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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Wärmetauscher
und genauer auf einen Wärmetauscher, der bevorzugt als
ein Zwischenwärmetauscher in einem superkritischen Kühlkreislauf
verwendet wird, der z. B. einen Kompressor, einen Gaskühler,
einen Verdampfer, einen Dampf-Flüssigkeitsabscheider und
einen Zwischenwärmetauscher zum Durchführen eines
Wärmeaustauschs zwischen einem Kühlmittel des
Gaskühlers und einem Kühlmittel, das aus dem Verdampfer
herausgeflossen und dann den Dampf-Flüssigkeitsabscheider
durchlaufen hat, enthält und der ein superkritisches Kühlmittel
wie z. B. CO2 verwendet.
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Hierin
umfasst der Ausdruck „Aluminium" Aluminiumlegierungen zusätzlich
zu reinem Aluminium.
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Ebenfalls
bedeutet der Ausdruck „superkritischer Kühlkreislauf"
einen Kühlkreislauf, in dem ein Kühlmittel auf
der Hochdruckseite in einem superkritischem Zustand ist; d. h. einen
Druck annimmt, der höher ist als ein kritischer Druck.
Der Ausdruck „superkritisches Kühlmittel" bedeutet
ein Kühlmittel, das in einem superkritischen Kühlkreislauf
verwendet wird.
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Konventionell
wurde ein Kühlkreislauf, der einen Kompressor, einen Kondensator,
einen Verdampfer, einen Dampf-Flüssigkeitsabscheider und eine
Druckverringerungsvorrichtung enthält und ein fluorchlorkohlenstoffbasiertes
Kühlmittel verwendet, weit verbreitet als Autoklimaanlage
verwendet, die in einem Automobil montiert ist.
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In
vergangenen Jahren wurde mit Blick auf Umweltschutz jedoch überlegt,
einen superkritischen Kühlkreislauf in einem Automobil
als eine Autoklimaanlage zu montieren, der ein superkritisches Kühlmittel
wie z. B. CO2, verwendet.
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Der
superkritische Kühlkreislauf enthält einen Kompressor,
einen Gaskühler, einen Verdampfer, einen Akkumulator als
einen Dampf-Flüssigkeitsabscheider, ein Ausdehnungsventil
als eine Druckverringerungsvorrichtung und einen Zwischenwärmetauscher
zum Durchführen eines Wärmeaustauschs zwischen
einem Hochtemperatur-, Hochdruckkühlmittel von dem Gaskühler
und einem Tieftemperatur-, Tiefdruckkühlmittel, das aus
dem Verdampfer herausgeflossen ist und dann den Akkumulator durchquert
hat.
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Die
Anmelderin der vorliegenden Erfindung hat einen Wärmetauscher
vorgeschlagen (siehe
japanische
Patentanmeldungsoffenlegung (kokai) Nr. 2006-3071 ), der
als ein Zwischenwärmetauscher des oben genannten superkritischen
Kühlkreislaufs verwendet wird. Der Wärmetauscher
enthält einen Wärmetauschabschnitt und Anschlüsse.
Der Wärmetauschabschnitt enthält eine gerade äußere
Röhre, eine gerade innere Röhre, die koaxial innerhalb
und radial beabstandet von der äußeren Röhre
angeordnet ist, und Lamellen, die einstückig mit der inneren
Röhre auf eine solche Weise ausgebildet ist, um an der äußeren
Umfangsoberfläche der inneren Röhre an Umfangsintervallen
angeordnet zu sein und sich in Längsrichtung der inneren
Röhre zu erstrecken. Die Anschlüsse sind an jeweils
gegenüberliegenden Endabschnitten der inneren und äußeren
Röhren des Wärmetauschabschnitts befestigt. In
dem Wärmetauscher dient ein Freiraum zwischen der äußeren Röhre
und der inneren Röhr des Wärmetauschabschnitts
als ein erster Fluiddurchgang und das innere der inneren Röhre
dient als zweiter Fluiddurchgang; jede der Anschlüsse weist
einen ersten Kanal zum Herstellen einer Kommunikation zwischen dem
ersten Fluiddurchgang und dem Äußeren des Wärmetauschabschnitts
und einen zweiten Kanal auf, der unabhängig von dem ersten
Kanal und darauf angepasst ist, eine Kommunikation zwischen dem
zweiten Fluiddurchgang und dem äußeren des Wärmetauschabschnitts
herzustellen; und ein bestimmter Fluidmischfreiraum ist zwischen
Endabschnitten von allen Lamellen und der inneren Umfangsoberfläche
der äußeren Röhre vorhanden.
