriffslöchern 34 ausgebildet und sind in der Längsrichtung des Tanks 33 in vorbestimmten Abständen ausgerichtet. Die Enden der Rohre 22 sind in die zweiten Eingriffslöcher 35 eingesetzt, so dass die Rohre 22 in kommunizierender Verbindung mit dem rohrförmigen Tankkörper 33 stehen.
Das Verbindungsrohr 40 ist an eines der Enden des rohrförmigen Tankkörpers 33 gekoppelt, wie an einem oberen Ende in 2. Das Ende des rohrförmigen Tankkörpers 33 ist offen und das Verbindungsrohr 40 ist dahingehend gekoppelt, allgemein das offene Ende des rohrförmigen Tankkörpers 33 zu bedecken. Das Verbindungsrohr 40 enthält einen Kappenabschnitt 45, der an dem offenen Ende des rohrförmigen Tankkörpers 33 angefügt ist, und einen Rohrabschnitt 44, der relativ kurz ist und in der Lage ist, an ein Rohrelement (externes bzw. äusseres Rohrelement) eines Fahrzeugs angekoppelt zu werden, wie einem Rohrelement eines Motorkühlkreislaufs, welches im allgemeinen lang ist. Der Rohrabschnitt 44 erstreckt von dem Kappenabschnitt 45.
Der Kappenabschnitt 45 bedeckt oder umschließt allgemein das obere Ende des rohrförmigen Tankkörpers 33. Der Kappenabschnitt 45 enthält einen Verbindungsteil 41, der eine an eine äußere Oberfläche des Endes des rohrförmigen Tankkörpers 33 angefügte innere Oberfläche aufweist. Eine Wand 41d des Verbindungsteils 41, welche auf den Kernabschnitt 20 weist, ist mit einem Ausnehmungsabschnitt 41e als ein Eingriffsabschnitt ausgebildet. Der Eingriffsabschnitt 41e umschließt allgemein die Seitenplatte 23, so wie der Plattenendabschnitt 25, von drei Seiten.
Insbesondere enthält der Ausnehmungsabschnitt 41e eine Verbindungsoberfläche 41a, die an eine obere Oberfläche des Plattenendabschnitts 25 der Seitenplatte 23 angefügt ist, eine Endoberfläche 41b, welche der Eingriffsoberfläche 26 des Plattenendabschnitts 25 gegenüberliegt, und eine zweite Endoberfläche 41c, die der Eingriffsoberfläche 27 des Plattenendabschnitts 25 gegenüberliegt. Die erste Endoberfläche 41b und die zweite Endoberfläche 41c liegen über eine Öffnung im Wesentlichen parallel zueinander und sind im Wesentlichen senkrecht zu der Verbindungsoberfläche 41a.
Wie in 2 gezeigt ist, ist wegen des Ausnehmungsabschnitts 41e eine Größe H1 der Wand 41d bezüglich der Längsrichtung des Tanks 30 kleiner als eine Größe H2 einer verbleibenden Wand bzw. eines verbleibenden Wandteils des Verbin dungsteils 41 außerhalb der Wand 41d. Die Größe H2 ist derart gewählt, dass die verbleibende Wand des Verbindungsteils 41 außerhalb der Wand 41e einen hinreichend großen Bereich zur Verbindung mit dem rohrförmigen Tankkörper 33 aufrechterhält bzw. einhält.
Der Verbindungsteil 41 enthält ein Paar von Eingriffsvorsprüngen 42, 43 zum Eingriff in die Eingriffsoberflächen 26, 27 der Seitenplatte 23. Die Eingriffsvorsprünge 42, 43 sind beispielsweise in der Form von Greifern ausgebildet.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ragt der Eingriffsvorsprung 42 von der ersten Endoberfläche 41b zu der zweiten Endoberfläche 41c. Der Eingriffsvorsprung 43 ragt von der zweiten Endoberfläche 41c zu der ersten Endoberfläche 41b. Mit anderen Worten ragen die Eingriffsvorsprünge 42, 43 zu der Öffnung des Ausnehmungsabschnitts 41e. Jeder der Eingriffsvorsprünge 42, 43 weist die gleiche Dicke wie die Wand 41b auf und ist integral bzw. einstückig in dem Verbindungsteil 41, etwa durch Pressen und Stanzen, ausgebildet.