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In
dem Zwischenwärmetauscher, der in der oben genannten Publikation
beschrieben ist, ist ein bestimmter Fluidmischfreiraum zwischen
Endabschnitten der Lamellen und der inneren Umfangsoberfläche
der äußeren Röhre vorhanden. Daher können
Vibrationen in einigen Fällen Schüttelbewegungen
der Lamellen innerhalb der äußeren Röhre hervorrufen,
die zur Erzeugung von ungewöhnlichen Geräuschen
führen.
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Um
das oben genannte Problem zu lösen, hat die Anmelderin
der vorliegenden Erfindung ebenfalls einen Zwischenwärmetauscher
vorgeschlagen (siehe
japanische
Patentanmeldungsoffenlegung (kokai) Nr. 2007-32949 ), der
einen Wärmetauschabschnitt und Anschlüsse enthält.
Der Wärmetauschabschnitt enthält eine äußere
Röhre, eine innere Röhre, die innerhalb und radial
beabstandet von der äußeren Röhre angeordnet
ist, und Lamellen, die zwischen der äußeren Röhre
und der inneren Röhre vorgesehen sind. Die Anschlüsse
sind an jeweils gegenüberliegenden Endabschnitten der inneren
und äußeren Röhren des Wärmetauschabschnitts
befestigt. Ein Freiraum zwischen der äußeren Röhre
und der inneren Röhre des Wärmetauschabschnitts
dient als erster Fluiddurchgang und das Innere der inneren Röhre
dient als zweiter Fluiddurchgang. Der Wärmetauschabschnitt
ist an zumindest einer Position gebogen. In einem Querschnitt eines
gebogenen Abschnitts des Wärmetauschabschnitts gesehen
sind Endabschnitte von einigen der Lamellen in Kontakt mit einer
inneren Umfangsoberfläche eines radial inneren Biegungsabschnitts
der äußeren Röhre und mit einer inneren
Umfangsoberfläche eines radial äußeren
Biegeabschnitts der äußeren Röhre. Daher
ist die innere Röhre durch die Lamellen zwischen dem radial
inneren Biegungsabschnitt und dem radial äußeren
Biegungsabschnitt der äußeren Röhre fest
eingeschlossen.
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Die
innere Röhre in dem Wärmetauscher, der in der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegung
(kokai) Nr. 2007-32949 beschrieben ist, ist jedoch an der äußeren
Röhre über die Lamellen nur an einem gebogenen
Abschnitt des Wärmetauschabschnitts befestigt. Daher kann
in dem Fall, in dem der gesamte Wärmetauschabschnitt gerade
ist, wie es in dem Fall des Zwischenwärmetauschers, der
in der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift (kokai)
Nr. 2006-3071 der Fall ist, das Auftreten einer Schüttelbewegung,
die durch Vibration induziert wird, und die damit verbundene Erzeugung
von ungewöhnlichen Geräuschen nicht verhindert
werden.
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Selbst
in dem Fall, in dem der Wärmetauschabschnitt einen gebogenen
Abschnitt aufweist, wie in dem Fall des Wärmetauschers,
der in der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegung
(kokai) Nr. 2007-32949 beschrieben ist, kann Vibration
eine Schüttelbewegung an dem geraden Abschnitt induzieren,
wenn der Wärmetauschabschnitt einen geraden Abschnitt aufweist,
und die Schüttelbewegung kann die Erzeugung von ungewöhnlichen
Geräuschen verursachen.
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Darstellung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Probleme
zu lösen und einen von vibrationsinduzierten ungewöhnlichen
Geräuschen freien Wärmetauscher zu schaffen.
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Um
die obige Aufgabe zu erfüllen, umfasst die vorliegende
Erfindung die folgenden Ausführungsformen.
- 1. Ein Wärmetauscher, umfassend einen Wärmetauschabschnitt
und Anschlüsse, wobei der Wärmetauschabschnitt
eine äußere Röhre, eine innere Röhre,
die innerhalb und radial beabstandet von der äußeren
Röhre untergebracht ist, und Lamellen, die zwischen der äußeren
Röhre und der inneren Röhre vorhanden sind, wobei
die Anschlüsse an jeweils gegenüberliegenden Endabschnitten
der inneren und äußeren Röhren des Wärmetauschabschnitts
befestigt sind, wobei ein Freiraum zwischen der äußeren
Röhre und der inneren Röhre des Wärmetauschabschnitts als
ein erster Fluiddurchgang dient, wobei das Innere der inneren Röhre
als ein zweiter Fluiddurchgang dient. In dem Wärmetauscher
weist der Wärmetauschabschnitt einen geraden Abschnitt auf
und die äußere Röhre ist entlang des
gesamten Umfangs der äußeren Röhre an
zumindest einer Längsposition an dem geraden Teil des Wärmetauschabschnitts
in ihrem Durchmesser verringert, wodurch ein resultierender durchmesserverringerter
Abschnitt der äußeren Röhre die innere Röhre
durch die Lamellen befestigt.
- 2. Wärmetauscher gemäß Nr. 1, wobei
der Wärmetauschabschnitt einen geraden Teil mit einer Länge
von 200 mm oder länger aufweist und der durchmesserreduzierte
Abschnitt der äußeren Röhre höchstens
einmal pro 200 mm ausgebildet ist.
In dem Wärmetauscher
aus Nr. 2 bedeutet der Ausdruck „der durchmesserreduzierte
Abschnitt der äußeren Röhre ist höchstens
einmal pro 200 mm ausgebildet", dass, wenn die Länge des
geraden Abschnitts weniger als 200 mm ist, der durchmesserreduzierte
Abschnitt nach jeweils einer Länge von z. B. 100 mm ausgebildet
sein kann.
- 3. Wärmetauscher nach Nrn. 1 oder 2, wobei die Lamellen
einstückig mit der inneren Röhre auf eine solche
Weise ausgebildet sind, dass sie an der äußeren
Umfangsoberfläche der inneren Röhre an Umfangsintervallen
angeordnet sind und sich in der Längsrichtung der inneren
Röhre erstrecken.
- 4. Wärmetauscher gemäß einem der
Nrn. 1 bis 3, wobei der Wärmetauschabschnitt zumindest
einen gebogenen Abschnitt aufweist.
- 5. Wärmetauscher nach einem der Nrn. 1 bis 4, wobei
der Wärmetauschabschnitt eine Vielzahl von gebogenen Abschnitten
aufweist; wobei die Vielzahl von gebogenen Abschnitten eine Mischung
aus einem gebogenen Abschnitt, der in einer Fläche gebogen
ist, die eine Achse der inneren und äußeren Röhren
einschließt, und einem gebogenen Abschnitt, der in einer
anderen Fläche gebogen ist, welche die Achse der inneren
und äußeren Röhren einschließt
und sich mit der Ebene kreuzt, sind; und die äußere
Röhre einen durchmesserreduzierten Abschnitt an jedem der geraden
Abschnitte des Wärmetauschabschnitts aufweist, wo die gebogenen
Abschnitte nicht vorhanden sind.
- 6. Wärmetauscher nach einem der Nrn. 1 bis 5, wobei
der durchmesserreduzierte Abschnitt durch einen Arbeitsgang des
Bördelns nach innen unter Verwendung einer Rolle ausgebildet
ist.
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Gemäß dem
Wärmetauscher nach Nr. 1 weist der Wärmetauschabschnitt
einen geraden Abschnitt auf und die äußere Röhre
des geraden Abschnitts ist entlang des gesamten Umfangs der äußeren
Röhre an zumindest einer Längsposition in ihrem Durchmesser
reduziert, wodurch ein daraus folgender durchmesserreduzierter Abschnitt
der äußeren Röhre die innere Röhre
durch die Lamellen befestigt. Eine solche Konfiguration kann das
Auftreten einer Schüttelbewegung, die durch Vibration induziert
ist, und die damit verbundene Erzeugung von ungewöhnlichen
Geräuschen verhindern.
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Die
Konfiguration des Wärmetauschers von Nr. 2 kann das Auftreten
einer durch Vibration induzierten Schüttelbewegung und
die damit verbundene Erzeugung von ungewöhnlichen Geräuschen
effektiv verhindern. Ferner kann die Anzahl der durchmesserreduzierten
Abschnitte minimiert werden, wodurch Produktivität verbessert
wird.