Das andere Ende des rohrförmigen Tankkörpers 33, wie ein unteres Ende in 1, ist durch eine Seitenkappe 55 bedeckt.
Das Verbindungsrohr 40 steht mit der Seitenplatte 23 in Eingriff, wie in 3 und 4 gezeigt ist. 3 zeigt den Tank 30 und die Seitenplatte 23, wenn diese entlang der Längsrichtung der Seitenplatte 23 betrachtet werden. In 3 ist der Kernabschnitt 20 zur einfacheren Darstellung nicht dargestellt. In 4 zeigt eine gestrichelte Linie 42d eine ursprüngliche Form eines Endes 42c des Eingriffsvorsprungs 42, bevor der Eingriffsvorsprung 42 mit der Eingriffsoberfläche 26 in Eingriff gebracht wird.
Da die Eingriffsvorsprünge 42, 43 symmetrische Form bezüglich einer Achse des Verbindungsrohrs 40 aufweisen, wird der Aufbau des Eingriffsabschnitts 42 im Detail nachfolgend als ein Beispiel beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, weist der Eingriffsvorsprung 42 beispielsweise die Form eines im Querschnitt rechtwinkligen gleichschenkligen Dreiecks auf. Mit anderen Worten, läuft der Eingriffsabschnitt 42 zu seinem Ende 42d spitz zu. Insbesondere enthält der Eingriffsvorsprung 42 eine innere Oberfläche 42a, die in den Ausnehmungsabschnitt 41e weist, und eine äußere Oberfläche 42b.
Die innere Oberfläche 42a ist im Wesentlichen parallel zu der Verbindungsoberfläche 41a des Verbindungsteils 41 mit einem vorbestimmten Abstand G1. Die innere Oberfläche 42a ist im Wesentlichen senkrecht zu der ersten und der zweiten Endoberfläche 41b, 41c.
Die äußere Oberfläche 42b ist mit einem vorbestimmten Winkel θ1 bezüglich der inneren Oberfläche 42a geneigt. Die äußere Oberfläche 42b ist bezüglich der Längsrichtung des rohrförmigen Tankkörpers 33 geneigt. Somit dient die äußere Oberfläche 42b als eine Führungsoberfläche zum Führen des Verbindungsrohrs 40 in einer Richtung parallel zu einer gegenüberliegenden Richtung des Ausnehmungsabschnitts 41e und der Seitenplatte 23. Der vorbestimmte Winkel θ1 ist beispielsweise 45 Grad.
Eine Größe H3 des Eingriffsvorsprungs 42 von der ersten Endoberfläche 41b zu dem Ende 42d vor dem Eingriff in die Eingriffsoberfläche 26 ist beispielsweise 0,7 mm.
Eine Dicke T1 der Seitenplatte 23, wie eine Dicke des Plattenendabschnitts 25, ist beispielsweise 1,3 mm. Der Plattenendabschnitt 25 weist an einem mittleren Abschnitt bezüglich der Dickenrichtung eine maximale Breite auf. Das heißt, der Plattenendabschnitt 25 weist die maximale Breite an einer Position bzw. einer Lage entsprechend einer Mittenlinie L1 in 4 auf. Der Abstand G1 zwischen der Verbindungsoberfläche 41a und der inneren Oberfläche 42a ist dahingehend gewählt, dass der Eingriffsvorsprung 42 mit einem unteren Abschnitt des Plattenendabschnitts 25 in Eingriff tritt, wobei der untere Abschnitt niedriger als die Mittellinie L1 ist. Das heißt, der Abstand G1 ist beispielsweise größer als eine Hälfte der Dicke T1 des Plattenendabschnitts 25 und kleiner als die Dicke T1 des Plattenendabschnitts 25. Der Abstand G1 ist beispielsweise 1,05 mm.
Ferner ist ein Abstand G2 zwischen dem Ende 42d des Eingriffsvorsprungs 42 und einem Ende des Eingriffsvorsprungs 43, bevor die Eingriffsvorsprünge 42, 43 mit dem Plattenendabschnitt 25 der Seitenplatte 23 in Eingriff gebracht werden, kleiner als die maximale Breite des Plattenendabschnitts 25, und zwar um das Zweifache einer Klemmsitzbreite (Klemmsitzrand) W1 jedes Eingriffsvorsprungs 42, 43. Die Klemmsitzbreite W1 ist beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 0,2 mm. Der Abstand G2 ist beispielsweise 26,6 mm.