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Gemäß dem
Wärmetauscher nach Nr. 3 vergrößert sich
die Fläche des Wärmeübergangs zwischen
einem Fluid, das durch den ersten Fluiddurchgang und einem Fluid,
das durch den zweiten Fluiddurchgang fließt, so dass die
Effizienz des Wärmeaustauschs verbessert wird. Da die Lamellen
einstückig mit der inneren Röhre ausgebildet sind,
verringert sich auch die Anzahl der Komponenten.
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Gemäß dem
Wärmetauscher nach Nr. 4 weist der Wärmetauschabschnitt
zumindest einen gebogenen Abschnitt auf. Daher ist der geradlinige Abschnitt
zwischen den gegenüberliegenden Anschlüsse kürzer
als der des Zwischenwärmetauschers, der in der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegung
(kokai) Nr. 2006-3071 offenbart wird, selbst wenn die Gesamtfläche
des Wärmeübergangs zwischen dem Fluid, das durch
den ersten Fluiddurchgang fließt und dem Fluid, das durch
den zweiten Fluiddurchgang fließt, so bestimmt wird, dass
sie eine vorbestimmte Wärmeübergangsleistung aufweist.
Folglich kann die geradlinige Länge eines Installationsraums
für den Wärmetauscher kürzer gemacht
werden als in dem Fall des Wärmetauschers, der in der
japanischen Patentanmeldungsoffenlegung
(kokai) Nr. 2006-3071 offenbart ist. Darüber hinaus
kann der Wärmetauscher, z. B. wenn der Wärmetauscher
in einem Automobil zu montieren ist, in jede Form gemäß dem
vorhandenen Raum innerhalb des Automobils gebogen werden. Daher
kann der Raum innerhalb des Motorraums des Automobils effizient
genutzt werden.
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Wenn
der Wärmetauscher nach Nr. 5 in einem Automobil zu montieren
ist, kann der Wärmetauscher in jede Form entsprechend dem
vorhandenen Raum innerhalb des Automobils gebogen werden. Daher
kann der Raum innerhalb eines Motorraums des Automobils effizient
verwendet werden und die Brauchbarkeit der Installation wird hoch.
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Kurze Figurenbeschreibung
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1 ist
eine allgemeine perspektivische Ansicht, die eine erste Ausführungsform
eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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2 ist
eine vergrößerte Teilansicht, die entlang der
Linie A-A von 1 aufgenommen ist.
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3 ist
eine vergrößerte Teilansicht, die entlang der
Linie B-B von 1 aufgenommen ist.
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4 ist
eine vergrößerte Teilansicht, die entlang der
Linie C-C von 1 aufgenommen ist.
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5 ist
ein Diagramm, das einen superkritischen Kühlkreislauf zeigt,
der den Wärmetauscher der ersten Ausführungsform
als ein Zwischenwärmetauscher verwendet.
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6 ist
eine allgemeine perspektivische Ansicht, die eine zweite Ausführungsform
eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung
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Bevorzugte
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden als
nächstes mit Bezug auf die Zeichnungen beschreiben.
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In
der folgenden Beschreibung werden die obere, untere, linke und rechte
Seite von 4 jeweils als „obere", „untere", „linke"
und „rechte" bezeichnet.
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In
allen Zeichnungen werden ähnliche Merkmale oder Teile durch ähnliche
Bezugszeichen bezeichnet, und eine wiederholte Beschreibung davon wird
ausgelassen.
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1 zeigt
die Gesamtkonfiguration einer ersten Ausführungsform eines
Wärmetauschers gemäß der vorliegenden
Erfindung. 2 bis 4 zeigen
die Konfiguration wesentlicher Abschnitte des Wärmetauschers. 5 zeigt
einen superkritischen Kühlkreislauf, der den Wärmetauscher
von 1 als Zwischenwärmetauscher verwendet.
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In 1 bis 4 enthält
eine Wärmetauscher 1 einen Wärmetauschabschnitt 10 und
Anschlüsse 5. Der Wärmetauschabschnitt 10 enthält eine äußere
Röhre 2 mit einem kreisförmigen Querschnitt,
eine innere Röhre 3, die einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist und koaxial innerhalb und radial beabstandet von der äußeren
Röhre 2 angeordnet ist, und Lamellen 4,
die an der äußeren Umfangsoberfläche
der inneren Röhre 3 vorhanden sind. Die Anschlüsse 5 sind
jeweils an gegenüberliegenden Endabschnitten der zwei Röhren 2, 3 des
Wärmetauschabschnitts 10 befestigt.