Wenn der Heizkern 1 zusammengebaut wird, wird das Verbindungsrohr 40 an dem rohrförmigen Tankkörper 33 befestigt, nachdem der Plattenendabschnitt 25 der Seitenplatte 23 in das erste Eingriffsloch 34 des rohrförmigen Tankkörpers 33 eingesetzt wird. In diesem Fall wird beispielsweise das Verbindungsrohr 40 zuerst auf das Ende des rohrförmigen Tankkörpers 33 platziert und ausserdem mit der Seitenplatte 23 in Klemmsitz gebracht, so dass die Eingriffsvorsprünge 42, 43 des Verbindungsrohrs 40 mit den Eingriffsoberflächen 26, 27 der Seitenplatte 23 in Eingriff gebracht werden.
Wenn das Verbindungsrohr 40 an der Seitenplatte 23 in Klemmsitz gebracht wird, berührt die Eingriffsoberfläche 26 der Seitenplatte 23 die Außenoberfläche 42b des Eingriffsvorsprungs 42 und wird dann entlang der Öffnung des Ausnehmungsabschnitts 41e entlang der Außenoberfläche 42b geführt. Dabei wird das Ende 42d des Eingriffsvorsprungs 42 allmählich durch die Eingriffsoberfläche 26 deformiert, und somit in einer Richtung entgegengesetzt einer Klemmpassungsrichtung des Verbindungsrohrs 40 gebogen.
Ähnlich bzw. ebenso berührt die Eingriffsoberfläche 27 der Seitenplatte 23 die Außenoberfläche des Eingriffsvorsprungs 43 und wird dann in die Öffnung des Ausnehmungsabschnitts 41e entlang der Außenoberfläche des Eingriffsabschnitts 43 geführt. Dabei wird das Ende des Eingriffsabschnitts 43 allmählich durch die Ein griffsoberfläche 27 deformiert, und somit in einer Richtung entgegengesetzt der Klemmpassungsrichtung des Verbindungsrohrs 40 gebogen.
Demzufolge wird die Verbindungsoberfläche 41a des Verbindungsteils 41 in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Plattenendabschnitts 25 gebracht, und die Eingriffsvorsprünge 42, 43 werden mit den unteren Abschnitten der Eingriffsoberfläche 26, 27 in Eingriff gebracht, wobei die unteren Abschnitte der Verbindungsoberfläche 41a bezüglich des Mittenabschnitts des Plattenendabschnitts 25 gegenüberliegen, an welchem die Breite des Plattenendabschnitts 25 maximal ist.
Demgemäß wird das Verbindungsrohr 40 stabil an der Seitenplatte 23 fixiert. Anschließend werden andere Komponententeile angebaut, und der zusammengebaute Körper wird in einem Ofen zum Löten erhitzt. Das heißt, das Verbindungsrohr 40 wird mit der Seitenplatte 23 vor dem Löten in Eingriff gebracht.
5 zeigt den Heizkern 1 der vorliegenden Ausführungsform, in welchem das Verbindungsrohr 40 ordnungsgemäß positioniert ist. Eine Linie L2 zeigt eine tatsächliche Achse des Verbindungsrohrs 40. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Verbindungsrohr 40 beispielsweise so angeordnet, dass die Achse L2 mit einer Längsachse des rohrförmigen Tankkörpers 33 oder parallel zu dieser ausgerichtet ist. Da das Verbindungsrohr 40 vor dem Löten stabil an der Seitenplatte 23 fixiert wird, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Verbindungsrohr 40 bezüglich des rohrförmigen Tankkörpers 33 während des Lötens verschoben wird. Da das Verbindungsrohr 40 in einer zweckmäßigen Position verlötet wird, selbst wenn ein Rohrelement, welches im Allgemeinen lang ist, an das Verbindungsrohr 40 gekoppelt wird, kann ein gegenüberliegendes Ende des Rohrelements an einer vorbestimmten Position angeordnet werden. Das heißt, Verschiebung des Rohrelements, welches an das Verbindungsrohr 40 gekoppelt ist, wird reduziert.