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Die äußere
Röhre 2 ist aus einem Metall, hier einem Aluminiumextrudat,
gebildet. Die innere Röhre 3 ist aus einem Metall,
hier einem Aluminiumextrudat, gebildet und weist eine Vielzahl von
Lamellen 4 auf, die einstückig mit der äußeren
Umfangsoberfläche der inneren Röhre 3 in
einer solchen Weise ausgebildet sind, dass sie an Umfangsintervallen
angeordnet sind und sich in der Längsrichtung der inneren
Röhre 3 erstrecken. Im größten
Teil des Wärmetauschabschnitts 10 ist ein bestimmter
Freiraum zwischen Endabschnitten der Lamellen 4 und der
inneren Umfangsoberfläche der äußeren
Röhre 2 vorhanden (siehe 2). Der
Freiraum zwischen der äußeren Röhre 2 und
der inneren Röhre 3 dient als ein erster Fluiddurchgang 7 und
das Innere der inneren Röhre 3 dient als ein zweiter
Fluiddurchgang 8. Die innere Röhre 3 weist
eine Vielzahl von inneren Lamellen 6 auf, die einstückig
mit der inneren Umfangsoberfläche der inneren Röhre 3 in
einer solchen Weise ausgebildet sind um an Umfangsintervallen angeordnet zu
sein und sich entlang der gesamten Länge der inneren Röhre 3 zu
erstrecken (siehe 2 und 3). Gegenüberliegende
Endabschnitte der inneren Röhre 3 stehen nach
außen von der äußeren Röhre 2 vor,
wodurch sie nach außen vorstehende Abschnitte 3a bilden.
Die Lamellen 4 sind von den insgesamt nach außen
vorstehenden Abschnitten 3a entfernt und bilden dadurch
lamellenfreie Abschnitte 9.
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Die äußere
Röhre 2 ist entlang ihres gesamten Umfangs an
einer Vielzahl von Längsabschnitten in ihrem Durchmesser
verringert, wodurch sie durchmesserverringerte Abschnitte 2a bildet.
Die durchmesserverringerten Abschnitte 2a werden in engen Kontakt
mit den Lamellen 4 gebracht, wodurch die innere Röhre 3 durch
die Lamellen 4 befestigt ist (siehe 3). Der
Wärmetauschabschnitt 10 weist eine Länge
von 200 mm oder länger auf. Der durchmesserverringerte
Abschnitt 2a ist höchstens einmal pro 200 mm ausgebildet.
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Der
Wärmetauschabschnitt 10 wird wie folgt hergestellt.
Eine gerade innere Röhre 3 wird in eine gerade äußere
Röhre 2 eingesetzt. Nachfolgend wird die äußere
Röhre 2 einem Bördeln nach innen unterworfen,
was durch eine Innen-Bördel-Rolle erreicht wird, wodurch
ein Verfahren unter Verwendung einer Rolle gebildet wird, wodurch
die durchmesserverringerten Abschnitte 2a gebildet werden.
Der Schritt des Nach-Innen-Bördelns wird zuvor oder nachdem
die Anschlüsse 5 an den zwei Röhren 2, 3 befestigt
werden, durchgeführt.
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Wie
in 4 gezeigt ist, sind die Anschlüsse 5 aus
einem Metall gebildet, hier einem Aluminiumblock. Die Anschlüsse 5 enthalten
jeweils einen horizontal liegenden Säulenabschnitt 5a und
einen rechteckigen Parallelepipedabschnitt 5b, der einstückig mit
einem oberen Endabschnitt des Säulenabschnitts 5a ausgeführt
ist. Hiernach wird der linke Anschluss 5 beschrieben werden.
Eine kreisringförmige Wand 11 wird einstückig
mit einer rechten Endflächen des Säulenabschnitts 5a des
Anschlusses 5 in einer solchen Weise ausgebildet, dass
sie nach rechts hervorsteht, wodurch sie eine äußere
Röhrenaufnahmeausnehmung 12 bildet, in die ein
Endabschnitt der äußeren Röhre 2 gefügt
wird. Nachdem der Endabschnitt der äußeren Röhre 2 in
die äußere Röhrenaufnahmeausnehmung des
Anschlusses 5 gefügt ist, werden die äußere
Umfangsoberfläche der äußeren Röhre 2 und
ein Endabschnitt der kreisringförmigen Wand 11,
d. h. ein die Öffnung umgebender Abschnitt der Ausnehmung 12,
miteinander verbunden. Dieser Anschlussvorgang wird durch Löten,
hierin durch Schweißlöten, durchgeführt.
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Der
Anschluss 5 weist einen Kanal 13 auf, der mit
dem ersten Fluiddurchgang 6 kommuniziert. Ein Ende des
Kanals 13 öffnet sich an einem Abschnitt der rechten
Endfläche des Säulenabschnitts 5a, welcher
Abschnitt von der kreisringförmigen Wand 11 umgeben
ist. Das andere Ende des Kanals 13 öffnet sich
an der oberen Oberfläche des rechteckigen Parallelpipedabschnitts 5c.
Eine sich in Links-Rechts-Richtung erstreckende Durchgangsöffnung 14 ist
in dem Säulenabschnitt 5a zwischen einer linken
Endflächen (äußere Fläche) des
Säulenabschnitts 5a und der linken Endfläche
eines horizontal liegenden Abschnitts ausgebildet, der in dem Säulenabschnitt 5a des
Kanals 13 vorhanden ist. Ein linker Abschnitt des lamellenfreien
Abschnitts 9 der inneren Röhre 3 wird
in die Durchgangsöffnung 14 eingeführt.
Ein linker Endabschnitt des lamellenfreien Abschnitts 9 steht
nach außen von einer Öffnung der Durchgangsöffnung 14 vor,
die an der linken Endfläche des Säulenabschnitts 5a angeordnet
ist. Die äußere Umfangsoberfläche des
lamellenfreien Abschnitts 9 der inneren Röhre 3 wird
mit einem Randabschnitt um die linke Endöffnung der Durchgangsöffnung 14 in
dem Säulenabschnitt 5a verbunden. Dieser Anschlussvorgang
wird durch Löten, hier Schweißlöten,
durchgeführt.
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Eine
kreisringförmige Wand 15, die nach links vorsteht
ist einstückig mit einem Abschnitt um die Durchgangsöffnung 14 der
linken Endfläche des Säulenabschnitts 5a des
Anschlusses 5 ausgebildet. Ein linker Endabschnitt des
lamellenfreien Abschnitts 9 der inneren Röhre 3 steht
nach links von der kreisringförmigen Wand 15 vor.
Eine Anschlussschraube 16 ist angeordnet, um die kreisringförmige
Wand 15 und einen Abschnitt des lamellenfreien Abschnitts 9, der
von der kreisringförmigen Wand 15 vorsteht, zu bedecken.
Die kreisringförmige Wand 15 ist in einen Großdurchmesserabschnitt 17a am
rechten Ende einer Durchgangsöffnung 17 gefügt,
die in der Anschlussschraube 16 ausgebildet ist. Ein linker
Endabschnitt des lamellenfreien Abschnitts 9 ist in einen Kleindurchmesserabschnitt 17b gefügt,
der fortlaufend mit dem Großdurchmesserabschnitt 17a am rechten
Ende der Durchgangsöffnung 17 ist. Ein rechter
Endabschnitt der Anschlussschraube 16 ist in eine kreisringförmige
Ausnehmung 18 gefügt, die um die kreisringförmige
Wand 15 an der linken Endfläche des Säulenabschnitts 5a ausgebildet
ist. Ein rechter Endabschnitt der äußeren Umfangsoberfläche
der Anschlussschraube 16 und der inneren Umfangsoberfläche
der Ausnehmung 18 des Säulenabschnitts 5a sind
miteinander verbunden. Dieser Anschlussvorgang wird durch Löten,
hier Schweißlöten, durchgeführt. Die
Anschlussschraube 16 eines Anschlusses 5 wird
zum Anschließen einer Röhre zum Zuführen
eines Fluids in den zweiten Fluiddurchgang 8 verwendet,
wobei die Anschlussschraube 16 des anderen Anschlusses 5 zum
Anschließen einer Röhre zum Herauslassen von Fluid
aus dem zweiten Fluiddurchgang 8 verwendet wird.