6 zeigt einen Heizkern 2 als ein Vergleichsbeispiel, welches keine Eingriffsvorsprünge 42, 43 aufweist. Der Heizkern 2 weist mit Ausnahme der Eingriffsvorsprünge 42, 43 eine ähnliche Struktur wie der Heizkern 1 auf.
In dem Heizkern 2 wird das Verbindungsrohr 40 nicht vorbereitend mit der Seitenplatte 23 durch die Eingriffsvorsprünge 42, 43 in Eingriff gebracht. Weil beispielsweise ein Verbindungsbereich des Verbindungsabschnitts 40 mit dem rohrförmigen Tankkörper 33 an der Wand 41d kleiner als die verbleibende Wand ist, wird das Verbindungsrohr 40 leicht verschoben, so dass die Wand 41d von der Seitenplatte 23 getrennt wird. Somit wird ein Freiraum 46 zwischen dem Ende der Wand 41d und der Seitenplatte 23 ausgebildet. In diesem Fall ist die tatsächliche Achse L2 des Verbindungsrohrs 40 relativ zu einer idealen Position geneigt, die durch eine Linie L3 gezeigt ist. In diesem Zustand wird, wenn das Rohrelement, welches im Allgemeinen lang ist, an dem Verbindungsrohr 40 angekoppelt wird, das gegenüberliegende Ende des Rohrelements gegenüber einer vorbestimmten Position versetzt.
Um die Versetzung des Verbindungsrohrs 40 zu prüfen, werden zwölf Proben des Heizkerns 1 und zwölf Proben des Heizkerns 2 hergestellt. Die Versetzung der Verbindungsrohre 40 der Tanks 30 von jedem Heizkern 1, 2 wird ausgewertet. In 5 und 6 ist ein Punkt B ein oberes Ende des Verbindungsrohrs 40 auf einer Seite der Kapsel bzw. des Deckels 32 und ein Punkt C ist ein oberes Ende des Verbindungsrohrs 40 auf einer Seite des Metallblechelements 31. Eine Bezugsebene D ist eine imaginäre Ebene, die senkrecht zu einer idealen Achse des Verbindungsrohrs 40 ist, wenn das Verbindungsrohr 40 ordnungsgemäß positioniert ist, und enthält den Punkt B des Verbindungsrohrs 40.
Ein Abstand zwischen dem Punkt C und der Referenzebene D wird als Versetzungswert gemessen. Wenn der Punkt C näher an dem Kernabschnitt 20 angeordnet ist als die Bezugsebene D, das heißt, niedriger als die Bezugsebene D in 5 und 6, ist der Versetzungswert ein positiver Wert (+). Wenn der Punkt C weiter von dem Kernabschnitt 20 entfernt ist als die Bezugsebene D, das heißt, höher als die Bezugsebene D in 5 und 6, ist der Versetzungswert ein negativer Wert (–).
Das heißt, wenn die Achse L2 des Verbindungsrohrs 40 zu dem Metallblech 31 geneigt ist, das heißt, zu einer inneren Seite des Heizkerns 1, 2 geneigt ist, ist der Versetzungswert positiv. Wenn andererseits die Achse L2 des Verbindungsrohrs 40 zu der Kapsel bzw. dem Deckel 32 geneigt ist, das heißt, zu einer äußeren Seite des Heizkerns 1, 2 geneigt ist, ist der Versetzungswert negativ. In 5 ist beispielsweise, da das Verbindungsrohr 40 ordnungsgemäß positioniert ist, der Versetzungswert Null. In 6 ist der Versetzungswert negativ. In jedem der Heizkerne 1, 2 ist ein Signalloch auf einem der Tanks 30 zur Identifizierung der Produkte ausgebildet.
Bezugnehmend auf die Tanks 30 der zwölf Heizkerne 2, auf welchen die Signallöcher ausgebildet sind, ist ein durchschnittlicher Versetzungswert –0,08 mm; ein maximaler Versetzungswert ist +0,03 mm; ein minimaler Versetzungswert ist –0,26 mm; Standardabweichung σ ist 0,05; ein Prozessfähigkeits-Index Cp ist 3,33; und ein Prozessfähigkeits-Index Cpk ist 2,83.
Bezugnehmend auf die Tanks 30 der zwölf Heizkerne 2, auf welchen die Signallöcher nicht ausgebildet sind, ist ein durchschnittlicher Versetzungswert –0,07 mm; ein maximaler Versetzungswert ist +0,04 mm; ein minimaler Versetzungswert ist –0,21 mm; Standardabweichung σ ist 0,07; ein Prozessfähigkeits-Index Cp ist 2,43; und ein Prozessfähigkeits-Index Cpk ist 2,10.
Ferner wurde das innere Fluid in die Heizkerne 2 eingeleitet. Im Ergebnis verursachte keiner der Heizkerne 2 Leckage des inneren Fluids an den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsrohren 40 und den rohrförmigen Tankkörpern 33.
Bezugnehmend auf die Tanks 30 der zwölf Heizkerne 1, auf welchen die Signallöcher ausgebildet wurden, ist ein durchschnittlicher Versetzungswert +0,01 mm; ein maximaler Versetzungswert ist +0,09 mm; ein minimaler Versetzungswert ist –0,07 mm; Standardabweichung σ ist 0,04; ein Prozessfähigkeits-Index Cp ist 4,18; und ein Prozessfähigkeits-Index Cpk ist 4,06.
Bezugnehmend auf die Tanks 30 der zwölf Heizkerne 1, auf welchen die Signallöcher nicht ausgebildet wurden, ist ein durchschnittlicher Versetzungswert +0,02 mm; ein maximaler Versetzungswert ist +0,08 mm; ein minimaler Versetzungswert ist –0,11 mm; Standardabweichung σ ist 0,05; ein Prozessfähigkeits-Index Cp ist 3,06; und ein Prozessfähigkeits-Index Cpk ist 2,96.
Ferner wurde das innere Fluid in die Heizkerne 1 eingeleitet. Im Ergebnis bewirkte keiner der Heizkerne 1 Leckage des inneren Fluids an den Verbindungsabschnitten zwischen den Verbindungsrohren 40 und den rohrförmigen Tankkörpern 33.
Gemäß dem vorstehenden Testergebnis ist der durchschnittliche Versetzungswert der Heizkerne 2 negativ. Das heißt, bei den Heizkernen 2 ist es wahrscheinlich, dass die Verbindungsrohre 40 leicht zu den Kernabschnitten 20 hin versetzt werden. Andererseits ist der durchschnittliche Versetzungswert der Heizkerne 1 näher bei Null im Vergleich zu einer durchschnittlichen Versetzung der Heizkerne 2. Auch ist die Standardabweichung σ der Heizkerne 1 kleiner als die der Heizkerne 2. Daher tritt in den Heizkernen 1 die Versetzung von Verbindungsrohren 40 zu der Kapsel bzw. dem Deckel 32 hin geringer auf als bei den Heizkernen 2.
Ferner sind die Prozessfähigkeits-Indices Cp, Cpk der Heizkerne 1 höher als die der Heizkerne 2. Daher ist die Qualitätsfähigkeit der Heizkerne 1 höher als die der Heizkerne 2.
In den Heizkernen 2 kann die Versetzung der Verbindungsrohre 40 durch Erhöhen des Verbindungsoberflächenbereichs zwischen der Wand 41d des Verbindungsrohrs 40 und der Wand 33a des rohrförmigen Tankkörpers 33 reduziert werden. In diesem Fall ist es jedoch nötig, die Größe H1 der Wand 41d und die Länge der Wand 33a zu vergrößern. Die Vergrößerungen der Größe H1 und der Länge der Wand 33a führen zur Vergrößerung der Höhe der Heizkerne 2. Somit wird die Größe der Heizkerne 2 erhöht.
In dem Heizkern 1 der vorliegenden Ausführungsform kann das Verbindungsrohr 40 vorbereitend an der Seitenplatte 23 durch die Eingriffsvorsprünge 42, 43 fixiert werden. Da das Verbindungsrohr 40 stabil gehalten wird, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Verbindungsrohr 40 versetzt wird.
Da das Verbindungsrohr 40 vorbereitend an der Seitenplatte 23 durch die Eingriffsvorsprünge 42, 43 fixiert wird, kann der Verbindungsoberflächenbereich zwischen der Wand 41d des Verbindungsrohrs 40 und der Wand 33a des rohrförmigen Tankkörpers 33 reduziert werden. Somit wird die Größe des Heizkerns 1 reduziert.