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Der
Anschluss 5 weist eine Gewindeöffnung 19 auf,
die sich nach unten von der oberen Fläche des rechteckigen
Parallelepipedabschnitts 5b erstreckt. Die Gewindeöffnung 19 des
Anschlusses 5 wird verwendet zum Anschließen einer
Röhre zum Zuführen eines Fluids in den ersten
Fluiddurchgang 7, wobei die Gewindeöffnung 19 des
anderen Anschlusses 5 zum Anschließen einer Röhre
zum Herauslassen des Fluids aus dem ersten Fluiddurchgang 7 verwendet
wird.
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Der
rechte Anschluss 5 ist ein Spiegelbild des linken Anschlusses 5 und
ist an der äußeren Röhre 2 und
an der inneren Röhre 3 auf eine Weise befestigt,
die ähnlich dem Fall des linken Anschlusses 5 ist.
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5 zeigt
einen superkritischen Kühlkreislauf, der den oben beschriebenen
Wärmetauscher 1 als ein Zwischenwärmetauscher
verwendet.
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In 5 verwendet
der superkritische Kühlkreislauf CO2 als
superkritisches Kühlmittel und enthält einen Kompressor 21,
einen Gaskühler 22, einen Verdampfer 23,
einen Akkumulator 24 als Dampf-Flüssigkeitsabscheider,
ein Ausdehnungsventil 25 als eine Druckverringerungsvorrichtung
und einen Zwischenwärmetauscher 1 zum Durchführen eines
Wärmeaustauschs zwischen einem Kühlmittel des
Gaskühlers 22 und einem Kühlmittel des
Verdampfers 23. Der superkritische Kühlkreislauf
ist als eine Autoklimaanlage in einem Fahrzeug, z. B. einem Automobil
montiert.
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Ein
Niederdruckkühlmittel, das aus dem Verdampfer 23 geflossen
und dann den Akkumulator 24 durchquert hat, fließt
durch den ersten Fluiddurchgang 7 des Zwischenwärmetauschers 1,
wobei ein Hochdruckkühlmittel, welches aus dem Gaskühler 22 geflossen
ist, durch den zweiten Fluiddurchgang 8 des Zwischenwärmetauscher 1 fließt.
In der obigen Beschreibung wird Kohlendioxid als ein superkritisches
Kühlmittel verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
hierauf nicht begrenzt. Ethylen, Ethan, Stickstoffoxid und ähnliches
kann verwendet werden.
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6 zeigt
eine zweite Ausführungsform eines Wärmetauschers
gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In
einem Wärmetauscher 30 der Ausführungsform,
die in 6 gezeigt ist, ist der Wärmetauschabschnitt 10,
d. h. die zwei Röhren 2, 3 an zumindest
einer Position, hier an drei Positionen, gebogen. An den gebogenen
Abschnitten 10A ist der Wärmetauschabschnitt 10 in
entsprechenden Ebenen P1, P2, P3, welche die Achse der zwei Röhren 2, 3 beinhalten,
gebogen. Die Ebenen P1, P2, P3 kreuzen einander.
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Der
Wärmetauschabschnitt 10 weist ebenfalls zwei gerade
Abschnitte 10B auf, die an die Anschlüsse 5 anschließen,
und zwei gerade Abschnitte 10C, die jeweils zwischen den
zwei anschließenden gebogenen Abschnitten 10A angeordnet
sind. Wie die äußere Röhre im Fall des
Wärmetauschers 1 der ersten Ausführungsform
ist an den geraden Abschnitten 10B und an einem der zwei
geraden Abschnitte 10C, je nach dem welcher länger
ist, entlang ihres gesamten Umfangs in ihrem Durchmesser verringert,
wodurch sie die durchmesserverringerten Abschnitte 2a bildet.
Die durchmesserverringerten Abschnitte 2a werden in engen
Kontakt mit den Lamellen 4 gebracht, wodurch die innere
Röhre 3 durch die Lamellen 4 befestigt
ist. Auch in der zweiten Ausführungsform ist der durchmesserverringerte
Abschnitte 2a höchsten einmal pro 200 mm ausgebildet.
Jeder der geraden Abschnitte 10B, 10C, kann eine
Länge von 200 mm oder länger oder eine Länge
von weniger als 200 mm aufweisen.