Die Eingriffsvorsprünge 42, 43 haben dreieckige Form oder zulaufende Form, in welcher sich eine Breite vor dem Eingriff zu ihrem Ende 42d hin reduziert. Daher werden die Eingriffsvorsprünge 42, 43 mit der Seitenplatte 23 einfach in Eingriff gebracht. Ferner weisen die Eingriffsvorsprünge 42, 43 die äußeren Oberflächen 42b als die Führungsoberflächen auf, die relativ zu der Richtung geneigt sind, in welcher das Verbindungsrohr 40 klemmgepasst wird. Daher wird das Verbindungsrohr 40 einfach mit der Seitenplatte 23 in Eingriff gebracht.
Ferner sind die Eingriffsoberflächen 26, 27 des Plattenendabschnitts 25 abgerundet. Die Enden 42d der Eingriffsvorsprünge 42, 43 werden allmählich entlang der Eingriffsoberflächen 26, 27 deformiert, wenn das Verbindungsrohr 40 klemmgepasst wird. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass die Eingriffsabschnitte 42, 43 gebrochen werden.
Zusätzlich weist der Plattenendabschnitt 25 der Seitenplatte 23 die bzw. seine maximale Breite an einer mittleren Position bezüglich der Dickenrichtung desselben auf. Die Eingriffsvorsprünge 42, 43 werden mit dem unteren Abschnitt des Plattenabschnitts 25 in Eingriff gebracht, wobei der untere Abschnitt unter dem mittleren Abschnitt des Plattenendabschnitts 25 angeordnet wird bzw. ist. Mit anderen Worten, werden die Eingriffsvorsprünge 42, 43 mit einem äußeren Abschnitt des Plattenendabschnitts 25 in Eingriff gebracht, wobei der äußere Abschnitt all gemein in der Öffnung des Ausnehmungsabschnitts 41e angeordnet wird, aber auf eine Außenseite des Ausnehmungsabschnitts 41e weist. Daher halten die Eingriffsvorsprünge 42, 43 ordnungsgemäß den Plattenendabschnitt 25. Mit anderen Worten, ist es weniger wahrscheinlich, dass das Verbindungsrohr 40 leicht von der Seitenplatte 23 getrennt wird.
Auch sind die Eingriffsvorsprünge 42, 43 integral bzw. einstückig in dem Verbindungsteil 41, etwa durch Pressen und Stanzen, ausgebildet. Hierdurch werden die Eingriffsabschnitte 42, 43 einfach ausgebildet. Auch verbessert sich die Festigkeit der Eingriffsabschnitte 42, 43 in dem Verbindungsrohr 40.
(Modifikationen)
Die Form und der Aufbau bzw. die Struktur der Eingriffsvorsprünge 42, 43 kann in verschiedenen Weisen modifiziert werden. Zum Beispiel können die Eingriffsvorsprünge 42, 43 separat von dem Verbindungsteil 41 ausgebildet werden und an den Endoberflächen 41b, 41c des Anschlussteils 41 fixiert werden, bevor das Verbindungsrohr 40 an den rohrförmigen Tankkörper 33 gebaut wird.
Weitere Vorteile und Modifikationen werden Fachleuten einfach ersichtlich. Die Erfindung in ihren allgemeineren Ausdrücken ist daher nicht auf die spezifischen Details, die repräsentative Vorrichtung und die darstellenden Beispiele, die gezeigt und beschrieben wurden, beschränkt.

Claims

Wärmetauscher, umfassend: eine Mehrzahl von Rohren (22), die in einer Richtung geschichtet sind; eine Seitenplatte (23), die bezüglich der Richtung auf einer Außenseite der Mehrzahl von Rohren (22) angeordnet sind; einen rohrförmigen Tankkörper (33), der an die Mehrzahl von Rohren (22) gekoppelt ist; ein Verbindungsrohr (40), das an einem Ende des rohrförmigen Tankkörpers (33) angeordnet ist, wobei das Verbindungsrohr (33) einen Verbindungsteil (41) enthält, das an dem Ende des rohrförmigen Tankkörpers (33) angefügt ist, wobei der Verbindungsteil (41) einen Eingriffsabschnitt (41e, 42) enthält, der mit der Seitenplatte (23) in Eingriff steht.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 1, wobei der Eingriffsabschnitt (41e) des Verbindungsteils (41) ein Paar von Eingriffsvorsprüngen (42) enthält, die alle eine im Wesentlichen dreieckige Form aufweisen, und das Paar von Eingriffsvorsprüngen (42) mit längsgerichteten Kanten (26, 27) der Seitenplatte (23) im Eingriff stehen, wobei die längsgerichteten Kanten (26, 27) parallel zu einer Längsrichtung der Seitenplatte (23) sind.
Wärmetauscher gemäß Anspruch 2, wobei die längsgerichteten Kanten (26, 27) der Seitenplatte (23) bezüglich einer Dickenrichtung der Seitenplatte (23) abgerundet sind, wobei die Dickenrichtung senkrecht zu der Längsrichtung der Seitenplatte (23) ist.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Eingriffsabschnitt (41e, 42) einstückig in dem Verbindungsteil (41) ausgebildet ist.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Eingriffsabschnitt (41e, 42) eine Ausnehmungsform (41e) aufweist, welche eine Öffnung begrenzt und ein Paar von Eingriffsvorsprüngen (42) enthält, die zu der Öffnung der Ausnehmungsform (41e) hervorstehen, die Seitenplatte (23) einen Plattenendabschnitt (25) enthält, der mit den Eingriffsvorsprüngen (42) derart im Eingriff steht, dass ein Abschnitt maximaler Breite des Plattenendabschnitts (25), bei welchem eine Breite des Plattenendabschnitts in einer Richtung senkrecht zu der Längsrichtung der Seitenplatte maximal ist, innerhalb der Öffnung der Ausnehmungsform (41e) angeordnet ist und ein Außenabschnitt des Plattenendabschnitts (25) durch die Eingriffsvorsprünge (42) gehalten wird, wobei der Außenabschnitt allgemein in der Öffnung angeordnet ist, aber näher zu einem Äußeren der Öffnung ist als der Abschnitt maximaler Breite.
Wärmetauscher gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Verbindungsrohr (40) einen Rohrabschnitt (44) enthält, der sich von dem Verbindungsteil (41) dahingehend erstreckt, an ein externes Rohrelement gekoppelt zu werden.
Verfahren zur Herstellung eines Wärmetauschers, umfassend: Einsetzen eines Plattenendabschnitts (25) einer Seitenplatte (23) in eine Eingriffsöffnung (34) eines rohrförmigen Tankkörpers (33); Fixieren eines Verbindungsrohrs (40) auf einem Ende des rohrförmigen Tankkörpers (33), so dass ein Verbindungsteil (41) das Ende des rohrförmigen Tankkörpers (33) umschließt; und Heizen des rohrförmigen Tankkörpers (33), der Seitenplatte (23) und des Verbindungsrohrs (40) zum Löten nach dem Fixieren, wobei das Fixieren Ineingriffbringen des Eingriffsabschnitts (41e, 42) des Verbindungsrohrs (40) mit dem Plattenendabschnitt (25) der Seitenplatte (23) enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei das Eingreifen ein in Berührung bringen von Führungsoberflächen (42b) von Eingriffsvorsprüngen (42) des Eingriffsvorsprungs (41e, 42) mit längsgerichteten Kanten (26, 27) des Plattenendabschnitts (25) der Seitenplatte (23) enthält, wobei die längsgerichteten Kanten (26, 27) parallel zu einer Längsrichtung der Seitenplatte (23) sind, und wobei die Führungsoberflächen (42b) relativ zu einer Fixierungsrichtung des Verbindungsrohrs (40) geneigt sind, und das Eingreifen ferner ein Einsetzen des Plattenendabschnitts (25) der Seitenplatte (23) in einen Ausnehmungsabschnitt (41e) des Eingriffsabschnitts (41e, 42) des Verbindungsrohrs (40) in der Fixierungsrichtung des Verbindungsrohrs während bzw. unter Deformierung von Enden (42d) der Eingriffsvorsprünge (42) des Eingriffsabschnitts (42e, 42) enthält.