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Obwohl
nicht dargestellt sind die gebogenen Abschnitte 10A so,
dass die äußere Röhre 2 in den entsprechenden
Ebenen P1, P2, P3 entlang der Richtung, welche das Biegezentrum
um die Achse der äußeren Tube 2 miteinander
verbindet, leicht radial nach innen deformiert ist. Wie an den Querschnitten
der gebogenen Abschnitte 10A des Wärmetauschabschnitts 10,
d. h. den Querschnitten, die senkrecht zu den entsprechenden Ebenen
P1, P2, P3 liegen, zu sehen ist, sind Endabschnitte von einigen
der Lamellen 4 in Kontakt mit der inneren Umfangsoberfläche
des radial inneren Abschnitts der Biegung der äußeren
Röhre 2 und mit der inneren Umfangsoberfläche
des radial äußeren Abschnitts der Biegung der äußeren
Röhre 2, wodurch die innere Röhre 2 fest
durch die Lamellen 4 zwischen dem radial inneren Abschnitt
der Biegung und dem radial äußeren Abschnitt der
Biegung der äußeren Röhre 2 eingeklemmt
ist. Dies verhindert ebenfalls das Auftreten einer Schüttelbewegung
und die damit verbundene Erzeugung ungewöhnlicher Geräusche.
Wie auch an den Querschnitten der gebogenen Abschnitte 10A des
Wärmetauschabschnitts 10 zu sehen ist, ist ein
Freiraum zwischen den Endabschnitten der Lamellen 4 und
der inneren Umfangsoberfläche der äußeren
Röhre 2 auf in Umfangrichtung gegenüberliegenden
Seiten der inneren Umfangsoberfläche des radial inneren
Abschnitts der Biegung, mit denen die Endabschnitte von einigen
der Lamellen 4 in Kontakt sind, und auf in Umfangsrichtung
gegenüberliegen Seiten der inneren Umfangsoberfläche
des radial äußeren Abschnitts der Biegung, mit
dem die Endabschnitte von einigen der Lamellen 4 in Kontakt sind,
größer als ein Freiraum in den geraden Abschnitten 10B, 10C zwischen
den Endabschnitten der Lamellen 4 und der inneren Umfangsoberfläche der äußeren
Röhre 2, wodurch Fluidmischzonen gebildet werden.
Da die Ebenen P1, P2 und P3 einander schneiden oder sich kreuzen,
unterscheiden sich die Fluidmischzonen der gebogenen Abschnitte 10A in
ihrer Position entlang der Umfangsrichtung der zwei Röhren 2, 3.
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Andere
Konfigurationsmerkmale sind ähnlich denen des Wärmetauschers 1 der
ersten Ausführungsform.
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Die
obigen zwei Ausführungsformen werden beschrieben, während
der Fall genannt wird, in dem der Wärmetauscher der vorliegenden
Erfindung als ein Zwischenwärmetauscher eines superkritischen Kühlkreislaufs
verwendet wird. Der Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung
kann jedoch auch als ein Zwischenwärmetauscher eines Kühlkreislaufs
unter Verwendung eines fluorchlorkohlenstoffbasierten Kühlmittels
verwendet werden. Besonders kann der Wärmetauscher der
vorliegenden Erfindung als ein Zwischenwärmetauscher eines Kühlkreislaufs
verwendet werden, der aus einem Kompressor, einem Kondensator mit
einem Kondensationsabschnitt und einem Superkühlabschnitt,
einem Verdampfer, einem Erweiterungsventil als eine Druckverringerungsvorrichtung,
einem Dampf-Flüssigkeitsabscheider und einem Zwischenwärmetauscher,
der zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnet ist, zusammengestellt
ist und darauf angepasst ist, einen Wärmeaustausch zwischen
einem Hochdruckkühlmittel des Superkühlabschnitts
des Kondensators und einem Niederdruckkühlmittel des Verdampfers durchzuführen.
In diesem Fall fließt Tieftemperatur-, Tiefdruckkühlmittel
von dem Verdampfer 23 durch den ersten Fluiddurchgang 7,
wobei das Hochtemperatur-, Hochdruckkühlmittel, das aus
dem Kondensator geflossen ist und in das Ausdehnungsventil zu fließen
hat, durch den zweiten Fluiddurchgang 8 fließt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-3071 [0007, 0010, 0017, 0017]
- - JP 2007-32949 [0009, 0010, 0011]